CAJA DE herramientas DE AUTOMATIZACIÓN INTEGRADA Control basado en PC: Una solución integrada para tecnología de automatización y procesos

Mientras que los sistemas tradicionales basados en PLC se optimizaron predominantemente para tiempos de ciclo cortos como reemplazo de la tecnología de relés compleja en controles de máquina, los Sistemas de Control Distribuido (DCS) para el control de bucle cerrado clásico de Derivación Integral Proporcional (PID) se centraron principalmente en la escalabilidad y la integración del sistema.

Impulsados por los requisitos del cliente y el progreso tecnológico, tanto DCS como PLC han avanzado y convergido cada vez más a lo largo de los años. Como resultado, los sistemas PLC han adquirido sistemas de visualización más extensos. Estos son muy similares a los que los ingenieros de procesos han utilizado desde el principio y se están implementando para administrar muchos flujos de trabajo de procesamiento complejos y de gran alcance. Los DCS, por otro lado, se optimizaron en lo que respecta a su rendimiento y tiempos de ciclo. Mejoras como estas ayudan a adaptarse incluso a procesos que requieren mucho tiempo y equipan las plantas de proceso para requisitos relacionados con la seguridad, como paradas de emergencia y protección contra incendios.

Los crecientes requisitos unen mundos separados

Los sistemas también convergen en términos de escalabilidad. Los DCS, que se diseñaron desde el principio para instalaciones grandes con decenas de miles de E/S, tuvieron éxito con capacidades simples de ingeniería y adaptación. Sin embargo, para los sistemas basados en PLC de hoy en día, incluso los puntos de E/S en los cinco dígitos más altos ya no representan un desafío. Además, los entornos de ingeniería modernos, como el software TwinCAT 3, cuentan con una amplia gama de bibliotecas y muchos bloques de funciones, de modo que incluso las estructuras de control de bucle cerrado altamente complejas se pueden diseñar de forma rápida y fiable.

Los desarrollos relacionados con arquitecturas de sistemas también merecen una atención especial. Por ejemplo, los sistemas de control distribuido se centraron casi desde el principio en chasis de E/S distribuidas. Estos sistemas pueden recopilar datos de las áreas expuestas a riesgos de explosión con poca complejidad de cableado y acomodar instalaciones que se extienden por grandes áreas. Los sistemas basados en PLC, por otro lado, inicialmente se concentraron en máquinas autónomas en áreas pequeñas.

Esto ha cambiado a medida que las máquinas simples se han convertido en líneas de producción altamente complejas dentro de plantas estrechamente conectadas en red, y los operadores se han interesado más en el uso de periféricos distribuidos que se pueden vincular a sistemas de bus de campo rápidos y ofrecen el ancho de banda necesario para acomodar la inundación de datos resultante. Como resultado, los sistemas que pueden ofrecer inteligencia distribuida, como los PC embebidos montables en riel DIN de la serie CX de Beckhoff, ahora son una opción predominante, lo que permite la conexión directa del sistema de E/S basado en EtherCAT. Además, la implementación de la comunicación EtherCAT permite a los operadores implementar procesos de control extremadamente críticos en el tiempo y altamente sincronizados en todos los pasos de producción distribuida. Esto incluye la capacidad de integrarse con sistemas centrales de control de producción, realizar análisis de datos y optimizar procesos.

Sistema PLC con máximo potencial de innovación

En términos de arquitectura de sistema, los desarrollos mencionados anteriormente ya han hecho que los sistemas PLC sean muy similares a los sistemas de E/S remotas que los usuarios conocen desde el campo del control de procesos. Especialmente en el contexto de los conceptos de la Industria 4.0, el enfoque de PLC ha demostrado ser un motor de innovación y ha adoptado una estructura muy avanzada que es claramente superior, especialmente en términos de rendimiento.

Es sobre todo la visión del Internet de las cosas (IoT), que ha llevado a los sistemas basados en PLC a asumir algunas características de los sistemas de control distribuido en los últimos años, especialmente en términos de capacidades de integración. Esto, a su vez, ha aumentado el soporte para protocolos maduros que ofrecen intercambio de datos entre sistemas, por ejemplo, basado en OPC UA, pero también para la comunicación entre el nivel de control de supervisión y la nube a través de protocolos, como MQTT y AMQP.

