Gestión de activos a nivel de planta

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Folleto · Abril 2007
Gestión de activos a nivel de planta
Productos para el mantenimiento inteligente
en la industria de procesos
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Introducción
Mantenimiento inteligente: mayor productividad
¿Cómo se puede aumentar más la productividad de una
planta con un elevado grado de automatización?
Las encuestas han dado como resultado que los operadores de las plantas de todos los sectores consideran que
el motor más eficaz para aumentar la productividad es
disfrutar de una mayor disponibilidad y de menores
períodos de inactividad. Los estudios muestran que los
períodos de inactividad a menudo están motivados por un
mantenimiento no óptimo, pese a que los costes de mantenimiento ya representan una parte significativa de los
costes de ciclo de vida. Además, pueden aparecer costes
derivados, p. ej., por defectos de calidad o pérdida de
imagen, que no se suelen tener en cuenta en este
contexto.
Unas inteligentes estrategias de mantenimiento pueden contribuir de forma significativa a un aumento de la productividad.
Estrategias de mantenimiento
Mantenimiento inteligente con SIMATIC PCS 7
Interaccionando con los componentes de automatización
y de accionamiento de la gama Totally Integrated Automation, el sistema de control de procesos SIMATIC PCS 7
ofrece unas características de sistema integradas que
hacen posible la implantación de estrategias de mantenimiento eficaces.
Ventajas para el cliente:
Registro y evaluación del estado de la planta
y de sus componentes, p. ej., dispositivos de campo.
■
■
Lanzamiento de las actividades oportunas para eliminar
problemas o evitar su aparición.
■
Asistencia al ejecutar estas actividades.
En el marco del Business Based Maintenance, le ayudamos
a encontrar la estrategia de mantenimiento óptima. Los
paquetes de prestación de servicios para el mantenimiento
preventivo y predictivo van desde el asesoramiento y la
implementación hasta la completa aplicación de procesos
de mantenimiento.
Para el mantenimiento existen diferentes estrategias según si
se reacciona a averías o si se actúa preventivamente. En el caso
del mantenimiento correctivo, las medidas no se introducen
hasta que se ha producido un fallo, es decir, se corre el riesgo
de que se produzcan fallos o bien se minimizan sus efectos por
medio de una configuración redundante de equipos o instalaciones.
El objetivo de las estrategias preventivas es lanzar actividades
de mantenimiento antes de que se produzcan fallos, a fin de
evitar las paradas que éstos provocan.
Esta estrategia se puede desempeñar con actividades periódicas o función de la condición, que se inician según el desgaste.
De forma complementaria, con las actividades predictivas se
pueden detectar precozmente problemas incipientes y proporcionar al usuario indicaciones sobre la vida útil restante.
Estrategias de mantenimiento
2
Introducción
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Contenido
Introducción
Mantenimiento inteligente:
mayor productividad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2
Gestión de activos a nivel de planta . . . . . . . . . . . . . . 4
Mantenimiento inteligente
en la industria de procesos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
Implementación con SIMATIC PCS 7
Sistema de control de procesos para . . . . . . . . . . . . . 8
Totally Integrated Automation
Visualización de información . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
para el mantenimiento
Estación de mantenimiento: . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
interfaz gráfica de usuario para el mantenimiento
Componentes monitorizados y diagnosticados
con ayuda de la estación de mantenimiento
Vigilancia y diagnóstico de PC industriales . . . . . . . 13
Diagnóstico de dispositivos de comunicación . . . . . 14
Diagnóstico de la instrumentación de proceso
■
Sensores y analítica de procesos . . . . . . . . . . . . . 16
■
Posicionadores y válvulas . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Diagnóstico de componentes de protección,
maniobra y accionamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Introducción
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Gestión de activos a nivel de planta
Operación de una planta y disponibilidad
En la fase de explotación u operación de una planta se presentan diferentes tareas. La operación propiamente dicha de la
planta es tarea del personal operador. Manejan y supervisan la
planta y aseguran que los productos deseados se fabriquen
con la correspondiente calidad, en la cantidad especificada, en
un momento definido y con los mínimos recursos relativos a
personal, materias primas, energía, costes, etc.
Los operarios de mantenimiento o los ingenieros de control de
procesos son los encargados de garantizar una alta disponibilidad de la planta a lo largo de un determinado período de
tiempo.
Las actividades de mantenimiento también se deben llevar a
cabo con la mínima utilización de recursos de personal, material, energía, costes, etc.
Como desarrollan diferentes tareas, los dos grupos de personas tienen necesidades distintas de información. El operador
de la planta está interesado principalmente en información
sobre el proceso, mientras que el operario de mantenimiento
necesita información sobre el estado de las unidades de producción.
Distintas necesidades de información en la planta
Usuario de la planta
Información sobre el proceso, p. ej.:
■ Parámetros de recetas
■
Curva de temperatura
■
Valores de presión
■
Aprovisionamiento de materias primas
■
Rendimiento
Personal de mantenimiento
Información sobre el estado de la unidad de producción , p. ej.:
■ Componentes en buen estado
■
Mantenimiento necesario
■
Fallo
■
Control de funciones
4
Introducción
El operador de la planta dispone de información sobre las
variables de proceso medidas. Además del propio valor
medido y de su estado, la información puede ser, por ejemplo,
de si el valor medido aún es válido.
El punto de interés esencial del operario de mantenimiento es
el estado de la unidad de producción que se refleja en los estados de los equipos y componentes utilizados (es decir, especialmente en los estados de los dispositivos de campo). En este
caso, los estados típicos son "Componente correcto", "Necesidad de mantenimiento", "Avería" o "Control de funcionamiento".
SIMATIC PCS 7 permite una división clara de la información en
función de si es para operadores de planta o para operarios de
mantenimiento.
Esta gestión de activos a nivel de planta reduce a la cantidad
necesaria el volumen de información para cada uno de estos
grupos de personas, ofreciendo exactamente la información
necesaria para la correspondiente tarea.
Al mismo tiempo, aumenta la disponibilidad y la seguridad de
la información para el operador de la planta y la calidad
de sus intervenciones de manejo. De esta manera aumenta la
disponibilidad de la unidad de producción.
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Gestión de activos a nivel de planta
Generalidades
El término gestión de activos procede del ámbito económicofinanciero y designa la gestión del activo fijo y circulante de
una empresa. Aquí se encuentran las unidades de producción
con sus componentes tales como aparatos, máquinas, tuberías, etc., y los dispositivos y equipos para su automatización.
Reciben el nombre de activos. En un contexto de producción,
la gestión de activos comprende todas las actividades y medidas que sirven para conservar o aumentar el valor de una
planta.
Además de las operaciones o la optimización de métodos, una
actividad esencial es la denominada gestión de activos a nivel
de planta, término por el que se entiende el "mantenimiento
que conserva el valor y que lo aumenta" (recomendación de la
Agrupación de Automatización de la Industria de procesos alemana, NAMUR, NE 91).
Con esto se recalca que si bien las actividades de mantenimiento son necesarias para mantener a alto nivel la disponibilidad de la unidad de producción, dichas operaciones deberán
poder superar en todo momento un examen de rentabilidad.
Actividades de mantenimiento concretas son el mantenimiento preventivo, la inspección, las reparaciones y la eliminación de puntos débiles.
Las actividades y los términos mencionados están descritos en
la norma DIN 31051 (borrador de 2001). La optimización de
las actividades a efectos del examen de costes y beneficios es
parte integral de la gestión de activos a nivel de planta.
Beneficios de la gestión de activos a nivel de planta
La gestión de activos a nivel de planta permite que el operario
de mantenimiento identifique y evalúe de forma unívoca los
activos, es decir, la unidad de producción y sus componentes,
para tomar las medidas adecuadas en caso de que se produzcan desviaciones del estado o condición deseado o esperado.
Con la supervisión, es decir, el registro y la evaluación de valores de proceso y magnitudes de estado, se puede determinar
la condición de un componente o de un equipo, por ejemplo,
de un dispositivo de campo.
En este caso se detecta, por ejemplo, que no se dispone de
señales del sensor, lo que provoca el diagnóstico "Rotura de
cable". Este diagnóstico activa una demanda de mantenimiento que tiene como consecuencia una reparación, es decir,
la sustitución del cable roto.
Esta actividad, en este ejemplo la sustitución del cable defectuoso, hace que el componente vuelva al estado deseado y
cierra el circuito de mantenimiento.
Circuito de mantenimiento
Introducción
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Mantenimiento inteligente en la industria de procesos
Para describir la automatización de una planta, desde hace
tiempo ha probado su eficacia un modelo que distribuye,
en niveles de gestión en forma de pirámide, las funciones
que deben ejecutarse y los sistemas y componentes
necesarios para ello. En función del ámbito en el que se
aplica el modelo, existe una cantidad distinta de niveles.
Un modelo corriente parte de una división triple en los
niveles ERP (Enterprise Resource Planning), MES
(Manufacturing Execution Systems) y controles (nivel de
procesos y de campo).
