Con el objetivo de resaltar las ventajas de los aspectos técnico y económico del PLC, a continuación se comparará los costos aproximados de un supuesto caso de requerimiento de inversión para automatizar un sistema, ya sea empleando la alternativa de una automatización en base a lógica convencional (relés) como también la alternativa en base a lógica programada (PLC).

 

Supongamos que se desea automatizar un sistema de una planta industrial, compuesto de arrancadores directos, estrella-triángulo, resistencias rotóricas, mandos secuenciales, etc. donde son necesarios para su implementación los equipos tal como se detalla en las tablas siguientes, tanto para la alternativa por lógica convencional como para la programada respectivamente.

 

Es importante señalar que solamente se han considerado los equipos representativos en el costo total, no figurando otros, tales como: conductores, terminales, canaletas, cintas de amarre, pernos, etc.

 

Requerimientos de equipos para un sistema automatizado por relés

 

La zona sombreada de la tabla anterior, indican los equipos que no se requieren o es necesario en una cantidad inferior cuando se automatiza mediante un PLC, ya que los dispositivos de lógica vienen integrados en el PLC.

 

Requerimientos de equipos para un sistema automatizado por PLC

 

 

 

Observe que los equipos que proporcionan las señales de entrada (sensores), los equipos que proporcionan las señales de salida (actuadores) y otros como de protección, son los mismos para ambos casos de automatización. Por consiguiente, si evaluamos los costos variables representados por los dispositivos de lógica, cantidad de transformadores aisladores y cantidad de tableros, representa una diferencia de US$ 3 930 de ahorro, un 17% aproximadamente del monto total para este caso particular. Los márgenes de ahorro pueden ser mayores para algunos sistemas de regulación tales como controladores, etc. que también pueden ser asumidos por un PLC.

 

Por otro lado, desde el punto de vista técnico, un PLC además de reemplazar relés, temporizadores, contadores, etc., se le pueden programar otras funciones que no podrían realizarse con lógica convencional, permitiendo automatizar sistemas muy complejos, además entre otras ventajas tenemos: un fácil diagnóstico ante fallas, poco mantenimiento, reducido espacio para su instalación, poco cableado, etc.

 

En conclusión, con el uso del PLC se logran ventajas técnicas y económicas, inclusive para sistemas no muy complejos, donde el nivel de ahorro lo determina el sistema, siendo mayor cuando es necesario utilizar muchos dispositivos de lógica convencional.

 

El PLC como alternativa al automatismo

 Muchos de ustedes, en más de una oportunidad, han escuchado hablar del PLC, o lo que es lo mismo, el CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMABLE, ¿No es así?

 

Pero... ¿Qué es un PLC?

 

El PLC es la denominación dada al Controlador Lógico Programable, y se define como un equipo electrónico inteligente diseñado en base a microprocesadores, que consta de unidades o módulos que cumplen funciones específicas, tales como, una unidad central de procesamiento (CPU), que se encarga de casi todo el control del sistema, módulos que permiten recibir información de todos los sensores y comandar todos los actuadores del sistema, además es posible agregarle otros módulos inteligentes para funciones de pre-procesamiento y comunicación.

 

El PLC es utilizado para automatizar sistemas eléctricos, electrónicos, neumáticos e hidráulicos de control discreto y análogo. Las múltiples funciones que pueden asumir estos equipos en el control, se debe a la diversidad de operaciones a nivel discreto y análogo con que dispone para realizar los programas lógicos sin la necesidad de contar con equipos adicionales.

 

Pero... ¿Es eso todo? ... NO

 

Es importante, también, resaltar el bajo costo que representa respecto a una serie de equipos que cumplen las mismas funciones, tales como: relés auxiliares, temporizadores, contadores, algunos tipos de controladores, etc.

 

Pero no solamente el PLC está limitado a realizar este trabajo, sino a múltiples funciones avanzadas.

 

A las diversas ventajas que tiene el PLC respecto a la alternativa convencional, se suma la capacidad que tiene para integrarse con otros equipos, a través de redes de comunicación. Esta posibilidad toma, cada día, mayor aceptación en la industria, por su capacidad de comunicarse con otros equipos y por el costo adicional razonable.

 

Son estas las razones que obligan a analizar, antes de tomar una decisión, cuándo se requiere automatizar un sistema; sin duda, hoy en día el PLC representa una buena alternativa para la automatización.

 

Ventajas de los PLCs respecto a la Lógica Convencional

 

Son muchas las ventajas que resaltan, a simple vista, el empleo de los PLCs para automatizar sistemas, desde aplicaciones básicas hasta sistemas muy complejos. Actualmente, su uso es tan difundido que ya no se requiere mucho análisis para decidir qué técnica emplear: si la lógica cableada en base a relés o la lógica programada en base al PLC. Sin embargo, a continuación se fundamenta cada una de estas ventajas, con el propósito que el lector reconozca mejor el panorama.

