Nuevos conceptos en automatización

Nuevos

conceptos en automatización

Universidad de Vigo

III Jornadas sobre Tecnologías y Soluciones para la Automatización Industrial

Jesús Camúñez

29 de Noviembre de 2007

DCS “tradicionales”

PUNTOS FUERTES

Base de datos única: Control + Supervisíón.

Lenguajes de alto nivel: lenguaje estructurado, bloques, etc.

Alta disponibilidad: redundancia.

Fuerte integración entre Hardware y Software.

Funciones de control avanzado: regulación, multivariable, control predictivo, etc.

Conectividad con buses de campo.

Diseñados para el control de procesos continuos.

Sin direccionamiento explícito.

PUNTOS DÉBILES

Poco flexibles, aunque cada vez más abiertos.

Coste de implantación y mantenimiento elevado.

Poca oferta de servicio.

Evolución lenta.

Poco escalables y de difícil aplicación en procesos discretos o por lotes.

PLC + SCADA

PUNTOS FUERTES

Se pueden escoger los productos que mejor se adaptan a las necesidadesa nivel de Control y de Supervisión (historización, control batch, etc.).

Evolución rápidaa las nuevas tecnologías.

Sistemas abiertos y fácilmente integrables con hardware/software de terceros.

Bajo coste.

Amplia oferta de servicios, no cautividad.

Muy escalables.

PUNTOS DÉBILES

Mantenimiento de bases de datos independientes.

Pocas funciones prediseñadas y de control avanzado.

Direccionamiento explícito.

La integración de Hardware y software es explícita y requiere esfuerzo.

Sistemas de Control Híbrido (HCS)

Control y Supervisión de propósito general pero pre-integrados por el fabricante.

Válidos tanto en control de procesos continuos y discretos como en control de procesos por lotes (fabricación flexible y basada en norma ISA S88).

Funciones de alto nivel, multipropósito y control avanzado.

Evolución rápidaa las nuevas tecnologías.

Sistemas abiertos y fácilmente integrables con hardware/software de terceros.

Coste bajo-medio.

Amplia oferta de servicios y distribución(cuando se instalan mediante Integradores de Sistemas).

Escalables.

Alta disponibilidad: generalmente, se implementa con Controladores y SCADAs de gama media/alta.

Actualización independiente de Hardware y Software.

Alta disponibilidad de herramientas complementarias: historización, control batch, mantenimiento, cálculo de efectividad (OEE), portales web (KPIs), etc.

Procesos Híbridos en la Industria

Proceso Híbrido

Proceso Continuo

95% 5%

92% 8%

91% 9%

88% 12%

86% 14%

77% 23%

76% 24%

70% 30%

57% 43%

36% 64%

12% 88%

0% 20% 40% 60% 80% 100%

Petroquímica Térmicas Petróleo/Gas Química Papel Metal &Minería Cemento/Vidrio

Farma Agua/Biomasa/RSU Alimentación Otros / Discreto

DCS

Sis tem

as de

C ont

rol H

íbr ido

Mercados

tradicionales del: PLC

Qué es ?

„

Un sistema de control integrado y basado en Unity y Vijeo Citect, con objetos listos para ser utilizados y herramientas para que el usuario adapte o cree sus propios objetos según requerimientos.

„ Posicionamiento: Sistema de Control Híbrido (HCS)

† Aplicable indistintamente en control de procesos continuos, por lotes y discretos.

† Subsistemas de Control y Supervisión integrados (un único punto de entrada para cada información).

† Funcionalidad de alto nivel “Out Of the Box”.

† En definitiva, la flexibilidad de los sistemas PLC+SCADA combinada con las prestaciones de los Sistemas de

Control Distribuido “tradicionales” (DCS).

Objetivos principales

„ Un único punto de entrada para cada dato de configuración

† Los datos introducidos a nivel de control se utilizan a nivel de supervisión.

„ Implementación basada en objetos reutilizables.

† Control y Supervisión (objetos animados y pantallas de detalle).

„ Integración automática entre control y supervisión.

† Sin direccionamiento explícito (aunque también es soportado).

† Incluye integración de dispositivos conectados a buses de comunicaciones.

„ Optimización de recursos

† Hardware: Memoria y Tiempo de ejecución.

† Comunicaciones

† Software: Licencias.

† Aplicación: Modularidad.

„ Escalabilidad

† Todos los controladores Modicon bajo Unity (M340, Premium y Quantum).

„ Apertura

† Los usuarios pueden crear nuevos objetos o modelar los prediseñados por Schneider Electric.

† Pueden utilizarse bloques funcionales de usuario ya existentes.

