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SISTEMAS DEINSTRUMENTACION

WIRELESS

SUMARIO

INSTRUMENTACION CONTROL AUTOMATICO 1902

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Año 45

Marzo - Mayo 2019

ISBN 0325-7231Registro Nacional de la Propiedad Intelectual Nº 1484469

Editada por

Av. de los Incas 3587, 5º “C”(1427) C.A.B.A. - ArgentinaTel: +54-11 4555-7847e-mail: [email protected]

www.edcontrol.com

Director:Víctor F. Marinescu

Redacción y Corrección:Brindusa Marinescu

Diseño Gráfico y Arte:Estudio Pionero de Walter Vega

Miembro de la Asociación Prensa Técnica y Especializada Argentina (APTA)

NovedadesCAUDAL 4 Indicador y totalizador de caudal

ActualidadCAUDAL 6 Siguen los avances en caudalimetríaCONTROL 10 Tecnología DCS: Ahora convertida en una solución de automatización

escalable

Comunicación de datos en la era digital 14 Infraestructura de la comunicación como punto de partida para la

transformación digital 16 Nuevo adaptador wireless para dispositivos HART 22 Del sensor a la nube 24 ¿Cómo será la refinería del futuro?27 IO-Link bajo presión29 TSN revoluciona el concepto de tiempo 31 ¡Beep!

ESCO ARGENTINA S.A.Av. La Plata 1522, C1250AAS, C.A.B.A.(54 11) 4920-7100 (lineas rotativas)[email protected]

Nuestra portada Indice AvisadoresAADECA RTAumecon S.A. RCTEndress+Hauser Argentina S.A. 1Esco Argentina S.A. Tapa, 30, CT

Exion 5Honeywell S. A.I.C. 3Siemens S.A. 23

Connected Plant

Honeywell S.A.I.C.

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Novedades Caudal

Indicador y totalizador de caudal

Una solución simple y económica a la hora de implementar sistemas con instrumentación wireless utiliza disposi-

tivos de campo que transmiten en forma inalámbrica valores de presión, tempe-ratura, nivel, caudal, e información de dispositivos inteligentes con comunica-ción HART o Modbus.

También puede incorporar disposi-tivos que suelen utilizarse en sistemas tradicionales cableados, por ejemplo el indicador y totalizador de caudal ModQ Sentry desarrollado reciente-mente por SignalFire.

ModQ Sentry posee una entrada de alta sensibilidad para señales de pul-sos, que puede conectarse al pickup de una turbina, de un medidor rotativo o de cualquier otro caudalímetro capaz de generar una salida proporcional al caudal.

Mediante el display LCD local, el operador podrá leer los valores de cau-dal instantáneo y totalizados (general, día actual, día previo, mes actual, mes previo, etc.).

Para prolongar la duración de la batería, el display se mantiene apaga-do, pero se lo puede configurar para que esté encendido permanentemente.

Los pulsadores disponibles en el frente del equipo permiten recorrer la información del display, configurar algunos parámetros y resetear los tota-lizadores según el modo de funciona-miento que haya sido configurado.

Cuenta con un reloj de tiempo real mantenido con una batería interna (independiente de la batería principal) y admite la configuración de una hora de cierre diario y un día de cierre men-sual. De esta forma, puede almacenar en su memoria interna los totalizados diarios del día actual y de los últimos 32 días. También guarda el totalizado del mes en curso y del mes previo,

Totalizadores de caudal wireless conectados a caudalímetros de turbina para monitorear caudales de agua y petróleo dentro de cañerías. En esta aplicación de petróleo y gas, dos unidades a la izquierda cuentan el caudal de agua mientras que a la derecha cuentan petróleo. Los totalizadores de caudal muestran displays de caudales y totales, brindando información continua en tiempo real. Se dispone de datos y diagnósticos a nivel local usando el display del totalizador de caudal alimentado por batería y también en forma remota desde un gateway con el protocolo Modbus.


Caudal Novedades

considerando el día de cierre configu-rado (habitualmente el día 1 del mes).

Esta funcionalidad es sumamente útil en aplicaciones en las que es nece-sario controlar consumos, caudales despachados, cargas o descargas de productos, etc., y no se dispone de un controlador, registrador u otro disposi-tivo que pueda hacer los cálculos ni recolectar diariamente la información.

Todos los valores que está regis-trando ModQ Sentry están disponibles a través de su puerto Modbus para su registro y visualización. A través de la misma comunicación también es posi-ble resetear cualquiera de los totaliza-dores.

ConfiguraciónLa parametrización se lleva a cabo a través de una interface USB y desde el software Toolkit, que se entrega en forma gratuita.

El usuario debe programar la direc-ción de esclavo Modbus del dispositi-vo, el factor K del caudalímetro (pulsos por unidad de volumen o de masa), la unidad de tiempo para el caudal, la hora de cierre de los totalizados diarios y el día de cierre del totalizador mensual.

Además, se puede elegir qué fun-ción adicional van a tener los pulsado-res del panel frontal, ya que pueden usarse, por ejemplo, para resetar un totalizador de batch o despacho.

De esta manera, el operador podrá poner a cero el totalizado directamente con el teclado local y llevar el registro del caudal medido en un despacho o descarga de producto observando el valor parcial en el display.

Alimentación Este indicador/totalizador ha sido dise-ñado para alimentarse en forma autó-noma a través de su batería interna, aunque, en caso de estar disposible, puede alimentarse con una tensión externa de entre 6 y 36 V CC, con un consumo de apenas 1 mA. Manteniendo

el display apagado durante la opera-ción normal, la batería interna tiene una duración mayor a los 6 años, por lo que el totalizador prácticamente no requiere mantenimiento.

Características principalesComo características más destacadas del totalizador ModQ Sentry se puede mencionar: Entrada para señal de pulsos de

hasta 4 kHz. Display LCD de 32 caracteres, con

backlight. Reloj de tiempo real con batería de

backup. Memoria para 32 totalizados dia-

rios y 1 totalizador mensual. Cerramiento de policarbonato de

alta resistencia. Apto para áreas clasificadas:

Intrínsecamente Seguro - Clase I, División 2.

Puerto de comunicación Modbus RTU (RS485)

Salida de pulsos programable. Alimentación dual: batería interna

o suministro externo de 6-36 V CC.

Preparado por el Ing. Pablo Batch, Gte. Ingeniería y Servicios, Esco Argentina S.A.


Actualidad Caudal

Siguen los avancesen caudalimetría

Durante 2018, algunas tendencias en tecnolo-gía de medidores de caudal fueron simples expansiones, actualiza-

ciones y mejoras de la tecnología exis-tente, pero hay dos tendencias que se destacan: avances en el diagnóstico de caudalímetros y la adopción de una

tecnología similar a la del teléfono inteligente para mejorar el acceso, las comunicaciones y, en un futuro no muy lejano, los displays incorporados en los caudalímetros.

MinicaudalíMetros con todas las capacidades

El tamaño de algunos caudalíme-tros se ha ido reduciendo a lo largo de los años. Ya hay docenas, si no cientos, de caudalímetros compactos, pequeños y relativamente baratos en el mercado.

Es muy probable que los caudalí-metros electromagnéticos lideren esta

tendencia hacia miniaturización, prin-cipalmente por el hecho de que el tamaño del elemento de flujo sólo necesita ser apenas más grande que el caño o tubo por donde circula el líqui-do conductor.

Se dispone de minicaudalímetros magnéticos (figura 1) para tamaños muy pequeños de cañería de hasta 15 mm. Tales minicaudalímetros son idea-les para patines de proceso, donde el espacio suele estar limitado, o en ubi-caciones de difícil alcance. Si bien son miniatura, estos caudalímetros incor-poran amplias capacidades. Pueden tener salidas 4-20 mA, de pulsos, tipo switch y 2-10 V, como así también

Interfaces WLAN, Bluetooth y de servidor web permiten monitorear, diagnosticar y configurar caudalímetros desde apps en un teléfono inteligente.

Los caudalímetros son cada vez más inteligentes, más pequeños y más especializados.


Caudal Actualidad

conectividad de comunicaciones digi-tales IO-Link para su integración flexi-ble en sistemas de automatización.

Una interface wireless Bluetooth proporciona acceso directo a datos de proceso y de diagnóstico y le permite al usuario configurar el dispositivo de medición sobre la marcha. Algunos pueden ser operados y configurados en dispositivos Android e iOS a través de una app.

La tendencia hacia la miniaturiza-ción seguirá expandiéndose también a otras tecnologías de medición.

Igual que la mayoría de las tecnolo-gías de medición de caudal, los cauda-límetros electromagnéticos ofrecen una medición de caudal volumétrico, pero hay muchas aplicaciones que requieren una medición de caudal másico, y es allí donde se destacan los caudalímetros Coriolis.

Medición de caudal Másico

Según una investigación de Grand View Research, “el segmento de los caudalímetros magnéticos es el mayor del mercado. Sin embargo, se espera que los caudalímetros ultrasónicos y Coriolis tengan el mayor crecimiento gracias a avances tecnológicos que harán que estos caudalímetros sean altamente confiables y exactos.”

Grand View Research pronostica que el uso de caudalímetros Coriolis crecerá considerablemente. “La amplia adopción de estos caudalímetros en los

sectores de petróleo y gas, petroquími-ca y refinación afectará el mercado de manera positiva”.

Una de las principales razones de este crecimiento es la capacidad de estos caudalímetros de medir caudal másico. Anteriormente, esto tenía un precio excesivo, pero la diferencia de precio entre caudalímetros másicos y caudalímetros volumétricos está bajan-do, impulsando claramente su uso.

Los caudalímetros ultrasónicos son sin contacto y se pueden usar en cañe-rías de gran tamaño. En el pasado, los caudalímetros Coriolis se usaban prin-cipalmente en cañerías de menor tama-ño, pero aquí aparece otra tendencia que es su aumento de tamaño. Hay caudalímetros Coriolis para tamaños de cañería de más de 25 cm, lo que los hace adecuados para aplicaciones de carga y descarga de buques. Y esta tendencia seguirá incursionando en el mercado global de medición de caudal.

Por otra parte, los usuarios recono-cen que los medidores Coriolis ofrecen muchas capacidades avanzadas más allá de la medición básica. Hoy en día, la mayoría de los caudalímetros Coriolis no sólo miden caudal másico sino también densidad y temperatura; algunos incluso miden viscosidad. Estos parámetros cualitativos confor-man un mundo de posibilidades para los usuarios, y hay una creciente ten-dencia de ver los medidores Coriolis como analizadores de proceso.

Por ejemplo, en la industria de petróleo y gas, los medidores Coriolis

ofrecen una variedad de valores, tales como temperatura en la corrección de referencia API (American Petroleum Institute) de volumen y densidad, como así también medición de corte de agua y petróleo neto. En la industria de alimen-tos y bebidas, estas mismas mediciones de densidad y temperatura se pueden usar para derivar Brix, concentración de prueba o porcentual de mezclas bina-rias, entre otras posibilidades.