Al igual que la automatización, el mantenimiento y, con ello,
la gestión de activos, también se pueden clasificar en niveles
de control. En la pirámide de mantenimiento, en el nivel de
controles se capturan y se preprocesan los datos relevantes
para el estado de un componente, de manera que se pueda
determinar la condición de los componentes. En función de
ello, se pueden transferir demandas de mantenimiento a los
niveles superiores. En los niveles superiores están establecidas
las funciones con las cuales se planifica y se coordina la realización de las actividades lanzadas.
Automatización de plantas y mantenimiento en un mismo sistema
6
Introducción
Pese a las diferentes tareas, es conveniente y necesario reproducir las funciones de estas dos pirámides dentro de un mismo
sistema de control de procesos y no con distintos sistemas.
Para ello existen diferentes motivos:
■
Visualización homogénea de todos los componentes y
equipos.
■
Ninguna limitación al seleccionar los dispositivos de
campo.
■
Tanto para la automatización como para el mantenimiento
son relevantes las mismas fuentes de información (dispositivos de campo).
■
Existe una estrecha interacción entre las funciones de
automatización y las de gestión de activos, por ejemplo,
porque la forma de operar la planta en un momento dado
desempeña un papel importante para evaluar el estado de
un componente.
■
Los datos de ingeniería para la automatización pueden
utilizarse también para el mantenimiento.
■
Simplificación de la operación del sistema, puesto que el
usuario sólo debe dominar las herramientas de ingeniería,
manejo y supervisión de un único sistema.
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La Agrupación Sistemas de Control de Procesos de la Industria
Química y Farmacéutica Alemana (NAMUR) ha formulado los
requisitos esenciales (NE 91) desde el punto de vista del
usuario. Ella concede una gran importancia a la integración
de la gestión de activos a nivel de planta en el sistema de
control de procesos.
■
La gestión de activos a nivel de planta es parte integrante
del sistema de control de procesos.
■
Registro y evaluación del estado de los activos.
■
Integración de todos los activos (equipos de control de
procesos y componentes de la planta).
■
Separación de la información relevante para el
mantenimiento y de la información de proceso.
■
Visualización homogénea de todos los activos.
■
Ninguna limitación al seleccionar los dispositivos de
campo.
Además se desea (NE 107) que todos los dispositivos de
campo entreguen mensajes uniformes sobre su estado; a
saber:
■
Correcto
No se conocen limitaciones funcionales.
■
Inseguro
Funcionamiento fuera del rango especificado.
Operator control & Monitoring
■
Fallo del equipo
Es necesario un mantenimiento.
■
Necesidad de mantenimiento
Control de funcionamiento (valor de proceso manipulado).
■
Control de funcionamiento, manejo local
Fallo (valor de proceso no válido).
Gestión de activos a nivel de planta con PCS 7
■
Las unidades de planta de procesos controladas con
SIMATIC PCS 7 y los componentes de la gama
Totally Integrated Automation satisfacen los requisitos de
NAMUR.
■
La automatización y la gestión de activos a nivel de planta
se ejecutan en el mismo sistema.
■
La información para los operadores de la planta y los
operarios de mantenimiento se dividen entre la estación
de operador y la estación de mantenimiento.
■
Una configuración común y unas interfaces
unificadas minimizan el trabajo para conseguir una
gestión de activos a nivel de planta eficaz.
Diagnostics & Maintenance & Request
Operator
Station
Maintenance
Station
MOBIC
Diagnostic event
hierarchical/cyclical
Separación de la información relevante para el mantenimiento y de la información de proceso
Introducción
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Implementación con SIMATIC PCS 7
Sistema de control de procesos para Totally Integrated
Automation
El sistema de control de procesos y los niveles de
producción y gestión están conectados entre sí
SIMATIC PCS 7 ofrece la solución de automatización integrada
y homogénea para todos los sectores, ya se trata de industrias
de procesos, manufactureras o híbridas con pasos tanto de
fabricación como de procesos. Su diseño y arquitectura permiten que la planta funcione de una forma económica y rentable
durante todo su ciclo de vida, empezando por el estudio, ingeniería, puesta en marcha y formación, hasta el mantenimiento, pasando por la operación. SIMATIC PCS 7 no se
encarga solamente de las tareas de control de procesos en el
proceso de producción principal, sino también de la automatización completa de todos los procesos paralelos, aguas arriba
y aguas abajo como, por ejemplo, el tratamiento de aguas residuales o la distribución de energía en un centro de producción.
■
El sistema de ingeniería cómodo y flexible es una herramienta universal para todas las tareas de configuración y
todos los componentes del sistema de control de procesos.
8
Implementación con SIMATIC PCS 7
■
El sistema de interfaz hombre-máquina es la ventana al
proceso: Tanto el personal operador como el personal de la
planta pueden realizar un seguimiento del proceso,
modificar recetas o procesos por lotes y cambiar los valores
actuales.
■
Los controladores de SIMATIC PCS 7 ofrecen todas las
funciones para solucionar tareas de automatización y de
control, en diferentes niveles de seguridad y de prestaciones.
■
Los procesos por lotes controlados por receta se pueden
materializar de una forma rápida y sencilla con SIMATIC
BATCH. Así se pueden solucionar con flexibilidad desde
sencillos procesos monolínea/monoproducto hasta
complejos procesos multilínea/multiproducto.
■
En la comunicación, SIMATIC PCS 7 apuesta por los estándares Industrial Ethernet y PROFIBUS.
Diagnóstico de los controladores
Todas las funciones de diagnóstico disponibles en el sistema
de control de procesos y en sus componentes están disponibles en la estación de mantenimiento, donde se visualizan.
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Gestión de activos a nivel de planta con la
estación de mantenimiento
Las unidades de planta de procesos controladas y reguladas
con SIMATIC PCS 7 y componentes de la gama Totally Integrated Automation satisfacen los requisitos de los usuarios formuladas por NAMUR. La automatización y la gestión de activos a nivel de planta se ejecutan en el mismo sistema. Para
evitar que se produzca un exceso de información para los distintos grupos de usuarios, es decir, operadores de planta y
operarios de mantenimiento, la información generada se
divide.
Para ello, la estación de operador (OS) se ve complementada
con una estación de mantenimiento (MS). Desde su estación
el operador de la planta tiene acceso a toda la información
relevante para el proceso y puede intervenir manualmente en
el mismo. La información relevante para el mantenimiento no
aparece en la estación de operador. Ésta se presenta al operario de mantenimiento agrupada en la estación al efecto.
En la estación de operador y en la de mantenimiento, se utilizan las mismas herramientas de interfaz hombre-máquina, y
su filosofía es completamente idéntica. La diferencia reside
únicamente en los contenidos de información para satisfacer
las tareas de ambos grupos de usuarios: los operadores de
planta y los operarios de mantenimiento.
Gestión de activos con PCS 7
Las ventajas de la gestión de activos a nivel de planta son aplicables
a dispositivos de campo, aparamenta de maniobra, equipos de
protección y mando, y accionamientos que se pueden integrar en
el sistema de control de procesos SIMATIC PCS 7, y también son
aplicables al propio sistema de control de procesos. Con la multitud de componentes y equipos de una planta, es muy importante
mantener lo más reducido posible el coste de la configuración de
la gestión de activos a nivel de planta.
Configuración
Al configurar el PCS 7, junto a la vista tecnológica de la planta
aparece un área de mantenimiento en la que la planta está
reproducida desde el punto de vista del mantenimiento.
Esta área se crea automáticamente a partir de la configuración
del hardware existente, de manera que no es necesario ejecutar pasos manuales para la configuración de esta área. En caso
necesario, el operario de mantenimiento puede adaptar la
interfaz a sus necesidades de una forma muy sencilla.
Las dos áreas se transfieren a las dos estaciones de usuario de
acuerdo con la división de la información para los diferentes
grupos de usuarios, estando asignadas la vista tecnológica a la
estación del operador (OS) y el área de mantenimiento, a la
estación de mantenimiento (MS).
Al configurar el PCS 7, se obtiene automáticamente un área de mantenimiento
propia partiendo de la vista tecnológica de la planta
Implementación con SIMATIC PCS 7
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Visualización de información para el mantenimiento
Para poder evaluar de forma clara los estados de equipos y
componentes individuales, se ha usado una representación uniforme de símbolos.
En el sinóptico general aparece con símbolos unificados el
estado de un componente propiamente dicho sí y, como información agrupada, los estados de todos los dispositivos de las
jerarquías subordinadas.
Por eso, se dispone de símbolos para el propio estado del
equipo y para el grado de importancia de una demanda de
mantenimiento. Asimismo, se representa el estado de una
actividad de mantenimiento. La representación uniforme de
símbolos permite reproducir el estado de todos los equipos y
dispositivos de automatización y de los componentes de la
planta.
El aviso de estado agrupado muestra el estado correcto o bien
la gravedad de un posible problema con los colores rojo,
ámbar y verde, de forma análoga a un semáforo. Mediante un
botón, se puede acceder paso a paso a todos los niveles de
jerarquía subordinados hasta llegar al nivel más bajo de dispositivos.
Good
Maintenance
request
(low)
Maintenance req.
unknown/
not initiated
Simulation
Maintenance
demand
(medium)
Maintenance
demand initiated
Local
operation
Maintenance
alarm
(high)
Maintenance
in progress
También existen otras vistas de la información de mantenimiento para que el operario de mantenimiento tenga una
