La automatización modular en tan solo cuatro pasos

Automatización modular

Influir en la intensa oscilación que presenta el consumo y la calidad del agua cruda resulta imposible. Pero puede garantizar que su tratamiento del agua se prepare de forma inteligente para hacer frente a ello. Aquí entra en juego la industria 4.0 interconectada y la automatización modular de Festo.

Automatización modular con CPX

Festo ha dotado a la técnica de automatización de soluciones inteligentes. Gracias a la digitalización, podemos interconectar de forma sencilla, segura y fiable módulos automatizados a nivel de campo y permitir que interactúen. La palabra clave es "componentes inteligentes", que pueden combinarse de forma flexible en función de las necesidades y requisitos. Cada módulo integra en sí mismo la completa automatización necesaria para la ejecución de un proceso propio.

Nuestra plataforma de automatización CPX asume la función de disco giratorio para el procesamiento descentralizado de señales y el control de funciones. De esta forma, puede hacer frente de forma más sencilla y rentable a las oscilaciones del consumo de agua y de la calidad del agua cruda en comparación con un sistema de dirección centralizado. Los módulos que faltan simplemente se acoplan y se conectan, tanto si se trata del sistema de filtro como de las demás etapas del proceso: inclusión de módulos (numbering up) en lugar de la costosa ampliación de la escala (scale up).

Inteligencia a nivel de campo

Por regla general, el diseño y la ingeniería de sistemas técnicos de proceso han transcurrido hasta el momento de la siguiente manera: la cantidad de producción se define en una unidad de tiempo establecida y se configura para ello un proceso técnico. El conjunto se controla y se supervisa a través de un sistema central de dirección. El funcionamiento es correcto, siempre y cuando no se altere la cantidad necesaria de producción.

Precisamente, ese no es su caso. O bien, puede ser que se trate de oscilaciones en la calidad del agua cruda. Intervenir en este tipo de automatización centralizada resulta sumamente laborioso, ya que implica la modificación de la completa técnica de automatización y de proceso. Para ello, se requiere además la participación de un especialista en este tipo de construcción y programación. Asimismo, una reducción del rendimiento puede comprometer la calidad, el producto y la rentabilidad del sistema. Y por último, pero no menos importante, el mantenimiento resulta costoso y complicado, ya que es necesario desconectar y reconectar constantemente el sistema.

Comparación: modular vs. central

 

Comparación: modular vs. central

Comparación: modular vs. central

A través del concepto de la automatización modular, ahora está disponible una verdadera alternativa para todos los sectores dedicados al uso y tratamiento del agua: cada uno de los módulos del sistema conectados constituye una unidad funcional propia que funciona de forma independiente y que contiene en sí misma el completo sistema de control de Festo. En otras palabras: en función de las necesidades, es posible acoplar y desacoplar cada módulo de forma rápida y rentable. Esto concede flexibilidad a la hora de efectuar modificaciones en la cantidad de producción. Tampoco resulta necesario volver a programar y configurar el software de aplicación. Los costes de mantenimiento se reducen de forma considerable.

El camino hacia la automatización modular

En este caso, tomamos como ejemplo la filtración de agua, le mostramos cómo puede convertir su convencional sistema de proceso a gran escala en una solución automatizada, modular y descentralizada en tan solo cuatro pasos. Para ello, hemos seleccionado un sistema típico de tratamiento de agua, concebido específicamente para unos requisitos previamente definidos y, por lo tanto, difícil de modificar (reducción o ampliación). La automatización modular convierte el sistema en una solución flexible en la que puede ajustar de forma rápida y sencilla la cantidad de producción eliminando o añadiendo módulos (numbering down/numbering up).

Sistema inicial: sistema convencional de filtración de agua
Sistema inicial: sistema convencional de filtración de agua

A modo de ejemplo, hemos seleccionado un modelo convencional de un sistema de filtración de agua con control central y sistema de dirección. En este caso, el terminal de válvulas a modo de sistema I/O remoto se encuentra conectado al componente neumático integrado mediante bus de campo. En el armario de maniobra están montados los componentes para el control de los dispositivos de campo.

Paso 1: modularidad mecánica y funcional

 

Paso 1: modularidad mecánica y funcional

Paso 1: modularidad mecánica y funcional

Paso 1: estructuración en subprocesos

La modularidad de sistemas convencionales para el tratamiento del agua puede efectuarse de forma sencilla. Para ello, el proceso técnico se divide en primer lugar en subprocesos. En cada subproceso se define un módulo que contiene todos los componentes mecánicos y de técnica de automatización necesarios para un funcionamiento independiente.

