DESARROLLO E IMPLEMENTACIÓN DE PANTALLAS EN UN SISTEMA SCADA PARA MONITOREO EN PROCESO DE SERVICIOS GENERALES EN PLANTA FARMACÉUTICA

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ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELECTRICA

UNIDAD PROFE“IONAL ADOLFO LÓPEZ MATEO“

DE“ARROLLO E IMPLEMENTACIÓN DE PANTALLA“ EN UN

SISTEMA SCADA PARA MONITOREO EN PROCESO DE SERVICIOS

GENERALE“ EN PLANTA FARMACÉUTICA

T E S I S

QUEPARA OBTENER EL TITULO DE:

INGENIERO EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN

PRESENTA:

JULIO CESAR RAMÍREZ CONTRERAS

ASESORES:

M. EN C. RICARDO NAVARRO SOTO

ING. ADRIAN MENDOZA ARRIAGA

(2)

ESClJE:LA SUPERIOR DE

INGENIE1tÍA

1VlEC,1.\NICA

Y

ELEC 'l'ItlCA UNIDAD

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--ADOLFO LÓPEZ MA'lEOS"

TEMA.

DE

TESIS

QUE PARA OBTENER EL TITULO DE POR LA OPCIÓN DE TITULACIÓN DEBERÁ(N)DESARROLLAR

INGENIERO EN CONTROL Y AUTOMATIZACIÓN TESIS Y EXAMEN ORAL INDIVIDUAL

C. JULIO CESAR RAMÍREZ CONTRERAS

"DESARROLLO E IMPLEMENTACIÓN DE PANTALLAS EN UN SISTEMA SCADA PARA MONITOREO EN PROCESO DE SERVICIOS GENERALES EN PLANTA FARMACÉUTICA"

DESARROLLAR UN SCADA PARA MANIPULAR LOS PROCESOS EN SERVICIOS GENERALES EN UNA EMPRESA FARMACÉUTICA, PARA PRODUCCIÓN DE HEMODERIVADOS.

• MARCO TEÓRICO

• IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA SCADA • OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA

• PROGRAMACIÓN EN WODERWARE

MÉXICO D.F. A 6 DE MAYO DE 2014

ASESORES

M. EN C. RICARDO NAVARRO SOTO ING. ADRIAN MENDOZA ARRIAGA

セ@ --..-;,,__

M. EN C. MIRIAM GÓMEZ ￁lv セbN セセ@

JEFEDELDEPARTAMENTODE I PN

(3)

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A DIOS

Por haber puesto en mí el conocimiento adquirido durante este tiempo en mi vida.

A MI PADRE

Gracias por haberme dado tanto en la vida, el alma y el pensamiento como la noción de lo táctil y realizable.

Gracias por haber forjado en mi un hombre de bien creando en mi un sentido de responsabilidad, respeto, confianza, tranquilidad, y buscador de conocimiento.

A MI MADRE

Gracias por haberme dado tanto la vida, el alma y el pensamiento como la noción de ser más humano, astuto y entendido en lo no táctil pero realizable.

Gracias por haber forjado en mi un hombre de bien creando en mi un sentido de entendimiento por los demás, por entender los verdaderos espacios de libertad.

A MIS HERMANOS

Por la confianza y respeto a mi persona.

A MIS ACESORES TECNICOS

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OBJETIVO GENERAL

Desarrollar un SCADA para manipular los procesos en servicios generales en una empresa farmacéutica, para producción de hemoderivados.

OBJETIVOS PARTICULARES

Implementar un sistema de monitoreo en pantallas, para servicios generales en planta farmacéutica, con protocolo Ethernet .

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En estos momentos la automatización repercute en la gran mayoría de la producción en serie, hasta en los más pequeños procesos. Para lograr sus objetivos con mayores rendimientos en cuanto a tiempo, calidad y dinero. Pues hablando del reto de la competencia nos podemos dar cuenta de la necesidad de la modernización en la automatización de los sistemas de producción.

Nadie duda de la importancia de las comunicaciones en la automatización, gracias a estas podemos llevar los procesos a un nivel más alto con respecto a enlace entre diversos aparatos electrónicos como control, HMI’s, PLC’s, instrumentación, etc.

Uno de los grandes avances en la automatización es el diseño e implementación de las redes de comunicación industrial.

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El proyecto implementado es muy grande, pues bien el sistema se desarrolló para una planta completa la cual tiene diferentes HMI’s, PLC’s etc. Que a su vez tienen diferentes protocolos de comunicación los cuales son llevados al SCADA.

Así pues decido delimitar el tema con un solo prtocolo Ethernet, Lo mencionado en los párrafos anteriores delimita las aplicaciones en el software pero también debo reducir el tema a nivel planta pues bien se tienen dos aplicaciones diferentes en el SCADA que refleja

dos diferentes procesos uno para “Proceso de plasma” y otro para los “Servicios generales”

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INDICE

CAPITULO 1 MARCO TEORICO.

1.1.-HISTORIA DE LA INDUSTRIA FARMACEUTICA. ... 13

1.1.2- DEFINICION DE HEMODERIVADOS. ... 14

1.1.2.1-ESTRUCTURA JERARQUICA EN PLANTA FARMACEUTICADE HEMODERIVADOS. ... 17

1.2.-SERVICIOS GENERALES EN UNA EMPRESA

FARMACEUTICA. ... 18

1.2.1.- SERVICIOS GENERALES EN UNA EMPRESA FARMACEUTICA (HEMODERIVADOS). ... 19

1.3.1.1.-VAPOR PARA SERVICIOS EN PLANTA. ... 19

1.2.1.2.-AGUA PARA SERVICIOS EN PLANTA. ... 20

1.2.1.3-AIRE COMPRIMIDO PARA SERVICOS EN PLANTA. ... 21

1.2.2.-Equipos en servicios generales para manipulación de agua, vapor, y aire. ... 22

1.3.2.1-Sistema de refrigeración y calentamiento (CHILLER). ... 22

1.2.2.2.-Caldera... 23

1.2.2.3-Generador de vapor puro. ... 24

1.2.2.4-intercambiadores de calor... 25

1.2.2.5-Osmosis inversa. ... 26

1.2.2.6-destilador ... 27

1.2.2.7-Sistema de tratamiento en aire comprimido. ... 28

1.3.-SISTEMAS HMI Y SCADAS. ... 29

1.4.-COMUNICACIONES INDUSTRIALES ... 31

1.4.1-PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN. ... 34

1.4.2-TIPO DE TRANSMISION DE DATOS. ... 35

1.4.3-TOPOLOGIAS BASICAS EN REDES INDUSTRIALES. ... 39

1.4.4-DISPOSITIVOS EN UNA RED INDUSTRIAL. ... 42

CAPITULO 2 IMPLEMETACION DEL SISTEMA SCADA

2.1.-ESTRUCTURAS EN PANTALLAS. ... 48

2.2.-EDICION DE PROPIEDADES DE OBJETOS PARA PANTALLAS.

... 50

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2.4.-DISEÑO DE INTERFACE GRÁFICA EN PANTALLAS

SECUNDARIAS DE OPERACIÓN. ... 57

2.5.-ESTRUCTURA DE LA RED EN SISTEMA SCADA. ... 65

2.6.- DESCRIPCION DE SOFTWARE INSTALADO EN LOS

ELEMENTOS DE LA RED. ... 67

CAPITULO 3 OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA

3.1.-PANTALLA DE ACCESO PARA ENTRADA A SISTEMAS EN

SERVICIOS GENERALES. ... 71

3.2.-MENU PRINCIPAL SISTEMA DE SERVICIOS. ... 72

3.3.-SISTEMA AGUA POTABLE... 77

3.3.1.-Configuración de alarmas y parámetros del subsistema de agua potable. ... 78

3.4.-SISTEMA AGUA PURIFICADA. ... 81

3.4.1.-Configuración de alarmas y parámetros del subsistema de agua purificada. ... 82

3.5.-SISTEMA AGUA INYECTABLE. ... 85

3.5.1.-Configuración de alarmas y parámetros del subsistema de agua inyectable. ... 86

3.6.-SISTEMA DE PRESIONES DIFERENCIALES. ... 89

3.7.-SISTEMA DE CALENTAMIENTO ENFRIAMIENTO ... 93

3.8.-SISTEMA TORRE DE ENFRIAMIENTO. ... 95

3.8.1.-Configuración de alarmas y parámetros del subsistema TORRE DE ENFRIAMIENTO. ... 96

3.8.2.-Configuración de alarmas y parámetros del subsistema chillers. ... 97

3.9.-SISTEMA DE INTERCAMBIADORES. ... 98

3.10.-SISTEMA DE AIRE COMPRIMIDO. ... 99

3.11.-SISTEMA DESTILADOR. ... 100

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IPN-ESIME Página 8

3.13.-SISTEMA DE LIMPIEZA EN CAMPO. ... 102

3.14.-HISTORIALES. ... 105

3.15.-SISTEMA ALARMAS SERVICIOS. ... 106

CAPITULO 4 PROGRAMACION EN INTOUCH.