Si bien hay una reducción de precio entre las tecnologías de medición de caudal volumétrico y Coriolis, para muchos usuarios, la precisión adicio-nal y la multivariabilidad son factores clave a favor de los medidores Coriolis.

caudalíMetros especializados

Antes, cuando una aplicación resul-taba particularmente difícil por tratar con productos abrasivos, calientes, fríos o ácidos, o cuando el usuario se sentía renuente a usar caudalímetros convencionales, se especificaba acero inoxidable, cerámica u otros revesti-mientos para los caudalímetros, espe-rando que ocurra lo mejor. Esto llevaba muchas veces a fallas prematuras.

Hoy en día, la disponibilidad de materiales exóticos, tales como tanta-lio, Hastelloy C, Monel, Inconel y otras aleaciones especiales, permite fabricar un caudalímetro que está en condiciones de manejar casi cualquier fluido o gas y responder a necesidades específicas.

Figura 1. El minicaudalímetro electromagnético Picomag de Endress+Hauser contiene un sensor y un transmisor en la misma caja.

Figura 2. Los caudalímetros Coriolis, como por ejemplo de Endress+Hauser, pueden estar diseñados específicamente para aplicaciones higiénicas.


Actualidad Caudal

Para complicar las cosas, las regu-laciones siempre cambiantes emitidas por entes como U.S. Food and Drug Administration (FDA), European Union (EU), American Gas Association (AGA), U.S. Environmental Protection Agency (EPA) y muchas otras, exigen que la instrumentación debe cumplir con un gran número de especificacio-nes. Por ejemplo, un caudalímetro higiénico debe cumplir con los están-dares ASME Bioprocessing Piping and Equipment (BPE), European Hygienic Engineering and Design Group (EHEDG) y 3A, y quizás muestre plena compatibilidad GMP (Good Manufacturing Practices) con procesos estériles, además de soportar operacio-nes CIP (Clean-in-Place) y SIP (Sterilize-in-Place) y lavados de alta presión. Todo esto requiere un caudalí-metro especializado (figura 2).

Si bien siempre ha habido caudalí-metros especializados, la tendencia es hacia un creciente número de dispositi-vos para cumplir con las nuevas regu-laciones, resolver nuevos problemas de aplicación y llegar a nichos de merca-do de menor tamaño.

Gracias a la mejora de las técnicas de manufactura, impresión láser 3D, modelado y simulación por computa-dora y microelectrónica avanzada, se fabrican ahora caudalímetros especiali-zados mucho más rápido que antes, con lo que quizás lleguen a dominar el mercado en poco tiempo más.

caudalíMetros inteligentes cada vez Más inteligentes

Hace ya más de diez años que los caudalímetros inteligentes están en el

mercado, y cada vez son más inteligen-tes y capaces de autodiagnósticos y autoverificación.

Autodiagnóstico significa que el caudalímetro puede detectar un proble-ma gracias a un monitoreo continuo de parámetros internos relacionados con sus componentes mecánicos, electro-mecánicos y electrónicos.

Normalmente, durante la fase de diseño del caudalímetro, se procede a un análisis del modo de falla, efectos y diagnósticos a fin de identificar com-ponentes críticos en la cadena de la señal, comenzando con las partes en contacto con el proceso y siguiendo con los componentes electromecáni-cos, la tarjeta amplificadora, el módulo electrónico principal y las salidas. Luego se asigna un margen adecuado de seguridad a cada componente o camino crítico.

La línea Endress+Hauser de caudalímetros Coriolis y electromagnéticos viene con interfaces 4-20 mA HART, PROFIBUS PA, fieldbus Foundation, Modbus, EtherNet/IP o PROFINET, además de las capacidades recientemente incorporadas de servidor web, WLAN y LAN para conectarse directamente con la empresa.


Caudal Actualidad

El firmware en el transmisor moni-torea continuamente la cadena comple-ta de la señal en lo que hace a desvia-ciones. Por ejemplo, si los diagnósticos detectan un error, Heartbeat Technology de Endress+Hauser envía un mensaje de evento conforme la recomendación NE 107 de NAMUR. El evento se muestra en el panel frontal del caudalí-metro y puede ser enviado como men-saje a través de un enlace de comunica-ción digital al sistema de automatiza-ción. El mensaje también incluye con-sejos de búsqueda y resolución de problemas.

Hoy en día, hay caudalímetros con una cobertura de autodiagnósticos del 94% o más (de acuerdo a IEC 61508) y bajas tasas de fallas sin detectar. La gran mayoría de los caudalímetros emplean un tipo similar de autodiag-nósticos, pero aparece una nueva ten-dencia hacia autoverificación.

Según el tipo de industria, los cau-dalímetros deben ser calibrados perió-dicamente. Por ejemplo, la industria química requiere ensayos de acuerdo a IEC 61508 e IEC 61511, mientras que en la industria de petróleo y gas se deben respetar los acuerdos contrac-tuales entre comprador y vendedor y que se cumpla con las exigencias gubernamentales.

Pero, ¿por qué sacar un caudalíme-tro y llevarlo a un laboratorio para calibración si no es necesario hacerlo? Llegamos así a lo que se denomina autoverificación.

La autoverificación se realiza a pedido desde un sistema de automati-zación o en el propio instrumento. Durante la autoverificación, los diag-nósticos realizan chequeos y luego generan un reporte que se puede usar para verificar que el dispositivo toda-vía está trabajando correctamente. Heartbeat Technology cumple con los requerimientos de una verificación tra-zable de acuerdo a DIN EN ISO 9001:2008, Sección 7.6a, “Control de equipos de monitoreo y medición”.

Esta tendencia a la autoverificación irá creciendo ya que ahorra tiempo y dinero. La autoverificación en un cau-dalímetro puede extender los ciclos de calibración por un factor de 10 o más. En algunos casos, incluso es posible

reemplazar por completo las calibra-ciones en operación con autoverifica-ción.

caudalíMetros en el contexto de una eMpresa

En el pasado, los caudalímetros eran cableados de vuelta a un sistema de automatización vía un sistema sim-ple pero limitado que utilizaba cables 4-20 mA en un ducto y/o tendidos en una bandeja de cables. En el sistema de automatización, la única señal de cau-dal de proceso se utilizaba para contro-lar y monitorear una unidad o un pro-ceso.

Hoy en día, la tendencia es usar un enlace de datos digital para enviar no sólo la variable de caudal del proceso a un sistema de automatización sino también muchos otros puntos de datos relacionados con otras variables, diag-nósticos, calibración, etc.

HART, fieldbus Foundation y PROFIBUS PA/DP han estado en el mercado desde hace muchos años, pero se observa un crecimiento en cuanto a protocolos de Ethernet industrial, tales como EtherNet/IP y PROFINET.

También se dispone de protocolos de transmisión wireless, tales como ISA100 y WirelessHART. Si los cauda-límetros no disponen de comunicacio-nes wireless, se pueden instalar adapta-dores para convertir una salida 4-20 mA o HART a WirelessHART.

La microelectrónica moderna per-mite que los caudalímetros de hoy en día ofrezcan una gran variedad de opciones de comunicación. Un avance reciente es la incorporación de nuevos protocolos para facilitar la conexión a redes de empresa. Por ejemplo, un cau-dalímetro puede incorporar un paquete de aplicación para servidor OPC-UA que le permita comunicarse con un cliente OPC-UA y ser integrado en aplicaciones IIoT. Esto se consigue conectando el caudalímetro mediante una red LAN o WLAN, lo que permite que el DCS o el PLC esté dedicado a la función de control, mientras este cami-no adicional de comunicación puede estar dedicado a diagnóstico, monito-reo y/o reporte.

De esta forma, los caudalímetros podrán enviar ahora, lo que alguna vez fue un procedimiento complejo, infor-mación de caudal y estado a sistemas SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition), CMMS (Compute-rized Maintenance Management System), ERP (Enterprise Resource Planning) y otras redes a nivel de empresa. Con estas nuevas capacida-des de comunicación, el software puede acceder fácilmente a los datos que necesita directamente desde el pro-pio dispositivo.

En el futuro, serán cada vez más los caudalímetros con conexión directa a redes de empresa.

capacidades wirelessTambién la tecnología móvil está

incursionando en el mundo de los cau-dalímetros. Los caudalímetros de hoy en día pueden tener capacidades wire-less, Bluetooth y servidor web, lo que significa que es posible acceder a, probar, configurar y diagnosticar cau-dalímetros desde teléfonos inteligen-tes, tablets y dispositivos portátiles.

El futuro verá la incursión de la tecnología del teléfono inteligente. Por ejemplo, muchos displays incorporan ahora ‘botones’ ópticos o infrarrojos de modo que el mantenimiento pueda interactuar con los dispositivos a través de la cubierta, lo que permite su opera-ción en áreas peligrosas y garantiza que la caja permanezca sellada respec-to de los efectos ambientales, tales como humedad y lluvia.

También se seguirá viendo una mejor interacción con los caudalíme-tros, acercándonos a la forma en que interactuamos con otros teléfonos inte-ligentes y tablets.

Preparado en base a una presentación de Nathan Hedrik, de Endress+Hauser.


Actualidad Control

Tecnología DCS: Ahora convertida en una solución de automatización escalable

Para las organizaciones industriales, las ventajas de invertir en automati-zación pueden llegar a ser muy importantes,

tales como aumentos en la productivi-dad y una mejor seguridad, con costos

reducidos. Pero también aparecen algunos inconvenientes comunes en toda la industria y asociados con la implementación de una nueva tecnolo-gía, que han afectado en mayor o menor medida el éxito de las operacio-nes industriales.

La evolución y comoditización dela tecnología de Sistema de Control Distribuido (DCS) han llevado a una moderna plataforma de integración gráfica y altamente interactiva que aporta la funcionalidad del control de proceso y también la conectividad de

Impulsados por la evolución tecnológica de los últimos años, los sistemas de automatización de procesos ofrecen ahora soluciones DCS con una mayor escalabilidad como alternativa a los PLCs en algunas aplicaciones de planta.


Control Actualidad

datos en tiempo real entre el piso de planta y la empresa. El desarrollo tam-bién ha contribuido a dejar atrás una arquitectura propietaria centrada en el sistema e ir hacia una arquitectura más enfocada en soportar procesos de nego-cio colaborativos.

Hoy en día, hay disponible una nueva clase de sistema de control esca-lable y flexible que ofrece una solución de automatización a los usuarios fina-les en una amplia gama de industrias de procesos que se adapta a sus aplica-ciones mejor que los PLCs y cuesta menos que un DCS tradicional.

Los requerimientos de La industria van cambiando

En el mundo actual, la industria se ve enfrentada a un entorno de negocio cada vez más competitivo, lo que obli-ga a encontrar vías para elaborar pro-ductos de calidad de manera rápida, eficiente y económica.

Para responder a demandas de mer-cado cada vez más volátiles y a las expectativas de mejores resultados económicos, la industria está incorpo-rando estrategias de producción MTD (Make-to-Demand), mientras los pro-fesionales de la industria de procesos se enfrentan a desafíos complicados y que evolucionan constantemente. ¿De qué manera pueden adherir a estrictos requerimientos de cumplimiento mien-tras se ven obligados a competir en una economía globalizada? ¿Cómo pueden responder a la demanda de nuevas fuentes de productividad mientras garantizan la seguridad de personas, activos y el entorno?