 

Menor costo

 

Las razones que justifican una mayor economía a la alternativa del uso del PLC, especialmente en aplicaciones complejas, se da porque prescinde del uso de dispositivos electromecánicos y electrónicos, tales como: relés auxiliares, temporizadores, algunos controladores, contadores, etc., ya que estos dispositivos simplemente deben ser programados en el PLC sin realizar una inversión adicional. El costo que implica invertir en los equipos anteriormente señalados, es muy superior al costo del PLC, además de otras ventajas con que cuenta y no son cuantificadas.

 

Menor espacio

 

Un tablero de control que gobierna un sistema automático mediante un PLC, es mucho más compacto que un sistema controlado con dispositivos convencionales (relés, temporizadores, contadores, controladores, etc.) esto se debe a que el PLC está en capacidad de asumir todas las funciones de control. La diferencia de espacio se hace muy notable, cuando por medios convencionales se cuenta con varios tableros de control.

 

Confiabilidad

 

La probabilidad para que un PLC pueda fallar por razones constructivas es insignificante, exceptuando errores humanos que pueden surgir en algunas partes vulnerables (módulos de salida). Esto se debe a que el fabricante realiza un riguroso control de calidad, llegando al cliente un equipo en las mejores condiciones; además, sus componentes son de estado sólido, con pocas partes mecánicas móviles, haciendo que el equipo tenga una elevada confiabilidad.

 

Versatilidad

 

La versatilidad de estos equipos radica en la posibilidad de realizar grandes modificaciones en el funcionamiento de un sistema automático... con sólo realizar un nuevo programa y mínimos cambios de cableado. Además, es importante resaltar, que el tiempo empleado en realizar modificaciones, comparado con la técnica por lógica cableada, es significante.

 

Poco mantenimiento

 

Estos equipos, por su constitución de ser muy compactos, respecto a la cantidad de trabajo que pueden realizar, y además, porque cuentan con muy pocos componentes electromecánicos, no requieren un mantenimiento periódico, sino lo necesario para mantenerlo limpio y con sus terminales ajustados a los bornes y puesta a tierra.

 

Fácil instalación

 

Debido a que el cableado de los dispositivos, tanto de entrada como de salida, se realiza de la misma forma y de la manera más simple, además que no es necesario mucho cableado, su instalación resulta sumamente sencilla en comparación a la lógica convencional, que sí se requiere de conocimientos técnicos avanzados.

 

Compatibilidad con dispositivos sensores y actuadores 

 

Actualmente las normas establecen que los sistemas y equipos sean diseñados bajo un modelo abierto, de tal manera que para el caso de los PLCs éstos puedan fácilmente conectarse con cualquier equipo sin importar la marca ni procedencia. Hoy en día, casi todas las marcas de PLCs están diseñadas bajo este modelo.

 

Integración en redes industriales

 

El avance acelerado de las comunicaciones obliga a que estos equipos tengan capacidad de comunicarse a través de una red y de este modo trabajar en sistemas jerarquizados o distribuidos, permitiendo un mejor trabajo en los niveles técnicos y administrativos de la planta.

 

Detección de fallas

 

La detección de una falla resulta sencilla porque dispone de leds indicadores de diagnóstico tales como: estado de la CPU, batería, terminales de E/S, etc. Además, mediante el módulo de programación se puede acceder al programa en el modo de funcionamiento y recurrir a la memoria de errores ubicada en la CPU.

 

Fácil Programación

 

Programar los PLCs resulta fácil, por la sencilla razón que no es necesario conocimientos avanzados en el manejo de PCs, solamente es suficiente conceptos básicos. Por otro lado, existen diversas representaciones de programación donde fácilmente el usuario se adapta a la representación que mejor se familiariza. Sus instrucciones y comandos son transparentes y entendibles, requiriendo de poco tiempo para lograr ser un experto.

 

 

Menor consumo de energía

 

Como todos sabemos, cualquier equipo electromecánico y electrónico requiere un consumo de energía para su funcionamiento, siendo dicho consumo representativo cuando se tiene una gran cantidad de ellos; sin embargo, el consumo del PLC es muy inferior, lo que se traduce en un ahorro sustancial.

 

Lugar de la instalación

 

Por las características técnicas que presenta en cuanto a los requisitos que debe cumplir para su instalación, tales como: nivel de temperatura, humedad, ruido, variaciones de tensión, distancias permisibles, etc. fácilmente se encuentra un lugar en la planta dónde instalarlo, aún en ambientes hostiles.

 

AHORA QUE TIENE MUY CLARA SUS VENTAJAS, NO SE OLVIDE DE APLICARLAS CUANDO TOME UNA DECISIÓN EN UN PROYECTO DE AUTOMATIZACIÓN

 

Un tablero eléctrico de automatización es aquel que está constituido por equipos electromagnéticos, tales como relés auxiliares, contadores, temporizadores electrónicos, temporizadores neumáticos, etc.

 

¿Cuál es su función?

 

Es albergar diferentes dispositivos eléctricos, electrónicos, etc. que gobiernen la lógica y energicen cargas, tales como motores, generadores, máquinas de procesos, etc., o sea, todo aquello que necesite la industria para controlar el funcionamiento de las máquinas.

 

Te preguntaras, ¿Hace cuánto tiempo que existen estos dispositivos?

