Integración de datos de pesaje

Pesaje industrial
Integración de datos de pesaje
Pesaje industrial
Una transferencia eficiente de datos de pesaje de proceso a sistemas MES o ERP de nivel
superior puede ayudar a hacer más transparentes los procesos de fabricación. Una mayor
transparencia puede mejorar el uso de activos, reducir los costes operativos y hacer cumplir las normas de certificación o normativas industriales con mayor facilidad
Identificar e implementar el sistema más eficaz de
recopilación e integración de datos puede ser todo un
reto, especialmente en una operación de fabricación
legada.
Este documento examina los retos de la integración
del proceso de pesaje y muestra aspectos que hay
que tener en cuenta a la hora de definir límites operativos y objetivos de datos. Las soluciones de pesaje
y comunicación tienen más posibilidades de cumplir
objetivos y generar un ROI mensurable si se tienen en
cuenta estos aspectos.
Índice
1 Definir los desafíos de la integración de datos
2 Determinar los objetivos de la integración
3 Evaluar las soluciones de la integración
4 Recomendación de buenas prácticas
5 Solución de problemas de comunicación
6Resumen
7 Recursos adicionales
Integración de datos de pesaje
1 Definir los desafíos de la integración de datos
Los desafíos a los que se enfrentan los fabricantes
cuando integran datos de pesaje eficazmente en un
sistema ERP/MES automatizado incluyen:
• Velocidad
Capacidad para proporcionar datos de pesaje «filtrados» fiables a un sistema de automatización de
nivel superior durante aplicaciones sensibles al
tiempo (como el llenado de alta precisión), de modo
que pueden realizarse ajustes de producción.
• Flexibilidad
Capacidad para comunicar información que afecta
a la precisión de pesaje, uso de materiales y velocidades de producción como ID de producto, peso
objetivo, peso de tara, estado de la báscula, mensajes de operario e información de error.
• Limitaciones de equipos
Contando con o sustituyendo equipos por nuevos
controladores que permitan automatización.
• Condiciones adversas
Lavado a alta presión, entornos explosivos/corrosivos, grandes vibraciones, interferencia electromagnética y/o temperaturas extremas.
Una evaluación experta de las condiciones en las
cuales se espera que funcione un sistema de pesaje
sin pérdida de precisión o comunicaciones con el
sistema de nivel superior puede ayudar a definir límites operativos. Entonces, junto con los objetivos de
integración de datos, puede realizarse la selección
de la solución más adecuada de equipos de pesaje y
comunicación de datos.
• Coste
Capacidad para utilizar soluciones que integren
datos de varias básculas en un único sistema automatizado.
2 Determinar los objetivos de la integración
Antes de seleccionar un terminal de pesaje/sistema de
comunicación, debe realizarse una evaluación de los
objetivos de integración de datos. Entres las preguntas
más frecuentes se incluyen:
•¿Qué tipo de información se comunicará entre
el terminal de pesaje y el sistema de automatización?
•¿Quién o qué necesita los datos y por qué?
•¿Qué activa un envío de datos y con qué frecuencia
se realizará la comunicación?
•¿Cuáles son los requisitos de formato de datos
actuales? ¿Son negociables?
•¿Cuál es el medio de comunicación?
¿Es negociable?
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METTLER TOLEDO - White
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Varias de estas preguntas tienen una naturaleza estratégica: ¿qué tipo de información se necesita, quién
la necesita y para qué? Una vez contestadas estas
preguntas, las soluciones restantes pueden examinarse con el objetivo de mejorar el rendimiento. Esto
aumenta la probabilidad de que la integración del proceso final genere un ROI mensurable e incluso rápido.
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3 Evaluar las soluciones de la integración
Si se tiene en cuenta el control PLC, el tipo de interface
bus puede influir en las especificaciones de los equipos de pesaje. La selección de la red bus PLC se basa
en factores como el tipo de bus de automatización del
proveedor, el número de nodos necesarios, los tipos
de dispositivos/cantidad de datos en red, la tasa de
transferencia de datos deseada y el presupuesto del
proyecto.
Un proveedor de equipos de automatización comparará los pros y contras de diferentes tipos de red.
Capacidades como:
• Carga de datos de peso objetivo al terminal de
pesaje
• Recopilación de información de calibración y/o
calibración a través de un programa PLC
• Estadística de seguimiento de la báscula
PC se convierte en una opción. Los sistemas Ethernet
TPC/IP utilizan comunicación de datos inalámbrica
más fácilmente que los sistemas PLC. Los interfaces
OPC pueden integrar datos de pesaje mediante un
servidor OPC a otras aplicaciones permitidas por OPC.
OPC proporciona un formato de datos normalizado
que puede reducir los costes de integración y asistencia, minimizar la complejidad del sistema y acelerar el
desarrollo del proyecto de automatización industrial.