El avance tecnológico se traduce en nuevos productos que las organizacio-nes industriales necesitan incorporar para seguir siendo competitivas. Incluye soluciones para automatizar una amplia gama de procesos de planta y conseguir la información necesaria para tomar decisiones adecuadas a nivel de operaciones y negocio. En este sentido, las aplicaciones de control de procesos se caracterizan por una gran variedad de tamaños y niveles de com-plejidad, por lo que resulta crítico dis-poner de una arquitectura capaz de

soportar esta escalabilidad; si no fuera así, terminaríamos teniendo múltiples soluciones aisladas y difíciles de inte-grar.

Históricamente, la automatización de una planta se basaba en una mezcla de distintos sistemas y herramientas desarrollados expresamente para las tareas que controlan. La industria utili-za un sistema para control de proceso, otro para control discreto, y otro más para control de potencia. Dentro de este contexto, las funciones específicas con lógica discreta de alta velocidad podrían ser controladas con PLCs dedicados, mientras el área principal de proceso en una instalación podría ser automatizada usando un DCS dedi-cado. Pero ocurre que la integración del DCS con los sistemas de automati-zación en una planta suele ser costosa y requerir mucha ingeniería. Mantener múltiples sistemas de automatización diferentes sobrecarga las operaciones y los recursos de soporte, restando flexi-bilidad y capacidad de respuesta.

razones para eLegir un dcs

En el pasado, los sistemas DCS tradicionales tenían un costo elevado por entrada, lo que limitaba su uso a instalaciones y aplicaciones de gran tamaño. La experiencia ha mostrado que insume mucho tiempo instalarlos, integrarlos y soportarlos en operacio-nes de menor tamaño. Estos problemas se ven agravados por las dificultades a la hora de encontrar recursos califica-dos y repuestos.

Impulsadas por la evolución tecno-lógica en los años recientes, las solu-ciones DCS ofrecen ahora una mayor escalabilidad como alternativa a PLCs en algunas aplicaciones de planta. Los nuevos sistemas son modulares y alta-mente flexibles, lo que facilita su adap-tación a una determinada aplicación y permite desplegar un DCS para res-ponder a las necesidades de una aplica-ción de control cualquiera sea su tama-ño, mientras preserva los beneficios para el usuario final.

La actual generación de soluciones de control ofrece: Todas las características básicas

que se esperan de un DCS, además de facilitar el control y la optimiza-ción de toda la planta;

Escalabilidad junto a arquitecturas modulares para adaptarse exacta-mente a los requerimientos de una aplicación;

Arquitecturas abiertas, habilitadas por la información y seguras;

Flexibilidad en la entrega y soporte del sistema.El DCS integrado actual está dise-

ñado para conformar una solución de control adaptada al flujo de trabajo del control de proceso. Este concepto inte-grado se traduce en un sistema que brinda un control eficiente y responde a las necesidades de operadores de planta, ingenieros de proceso y geren-cia. Lo último en esta tecnología tam-bién facilita la configuración con tem-plates, herramientas de ingeniería, bibliotecas de aplicación y escenarios para aplicaciones específicas de con-trol.

El costo es un criterio clave para cualquier usuario final a la hora de elegir un DCS versus una solución basada en PLCs. Si se tiene en cuenta el trabajo que significa implementar el sistema y el costo de realizar cambios a través del tiempo, además del precio inicial de compra, el DCS puede resul-tar mucho menos costoso que otras alternativas.

Los costos totales de un proyecto incluyen todos los gastos involucrados en la elaboración de una solución que cumpla con el objetivo a largo plazo de un control eficaz de proceso. Además, los usuarios finales deberán tener en cuenta el mantenimiento y los cambios para crecer en el tiempo. Estos costos totales son más bajos que aplicar PLCs, ya que las funciones incorporadas y la integración inherente disponible en un DCS permiten la implementación y el mantenimiento de un sistema más efi-caz con menos trabajo.

Al mismo tiempo, la nueva genera-ción de DCSs permite responder rápi-damente a los constantes cambios en los requerimientos del mercado. Los conceptos de seguridad integrados garantizan la operación continua de los sistemas y protegen personal, máqui-nas y el entorno. También ofrecen una


Actualidad Control

elevada disponibilidad de sistema, pro-tección de la inversión y una tecnolo-gía segura para el futuro, que se suman a un reducido costo total de propiedad.

estrategia de automatización fLexibLe

Los méritos de un DCS escalable son obvios: ingeniería eficiente, fácil operación y mantenimiento, y una mayor productividad.

Utilizar una plataforma de control moderna y flexible resulta estratégico a la hora de mejorar la productividad. Con esta plataforma, los usuarios fina-les podrán recibir información rica en inteligencia de producción destinada al sistema de negocio, aportando la visi-bilidad necesaria para impulsar la efi-ciencia y la productividad en todas las capas de la organización en tiempo real.

Los sistemas DCS de hoy en día pueden ser escalados hasta responder a las necesidades de aplicaciones de muy pequeño tamaño. Hay numerosas características desarrolladas para apli-caciones complejas que pueden ser removidas u ocultadas para simplificar el sistema y reducir el costo de adqui-sición e implementación. De esta forma, los usuarios finales podrán con-seguir un sistema optimizado en cuan-to a control de proceso y a un precio justo.

La experiencia ha demostrado que la implementación de una arquitectura de control abierta aporta un buen número de ventajas clave: Una plataforma para la integración

de todos los sistemas de control de proceso y seguridad, como así tam-bién el software de automatización, en una sola arquitectura unificada, lo que reduce el tiempo de ingenie-ría, consolida la visualización del operador y sirve para compartir datos entre múltiples sistemas.

Herramientas abiertas y aplicacio-nes integradas de software que per-miten al personal de planta capturar y compartir conocimiento de pro-ceso a fin de tomar mejores deci-siones y lograr una óptima perfor-mance de negocio. El uso de un

software abierto también facilita el diseño de displays ergonómicos de interface humana según ASM (Abnormal Situation Management) Consortium. También simplifica la ingeniería gracias a una base de datos integrada y características de tipo ‘arrastrar y soltar’ a la hora de configurar bloques de función.

Interfaces abiertas en la red de negocio que soportan decisiones colaborativas destinadas al manejo eficaz de la cadena de suministro de la empresa, vinculando la variabili-dad de la materia prima a la variabi-lidad de la demanda.

Soluciones de migración durante el proceso que permiten a los usuarios finales actualizar anteriores siste-mas con la más reciente tecnología de automatización sin necesidad de reemplazar controladores, E/Ss o gráficos.

soLución de controL escaLabLe

Gracias a los avances en tecnología de control de proceso, hay un creciente número de organizaciones industriales que disfrutan de la ventaja de tener un verdadero control distribuido a un costo reducido. Los principales pro-veedores de automatización ofrecen soluciones de DCS destinadas a aplica-ciones de control específicas, sin importar su alcance, y que se pueden extender en todo momento para incluir personas y activos, e incluso integrar las operaciones de todo el negocio.

Honeywell, por ejemplo, ofrece DCSs PlantCruise by Experion para instalaciones de cualquier tamaño en la industria de procesos. Con estos siste-mas de control escalables, se dispone de varias funciones y aplicaciones des-tinadas a optimizar la performance en el contexto de operaciones industriales específicas. Por su parte, los datos son presentados en un entorno operativo integrado.

Las novedosas tecnologías de Honeywell apuntan a mejorar la per-formance de una planta y obtener mejores resultados de negocio, además de que se las puede implementar para adaptarse a cada sitio en particular:

Sistemas DCS y SCADA fuerte-mente integrados;

Controlador de proceso robusto para ejecutar estrategias de control según un programa constante y predecible;

Simulación de alta fidelidad para entrenamiento de operadores e ingenieros y para probar estrategias de control;

Red de control FTE (Fault Tolerant Ethernet) de alta performance;

Redundancia opcional en todos los niveles: servidor, red, controlador y módulos de E/S;

Algoritmo para control predictivo; Módulo de E/S universal compacto

con instalación y mantenimiento eficientes;

Amplia aplicación de constructores de control y HMI;

Interface IEC 61850 para integra-ción con el sistema eléctrico en una única plataforma de control/SCADA;

Soporte del protocolo IEEE 1588 PTP (Precision Time Protocol) para SOE en toda la planta;

Herramienta de reporte para correc-ción de errores y mantenimiento de sistema;

Integración de dispositivos inteli-gentes con todos los protocolos estándar, tales como HART, field-bus Foundation, PROFIBUS y Modbus;

Sistema centralizado de gestión de activos para configuración y man-tenimiento en forma remota de dis-positivos de campo inteligentes;

Integración de PLCs, DCSs, RTUs, accionamientos, sistemas de segu-ridad y balanzas utilizando capaci-dades SCADA y servidores OPC;

Arquitectura DSA (Distributed Server Architecture) flexible para integración de procesos a través de múltiples unidades, salas de control o ubicaciones geográficamente separadas en pos de una óptima flexibilidad y mantenimiento de sistema;

Soluciones de virtualización desti-nadas a mejorar el desempeño y la confiabilidad en el mundo de la automatización industrial.


Control Actualidad

Dentro de este contexto, los usua-rios podrán correr un sistema batch compatible con S88 totalmente en el controlador, lo que se traduce en ope-raciones batch más rápidas y más confiables en comparación con un sistema convencional basado en servi-dor. Las recetas por clase permiten reutilizar las recetas y reducir el costo de ingeniería, mantenimiento y prueba de las recetas.

Las plantas de proceso que imple-mentan el algoritmo de control basado en modelos desarrollado por Honeywell podrán lograr un control óptimo con la ayuda de un modelo de la dinámica de proceso que puede predecir los efectos de los movimientos en la variable con-trolada. Al anticipar futuros cambios, esta solución de control sabe exacta-mente cuánto hay que mover el proce-so para cumplir con los objetivos deseados de control.

El DCS también soporta bloques de algoritmo personalizados para ela-borar algoritmos y estructuras de datos definidos por el usuario para aplicacio-nes batch.

Esta solución aporta procedimien-tos y operaciones automatizados para todos los pasos de la producción, lo que permite capturar el conocimiento de operadores expertos e implementar procedimientos consistentes y optimi-zados. También hace crecer la flexibili-dad operativa para conseguir una res-puesta más rápida a oportunidades de negocio mientras reduce los costos de una ejecución incorrecta de los proce-dimientos.

El DCS de Honeywell también ofrece una gama completa de capacida-des SCADA, incluyendo configuración basada en equipos para reducir drásti-camente el trabajo de ingeniería. Los usuarios finales podrán emplear una biblioteca de objetos estandarizados para construir displays compatibles con ASM, lo que facilita una rápida imple-mentación de proyectos y una opera-ción de planta eficaz. Gracias a la arquitectura fuertemente integrada del sistema, sólo se necesita un servidor o un par de servidores para sistemas DCS y SCADA. No hay costos adicionales de hardware a la hora de integrar fun-ciones SCADA o sistemas de terceros.

La solución de Honeywell permite implementar control centralizado o remoto de segmentos de producción geográficamente separados utilzando su arquitectura DSA. Al no haber nece-sidad de hardware y redes adicionales para conectar múltiples sistemas de control, los usuarios podrán aprove-char la configuración integrada y una mayor flexibilidad para conseguir el control que quieran tener.