 

Estos datan desde principios de siglo. Sin duda estos equipos aún constituyen, en algunas empresas, el soporte para la automatización de sus procesos industriales, especialmente en países en desarrollo.

 

A continuación se sintetizan las ventajas y desventajas de los tableros eléctricos a base de relés.

 

Ventajas Y Desventajas De Los Tableros Eléctricos

 

Es importante destacar las ventajas y desventajas, para poder compararla con otras alternativas.

 

  • Ventajas
  1. La totalidad de sus componentes se pueden adquirir rápidamente.
  2. Su estudio, fabricación e instalación es muy difundido desde hace décadas.
  3. La adaptación de los responsables del mantenimiento es rápida, debido a que todo es conocido.
  4. Se enseña en todas las universidades, institutos técnicos y escuelas técnicas.
  5. Existe gran cantidad de material de consulta, tales como libros, revistas, catálogos, separatas, etc., y aprender su lógica resulta sencilla.

 

No existen inconvenientes en cuanto al lugar de su instalación, ya que todos los equipos son de ambientes industriales, salvo en aquellas zonas donde puedan existir fugas de gases explosivos.

 

  • Desventajas

 

  1. El costo de estos tableros es alto, incrementándose de acuerdo al tamaño del proceso a automatizar.
  2. Generalmente ocupan mucho espacio.
  3. Requiere mantenimiento periódico, debido a que gran parte de sus componentes están constituidos por piezas móviles sujetos a desgaste.
  4. Cuando se origina una falla es muy laboriosa su ubicación y reparación.
  5. No son versátiles, solamente se les pueden utilizar para una determinada aplicación.
  6. Con el tiempo disminuye su disponibilidad, debido al incremento de la probabilidad de fallas.
  7. No es posible, con equipos electromecánicos, sensar señales de alta frecuencia, para ello se requiere el apoyo de la electrónica.
  8. En tableros grandes el consumo de energía es representativa.
  9. No permite una comunicación directa entre todos sus componentes, es necesario hacer varias modificaciones, adquiriendo para ello, equipos de interfases, elevando de esta forma su costo.

 

¿Qué apariencia tienen?

 

Tablero eléctrico convencional.

 

Relés auxiliares en un tablero eléctrico convencional. 

 

Claro, con tal cantidad de equipos con que está construido el tablero eléctrico, debe ser tedioso encontrar una falla.

 

Analizando las desventajas que se han señalado acerca de los tableros eléctricos convencionales, donde para muchas empresas no es tolerable aceptar alguna de ellas, es conveniente, sobre todo, en el aspecto económico, discutir su uso.

 

Téngase presente que existe otra alternativa moderna que elimina casi la totalidad de estas desventajas, y por el contrario, disponen de mayor capacidad para realizar más de lo necesario.

 