Dentro del universo de productos de METTLER TOLEDO,
a continuación se muestra una comparación generalizada de alto nivel de sistemas PLC y TCP/IP.
son todas posibles con el terminal de pesaje ade­
cuado. Objetivos de pesaje como precisión en todo el
proceso y velocidad de llenado, junto con la red bus
PLC elegida, definirán el tipo de terminal e interface
necesario.
Si no se necesita integración de datos PLC, la comunicación de datos Ethernet TCP/IP o serie basada en
Terminal de montaje DIN IND131 de
METTLER TOLEDO
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METTLER TOLEDO - White
Método de comunicación
Requisitos/limitaciones
Datos de pesaje básicos a través de
serie o Ethernet TCP/IP
• Formato de datos de terminal estándar con conjuntos de datos limitados
predefinidos
• «Imprimir plantilla» guardada en el terminal de pesaje y comunicada
a hardware externo
• El servidor OPC comunica el formato de datos de pesaje
Datos de pesaje básicos a través de
señal de 4-20 ma o 0-10 V CC
• Comunicación limitada de peso y/o velocidad
• Necesita comunicación separada entre sistema de control y terminal
de pesaje para funciones como los comandos cero o imprimir
Datos de pesaje a través de fieldbus
PLC, p. ej. EtherNet/IP™, Profibus® DP
• Necesita programa/hardware PLC para integrar datos
• Las capacidades de interface PLC limitan el paquete de datos/tamaño
de mensaje
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4 Recomendación de buenas prácticas
Las buenas prácticas para integrar terminales de
pesaje en sistemas de nivel superior seguirán las
recomendaciones del proveedor de equipos de auto­
matización. Aunque las buenas prácticas para todo
tipo de red de automatización están fuera del alcance
de este documento, a continuación se muestran
varios ejemplos de buenas prácticas para implementar redes basadas en Ethernet como EtherNet/IP™,
Modbus TCP™ o ProfiNet®.
Red industrial frente a red de oficina
El diseño de red industrial requiere diferentes consideraciones al de oficina. El tráfico generado durante la
programación, configuración y diagnóstico de dispositivos EtherNet/IP™, así como durante el intercambio de
datos en los que el tiempo no es crítico, normalmente
es tráfico a baja velocidad generado esporádicamente.
Sin embargo, en un proceso de fabricación, el tráfico
generado durante el intercambio de datos en los que
el tiempo es crítico consiste básicamente en paquetes
UDP/IP Unicast y Multicast. El tráfico IP Multicast generado en una red EtherNet/IP es tráfico en paquetes cortos a alta velocidad generado sobre una base continua.
Si una subred EtherNet/IP está conectada a una red
de planta, la propagación continua de paquetes Multicast debe bloquearse. Aunque el flujo continuo de
información de la subred pueda ser conveniente para
un pesaje optimizado, puede causar un bombardeo de
mensajes de multidifusión que degrade el rendimiento
total de la red de la planta si esta no está gestionada.
4,000
Optimizar EtherNet/IP industrial
Rockwell Automation ha establecido las siguientes
recomendaciones para optimizar el rendimiento de la
red cuando se utiliza EtherNet/IP.
Seleccione comunicación Unicast EtherNet/IP
cuando sea posible. Unicast I/O para EtherNet/IP
permite una comunicación directa punto a punto
entre dos dispositivos de una red, más eficaz cuando
los datos de E/S no tienen que compartirse entre
varios dispositivos. Encontrará más información
sobre comunicación Unicast y Multicast en la publicación 70 ODVA, «Funcionalidad recomendada para
dispositivos EtherNet/IP», a la que puede accederse
mediante los enlaces que se muestran al final de este
artículo.
Minimice la carga de dispositivo debida a tráfico IP
Multicast no deseado. Dependiendo de la configuración de subred y conectividad de dispositivo, este
objetivo puede conseguirse utilizando conmutadores
Ethernet gestionados compatibles con LAN (VLAN)
virtuales y enrutamiento IP Multicast.
Minimice la carga de conmutador debida a tráfico
IP Multicast no deseado. Utilice conmutadores de red
bidireccionales industriales gestionados compatibles
con monitoreo IGMP (Protocolo de Multidifusión para
Grupos de Internet), puerto espejo, configuración VLAN,
información estadística SNMP, bloqueo de dirección IP,
autorrestauración de configuraciones, control de envío
masivo broadcast/multicast por puerto, expansión del
protocolo de árbol y priorización de cuadro.
Envíos de dispositivos industriales
basados en Ethernet
(miles de unidades)
©2008 ARC Advisory Group
3,500
3,000
2,500
2,000
1,500
La popularidad del dispositivo basado en Ethernet está creciendo
debido a una mayor velocidad, banda ancha más amplia, componentes comunes y facilidad de instalación.
1,000
500
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2007
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Minimice la carga en red debida a tráfico IP Multicast entrante no deseado / Evite que el tráfico
IP Multicast generado en la subred EtherNet/IP se
propague en una red de planta más grande.
Cuando se establecen redes industriales se prefieren
conectores de cable de red con índices medioambientales IP67 y valores de temperatura ampliados
hasta 80 ºC. En entornos con mucho ruido debe
utilizarse cableado blindado industrial CAT6 o CAT6a.
