Automatización en la industria alimentaria

AUTOMATIZACIÓN EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA.
Control integral de procesos continuos y discontinuos mediante SIMATIC PCS7
Eduardo J. Moya de la Torre, [email protected]
Director del Área de Instrumentación y Control de Procesos
Fundación CARTIF, Parque Tecnológico de Boecillo, 47151 Boecillo. Valladolid. Spain
La automatización usada por una empresa es una clave esencial para aumentar la productividad, acortar el
lanzamiento de productos y cumplir las exigencias del mercado. Estos retos se presentan tanto en la industria
de procesos como en la industria manufacturera y también en sectores híbridos, es decir con etapas de
producción tipo proceso y tipo manufacturero, como es la industria alimentaria a la cual dedica
principalmente su actividad el Área de Instrumentación y Control de Procesos de la Fundación CARTIF.
Es deseable que los sistemas de automatización y control:
•
Dispongan de una Arquitectura flexible, no sólo para hacerse cargo del control de los procesos
troncales de la producción, sino también de los procesos auxiliares.
•
Permitan la integración de una gama completa de productos, sistemas y soluciones coordinados entre
sí para la automatización personalizada en todos los sectores de las industrias.
La tendencia actual de la automatización es que integre de forma homogénea la totalidad de procesos en la
producción, desde la entrada de materiales hasta la salida del producto o realizar soluciones de
automatización completas para un centro de producción.
AUTOMATIZACIÓN INTEGRADA TOTAL (TIA).
Ejemplo de integración de un sistema de control de procesos en la producción (horizontal) y la
comunicación (vertical).
Mediante la Automatización Integrada Total se pueden realizar soluciones de automatización para toda la
cadena de producción, desde la logística de entrada, pasando por el proceso de producción (primario) así
como procesos aguas abajo (secundarios) y la logística de salida.
Con la Automatización Integrada Total se pueden optimizar todos los desarrollos del proceso operacional de
una empresa, desde el nivel ERP (Enterprise Resource Planning) hasta el nivel de campo, pasando por el
nivel MES (Manufacturing Execution System) y el nivel de control. Al minimizar la adaptación de
interfaces, esta homogeneidad vertical proporciona la más alta transparencia en todos los niveles.
Características deseables de los sistemas de control de procesos:
• Grandes prestaciones, flexibilidad y escalabilidad,
• Gestión homogénea de datos, comunicación y configuración,
• Sistema abierto en base a las tecnologías básicas y estándares industriales internacionalmente
establecidos,
• Potente ingeniería a escala de sistema,
• Conducción fácil y segura del proceso,
• Manejo y visualización confortables,
• Redundancia a todos los niveles,
• Conexión directa con tecnologías de la información,
• Soluciones de automatización de seguridad,
• Amplia integración de buses de campo,
• Soluciones flexibles para procesos por lotes,
• Integración de transportes de material (Route Control),
• Gestión de activos (diagnóstico y mantenimiento preventivo).
Gestión homogénea de datos, comunicación y configuración
Una gestión homogénea de los datos significa que todos los componentes software acceden a una base de
datos común. Dentro de un proyecto sólo es necesario efectuar una sola vez las entradas y modificaciones, lo
cual reduce el volumen de trabajo y evita a su vez posibles errores. La coherencia de los datos también está
asegurada cuando varias personas trabajan simultáneamente en el mismo proyecto. Los parámetros definidos
en el sistema de ingeniería son retransmitidos trascendiendo los límites de la red hasta el nivel de campo,
llegando en cada caso al sensor, actuador o accionamiento correspondiente.
Arquitectura del sistema SIMATIC PCS 7
La comunicación homogénea desde el nivel de gestión hasta el nivel de campo está basada en estándares
internacionalmente reconocidos como Industrial Ethernet o PROFIBUS, permitiendo igualmente el flujo de
la información sin fronteras vía Internet. Puesto que los componentes de hardware y software dominan estos
mecanismos de comunicación, es posible configurar enlaces, ya sea entre varios sistemas o a través de
diversas redes.
Integración en redes de información a escala corporativa
La integración del sistema de control de procesos, para el intercambio de datos, en redes de información a
escala corporativa vía interfaces estandarizadas en base a estándares industriales internacionales, permite que
los datos del proceso estén disponibles en cualquier momento y lugar de la empresa para fines de evaluación,
planificación, coordinación y optimización de operaciones y procesos productivos y comerciales, p. ej. para:
‰
ERP (Enterprise Resource Planning),
‰
MIS (Management Information System),
‰
MES (Manufacturing Execution System),
‰
Advanced Process Control.
Mediante aplicaciones Web Server, la planta puede ser manejada u observada a través de Internet/Intranet. El
Web Server recoge los datos de los servidores OS subordinados y posibilita la supervisión y control remotos,
así como el diagnóstico y mantenimiento desde cualquier parte del mundo. El acceso por Internet se regula
con el mismo mecanismo de protección de acceso que en el cliente en la sala de control.
Flexibilidad y escalabilidad. Desde el pequeño sistema hasta la solución cliente-servidor distribuida
Escalabilidad de los sistemas de control de procesos
Debido a las sucesivas modificaciones y ampliaciones de los procesos productivos es necesario que los
sistemas de control de procesos se puedan adaptar de manera flexible a los distintos tamaños de planta y
necesidades del cliente.
Redundancia a todos los niveles
En la actualidad son posibles amplias posibilidades para crear configuraciones redundantes en todos los
niveles del sistema de control.
La arquitectura cliente-servidor del sistema de control de procesos permite acceder desde un máximo de 32
clientes (OS / Batch / Route Control) a los datos de entre 1 hasta 12 servidores/ parejas de servidores (OS /
Batch / RouteControl). La técnica Multi Screen posibilita conectar hasta 4 monitores de proceso a un cliente.
En caso necesario, los servidores OS, Batch y Route Control pueden configurarse redundantes. Las parejas
de servidores OS redundantes se sincronizan automáticamente y a gran velocidad.
Posibilidades de conexión para sistemas redundantes en el sistema de control de procesos
En arquitecturas de sistema con servidores OS redundantes, en el caso de fallo se conmutan los clientes OS
al servidor de backup. Tareas no prioritarias supervisan permanentemente aplicaciones importantes para
detectar fallos que ocasionan la conmutación al equipo intacto. Tan pronto como el servidor caído esté
nuevamente operativo se sincronizan automáticamente los datos de proceso y los históricos de alarmas y
mensajes.
Las comunicaciones cliente-servidor y servidor-servidor discurren a través de una LAN Ethernet dedicada.
En caso de topología de anillo se evitan fallos de comunicación si, p.ej., se daña o corta la línea en alguna
parte.
Normalmente, los controladores (AS) de alta disponibilidad tienen configuración redundante, se conectan al
bus de planta con un módulo de comunicación por cada CPU.