4.1.- COMO CREAR UNA APLICACIÓN EN INTOUCH. ... 110

4.2.-COMO CREAR UNA PANTALLA EN INTOUCH. ... 119

4.3.-DECLARACION DE TAGS ... 122

4.4.-COMO INTRODUCIR UN OBJETO EN PANTALLA ... 129

4.5.-COMO DINAMIZAR UN OBJETO. ... 132

4.6.-QUE ES UNA CELDA. ... 148

4.7.- DESARROLLO DE PANTALLA DE ACCESO PASO A PASO. . 152

4.8.- MOSTRAR Y OCULTAR UNA PANTALLA. ... 161

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INDICE FIGURAS

FIGURAS CAPITULO 1

Figura1. 1.-Componentes de la sangre [1]. ... 15

Figura1. 2.-Manipulación en proceso de los hemoderivados [2]. ... 16

Figura1. 3.- Sistema de refrigeración “chiller” [3]. ... 22

Figura1. 4.- Maquina de presión y temperatura “Caldera” [4]. ... 23

Figura1. 5.- Maquina Generadora de vapor puro [5]. ... 24

Figura1. 6.-Intercambiador de calor [6]. ... 25

Figura1. 7.- Proceso Osmosis inversa [7]. ... 26

Figura1. 8.- Destilador múltiple [8]. ... 27

Figura1. 9.- Sistema de tratamiento en aire comprimido [9]. ... 28

Figura1. 10.- Sistema SCADA [10]. ... 30

Figura1. 11.- Sistemas de comunicación humano y electrónico [11]. ... 31

Figura1. 12.- Pirámide de comunicaciones [12]. ... 33

Figura1. 13.- Protocolo de comunicación hard [13]. ... 36

Figura1. 14.- Transmisión de datos [11]. ... 37

Figura1. 15.- Transmisión de datos serie [11]. ... 37

Figura1. 16.- Transmisión de datos paralelo [11]. ... 38

Figura1. 17.- Topología estrella [17]. ... 39

Figura1. 18.- Topología Anillo [18]. ... 40

Figura1. 19.- Topología bus [19]. ... 41

Figura1. 20.- Servidor y clientes [20]. ... 42

Figura1. 21.- Estación de trabajo “PC” [21]. ... 42

Figura1. 22.- Puente entre redes “Bridge” [22]. ... 43

Figura1. 23.- Tarjeta de red PC y PLC [11]. ... 43

Figura1. 24.- Cable para comunicación Ethernet y devicenet [11]... 44

Figura1. 25.- Switch de 48 puertos [25]. ... 45

Figura1. 26.-Router de 5 puertos [26]... 46

FIGURAS CAPITULO 2 Figura2. 1.- Pantallas descentralizadas [11]. ... 48

Figura2. 2.- Pantallas centralizadas [11]. ... 49

Figura2. 3.- Pantallas primarias y secundarias [11]. ... 50

Figura2. 4.- Visibilidad de un objeto (botón) [11]. ... 51

Figura2. 5.- Llenado (analógico) de color en un objeto [11]. ... 52

Figura2. 6.- Movimiento de un bit por medio de un objeto [11]. ... 52

Figura2. 7.- botón de automático a manual [11]. ... 53

Figura2. 8.- Operación de un objeto en manual [11]. ... 54

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Figura2. 10.- Pantalla estándar para secuencia de proceso [11]. ... 55

Figura2. 11.- interface gráfica PID Fisher [11]. ... 57

Figura2. 12.- Interface gráfica PID bombas [11]. ... 58

Figura2. 13.- Botón automático PID [11]. ... 59

Figura2. 14.-Botón set point PID [11]. ... 60

Figura2. 15.- Botón lazo abierto PID [11]. ... 61

Figura2. 16.-Graficado de variables en Historiales [11]. ... 63

Figura2. 17.-Barra para desplazarse en el tiempo en el graficado [11]. ... 63

Figura2. 18.-Barra para cambiar de scala en las variables [44]. ... 63

Figura2. 19.- Estructura de pantalla en parámetros y alarmas [11]. ... 64

Figura2. 20.- Red simplificada en sistema SCADA [11]. ... 65

Figura2. 21.- Módulos Acromag [47]. ... 69

FIGURAS CAPITULO 3 Figura3. 1.-Pantalla entrada de usuario [11]. ... 71

Figura3. 2.-Pantalla menú principal servicios [11]. ... 73

Figura3. 3.-sistema de agua Potable [11]. ... 77

Figura3. 4.-Alarmas y parámetros agua potable [11] ... 78

Figura3. 5.- Sistema de agua purificada [11]. ... 81

Figura3. 6.-Alarmas y parámetros agua purificada [11]. ... 82

Figura3. 7.- Sistema de agua inyectable [11]... 85

Figura3. 8.-Alarmas y parámetros de agua inyectable [11]. ... 86

Figura3. 9.-Presiones diferenciales en unidades manejadoras de aire [11]. ... 89

Figura3. 10.-Presiones diferenciales área 1 [11]... 90

Figura3. 11.- Presiones diferenciales área 2 [11]. ... 91

Figura3. 12.-Presiones diferenciales área 3 [11]... 92

Figura3. 13.- Sistema enfriamiento calentamiento “Tanques” [11]. ... 93

Figura3. 14.-Sistema de enfriamiento calentamiento “Válvulas HARD” [11]. ... 94

Figura3. 15.-Sistema torre de enfriamientos y chillers [11]. ... 95

Figura3. 16.-Alarmas y parámetros torre de enfriamiento [11]. ... 96

Figura3. 17.-Alarmas y parámetros chiller [11]. ... 97

Figura3. 18.-Sistema de intercambiadores [11]. ... 98

Figura3. 19.-Sistema de aire comprimido [11]. ... 99

Figura3. 20.-Destilador [11]. ... 100

Figura3. 21.- Sistema de vapor crudo [11]. ... 101

Figura3. 22.- Sistema de limpieza CIP1 [11]. ... 102

Figura3. 23.- Sistema de limpieza COP1 [11]. ... 103

Figura3. 24.- Sistema de limpieza COP2 [11]... 104

Figura3. 25.- Pantalla de historial [11]. ... 105

Figura3. 26.- Sistema de alarmas servicios [11]. ... 106

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IPN-ESIME Página 11 FIGUAS CAPITULO 4

Figura4. 1.-Pantalla menú de windows [11]. ... 110

Figura4. 2.-Pantalla manejo de aplicaciones intouch [11]. ... 111

Figura4. 3.-Creación de una nueva aplicación en intouch [11]. ... 112

Figura4. 4.-Pantalla para destinar una aplicación [11]. ... 113

Figura4. 5.-Pantalla para asignar un directorio a una aplicación [11]. ... 114

Figura4. 6.-Pantalla para asignar un nombre a una aplicación [11]. ... 115

Figura4. 7.- Pantalla para visualizar aplicaciones [11]. ... 116

Figura4. 8.- Aplicación Windows maker (Desarrollo de pantallas) [11]. ... 117

Figura4. 9.-Aplicación Windows viewer (Ejecución de pantallas) [11]. ... 118

Figura4. 10.-Ambiente de trabajo intouch [11] ... 118

Figura4. 11.- Pantalla para generar una ventana (Windows) [11]. ... 119

Figura4. 12.- Pantalla para nombrar una ventana [11]. ... 120

Figura4. 13.- Vista general de una ventana en intouch [11]. ... 121

Figura4. 14.-Ventana para dinamizar objetos [11]. ... 122

Figura4. 15.-Ventana para introducir un Tag [11]. ... 123

Figura4. 16.-Ventana para declarar un Tag [11]. ... 124

Figura4. 17.-Ventana para introducir el tipo de dato en un tag [11]. ... 125

Figura4. 18.-Pantalla para tag real externo [11]. ... 127

Figura4. 19.-Pantalla para tag discreto interno [11]. ... 127

Figura4. 20.-Pantalla para tag string externo [11]. ... 128

Figura4. 21.- Pantalla para tag real externo,referenciada [11]. ... 129

Figura4. 22.-Barra draw object toolbar [11]. ... 129

Figura4. 23.-wizard/active toolbar [11]. ... 130

Figura4. 24.-Pantalla para selección de objeto a introducir [11]. ... 130

Figura4. 25.-Pantalla con un objeto insertado [11]. ... 131

Figura4. 26.-Pantalla tipo de dinamización que tiene un objeto [11]. ... 132

Figura4. 27.-Pantalla para dinamizar objetos divididos por tipo de acción [11]. ... 133