Al integrar el DCS con instrumen-tos de campo inteligentes, las plantas de proceso podrán obtener más de sus dispositivos inteligentes. Esta estrate-gia soporta un mantenimiento eficiente gracias a los mensajes de los instru-mentos que permiten identificar rápi-damente los dispositivos y el trabajo necesario, además de mejorar la segu-ridad operacional con indicadores de modo de mantenimiento y reportes.

Los operadores de planta se podrán comunicar con un mayor número de dispositivos de campo inteligentes mediante protocolos estándar, tales como PROFIBUS DP y fieldbus Foundation.

Además, podrán aprovechar la inte-gración confiable, flexible y de bajo costo de datos de terceros a través de una interface PCDI (Peer Control Data Interface), en lugar de módulos de interface serie.

Por último, la integración nativa de CDA con un sistema wireless de Honeywell se traduce en un menor costo total de propiedad, menos trabajo de ingeniería a la hora de diseñar, comisionar y mantener un sistema ISA100.11a, y un monitoreo eficiente de activos remotos.

beneficios para Los usuarios finaLes

Gracias a las soluciones DCS esca-lables y flexibles de hoy en día, los usuarios finales en la industria de pro-cesos podrán extender su alcance en cualquier momento desde control y gestión de proceso para incluir perso-nal y activos e integrar también los recursos de toda la operación de nego-cio. De esta forma será posible concre-tar todos los beneficios que promete el control distribuido:

Acelerar el comisionamiento y la puesta en marcha;

Aumentar la capacidad de produc-ción;

Mejorar la reproducibilidad de pro-cesos;

Disminuir la variabilidad de proce-so y de la calidad;

Mejorar la estabilidad y la consis-tencia a largo plazo;

Optimizar la operación sin papel; Simplificar la configuración de

control continuo y batch; Facilitar el desarrollo y la verifica-

ción de aplicaciones; Minimizar las paradas; Bajar los costos de mantenimiento; Reducir los costos del ciclo de

vida; Acelerar el retorno de las inversio-

nes.

concLusiónEl sistema de control distribuido ha

recorrido un largo camino desde los grandes sistemas propietarios del pasa-do hasta los escalables de hoy en día que responden a una amplia gama de aplicaciones. Muchas operaciones industriales que normalmente usan PLCs deberían evaluar la posibilidad de ingresar al mundo de las actuales soluciones DCS.

Preparado con material suministrado por Honeywell.


Comunicación de datos en la era digital

Infraestructura de la comunicación como punto de partida para la transformación digital

Si quiere conducir, necesi-ta caminos, y si quiere aprovechar las ventajas de la digitalización, necesita una autopista de

datos. Muchos conceptos de la trans-formación digital parten de la informa-ción del nivel de campo que, además, se debe transportar a la nube a través de redes con una arquitectura de red flexible y confiable. Las tecnologías que ofrecen empresas como Siemens, cubren todos los sistemas y componen-tes necesarios: desde pequeños trans-pondedores inalámbricos hasta poten-tes conmutadores en la interface entre el sistema informático de producción y el corporativo.

La infraestructura digital es la base para nuevos servicios y conceptos de producción digitales. Contiene, en pri-mer lugar, el nivel de la plataforma que provee el entorno de ejecución para aplicaciones y el data lake para guar-dar los datos. El segundo elemento de la infraestructura digital es el nivel de la red, que provee las conexiones nece-sarias entre los sensores en el campo y las aplicaciones en la nube.

Los requerimientos son muy exi-gentes: además de la gran disponibili-dad y la calidad garantizada del servi-cio, también se necesita la flexibilidad y la seguridad de los datos en la IIoT. La flexibilidad es necesaria ya que los requerimientos pueden cambiar rápida-mente en la IIoT: se podrían necesitar nuevas fuentes de datos para cada

nueva aplicación y debería poder acce-derse a estas fuentes de datos sin reali-zar cambios en el paisaje de la automa-tización.

Capas y segmentosLas redes modernas brindan la posibi-

lidad de conectar todas las unidades del sistema de automatización. Se recomiendan arquitecturas de red com-puestas de múltiples capas y segmen-tos para cumplir con la cantidad cada vez mayor de requerimientos que plan-tean las aplicaciones industriales.

Concepto de red estructurada para conectar sistemas de automatización basados en Ethernet con redes de empresa.



El intercambio de pequeños paque-tes de datos dentro de las máquinas o entre máquinas (máquina-a-máquina, M2M) predomina a nivel de máquina o celda (controladores, módulos de E/S distribuidos, dispositivos HMI). Las distancias de transferencia, en general, son cortas (hasta 100 metros).

La comunicación debe ser determi-nista, failsafe, tolerante a fallas y segu-ra, todo a la vez. Los controladores lógicos programables (PLCs) son ade-cuados como fuentes de datos para la IIoT ya que los sensores, por lo gene-ral, ya están conectados al PLC. Por ejemplo, con SIMATIC S7-1500, el módulo de red específico CP1543-1 puede establecer una conexión con los sistemas informáticos. De esta forma, las celdas individuales conforman seg-mentos casi autosuficientes en el siste-ma de producción.

Para garantizar la seguridad de la red, sólo los usuarios autorizados pue-den acceder a las celdas a este nivel (concepto de protección de celda). Esto se puede garantizar óptimamente con componentes de seguridad dedicados, tales como los dispositivos de seguri-dad industrial SCALANCE SC-600, que poseen mecanismos estandariza-dos, por ejemplo firewalls y encripta-ción VPN.

No obstante, para conseguir una arquitectura de seguridad más abarca-dora, se necesita más, por ejemplo un proceso de desarrollo de producto que tenga en cuenta metódicamente los requerimientos desde el principio. Las certificaciones externas, por ejemplo ANSSI (Agencia de seguridad de redes e información), comprueban la efecti-vidad de la implementación.

En el siguiente nivel, diversas máquinas y sistemas de la sala de pro-ducción se combinan y estructuran en la red de la sala. Lo recomendable para esta red son las conexiones de fibra óptica por las grandes distancias.

Los componentes de la red, tales como SCALANCE XM-400, que tie-nen una velocidad de transferencia de hasta 1 Gbps y que se conectan de forma redundante entre sí, sirven per-fectamente para manejar grandes volú-menes de datos. La ventaja de XM-400 es su estructura modular: el dispositivo

se expande según las tareas que en necesario realizar.

La red troncal industrial, conforma-da por anillos de fibra óptica redundan-tes en la parte superior de la capa de distribución, reúne los datos de todas las áreas subordinadas a través de con-mutadores redundantes (racks) y repre-senta la interface con el sistema infor-mático corporativo y con la conexión de Internet. Los firewalls protegen la transición hacia la llamada capa central y los centros informáticos industriales que procesan o suministran la informa-ción necesaria en el sitio de produc-ción. Los switches SCALANCE XR-500 son aquí la mejor opción.

En todas las capas se recomienda también el uso de un sistema de ges-tión de red, como SINEC NMS, para lograr un buen monitoreo y claro de las cifras de las estructuras y dispositivos.

Comunicación inalámbricaLos datos se pueden transportar a la nube sólo a través de una conexión cableada si el dispositivo de campo correspondiente tiene una conexión para comunicación. El big data se vuelve interesante para el análisis de objetos como transporte de contenedo-res, herramientas o productos reales fabricados. Entran en juego aquí varias tecnologías inalámbricas que cierran la brecha entre las redes de comunicación (Ethernet) y los objetos de producción reales.

Las redes LAN (WLAN) ya están muy difundidas y son adecuadas para una variedad de tareas —según los requerimientos del ancho de banda— que se pueden implementar simultá-neamente en la misma red inalámbrica. Los productos de la serie SCALANCE W responden muy bien a los requeri-mientos industriales relacionados con robustez, flexibilidad y rendimiento, además de ofrecer opciones para apli-caciones de seguridad (seguridad ina-lámbrica). WLAN permite la transfe-rencia de datos de objetos móviles a la nube, por ejemplo para robots que no se pueden cablear.

Los sistemas de identificación por radiofrecuencia (RFID) son la segunda tecnología que se utiliza en este con-texto. En estos sistemas, todos los

objetos relevantes, tales como piezas de trabajo o contenedores de transpor-te, poseen pequeños chips inalámbri-cos (transpondedores) que el lector SIMATIC RFID puede leer y en donde puede escribir sin cableado. Según el proceso, los transpondedores RFID se insertan directamente en el producto real como placa de características elec-trónica o se colocan en los portaobje-tos, por ejemplo para múltiples usos.

Finalmente, los sistemas de locali-zación en tiempo real (RTLS) también han conquistado las salas de produc-ción. Similar al RFID, se coloca a todos los objetos un transpondedor que, a diferencia del RFID, tiene su propia fuente de energía. A través de una red de Anclas (comparable a los puntos de acceso WLAN), los trans-pondedores se pueden ubicar en tres dimensiones, incluso con intervalos de un segundo si fuere necesario. Un ejemplo es el control de un destornilla-dor de producción: el par se ajusta automáticamente al tornillo correspon-diente según las coordenadas XYZ del mismo.

Uso óptimo de la tecnologíaHay que tener en cuenta que utilizar los mejores componentes no garantiza la creación de la mejor red de comuni-cación. Tener un diseño de red adapta-do a los requerimientos específicos es igual de importante.

Al respecto, empresas como Siemens ofrecen una amplia gama de servicios relacionados con la comuni-cación industrial, desde capacitación, consultoría y diseño, hasta integración e implementación. Hoy en día, combi-nar la tecnología preparada para el futuro con una implementación óptima genera las condiciones adecuadas para incorporar nuevas aplicaciones digita-les en las empresas de manufactura.

Preparado por el Ing. Andrés Gorenberg, de Siemens S.A.



Nuevo adaptador wireless para dispositivos HART

Un sistema de instru-mentación de campo wireless permite lograr ahorros importantes desde el momento de la

instalación, ya que se reducen los cos-tos tanto en materiales (cables, cajas de paso, barreras de seguridad intrínseca,

módulos de entradas en el sistema de control, borneras, canalizaciones, etc.) como en mano de obra (tendido de cañeros y cables, soportería, conexio-nado, etc.). También ofrece ventajas operativas y de mantenimiento incluso en sistemas cableados existentes.

Esto es lo que ocurre con el nuevo Link Scout de SignalFire, que permite acceder en forma inalámbrica a los dispositivos HART de una planta, lo que facilita el monitoreo en tiempo real de sus principales variables y su confi-guración o diagnóstico en forma remo-ta usando cualquier software con tec-nología FDT/DTM, por ejemplo Pactware.

Adaptador wireless Link ScoutEste nuevo dispositivo de campo se conecta en paralelo con un dispositivo HART instalado y cableado en la plan-ta sin afectar el funcionamiento del mismo.

A intervalos configurables por el usuario (por ejemplo, cada 5 minutos), el Link Scout envía al dispositivo esclavo un comando HART para leer las cuatro variables principales (PV, SV, TV y QV) y transmite los valores hacia el gateway en forma inalámbrica.

