CAPÍTULO 2: PROPUESTA DE REAUTOMATIZACIÓN PARA EL HOTEL
2.4 Propuestas para la rehabilitación del sistema automático del hotel
La selección del equipamiento requerido para la implantación de un sistema automatizado responde a criterios de índole técnico y económico. La tecnología más adecuada para una operación fiable y duradera, es aquella que sea capaz de cumplir con las expectativas y cuente con el soporte de mantenimiento y repuestos para varios años de explotación. En las condiciones de nuestra economía, en la que los suministros están condicionados a limitaciones de presupuesto y de mercado, se debe tener especial cuidado a la hora de seleccionar un determinado equipamiento y los suministradores más confiables, que garanticen la continuidad del funcionamiento de cada equipo; cosas que son de suma importancia.
La mayoría de los medios técnicos de automatización instalados en el hotel, corresponde a la firma alemana SIEMENS. Una compañía que produce tecnología de primer nivel y de elevada calidad. Pero como elementos contradictorios podemos mencionar varios: ¨La tecnología SIEMENS¨ tiene precios elevados y no se cuenta con equipamientos de automática en almacenes cubanos. Los suministros de estos productos se encarecen mucho más para Cuba, ya que su adquisición tiene que ser por terceros
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países, por lo que su compra es limitada. Se hace sumamente difícil para el país comprar estos productos, además de que se demoran mucho tiempo para llegar a puertos cubanos. Todo esto hace que los precios de adquisición sean prohibitivos para la economía cubana.
Debido a las razones anteriores, se descartó la opción de completamiento del equipamiento con tecnología SIEMENS. Sería imposible obtener a tiempo todo el equipamiento, además de las limitaciones económicas antes mencionadas.
Para la aplicación del diseño del proyecto, es necesario determinar qué medios técnicos son necesarios adquirir para reponer los defectuosos. Para esto hay que partir de la búsqueda y análisis de cuál es el más adecuado, teniendo en cuenta que:
1. El tipo de equipamiento a seleccionar cumpla con las normas de calidad y requerimientos técnicos para su funcionamiento.
2. Deben seleccionarse equipamientos con facilidad de adquisición y precios razonables a proveedores confiables (sin comprometer la calidad).
Por la experiencia acumulada que presentan los ingenieros de la entidad que supervisan este proyecto, la selección de este equipamiento se enfoca a comprar dichos productos a proveedores ya conocidos, que exhiben productos de probada calidad en obras anteriores. Además, que para la compra del equipamiento requerido se tiene como mediador a otra entidad avalada a nivel nacional, encargada de realizar la compra directamente con los proveedores extranjeros.
El equipamiento técnico que se propone consta de:
Una sonda de temperatura y humedad del tipo QFM-3160, catorce contactores magnéticos de 25A, 3P, 220 V modelo CWM25.10. Se destaca también la necesidad de adquirir diez válvulas de dos vías TAC V212, para control de sistemas de clima, para agua fría y caliente. Para dichas válvulas se necesita de sus respectivos diez actuadores del tipo TAC FORTA M-400 con interruptores de final de carrera incorporados, ver (T.A.C 2001). También es necesario el reemplazo de sondas de temperaturas defectuosas por seis sensores de temperatura del tipo STC-300 para tuberías de agua con diámetro de 3 y 2”. Su rango de trabajo según (T.A.C 2004) es de 0 a 100°C y con señal de salida de 4-20 mA. Se requiere comprar tres transmisores de nivel sumergido del tipo TN-217 producidos y distribuidos por Desin Instruments. Estos sensores según (Instruments 2011) tienen un rango de profundidad de 0 a 4 m, óptimo para su utilización en las cisternas del hotel. Además se requiere de una licencia webclient
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(cliente web) de Movicon X2, plataforma sobre la cual estará realizado el SCADA para la supervisión y control de la automática del hotel. Se hace necesaria la compra de un servidor marca Dell, modelo T110, con un procesador Xeon3450 de 2.66 GHz, 1GB de memoria RAM (Random Access Memory), dos discos duros de 250 GB cada uno, además de contar con un monitor de 17" de tamaño. Los demás aditamentos de cableado, transformadores de corriente, elementos de conformación de las pizarras de control, entre otros se ven con total detalle en el Anexo IV.
Es necesario destacar que el equipamiento propuesto anteriormente, se mantendrá independientemente de qué modelo de autómata programable se seleccione en las propuestas de rehabilitación. Por consiguiente, es necesario modelar una serie de propuestas referente al tipo de PLC a emplear para el sistema automatizado. La primera sería la sustitución total de los PLC SIEMENS S7-200 distribuidos alrededor de todas las áreas del hotel, por PLC MK-120S de LS Industrial Systems. Mientras que la segunda propuesta sería la sustitución parcial de los PLC S7-200 por los MK-120S. Esto significa la existencia de un sistema híbrido que reúna en el EP la totalidad de los PLC S7-200 en buen estado, mientras que en las tres zonas habitacionales se instalarán en su totalidad PLC del tipo MK-120S.