Figura4. 28.-Pantalla para dinamizar un elemento (“string”) [11]. ... 134

Figura4. 29.- Pantalla para introducir un tag string y sus parámetros de visualización [11]. ... 135

Figura4. 30.-Pantalla para dinamizar objetos (“Acción”) [11]... 136

Figura4. 31.-Pantalla para introducir un script [11]... 137

Figura4. 32.- Pantalla para dinamizar objetos (“Show Window”) [11]. ... 138

Figura4. 33.-Pantalla selección de pantalla en intouch [11]. ... 139

Figura4. 34.- Pantalla para dinamizar objetos (“Value Display, string”) [11]. ... 140

Figura4. 35.-Pantalla para introducir un tag (“Value Display, string”) [11]. ... 141

Figura4. 36.- Pantalla para dinamizar objetos (“Value Display, Discreto”) [11]. ... 142

Figura4. 37.- Pantalla para introducir un tag (Value Display, Discreto) [11]. ... 142

Figura4. 38.- Pantalla para dinamizar objetos (“Value Display, Analogico”) [11]. ... 143

Figura4. 39.- Pantalla para introducir un tag (Value Display,Analogico) [11]. ... 144

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Figura4. 41.- Pantalla para introducir un tag (Fill Color, Discreto) [11]. ... 145

Figura4. 42.- Pantalla para dinamizar objetos (“Fill Color, Analogico”) [11]. ... 146

Figura4. 43.- Pantalla para dinamizar objetos (“Fill Color, Discret Alarms”) [11]. ... 147

Figura4. 44.- Pantalla para dinamizar objetos (“Fill Color, Analog alarm”) [11]. ... 148

Figura4. 45.- Figuras para hacer una celda [11]. ... 149

Figura4. 46.-Pantalla para trabajar celdas y símbolos [11]. ... 150

Figura4. 47.-Pantalla para hacer una celda [11]. ... 150

Figura4. 48.-Pantalla tags internos en una celda [11]. ... 151

Figura4. 49.-Pantalla entrada de usuario ( “Desarrollo”) [11]. ... 152

Figura4. 50.-Pantalla entrada de usuario referencia, string [11]. ... 153

Figura4. 51.- Pantalla entrada de usuario, dinamizar string [11]. ... 154

Figura4. 52.- Pantalla entrada de usuario, introducir tag string [11]. ... 154

Figura4. 53.- Pantalla entrada de usuario, introducir list box [11]. ... 155

Figura4. 54.- Pantalla entrada de usuario, nombrar list box [11]. ... 156

Figura4. 55.- Script usado en pantalla entrada de usuario [11]. ... 157

Figura4. 56.-Pantalla entrada de usuario dinamización, botón de acceso [11]. ... 158

Figura4. 57.-Script 1 en botón de Acceso pantalla de usuario [11]. ... 159

Figura4. 58.- Script 2 en botón de Acceso pantalla de usuario [11]. ... 160

Figura4. 59.-Boton para mostrar pantalla [11]. ... 161

Figura4. 60.- Botón para mostrar pantalla, dinamización [11]. ... 162

Figura4. 61.- Pantalla a mostrar cuando se presione botón [11]. ... 163

Figura4. 62.- Botón para ocultar pantalla [11]. ... 164

Figura4. 63.- Pantalla a ocultar cuando se presione botón [11]. ... 164

Figura4. 64.-Pantalla estándar historiales [11]. ... 165

Figura4. 65.-Pantalla donde se encuentra el objeto grafica [11]. ... 166

Figura4. 66.-Inserción del objeto grafica [11]. ... 167

Figura4. 67.- Pantalla donde se encuentra el objeto scroll [11]. ... 168

Figura4. 68.- Pantalla donde se encuentra el objeto manipulación de rangos [11]. ... 169

Figura4. 69.- Pantalla donde se encuentra el objeto almacenamiento de datos en Excel [11]. ... 170

Figura4. 70.-Pantalla historial con objetos introducidos [11]. ... 171

Figura4. 71.-Pantalla para dinamizar objeto grafica [11]. ... 172

Figura4. 72.-Pantalla para introducir tag hist trend, (referencia de espacio en memoria) [11]. ... 173

Figura4. 73.-Pantalla para introducir tag a ser monitoreados [11]. ... 174

Figura4. 74.-Pantalla configuración del número y rango de mediciones en la barra de scala [11]. 175 Figura4. 75.-Pantalla para configurar el número de muestras en tiempo [11]. ... 176

Figura4. 76.-Pantalla para configurar los botones de selección en la barra de scala [11]. ... 177

Figura4. 77.-Pantalla para configurar el espacio y tiempo de monitoreo en grafica [11]. ... 178

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IPN-ESIME Página 13

1.1.-HISTORIA DE LA INDUSTRIA FARMACEUTICA.

La industria farmacéutica surgió a partir de una serie de actividades diversas relacionadas con la obtención de sustancias utilizadas en medicina. A principios del siglo XIX, los boticarios, químicos o los propietarios de herbolarios obtenían partes secas de diversas plantas, recogidas localmente o en otros continentes.

Éstas últimas se comercializaban a los especieros, que fundamentalmente importaban especias, pero como negocio secundario también comerciaban con productos utilizados con fines medicinales, entre ellos el opio de Persia o la ipecacuana de Suramérica.

Los productos químicos sencillos y los minerales se adquirían a comerciantes de aceites y gomas.

Los boticarios y químicos fabricaban diversos preparados con estas sustancias, como extractos, mezclas, lociones, pomadas o píldoras.

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Esta industria está sujeta a una gran variedad de leyes y reglamentos con respecto a las patentes, las pruebas y la comercialización de los fármacos.

La mayor parte de las empresas farmacéuticas tienen carácter internacional y poseen filiales en muchos países.

El sector, tecnológicamente muy adelantado, trabaja con las mejores tecnologías en sus procesos como sistemas SCADA, pues estos son tan delicados en su manipulación que una mala acción en el proceso puede producir, un mal medicamento y como consecuencia la pérdida de vidas humanas, siendo estos de consumo humano o más críticamente inyectables al cuerpo como los hemoderivados.

1.1.2- DEFINICION DE HEMODERIVADOS.

Los hemoderivados farmacéuticos son medicamentos a base de sangre, la cual está compuesta de:

Glóbulos rojos:La hemoglobina es uno de sus principales componentes, y su objetivo es transportar el oxígeno hacia los diferentes tejidos del cuerpo.

Glóbulos blancos:Son los efectores celulares de la respuesta inmunitaria, interviniendo así en la defensa del organismo contra sustancias extrañas o agentes infecciosos.

(16)

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A estos se les pueden añadir otros compuestos como las sales y la urea. Es el componente mayoritario de la sangre, representando aproximadamente el 55%.

Plaquetas:Son fragmentos citoplasmáticos pequeños, irregulares y carentes de núcleo, de 2-3 µm de diámetro, derivados de la fragmentación de sus células precursoras,

los megacariocitos; la vida media de una plaqueta oscila entre 8 y 12 días.

Las plaquetas juegan un papel fundamental en la hemostasia y son una fuente natural de factores de crecimiento.

Estas circulan en la sangre de todos los mamíferos y están involucradas en la hemostasia, iniciando la formación de coágulos o trombos como se muestra en la figura 1.1.

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Que estas se preparan industrialmente, entre ellos destacan la albúmina, factores de coagulación e inmunoglobulinas de origen humano, que permiten el tratamiento de numerosas patologías en los hospitales.

La materia prima utilizada para la fabricación de estos medicamentos, es el plasma de origen humano, que hace que sean medicamentos especiales, por su disponibilidad limitada, ya que no se pueden obtener por los métodos convencionales de síntesis química.

La Organización Mundial de la Salud recomienda que en el campo de la sangre y hemoderivados, se dé el autoabastecimiento en cada país, y un mayor control y seguridad de la sangre y plasma procedentes de donantes altruistas.

Todo el plasma fresco (PF) excedente que no es requerido por los hospitales y que procede del fraccionamiento de la sangre total en sus distintos hemoderivados primarios (concentrado de hematíes, concentrado de plaquetas, plasma fresco), es enviado a la industria farmacéutica para su transformación en los productos antes mencionados.

(18)

IPN‐ESIME  Página 17 

 

 

1.1.2.1-ESTRUCTURA JERARQUICA EN PLANTA FARMACEUTICADE HEMODERIVADOS.

En la siguiente figura se muestra la estructura de una planta de hemoderivados, que son:

(

Locales de fabricación

) (

Locales de fabricación

) (

Locales de fabricación

)

JEFE DE INACTIVACION VIRAL JEFE DE FRACCIONAMIENTO DE PLASMA JEFE DE LLENADO ACEPTICO

ALBUMINA E IGG

JEFE DE ALMACEN JEFE DE MANTENIMIENTO JEFE DE CALIDAD

(

Almacén

)

JEFE DE SERVICIOS GENERALES JEFE DE ASEGURAMIENTO DE LA CALIDAD. JEFE DE PROCESESOS RESPONSABLE DE DOCUMENTACION.