visión de conjunto completa sobre toda la información actual
relevante para el mantenimiento del activo. Esto permite evaluar de un vistazo el estado de una planta.
Símbolos unificados del estado de componentes y equipos
Además de la representación homogénea de símbolos, para el
sinóptico general es esencial estructurar jerárquicamente la
información con la que el operario de mantenimiento tiene
acceso también, en caso necesario, a todos los detalles de los
componentes y equipos partiendo de una representación
general (vista de planta).
Vista detallada de un componente
La información se estructura de forma coherente y se divide
jerárquicamente. El operario de mantenimiento siempre tiene
visible la información representada en cada una de las vistas
de pantalla, aunque en todo momento tiene un acceso sencillo a toda la información.
Extracto de una visualización estructurada jerárquicamente de la información
de mantenimiento
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Implementación con SIMATIC PCS 7
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Estación de mantenimiento:
interfaz gráfica de usuario para el mantenimiento
Para la implementación de la gestión de activos a nivel de
planta, se dispone del paquete de software SIMATIC PCS 7
Maintenance Station como opción de SIMATIC PCS 7. Este
software permite transformar una estación de operador
en una estación de mantenimiento. En la estación de
mantenimiento se visualiza información relevante para el
mantenimiento sobre los dispositivos de campo, aparamenta de maniobra, accionamientos y componentes del
sistema de control conectados.
SIMATIC PCS 7 Maintenance Station tiene estructura modular.
En plantas pequeñas, la estación de operador y la de mantenimiento pueden funcionar en el mismo PC. Al igual que la estación de operador, la estación de mantenimiento se puede
ampliar a una aplicación cliente/servidor que permite utilizar
varios clientes.
En el servidor de la aplicación cliente/servidor se recogen y
archivan las señales y los avisos relevantes para el mantenimiento de los componentes y equipos. El cliente los visualiza.
Configuración de una estación de mantenimiento
Para la configuración de una estación de mantenimiento,
el usuario sólo debe asignar el correspondiente atributo una
vez al realizar la configuración. Con ello, se crea automáticamente una jerarquía tecnológica de las pantallas de diagnóstico. Las pantallas de diagnóstico se pueden complementar
posteriormente con contenidos específicos del proyecto.
Visualización en la estación de mantenimiento
En el estado operativo, el cliente de la estación de mantenimiento solicita cíclicamente los datos del correspondiente servidor. El cliente puede acceder además de forma directa a los
componentes de hardware y dispositivos de campo mediante
una conexión en línea, de manera que el operario de mantenimiento dispone de toda la información relevante en cualquier
momento. Con SIMATIC PCS 7 se utilizan componentes diferentes con capacidades de diagnóstico muy distintas. No obstante, desde el punto de vista del mantenimiento, todos los
componentes deben visualizarse de la misma manera. Por eso,
los estados de mantenimiento y diagnóstico de los componentes se visualizan mediante símbolos homogéneos.
Con los símbolos se señaliza el estado de mantenimiento:
■
■
■
de un componente (Maintenance State Display),
de los equipos subordinados (Maintenance Group Display),
y, en caso necesario, el estado de los trabajos de
mantenimiento (Operator State Display).
Sinóptico general de la planta con iconos de componentes
SIMATIC PCS 7 Maintenance Station se basa en productos
estándar SIMATIC:
■
■
■
SIMATIC PCS 7 ES/OS
para la configuración, el manejo y la supervisión.
SIMATIC PDM
para la conexión de los dispositivos de campo.
Servidor OPC SNMP SIMATIC
para la conexión de componentes de red.
Sinóptico general de componentes en una línea PROFIBUS
con símbolos
Implementación con SIMATIC PCS 7
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Estación de mantenimiento:
interfaz gráfica de usuario para el mantenimiento
Símbolos y módulos gráficos de componentes
En las pantallas de diagnóstico, el estado de los componentes
o de los componentes subordinados se visualiza con símbolos
estandarizados.
Símbolo e iconos un componente
Bloque gráfico, vista de mantenimiento
Los símbolos de los componentes incluyen:
Process Device Management
■
Mapa de bits del componente.
■
Tag del componente.
■
Indicador de estado de mantenimiento.
■
Indicador agrupado de avisos de mantenimiento de los
componentes subordinados.
Haciendo clic sobre un elemento del símbolo, o bien se abre el
nivel de la jerarquía subordinada, o bien se abre un bloque gráfico de componentes. Este bloque gráfico contiene diferentes
vistas del correspondiente componente, en las que se muestra
información adicional específica de los dispositivos. Se dispone de tres vistas estándar.
Identificación:
En la vista Identificación se visualiza toda la información disponible de la configuración del hardware o sobre SIMATIC PDM
en la descripción de dispositivos electrónicos (Electronic
Device Description, EDD), en función del componente. Asimismo, se visualiza el estado de mantenimiento y, en caso de
que se disponga de él, el estado de un componente redundante.
En función de la capacidad de diagnóstico de un dispositivo se
dispone de más vistas. Así pues, en la pantalla de manejo de componentes para dispositivos de campo inteligentes (DP, PA, HART)
se muestra información adicional que proporciona el gestión de
dispositivos de procesos (Process Device Management, PDM). Las
modificaciones en la parametrización se gestionan en un libro de
registro de modificaciones y pueden consultarse desde la estación de mantenimiento. Al hacerlo, se muestran el momento y el
usuario responsable.
También se pueden mostrar modificaciones de configuración.
Con la gestión de dispositivos de procesos, la información de
diagnóstico de dispositivos de campo inteligentes se determina
conforme a la EDD de un dispositivo de campo. En la EDD, el fabricante del dispositivo, entre otros, describe adicionalmente la
información complementaria que se proporciona en caso de que
se produzcan fallos. En este caso se puede indicar la causa, la tendencia e instrucciones para eliminar el fallo. Además, se puede
acceder a PDM directamente desde el bloque gráfico. Mediante
este acceso, para los dispositivos de campo inteligentes se dispone de toda la información específica del fabricante y de toda la
documentación que ha integrado el fabricante.
Avisos:
En la vista Avisos se muestran los mensajes de error de diagnóstico, las operaciones y las demandas de mantenimiento.
Mantenimiento:
En la vista de mantenimiento tiene lugar la reacción del operador/usuario a una demanda de mantenimiento del componente. Se pueden exigir trabajos de mantenimiento. Además,
también se puede indicar el estado del trabajo. Esta acción se
guarda en un registro y se señaliza en los símbolos. Para cada
demanda de trabajo se puede introducir un número de instrucción de trabajo y un comentario. El número de instrucción
de trabajo no tiene ningún efecto en la estación de mantenimiento y se aplica solamente al registro. Puede utilizarse para
la transmisión a la planificación del mantenimiento.
Bloque gráfico de la vista detallada de un componente
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Implementación con SIMATIC PCS 7
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Componentes monitorizados y diagnosticados con ayuda de la estación de mantenimiento
Vigilancia y diagnóstico de PC industriales
Los PC SIMATIC son PC industriales robustos para
soluciones de automatización profesionales que
funcionan las 24 h. Gracias a su alta disponibilidad, entre
otros, se utilizan en las plantas PCS 7 como estaciones de
operador o mantenimiento, pero también como
estaciones de ingeniería o servidores OPC.
El software de vigilancia y señalización SIMATIC PC DiagMonitor detecta a tiempo posibles fallos de hardware y software, y prepara los mensajes correspondientes para la estación de mantenimiento. En combinación con varios PC
SIMATIC es posible diseñar arquitecturas de red cliente/servidor a través de LAN y, así, vigilar con DiagMonitor todos los PC
SIMATIC de una planta de fabricación. El servidor web integrado permite consultar y gestionar los datos a través de un
navegador de Internet. Al integrar vías de comunicación automatizadas, p. ej., a través de Ethernet, correo electrónico o
SMS (teléfono), es posible construir estructuras de servicio eficaces.
Con DiagMonitor, los datos de funcionamiento de los PC vigilados se amplían con mensajes de texto, se transmiten a través
del servidor SNMP-OPC y se muestran en la pantalla de manejo
de activos correspondiente:
Horas de funcionamiento y temperaturas internas de dispositivos en la vista
Monitoring 1
Prevención de potenciales fallos
■
Funciones de diagnóstico y señalización para temperatura
en el PC, ventilador, discos duros (SMART), estado del
sistema (watchdog).
■
Contador de horas de funcionamiento para mantenimiento
preventivo.
■
Registro de datos de funcionamiento y posibilidad de
evaluación.
■
Función de registro integrada, detallados avisos textuales y
ayuda en pantalla en alemán e inglés.
■
La vista "Monitoring 1" muestra las horas de funcionamiento del PC SIMATIC, así como las temperaturas internas
del equipo en distintos puntos de medición, como el procesador y la placa base.
■ En otras dos vistas se muestran las velocidades de los ventiladores o datos de diagnóstico e información sobre el
estado de las unidades. De esta forma, el usuario tiene la
posibilidad, por ejemplo, de cambiar los discos duros de
forma preventiva sin que se produzca una pérdida de datos
(mantenimiento preventivo). Además, se le advertirá
oportunamente de fallos de los ventiladores o discos duros
(mantenimiento predictivo).
En caso de alarma, DiagMonitor también puede iniciar programas de forma independiente, como herramientas de PC especiales o aplicaciones específicas de usuario para reaccionar
individualmente a los avisos de alarma.
Reporting
Monitoring