La información accesible en estas variables depende obviamente de cada dispositivo de campo HART; en muchos casos, el fabricante permite configurar qué valores pueden ser leí-dos, mientras que en otros dicha asig-nación es fija. De este modo, estos valores adicionales están disponibles como variables Modbus para el siste-ma de control en el puerto de comuni-cación del gateway, apuntando a la dirección de esclavo Modbus del Link Scout correspondiente.

También están disponibles otras variables HART, tales como el ID del

fabricante y el ID del dispositivo, lo que sirve, por ejemplo, para detectar un cambio en el dispositivo de campo.

Como todos los nodos del sistema wireless de SignalFire, se reportan en cada transmisión valores de diagnósti-co sobre la calidad de la señal y el estado de la batería, que servirán para poder programar el mantenimiento de los mismos.

InstalaciónPuesto que la alimentación está dada por una batería interna de gran dura-ción, no hace falta abrir el lazo de 4-20 mA del dispositivo existente para su conexionado (como requieren otros adaptadores similares que toman ali-mentación del lazo).

La colocación del Link Scout sobre el dispositivo HART es muy simple, ya que cuenta en la parte inferior con una rosca macho de ½” NPT, compatible con la gran mayoría de las conexiones eléctricas de transmisores y posiciona-dores. En consecuencia, puede ser ros-cado directamente sobre el cabezal del equipo existente, o bien a través de un codo o una caja de paso para asegurar su posición vertical.

Para facilitar el conexionado eléc-trico, cuenta con un tramo de cable incorporado.

Habiendo línea de visión directa con la antena del gateway, Link Scout puede ser instalado a una distancia de hasta 800 m.

ProgramaciónComo todos los dispositivos de SignalFire, la configuración del Link Scout se realiza con el software Toolkit, que puede descargarse y luego actuali-zarse en forma gratuita desde Internet.

Entre los parámetros que el usuario debe configurar se encuentran, por ejemplo, la direccion de esclavo



Modbus que adoptará para que el siste-ma pueda leer todos los valores, los datos de la red a la que se conecta y el uso de encriptación, ya que la tecnolo-gía empleada permite codificar todos los mensajes utilizando un mecanismo AES-128, logrando que la red sea vir-tualmente inviolable.

Una vez instalado en la planta en su posición definitiva, cualquier otro cambio de programación necesario puede hacerse en forma remota, mediante la red inalámbrica, por lo que ya no hace falta acceder físicamente a la ubicación del Link Scout.

AplicacionesSin lugar a dudas, son muchas las apli-caciones en las que puede emplearse Link Scout para lograr que el sistema de control tenga acceso a más informa-ción del proceso aprovechando los equipos ya instalados, y, al mismo tiempo, para que el personal de mante-nimiento pueda configurar o diagnosti-car dispositivos HART en forma remo-ta. A continuación se describen algunas de estas aplicaciones.

Diagnóstico de válvulas con posicionadores inteligentesCada vez es más frecuente el uso de posicionadores digitales inteligentes sobre válvulas de control de planta, especialmente en aquellas considera-das más críticas o importantes por cuestiones de seguridad o impacto en el proceso.

El uso de estos dispositivos ofrece al usuario, especialmente al personal de mantenimiento de la planta, acceso a información útil para implementar estrategias de mantenimiento predicti-vo, tales como recorrido de la válvula, presión de aire de suministro, presión de salida al actuador, temperatura de trabajo, posición real de la válvula, etc. Se puede acceder a toda esta informa-ción con el protocolo de comunicación HART utilizando una herramienta de mano (hand-held), una computadora portátil con un software apropiado, o desde el sistema de control en caso de que sus tarjetas de salidas analógicas tengan esta capacidad de comunica-ción digital. También es cierto que, en la gran mayoría de los casos, el sistema de control de planta se limita a enviar al posicionador la señal analógica de 4-20 mA para mover la válvula, que-dando desaprovechada toda la infor-mación de diagnóstico.

En estos casos, Link Scout se con-vierte en una solución ideal para aumentar la confiabilidad de la planta y facilitar el mantenimiento de las vál-vulas, ya que se puede incorporar en cada posicionador para transmitir la información adicional en forma ina-lámbrica al sistema de la planta, apro-vechando así la inversión realizada al elegir un posicionador inteligente ver-sus un simple posicionador sin ninguna capacidad de diagnósticos.

Gracias a estos datos adicionales, el sistema de control podrá, por ejemplo,

dar una alarma en caso de baja presión del aire de suministro a la válvula, o cuando detecte una diferencia impor-tante entre la posición deseada y la real, síntoma de que tal vez la válvula esté trabada o la presión hacia el actua-dor no sea suficiente.

Una vez detectada alguna condi-ción anormal o bien como procedi-miento de rutina, el personal de la planta o incluso del fabricante de la válvula o del posicionador, podrá conectarse con el posicionador en forma remota usando la red wireless de SignalFire, y acceder a todos los diag-nósticos disponibles por HART desde cualquier herramienta que soporte tec-nología FDT/DTM mediante el túnel de comunicación creado por Link Scout (obviamente, siempre que el posicionador soporte esta tecnología suministrando el DTM apropiado).

Lectura de valores adicionalesMuchos dispositivos de campo que disponen de comunicación HART pue-den ofrecer sobre la misma valores de proceso adicionales o información de diagnóstico. En la mayoría de los casos, sólo una de estas variables llega al sistema de control en forma cablea-da como señal de 4-20 mA, mientras las demás no se aprovechan, además de que también es muy poco frecuente el uso de tarjetas de entradas/salidas con comunicación HART en el PLC o con-trolador de la planta.

Diagnóstico de válvulas con posicionadores inteligentes.



Un ejemplo típico son los caudalí-metros másicos Coriolis, que pueden indicar valor de caudal másico, caudal

volumétrico, densidad y temperatura. Agregar un Link Scout en paralelo sobre los terminales de conexionado

del caudalímetro hace posible que todas las variables estén disponibles para el sistema de control como valo-res Modbus en el puerto de comunica-ción del gateway.

También se podrá utilizar Link Scout para aprovechar todas las medi-ciones de un transmisor multivariable. Estos transmisores se instalan general-mente sobre un elemento primario (placa orificio, tubo pitot, cono, ventu-ri, etc.) para medir caudal y son capa-ces de medir al mismo tiempo presión diferencial, presión estática y tempera-tura; en base a estos valores, calcula el caudal másico o en condiciones están-dar de gas o vapor.

Dado que, en principio, al sistema de control sólo llega una señal de 4-20 mA correspondiente al caudal medido, con Link Scout es posible la lectura del

Lectura de valores adicionales a partir de un caudalímetro másico Coriolis.

Lectura de valores adicionales a partir de un transmisor multivariable.



resto de las variables por HART (depende de la flexibilidad del transmi-sor multivariable para asignar las variables PV, SV, TV y QV a diferentes valores).

Otro caso similar es el de algunos transmisores de nivel magnetoestric-tivos, que pueden ofrecer medición de nivel total, nivel de interfase y temperatura de fluido en el mismo

dispositivo. Puesto que el sistema de control toma una sola señal de 4-20 mA, el resto de la información podrá estar disponible en el sistema median-te Link Scout.

Lectura de valores adicionales a partir de un transmisor de nivel magnetoestrictivo.

Capacidad multi-drop.



Capacidad multi-dropLink Scout también puede aprovechar la capacidad de conexionado multi-drop con HART, en cuyo caso varios dispositivos se conectan en paralelo con diferentes direcciones HART, ya

que puede interrogar hasta 4 dispositi-vos al mismo tiempo.

Esto puede generar un importante ahorro en algunas instalaciones que contienen varios dispositivos próximos, tales como mediciones en un tanque o

en un reactor; gracias al tendido de un solo par de cables para alimentación, el sistema de control puede acceder a un total de 16 valores (4 variables x 4 dis-positivos), sin siquiera ocupar una entrada analógica de 4-20 mA. Todos

Comunicación HART inalámbrica.



los valores estarán disponibles como variables Modbus en el puerto de comunicación del gateway.

Utilizando un Link Scout con cua-tro dispositivos HART en multi-drop, es posible conseguir un ahorro de hasta 75% en los costos de instalación (cables, borneras, espacio en gabinete, entradas analógicas en el sistema, etc.), y obtener mucha más información de los mismos dispositivos.

A la hora de dimensionar el siste-ma de alimentación en estos casos se deben tener en cuenta dos aspectos importantes. En primer término, la comunicación HART requiere de una resistencia en el lazo de unos 250 Ohm. Además, para las aplicaciones en modo multi-drop, cada transmisor con una dirección HART diferente de cero genera una corriente de salida de 4 mA constante, que no depende de la medición. Por lo tanto, si se conectan 4 dispositivos en paralelo, la corriente total será de 16 mA y con una carga de al menos 250 Ohm, lo que implica una caída de tensión en la resistencia de 4 V.

Si la fuente que se utiliza es de 24 V, luego de la resistencia quedarán disponibles aproximadamente 20 V para alimentar los transmisores de campo.

Comunicación HART inalámbricaAdemás de permitir el acceso a las variables principales de los dispositi-vos con HART para transmitirlas al sistema de control como valores Modbus, otra funcionalidad clave de Link Scout es que permite establecer una comunicación completa y transpa-rente desde un software con tecnología FDT/DTM, ya que, desde SignalFire Toolkit, se genera un puerto virtual que luego puede usar programas como Pactware, FieldCare, AssetView FDT, etc.

De esta manera, el personal de planta podrá acceder a la configura-ción y diagnóstico de todos los equi-pos con Link Scout (o con Sentinel HART, que además alimenta el dispo-sitivo de campo) desde la comodidad de su puesto de trabajo, sin necesidad de desplazarse con una computadora portátil o un hand-held hasta el sitio, lo que se traduce en grandes ahorros en lo que hace a tiempos de traslado, generación de permisos de trabajo especiales, etc.

En condiciones excepcionales, este acceso a la información también se podrá conseguir desde fuera de la plan-ta en sí, dado que el gateway SignalFire se puede conectar a la red de la empre-

sa y estar accesible mediante una cone-xión VPN desde el exterior.

Integración con el sistema de plantaUn sistema wireless SignalFire está compuesto por un gateway con comu-nicación Modbus (RTU o TCP), y los dispositivos asociados (hasta un máxi-mo de 240 por cada gateway). Cada dispositivo de campo debe estar confi-gurado con una dirección particular, que terminará siendo el ID Modbus del mismo.

A su vez, el gateway también ten-drá su propio ID a través del cual el sistema de planta podrá acceder a información de la red inalámbrica.

Por lo tanto, para que el sistema de planta pueda leer un valor, sólo tiene que interrogar al esclavo correspon-diente (por ejemplo, al ID del Link Scout conectado a un posicionador inteligente o a un radar) y consultar por las variables disponibles.

Preparado por el Ing. Pablo A. Batch, Gte. Ingeniería de Aplicaciones, Esco Argentina S.A.

Integración con el sistema de planta.



Del sensor a la nube

La computación en la nube es un factor clave a la hora de cosechar los beneficios de la digitali-zación en la industria.