(

Mantenimiento

)

JEFE DE CONTROL MICROBIOLOGICO.

JEFE DE CONTROL FISICO QUIMICO.

JEFE DE VALIDACION Y METROLOGIA.

(Control de calidad)

(19)

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1.2.-SERVICIOS

GENERALES

EN

UNA

EMPRESA

FARMACEUTICA.

El Departamento de Servicios Generales se encarga de proporcionar oportuna y eficientemente, los servicios que requiera la organización en materia de los siguientes puntos.

 Energía eléctrica, bombas de agua, calderas, extractores de aire, gas, drenaje, sistemas de vacío, etc.

 Verifica que la contratación de servicios en general, se realice con estricto apego a lo dispuesto en leyes vigentes y normas que rigen la operación en industria

farmacéutica nacional e internacional.

 Proporciona a las instalaciones, el servicio de aseo y limpieza.

Los servicios generales primordiales en una planta farmacéutica de hemoderivados, para el procesamiento de plasma son los siguientes.

 AGUA: Agua Potable, Agua Purificada, Agua Inyectable.

 VAPOR: Vapor crudo (suministro de vapor proporcionado por la caldera), Vapor puro(es el vapor que se produce por medio del generador de vapor puro).

(20)

IPN-ESIME Página 19

1.2.1.-

SERVICIOS

GENERALES

EN

UNA

EMPRESA

FARMACEUTICA (HEMODERIVADOS).

1.3.1.1.-VAPOR PARA SERVICIOS EN PLANTA.

El vapor utilizado dentro de la planta se subdivide como se muestra en el siguiente cuadro:

El vapor crudo:

Vapor generador por agua potable (WPO, por sus siglas en inglés) cuando ésta se encuentra por debajo de su temperatura crítica.

Vapor que se produce por ebullición cuando el agua se calienta a 100 °C y una atmósfera de presión.

El vapor puro:

Se describe de forma cualitativa como agua vaporizada que cumple todos los requisitos y atributos de calidad química de WFI.

Los requisitos del vapor puro son los siguientes:

 Agua purificada.

 Se produce mediante vaporización > 100° C con una prevención de arrastre de agua original

 El condensado cumple las cualidades <645> Conductividad del agua y <643> Carbono orgánico total

 El condensado tiene un límite de endotoxinas bacterianas de 0,25 endotoxinas/mL

Vapor crudo.

Vapor

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1.2.1.2.-AGUA PARA SERVICIOS EN PLANTA.

El agua utilizada dentro de la planta se subdivide como se muestra en el siguiente cuadro:

El agua potable: Se denomina agua potable o agua para consumo humano, al agua que puede ser consumida sin restricción debido a que, gracias a un proceso de purificación, no representa un riesgo para la salud. El término se aplica al agua que cumple con las normas de calidad promulgadas por las autoridades locales.

FEUM; Farmacopea de los Estados Unidos Mexicanos.

El Agua Purificada: Se llama así precisamente porque está limpia de impurezas como restos orgánicos y desechos sólidos, principalmente metales y minerales. Dado que el agua pura está libre de impurezas tiene un poder natural para desincrustar la suciedad y proteger contra la contaminación gracias a sus propiedades humectantes.

El Agua Inyectable: Es un excipiente en la producción de inyectables y para uso en aplicaciones farmacéuticas, tales como la limpieza de ciertos equipos y en la preparación de algunos productos químicos farmacéuticos (materias primas). La fuente para la preparación de este producto es Agua Potable, la cual debe ser preliminarmente purificada, pero que está finalmente sujeta a destilación u ósmosis inversa. Debe cumplir con todos los atributos del Agua Purificada y además los requerimientos dados bajo el título Test de Endotoxinas Bacterianas.

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1.2.1.3-AIRE COMPRIMIDO PARA SERVICOS EN PLANTA.

El aire utilizado dentro de la planta se subdivide como se muestra en el siguiente cuadro:

El aire comprimido: se refiere a una tecnología o aplicación técnica que hace uso de aire que ha sido sometido a presión por medio de un compresor.

El uso del aire comprimido es muy común en la industria, su uso tiene la ventaja sobre los sistemas hidráulicos de ser más rápido, aunque es menos preciso en el posicionamiento de los mecanismos y no permite fuerzas grandes.

Aire comprimido (Tratado) limpio: Es el aire comprimido que se filtra y se seca para obtener un gradado de pureza requerido en proceso, también llamado aire tratado.

Aire comprimido.

Aire

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1.2.2.-EQUIPOS

EN

SERVICIOS

GENERALES

PARA

MANIPULACIÓN DE AGUA, VAPOR, Y AIRE.

1.3.2.1-SISTEMA DE REFRIGERACIÓN Y CALENTAMIENTO (CHILLER).

Un enfriador de agua ó water chiller es un caso especial de máquina frigorífica cuyo cometido es enfriar un medio líquido. Por medio de un gas refrigerante, pasando de la mezcla liquida a gas con ayuda de una válvula de expansión, una vez el refrigerante en estado gaseoso enfría el líquido por medio de un intercambiador, después recircula el gas por medio de un compresor para que un condensador lo retorne a su fase liquida. En la siguiente figura 1.3 se observan los componentes.

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1.2.2.2.-CALDERA.

Es común encontrar calderas en los hospitales, las cuales generaban vapor para "esterilizar" el instrumental médico, también en los comedores, con capacidad industrial, se genera vapor para esterilizar los cubiertos, así como para elaborar alimentos en marmitas.

Máquina de presión y temperatura, donde el calor procedente del quemador industrial se transforma en energía utilizable (vapor). A través de un medio de transporte en fase líquida suministrado por la bomba de agua y trasformada en vapor por medio de la transmisión de calor que se da entre, Cámara de combustión y cuerpo de calefacción, como se ilustra en la figura 1.4.

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1.2.2.3-GENERADOR DE VAPOR PURO.

Los generadores de vapor puro consisten en un recipiente a presión vertical, en forma de columna dividida en 2 o 3 secciones, como en la figura 1.5 se muestran solo un

generador de dos partes. Consiste en un intercambiador de calor tubular, con doble placa, que conecta en la parte superior a una cámara de expansión o columna separadora, la cual permite que el vapor fluya en sentido vertical ascendente y que las gotas de agua no salgan hacia fuera. Para mejorar la eficiencia energética, se introduce el agua precalentada (WFI) en un tanque, produciendo así vapor puro.

1.- Intercambiador. 2.-Columna separadora. 3.-Condensado de vapor. 4.-Vapor puro.

5.-Salida de vapor puro. 6.-Valvula controladora de nivel.

7.-Valvula controladora de presión.

8.-Salida de vapor puro.

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1.2.2.4-INTERCAMBIADORES DE CALOR.

Un intercambiador de calor es un dispositivo diseñado para transferir calor entre dos medios, que estén separados por una barrera o que se encuentren en contacto. Como se observa en la figura 1.6, el que trasmite el sistema de calefacción y refrigeración es el agente térmico y la materia es la que recibe la trasmisión de temperatura.

Son parte esencial de los dispositivos de calefacción, refrigeración, acondicionamiento de aire, producción de energía y procesamiento químico.

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1.2.2.5-OSMOSIS INVERSA.

La ósmosis es un fenómeno físico relacionado con el movimiento de un solvente a través de una membrana semipermeable. Tal comportamiento supone una difusión simple a través de la membrana, sin gasto de energía. La ósmosis del agua es un fenómeno biológico

importante para el metabolismo celular de los seres vivos. Lo descrito hasta ahora ocurre en situaciones normales, en que los dos lados de la membrana estén a la misma presión; si se aumenta la presión del lado de mayor concentración, puede lograrse que el agua pase desde el lado de alta concentración al de baja concentración de sales.

Se puede decir que se está haciendo lo contrario de la ósmosis, por eso se llama ósmosis inversa. Téngase en cuenta que en la ósmosis inversa a través de la membrana

semipermeable sólo pasa agua. Es decir, el agua de la zona de alta concentración pasa a la de baja concentración.

1.-Las soluciones, concentrada y diluida no se mezcla.

2.-Las soluciones, concentrada y diluida se mezclan dejando la concentración de sal del lado donde se aplica la presion.

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1.2.2.6-DESTILADOR

Consiste en una serie de columnas de presión divididas en dos partes: un intercambiador de calor tubular de doble placa (DTS) que actúa de evaporador, y una columna superior que sirve para separar pirógenos al evitar que las gotas portadoras de impurezas lleguen al final de la columna.

El diámetro de la columna de separación es para conseguir una velocidad ascendente suficientemente lenta como para que las gotas portadoras de impurezas, por efecto gravitacional, caigan al fondo de la columna.