Violation of permissible
operating temperature
Alarming
Fan failure/fault

E-mail to relevant person
Hard disk problems

OPC and/or SNMP to user
software

Fan


Disk status

Program interruption in
case of watchdog timeout
Operating hours counter
meter
El sistema de información postventa para SIMATIC PC/PG
ofrece información de productos y contacto en un punto
central en Internet (www.siemens.com/asis).
LAN


■
SMS on mobile phone
Internal device
temperature

Product Equipment Data: herramienta de servicio en línea
para obtener información de forma rápida y sencilla sobre
el equipamiento de los equipos en el estado de suministro.
La información permite, entre otros, la adquisición de
nuevos componentes (www.siemens.com/ped).

PC hardware functions

System status
■



Otras posibilidades para minimizar los tiempos de parada de
los PC:
Maintenance intervals
(user-selectable)
Responding and
recording
Visualizing

Diagnostic LEDs on each
device

Activates reset
(Watchdog)

Locally on the monitor of
the device


Via LAN on central server
Executes programs
automatically
(batch/executable files)

Graphic measured data
display

Records events (log file)

Web server
SIMATIC PC DiagMonitor permite detectar rápidamente y evitar de forma eficaz posibles fallos en los sistemas
Componentes monitorizados y diagnosticados con ayuda de la estación de mantenimiento
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Diagnóstico de dispositivos de comunicación
SIMATIC PCS 7 se comunica con los componentes Totally
Integrated Automation subordinados mediante Industrial
Ethernet y PROFIBUS y, al hacerlo, utiliza los componentes
de red de la gama SIMATIC NET. Además de una comunicación fiable, estos componentes ofrecen la posibilidad de
emitir diagnósticos sobre la red durante el funcionamiento.
De esta manera se pueden detectar oportunamente puntos
débiles y, en caso de error, localizarlos con rapidez. SCALANCE
X es la nueva familia de switches Industrial Ethernet de
SIMATIC NET. Los switches son componentes activos de red
que distribuyen de forma controlada datos a los correspondientes destinatarios. La gama SCALANCE X se compone de
varias líneas de productos coordinadas entre sí y adaptadas a
la correspondiente tarea de automatización.
■
SCALANCE X-100 unmanaged: switches Industrial Ethernet
para su uso en aplicaciones a pie de máquina con
diagnóstico in situ.
■
SCALANCE X-200 managed: uso universal desde aplicaciones a pie de máquina hasta unidades de planta
interconectadas.
■
SCALANCE X-400 modular: para el uso en redes de planta
de alto rendimiento que respondan también a las necesidades futuras (p. ej.: High Speed Redundancy).
La gestión de redes integrada con el estándar SNMP (Simple
Network Management Protocol) en los productos SCALANCE X
(excepto X-100) proporciona información para el diagnóstico.
Industrial Mobile Communication
Los equipos móviles, interconectados a través de redes de
datos inalámbricas rápidas (Wireless LAN), permiten configurar unas medidas de mantenimiento considerablemente más
eficientes.
Con Industrial Mobile Communication (IMC), SIMATIC NET
ofrece productos de comunicación móviles industriales con
comunicación inalámbrica:
SCALANCE W
SCALANCE W es un grupo de productos para la construcción
de redes inalámbricas según el estándar WLAN IEEE 802.11.
Además, los productos ofrecen ampliaciones para determinismo y redundancia. Destacan por la fiabilidad del canal de
radio y por la forma constructiva estanca al polvo y al agua.
Unos mecanismos estándar de ID de usuario y codificación de
datos protegen frente a un acceso no permitido. Los sistemas
de seguridad existentes se pueden integrar sin el más mínimo
problema.
MOBIC T8
El pad de Internet móvil, idóneo para la industria, permite un
acceso a información central en cualquier lugar. En este caso,
se accede a los datos de la estación de mantenimiento PCS 7
mediante un thin client en una conexión denominada 1:1.
Con MOBIC se pueden consultar datos de diagnóstico in situ y
modificar parámetros al realizar el mantenimiento de máquinas. Como consecuencia, la duración de los trabajos de mantenimiento se acorta de forma sustancial.
Servidor OPC SNMP
Con ayuda del servidor OPC SNMP incluido en la estación de
mantenimiento o en PCS se puede acceder desde la estación
de mantenimiento a información de diagnóstico proporcionada mediante SNMP (p. ej.: con componentes de red
SCALANCE, OSM y ESM o con SIMATIC PC DiagMonitor).
El servidor OPC SNMP ofrece las siguientes funciones:
Componentes de red SCALANCE
■
Monitorización de estado, identificación de equipos y
gestión de redes de equipos compatibles con SNMP.
■
Posibilidad de monitorizar también equipos sin agentes
SNMP.
■
Integración automática de equipos compatibles con SNMP
mediante un asignador (mapper) de SNMP dentro de PCS 7
ES; es decir, creación de tags OPC, mensajes de alarma y
faceplates para dispositivos SNMP.
■
Utilización paralela de SNMP con otros protocolos de
comunicación.
Mediante el servidor OPC SNMP, se puede monitorizar la red y
el proceso y emitir diagnósticos en un solo sistema. La configuración y el diseño están integrados en el entorno de ingeniería PCS 7.
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Componentes monitorizados y diagnosticados con ayuda de la estación de mantenimiento
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C-PLUG para la fácil sustitución de componentes de red
Como contribución adicional a la minimización de los períodos
de parada en el sistema de control PCS 7, se puede utilizar
opcionalmente C-PLUG con los componentes de red
SCALANCE X400, X200 y SCALANCE W. C-PLUG es un cartucho
intercambiable para hacer copias de seguridad de datos de
configuración y diseño. Se utiliza donde la sustitución de componentes de red SCALANCE debe poderse realizar, en caso de
error, de forma rápida y sencilla, sin necesidad de reconfiguración del nuevo componente ni intervención de personal especializado.
Diagnóstico en línea del cable de bus con el
repetidor de diagnóstico PROFIBUS
Durante el funcionamiento de la planta, los cables de bus también están sujetos a efectos exteriores que pueden provocar
daños. En concreto, en caso de una solicitación especial, p. ej.,
con cables móviles o bajo fuertes vibraciones, se recomienda
comprobar continuamente los cables a fin de reducir los fallos
al mínimo.
Para el diagnóstico de los cables durante el funcionamiento se
dispone del repetidor de diagnóstico. Se integra en la red PROFIBUS como un repetidor RS 485 y dispone adicionalmente de
potentes funciones para el diagnóstico de los siguientes fallos
de cable:
■
Rotura del hilo A o B del cable.
■
Cortocircuito de los cables de señal con la pantalla.
■
Ausencia o exceso de resistencias terminales de bus.
Funcionalidad de diagnóstico
El repetidor de diagnóstico determina la topología del sistema
de bus. Cuando se produce un fallo, el repetidor transmite
automáticamente, como esclavo PROFIBUS, un aviso de diagnóstico normalizado al maestro.
El aviso incluye indicaciones sobre:
■
El segmento de bus afectado.
■
El lugar del error (p. ej.: entre la estación X e Y), es decir, la
distancia en metros entre el punto de avería y el repetidor
o las estaciones.
■
La causa posible del fallo, p. ej., el cortocircuito del cable de
señal A con la pantalla.
De esta manera, se pueden detectar también fallos esporádicos de cable, los cuales se señalizan como diagnóstico. Las
funciones de diagnóstico mencionadas permiten también que
los operarios de mantenimiento que no tienen experiencia
con PROFIBUS localicen fallos en el cable de bus con rapidez y
seguridad.
Integración en SIMATIC PCS 7
Para el repetidor de diagnóstico se dispone de bloques
driver SIMATIC PCS 7.
■
Se puede obtener información detallada desde la estación de
mantenimiento PCS 7 entrando en el sistema de ingeniería.
Registro de la topología y detección de errores con el repetidor de diagnóstico PROFIBUS
Componentes monitorizados y diagnosticados con ayuda de la estación de mantenimiento
15
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Diagnóstico de la instrumentación de proceso
Sensores y analítica de procesos