En algunos casos, un conducto metálico puesto a
tierra puede minimizar interferencias eléctricas. Una
adecuada puesta a tierra es importante para evitar
bucles que puedan causar caídas de comunicación
o interferencias de señal.
El uso del código de muestra PLC suministrado por
el proveedor u otras herramientas de integración
como Añadir perfiles (AOPs) y Añadir instrucciones
(AOIs) de Rockwell Automation pueden simplificar la
integración de dispositivos en una red de automatización y minimizar errores de programación.
5 Solución de problemas de comunicación
La solución de problemas de comunicación de datos
para un terminal de pesaje y sistema de automatización depende del método de comunicación utilizado.
Para un puerto serie o EtherNet TCP/IP para PC, una
conexión sencilla utilizando una aplicación de PC
como HyperTerminal puede verificar la transferencia
de datos de peso básica a través del puerto de comunicaciones del terminal.
La solución de problemas de la red Ethernet normalmente se divide en áreas principales, que incluyen:
• medios de red (cableado, conectores, tarjetas de
interface de red);
• ajustes de software/configuración de red; y
• rendimiento de señal de red.
Para solucionar problemas en medios de red se
emplean diversas herramientas técnicas como dis-
positivos TDR (reflectómetro de dominio de tiempo),
analizadores de red manuales y analizadores de rendimiento de cable. Para aplicaciones basadas en PLC,
algunos proveedores suministran software de simulación basado en PC para ver y verificar datos comunicados desde el puerto PLC de un terminal de pesaje.
Los LED montados en la placa de circuito impreso
de comunicación proporcionan información básica
sobre el estado de operación. Eludir el programa de
aplicación PLC y escribir directamente para emitir un
comando y palabras de datos también puede ser una
buena solución.
La solución de problemas del terminal de pesaje
también puede realizarse a través de acceso remoto
a un archivo de configuración del terminal, registros
de error y páginas web que muestran el diagnóstico o
estado operativo.
Terminales de pesaje IND560 de METTLER TOLEDO
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Integración de datos de pesaje
6Resumen
La transferencia eficiente de datos de proceso a sistemas MES o ERP de nivel superior, junto con actualizaciones inteligentes del sistema/plataforma de pesaje,
puede:
•mejorar los controles del proceso de fabricación;
•mejorar el uso de activos;
•reducir los costes operativos;
•generar un ROI mensurable.
La identificación clara de objetivos, tanto interna
como con la ayuda de especialistas en el proceso
de pesaje, puede garantizar que las inversiones en
hardware y software reportarían los beneficios de
mejora de proceso previstos. Las consideraciones
para actualizaciones de sistema propuestas incluyen:
•Velocidad del proceso (por ejemplo, llenado a alta
velocidad), que influye en las velocidades de intercambio de datos
•Equipos existentes y conectividad potencial
•Presupuesto disponible
•Condiciones operativas adversas, como lavado a
alta presión, químicos corrosivos, entornos peligrosos y temperatura extrema
•Los datos: ¿quién/qué lo necesita, por qué y
en qué formato?
•¿Se requiere conectividad PLC, o funcionará el puerto serie o Ethernet TCP/IP para PC?
Finalmente, la solución de problemas de la red
Ethernet requiere conocimiento de medios de red,
configuración y rendimiento de señal. Algunos
proveedores suministran software de simulación
basado en PC para verificar datos comunicados desde
el puerto PLC de un terminal de pesaje. Los propios
proveedores pueden ayudar con las comparaciones
de varias soluciones de comunicación de sistema y
plataforma de pesaje.
7 Recursos adicionales
Encontrará más información sobre capacidades de comunicación, formato de datos y requisitos específicos de
la red fieldbus para terminales de pesaje de METTLER TOLEDO en www.mt.com. Los siguientes enlaces proporcionan información general y específica del proveedor que puede ayudar a optimizar procesos automatizados
que implican el pesaje.
•Herramientas de arquitectura integrada de Rockwell Automation: –
www.rockwellautomation.com/solutions/integratedarchitecture/resources4.html#Termination
•Software Integrated Architecture Builder de Rockwell – www.rockwellautomation.com/en/e-tools/configuration.html
•Biblioteca ODVA DeviceNet™ – www.odva.org/default.aspx? tabid=73
•Biblioteca ODVA EtherNet/IP™ – www.odva.org/default.aspx? tabid=76
•Profibus/ProfiNet® – www.profibus.com
•Network Analyzer Wire Shark – www.wireshark.org
•Fluke Networks – www.flukenetworks.com
•Kepware OPC – www.kepware.com
www.mt.com/terminals
Para más información
España
­Mettler-­­Toledo S.A.E.
Miguel Hernández 69 – 71
08908 L’Hospitalet de Llobregat
(Barcelona)
Tel. +34 902 32 00 23
Fax.+34 902 32 00 24
[email protected]
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México
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Col. Chapultepec Morales
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Fax(55) 5547 2128
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