Los sistemas neumáticos son una parte esencial de muchas plantas de procesos, en industrias tales como la química, ciencias biológicas y la de alimentación; especialmente aquellas en las que se utilizan máquinas auxiliares. Aunque son una parte esencial del proceso, estas máquinas suelen ser autónomas y no están conectadas a la arquitectura de control de procesos. Esto podría significar que, en caso de que existiera un problema con los sistemas neumáticos de la máquina, es posible que no se informara al sistema de control, por lo que se produciría una avería en la máquina. La planta podría seguir produciendo productos que no llegarían a ser procesados ni empaquetados. Gracias al nuevo nodo CHARM 580 de Asco Numatics se pueden integrar, por primera vez, los sistemas neumáticos con el marshalling electrónico a través de una única plataforma de red. El CHARM 580 queda vinculado con el sistema Delta V a través de la placa base CHARM como explicaremos posteriormente.
Arquitectura actual
Normalmente, los sistemas de control de procesos pueden aceptar sistemas neumáticos mediante la implementación de una red de fieldbus adicional, como PROFIBUS-DP® o Modbus® TCP. No obstante, este enfoque añade complejidad a través de una configuración adicional y la asignación de datos y, aunque es posible realizar diagnósticos suplementarios, no se aconseja un segundo entorno de programación, con sus costes asociados, ya que puede que no admita fácilmente la redundancia de alimentación y comunicación.
En 2016, Emerson presentó el marshalling electrónico para los sistemas neumáticos. Esta solución permite a los usuarios integrar fácilmente los islotes de distribución serie 580 de ASCO Numatics con el sistema de control DeltaV de Emerson a fin de obtener una solución completa de sistema neumático y de E/S de Emerson Automation para las plantas de procesos.
¿Qué es el marshalling electrónico?
Los ingenieros de control y los gerentes de proyectos que trabajan en plantas de procesamiento continuo o por lotes estarán familiarizados con los problemas asociados con la puesta en marcha de E/S en los sistemas de control distribuido. El método tradicional implica la conexión de dispositivos de campo a través de cableado de múltiples núcleos, conectado a bloques de terminales en armarios de control, donde cada conexión se conecta manualmente de manera cruzada a la tarjeta de E/S adecuada. A medida que aumenta la complejidad del sistema y se acumula el número de conexiones (abundan cambios de E/S inevitables), surgen dificultades para mantener el seguimiento de todas y cada una de las conexiones físicas en el panel de marshalling. Cada cambio agrega costes, retrasos y, lo que es más importante, riesgos para el proyecto. Agregar redundancia causa aún más problemas. Es más, tanto el mantenimiento futuro como la modificación del sistema a menudo se complican con los cambios de personal y la falta de conocimiento del sistema, lo que puede afectar negativamente al tiempo de inactividad.
Si bien el marshalling manual sigue siendo considerado adecuado para proyectos pequeños, los procesos continuos y por lote a gran escala en áreas como la química, la farmacéutica y la de fabricación de alimentos (donde la pérdida de producción puede generar costes realmente excesivos) recurren cada vez más a estrategias de diseño de sistemas de procesos más fiables y menos arriesgados.
Gracias al marshalling electrónico se elimina la práctica manual y de trabajo intensivo del marshalling cruzado. Los cables del campo siguen conectados al armario de marshalling, pero a partir de ahí las conexiones con los controladores se realizan electrónicamente. Ahora ya es posible asignar cada canal de E/S a cualquier controlador. Emerson gestiona dicha asignación mediante los módulos de caracterización (CHARM, por sus siglas en inglés). Son esencialmente tarjetas de conversión de señal analógica a digital que pueden adaptarse para realizar cualquier función de señal (EA, SA, ED, SD, RTD, etc.). Están “conectadas” a las tarjetas de E/S CHARM (CIOC) que, a su vez, están montadas en los bloques de terminales en carril DIN donde se dispone el cableado de campo; se identifica el dispositivo de campo, se configura la tarjeta CHARM adecuada y se envía electrónicamente a través de un bus digital oculto a CUALQUIER controlador del sistema. Se incluye una conexión de comunicaciones y alimentación completamente redundante, y la detección automática de cada canal de E/S significa que el SCD puede llevar a cabo fácilmente los cambios de identificación, configuración, diagnóstico y diseño.