Podría sorprendernos saber que hoy en día un sistema PLC, HMI y SCADA puede costar más que un DCS para el mismo proceso y aplicación en particular.
Tradicionalmente, los DCSs fueron extensos, costosos y muy complejos sistemas orientados para una solución integral para procesos industriales continuos o discretos (batch). Este concepto sigue siendo cierto hoy en día, y para aplicaciones más pequeñas los ingenieros optan por lo general en utilizar PLC/HMI/SCADA con el fin de mantener sus costos bajos.
Pero, Que ha cambiado? La integración de PLCs independientes, la necesidad de interfaces de operación y funcionalidades de supervisión, toma un gran tiempo y esfuerzo. El punto está en que los esfuerzos se centran en hacer que tecnología separada trabaje junta, sin mejorar las operaciones, reducir los costos o mejorar la calidad o rentabilidad de una planta.
Sin embargo, un sistema PLC/SCADA puede tener toda o parte de la siguiente lista de base de datos independientes o relacionadas de forma manual:
- Cada controlador y sus I/O asociadas
- Administración de Alarmas
- Manejo de Lotes, producción
- Redundancia en todos los niveles
- Históricos
- Optimización de Activos
- Administración de dispositivos con bus de campo (HART, FF, ProfiBus, etc.)
Cada una de estas bases de datos debe ser manualmente sincronizada para que todo el sistema funcione correctamente. Esto es simple después del desarrollo inicial del sistema. Sin embargo, puede convertirse en una complicación innecesaria cuando se realizan cambios y/o mejoras en el sistema durante el tiempo, y mientras más grandes los cambios dan como resultado la programación más horas para realizar el mantenimiento de las bases de datos.
Haciendo los cambios
Cada vez que realización un cambio en una base de datos, las demás usualmente requieren ser actualizadas para reflejar los cambios a la perfección. Por ejemplo, cuando se agregan señales I/O y  alguna lógica de control se agrega se puede necesitar cambiar o agregar elementos al SCADA/HMI, al historiador y la base de datos de alarmas. Esto requiere que el ingeniero de planta realice los cambios en cada una de las bases de datos, y no solo en una – y hacerlo bien!!.
En otro escenario, un cambio puede ser hecho en la configuración de una alarma dentro de un lazo de control. En el mundo de los PLC no hay una conexión automática entre el PLC mismo y el SCADA/HMI. Esto se puede tornar un serio problema durante la puesta en marcha de una nueva aplicación, donde los límites de alarmas son constantemente ajustadas en el controlador para manejar el proceso, mientras se trata de realizar la administración de las alarmas y mantener actualizadas las aplicaciones HMI con los cambios realizados a la vez que el operador las utiliza.
Hoy en día los DCSs, los cuales también son llamados algunas veces “sistemas de control de procesos”, son desarrollados para permitir una rápida implementación en el sistema entero integrando todas las bases de datos en una sola. Se diseña una sola base de datos, configurada y operada desde la misma aplicación.
Esto puede tornarse en una reducción seria de costos cuando se usan tecnología DCS si la comparamos con PLC/SCADA (o HMI), al menos en el costo de las horas de ingeniería necesarias. El hardware de los DCSs siempre ha sido considerado costo, esto en realidad ya no es el caso de hoy en día. El hardware de un PLC hoy en día luce como un PLC, y el software puede correr en PC comunes, con la misma red, entonces porque el costo extra? Acaso es el software? Si bien es cierto que el software de los DCS hace que estos sean más caros, pero solo si se compran software con funcionales avanzadas disponibles (que en honor a la verdad frecuentemente no se utilizan o se necesitan).
Si nuestra preocupación es un sistema pequeño o mediano, los precios de la adquisición de hardware y software son muy competentes con los de un sistema PLC/SCADA. Por lo tanto, la diferencia real está en los costos asociados de las horas de mantenimiento/ingeniería invertidas, lo cual es mejorado y simplificado con una única base de datos en el corazón de un DCS.
Hasta este punto, uno puede pensar que la funcionalidad de un DCS esta relegada a los lazos de control, mientras que los PLC están orientadas a aplicaciones discretas y secuenciales, y que por eso no se puede realizar una comparación de igual a igual. Esto es OTRO MITO. Hoy por hoy un DCS es tan funcional y rentable como un PLC para realizar lógica de discreta y secuencial.
Demostrando las Ventajas
Podemos mostrar algunos ejemplo de como el flujo de trabajo con DCS nos permitirá ahorrar y reducir drásticamente el tiempo de implementación y mantenimiento de nuestras aplicaciones, comparado con sistemas que involucran PLC/HMI/SCADA.
Se hace mucho más fácil explicar esto siguiendo la secuencia de tareas en desarrollo de un proyecto:
Paso 1: Diseño del Sistema
Los ingenieros o técnicos que utilizan PLC/SCADA deben planificar la integración del sistema con el HMI, sistema de alarmas, comunicación con el controlador y los mismos controladores para cada NUEVO proyecto. Cada variable de control o TAG debe ser manualmente asignados para cada parte, y además en la documentación de ingeniería de todo el proyecto. Este proceso manual consume mucho tiempo y sobre todo está expuesto a errores humanos. Los ingenieros también deben aprender múltiples programas de software, que podría tomar semanas de tiempo en adaptarse bien.
Enfoque DCS: Conforme se implementa la lógica diseñada, el sistema de alarmas, el HMI y los sistemas de comunicación son automáticamente configuradas. Generalmente solo se necesita un UNICO software de configuración para actualizar una UNICA base de datos usada para todos los componentes del sistema. A medida que el ingeniero de control diseña la lógica de control, el resto del sistema también lo hace en paralelo. La forma sencilla de este proceso y su entorno permite a los ingenieros adaptarse y entender el entorno de desarrollo en pocos días. A consecuencia se produce un ahorro entre el 15 y 25 % dependiendo de la magnitud del HMI y el alarmado que se está diseñando en el sistema.
