lunes, 24 de mayo de 2021

Sistema de control distribuido

 El sistema de control distribuido fue creado para  ser utilizados  en grandes plantas industrias, con la finalidad de controlar muchos controladores autónomos.

Sistema de control distribuido

A finales de la década de los 70,  se empieza a utilizar las primeras computadoras en el control de procesos automáticos, convivían con algunas ventajas con los Controladores Lógicos Programables (PLC), ya que las primeras eran capaces de controlar múltiples variables analógicas como la presión y la temperatura además de variables digitales.

Control de procesos por computadora

 Con la idea de aprovechar la capacidad tecnológica de las computadoras, se diseñó una arquitectura que las comunicara, para compartir, integrar, operar y visualizar la información, en una sala de control.

Sala de control del sistema de control distribuido

De manera que el  control total de la planta estaba  gobernado por varias computadoras, localizadas en la sala de control, con ellas se supervisaban y ordenaban a los controladores localizados geográficamente  en  diversos  lugares de la planta.

A este control se le nombro  ¨Sistema de Control distribuido”,  y se le asignó  un acrónimo DCS del inglés  Distributed Control System.

Un DCS tiene aplicación en grandes plantas industriales  como la Petroquímica, Metalúrgica, etcétera.


Distributed Control System

Un DCS se encarga  de la supervisión y el control completo de las instalaciones industriales muy complejas, utilizando una sola base de datos instalado en las computadoras.

A diferencia del control centralizado en una sola computadora (estudiado  en  automatización  a nivel de célula),  aquí  el control se supervisa y gobierna desde la sala de control  por un grupo de computadoras.

Las computadoras ordenan por secciones a los controladores y estos (los controladores) a los elementos de campo (sensores y actuadores).

Se emplea un software común,  y el sistema esta sincronizado para todo con una sola marca de tiempo, en él  pueden  trabajar simultáneamente varios usuarios sin conflicto (plataforma multiusuarios), agregando o quitando controles de procesos o dispositivos sin afectación.

Redundancia en DCS

Entre las ventajas que trajo este revolucionario sistema de control;  es que es  capaces de manejar hasta 250 000 señales.

Utiliza redes de comunicación de alta velocidad (bus de control y bus de campo)  con conexiones en nodos.

 Hace uso de la redundancia, en el controlador se instalan dos  unidad de procesamiento, con función de repuesto automático (spare), en la que  una unidad procesadora toma el control de las funciones críticas en caso de que la otra unidad falle.

DCS modernos

Las compañías de equipos de automatización industrial ofrecen asesoría para modernizar los sistemas de control distribuido.

https://www.rockwellautomation.com/es-mx/capabilities/process-solutions/process-systems/distributed-control-system-migration.html

Centro Mexicano Francés del Conalep, en Gómez Palacio, Durango. México.

Los DCS se suelen considerar anticuados, difíciles de incorporar los avances tecnológicos,  no aprovechan los dispositivos inteligentes que proporcionan mejor y mayor información, ni  los modernos programas (software) diseñados acordes a la productividad actual.

https://www.youtube.com/watch?v=UQJsaHqxH48

 Los DCS modernos  incorporan nuevas formas de trabajo, como el control productivo por lotes, en el  que las actividades de la planta se programan en base a  la demanda del cliente.

https://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/br/proces-br001_-es-p.pdf

 Continuara

domingo, 16 de mayo de 2021

Sistemas automáticos industriales

 Los sistemas automáticos industriales están compuestos por conjuntos  de máquinas instaladas estratégicamente, para realizan trabajos de forma organizada, y con capacidad de ser gobernados por si mismo.

Sistemas automáticos industriales

Los sistemas de producción  integran elementos para que la materia prima se convierta en un producto terminado, a lo largo de un sistema se realizan procesos (tareas y procedimientos) como, cortar, soldar, ensamblar, pegar, pintar, mezclar, etcétera.

Sistemas de producción

Los procesos pueden ser complejos, por ejemplo la limpieza de piezas puede requerir de varias tareas, tales como,  desengrase, lavado, enjuague, secado, etcétera.

En las grandes y complejas  plantas industriales como la petroquímica, metalúrgicas y cementera, se manejan una gran cantidad de señales, procesos y sistemas.

Sistemas automáticos

A nivel industrial en un proceso (o un subproceso),  se puede hacer uso de varias máquinas y/o equipos con infinidad de variables.

Los procesos industriales pueden manejan cientos de variables  como, posiciones de piezas, temperatura, flujo, presión, etcétera.

Si deseamos que trabajen con eficacia, entraremos en el campo de control de procesos automáticos. 