El diseño del destilador de múltiple efecto eleva el rendimiento energético aportado por el vapor de red, haciendo circular una línea de vapor sucesivamente por las diferentes columnas que componen el destilador, como se ilustra en la figura 1.8.

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1.2.2.7-SISTEMA DE TRATAMIENTO EN AIRE COMPRIMIDO.

Los equipos para el tratamiento de aire son los mencionados en la figura 1.9, posteriormente se describe la función de cada uno.

Figura1. 9.- Sistema de tratamiento en aire comprimido [9].

 Filtrado; Tiene la misión de eliminar las últimas impurezas que puede llevar el aire. Es un recipiente en cuya parte superior se instala una placa deflectora que provoca el centrifugado del aire.

 Secado; Retira la humedad que se encuentra dentro del aire comprimido en el caso de los hemoderivados se utiliza secado por adsorción.

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1.3.-SISTEMAS HMI Y SCADAS.

HMIy SCADA están relacionados entre sí en la medida en que uno o varios HMIs son subconjuntoso componentes de un sistema SCADA.

Todos estos componentes son clases o describen partes de, un ICS o Sistema de Control Industrial, que es la descripción general de la automatización. En los sistemas de control modernos, hay una gran cantidad de tecnología y funcionalidad entre estas dos clases de ICSs.

Un Sistema SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) es un Sistema de Automatización o Sistema de Control Industrial que involucra, control directo o comunicación con uno o más de los siguientes:

 Redes de automatización industrial y máquinas

 Telemetría y control remoto utilizando comunicaciones continuas o ráfaga

 Sistemas de Control de Procesos y Control de Procesos Estadísticos

 Sistemas de Adquisición de Datos

 Históricos y Servidores de almacenamiento de datos

 Sistemas de Control Industrial

 Sistemas del entorno empresarial, tales como sistemas

 Entorno de Computación de Nube Industrial

 Sistemas de Seguridady Procesos

 Seguridad de máquina local

 Seguridad y control de procesos

 Conectividad empresarial o global

Un sistema SCADA puede estar conectado continuamente a todos los componentes en

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Un sistema SCADAsuele tener uno o más servidores SCADA que contienen una

aplicación que está/están comunicando con una ejecución en conjunto con componentes inteligentes tales como PLCs y /HMIs.

Un Sistema de Control Industrialcomo se describe pueden conectarse entre sí a través de (uno o más de los siguientes) conexiones en serie, redes propietarias

y/o Ethernet, LAN,WAN y/o la nube y puede incluir componentes externos ampliamente

dispersos y/o instalaciones; incluir procesos tales como sistemas MES y ERP, Control de procesos y datos de historiadores , JIT y otros fabricantes de conectividad aguas arriba/aguas abajo, etc. (figura 1.10).

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1.4.-COMUNICACIONES INDUSTRIALES

Desde los siglos pasados las comunicaciones han sido siempre un reto para nuestros antepasados, [30].

Posiblemente ya no recordemos las formas de comunicarse entre los seres humanos, en tiempos pasados, estos manejaban señales de humo, mímica, etc. Pero siempre se tenían estas constantes en la comunicación, emisor, receptor, canal y código, (figura 1.11).

Figura1. 11.- Sistemas de comunicación humano y electrónico [11].

Uno de los grandes pasos en la comunicación fue la comunicación por teléfono siendo esta una de las bases importantes de las cuales se han desprendido los avances en las comunicaciones.

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Si nos situamos en nuestros días ¿Quién no utiliza el teléfono móvil? o ¿Quién no utiliza el internet? Todo esto nos da idea del desarrollo constante de las comunicaciones.

En la industria moderna, las comunicaciones de datos entre diferentes sistemas, procesos e instalaciones son uno de los pilares fundamentales para que esta se encuentre en un nivel de competitividad en los procesos productivos actuales.

En un sistema de comunicación industrial es tanto más exigente tanto más cerca estamos del proceso. Si realizamos una comparativa entre las tres características básicas del diseño de redes no daremos cuenta de esto:

VOLUMEN DE DATOS VELOCIDAD DE TRANSMISION VELOCIDAD DE RESPUESTA APLICACIÓN TOMAR DATOS DEL

ORDENADOR. ELEVADO ELEVADO BAJO MONITOREO

TOMAR

INFORMACION DE SENSOR DE PROXIMIDAD.

MUY BAJO BAJO INSTANTANEA

ARRANQUE DE UN MOTOR

Como se sabe el sensor de proximidad está más próximo a campo de tal forma que la red debe de ser más exigente para no afectar al proceso más sin embargo no deja de tener su exigencia la red a nivel de monitoreo o toma de datos.

Pues bien no es tan preocupante que la respuesta tenga un retardo, pero si esta no se propone correctamente entonces este retardo se convertirá en un problema de comunicación pues el dato llegara con un retardo muy largo y el sistema no es funcional.

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como la pirámide de la comunicación. Esta pirámide reconocida por todos los fabricantes de dispositivos para las redes de datos, está formada por cuatro niveles, que son:

 Oficina: Formado básicamente tanto por nivel oficina como nivel ingeniería.

 Planta: Son ordenadores con aplicaciones específicas para control de proceso.

 Célula: Son todos los componentes inteligentes que intervienen en el proceso.

 Campo: Son todos los dispositivos que provocan un movimiento en el proceso.

Figura1. 12.- Pirámide de comunicaciones [12].

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1.4.1-PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN.

Un protocolo de comunicaciones es un conjunto de reglas y normas que permiten que dos o más entidades de un sistema de comunicación, se comuniquen entre ellos para transmitir información ,por medio de cualquier tipo de variación de una magnitud física. Se trata de las reglas o el estándar que define la sintaxis, semántica y sincronización de la comunicación, así como posibles métodos de recuperación de errores. Los protocolos pueden ser implementados por hardware, software, o una combinación de ambos.

La integración de sistemas automatizados suele hacerse dividiendo las tareas entre grupos de procesadores jerárquicamente anidados. Esto da lugar a una estructura de redes

Industriales, las cual es posible dividir como se mencionó con anterioridad, en la pirámide de comunicaciones, por lo tanto los protocolos de comunicación se pueden dividir a razón del nivel en la red y cada nivel tiene sus protocolos para cumplir con la exigencia del nivel ocupado, a continuación se mencionan algunos protocolos de comunicación, pues es difícil mencionar todos y la idea es entender que hay diferentes protocolos por nivel de red.

Lo mencionado en el párrafo anterior no es muy estricto pues hay protocolos que son transparentes y navegan entre todos los niveles de la red como el caso del Ethernet.

NIVEL OFICINA (ORDENADORES).

 Protocolo de comunicación Ethernet.

NIVEL DE PLANTA (SCADA).

 Protocolos Profinet/Ethernet

NIVEL CELULA (HMI, PLC, SISTEMAS INTELIGENTES).

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IPN-ESIME Página 35  Protocolos Devicenet/Controlnet/Ethernet (ALLEN BRADLEY).

NIVEL CAMPO (SENSORES, VALVULAS, TRANMISORES)

 Protocolo RS232.

 Protocolo RS485.

 Protocolo Hard Foundation.

 Protocolo AS-i.

 Protocolo 4-20mA.

1.4.2-TIPO DE TRANSMISION DE DATOS.

En este capítulo, se explica cómo se transmiten los datos en las comunicaciones, para tener idea de cómo los protocolos envía datos, entre si y no tener que explicar protocolo por protocolo, claro que cada protocolo envía datos de diferente manera pero la idea es la misma como se mencionó en capítulos anteriores emisor, receptor, código y canal la variante en los protocolos son el código y el canal.

PROTOCOLO RS232

El código en el protocolo RS232 es por medio de ceros y unos (Binario) mediante el canal que es un cable dúplex que contiene el hilo de transmisión (TX) y el hilo de recepción (RX).

PROTOCOLO HARD

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Figura1. 13.- Protocolo de comunicación hard [13].

Luego entonces podemos decir que se tiene la idea básica de los protocolos y no hay mucho sentido entender protocolo por protocolo pues no es el fin de este escrito sino unir los protocolos ya desarrollados.

TRANSMISION DE DATOS EN SERIE

.

El tipo de transmisión serie se caracteriza por los siguientes aspectos:

 Los datos son transmitidos bit a bit, utilizando una única línea de comunicación

 Es la forma clásica de transmitir los datos a la larga distancia.

 Se utiliza cuando el volumen de información es relativamente pequeño.

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Figura1. 14.- Transmisión de datos [11].

Para este tipo de transmisión se necesita un canal de comunicación para envió de datos y una señal de reloj para la sincronización entre emisor y receptor, (figura 1.15).

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TRANSMISION DE DATOS EN PARALELO.

La transmisión en paralelo se caracteriza por los siguientes aspectos:

 La información se transmite carácter a carácter.

 Todos los bits del mismo carácter se envían simultáneamente.

