Los DCS se están transformando en plataformas computacionales distribuidas con suficiente rendimiento para soportar aplicaciones en tiempo real de gran escala y escalabies para direccionar aplicaciones de unidades pequeñas.

 

Los estándares de sistemas abiertos están permitiendo a los DCS ei recibir información de diversos conjuntos de plataformas computacionales similarmente compatibles, incluyendo negocios, información de laboratorio, mantenimiento y otros sistemas de planta, así como dar información a estos sistemas para apoyo de múltiples aplicaciones.

 

Los DCS tradicionalmente están organizados en cinco grandes subsistemas: estaciones de trabajo de operaciones, subsistemas de control, subsistemas de recolección de datos, subsistemas computacionales de procesos y redes de comunicación.

 

Procesador FCP270 del DCS Foxboro I/A Series

 

ESTACIONES DE TRABAJO DE OPERACIONES

 

El criterio primario de las primeras workstatíons fue la aceptación del operador. El utilizar mímicos de paneles, fácilmente entendibles por los operadores fue la primera aproximación. Esto se hizo emulando instrumentos convencionales para una interacción similar a la que se haría con los instrumentos reales, siendo las ventajas tanto operacionales como económicas. Luego se añadieron gráficas de los procesos de modo tal de representar pictóricamente una unidad de proceso o una sección de un área de proceso con información actualizada de este.

 

El manejo de alarmas es algo que concierne al personal de operaciones, independientemente de la pantalla que se esté observando, los sistemas actuales permiten alertar al operador sobre condiciones límite de muchas variables de los procesos controlados, en variadas formas tanto visuales como audibles. El proveer información acerca de las tendencias de las condiciones de los procesos, es un área donde los DCS han sido desarrollados en forma excelente, tanto por la presentación misma de estas, como por la capacidad de guardar información de miles de variables, permitiendo analizarlas en cualquier momento para mejorar la estabilidad de los procesos, las operaciones de planta, manejo de inventarios, etc.

 

A medida que las estaciones de trabajo de operaciones o estación de. operador evolucionaron, el concepto de estación de trabajo universal empezó a utilizarse. Esta es una consola de operaciones que provee toda la información requerida por los operadores, tanto para la regulación de los procesos como para acceder a información seleccionada en otras operaciones de modo tal de permitir al operador tomar mejores decisiones tácticas como cuando arrancar una unidad o ajustar un proceso para compensar aigún problema en el mismo.

 

La aparición de workstations orientadas a ventanas (Windows), esencialmente han permitido a los monitores de las mismas tener pantallas divididas en secciones escalables, actuando cada una de estas secciones como un subsistema de visualización independiente. Supervisores u operadores pueden así ver información de diferentes programas simplemente direccionando la saüda del display para ese programa a la ventana particionada: un operador podría requerir un gráfico de proceso de una unidad de' proceso y verlo en una primera ventana; un análisis estadístico de los últimos batches (lotes) hechos en esa unidad dirigidos a una segunda ventana; un reporte de inventario de materia prima disponible en una tercera; la tendencia en tiempo rea! de variables específicas en una cuarta; la formulación o receta del batch en ejecución en una quinta y el sumario del programa de producción de esa semana en una sexta.

 

Command Center Foxboro, con teclados funcionales de Operación

 

Si se diseña apropiadamente, varias estaciones en diferentes lugares pueden al mismo tiempo ver la misma información. En efecto, todas ellas pueden ser hechas para tener acceso independiente y total a todas las informaciones y aplicaciones de la red.

 

 

SUBSISTEMAS DE CONTROL

 

El primer controlador multilazo fue desarrollado en 1970 por la firma Honeywell. Tenía 8 lazos que ofrecían varias funciones y flexibilidad, independientemente de la configuración de cada elemento de control o bloques, pero con la limitación en la habilidad de conectar varios bloques juntos para lograr esquemas de control complejos sin cableado externo. Esto ha sido superado en los años posteriores con subsistemas más grandes en tamaño y funciones, permitiendo que el uso de estos controladores "compartidos" sea la principal razón del empleo del DCS sobre la instrumentación convencional.