 Control de procesos automáticos

Los sistemas automáticos industriales, utilizan controladores de procesos distribuidos en varias secciones de una planta.

Geográficamente pueden ser localizados a distancias relativamente grandes, por lo que los sistemas de bus de campo  y bus de control son los mas indicados.

Controladores de procesos marca Allen Bradley

Los modernos controladores de proceso son de gran capacidad, y cuentan con varios puertos de comunicación de alta velocidad, EtherNet/IP (EtherNet Industrial Protocol), y son capaces de manejar gran cantidad de datos.

Pueden controlar  los procesos en tiempo real de las modernas plantas industriales y trabajar en paralelo en ambiente Windows10 Iot Enterprise.

El Windows10 IoT Enterprise agrega, capacidad, seguridad, y  mayor comodidad al trabajar en programas mas amigable, entendible y manejables.

Mecatrónica, Centro Mexicano-Francés del Conalep, Gómez Palacio, Durango, México.

La empresa estadunidense “Allen Bradley de Rockwell Automation, es líder mundial en automatización industrial  y ofrece recursos en sus páginas  de internet, les he seleccionado algunos relacionados con el tema.

 

Descripción general de los controladores CompactLogix 5380 y el sistema de E/S Compact 5000

Controladores CompactLogix 5480

Manual de usuario CompactLogix 5480

Controlador Compactlogix 5580

 Continuará.

martes, 11 de mayo de 2021

Redes de automatización industrial

 Las redes de automatización  industrial enlazan  diversos  dispositivos para el control, la supervisión y compartir la información con los niveles superiores de la pirámide CIM.

Redes de automatización industrial

Una red es una estructura con un conjunto de medios, tecnologías y protocolos para la comunicación entre usuarios (dispositivos, equipos  y seres humanos). 

Diagrama de red industrial para manufactura integrada por computadora

Las redes ofrecen una arquitectura integrada para realizar las actividades de una fábrica inteligente

Si afirmamos que los equipos de control como los PLC y HMI son “computadoras adaptadas”,  podemos concluir que para trasmitir y utilizar datos, el hombre ha diseñado redes de sistemas computacionales dividido en dos  tecnologías, Tecnología de la automatización (TA) y tecnología  de la información y la comunicación (TIC´s).

Redes industriales

Las compañías especializadas en  venta de equipo para la automatización industrial, ofrecen su versión de las redes, la empresa Allen Bradley de Rockwell Automation  ofrece DeviceNet, ControlNet y EtherNet.

Red de campo DeviceNet

DeviceNet se basa en la red CAN (Campus Area Network), es decir que es una red local, para trabajar en una determinada área física (en el campo de acción de sensores y actuadores), la red CAN   fue  creada por la firma alemana  Bosh (Robert Bosch GmbH) en el año de 1986 para reducir el cableado de arneses de los automóviles.

 DeviceNet se utiliza en nivel de campo para la comunicación de los sensores y actuadores con el controlador Lógico programable (PLC), utilizando un protocolo (un lenguaje y medios físicos).

 Allen Bradley proporciona medios físicos que permiten hacer  conexiones entre emisores y receptores.

https://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/br/conec-br001_-es-p.pdf

Medios físicos de DeviceNet

DeviceNet es un protocolo con estándar abierto que agrupa a una gran variedad de fabricantes  asociados  en   Open Devicenet Vendors Association (ODVA) https://www.odva.org/

En el nivel de control Allen Bradley  ofrece (ControlNet) para sincronizar en tiempo real,  la trasferencia de datos de manera muy rápida, en la comunicación entre los modernos  PLCS (PLC maestro y PLC esclavos).

El controlador CompactLogix5480  incluye tres puertos Ethernet/IP GbE para comunicación en alta velocidad, el controlador también tiene la capacidad de proporcionar datos que sirven de apoyo a la conectividad de actividades empresariales The Connected Enterprise®

Niveles de automatización  en la pirámide CIM

 Las redes de automatización se enlaza a redes de sistemas computacionales, para que los datos generados  sean analizados y controlados en  los  niveles directivos.

Viaje de los datos y las ordenes en los niveles de la pirámide CIM

Y  es utilizada en lugares físicos distantes, para la toma de decisiones de diversas actividades, tales  como,  costos, control de inventario, distribución de productos, solicitudes de materia prima, compras, diseños, productividad, solicitudes de almacén, tiempos de entrega etcétera.

Utilizando programas como el MES (Manufacturing Execution System), Sistema para la ejecución de fabricación, y el ERP (Enterprise Resource Planning) para la planificación de los recursos empresariales,).

Centro Mexicano Francés del Conalep, Gómez Palacio, Durango. México

Continuará.