Medición de presión, presión absoluta, presión diferencial,
caudal y medición hidroestática de nivel de llenado
SITRANS P es una familia de equipos de medición de presión.
Los transmisores digitales SITRANS P DS III y P300 son instrumentos universales ideales para medir presiones relativas,
absolutas y diferenciales y, además, caudales y niveles de llenado (método hidrostático).
Disponen de una serie de funciones de diagnóstico y de simulación integradas que permiten que el usuario evalúe de forma
selectiva el estado del dispositivo o de todo el punto de medición al realizar la puesta en marcha, el servicio técnico o al ejecutar medidas de mantenimiento.
El mantenimiento preventivo está asistido por funciones
como:
■
Contador de horas de funcionamiento de la célula sensora
y el sistema electrónico.
■
Contador de eventos de rebasamiento por exceso o por
defecto de límites.
■
Puntero de arrastre para presión, temperatura del sensor y
temperatura de la electrónica.
■
Dos temporizadores libremente parametrizables que
pueden emitir una advertencia al alcanzar un valor umbral
ajustado o bien transmitir una alarma.
SITRANS P DS III
El diagnóstico del dispositivo constituye una ayuda efectiva
para la eliminación de fallos en el contexto del mantenimiento
correctivo. Para ello se monitorizan cíclicamente los siguientes
elementos:
■
Integridad de memoria de RAM, ROM y EEPROM mediante
el método de la suma de verificación.
■
Correcta ejecución de programa en microcontrolador
mediante la activación selectiva de puntos de verificación
(watchdog).
■
Posible rotura de sensores y funcionamiento del cálculo de
linealización.
Adicionalmente, se dispone de funciones de simulación para
comprobar la configuración del transmisor y de la entrada al
sistema de control conectada a él. Ellos también contribuyen a
una búsqueda rápida y selectiva de errores y, con ello, a un
aumento de la eficiencia al ejecutar medidas de mantenimiento.
De la combinación de las funciones mencionadas se pueden
obtener medidas que contribuyen al mantenimiento predictivo y, en consecuencia, aumentan la disponibilidad de la
instalación y ayudan a incrementar la productividad.
16
SITRANS P 300, indicador digital
Componentes monitorizados y diagnosticados con ayuda de la estación de mantenimiento
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Medición de temperatura
SITRANS T son los instrumentos de medición de la temperatura en plantas de procesos. Mediante una técnica inteligente,
estos equipos permiten una puesta en marcha y mantenimiento óptimos. Sus distintas formas constructivas, p. ej.,
como punto de medición completo, convertidor de montaje
en cabeza, aparato para riel de soporte o dispositivo de
campo, otorgan al usuario una gran libertad. Para el mantenimiento preventivo, todos los equipos disponen, entre otras, de
las siguientes funciones:
■
Conexión universal de termorresistencias, termopares,
emisores de resistencia y señales de tensión continua.
■
Vigilancia de cortocircuitos y roturas de cable en el punto
de medición.
■
Puntero de arrastre para la vigilancia de la temperatura de
la electrónica y los sensores.
Los siguientes equipos están disponibles como convertidores
de montaje en cabeza o integrados en un punto de medición
completo:
SITRANS TH300, el dispositivo HART:
El contador de horas de funcionamiento evalúa los valores
de temperatura del sensor y del sistema electrónico, los
prepara y los representa en ocho clases de temperatura.
Los valores medidos se pueden archivar. De la carga de
temperatura del sensor se puede deducir, siempre y cuando
se conozcan los procesos de envejecimiento, una estrategia para el mantenimiento predictivo.
■
■
SITRANS TH 400
Simulación de la intensidad de salida como valor fijo o
función rampa.
Para el diagnóstico del equipo y la eliminación de fallos a efectos del mantenimiento correctivo, se monitorizan cíclicamente
los siguientes elementos:
■
Función de memoria de RAM, ROM y EEPROM según el
método de la suma de verificación.
■
Ejecución de programa mediante la activación selectiva de
puntos de verificación (watchdog).
SITRANS TH400 para PROFIBUS PA
Con la posibilidad de conectar dos sensores en redundancia. El
aparato de perfil 3.0 garantiza una fácil sustitución.
Con el certificado FISCO, el uso en atmósferas potencialmente
explosivas resulta sencillo.
SITRANS TW para montaje sobre riel de soporte
SITRANS TW es el transmisor de medida de temperatura de 4
conductores universal de montaje en armario para la instalación
en el riel de soporte con fuente de alimentación integrada:
■
Vigilancia de valores límite y resultado a través de HART o
relé de señalización.
■
Contador de horas de funcionamiento para la electrónica.
SITRANS TW
Componentes monitorizados y diagnosticados con ayuda de la estación de mantenimiento
17
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Diagnóstico de la instrumentación de proceso
Sensores y analítica de procesos
Medición de caudal
Para la medición de caudal, Siemens ofrece diferentes métodos de medición sin contacto:
■
SITRANS F M MAGFLO, caudalímetros electromagnéticos
■
SITRANS F C MASSFLO Coriolis, caudalímetros másicos
Los instrumentos se pueden utilizar de forma flexible y se pueden instalar en cualquier punto.
Los caudalímetros MAGFLO se emplean en aplicaciones con
líquidos conductores; los caudalímetros MASSFLO, p. ej., para
líquidos no conductores, estrictos requisitos de exactitud o en
procesos en los cuales los parámetros de proceso están sometidos a grandes fluctuaciones.
Los caudalímetros MAGFLO son insensibles a fluctuaciones de
presión, temperatura, viscosidad y conductividad electrónica
(mín. garantizado: 5 µS/cm).
El dispositivo está provisto de varias funciones de diagnóstico
que se visualizan en texto explícito y que se guardan en un
libro de registro. En consecuencia, se pueden localizar también fallos periódicos. Estos errores se pueden clasificar en las
siguientes categorías: errores de funcionamiento, alarma,
errores permanentes y fatales.
Se vigila el transmisor de medida y sus salidas. El sensor se
comprueba continuamente y se ejecuta una detección de tubo
vacío. Además, con los caudalímetros MAGFLO existe la posibilidad de comprobar todo el sistema de medición con un verificador externo.
SITRANS F M MAGFLO
18
SITRANS F C MASSFLO
Los caudalímetros MASSFLO son insensibles a las fluctuaciones de presión, temperatura, densidad, conductividad
eléctrica y viscosidad. Un ASIC garantiza una mejor capacidad
de reacción frente a discontinuidades. Los dispositivos son
prácticamente insensibles al efecto del ruido exterior, lo que
constituye un requisito esencial para aumentar el margen
dinámico.
MASS 6000 monitoriza tanto los errores que dependen de
la aplicación como los ajustes del dispositivo seleccionados por el usuario:
■
Exceso de aire en el tubo de medición.
■
Detección de tubo vacío.
■
Señal de flujo inestable.
■
Error de cero.
■
Densidad del líquido y límites de temperatura.
■
Límites del rango de medida.
Los ajustes específicos del usuario se comparan con los valores
reales a fin de conseguir un ajuste óptimo. Los errores causados por vibraciones mecánicas, cavitación o ruidos de la
bomba pueden influir en la medición.
Las funciones de diagnóstico avanzadas del transmisor MASS
6000, que usan frecuencia de resonancia propia del sensor,
amplitudes de captación y la fase de señal, pueden identificar
estas influencias.
Además, el dispositivo posee un sistema de libro de registro de
errores y estados con 4 grupos de información.
■
Información general: No hay error
■
Advertencias en caso de errores que pueden disparar
un fallo de funcionamiento en la aplicación
■
Errores permanentes que pueden disparar
un fallo de funcionamiento en la aplicación
■
Error fatal y de gran importancia para el
funcionamiento del caudalímetro
Estas amplias funciones de diagnóstico facilitan la búsqueda y
la eliminación de errores. De esta información (tipo y frecuencia de los avisos), el usuario puede extraer conclusiones que
indican la aparición inminente de una avería. Así, se pueden
tomar las medidas oportunas para aumentar la calidad de la