Paso 2: Programación
La lógica de control, el sistema de comunicación y HMI en sistemas PLC/SCADA son programadas independientemente. Los ingenieros de control son los responsable de la integración/enlace de las múltiples bases de datos que se crean en el sistema. Los ítems (tags) deben ser manualmente duplicados en cada elemento del sistema: escalamiento de los datos, niveles de alarma, y localización de tags (direccionamiento). Solamente está disponible un control básico. Extender las funcionalidades necesita crearlas en cada aplicación, por ejemplo feedforward, tracking, self-tuning, etc. Esto conlleva a tener aplicaciones no estándar, tediosas para operar y mantener. La redundancia es usada muy poco o muy simple en los PLCs. Una de las razones es de la dificultad en configurar y administrar la redundancia para la aplicación.
La forma en los DCSs: cuando la lógica de control es desarrollada, los overlays o faceplates HMI, alarmas y sistema de comunicación es automáticamente configurada. Los faceplates automáticamente aparecen con los niveles de alarma y escalamiento de la lógica de control. Estos elementos que contienen datos críticos en el sistema son configurados solo una vez en el sistema. Eso es analógico a tener el calendario en nuestro escritorio y que el teléfono automáticamente se sincroniza a vez de tener que volver a escribir todas las citas en ambos dispositivos. La redundancia es configurada en el software rápida y fácilmente, casi con un simple clic en un botón. El ahora potencial es entre 15 a 45%.
Paso 3: Comisionamiento y puerta en marcha
Testear un sistema PLC/HMI normalmente se lleva a cabo con trabajar en el planta después de que todo el cableado se haya completado y el jefe de operación pregunta “porque el sistema aun no está en marcha”. La simulación off-line no es posible, y si se quiere esto lleva un gran esfuerzo de programación para escribir código que simule la aplicación que se está controlando. Debido a los altos costos y una programación compleja, esto se hace raramente.
El beneficio de un DCS: un sistema DCS viene con la capacidad para simular automáticamente el proceso basado en la lógica, HMI y alarmado que se va ser usado por el operador de planta. En algunos casos se utiliza un software especial para modelar la planta entera y tener una experiencia casi exacta a todo el proceso, incluyendo la posibilidad de recorridos virtuales para entrenamiento de operadores.
Esto ahora tiempo significativo dado que la programación puede ser ya comprobada entes de que el cableado empiece. El ahorro potencial esta entre el 10 y 20% dependiendo de la complejidad de la puesta en marcha y comisionamiento.
Paso 4: Solución de Problemas
Un sistema PLC/SCADA ofrece excelentes herramientas para solucionar problemas. Por ejemplo, si una entrada o salida es conectada al sistema, la lógica de control será programada utilizando dicho punto sin problemas. Sin embargo, cuando este punto es actualizado, el HMI ha actualizado este punto también? Las alarmas han sido reconfiguradas?. La programación de la lógica es raramente mostrada al operador puesto que todo es un software diferente y nunca intuitivo para que el operador entienda.
La forma en un DCS: toda la información es automáticamente disponible para el operador respecto a la lógica que está ejecutando en los controladores. Esto reduce enormemente el tiempo que toma identificar problemas y poner el sistema en marcha nuevamente. El diagnostico de dispositivos de campo (HART o FieldBus) está disponible desde las consolas de operación. Esto ahorra entre 10 y 40%, claro variando específicamente por el tamaño del HMI y alarmado.
Paso 5: capacidad de cambiar para cumplir requerimientos del proceso
PLC/SCADA: el cambio en la lógica de control para cumplir con requerimientos de la aplicación es relativamente fácil. El problema viene cuando con estos requisitos adicionales o nuevas funcionalidad deben ser integradas con las estaciones de operación. Nuevamente si se cambia una entrada en una nueva dirección o tag, el cambio debe ser realizado manualmente en todo el sistema.
DCS: agregar o cambiar la lógica en el sistema es también fácil. En muchos casos incluso más fácil cuando se ha implementado la lógica basándose en plantillas o modelos. Cuando estos cambios se efectúan, los datos en la lógica de control son propagados automáticamente a todos los aspectos del sistema. Esto significa mucho menos errores y todo el sistema a cambio con apenas un solo cambio en la lógica.
Ahorro potencial: entre 20 y 25%. Esto afecta directamente a la mejora continua de los programas.
Paso 6: Documentación del sistema
La documentación de un sistema PLC/SCADA se basa en realizarla para cada parte del sistema en general. A medida que cada elemento cambio, la documentación se debe actualizar por cada elemento y así tenerla al día. Una vez más, esto rara vez sucede, causando muchos problemas con los futuros cambios y resolución de problemas.
En un DCS cuando la lógica de control es modificada, la documentación de todos los aspectos del sistema, se crean automáticamente. En puede ahorrar entre un 30 a 50% dependiendo de la naturaleza de donde el sistema está instalado. Esos ahorros directamente minimizaran el tiempo de inactividad.
Esto tiempos de ahorro están basados en costos típicos asociados a un sistema usando 500 I/O más o menos, dos controladores, una Workstation y 25 lazos de control PID.
Conclusión:
Si estas usando, o planeando usar, PLCs y HMI/SCADA para controlar tu proceso continuo o discreto, tu aplicación podría ser candidata para usar una solución basada en DCS para ayudarte a reducir costos y mejorar la forma de controlar. El desarrollador puede concentrarse en agregar funcionalidad que proveerán mayores beneficios, reduciendo el periodo de retorno de nuestra inversión. La brecha entre los enfoques de DCS y PLC/SCADA es amplia, aunque podemos observar similitudes a nivel de hardware, siendo la UNICA base de datos el corazón de los beneficios de un DCS.