Puede mejorar la calidad de un produc-to gracias a un análisis de Big Data de todos los parámetros relevantes, lo que permite a los operadores evaluar los KPIs (Key Performance Indicators) correspondientes al uso de máquinas y robots de distintos fabricantes y consi-guiendo así una mayor disponibilidad. Esta tecnología también hace posible la incorporación de nuevos modelos de comercialización del tipo ‘pago por uso’ por parte de constructores de máquinas.

Para lograr que estas aplicaciones funcionen, es necesario alimentarlas con datos a nivel de campo. Los datos

de consumo de energía, temperatura, vibración, velocidades de recorrido y las correspondientes progresiones en el tiempo se pueden usar para extraer conclusiones acerca de los estados de la planta y la calidad de los productos. Esto, cuando se combina con informa-ción adicional, por ejemplo material utilizado, proveedor específico o esta-do de las herramientas empleadas, abre un amplio mundo de nuevas posibili-dades para optimizar los procesos.

La solución correcta para cada aplicaciónCon sus productos CloudConnect, Siemens permite transferir esta infor-mación a una amplia gama de platafor-mas de nube, tales como MindSphere, Microsoft Azure o AWS (Amazon Web Services).

El nuevo procesador de comunica-ción SIMATIC CP 1545-1, diseñado para ser utilizado con el PLC SIMATIC S7-1500, en lugar de conectar cada sensor a la nube, transfiere automática-mente los puntos de datos selecciona-dos en TIA Portal a la nube.

Para conectar sistemas existentes a la nube, se puede usar el nuevo SIMATIC CloudConnect 7 Industrial IoT Gateway, que no requiere que se modifique el programa Step 7 existente y ofrece numerosas interfaces para implementar aplicaciones adicionales.

El procesador de comunicación también contiene un firewall con ins-pección del estado de paquetes (SPI) para proteger al S7-1500 contra acce-sos no autorizados.

Hay dos formas de conectar los sistemas existentes con IIoT Gateway CloudConnect 7: SIMATIC CC712, que facilita la conexión de un SIMATIC S7-300 o S7-400 por medio de Ethernet industrial vía el protocolo del S7, y con SIMATIC CC716, que permite conec-tar hasta siete controladores SIMATIC S7 a través de Ethernet industrial o interfaces PROFIBUS/MPI.

No es necesario cambiar el progra-ma de automatización existente para seleccionar y transferir la información esencial. Además, los datos que lee CloudConnect 7 de las estaciones S7 en los niveles inferiores pueden estar disponibles como variables OPC UA (servidor), lo que facilita un intercam-bio de datos estandarizado, por ejem-plo, con sistemas MES o HMI y con-troladores de terceros.

En todos los casos se utiliza el pro-tocolo abierto Message Queuing Telemetry Transport (MQTT), que también permite la transferencia de datos a MindSphere, el sistema opera-tivo IoT de Siemens, como así también a otras plataformas de nube.

siemens.com/cloudconnect

CloudConnect simplifica la transferencia de datos dentro de IIoT a la nube. Con este fin, Siemens ofrece el nuevo procesador de comunicación SIMATIC CP 1545-1, diseñado para ser utilizado con SIMATIC S7-1500 en entornos de automatización modernos.



¿Cómo será la refinería del futuro?

Tratar de predecir cómo serán los mercados de refinación del mundo en 2029 es algo imposible. Lo único cierto que se

podrá decir es que todo es incierto. Y no es un juego de palabras… Vehículos eléctricos, combustibles alternativos, inteligencia artificial, una mayor vola-tilidad del mercado, incertidumbre política y estándares de vida más ele-vados en todo el mundo son tan sólo algunas de las tendencias que definirán la industria de refinación en los años por venir. A nosotros nos queda tan sólo especular sobre el impacto que producirá tal velocidad de cambio sin precedentes en los próximos 10 años.

Puesto que no podemos predecir el futuro, los refinadores tendrán que pre-pararse para enfrentar lo desconocido.

Dentro de este contexto, para ini-ciar la búsqueda de posibles pronósti-cos, es importante apuntar a tres obje-tivos básicos a nivel de operaciones y también a nivel de negocio: Agilidad – La refinería del futuro

conmutará rápidamente entre dis-tintos combustibles y productos petroquímicos para aprovechar la demanda y las oportunidades del mercado.

Confiabilidad – Las refinerías top en 2029 operarán virtualmente sin paradas.

Inteligencia compartida – Las refi-nerías exitosas del futuro automati-zarán y simplificarán procesos, tra-tando de compartir experiencia, conocimientos y toma de decisiones a través de múltiples instalaciones.Una vez conquistadas estas tres

áreas, la refinería de 2027 estará lista para todos los desafíos (y oportunida-des) que puedan plantear los avances tecnológicos, los cambios del mercado y los eventos del mundo.

AgilidadEs probable que nada en los próximos 10 años separe más los ganadores de los perdedores que la búsqueda de agi-lidad en el negocio.

En el futuro, las refinerías top esta-rán preparadas para aprovechar las oportunidades tan pronto ocurran, no

semanas o meses más tarde. La deman-da del mercado es lo que determinará los niveles de materia prima y produc-to en tiempo real una vez que los líde-res del negocio dispongan de un análi-sis integrado de los datos, desde la fuente de crudo hasta el bombeo de gas y todo lo que hay en el medio. Los



inventarios justo a tiempo serán la nueva norma siempre y cuando los gerentes tengan acceso a los datos de la cadena de suministro online.

Alcanzar estos objetivos permitirá abordar un buen número de nuevos desafíos. Uno de estos desafíos es dise-ñar instalaciones de producción capa-ces de procesar todo el espectro de crudos, hasta el más pesado y el más corrosivo. Pasar de un tipo de producto a otro, en respuesta a cambios en el mercado, podría involucrar poner en hot standby ciertas unidades de proce-so para evitar que se pierdan días arrancando y parando. Esto también baja el riesgo, ya que las operaciones transitorias son la causa más frecuente de incidentes de seguridad.

Pero incorporar mayor flexibilidad en la planta no será suficiente para garantizar la rentabilidad en todos los mercados. En lugar de producir sólo combustibles, las refinerías se conver-tirán en instalaciones de conversión multipropósito capaces de responder a la creciente demanda global de fibras y plásticos. Los operadores se diversifi-carán produciendo un mayor rango de productos intermediarios en pequeños lotes, además de oscilar rápidamente de combustibles a petroquímicos. Para manejar toda esta gama de corrientes de salida, una sola refinería podría lle-gar a necesitar incluso 50.000 puntos adicionales de datos, cada uno de fácil reconfiguración para aceptar diferentes condiciones de proceso.

ConfiabilidadUna parada, y los elevados costos aso-ciados, será cosa del pasado si la indus-tria finalmente resuelve el problema de una pobre confiabilidad.

Por ejemplo, los ‘hot turnarounds’ podrían eliminar la necesidad de sacar de servicio unidades de proceso con fines de reparación o reemplazar par-tes. Gracias al rediseño de válvulas y otros equipos para facilitar el acceso a componentes portátiles, el personal podrá realizar revisiones in situ sin interrumpir la producción.

Redes dedicadas de confiabilidad de activos online son otro desarrollo que promete. Estas redes les darán a los operadores un virtual ‘cobertor de

conocimiento’ sobre sus instalaciones completas, con la clase y cantidad de información necesaria para ejecutar estrategias de mantenimiento basado en condiciones en forma remota. Con la ayuda de equipos con auto-diagnós-tico y alertas tempranas, los gerentes de mantenimiento se podrán enterar de anormalidades con la suficiente antela-ción como para prevenir cualquier rotura o trastorno sin que quede afecta-da la capacidad de producción.

Hoy en día, la refinería media está equipada para monitorear de manera continua la salud de al menos 20% de sus activos, pero dentro de una década llegará a monitorear hasta el 60% gra-cias a una tecnología wireless de costo económico. Microsensores podrían incluso flotar dentro del propio pro-ducto, transmitiendo lecturas de cali-dad hasta al segundo a medida que pasan de una unidad de proceso a otra.

Inteligencia compartidaLa naturaleza de las organizaciones cambiará sin duda en el futuro.

Por de pronto, el personal irá al campo sólo para realizar ciertas tareas manuales.

Quienes toman las decisiones – gerencia, operaciones, confiabilidad, ingeniería y funciones de integridad – podrán estar conectados con una o más plantas, siendo capaces de dirigir la flota entera de refinerías desde un solo teatro de operaciones centralizado.

La automatización seguirá transfor-mando muchas de las tareas de rutina manejadas tradicionalmente en forma manual. Cascos de realidad aumentada permitirán al personal de mantenimien-to llevar efectivamente la sala de con-trol al campo. Drones voladores robóti-cos podrán husmear emisiones fugiti-vas, detectar puntos calientes e identifi-car problemas de integridad de cañerías y tanques en lugares de difícil acceso.

Estas innovaciones tendrán un impacto considerable en la seguridad, ya que se podrán identificar potencia-les problemas antes de que ocurran y minimizar el tiempo que los operado-res inviertan en áreas peligrosas.

Otros avances podrían incluir: Avances en la ingeniería química

con catalizadores que se regeneran

continuamente mientras el proceso sigue corriendo.

El aprendizaje de máquina quizás haga posible que las plantas ‘absor-ban’ el conocimiento del operador y adaptarse al cambio de condicio-nes en forma instantánea.

A medida que mejore la tecnología, las refinerías, algún día, serán capa-ces de poner en marcha y detener automáticamente unidades de pro-ceso sin intervención manual, aumentando aún más la seguridad.

Las refinerías, en poco tiempo más, podrán ser capaces de reciclar casi todos los residuos que van generan-do, al tiempo que nuevos métodos de captura y secuestro de carbono podrán cambiar para siempre la manera en que los productores cumplan con las regulaciones. En este sentido, conceptos como antor-chas y vertederos de aguas residua-les quedarán obsoletos.Alcanzar tal progreso quizás parez-

ca exagerado, pero el hecho es que gran parte del conocimiento y tecnolo-gía necesarios para concretar esta visión ya está con nosotros.

Transformación digitalLa tecnología de la información ha pro-gresado en los años recientes hasta permitir que los negocios puedan acce-der en forma remota a enormes cantida-des de datos y aprovechar experiencia y conocimientos sin importar donde se encuentren. Como resultado, las refine-rías están comenzando a integrar sus operaciones de manera de aprovechar todo lo que pueda aportar Big Data y las nuevas técnicas de colaboración.

También está el tema de implemen-tar una estrategia de digitalización que aporte información (datos analizados e información procesable capaz de mejo-rar la seguridad, la disponibilidad y el desempeño de una operación) a la per-sona indicada en el momento adecuado para habilitar una buena respuesta.

Al respecto, recurrir a una transfor-mación digital consiste no sólo en adoptar nuevas tecnologías, sino tam-bién invertir en capacitación del perso-nal para mejorar y comportarse de una manera diferente en base a la nueva información oportunamente recibida.



Cabe señalar que algunos trabajos serán reemplazados (por ejemplo, recolección manual de datos), surgirán nuevos roles (por ejemplo, analistas y planificadores), mientras otras tareas evolucionarán para ser más eficientes.