medición o para impedir que se produzca un fallo en la producción.
Componentes monitorizados y diagnosticados con ayuda de la estación de mantenimiento
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Medición del nivel de llenado
Para medir el nivel de llenado se dispone de tres tecnología
diferentes: radar, capacitiva y ultrasonidos.
Medición sin contacto del nivel de llenado usando radar :
■
SITRANS LR400/LR460 con radar OCFM (onda continua de
frecuencia modulada)
■
SITRANS LR200, radar de impulsos
■
SITRANS LR300, radar de impulsos
■
SITRANS Probe LR, radar de impulsos
Medición sin contacto del nivel de llenado usando ultrasonidos:
■
SITRANS Probe LU con sonda ecoica compacta por ultrasonido
Medición capacitiva del nivel de llenado y detección de punto
de nivel:
■
POINTEK CLS 200/300/500
■
SITRANS LC 300/500
Los instrumentos de medición del nivel de llenado Siemens
disponen de una serie de funciones de monitorización internas y externas. Por eso, los detectores de punto de nivel Pointek CLS 200/300/500 ofrecen la posibilidad de detectar
influencias externas como sedimentaciones o suciedad y
deducir de ellas las demandas de mantenimiento.
Además de los típicos componentes eléctricos y electrónicos,
el diagnóstico del dispositivo también contempla la evaluación de la calidad de medición de la señal en cuanto a fiabilidad e intensidad. La estación de mantenimiento señala la
necesidad de mantenimiento al alcanzar un valor límite.
SITRANS LR400/LR460 suma datos de funcionamiento y calcula la vida útil restante a efectos del mantenimiento preventivo.
SITRANS LR, LC y LU para vigilancia del nivel de llenado
POINTEK CLS200/300 detecta el grado de incrustaciones. El
correspondiente estado actual del equipo es la base de los
pronósticos sobre la vida útil restante. Con ello se puede
realizar un mantenimiento predictivo. Las medidas de mantenimiento se pueden planificar de forma óptima. El resultado
de los trabajos de mantenimiento ejecutados pasa a formar
parte del cálculo de la tendencia actual.
Gracias al diseño y a la tecnología Active Shield patentada, los
SITRANS LC300/LC500 son idóneos para complejas aplicaciones en las que se depende de una medición fiable, casi sin
influencias, de las sedimentaciones de materiales o de la
suciedad, y de una elevada exactitud de medición. Tienen una
disponibilidad mayor que los equipos comparables. Las necesidades de mantenimiento se reducen al mínimo.
Los valores límite ajustables
para los diferentes niveles de
alarma permiten una adaptación
óptima a las condiciones físicas
SITRANS LR400
Componentes monitorizados y diagnosticados con ayuda de la estación de mantenimiento
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Diagnóstico de la instrumentación de proceso
Sensores y analítica de procesos
Funciones de diagnóstico para vigilar
bombas volumétricas alternativas
SITRANS DA 400 aumenta la disponibilidad de la planta
gracias:
SITRANS DA400 es un dispositivo de diagnóstico para monitorizar continuamente el estado de bombas volumétricas alternativas. El equipo detecta incluso las fugas más pequeñas en
las válvulas de alimentación de las bombas volumétricas alternativas. Se prescinde de una búsqueda de fallos adicional.
■
a períodos de parada sensiblemente reducidos,
■
a mayores intervalos de mantenimiento, ya que no es
necesario realizar el mantenimiento de las bombas hasta
que lo exija su condición,
■
a que se pueden evitar los daños derivados de averías,
puesto que las piezas defectuosas se sustituyen o se
reparan mucho antes de que deje de funcionar todo el
componente. Además, la detección temprana de las fugas
permite una óptima planificación previa de las actividades
de mantenimiento. Incluso se puede adaptar el modo de
operación de una planta y, en consecuencia, mejorar
también la disponibilidad.
El principio se basa en la medición del sonido propagado por
estructuras sólidas que está causado por la aparición de cavitación al producirse fugas. Adicionalmente existe la opción de
monitorizar otras magnitudes como, p. ej., presiones o temperaturas en las bombas. Al alcanzar los límites, éstos se señalizan mediante salidas digitales o mediante PROFIBUS PA a los
sistemas de control superiores. Además del ajuste del equipo
in situ, la parametrización también se puede realizar mediante
PROFIBUS.
El mantenimiento basado en la condición contribuye también
al ahorro de energía: Se detecta con antelación una pérdida
prematura de rendimiento, que se puede subsanar sustituyendo o reparando las piezas afectadas.
Así pues, SITRANS DA400 se encarga de contribuir de forma
considerable a la reducción del coste de propiedad y al
aumento de la productividad.
Grandes amplitudes causadas por las fugas en la válvula de aspiración
indican el defecto.
20
SITRANS DA400
Componentes monitorizados y diagnosticados con ayuda de la estación de mantenimiento
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Análisis de gases
Siemens ofrece una amplia gama de analizadores de gas:
■
CALOMAT 6/62
Analizadores de gases con conductividad térmica para la
determinación cuantitativa de hidrógeno o helio en
mezclas de gases binarias
Las posibles causas de que aparezcan demandas de mantenimiento son, p. ej.:
■
Tolerancia de ajuste sobrepasada por suciedad en la cámara
de medición, deriva o cambio del gas de ajuste.
■
El gas cero o de comparación contiene
demasiado oxígeno (OXYMAT 6).
Utilización del gas de comprobación o de comparación
incorrecto.
Detector defectuoso o fallo del gas de comparación.
Temperatura máxima de la cámara de medida o del cabezal
de medida sobrepasada (OXYMAT 6) o calefacción defectuosa.
■
FIDAMAT 6
Medición de las sumas de hidrocarburos según el principio
de ionización de llamas
■
■
OXYMAT 6/61
Analizadores de gas para la medición de oxígeno según el
principio paramagnético
■
■
OXYMAT 64
Analizadores de gas para la medición de trazas de oxígeno
mediante sensores de ZrO2
■
■
■
■
ULTRAMAT 6
Analizadores de gas de uno y dos canales para la medición
de alta selectividad de componentes absorbentes del infrarrojo
ULTRAMAT/OXYMAT 6
Combinación de OXYMAT 6 y ULTRAMAT 6 en un aparato
ULTRAMAT 23
Analizadores de gas para la medición de hasta tres componentes absorbentes del infrarrojo y del oxígeno.
Los analizadores de gas poseen amplias funciones para el
diagnóstico del equipo y, en consecuencia, para el mantenimiento correctivo. Asimismo, tienen la capacidad de detectar
irregularidades funcionales. Aparecen como demandas de
mantenimiento o como aviso de fallo en el indicador de la
estación de mantenimiento, están aplicadas en la salida de
señalización o bien se señalizan a los sistemas superiores
mediante PROFIBUS PA/DP. Los avisos se envían a un libro de
registro.
ULTRAMAT 6, unidad de 19"
■
Fallo de gas inflamable o extinción de la llama (FIDAMAT 6).
Las demandas de mantenimiento también pueden deberse a:
■
Vigilancia del motor del chopper (ULTRAMAT 6).
■
Vigilancia del campo magnético (OXYMAT 6).
Vigilancia de señales externas de fallo (preparación de la
sonda).
■
■
■
Monitorización de flujo (ULTRAMAT 23)
Vigilancia de señales externas de fallo (preparación de la
sonda).
Con estas funciones de vigilancia, los analizadores de gas aseguran un funcionamiento fiable y sirven de ayuda para un eficaz mantenimiento correctivo.
OXYMAT 6, dispositivo de campo
Componentes monitorizados y diagnosticados con ayuda de la estación de mantenimiento
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Maintenance_PI-spa.fm Seite 22 Dienstag, 29. Januar 2008 12:26 12
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Diagnóstico de la instrumentación de proceso
Diagnóstico de posicionadores y válvulas
SIPART PS2 es un posicionador electroneumático para
válvulas de control. El equipo es idóneo para una
regulación de alta precisión de válvulas en las más
diversas aplicaciones.
Además de las numerosas funciones básicas de autovigilancia,
el regulador se caracteriza por las siguientes funciones de
diagnóstico en línea, en relación directa con las necesidades
de mantenimiento actuales:
■
Pérdida de suavidad de accionamiento de la válvula y su
actuador.
■