 Necesita tantas líneas de información como bits tenga el carácter.

 Su enlace está restringido a enlaces de corta longitud.

Las aplicaciones que cubre son:

 Enlace ordenador impresora (Tipo centronic).

 El bus IEE-488 o bus GPIB, que no es más que un enlace paralelo destinado a comunicar aparatos de medida, instrumentación por ejemplo del sensor de flujo a su trasmisor que indicara y transmitirá el flujo.

La velocidad de transferencia es más rápida que la comunicación serie, para envió de 8 bits el enlace paralelo los puede enviar a la vez, mientras la transferencia en serie se tardaría 8 veces más. Para este tipo de transmisión y comparado con el ejemplo de transmisión serie, se necesitan 8 canales de comunicación para el envió de datos y una señal de reloj para la sincronización ente receptor y transmisor, (figura 1.16).

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1.4.3-TOPOLOGIAS BASICAS EN REDES INDUSTRIALES.

- ESTRUCTURA EN ESTRELLA:

Toda la información es canalizada a través de un nodo central como lo es una computadora central. Cada dispositivo es servido por su propia conexión. El intercambio de datos entre periféricos inicialmente centralizado o desde la periferia, es siempre manejado vía el nodo central. Esta topología tiene la ventaja de que si una de las líneas está sujeta a interferencias, solo el dispositivo conectado a ella es afectado. Adicionalmente, las líneas pueden ser conmutadas a encendidas o apagadas durante la operación normal.

Por otro lado, el dispositivo en el nodo central debe actuar en forma extremadamente confiable. Si fallase o se sobrecargase debido a las excesivas transacciones de trasferencias de datos, todo el sistema se viene abajo. En adición, desde que los cables corren hacia un punto central, se deben tener adecuados sistemas de enlace, (figura 1.17), [27].

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ESTRUCTURA EN ANILLO:

La información es pasada de dispositivo a dispositivo. No hay un control central en el anillo, en vez de esto, cada dispositivo asume el rol de controlador a intervalos estrictamente definidos. Teóricamente no existe límite para el número de dispositivos permitidos. La falla de un dispositivo es normalmente suficiente para interrumpir el anillo y detener todas las comunicaciones. Para evitar esto, se incorporan interruptores de bypass que automáticamente conmutan cuando un dispositivo falla. Esto también permite a los dispositivos ser añadidos o removidos sin interrumpir la operación normal. Una variación de la estructura en anillo es la conocida como token ring (figura 1.18).

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ESTRUCTURA EN BUS:

Todos los dispositivos son conectados a una misma línea de datos, llamada bus, a través de la cual es pasada la información. Un bus con ramas se dice que tiene una estructura en árbol. La información llega al receptor sin la ayuda de ningún otro dispositivo; en efecto, en contraste a una estructura en anillo, las estaciones individuales son pasivas. Si se añade un dispositivo al bus, no se requieren interfaces adicionales en las estaciones existentes. Así, el problema de un número limitado de participantes relacionados con la estructura en estrella no aparece. La cantidad de cableado necesario es pequeño y se pueden agregar nuevos dispositivos sin problema. Una estructura en bus puede permitir comunicación cruzada entre cualquiera de los dispositivos conectados. Desde que todos se conectan a un cable común, la transmisión debe ser estrictamente regulada, (figura 1.19).

Figura1. 19.- Topología bus [19].

 

 

 

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1.4.4-DISPOSITIVOS EN UNA RED INDUSTRIAL.

SERVIDOR:

El servidor es aquel o aquellas computadoras que van a compartir sus recursos hardware y software con los demás equipos de la red. Sus características son potencia de cálculo, importancia de la información que almacena y conexión con recursos que se desean compartir, (figura 1.20).

Figura1. 20.- Servidor y clientes [20].

ESTACIÓN DE TRABAJO:

Las computadoras que toman el papel de estaciones de trabajo aprovechan o tienen a su disposición los recursos que ofrece la red así como el software necesario para el desarrollo de programación en cuanto lo referido a HMIs, SCADAS y PLCs, (figura 1.21).

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BRIDGES O PUENTES:

Es un hardware y software que permite que se conecten dos redes locales entre sí. Un puente interno es el que se instala en un servidor de la red, y un puente externo es el que se hace sobre una estación de trabajo de la misma red. Los puentes también pueden ser locales o remotos. Los puentes locales son los que conectan a redes de un mismo edificio, usando tanto conexiones internas como externas. Los puentes remotos conectan redes distintas entre sí, llevando a cabo la conexión a través de redes públicas, como la red telefónica, RDSI o red de conmutación de paquetes, (figura 1.22).

Figura1. 22.- Puente entre redes “Bridge” [22].

TARJETA DE RED:

También se denominan NIC (Network Interface Card). Básicamente realiza la función de intermediario entre la computadora, PLC, Drive, Etc. y la red de comunicación. En ella se encuentran grabados los protocolos de comunicación de la red, (figura 1.23).

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EL MEDIO.

Constituido por el cableado y los conectores que enlazan los componentes de la red. Los medios físicos más utilizados son el cable de par trenzado, cable coaxial y la fibra óptica, (figura 1.24).

Figura1. 24.- Cable para comunicación Ethernet y devicenet [11].

SWITCH:

Se utiliza para conectar múltiples dispositivos de la misma red dentro de un sistema .Por ejemplo, un switch (figura 1.25), puede conectar sus ordenadores, impresoras y servidores, creando una red de recursos compartidos.

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Existen dos tipos básicos de switches: gestionados y no gestionados.Los switches no gestionados funcionan de forma automática y no permiten realizar cambios. Los equipos de redes domésticas suelen utilizar switches no gestionados.

Los switches gestionados le permiten acceder a ellos para programarlos. Esto proporciona una gran flexibilidad porque el switch puede monitorizarse y ajustarse local o remotamente, para proporcionarle el control de cómo se transmite el tráfico en su red y quién tiene acceso a su red.

Figura1. 25.- Switch de 48 puertos [25].

ROUTER

Se utilizan para conectar múltiples redes. Por ejemplo, usted utilizará un router para conectar los ordenadores de su red a Internet y de esta forma compartirá una conexión a Internet entre muchos usuarios.

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Figura1. 26.-Router de 5 puertos [26].

En el capitulo1, se explicó la teoría fundamental de la industria farmacéutica así como los niveles jerárquicos en esta, aunado a esto se describe la maquinaria de los servicios generales, chillers, generadores de vapor, ect.

Por último se comenta sobre los protocolos de comunicación y estructuras de red en los sistemas industriales.

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El objetivo de este capítulo, es entender que para desarrollar el sistema SCADA se tiene antes que manejar una metodología acordada por el programador y la persona que adquiere el sistema SCADA, para tener un buen desarrollo en el sistema.

Por ejemplo:

Si se dinamiza cualquier objeto, (válvula, bomba, uv, etc.), este debe de cumplir con todas las condiciones necesarias que requiere el sistema.

Un sistema que tiene niveles de usuario, dando así la necesidad de que cada usuario tenga diferentes niveles de manipulación, se tiene que dar visibilidad al objeto de acuerdo al nivel de usuario, si al dinamizar este objeto no tomas en cuenta esto, se tendrán problemas en el desarrollo, pues bien este objeto (válvula), se utiliza en diferentes pantalla, siendo que no se tomó en cuenta en la metodología del objeto, tu tendrías que modificar este objeto copiado en cada pantalla.

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2.1.-ESTRUCTURAS EN PANTALLAS.

Al comenzar el desarrollo de las pantallas, se propusieron dos métodos, el primero fue dar continuidad por proceso.

Por ejemplo:

Si se desea pasar de la pantalla 1 a la pantalla 2, solo se dará click a la pantalla uno para

pasar a pantalla 2 así sucesivamente a “n” pantallas. Por otro lado para regresar de pantalla

2 a pantalla 1 se tendría que dar click a un botón de regreso de la pantalla 2, como se muestra en la figura 2.1.

Figura2. 1.- Pantallas descentralizadas [11].

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Figura2. 2.- Pantallas centralizadas [11].

Se seleccionó el segundo método; debido a que es más sencillo y eficiente, si se requiere checar un dato, que no tenga nada que ver con la secuencia que con anterioridad que se se revisó, no se tiene que seguir una secuencia de pantallas para llegar a este. Otra aspecto muy importante, por la cual se tomó el segundo, es que la programación se vuelve menos compleja.

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Figura2. 3.- Pantallas primarias y secundarias [11].

2.2.-EDICION DE PROPIEDADES DE OBJETOS PARA

PANTALLAS.

El diseño de los objetos en el proyecto, fue desarrollado en base a necesidades del sistema SCADA, el primer punto a cumplir es el de niveles de manipulación de usuario, es decir que cada usuario tiene diferentes derechos dentro de las pantallas, en este caso se manejan 3 niveles de usuarios, mantenimiento (técnico), supervisor de mantenimiento y operador, de tal forma que un usuario puede ver determinados objetos (botones, válvulas, menús, etc.).