Con el monitoreo en tiempo real, en lugar de un análisis post mortem, será posible utilizar la abundancia de datos de proceso y de salud de acti-vos y el software de analítica predic-tiva para analizar automáticamente los datos y convertirlos en informa-ción. Este nuevo enfoque mira hacia adelante y alertará en caso de opera-ciones anormales o una falla inmi-nente, brindando así la capacidad de iniciar una acción apropiada en el momento oportuno para evitar la falla de activos.

Instrumentación wirelessLa falla de activos y equipos puede llevar a paradas, arruinándolos y des-truyendo otras estrategias, por lo que los operadores deben estar buscando constantemente maneras de mejorar el tiempo de operación.

Si bien el control en tiempo real ha sido un componente de larga data de los procesos de refinación y petroquímicos, la instrumentación wireless ha permiti-do incorporar aplicaciones de monito-reo adicionales que antes no eran eco-nómica ni técnicamente factibles.

Dentro de este contexto, las nuevas tecnologías de instrumentos no intrusi-vos, tales como de temperaturas dentro de cañería, corrosión, acústicos y otros, eliminan posibles puntos de fuga y reducen aún más el costo total y el tiempo de instalación ya que no hay necesidad de cortar, perforar o soldar cañerías.

Una vez configurada una infraes-tructura wireless para monitorear uno o más componentes de los equipos, se podrán agregar instrumentos wireless adicionales y conectarlos a la red exis-tente con un costo marginal muy pequeño.

La instrumentación wireless podrá desempeñar un rol importante en vibra-ción de equipos rotantes, detección de fugas mediante sensado ultrasónico, monitoreo de corrosión/erosión y mediciones de proceso tradicionales.

La implementación de estas medi-ciones adicionales lleva a menores costos de mantenimiento y uso de ener-gía, al tiempo que reduce las paradas y mitiga la probabilidad de un incidente de seguridad o ambiental.

ConclusiónPara reservar un asiento en la mesa de 2029, las refinerías deberán tratar de adoptar e integrar las innovaciones hoy y no esperar para ver mañana. Prosperar frente a la incertidumbre muchas veces significa desafiar el status quo. Superar la resistencia al cambio será cada vez más crítico en un momento cuando los eventos a nivel mundial están reformu-lando la industria.

Después de todo, como alguien lo dijo por ahí, el futuro pertenece a aque-llos quienes están dispuestos a prepa-rarse para eso ya hoy en día.

Preparado por Marcelo Carugo, Vice Presidente de programas globales de refinería y química, Emerson Automation Solutions.



IO-Link bajo presión

En el entorno industrial, la funcionalidad, con toda razón, importa más que la apariencia. Es por eso que, cuando un producto

se destaca tanto por sus beneficios para el usuario como por su apariencia, merece un premio. Es lo que ocurrió con los nuevos sensores de presión PS+ de Turck, ganadores del prestigio-so premio iF Design Award. El signo Plus en el nombre del sensor corres-ponde a dos grandes beneficios: comi-sionamiento simplificado y la garantía de una alta disponibilidad de planta.

La instalación sin problemas de los sensores de presión y la rápida familia-rización de los usuarios con la estruc-tura de menú fueron requerimientos clave a la hora de desarrollar estos sensores. Las especificaciones también incluían la capacidad de adaptarse a conexiones de proceso y salidas eléc-tricas estándar, además de cubrir ran-gos de presión hasta 600 bars.

Ofrecen un alto grado de flexibili-dad en la instalación, ya que el cabezal del sensor puede ser rotado libremente casi 340° e invertir su posición según necesidad.

Los sensores detectan automática-mente si el controlador o el módulo de bus esperan señales PNP o NPN. Lo mismo ocurre para corriente y tensión cuando se deben evaluar señales de salida analógicas. Sin lugar a dudas, una verdadera tecnología ‘plug and play’.

Otra característica destacada es el modo de compatibilidad con sistemas IO-Link. Los sensores PS+, además de soportar perfiles de datos Turck para integración, también pueden emular otros perfiles de uso común, lo que significa que el reemplazo del sensor no es notado por el controlador.

Operación con la tecnología háptica de un teléfono inteligenteEl sensor es operado de la misma forma que un teléfono inteligente. Teclados sensibles al tacto pueden ser operados incluso llevando distintos tipos de guantes sin ninguna fuerza y guían al usuario intuitivamente a través de un menú de texto. La estructura del menú puede ser ajustada de acuerdo al estándar de Turck o VDMA.

La ausencia de todo elemento ope-rativo mecánico evita la abrasión, el desgaste y que se reduzca la imper-meabilidad.

El diseño de los sensores tiene en cuenta los distintos entornos de aplica-ción, lo que incluye la capacidad de un comisionamiento rápido y la posibili-dad de prevenir errores operativos. El mecanismo de enclavamiento de los sensores PS+ impide una actuación indeseada; el dispositivo puede ser habilitado con un simple toque y tam-bién con una contraseña si es necesa-rio. LEDs de estado ofrecen una indi-cación continua del estado y fallas de operación, mientras un cambio de color programable de verde a rojo (y viceversa) en el display puede indicar si se han superado determinados pun-tos de conmutación.

Celdas de presión metálicas para cargas pesadasEl principio de operación muestra de qué manera el diseño y la funcionali-dad son mutuamente interdependien-tes. Sin embargo, un alto nivel de dis-ponibilidad suele tener mayor impor-tancia que la característica de amigable

con el usuario, ya que se espera que los sensores de presión puedan realizar sus funciones de medición y monitoreo durante muchos años. El concepto de sellado de los sensores PS+ los hace sumamente robustos de modo que cumplen con los requerimientos de grados ISO de protección IP6K6K, IP6K7 e IP6K9K. Los materiales utili-zados son resistentes a la radiación UV y rociado salino, lo que permite su uso en aplicaciones a la intemperie.

Turck ofrece sensores de presión con celdas de medición cerámicas (PS310) y celdas de medición metáli-cas totalmente soldadas (PS510). Las celdas de medición soldadas tienen una resistencia a sobrepresiones siete veces la presión nominal. Si es necesario, pueden venir con orificios para picos de presión. La capacidad de leer pre-siones medidas, además de máximas y mínimas, permite implementar una función digital de ‘indicador de arras-tre con almacenamiento a largo plazo’.

Esta función es muy importante en aplicaciones de monitoreo de condicio-nes, por ejemplo monitoreo continuo de máquinas para mantenimiento pre-dictivo. Comparado con los modelos

Los sensores de presión PS+ son los primeros dispositivos basados en la plataforma de sensores de fluidos de Turck. Su novedoso concepto operativo los llevó a ganar el premio iF Design Award.

Simple, intuitivo y confiable. Son las características de los nuevos sensores de presión PS+ de Turck que ofrecen un acceso completo a todos los parámetros de sensor vía IO-Link 1.1.



anteriores, se ha reducido el peso del sensor al quedar eliminada la necesi-dad de un diseño especial.

Concepto de comunicación para Industrie 4.0Gracias a su concepto de comunica-ción, los sensores PS+ cumplen con los requerimientos de consistencia y trans-parencia de datos de sensores que esta-blece Industrie 4.0. Estos sensores soportan estándares abiertos como IO-Link 1.1, lo que facilita la comuni-cación bidireccional con el controla-dor.

El sensor, además de enviar valores de proceso digitales, también puede recibir parámetros, tales como puntos de conmutación. Estos dispositivos ofrecen una variedad de perfiles IO-Link de datos de proceso, lo que

permite la integración flexible del sen-sor en sistemas existentes con un reem-plazo 1:1, incluso de dispositivos de terceros, quedando eliminada la nece-sidad de adaptaciones complejas al entorno del controlador.

ConclusiónLos sensores de presión PS+ de Turck ofrecen un comisionamiento rápido y sencillo, opciones de montaje flexi-bles, una integración inteligente de sistema y un novedoso teclado con la tecnología háptica de un teléfono inte-ligente. Son sumamente resistentes a influencias externas y a los efectos de una aplicación difícil, tales como picos de presión.

Preparado en base a una presentación del Dr. Bruno Gries, director de Turck. En la Argentina: Aumecon S.A.

Monitoreo de presión en una prensa hidráulica: Las distintas opciones de montaje permiten posicionar óptimamente los sensores PS+ en cualquier lugar de montaje.

Los sensores PS+ ofrecen una operación amigable con el usuario gracias a un panel táctil capacitivo, lo que hace que el sensor sea totalmente resistente a abrasión y desgaste.



TSN revoluciona el concepto de tiempo

Time Sensitive Networking (TSN) ya es un emblema en automatización indus-trial. Representa una tec-nología clave para que

IIoT (Industrial Internet of Things) pueda convertirse en una realidad pal-pable y ayudar a Ethernet industrial a garantizar comunicaciones confiables y predecibles en el tiempo. El primer paso para lograrlo es la implementa-ción de un sistema sincronizado.

En sus comienzos, TSN fue desa-rrollado por IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) como una serie de estándares técnicos abiertos para AVB (Audio Video Bridging) en sistemas audio-visuales profesionales. El resultado fue una tecnología para Enlace de Datos – Capa 2 de ISO/OSI (International Organization for Standardization/Open Systems Interconnection) regulada por los estándares IEEE 802.1.

Al ofrecer mensajería determinísti-ca en tiempo real, IEEE 802.1 extendió rápidamente su alcance a otros cam-pos, en particular redes de control dentro de los sectores automotriz y de manufactura, donde es fundamental garantizar que se puedan recibir datos cíclicos de tiempo crítico dentro de determinados intervalos de tiempo.

Sincronización de dispositivos en TSNA fin de lograr determinismo con una baja latencia adicionada en redes de Ethernet industrial, es necesario tener en cuenta un aspecto clave: la sincroni-zación de tiempo. Esta característica es necesaria para mantener una ele-vada precisión en sistemas dis-tribuidos, ya que, de esta forma, los dispositivos de la red podrán ejecutar las opera-ciones requeridas al unísono,

en el punto correcto en tiempo e inde-pendientemente de donde ocurren las acciones.

Además, cuando todos los compo-nentes comparten un mismo concepto de tiempo, por ejemplo un reloj uni-versal, es posible realizar un análisis exacto para determinar cuándo ocurrió un evento en una máquina específica, el intervalo de tiempo entre dos even-tos que ocurrieron en distintos compo-nentes de la misma red, o el ordena-miento relativo de eventos que tuvie-ron lugar en distintos dispositivos.

Para lograr la sincronización de la red, TSN establece un sistema de reloj único mediante un protocolo PTP (Precision Time Protocol) maestro-esclavo, según lo especificado por el estándar aprobado IEEE 802.1AS - ‘Temporización y Sincronización para Aplicaciones Sensibles al Tiempo’ e IEEE 1588 – ‘Estándar para un Protocolo de Sincronización de Reloj de Precisión en Sistemas de Medición y Control Conectados en Red’. De acuerdo a estos protocolos, un maestro de reloj de red, conocido como ‘Gran maestro’, envía información de tiempo como paquetes Ethernet a cada nodo, o ‘Sistema Consciente del Tiempo’, den-tro de la red.