Fugas neumáticas (p. ej.: rotura de membrana).
■
En función de su gravedad y urgencia de mantenimiento,
estos fallos se notifican según la escala de evaluación de tres
etapas (símbolos de llave fija, ver página 10).
Estos fallos también se muestran gradualmente en la pantalla
in situ. Así, los errores pueden detectarse a tiempo, mucho
antes de que provoquen fallos o paros de la instalación.
Además, con relación a las medidas de mantenimiento preventivo también se vigilarán las siguiente magnitudes y, en
parte, se podrá emitir un aviso gradual (ver arriba):
■
Horas de funcionamiento (también diferenciadas según
rangos de temperatura y rangos de ajuste).
Taponamiento de una tubería o rotura del obturador de la
válvula.
■
Temperatura de servicio actual y mín./máx.
■
Velocímetro (integral de recorrido).
■
Desgaste del asiento o del obturador de la válvula.
■
Número de cambios de dirección.
■
Sedimentaciones o pegotes en el asiento o el obturador de
la válvula.
■
Rozamiento excesivo en prensaestopas.
■
Test de carrera parcial para válvulas de apertura/cierre (p.
ej.: válvulas de seguridad).
■
Test de carrera parcial para válvulas de control.
El beneficio de un mantenimiento predictivo consiste en que
la vida útil de los correspondientes componentes se puede
agotar por completo sin correr el riesgo de que se produzcan
averías o daños. Así, del grado de carga pueden obtenerse
indicaciones que pueden aprovecharse para optimizar la operación de la planta y, en consecuencia, aumentar la disponibilidad.
Posicionador SIPART PS2
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Componentes monitorizados y diagnosticados con ayuda de la estación de mantenimiento
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Diagnóstico de componentes de protección, maniobra y
accionamiento
Protección selectiva de derivaciones de carga
En la industria de procesos, los componentes de automatización normalmente se alimentan con tensión continua de 24
voltios. Con el módulo de diagnóstico electrónico SITOP select,
cada carga de 24 V se comprueba de forma fiable en busca de
sobrecargas y cortocircuitos, y se desconecta en caso de fallo.
Un módulo de diagnóstico vigila hasta 4 derivaciones de carga
que pueden conectarse secuencialmente según unos tiempos
definidos para descargar la alimentación.
Las corrientes de vigilancia pueden ajustarse entre 2 y 10 A.
Así, la electrónica de SITOP select permite picos de intensidad
breves, como picos de corriente de conexión, mientras que
desconecta sobrecargas más prolongadas o cortocircuitos.
Si se desconecta una de las 4 salidas, se activa un contacto de
señalización de suma que puede evaluarse con el sistema de
automatización superior. El técnico de servicio in situ detecta
inmediatamente qué derivación de 24 V es la afectada, ya que
cada salida cuenta con un LED multicolor que muestra el
estado de funcionamiento en ese momento. Además de la
rápida detección y localización de errores, así se reducen los
tiempos de parada.
Contactor con señalización de vida útil restante RLT
(remaining life time)
Los contactos principales de contactor son piezas desgastables
que se deben sustituir oportunamente al alcanzar el final de su
vida útil. La erosión de los materiales de contacto y, en consecuencia, de la vida útil eléctrica (= número de ciclos de maniobra) es más o menos grande en función de la carga, de la categoría de utilización, del modo de operación, etc.
Las inspecciones rutinarias o los controles visuales realizados
por el personal de mantenimiento aportan información sobre
el estado de los contactos principales. La función "Señalización
de vida útil restante" de los contactores SIRIUS con RLT se
encarga de esta tarea y hace que los controles ópticos realizados in situ sean innecesarios. No sólo se cuentan los ciclos de
maniobra, que no aportan información sobre el desgaste de
los contactos, sino que el avance real de la erosión de cada uno
de los tres contactos principales más bien se registra electrónicamente, se evalúa, se guarda y, al alcanzar los límites establecidos, se señaliza. Estos datos guardados no se pierden incluso
si falla la alimentación del circuito de mando.
El mantenimiento basado en la condición permite un óptimo
aprovechamiento del material de contacto. De esta manera se
reducen los costes de explotación, al mismo tiempo que se
aumenta la disponibilidad de la planta.
La señalización se realiza, vía contacto de relé o bus AS-Interface, al alcanzarse una vida útil residual del 20%. Por ejemplo,
por medio de una entrada digital de SIMOCODE pro y, en consecuencia, mediante PROFIBUS, las señalizaciones llegan a
SIMATIC PCS 7 Maintenance Station.
SITOP select
Contactor SIRIUS con RLT
Componentes monitorizados y diagnosticados con ayuda de la estación de mantenimiento
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Diagnóstico de componentes de protección, maniobra y
accionamiento
Sistema de gestión de motores SIRIUS SIMOCODE pro
SIMOCODE pro es el sistema de gestión de motores modular y
flexible para motores de velocidad constante de la gama de
baja tensión. Optimiza la conexión entre el sistema de control
y la derivación a motor y aumenta, por tanto, la disponibilidad
de la planta. SIMOCODE pro está diseñado especialmente para
la utilización en centros de control de motores (MCC) de la
industria de procesos y de generación eléctrica y se emplea
para la protección y el control de motores o bombas, etc., p.
ej., en atmósferas potencialmente explosivas, en aplicaciones
con arranque difícil (industria del papel, del cemento y del
metal) y en instalaciones de alta disponibilidad.
Características especiales:
■
■
■
■
■
Plena protección electrónica y multifuncional de los
motores, independiente del sistema de automatización.
Software flexible en lugar de hardware para el
control del motor.
Datos detallados de funcionamiento, servicio técnico y
diagnóstico.
Capacidad de gestión de energía.
Comunicación vía PROFIBUS DP.
Para poder ofrecer el sistema óptimo para cada aplicación,
SIMOCODE pro se puede ampliar de una forma flexible a los
siguientes módulos de función: Módulos digitales, analógicos,
de defecto a tierra y de temperatura. La librería de bloques
PCS 7 permite visualizar datos de diagnóstico en la estación de
mantenimiento. Así se pueden evitar fallos o, en caso necesario, localizarlos y eliminarlos rápidamente. El aviso de diagnóstico no sólo se produce con mucho detalle mediante PROFIBUS
sino también directamente en el armario eléctrico mediante el
bloque gráfico con pantalla. De esta forma es posible visualizar
directamente en la pantalla multilingüe valores de medición,
información de estado y avisos de fallo en texto explícito.
Si se debe sustituir un equipo o todo el módulo de armario
eléctrico en los centros de control de motores (MCC), el conector de direccionamiento permite la rápida y fácil asignación de
la nueva dirección PROFIBUS al equipo de sustitución. Utilizando un módulo de memoria también se puede transferir
directamente al nuevo SIMOCODE pro la parametrización del
equipo que se sustituye: sólo hay que enchufarlo a la interfaz
de sistema.
SIMOCODE pro, registro de valores analógicos en SIMATIC PDM
Otra característica esencial de SIMOCODE pro es la ejecución
autónoma de todas las funciones de protección y control
incluso si la comunicación con el sistema de control está interrumpida. Cuando falle el sistema de bus o de automatización,
se seguirá garantizando también la plena capacidad funcional
de la derivación. Para el fallo, se puede parametrizar un comportamiento definido, p. ej., la desconexión selectiva de la
derivación o la ejecución de determinados mecanismos de
control parametrizados (por ejemplo, la inversión del sentido
de giro).
Datos de funcionamiento y estadísticos que permiten un mantenimiento basado en la condición:
■
Horas de funcionamiento del motor, períodos de inactividad del motor, horas de funcionamiento del aparato.
■
Número de arranques del motor y disparos por sobrecarga.
■
Comentarios internos almacenados en el equipo.
Datos de diagnóstico sobre el mantenimiento correctivo:
■
Numerosos mensajes detallados de preaviso y de fallo para