Mientras que los constructores de máquinas utilizan estas capacidades para implementar la Industria 4.0 concepto en su totalidad, los ingenieros de procesos requieren soluciones completamente integradas por una variedad de razones. Deben cubrir todos los niveles jerárquicos, desde la adquisición de datos en áreas peligrosas hasta el diagnóstico remoto de sistemas distribuidos globalmente a través de sistemas de control de procesos centralizados. El objetivo es reducir el número necesario de operadores y personal de mantenimiento. Si bien esto reduce los costos, también abre nuevas oportunidades para hacer que los sistemas sean más eficientes y confiables mediante el uso de amplias herramientas de diagnóstico y análisis.

Open & tecnología de automatización modular una solución completa

Con control basado en PC, Beckhoff ofrece la caja de herramientas de automatización ideal para implementar todos estos requisitos en una solución completa e integrada. A través de la adición de innovaciones específicas para aplicaciones de tecnología de procesos, los ingenieros de procesos ahora tienen acceso al mismo sistema de automatización que se ha probado durante mucho tiempo en el diseño de máquinas y la automatización de fábricas.

La apertura del concepto de control basado en PC merece una mención especial, ya que el soporte para todos los principales sistemas de bus permite la fácil integración de controladores Beckhoff en arquitecturas existentes. Además, la disponibilidad de productos a largo plazo y la compatibilidad con versiones anteriores proporcionan la mejor protección de la inversión posible y garantizan un suministro de piezas de repuesto excepcional. Por ejemplo, incluso los componentes EtherCAT de primera generación pueden comunicarse con las últimas presentaciones de productos. Beneficios como estos también hacen que sea fácil y asequible actualizar los sistemas existentes, por ejemplo, agregando conectividad en la nube y funciones de IoT.

Los beneficios de los sistemas de automatización integrados y abiertos se hacen especialmente evidentes al diseñar nuevas plantas. A nivel de campo, el uso de terminales EtherCAT de la serie ELX para la conexión directa de dispositivos de campo intrínsecamente seguros permite reducciones significativas en los requisitos de espacio y, por lo tanto, en los requisitos de costos. Además, la eliminación de la necesidad de barreras de seguridad separadas ofrece claras ventajas con respecto a la instalación y el diagnóstico. Los PC embebidos de la serie CX montables en riel DIN, equipados con hasta 12 núcleos de CPU, permiten distribuir la ejecución incluso de las tareas de control más complejas con su alto rendimiento de procesamiento. Las certificaciones integrales de productos garantizan el cumplimiento de los requisitos de protección contra explosiones y permiten la instalación en las proximidades del proceso real.

El control basado en PC simplifica la ingeniería & la operación

En el nivel de control, la cartera de PC industriales de Beckhoff, finamente escalable, permite soluciones personalizadas que no solo pueden realizar una amplia gama de tareas de control, sino que también proporcionan una fácil integración en sistemas de control de procesos. La compatibilidad con muchos estándares y protocolos garantiza la comunicación de datos entre sistemas, tanto en el control de nivel superior como en el nivel de sistema de campo.

La solución avanzada de software HMI TwinCAT permite la implementación de tareas de visualización de acuerdo con los más altos estándares para un funcionamiento eficiente y confiable de la planta. Además, la HMI sensible TwinCAT funciona tan bien en dispositivos móviles como en paneles de control industriales y PC de panel. Para la visualización y el control de procesos en áreas peligrosas (Zona 2/22), hay disponibles dispositivos específicos en forma de la atractiva serie de paneles CPX con tecnología multitáctil de última generación y carcasas de aluminio robustas.

Con la amplia gama de funciones TwinCAT disponibles, la ingeniería para toda la operación de la planta y la transmisión de datos a un sistema de control de nivel superior o servicios en la nube se convierten en procesos altamente intuitivos. Muchas opciones de diagnóstico e interfaces, como el contenedor FDT TwinCAT para integrar controladores de dispositivos de campo (DTM), garantizan una puesta en marcha rápida y productiva y un fácil acceso al mundo de la tecnología de control Beckhoff.

Cortesía: Bechkhoff Automation