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Ejemplo:

a=1 es el nivel de usuario permitido para visualizar el botón de automático manual.

a=0 es el nivel de usuario permitido para no poder visualizar el botón de automático manual.

Figura2. 4.- Visibilidad de un objeto (botón) [11].

El segundo punto de diseño, es el de saber en qué estado se encuentra el objeto encendido apagado, etc.

Esto se soluciona con el llenado a colores del objeto, en el proyecto se designan 4 colores, rojo (apagado, cerrado), verde (encendido, abierto), amarillo (falla en válvula) y gris (falla en comunicación) como se muestra en la figura 2.5.

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Figura2. 5.- Llenado (analógico) de color en un objeto [11].

El tercer reto en diseño es arrancar o para, abrir o cerrar el objeto, claro es que el arranque y paro del objeto depende de si el objeto está en automático o manual.

Esto se resuelve con un touch moviendo un bit a un tag discreto como se muestra en la figura 2.6.

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El cuarto y último diseño es poner al objeto en manual o automático, para resolver esto se tiene que hacer uso de un touch y visibilidad ambas en un mismo objeto.

Esto se resuelve con una celda, que se verá más adelanten en otro tema, por ahora limitémonos a entender cómo funciona el objeto. Lo primero es que cuando presione el boto de automático se ocultara el botón y mostrara el botón de manual y en forma inversa al presionar el botón de manual como se puede ver en la figura 2.7.

Figura2. 7.- botón de automático a manual [11].

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Así pues cuando el botón este en automático se quita el touch a la válvula, ahora cuando la válvula este en manual esta tendrá touch y se puede operar al gusto del usuario, sin ninguna restricción bajo la responsabilidad del usuario en turno, como se observa en la figura 2.8.

Figura2. 8.- Operación de un objeto en manual [11].

El objeto una vez dinamizado con todas las características mencionadas, se visualiza de la siguiente manera, como se muestra en la figura 2.9.

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2.3.-DISEÑO DE MENÚ PARA SECUENCIAS DE PROCESOS

EN PANTALLAS PRIMARIAS.

Como se podrá observara en el siguiente capítulo 3, “manipulación del sistema”, cada

pantalla cuenta con una secuencia de manipulación estandarizada, esto con el fin de tener un sistema más uniforme, para así tener una manipulación más sencilla de las pantallas, la secuencia se muestra, en la figura 2.10.

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A continuación se describe la numeración de la figura 2.10:

1.- Configuración de alarmas: Este botón tiene el objetivo de desplegar una pantalla donde se darán los rangos para que las variables se conviertan en alarma.

2.- Etapa: Aquí se despliegan los mensajes de las etapas del sistema.

3.-Mensajes: Aquí se muestran los mensajes que se van teniendo por etapa.

4.-Tiempo de etapa: Este es el tiempo que trascurre en la etapa, que se encuentra el sistema.

5.-Boton de manipulación: Este botón es el que da inicio, fin y confirmaciones en el sistema.

6.-Boton automático, manual: Este botón es el que pasa el sistema de automático a manual

7.-Boton de inicio: Este botón da comienzo a la secuencia de arranque del sistema.

8.-Boton de fin: Este botón da fin a la secuencia del sistema.

9.-Boton de pausa: Este botón pausa el sistema.

10.-Reset alarmas: El botón resetea todas las alarmas del sistema.

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2.4.-DISEÑO DE INTERFACE GRÁFICA EN PANTALLAS

SECUNDARIAS DE OPERACIÓN.

Como se mencionó con anterioridad, el sistema tiene pantallas secundarias las cuales son PID, Historiales, configuraciones y alarmas. La primera, pantalla Secundaria a desarrollar será la del control proporcional, integral y derivativo (PID). Esta pantalla aparece cuando se da un click sobre las válvulas de control hard, las cuales se encargan de mantener la temperatura en tanques de proceso, esto se muestra en la figura 2.11 la válvula está marcada con un rombo rojo.

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Otra pantalla que tiene un PID es la pantalla de las bombas, la cual aparece al dar doble click sobre la bomba, con el objetivo de mantener un flujo en el loop (figura 2.12).

Figura2. 12.- Interface gráfica PID bombas [11].

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BOTON MANUAL.

Cuando se presiona este botón el sistema o control, pasa de estar controlado por la secuencia programada en el PLC a ser controlado por el usuario, además esto te permite la manipulación de los botones, valor de punto de consigna (SP) y sistema a lazo abierto (LA).

BOTON AUTOMATICO.

Cuando se presiona este botón el sistema o control, pasa de estar controlado por el usuario a ser controlado por la secuencia programada en el PLC, dependiendo del SP introducido en el recuadro de automático como se muestra en la figura 2.13.

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BOTO VALOR DE PUNTA DE CONSIGNA (SP).

Este botón se encuentra en el recuadro de manual y tiene la función de controlar el instrumento en lazo cerrado sin que intervenga la secuencia de control que se programó para el proceso, así entonces el elemento tendrá control por medio del S.P. introducido en el recuadro de manual como se muestra en la figura 2.14.

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BOTON LAZO DE CONTROL ABIERTO (LA).

Este botón se encuentra en el recuadro de manual y tiene la función de manipular sin control a lazo cerrado solo se introduce la posición o velocidad que se desea en el sistema y la mantendrá, se pude ver en la figura 2.15.

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Otro punto en esta pantalla secundaria es la parte en donde se introducen las variables de control con respecto al PID, las cuales son:

Kp Ganancia proporcional del sistema PID.

Ki Ganancia integral del sistema PID.

Kd Ganancia derivativa del sistema PID.

ERROR. Es el resultado del valor de punto de consigna (SP) –variable de proceso (PV).

DEAD BAND. Es el rango de oscilación del error.

TIEMPO ACT. Es el tiempo para actualizar el PID.

SALIDA MAXIMA. Es la salida máxima del bloque PID en el PLC, en unidades de ingeniería.

SALIDA MINIMA. Es la salida mínima del bloque PID en el PLC, en unidades de ingeniería.

La segunda, pantalla Secundaria a desarrollar será de historiales, esta cuentan con los siguientes elementos.

Los elementos mencionados a continuación permiten monitorear el sistema en tiempo real y pasado, por medio de almacenar el comportamiento de las variables en un espacio de memoria en la pc.

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Pantalla para graficar variables como se muestra en la figura 2.16.

Figura2. 16.-Graficado de variables en Historiales [11].

Scroll para poder moverte en el tiempo dentro de la pantalla para graficar (figura 2.17).

Figura2. 17.-Barra para desplazarse en el tiempo en el graficado [11].

Botones para seleccionar el rango de medición en cada variable (figura 2.18).

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La tercera, pantalla Secundaria a desarrollar será de alarmas y condiciones. Aquí se dan los parámetros (S.P.) a los cuales el sistema se regirá y alarmas en el sistema, así esta necesita los siguientes campos (figura 2.19).

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2.5.-ESTRUCTURA DE LA RED EN SISTEMA SCADA.

El sistema se divide en dos partes por lo mencionado en el marco teórico.

 Si se desea monitorear se tendrá un volumen de datos alto y una velocidad de respuesta baja.

 Si se desea tener información de un sensor se tendrá un volumen de datos bajos y una velocidad de respuesta alta.

Si se mezclan ambas opciones en un mismo segmento de red se tendrá un sistema, muy lento y no eficiente, por esta razón se divide la red en dos grupos de trabajo, HMI e Instrumentación como se muestra en la figura 2.20.

Figura2. 20.- Red simplificada en sistema SCADA [11].

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2.6.- DESCRIPCION DE SOFTWARE INSTALADO EN LOS

ELEMENTOS DE LA RED.

La red, cuenta con 5 PC`s , 2 PLC`s y un conjunto de tarjetas acromag que reciben toda la instrumentación, en el sistema scada, los componentes del sistema son:

Servidor PC1 Software;

rslinx gate way, nivel oficina. Con dos tarjetas de red con las I.P.

Tarjeta #1: 10.10.135.40 Tarjeta #2: 10.10.136.30

Control de procesos PC2 Software;

wonderware development studio, vnc, nivel oficina. Con dos tarjetas de red con las I.P.

Tarjeta #1: 10.10.135.41 Tarjeta #2: 10.10.136.31

Servicios Generales PC3, Software;

wonderware view, rslinx, vnc, nivel campo. Con dos tarjetas de red con las I.P.

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Fraccionamiento de plasma PC4 Software;

wonderware view, rslinx, vnc nivel campo. con una tarjeta de red con la I.P.

Tarjeta #1: 10.10.136.33

Oficina de control de proceso PC5 Software;

wonderware view, rslinx, vnc nivel oficina. con dos tarjetas de red con las I.P.