Algunos tipos de mensajes de tiem-po se usan para comunicar informa-ción relativa al tiempo que se necesita para sincronizar relojes a través de la red o para medir retardos a tra-vés del medio de comuni-

cación a fin de reducir su efecto. Además, se pueden establecer funcio-nes adicionales para elaborar una jerar-quía de reloj y seleccionar grandes maestros, como así también para confi-gurar, monitorear y mantener un siste-ma basado en PTP.

De esta manera, todos los relojes de tiempo real en los nodos pueden ser sincronizados con una exactitud de 1μs o menos, lo que también sirve para las más exigentes aplicaciones de control de movimiento, cuyos tiempos de ciclo pueden llegar muy cortos, de tan sólo unos pocos μs. Además, si ocurre un error, es posible chequear los registros de operación y seguir cronológicamen-te y con claridad cuáles eventos causa-ron el problema. Como resultado, los operadores pueden proceder a la iden-tificación del error y tareas de recupe-ración de una manera más rápida y más fácil, recortando paradas no planifica-das y sus costos asociados.

A la inversa, no hay reloj global alguno ni comprensión compartida de tiempo en las redes Ethernet tradicio-nales. De hecho, cada dispositivo tiene su propio reloj interno, o sea su propia noción de tiempo. En consecuencia, los errores se pueden acumular con el tiempo, originando derivas que pueden sacar los procesadores de sincroniza-ción.



Más que sincronizaciónUna sincronización de tiempo confia-ble entre todos los dispositivos de una red consciente del tiempo es la base para todas las demás funciones clave de TSN. En particular, IEEE 802.1AS propone un mecanismos robusto que soporta el estándar IEEE 802.1Qbv – ‘Mejoras para un Tráfico Programado’, que define de qué manera se pueden programar las colas de tráfico de datos y priorizar la entrega a tiempo de las tramas de tiempo crítico.

Este proceso se basa en el uso de TASs (Time-Aware Shapers) que che-quean el campo de prioridad de tags de VLAN de cada trama y asignan el mensaje a la cola de prioridad adecua-da, tal como estaba definido en un programa. La transmisión de datos en cada cola se ejecuta durante ventanas de tiempo programadas, mientras se bloquea la transmisión de las otras colas.

De esta manera, el TAS garantiza la protección de los mensajes críticos contra una posible interferencia del tráfico acíclico, evitando así retardos o fallas en la entrega de mensajes de tiempo crítico que pueden interrumpir una aplicación o incluso todo el proce-so de producción. Aún más, es posible optimizar los tiempos de ciclo de comunicación, ya que se pueden trans-mitir simultáneamente distintas tramas con prioridades similares. Como resul-tado, los TASs y programas fijos de tráfico superan el método tradicional CSMA/CD (Carrier-Sense Multiple Access/Collision Detection), utilizado por Ethernet convencional, que entor-pecía el determinismo.

Un ejemplo de implementación de TSNNos referimos a CC-Link IE TSN, una tecnología basada en las Capas 3 a 7 ISO/OSI que es adoptadas por los

estándares IEEE 802.1AS e IEEE 802.1Qbv Capa 2 antes mencionados.

CC-Link IE TSN optimiza lo que ofrece CC-Link IE, el primer Ethernet industrial gigabit abierto en el mundo, mejorando las funciones de comunica-ción y la exactitud de la sincroniza-ción. Por ejemplo, se pueden alcanzar tiempos de ciclo de incluso 31,25 μs mientras ofrece un manejo sin proble-mas del tráfico acíclico gracias a su ancho de banda de gigabit. En conse-cuencia, se consigue un canal con una óptima comunicación común para el tráfico acíclico y el tráfico de control en tiempo real, todo dentro del marco de Industrie 4.0.

Preparado en base a una presentación de John Browett, gerente general de CLPA Europa.



¡Beep!

El lenguaje conecta al mundo, siempre y cuan-do nos podamos comuni-car en un lenguaje común. Este concepto

tan claro y conciso no está limitado a la comunicación entre personas sino tam-bién a la industria.

Los controladores y dispositivos de fieldbus suelen utilizar diferentes pro-tocolos en distintos mercados y lugares del mundo. Además de las preferencias específicas, los requerimientos de la aplicación también determinan la elec-ción del protocolo.

Ante la imposibilidad concreta de tener un estándar global uniforme, Turck lanzó en 2012 su tecnología multiprotocolo como una vía única y pragmática para el manejo de distintos lenguajes. Los dispositivos con tecno-logía Ethernet multiprotocolo son capaces de comunicarse con los tres protocolos Ethernet más comunes, o

sea PROFINET, EtherNet/IP y Modbus TCP, combinando los tres protocolos en un solo dispositivo.

ResolveR pRoblemasTodos los días, la industria se

enfrenta a nuevos desafíos. Resolver un problema significa muchas veces descubrir nuevos requerimientos a cumplir.

La tecnología Beep de Turck es una muestra clara de este principio. Con el lanzamiento de sus dispositivos TBEN-S y TBEN-L, Turck ofrece módulos autónomos de fieldbus a los cuales se puede acceder individual-mente con una sola dirección IP en la red. Esto es de gran utilidad, ya que permite a los usuarios ahorrar costos en acopladores de fieldbus adicionales y gestionarlos sin el uso de estructuras de sub-bus propietarias. No hay ningu-na otra solución de E/S más eficiente, en particular para aplicaciones con una densidad media a baja de E/Ss, tal como ocurre por ejemplo en robots.

Sin embargo, en grandes redes que contienen muchas estaciones, una conexión directa de fieldbus puede llegar a ser una desventaja. En esta clase de instalaciones, las direcciones IP son raras. El número de conexiones que los controladores pueden gestionar también está limitado.

A fin de resolver este problema, Turck ha desarrollado el nuevo proto-colo Beep (Backplane Ethernet

Extension Protocol), que permite com-binar hasta 33 módulos de E/S y hasta 480 bytes de datos de proceso en una subred Ethernet. Este tipo de subred sólo necesita una dirección IP y se comunica a través de una sola cone-xión con el controlador, sin importar si es una red PROFINET, EtherNet/IP o Modbus TCP.

beep simplifica la comunicación

En una red Beep, uno de los módu-los actúa como maestro mientas un máximo de 32 módulos adicionales actúan como esclavos. De esta forma, el usuario se beneficia dos veces. En primer lugar, no tiene que adquirir gateways especiales con cableado pro-pietario para establecer las subredes y se reduce el número de direcciones IP, ya que cada módulo de E/S se puede usar como maestro Beep o como escla-vo. En segundo lugar, gracias a la dis-minución de direcciones IP, el usuario puede implementar redes de E/S de gran densidad y conectarlas con con-troladores de bajo costo a través de un menor número de conexiones soporta-das.

Otro beneficio es el hecho de que Beep opera con todos los componentes Ethernet estándar. Además, la configu-ración es sumamente fácil gracias al servidor web integrado. El usuario define aquí el primer dispositivo en la línea como maestro Beep y los demás

Beep (Backplane Ethernet Extension Protocol) de Turck conecta hasta 33 módulos de E/S con tan sólo una dirección IP en redes PROFINET, EtherNet/IP y Modbus TCP.



son asignados automáticamente como esclavos. El maestro guarda en este caso todos los parámetros de la confi-guración de los dispositivos.

Si un esclavo ha de ser reemplaza-do a causa de una falla o cualquier otra razón, esto se consigue simplemente mediante un recambio inmediato, lo cual reduce tiempo de parada y los costos asociados. El nuevo esclavo es detectado automáticamente por el maestro Beep y se le provee los pará-metros necesarios. Ya no hace falta una nueva configuración manual.

La configuración debe garantizar que la red Beep esté instalada en una topología lineal. En este caso, el maes-tro Beep siempre tiene una dirección IP estática mientras los esclavos Beep no tiene asignadas direcciones IP.

Algunas redes Beep también pue-den ser operadas en secuencia a lo largo de una línea, estando configura-das de acuerdo al mismo principio: Maestro – Esclavo - … - Maestro – Esclavo. De esta forma se puede imple-mentar una operación que mezcle redes Beep y dispositivos de otros fabrican-tes sin ningún tipo de problemas.

GRan cantidad de pRoductos

Beep está disponible como actuali-zación de firmware en todos los módu-los multiprotocolo de las series TBEN-S y TBEN-L de Turck y tam-bién en los módulos FEN20.

TBEN-L se usa en aplicaciones que requieren dispositivos extremadamente robustos con un alto grado de protec-ción, mientras el módulo FEN20 es uno de los más pequeños módulos de E/S que se instalan en gabinetes de control, ofreciendo un excelente des-empeño en aplicaciones descentraliza-das con un pequeño número de puntos de E/S. Gracias a sus dimensiones sumamente compactas, FEN20 tam-bién es ideal para reconversión de funciones Ethernet en gabinetes de control ya existentes.

TBEN-S combina los beneficios de TBEN-L y FEN20, ofreciendo un dise-ño robusto con clases de protección IP65/67 e IP69K.

Igual que los demás módulos com-patibles con Beep, los módulos TBEN-S son del tipo multiprotocolo,

soportando los tres protocolos estándar Ethernet. El protocolo específico es detectado automáticamente, lo que permite a los usuarios conectar los módulos a distintos sistemas de contro-ladores sin ningún tipo de problemas.

Los módulos TBEN-S se destacan por su flexibilidad. Los canales univer-sales de los módulos DXP se pueden usar, por ejemplo, como entradas y salidas sin ninguna configuración. Los módulos analógicos universales pue-den procesar señales de termocuplas y termorresistencias como así también señales de corriente y tensión. De esta manera se consigue bajar el número de modelos de dispositivos en stock.

También es importante la tecnolo-gía IO-Link, que es una interface digi-tal universal a nivel de sensores/actua-dores. Los módulos TBEN-S están disponibles como maestros I/O-Link.

El comisionamiento y el manteni-miento de los módulos son muy fáci-les. También son muy sencillos el cableado de los TBEN-S y su integra-ción directa en redes Ethernet indus-triales.

Se dispone de funciones de diag-nóstico por sobretensión, corriente y cortocircuito. Si es necesario reempla-zar un dispositivo, la tarea se puede realizar fácilmente y sin una configura-ción complicada.

Preparado en base a una presentación de Aurel Buda, gerente de sistemas de automatización de fábrica de Turck. Representante exclusivo en la Argentina: Aumecon S.A.

Beep está disponible como actualización de firmware en todos los módulos multiprotocolo de las series TBEN-S y TBEN-L de Turck y también en los módulos FEN20.

Multiprotocolo EthernetBajo esta denominación, Turck ofrece gateways de fieldbus y módu-

los bloque de E/S que combinan tres protocolos Ethernet, o sea PROFINET, Modbus TCP y EtherNet/IP, en un solo dispositivo.

Los dispositivos multiprotocolo pueden operar automáticamente en cada uno de los tres sistemas Ethernet. Los dispositivos multiprotocolo de E/S de Turck detectan el maestro después de la puesta en marcha y se autoajustan automáticamente al protocolo. El acceso de lectura vía Modbus TCP es importante, como así también cuando el controlador es conectado vía PROFINET o EtherNet/IP. De esta manera, las HMIs, los gateways de borde y los sistemas de nube pueden acceder a todos los valores de proceso en paralelo con el PLC.

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