Unity ^Control_{de Campo}

sg ² en la oferta

Control Avanzado, gestión de información, reports, …

Gestión de Operaciones

MES Ampla

Vijeo Citect

ERP: Procesos de Negocio

Vijeo Historian y Control Batch

Control y Supervisión

Arquitectura para control de procesos

Control Batch Redundante Scheduler

Servidores Redundantes de E/S, Alarmas, y Tendencias

Servidor Web Estaciones Web

Control y Visualización Estaciones de Operación

Tablet PCs

Vijeo Pocket Estaciones de Visualización

Estaciones de Ingeniería

Historizador Red de

Información de Planta

Red de Control

Profibus DP

Profibus PA

Profibus DP seguro

E/S en Zona Clasificada Variadores de

Velocidad

Analizadores de Red

Controladores y Arrancadores

Relés de Protección

Digital Sistema

Instrumentado de Seguridad Control del

Proceso

E/S en Zona Segura

Ethernet

Control de Proceso (E/S en bastidor)

Ciclo de Vida de Proyecto

Diseñe la lógica de control

continuo/secuencial Diseñe la lógica de control

continuo/secuencial Defina sus propios

objetos reutilizables mediante el software de programación Unity Pro Defina sus propios objetos reutilizables mediante el software de programación Unity Pro

Proporcione una amplia visibilidad y

funcionalidad para el control del proceso Proporcione una amplia visibilidad y

funcionalidad para el control del proceso

(opcional) Generación de plantillas reutilizables

(opcional) Instanciación masiva de Módulos de Control Control basado en lenguajes IEC y Bloques Funcionales Creación de sinópticos mediante Objetos de Librería

Reutilice objetos animados para supervisar el proceso Reutilice objetos animados para supervisar el proceso

Supervisión basada en Objetos y Pantallas de Detalle

Genere automáticamente código para sus

aplicaciones en cuestión de minutos

Genere automáticamente código para sus

aplicaciones en cuestión de minutos

Funciones de alto nivel (1/2)

„

Operación del sistema

†

Objetos animados representando: estado actual, consigna, mandos, modos de operación, etc.

†

Pantallas de Detalle con acciones de Operación, Configuración, Enclavamientos, mantenimiento, etc.

„

Modos de Operación

†

Propietario: Operador / Programa.

†

Consigna: Local / Remota (cascada).

†

Algoritmo: Manual / Auto.

†

Simulación: activable desde supervisión.

„

Diagnosis de señales

†

Valor a considerar en caso de fallo.

„

Enclavamientos

†

Visibles desde supervisión.

†

Rearme manual (cuando se requiera) e individualizado.

†

Bypass individualizado.

Funciones de alto nivel (2/2)

„

Alarmas

†

Consignas configurables desde supervisión.

†

Apercibimiento de alarmas contextualizado.

†

Bypass.

„

Control secuencial basado en norma ISA S88.

„

Control de accesos

†

Cuentas de usuarios del Sistema Operativo o Vijeo Citect.

†

Configuración: Función a función, asociadas a Áreas y Privilegios.

„

Trazabilidad

†

Registro de acciones: Fecha, Hora, Usuario, Acción, Valor anterior, Nuevo Valor.

„

Herramientas para el comisionado de señales

†

Pantallas de operación a nivel de control.

Bloques Funcionales

„

Acondicionamiento de señal

† AINPUT: Entrada Analógica. Escalado, cutoff, diagnosis, simulación.

† AOUTPUT: Salida Analógica. Escalado, modos, diagnosis.

† DINPUT: Entrada Digital. Acondicionamiento, diagnosis, alarma, simulación.

† DOUTPUT: Salida Digital. Acondicionamiento, modos, diagnosis.

Bloques Funcionales

„

Dispositivos Todo/Nada

† DEVCTL: Dispositivos todo/nada. Válvula o motor. Modos, alarmas.

† DEVMNT: Mantenimiento de dispositivos todo/nada. Contador de horas de funcionamiento y maniobras.

† MOTOR2: Motores de 2 velocidades o sentido de giro, con prestaciones similares al bloque DEVCTL.

„

Dispositivos con Variación de Velocidad

† SDDEVCTL: Motor con variador. Multivelocidad (SP + 3 pre-establecidas).

Funciones equivalentes a DEVCTL.

Bloques Funcionales

„

Regulación

† PIDCTL: Regulador PID (PIDFF). Añade modos, encapsula funciones, etc. del módulo estándar PIDFF.

† ARAMP: Rampa.

† ASELECT: Selector de consigna Analógica. Multiplexor, mínimo, máximo.

† ALINEAR: Función de Caracterización lineal.

Bloques Funcionales

„ Control Secuencial

† SEQCTL: Control secuencial. Autómata de estados finitos para el control secuencial según estándar ISA S88.

† SEQCTL1 (y bloques funcionales auxiliares): Control secuencial

avanzado. Autómata de estados finitos para el control secuencial según estándar ISA S88, incorpora modos de funcionamiento.

Bloques Funcionales

„ Bloques Auxiliares

† AALARM: Alarmas Analógicas. Nivel, consigna, temporización, histéresis.

† ACALC: Cálculos analógicos. Derivada, totalización, media, mínimo y máximo.

† DCALC: Cálculos Digitales. Frecuencia, totalización.

† CONDSUM: Resumen de Condiciones para implementar: enclavamientos, condiciones de inicio, etc.; proporciona bypass y rearme manual condición a condición.

† MSGBOX: Gestión de mensajes e introducción de datos al/desde el subsistema de supervisión.