 

Demostrando las Ventajas

Podemos mostrar algunos ejemplos de como el flujo de trabajo con DCS nos permitirá ahorrar y reducir drásticamente el tiempo de implementación y mantenimiento de nuestras aplicaciones, comparado con sistemas que involucran PLC/HMI/SCADA.

Se hace mucho más fácil explicar esto siguiendo la secuencia de tareas en el desarrollo de un proyecto:

 

Paso 1: Diseño del Sistema

Los ingenieros o técnicos que utilizan PLC/SCADA deben planificar la integración del sistema con el HMI, sistema de alarmas, comunicación con el controlador y los demás controladores para cada NUEVO proyecto. Cada variable de control o TAG debe ser manualmente asignados para cada parte, y además en la documentación de ingeniería de todo el proyecto. Este proceso manual consume mucho tiempo y sobre todo está expuesto a errores humanos. Los ingenieros también deben aprender múltiples programas de software, que podría tomar semanas de tiempo en adaptarse bien.

 

Enfoque DCS: Conforme se implementa la lógica diseñada, el sistema de alarmas, el HMI y los sistemas de comunicación son automáticamente configuradas. Generalmente solo se necesita un UNICO software de configuración para actualizar una UNICA base de datos usada para todos los componentes del sistema. A medida que el ingeniero de control diseña la lógica de control, el resto del sistema también lo hace en paralelo. La forma sencilla de este proceso y su entorno permite a los ingenieros adaptarse y entender el entorno de desarrollo en pocos días. A consecuencia se produce un ahorro entre el 15 y 25 % dependiendo de la magnitud del HMI y el alarmado que se está diseñando en el sistema.

 

Paso 2: Programación

La lógica de control, el sistema de comunicación y HMI en sistemas PLC/SCADA son programadas independientemente. Los ingenieros de control son los responsable de la integración/enlace de las múltiples bases de datos que se crean en el sistema. Los ítems (tags) deben ser manualmente duplicados en cada elemento del sistema: escalamiento de los datos, niveles de alarma, y localización de tags (direccionamiento). Solamente está disponible un control básico. Extender las funcionalidades necesita crearlas en cada aplicación, por ejemplo feedforward, tracking, self-tuning, etc. Esto conlleva a tener aplicaciones no estándar, tediosas para operar y mantener. La redundancia es usada muy poco o muy simple en los PLCs. Una de las razones es de la dificultad en configurar y administrar la redundancia para la aplicación.

 

La forma en los DCSs: cuando la lógica de control es desarrollada, los overlays o faceplates HMI, alarmas y sistema de comunicación es automáticamente configurada. Los faceplates automáticamente aparecen con los niveles de alarma y escalamiento de la lógica de control. Estos elementos que contienen datos críticos en el sistema son configurados solo una vez en el sistema. Eso es analógico a tener el calendario en nuestro escritorio y que el teléfono automáticamente se sincroniza a vez de tener que volver a escribir todas las citas en ambos dispositivos. La redundancia es configurada en el software rápida y fácilmente, casi con un simple clic en un botón. El ahora potencial es entre 15 a 45%.

 

Paso 3: Comisionamiento y puerta en marcha

Testear un sistema PLC/HMI normalmente se lleva a cabo con trabajar en el planta después de que todo el cableado se haya completado y el jefe de operación pregunta “porque el sistema aun no está en marcha”. La simulación off-line no es posible, y si se quiere esto lleva un gran esfuerzo de programación para escribir código que simule la aplicación que se está controlando. Debido a los altos costos y una programación compleja, esto se hace raramente.

 

El beneficio de un DCS: un sistema DCS viene con la capacidad para simular automáticamente el proceso basado en la lógica, HMI y alarmado que se va ser usado por el operador de planta. En algunos casos se utiliza un software especial para modelar la planta entera y tener una experiencia casi exacta a todo el proceso, incluyendo la posibilidad de recorridos virtuales para entrenamiento de operadores.

 

Esto ahora tiempo significativo dado que la programación puede ser ya comprobada entes de que el cableado empiece. El ahorro potencial esta entre el 10 y 20% dependiendo de la complejidad de la puesta en marcha y comisionamiento.

 

Paso 4: Solución de Problemas

Un sistema PLC/SCADA ofrece excelentes herramientas para solucionar problemas. Por ejemplo, si una entrada o salida es conectada al sistema, la lógica de control será programada utilizando dicho punto sin problemas. Sin embargo, cuando este punto es actualizado, el HMI ha actualizado este punto también? Las alarmas han sido reconfiguradas?. La programación de la lógica es raramente mostrada al operador puesto que todo es un software diferente y nunca intuitivo para que el operador entienda.

 

La forma en un DCS: toda la información es automáticamente disponible para el operador respecto a la lógica que está ejecutando en los controladores. Esto reduce enormemente el tiempo que toma identificar problemas y poner el sistema en marcha nuevamente. El diagnostico de dispositivos de campo (HART o FieldBus) está disponible desde las consolas de operación. Esto ahorra entre 10 y 40%, claro variando específicamente por el tamaño del HMI y alarmado.

 

Paso 5: capacidad de cambiar para cumplir requerimientos del proceso

PLC/SCADA: el cambio en la lógica de control para cumplir con requerimientos de la aplicación es relativamente fácil. El problema viene cuando con estos requisitos adicionales o nuevas funcionalidad deben ser integradas con las estaciones de operación. Nuevamente si se cambia una entrada en una nueva dirección o tag, el cambio debe ser realizado manualmente en todo el sistema.

 

DCS: agregar o cambiar la lógica en el sistema es también fácil. En muchos casos incluso más fácil cuando se ha implementado la lógica basándose en plantillas o modelos. Cuando estos cambios se efectúan, los datos en la lógica de control son propagados automáticamente a todos los aspectos del sistema. Esto significa mucho menos errores y todo el sistema a cambio con apenas un solo cambio en la lógica.

Ahorro potencial: entre 20 y 25%. Esto afecta directamente a la mejora continua de los programas.