 

Figura 4 - Estructura física de un controlador DCS en el que todos los lazos de control comparten diversas tarjetas

 

Figura 5 - Estructura física de un controlador DCS en el que se tienen tarjetas individuales para cada lazo

 

 

La herramienta para lograr esto es la emulación de instrumentos electrónicos como bloques de funciones; los cuales pueden ser interconectados para formar estrategias de control de lazos. La inclusión posterior de funciones de enclavamiento y secuenciarniento han permitido estrategias de control avanzadas; bloques típicos incluyen:

 

 

Siendo bloques relativamente fáciles de usar, son sin embargo resultado de un diseño bastante complejo. Ai aplicarlos, es importante comprender que existen diferencias fundamentales entre su implementación usando circuitería electrónica analógica o tecnología digital como sucede por ejemplo con el tiempo de muestreo de los datos, sincronización de los algoritmos en aplicaciones secuenciales, inicialización de los bloques a utilizar, respuesta de estos a1 situaciones anormales, lenguajes de procedimiento, etc.

 

Figura 6 - En un solo módulo se tienen todas las capacidades

 

 

 

Procesadores FCP270 Renundantes (Foxboro)

 

Figura 7 - Una de las características de un sistema es la redundancia. Aquí cada tarjeta del controlador de reserva es compartida entre los controladores activos

 

 

Figura 8 - Redundancia con un controlador de reserva por cada controlador activo

 

 

Ethernet y TCP/IP están logrando gran aceptación en la automatización industrial. Fast Ethernet, Conmutación (Switching) y Full Dúplex han convertido a Ethernet en un poderoso sistema de comunicación con una especial atracción para usuarios industriales y fabricantes. Sin embargo, al menos se necesita un paso más: lograr un protocolo estándar para una transmisión en tiempo real.

 

En un mundo ideal, la integración del control de procesos sería muy simple.

 

Uno podría comprar todas las computadoras, instrumentación y equipo eléctrico de campo de un único proveedor y conectarlo, utilizando una única red normalizada. Pero en la vida real no es tan simple, raramente ios PLCs, DCSs, accionamientos, control de motores, instrumentos de campo y computadoras son comprados a un único proveedor. Es más, cuando los son, el proveedor tiene equipos en los cuales la interconexión no es tan limpia.

 

Ethernet es un protocolo promisorio en lo que a independencia del fabricante se refiere, pero no elimina la necesidad del cableado.

 

Las ventajas de Ethernet son muchas: los componentes de red tienen una fuerte tendencia al bajo costo; Ethernet puede ser utilizado como un medio de transporte independiente del protocolo de comunicación de los PLC's encapsulando el Modbus o el PROPFIBUS dentro del paquete TCP/IP; la característica natural de ser multienlace de Ethernet proveen de un vía muy fuerte para posteriores expansiones; y los dispositvos hacia los cuales la información es enviada ya están integrados en redes Ethernet.

 

Pero a pesar de estas ventajas Ethernet comparte la desventaja de necesidad de tender cable en toda la planta. Está demostrado que en una instalación típica, el costo del tendido del cable excederá el costo del resto del equipo.

 

 

Y Ahora que podemos hacer???

 

Ahora hay una solución; Ethernet inalámbrica; que provee de los beneficios de Ethernet sin la necesidad de cables, dando una comunicación robusta y confiable.

 

LOS DISPOSITIVOS INALÁMBRICOS PUEDEN PROVEER DE UNA COMUNICACIÓN ROBUSTA Y CONFIABLE

 

 

Factores que afectan las transmisiones de Radio

 

 

Para decidir qué tecnología inalámbrica es la mejor para una aplicación, es de gran ayuda entender los factores que afectan a una transmisión de radio.

 

En aplicaciones dentro de un edificio, incluidas las fábricas, dos factores primordiales pueden interferir y originar desvanecimiento de la señal por rnultitrayectoria. Esta última ocurre cuando múltiples copias de la señal arriban a la radio al mismo tiempo, pero con diferente fase. Esto causa que las señales se.cancelen mutuamente unas a otras en algún grado, esto da como resultado un desvanecimiento o reducción en la intensidad de la señal.