su procesamiento en el aparato o en el sistema de control.
■
Registro de errores interno del dispositivo.
■
Etiqueta de fecha y hora de avisos de estado, advertencia y
error seleccionables para una visión de los datos de proceso
con precisión en el tiempo.
■
Valor de la última corriente de disparo.
■
Fallos de respuesta (p. ej.: no circula corriente en el circuito
principal después del comando Marcha), etc.
Gestión de motores SIRIUS SIMOCODE pro
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Componentes monitorizados y diagnosticados con ayuda de la estación de mantenimiento
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Diagnóstico de accionamientos
Evaluación de estado de máquinas de alta tensión
Casi ningún grupo de productos influye tanto en la disponibilidad de la planta como los accionamientos: Si falla, la planta
se detiene. Estas detenciones no planificadas de la planta acarrean costosos fallos de producción, reparaciones extraordinarias y, a menudo, los consiguientes daños.
El diagnóstico de descargas parciales, que puede ejecutarse
como medición en línea o fuera de línea según la
aplicación, es un método establecido para evaluar el estado
de máquinas de alta tensión. Es una importante medida en
las estrategias de mantenimiento orientadas a la
fiabilidad en grandes accionamientos.
Por eso, todos los sistemas de accionamiento y convertidores
de frecuencia de las familias SINAMICS, MASTERDRIVES y
MICROMASTER con los motores instalados aguas abajo están
integrados en SIMATIC PCS 7 Maintenance Station. De ello se
obtiene como resultado una representación común y homogénea de información relevante para el mantenimiento que
permite estrategias de mantenimiento preventivo y predictivo.
Los componentes inician sesión automáticamente si es necesario el mantenimiento. Un ejemplo son los convertidores de
media tensión como SINAMICS GM150. En tal caso, un
método de presión diferencial determina el grado de suciedad
de los filtros para el polvo.
En la ejecución con refrigeración por agua, la medición analógica de conductividad comprueba continuamente el funcionamiento del intercambiador iónico y avisa a tiempo si se reduce
su capacidad de intercambio. Los ventiladores, en el caso de
refrigeración por aire, y las bombas, en el caso de la refrigeración por agua, cuentan con contadores de horas de funcionamiento que recomiendan comprobar los componentes al
alcanzar un número determinado de horas de funcionamiento.
Para medir las señales de descargas parciales, los motores
de alta tensión pueden incorporar opcionalmente de
fábrica las "SIEMENS Insulator Integrated Coupling Units"
patentadas.
Así, sólo habrá que sustituir los aisladores rígidos de las
cajas de bornes por las Insulator Integrated Coupling Units.
De esta forma se obtienen las siguientes ventajas:
■
■
■
■
■
Instalación simple y económica
Sin necesidad de cambiar la caja de bornes
Robusta construcción mecánica
Máxima seguridad probada de las distancias de aislamiento
Interfaz directa con el diagnóstico de estado
Los sistemas de accionamiento se integran en la estación de
mantenimiento mediante el sistema Drive ES PCS 7, un
paquete adicional para SIMATIC PCS 7. Con Drive ES PCS 7, los
accionamientos Siemens se pueden controlar mediante
SIMATIC PCS 7 con bloques de función y pueden manejarse y
supervisarse en la estación del operador mediante faceplates.
La familia SINAMICS
Motores IEC
Componentes monitorizados y diagnosticados con ayuda de la estación de mantenimiento
25
Maintenance_PI-spa.fm Seite 26 Dienstag, 29. Januar 2008 12:26 12
© Siemens AG 2007
Diagnóstico de componentes de protección, maniobra y
accionamiento
Ejemplo de mantenimiento con Drive ES PCS 7 para el accionamiento de una mezcladora: con el tiempo, el material a
mezclar se pega a las palas. Hasta el momento, las palas se
limpiaban a intervalos periódicos planificados para garantizar
su disponibilidad. Con la ayuda de las nuevas funciones de la
estación de mantenimiento, la limpieza se podrá realizar en el
futuro según las necesidades.
El convertidor de frecuencia ofrece la posibilidad de vigilar el
par resistente utilizando límites al efecto ajustables y de seleccionar el tipo de reacción en caso de que se rebasen. La mezcladora funciona sin problemas dentro de los límites de carga.
Para la mezcladora se sabe que el grado de suciedad repercute
de forma indirecta en la curva de par del convertidor. Al superar el límite, se transmite un aviso al sistema de control.
e.g. Initiate
cleaning
of mixer
Partiendo de esta alarma del convertidor, Drive ES PCS 7
genera la correspondiente indicación de mantenimiento para
la estación de mantenimiento. Ahora se puede limpiar la
mezcladora de acuerdo con las necesidades.
Además, existe la posibilidad de registrar la frecuencia de las
demandas de limpieza y, de ahí, deducir las optimizaciones del
proceso o los escenarios de mantenimiento predictivo.
En consecuencia, también se puede optimizar el mantenimiento de las piezas móviles de la instalación e incrementar la
disponibilidad y la productividad de la planta.
Maintenance
Station
Industrial Ethernet/Fast Ethernet
Drive ES PCS7
Message to
Maintenance Station
Load torque monitoring
Allows assumptions
about the amount of
deposits on the stirrer
Mixer drive
generates message
when exceeding
given limits
Ejemplo de flujo esquemático de información en un accionamiento de mezcladora
26
Componentes monitorizados y diagnosticados con ayuda de la estación de mantenimiento
Maintenance_PI-spa.fm Seite 27 Dienstag, 29. Januar 2008 12:26 12
AG 2007
Gestión de activos a nivel de© Siemens
planta
con componentes de Totally
Integrated Automation
Asset Management a nivel de planta
con componentes de Totally Integrated Automation
■
Representación homogénea para toda la planta del estado
de diagnóstico y de mantenimiento.
■
Asistencia integrada del mantenimiento basado en la
condición.
■
Optimización de todo el flujo de trabajo desde el
diagnóstico hasta la conclusión de la actividad de mantenimiento.
■
Funcionalidad de mantenimiento integrada en el sistema,
no hacen falta trabajos de ingeniería adicionales.
Más información sobre el tema:
SIMATIC PCS 7:
www.siemens.com/pcs7
SIMATIC PC DiagMonitor:
www.siemens.com/diag-monitor
SIMATIC NET:
www.siemens.com/simaticnet
Instrumentación de proceso:
www.siemens.com/processinstrumentation
Analítica de proceso:
www.siemens.com/processanalytics
Sistema de gestión de motores:
Encontrará información detallada en la
documentación técnica de SIMATIC Guide:
www.siemens.com/simatic-docu
Encontrará documentación técnica detallada en
nuestro portal de asistencia y servicio técnico:
www.siemens.com/automation/support
Si prefiere mantener una conversación personal, aquí encontrará a los responsables más próximos a su localidad:
www.siemens.com/automation/partners
En el centro comercial virtual de A&D podrá hacer
directamente sus pedidos por vía electrónica:
www.siemens.com/automation/mall
www.siemens.com/simocode
Arrancador de motor ET200pro:
www.siemens.com/sirius-motorstarter
Aparatos de control y distribución de baja tensión:
www.siemens.com/lowvoltage
Accionamientos:
www.siemens.com/drives
Oferta de prestaciones de servicio para el mantenimiento:
www.siemens.com/simain
Gestión de activos a nivel de planta con componentes de Totally Integrated Automation
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Siemens AG
Automation and Drives
Industrial Automation Systems
Postfach 48 48
90327 NÜRNBERG
ALEMANIA
www.siemens.com/auto mation
Este folleto contiene descripciones o prestaciones que en el caso
de aplicación concreto pueden no coincidir exactamente con lo descrito, o bien
haber sido modificadas como consecuencia de un ulterior desarrollo del producto. Por ello, la presencia de las prestaciones deseadas sólo será vinculante
si se ha estipulado expresamente al concluir el contrato.
Reservadas las posibilidades de suministro y modificaciones técnicas.
Todas las designaciones de productos pueden ser marcas o nombres de
productos de Siemens AG o de subcontratistas suyos, cuyo uso por terceros
puede violar los derechos de sus titulares.