La tecnología ofrece muchas ventajas, desde las primeras etapas de diseño hasta la puesta en marcha y durante toda la vida útil de la fabricación orientada al procesamiento. Debido a que las E/S digitales o analógicas de cualquier tipo pueden vincularse a controladores específicos en cualquier etapa del proyecto sin cableado manual, resulta más fácil predecir los costes de hardware y diseño desde el principio. Los cambios de diseño, por ejemplo agregar nuevas E/S o cambiar los tipos de E/S, se pueden aplicar sin necesidad de mano de obra intensiva ni costes de reconexión perjudiciales. Resulta más fácil ampliar los proyectos y la seguridad está garantizada. La configuración y el diagnóstico están a cargo de una sola plataforma de software integrada: Explorador DeltaV de Emerson. Es importante destacar que el coste total de propiedad se reduce significativamente, y este se mide por un incremento en cuanto a la seguridad operativa, la fiabilidad del proceso y una mayor disponibilidad de la máquina.
Integración de islotes de distribución neumática en los sistemas de automatización mediante la tecnología CHARM
La serie CHARM 580 permite a los ingenieros de control y gerentes de proyectos que trabajan en proyectos de fabricación continuos y por lotes, aplicar un enfoque sencillo, económico y de rápida implementación para la integración de los sistemas neumáticos en el entorno de control de procesos. El nodo facilita una conexión única desde el campo hasta el SCD DeltaV™ de Emerson y que proporciona marshalling electrónico, configuración nativa y diagnósticos además de redundancia incorporada, para una arquitectura de sistema completamente integrada.
Gracias a la introducción del nodo CHARM 580 de ASCO Numatics, es posible integrar por primera vez los sistemas neumáticos con el marshalling electrónico mediante una única plataforma de red: un solo paquete y una solución de un único proveedor. El nodo CHARM 580 se vincula directamente con el sistema DeltaV a través de la placa base CHARM y combina de forma nativa la detección automática y el marshalling electrónico mediante la alimentación redundante y la conexión de comunicación, aprovechando las capacidades de diagnóstico nativas completas del sistema DeltaV. Desde el SCD, cada válvula piloto se gestiona exactamente de la misma manera que las otras E/S del sistema. El SCD puede identificar y ordenar todas las conexiones neumáticas a través de una sola conexión redundante con hasta 48 salidas de electroválvulas conectadas a cada nodo CHARM.
El nodo CHARM 580 se interconecta con los islotes de distribución serie 500 de ASCO Numatics. Estas válvulas de control direccional “conectables” de alto rendimiento ofrecen una mayor capacidad de caudal para el tamaño de producto, ya que ayudan a mantener el tamaño compacto de la máquina y reducen los costes del sistema, a la vez que una amplia gama de accesorios y opciones facilita la instalación, configuración y modificación.
Ventajas en cuanto a coste y ahorro de tiempo de la arquitectura de maquinaria simplificada
Cuando se compara con un sistema de fabricación de procesos manual, conectado de manera cruzada, para escenarios de producción por lotes y continua, las ventajas de una solución basada en la tecnología CHARM con marshalling electrónico son evidentes y resultan convincentes. Cuando el sistema neumático requiere integración, y la solución se compara con la introducción de un fieldbus como PROFIBUS-DP®, las ventajas son aún más convincentes gracias al entorno de ingeniería fácil de usar y que se basa en las tareas que DeltaV ofrece.
La eliminación de una red secundaria permite obtener ahorros considerables en cuanto a componentes, E/S asociadas, cableado y tiempo de puesta en marcha. La solución de red única de Emerson significa: la responsabilidad de un solo punto para los productos, la documentación y el soporte, con ahorros para el personal, los recursos de programación y la formación del sistema. Gracias a la menor cantidad de componentes y a la conexión directa hay menor riesgo de que falle el sistema. Gracias al control inteligente integrado con detección automática y diagnósticos de la estación de trabajo de mensaje simple, se facilitan los cambios de diseño durante el desarrollo del proyecto y la resolución de problemas futuros. El tiempo de inactividad se reduce significativamente gracias a que los diagnósticos integrales se realizan directamente en el islote de distribución o se muestran en la estación de trabajo de sistemas DeltaV. La conexión redundante fiable garantiza la seguridad y reduce el tiempo de inactividad de mantenimiento. Entre otras ventajas interesantes se incluye la flexibilidad en el control de procesos gracias a cada E/S CHARM, desde sensores de tensión y corriente hasta alarmas y válvulas piloto que comparten la misma configuración DeltaV Explorer, y que están disponibles en la “nube” para cualquier controlador en la red.
Estos factores se combinan para obtener una solución completamente integrada para las E/S e islotes de distribución neumática que proporciona una mayor certeza operativa y de proyectos más completa, optimización integral del control y fiabilidad de procesamiento. Para obtener más información acerca del nodo CHARM 580 de ASCO Numatics, descargue este documento técnico o visite el sitio web de ASCO.
Sobre la compañía
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