 

La interferencia ocurre cuando otra fuente de radio frecuencia genera una señal a una frecuencia de interés que tiene una intensidad de campo superior a la de la señal de interés. El dispositivo que interfiere no tiene que ser necesariamente otro radio. En las bandas utilizadas, los hornos de microondas o los equipos de soldadura pueden ser fuentes de interferencia.

 

...  ¿existe otro factor?

 

Un tercer factor que afecta el rendimiento es la sensibilidad de recepción de los radios, la cual es definida como la mínima intensidad de señal requerida para recibir señales a una determinada tasa de error. Por esto, los radios de una mejor sensibilidad de

recepción lograrán un mejor rango.

 

 

802.3 versus 802.11

 

802.11 (y más recientemente 802,11b) es una norma para Ethernet inalámbrica diseñada para promover la interoperabilidad entre los vendedores de productos para redes de oficinas, con el fin de promover la competencia - resultando en menores costos. Mientras que el objetivo de esta norma es valioso, el progreso alcanzado en alcanzar la interoperabilidad ha sido limitado.

 

 

 

802.3 es la norma que define 10BaseT Ethernet (802.3u define 100BaseT) y se refiere a la Ethernet cableada.

 

Los dispositivos inalámbricos que cumplen con 802.11, cumplen con 802.3 en el punto de conexión a la red y cumplen con todo lo relacionado con el protocolo en el aire con 802.11. El punto importante es que mientras que un dispositivo inalámbrico debe cumplir con 802.3 para conectarse a la Ethernet cableado, no necesita cumplir 802.11.

 

 

INSTALACIÓN DE ETHERNET INALÁMBRICA

 

EL primer paso es definir la cantidad de datos a ser transmitida y la velocidad a la que debe ser transmitida. También, el periodo de inactividad (latencia) que puede ser tolerado. El primer punto determinará la potencia o ganancia requerida mientras que lo segundo determinará la cantidad de información que puede ser enviada por vez. Ambos son inversamente proporcionales. No importa qué tan robusto sea el enlace de radio, habrán oportunidades en que la transmisión no será exitosa y necesite ser retransmitida. Esta retransmisión es automática y no es percibida por la red, pero introduce latencía adicional. Así, mientras una mayor transmisión de información aumenta la potencia, cuando se requiere una retransmisión, una mayor cantidad de información aumenta la latencía.

 

Seguidamente, es necesario determinar la arquitectura de la red inalámbrica. La cantidad de dispositivos remotos que estarán conectados figurará en la decisión de operar   en   una   red   punto-a-multipunto,   múltiples   enlaces   multípunto   o   una  combinación de ambos.

 

Esto impactará en la capacidad necesaria de cada dispositivo. Si se emplean multienlaces, cada enlace necesitará menor capacidad.

 

La ubicación de los dispositivos inalámbricos también merece atención, ya que la ubicación del dispositivo de campo determinará la ubicación general del dispositivo remoto así como del punto más cercano de interconexión a Ja red cableada. Como una regla general, las antenas de los dispositivos deben ser instaladas lo más alto posible sin colocar entre ellas ningún obstáculo.

 

 

y la conclusión??

 

Ethernet está ingresando con mucha fuerza a nivel de campo. Ethernet inalámbrica nos ofrece todas las ventajas del Ethernet, pero sin necesidad de tender cables. Con un entendimiento adecuado de la forma de operar de los dispositivos inalámbricos...

 

EHTERNET INALÁMBRICA NOS PROVEE DE UNA COMUNICACIÓN ROBUSTA Y CONFIABLE INCLUSO EN LOS AMBIENTES INDUSTRIALES MAS RUIDOSOS.

 

 

¿ControlNet?... ¿Qué es eso?

 

ControlNet es una red de alta velocidad en tiempo real tanto para transmitir datos de I/O en un tiempo crítico como para transmitir mensajes. Incluye acciones de carga/descarga de programas, configuración de datos y mensajes punto a punto (peer-to-peer), en un solo medio físico. La velocidad de transmisión de ControlNet es de 5 Mbits/s tanto para el control como datos.

 

¿Ethernet?... Esa palabra nos suena conocida

 

La conexión en red de millones de PC's en oficinas y la proliferación del Internet alrededor del mundo ha hecho de Ethernet una norma universal en las redes.

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