Para tener elementos acertados de selección es necesario realizar una comparación de las principales características técnicas de ambos modelos de PLC. Ambos modelos son los productos insignias de cada fabricante. El elevado número de años de trabajo que tienen estos PLC en la industria, con excelentes resultados, hacen de los mismos excelentes candidatos para este tipo de aplicación.
La firma alemana SIEMENS en las últimas décadas se ha presentado en el mercado internacional como un proveedor de excelente calidad y prestigio. En el caso de la filial de la marca LG, LS Industrial Systems, también se ha presentado con productos de excelencia, aunque quizás su dominio no se ha expandido con la misma fuerza que presenta el gigante SIEMENS. Ambas series de PLC permiten fijar un amplio rango de aplicaciones con excelentes prestaciones. Las características reflejadas en la Tabla2.2 resumen de manera concreta toda la información mostrada en (Systems 2003) y deja de manera clara la similitud establecida.
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Tabla2.2.Comparación entre los PLC SIEMENS S7-200 y LS MK-120S
CARACTERÍSTICAS
SIEMENS S7-200
LS MK 120S
I/O Incorporadas 10/14/24/40 10/14/20/30/40/60
Máx. cantidad de ptos. de I/O
120 120
Programa (capacidad) 4 a 8 k Pasos 10 k Pasos
Back-up de programa EEPROM EEPROM
Capacidad de datos 2 a 5 k Byte 12 k Byte
Back-up de datos S Cap+Opc de Bat EEPROM+S Cap
Tamaño unidad principal 120,5x80x62 para 24Ptos
145x115x73 para 30Ptos
Tamaño módulos de expansión
90x80x62 para 8/16Ptos 95x115x73 para 30Ptos Slim:45x115x73
Interrupción 4 Ptos 8 Ptos
Reloj de tiempo real Incorporado Opción
PID Incorporado Incorporado
Comunicación RS-232+2xRS-485 RS232+RS-485
Precio(en dependencia del modelo)
540 a 970 CUC 126 a 300 CUC
Esta tabla deja de manera clara, que ambas series de PLC tienen prestaciones muy similares, por lo tanto la selección de uno u otro, por cuestiones operacionales, carece de favoritismo.
Por consiguiente en la implantación de la propuesta inicial se analiza la posibilidad de hacer una sustitución total del equipamiento SIEMENS con dos objetivos. La estandarización de todo el equipamiento del hotel, con todas las mejorías que esto traería y el poder garantizar con los PLC en buen estado, el recambio para otros hoteles de GAVIOTA.SA.
Para ello se prevé la sustitución de autómatas programables S7-200 por PLC del tipo Master K120S. La implantación de este tipo de PLC se justifica ya que los mismos presentan una excelente relación precio/prestaciones. Además LS garantiza de forma gratuita el soporte técnico y software para todo su equipamiento; eximiendo a los clientes del pago de licencias y del pago por el acceso a la documentación. En la práctica estos PLC han presentado excelentes resultados, probados en múltiples aplicaciones en Cuba, en condiciones de trabajo difíciles y ambientes agresivos con elevada humedad. Desde hace 10 años COPEXTEL distribuye estos PLC en Cuba para sistemas industriales y redes hoteleras y realizan las compras directas en fábrica, con facilidades preferenciales por ser distribuidores acreditados de LS Industrial Systems.
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Estos PLC se han empleado con excelentes resultados en múltiples aplicaciones de automática. A esto se adiciona también el uso de estos autómatas por otras empresas de ingeniería a quienes la entidad COPEXTEL les suministra este tipo de equipamiento. Otro elemento importante es que la corporación COPEXTEL S.A. división Villa Clara cuenta con personal capacitado, entrenado y con una amplia experiencia en el trabajo y programación de estos autómatas.
Desde el punto de vista operativo los autómatas programables que fabrica LS, y en este caso la serie Master-K120S, tienen prestaciones muy similares a la serie S7-200 de SIEMENS como se menciona anteriormente; por consiguiente, para los requerimientos que se necesitan en la automática del hotel, los PLC de LS cumplen con las mismas exigencias técnicas con que cuentan sus similares de SIEMENS.
Sobre la base de esto se hizo la siguiente selección del total de PLC por áreas a incluir. El equipamiento incluye 8 PLC DR 20U, 27 PLC DR30U y 2 PLC DR40U con un total de 37 autómatas a colocar; para ello se hará necesario contar con 37 convertidores ETHERNET/RS-485, 232, 422 modelo EP132X. Otros aditamentos de vital importancia son los módulos analógicos, por lo que se hace necesario comprar 32, del modelo G7F-AD2A con un total de cuatro entradas analógicas por cada uno.