Modularidad de la automatización

 

Modularidad de la automatización

Modularidad de la automatización

Paso 2: modularizar la automatización

La automatización se modulariza del mismo modo: los componentes del armario de maniobra y el control central (software de aplicación de proceso) se distribuyen de tal forma, que cada módulo cuenta con controlador, componentes I/O remotos y controles neumáticos propios.

Filtración de agua modularizada

 

Filtración de agua modularizada

Filtración de agua modularizada

Paso 3: coordinación del sistema completo

Una vez interconectados los módulos a un sistema de proceso, cada módulo ofrece su funcionalidad específica encapsulada a través de una interfaz de datos. Esto permite leer y/o escribir el modo de servicio, el estado, los valores de medición del proceso, las alarmas, etc., para permitir el funcionamiento del sistema.

Para ello, necesitará además un sistema de gestión de procesos que coordine la funcionalidad del módulo en el sistema completo y que permita guiar los procesos técnicos. Esto, sin embargo, presenta una estructura mucho más reducida en comparación con el control central. Como se ha mencionado anteriormente, las funciones de control próximas al proceso se incluyen ya en los propios módulos.

Ampliación del sistema mediante la integración de módulos (numbering up)

 

Ampliación del sistema mediante la integración de módulos (numbering up)

Ampliación del sistema mediante la integración de módulos (numbering up)

Paso 4: adaptación flexible de los sistemas modulares

A través de los módulos descritos, puede diseñar sistemas con características arbitrarias que respondan de forma exacta a los requisitos y necesidades actuales, simplemente añadiendo módulos con un diseño y funcionamiento idénticos. Flexibilidad desde el principio y en adelante: inclusión de módulos (numbering up) en lugar de ampliación de la escala (scale up).

La automatización modular es relativamente sencilla. Y con Festo, lo es aún más: nuestros expertos estarán encantados de asesorarle.

Argumentos para la automatización modular

La modularidad expuesta de un sistema controlado anteriormente de forma central se basa en el ejemplo de la filtración de agua. No obstante, el principio puede aplicarse básicamente a otros sectores industriales. No solo los operadores del sistema disfrutan de la flexibilidad que ofrece la automatización modular de procesos de Festo. Los fabricantes del sistema también obtienen ventajas del concepto modular.

Beneficios para el operador y los OEM

  • Eliminación/integración de módulos (numbering down/up): la automatización modular simplifica notablemente las modificaciones en el completo sistema. De este modo, la ingeniería tiene lugar de forma más rápida y rentable.
  • Transparencia: cada uno de los módulos de Festo es una unidad definida con precisión y gran funcionalidad.
  • Flexibilidad: los módulos son, por lo tanto, fáciles de adaptar. Así, la integración de etapas adicionales del proceso es más rápida y sencilla.
  • Sencillez: los módulos incluyen sus programas de aplicación específicos. De esta forma, se reduce la complejidad de la completa TI.
  • Independencia: los módulos de Festo se programan con CODESYS conforme a IEC 61131. Esto evita los costes de licencia y le permite seleccionar libremente el hardware de automatización.
  • Sinergia: los OEM pueden fabricar módulos uniformes incluso en pequeñas cantidades y probarlos completamente antes de la entrega. De esta forma, disfrutará de los rendimientos de escala en la producción y el montaje, reducirá sus costes y podrá tratar el mercado a su debido tiempo.

La tecnología del agua es tan solo el principio

Cabe prever que el diseño y la ingeniería de los sistema de proceso varíen de forma sustancial. La recomendación de NAMUR NE 148 ya ha formulado una serie de "Requisitos para la técnica de automatización a través de la modulación de sistemas de proceso" en el contexto de la industria 4.0. O dicho de otra forma: en toda la industria de procesos, los operadores y fabricantes de sistemas deben comprobar necesariamente si existe la posibilidadde implementar conceptos modulares en su sistema.

MPA-S y terminal CPX

Terminal de válvulas MPA-S con terminal CPX

¡Sumamente modular y flexible! La interfaz CPX del terminal de válvulas MPA está basada en el sistema de bus del CPX; este sistema de comunicación en serie se aprovecha en todas las bobinas magnéticas y funciones eléctricas de entrada y salida.

Terminal de válvulas MPA-S en el catálogo

Libro blanco: sistemas según el principio de modularidad

En el ejemplo de la filtración de agua le explicamos cómo se produce el cambio hacia la automatización modular en el caso de sistemas de procesos.

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