Tarjeta #1: 10.10.135.44 Tarjeta #2: 10.10.136.34

PLC servicios, tablero TCS1

Cuenta con dos tarjetas de red con las I.P.

Tarjeta #1: 10.10.135.15 servicios.

PLC proceso, tablero TCM1

Cuenta con dos tarjetas de red con las I.P.

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Aromag.

Conjunto de IP’s de la 10.10.135. 1 a la 10.10.135. 185, con las excepciones de las IP’s

mencionadas anterior mente, estos módulos ethernet reciben toda la información de los instrumentos en campo, tanto señales analógicas como discretas (figura 2.21).

Figura2. 21.- Módulos Acromag [47].

En el capítulo 2, se desarrollaron temas los cuales te orientan en el desarrollo de un buen SCADA tales como, las estructuras que pueden tomar las pantallas, las propiedades que debe de tener un objeto para estandarizarse, parámetros básicos que debe de tener un PID en su pantalla de control, así como el diseño del menú para secuencias en proceso.

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En este capítulo, explica la operación del sistema SCADA, algo importante en cualquier sistema es conocer la forma en la cual se opera este, pues el sistema puede tener atributos muy buenos pero no ser utilizados, así estos atributos se convierten en un desperdicio.

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3.1.-PANTALLA DE ACCESO PARA ENTRADA A

SISTEMAS EN SERVICIOS GENERALES.

Esta pantalla es utilizada para permitir entradas y salidas de usuario tal como se ve en la figura 3.1.

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Enseguida se explica cada número marcado en la en la pantalla anterior de la figura 3.1

1. Hora y fecha en sistema scada. Muestra checa y hora al usuario.

2. Selección de usuario.

Este apartado es para, seleccionar un usuario por medio de buscar la inicial de su nombre y su primer apellido, deslizándose con la barra del lado derecho (scroll), una vez encontrado el usuario dar click sobre este y se tiene el primer paso de acceso.

3. Contraseña de usuario.

Aquí se introduce una serie de números y letras los cuales serán únicos e irrepetibles por usuario una vez la contraseña escrita dar paso al botón de entrada.

4. Botón de entrada a pantallas de subsistemas.

Este botón te da acceso al conjunto de pantallas de servicios generales, siempre y cuando el usuario y la contraseña sean correctos.

3.2.-MENU PRINCIPAL SISTEMA DE SERVICIOS.

En la pantalla que se muestra en la figura 3.2, se observan cada uno de los sistemas que intervienen en servicios generales. El acceso a los subsistemas es presionando el botón de cada subsistema.

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Figura3. 2.-Pantalla menú principal servicios [11].

1. Monitoreo de entradas y salidas.

Aquí se almacena entradas y salidas de los usuarios con fecha y hora.

2. Sistema agua potable.

Este botón direcciona al loop de agua potable con todas sus variables de monitoreo.

3. Sistema agua purificada.

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4. Sistema agua inyectable.

Este botón dirige a la pantalla del sistema o loop de agua inyectable con todas sus variables de monitoreo.

5. Presiones diferenciales. Presiones umas.

El botón brinda el acceso a la pantalla donde puedes monitorear las presiones diferenciales en las manejadoras de aire.

Presiones área 1.

El botón permite ir a la pantalla donde puedes monitorear las presiones diferenciales en la área 1.

Presiones área 2.

Por medio del botón dirige a la pantalla donde puedes monitorear las presiones diferenciales en la área 2.

Presiones área 3.

El botón ubica en la pantalla donde puedes monitorear las presiones diferenciales en la área 3.

6. Calentamiento enfriamiento tanques 1 a 8. Válvulas modulantes tanques 1 a 8.

Con el botón lleva a la pantalla donde podrá monitorear el comportamiento de las válvulas Fisher que es la admisión del líquido refrigerante a los serpentines (chaquetas) de los tanques.

Válvulas de retorno tanques 1 a 8.

Botón que dirige a la pantalla donde se podrá monitorear el comportamiento de las válvulas on off que es la expulsión del líquido refrigerante en los serpentines (chaquetas) de los tanques 1 a 8.

Figure

figura  2.6.

figura 2.6.

p.53
figura 3.1.

figura 3.1.

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figura 4.12.

figura 4.12.

p.121
Figura4. 16.-Ventana para declarar un Tag [11].
Figura4. 16.-Ventana para declarar un Tag [11]. p.125
Figura4. 17.-Ventana para introducir el tipo de dato en un tag [11].
Figura4. 17.-Ventana para introducir el tipo de dato en un tag [11]. p.126
Figura4. 19.-Pantalla para tag discreto interno [11].
Figura4. 19.-Pantalla para tag discreto interno [11]. p.128
Figura4. 18.-Pantalla para tag real externo [11].
Figura4. 18.-Pantalla para tag real externo [11]. p.128
Figura4. 21.- Pantalla para tag real externo,referenciada [11].
Figura4. 21.- Pantalla para tag real externo,referenciada [11]. p.130
Figura4. 24.-Pantalla para selección de objeto a introducir [11].
Figura4. 24.-Pantalla para selección de objeto a introducir [11]. p.131
Figura4. 25.-Pantalla con un objeto insertado [11].
Figura4. 25.-Pantalla con un objeto insertado [11]. p.132
Figura4. 26.-Pantalla tipo de dinamización que tiene un objeto [11].
Figura4. 26.-Pantalla tipo de dinamización que tiene un objeto [11]. p.133
Figura4. 27.-Pantalla para dinamizar objetos divididos por tipo de acción [11].
Figura4. 27.-Pantalla para dinamizar objetos divididos por tipo de acción [11]. p.134
Figura4. 28.-Pantalla para dinamizar un elemento (“string”) [11].
Figura4. 28.-Pantalla para dinamizar un elemento (“string”) [11]. p.135
Figura4. 29.- Pantalla para introducir  un tag string y sus parámetros de visualización  [11]
Figura4. 29.- Pantalla para introducir un tag string y sus parámetros de visualización [11] p.136
Figura4. 30.-Pantalla para dinamizar objetos (“Acción”) [11].
Figura4. 30.-Pantalla para dinamizar objetos (“Acción”) [11]. p.137
figura 4.31.

figura 4.31.

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Figura4. 32.- Pantalla para dinamizar objetos (“Show Window”)  [11].
Figura4. 32.- Pantalla para dinamizar objetos (“Show Window”) [11]. p.139
Figura4. 33.-Pantalla selección de pantalla en intouch [11].
Figura4. 33.-Pantalla selección de pantalla en intouch [11]. p.140
Figura4. 34.- Pantalla para dinamizar objetos (“Value Display, string”)  [11].
Figura4. 34.- Pantalla para dinamizar objetos (“Value Display, string”) [11]. p.141
Figura4. 35.-Pantalla para introducir un tag (“Value Display, string”) [11].
Figura4. 35.-Pantalla para introducir un tag (“Value Display, string”) [11]. p.142
Figura4. 36.- Pantalla para dinamizar objetos (“Value Display, Discreto”)   [11].
Figura4. 36.- Pantalla para dinamizar objetos (“Value Display, Discreto”) [11]. p.143
Figura4. 37.- Pantalla para introducir un tag (Value Display, Discreto)  [11].
Figura4. 37.- Pantalla para introducir un tag (Value Display, Discreto) [11]. p.143
Figura4. 38.- Pantalla para dinamizar objetos (“Value Display, Analogico”)    [11].
Figura4. 38.- Pantalla para dinamizar objetos (“Value Display, Analogico”) [11]. p.144
Figura4. 40.- Pantalla para dinamizar objetos (“Fill Color,  Discreto”) [11].
Figura4. 40.- Pantalla para dinamizar objetos (“Fill Color, Discreto”) [11]. p.145
Figura4. 41.- Pantalla para introducir un tag (Fill Color, Discreto) [11].
Figura4. 41.- Pantalla para introducir un tag (Fill Color, Discreto) [11]. p.146
Figura4. 42.- Pantalla para dinamizar objetos (“Fill Color, Analogico”)  [11].
Figura4. 42.- Pantalla para dinamizar objetos (“Fill Color, Analogico”) [11]. p.147
Figura4. 43.- Pantalla para dinamizar objetos (“Fill Color,  Discret Alarms”)  [11].
Figura4. 43.- Pantalla para dinamizar objetos (“Fill Color, Discret Alarms”) [11]. p.148
Figura4. 44.- Pantalla para dinamizar objetos (“Fill Color,  Analog alarm”)  [11].
Figura4. 44.- Pantalla para dinamizar objetos (“Fill Color, Analog alarm”) [11]. p.149
Figura4. 46.-Pantalla para trabajar celdas y símbolos [11].
Figura4. 46.-Pantalla para trabajar celdas y símbolos [11]. p.151
figura 4.66.

figura 4.66.

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