Librería Dispositivos

„

Controladores y arrancadores de motores

†

Tesys U y Tesys T.

„

Variadores de Velocidad

†

ATV31, ATV61 y ATV71.

„

Arrancadores estáticos

†

ATS48.

„

Analizadores de Energía.

†

PM710 y PM800.

„

Relés de protección digital

†

SEPAM, SEPAM40, SEPAM80.

„

Servos

†

Lexium05 e Icla.

Librería Comunicaciones

„

Clientes, Scanners y Puertos para:

†

Ethernet (Modbus TCP).

†

CANOpen.

†

Modbus.

„

Pasarelas para:

†

Modbus TCP a Modbus.

†

CANOpen a Advantys STB (RTP).

„

Herramientas para:

†

Estadísticas de comunicaciones.

Integración Control y Supervisión

Interfaz Objeto DEVCTL (Estado y Configuración) Interfaz Objeto DEVCTL (Estado y Configuración)

SupervisiónSupervisiónControlControl

Interfaz Objeto DEVMNT (Estado y Configuración) Interfaz Objeto DEVMNT (Estado y Configuración) Interfaz Objeto CONDSUM

(Estado y Configuración) Interfaz Objeto CONDSUM

(Estado y Configuración)

Enclavamientos Motor

Mantenimiento

Workflow

Generación Automática (Opcional) Generación Automática (Opcional)

Librerías SGU Librerías SGU

SGStudio Workbench

SGStudio Workbench

Proyectos Unity (control continuo)

Proyectos Unity (control continuo)

Proyecto Unity a ser ampliado Proyecto Unity a

ser ampliado

Lazos de Control (MS Excel) Lazos de Control

(MS Excel)

*⁾import

Proceso de Refinamiento

SGStudio guardian*

SGStudio guardian*

Vijeo Citect Vijeo Citect Unity

Unity

Tags, Alarms, Trends Tags, Alarms,

Trends

Recursos SGC Recursos SGC

Componentes SGCU Componentes

SGCU Definición de

enlaces Vijeo Citect-Unity Definición de enlaces Vijeo Citect-Unity

Proyectos Unity refinados Proyectos

Unity refinados

*⁾Proceso automático al compilar o manual

Proyecto Vijeo Citect Proyecto Vijeo

Citect Objetos SGU

Objetos SGU

Sólo si se utiliza SGS workbench para generar código

Beneficios

„ Para el Integrador de Sistemas

† Reducción de Costes: permite focalizar el esfuerzo en los requerimientos específicos del proyecto.

† Reducción del Riesgo: objetos probados y reutilizables.

† Legacy: pueden utilizarse bloques funcionales que ya hubiesen sido diseñados con anterioridad.

† Protección de la inversión: No se requiere aprender nuevas herramientas (sistema basado en Unity y Vijeo Citect).

„ Y para el Usuario Final

† Alto nivel de Visibilidad y Operatividad del proceso.

† Escalabilidad.

† Estandarización.

† Valor añadido: obtiene más valor sin incrementar el coste.

† No cautividad.

† Fácil mantenimiento y diagnóstico del sistema.

Herramientas

• sg2 installer

• SGBuilder

– Genera librerías para SGStudio Workbench mediante proyectos en Unity que implementan componentes: código, pantallas de operador y/o tablas de animación (un componente es equivalente a un

Módulo de Control S88).

• SGStudio Workbench

– Generador automático de código para Unity a partir de los Componentes creados con SGStudio Workbench.

• SGStudio guardian

– Asistente para crear canales de comunicación en Vijeo Citect (Dispositivos de E/S).

– Explorador de Sistemas (Sistema = proyecto Vijeo Citect enlazado con uno o más programas Unity).

– Gestiona automáticamente los Tags y Alarmas necesarios para supervisar los proyectos Unity del Sistema. Similar a Fastlink pero basado en Objetos. Se soporta comunicación OPC (símbolos, IEC o Concept) y MODNET(Modbus TCP/IP nativo de Vijeo Citect).

– Proporciona un Editor para poblar los datos no disponibles en Unity (p.e. Área de las Alarmas) y que son necesarios para la supervisión (Vijeo Citect).

• Documentarium

– Explorador de Documentos: manuales, guías y tutoriales.

Recursos

• Objetos SGU: Bloques Funcionales para Unity (DFBs, DDTs).

• Componentes y Librerías SGU: Recursos para SGStudio

Workbench incluyendo Código (Objetos SGU instanciados en uno o más lenguajes), Pantallas de Operador y Tablas de Animación para Unity.

– Proceso.

– Comunicaciones.

– Dispositivos.

• Componentes SGCU: Configuran el comportamiento de los bloques SGU desde el punto de vista de supervisión (permite supervisar

DFB, DDTs y EDTs definidos en Unity desde Vijeo Citect).

• Componentes SGC: Librerías para Vijeo Citect (sgc_include):

representación de los módulos de control más habituales.

– Proceso.

– Monitorización de Dispositivos.

– Diagnosis.

• Documentación: manuales, guías y tutoriales.

• Utilidades (p.e. para calcular CPUs y licencias requeridas).

Gracias por su atención