 

Paso 6: Documentación del sistema

La documentación de un sistema PLC/SCADA se basa en realizarla para cada parte del sistema en general. A medida que cada elemento cambio, la documentación se debe actualizar por cada elemento y así tenerla al día. Una vez más, esto rara vez sucede, causando muchos problemas con los futuros cambios y resolución de problemas.

 

En un DCS cuando la lógica de control es modificada, la documentación de todos los aspectos del sistema, se crean automáticamente. En puede ahorrar entre un 30 a 50% dependiendo de la naturaleza de donde el sistema está instalado. Esos ahorros directamente minimizaran el tiempo de inactividad.

 

Esto tiempos de ahorro están basados en costos típicos asociados a un sistema usando 500 I/O más o menos, dos controladores, una Workstation y 25 lazos de control PID.

 

Conclusión:

Si estas usando, o planeando usar, PLCs y HMI/SCADA para controlar tu proceso continuo o discreto, tu aplicación podría ser candidata para usar una solución basada en DCS para ayudarte a reducir costos y mejorar la forma de controlar. El desarrollador puede concentrarse en agregar funcionalidad que proveerán mayores beneficios, reduciendo el periodo de retorno de nuestra inversión. La brecha entre los enfoques de DCS y PLC/SCADA es amplia, aunque podemos observar similitudes a nivel de hardware, siendo la UNICA base de datos el corazón de los beneficios de un DCS.

 

 

 

Podría sorprendernos saber que hoy en día un sistema PLC, HMI y SCADA puede costar más que un DCS para el mismo proceso y aplicación en particular.
Tradicionalmente, los DCSs fueron extensos, costosos y muy complejos sistemas orientados para una solución integral para procesos industriales continuos o discretos (batch). Este concepto sigue siendo cierto hoy en día, y para aplicaciones más pequeñas los ingenieros optan por lo general en utilizar PLC/HMI/SCADA con el fin de mantener sus costos bajos.
Pero, Que ha cambiado? La integración de PLCs independientes, la necesidad de interfaces de operación y funcionalidades de supervisión, toma un gran tiempo y esfuerzo. El punto está en que los esfuerzos se centran en hacer que tecnología separada trabaje junta, sin mejorar las operaciones, reducir los costos o mejorar la calidad o rentabilidad de una planta.
Sin embargo, un sistema PLC/SCADA puede tener toda o parte de la siguiente lista de base de datos independientes o relacionadas de forma manual:
- Cada controlador y sus I/O asociadas
- Administración de Alarmas
- Manejo de Lotes, producción
- Redundancia en todos los niveles
- Históricos
- Optimización de Activos
- Administración de dispositivos con bus de campo (HART, FF, ProfiBus, etc.)
Cada una de estas bases de datos debe ser manualmente sincronizada para que todo el sistema funcione correctamente. Esto es simple después del desarrollo inicial del sistema. Sin embargo, puede convertirse en una complicación innecesaria cuando se realizan cambios y/o mejoras en el sistema durante el tiempo, y mientras más grandes los cambios dan como resultado la programación más horas para realizar el mantenimiento de las bases de datos.
Haciendo los cambios
Cada vez que realización un cambio en una base de datos, las demás usualmente requieren ser actualizadas para reflejar los cambios a la perfección. Por ejemplo, cuando se agregan señales I/O y  alguna lógica de control se agrega se puede necesitar cambiar o agregar elementos al SCADA/HMI, al historiador y la base de datos de alarmas. Esto requiere que el ingeniero de planta realice los cambios en cada una de las bases de datos, y no solo en una – y hacerlo bien!!.
En otro escenario, un cambio puede ser hecho en la configuración de una alarma dentro de un lazo de control. En el mundo de los PLC no hay una conexión automática entre el PLC mismo y el SCADA/HMI. Esto se puede tornar un serio problema durante la puesta en marcha de una nueva aplicación, donde los límites de alarmas son constantemente ajustadas en el controlador para manejar el proceso, mientras se trata de realizar la administración de las alarmas y mantener actualizadas las aplicaciones HMI con los cambios realizados a la vez que el operador las utiliza.
Hoy en día los DCSs, los cuales también son llamados algunas veces “sistemas de control de procesos”, son desarrollados para permitir una rápida implementación en el sistema entero integrando todas las bases de datos en una sola. Se diseña una sola base de datos, configurada y operada desde la misma aplicación.
Esto puede tornarse en una reducción seria de costos cuando se usan tecnología DCS si la comparamos con PLC/SCADA (o HMI), al menos en el costo de las horas de ingeniería necesarias. El hardware de los DCSs siempre ha sido considerado costo, esto en realidad ya no es el caso de hoy en día. El hardware de un PLC hoy en día luce como un PLC, y el software puede correr en PC comunes, con la misma red, entonces porque el costo extra? Acaso es el software? Si bien es cierto que el software de los DCS hace que estos sean más caros, pero solo si se compran software con funcionales avanzadas disponibles (que en honor a la verdad frecuentemente no se utilizan o se necesitan).
Si nuestra preocupación es un sistema pequeño o mediano, los precios de la adquisición de hardware y software son muy competentes con los de un sistema PLC/SCADA. Por lo tanto, la diferencia real está en los costos asociados de las horas de mantenimiento/ingeniería invertidas, lo cual es mejorado y simplificado con una única base de datos en el corazón de un DCS.
Hasta este punto, uno puede pensar que la funcionalidad de un DCS esta relegada a los lazos de control, mientras que los PLC están orientadas a aplicaciones discretas y secuenciales, y que por eso no se puede realizar una comparación de igual a igual. Esto es OTRO MITO. Hoy por hoy un DCS es tan funcional y rentable como un PLC para realizar lógica de discreta y secuencial.