El sistema de comunicación propuesto debe tener las características siguientes:
El sistema prevé un puesto de control central (PC) enlazado con los autómatas. Aquí se realiza la supervisión y accionamiento (arranque y parada) de los diferentes sistemas tecnológicos y equipos. Está concebido de manera tal que cada PLC pueda trabajar de forma autónoma, aún si falla el enlace entre ellos y el ordenador.
La comunicación PC-PLC será por Ethernet y estará soportada sobre la red de datos del sistema de gestión. Para lograr el enlace se utilizarán convertidores Ethernet- RS232/RS485 modelo EP132X. El conversor Ethernet-Serie usado en ambientes industriales está diseñado para lograr la comunicación entre dispositivos conectados a canales RS-232, RS-485 o RS422 y red de datos ETHERNET a través de cable UTP. Este dispositivo permite la supervisión y control sobre los autómatas por medio de la red de datos en una ubicación alejada del centro de control a través del SCADA.
El enlace con los dispositivos de campo se establece por medio de buses RS-485 de amplio uso a nivel mundial, además de ser un bus no propietario. Con este se logra la comunicación con todos los dispositivos que cuenten con protocolo de comunicación MODBUS SERIAL. La utilización de los equipos EP132X garantiza que los
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dispositivos de campo con protocolo de comunicación MODBUS SERIAL estén enlazados directamente con el ordenador sin que medie algún autómata, esto garantiza inmunidad en el enlace ante fallas en el autómata correspondiente. Los dispositivos de campo con posibilidad de comunicación por bus tendrán el mismo nivel jerárquico que los autómatas.
Cabe destacar que dispositivos de campo con comunicación MODBUS SERIAL no se comunican con los PLC sino directamente con el SCADA. Tal es el caso de los analizadores de redes eléctricas.
Para establecer la comunicación del SCADA con los PLC, se usa de puente un software OPC, LS OPC Server, y este se comunica con los PLC, usando el protocolo dedicado de LS. El SCADA se comunica con el OPC y este escribe y lee los datos que fluyen en ambos sentidos de la comunicación con los PLC.
La arquitectura del sistema se ilustra en la Figura 2.2 que aparece a continuación:
Figura 2.2.Arquitectura sistema automático del hotel Ensenachos, primera propuesta.
Una segunda concepción del sistema a proponer, sería la sustitución parcial del equipamiento en la que se conservan los armarios o pizarras de control del edificio principal. Para ello, se utilizan los recursos necesarios del equipamiento que se encuentra en los Bungalow de las zonas habitacionales, siempre que estén en buen estado. Esto significa que el EP contará con los PLC SIEMENS que se encuentren en
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óptimas condiciones técnicas, mientras que en las zonas habitacionales se seguirá con la idea de la sustitución de PLC SIEMENS S7-200, por PLC LS MK-120S; por lo que la concepción del sistema es establecer una topología hibrida, como la mostrada en la Figura 2.3, donde se concentra en el EP todos los PLC S7-200 enlazados por un bus RS- 485, el cual es el encargado de establecer el enlace con el SCADA.
Figura 2.3.Arquitectura sistema automático del hotel Ensenachos, segunda propuesta
Los demás PLC MK-120S de esta área seguirán la idea de la conexión a la red de datos ETHERNET mediante el conversor EP132X. La zona habitacional mantendrá el sistema con la concepción de comunicación definida en la primera propuesta, soportada por la red de datos sobre fibra óptica. Por consiguiente, quedan incorporados al sistema 37 autómatas programables, la misma cantidad que en la propuesta anterior, pero con los cambios siguientes:
Se incluyen: 1 PLC S7-200 CPU-222, 5 PLC S7-200 CPU 224, 6 PLC MK-120S DR 20U y 25 PLC MK-120S DR30U. Todos ellos cubren el total de las áreas necesarias para la supervisión y control. El total de variables establecidas en el rediseño asciende a 355, de ellas 51 analógicas y 304 digitales, asumiendo todas las señales de nueva incorporación que son mencionadas en el epígrafe anterior (Ver Anexo V). Otro aditamento de vital importancia es la necesidad de módulos de entrada analógica G7F- AD2A para los PLC de LS con un total de cuatro entradas analógicas por cada uno,
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necesitándose comprar 25 de ellos. Mientras que para los SIEMENS será necesaria la colocación de 12 módulos de entrada analógica EM231 de dos entradas analógicas por cada uno, para un total de 51 señales de entradas analógicas a supervisar. Se debe contar también con un total de 31 convertidores ETHERNET-Serie modelo EP132X para conectar a la red de datos los autómatas MK-120S, como se explica con anterioridad.