 

Podría sorprendernos saber que hoy en día un sistema PLC, HMI y SCADA puede costar más que un DCS para el mismo proceso y aplicación en particular.

 

Tradicionalmente, los DCSs fueron extensos, costosos y muy complejos sistemas orientados para una solución integral para procesos industriales continuos o discretos (batch). Este concepto sigue siendo cierto hoy en día, y para aplicaciones más pequeñas los ingenieros optan por lo general en utilizar PLC/HMI/SCADA con el fin de mantener sus costos bajos.

Pero, Que ha cambiado? La integración de PLCs independientes, la necesidad de interfaces de operación y funcionalidades de supervisión, toma un gran tiempo y esfuerzo. El punto está en que los esfuerzos se centran en hacer que tecnología separada trabaje junta, sin mejorar las operaciones, reducir los costos o mejorar la calidad o rentabilidad de una planta.

 

Sin embargo, un sistema PLC/SCADA puede tener toda o parte de la siguiente lista de base de datos independientes o relacionadas de forma manual:

- Cada controlador y sus I/O asociadas

- Administración de Alarmas

- Manejo de Lotes, producción

- Redundancia en todos los niveles

- Históricos

- Optimización de Activos

- Administración de dispositivos con bus de campo (HART, FF, ProfiBus, etc.)

 

Cada una de estas bases de datos debe ser manualmente sincronizada para que todo el sistema funcione correctamente. Esto es simple después del desarrollo inicial del sistema. Sin embargo, puede convertirse en una complicación innecesaria cuando se realizan cambios y/o mejoras en el sistema durante el tiempo, y mientras más grandes los cambios dan como resultado la programación más horas para realizar el mantenimiento de las bases de datos.

 

Haciendo los cambios

Cada vez que realización un cambio en una base de datos, las demás usualmente requieren ser actualizadas para reflejar los cambios a la perfección. Por ejemplo, cuando se agregan señales I/O y  alguna lógica de control se agrega se puede necesitar cambiar o agregar elementos al SCADA/HMI, al historiador y la base de datos de alarmas. Esto requiere que el ingeniero de planta realice los cambios en cada una de las bases de datos, y no solo en una – y hacerlo bien!!.

 

En otro escenario, un cambio puede ser hecho en la configuración de una alarma dentro de un lazo de control. En el mundo de los PLC no hay una conexión automática entre el PLC mismo y el SCADA/HMI. Esto se puede tornar un serio problema durante la puesta en marcha de una nueva aplicación, donde los límites de alarmas son constantemente ajustadas en el controlador para manejar el proceso, mientras se trata de realizar la administración de las alarmas y mantener actualizadas las aplicaciones HMI con los cambios realizados a la vez que el operador las utiliza.

 

Hoy en día los DCSs, los cuales también son llamados algunas veces “sistemas de control de procesos”, son desarrollados para permitir una rápida implementación en el sistema entero integrando todas las bases de datos en una sola. Se diseña una sola base de datos, configurada y operada desde la misma aplicación.

 

Esto puede tornarse en una reducción seria de costos cuando se usan tecnología DCS si la comparamos con PLC/SCADA (o HMI), al menos en el costo de las horas de ingeniería necesarias. El hardware de los DCSs siempre ha sido considerado costo, esto en realidad ya no es el caso de hoy en día. El hardware de un PLC hoy en día luce como un PLC, y el software puede correr en PC comunes, con la misma red, entonces porque el costo extra? Acaso es el software? Si bien es cierto que el software de los DCS hace que estos sean más caros, pero solo si se compran software con funcionales avanzadas disponibles (que en honor a la verdad frecuentemente no se utilizan o se necesitan).

 

Si nuestra preocupación es un sistema pequeño o mediano, los precios de la adquisición de hardware y software son muy competentes con los de un sistema PLC/SCADA. Por lo tanto, la diferencia real está en los costos asociados de las horas de mantenimiento/ingeniería invertidas, lo cual es mejorado y simplificado con una única base de datos en el corazón de un DCS.

 

Hasta este punto, uno puede pensar que la funcionalidad de un DCS esta relegada a los lazos de control, mientras que los PLC están orientadas a aplicaciones discretas y secuenciales, y que por eso no se puede realizar una comparación de igual a igual. Esto es OTRO MITO. Hoy por hoy un DCS es tan funcional y rentable como un PLC para realizar lógica de discreta y secuencial.

 

 

En el próximo articulo mostraremos las ventajas en todos los pasos de la implementación de un proyecto y mantenimiento de un sistema de control. Hasta la próxima.

 

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