Automatización modular en la tecnología del agua

La automatización modular en tan solo cuatro pasos

Usted no puede cambiar el hecho de que el consumo y la calidad del agua sin depurar fluctúen mucho. Pero sí que puede garantizar que su tratamiento del agua se prepare de forma inteligente. 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 clave son los "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

Comparación: modular vs. central

Tecnología del agua: automatización modular

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 la producción se mantenga igual.

Precisamente, ese no es su caso. Existen oscilaciones en la calidad del agua cruda. Intervenir en este tipo de automatización centralizada resulta muy laborioso, ya que implica la modificación de toda la técnica de automatización y de proceso. Para ello, hace falta 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.

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 sistema de control completo de Festo. En otras palabras: en función de las necesidades, es posible acoplar y desacoplar cada módulo de forma rápida y rentable. Esto ofrece 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.

Ejemplo práctico: elaboración de bebidas

Elaboración de bebidas

El agua sin depurar tiene diferentes composiciones según la ubicación de la fábrica. Y, en ocasiones, puede tener contaminantes. En consecuencia, son necesarios determinados pasos para el tratamiento del agua a fin de que usted obtenga un agua de alta calidad para la producción. Se requiere una combinación a medida de sistemas de filtración: filtros de grava, intercambiadores de iones, sistemas de ultrafiltración u ósmosis inversa, etc.

La automatización modular tiene una clara ventaja aquí: puede adaptarse rápidamente a las circunstancias cambiantes e integrar fácilmente los módulos de filtración necesarios. Porque cada uno de estos módulos ya incluye las funciones de automatización requeridas, que son implementadas por el sistema de I/O remotas con PLC integrado de Festo. Esto permite complementarlos fácilmente según sea necesario.

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 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).

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: 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.

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.

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.

Paso 4: adaptación flexible de los sistemas modulares

A través de los módulos descritos, puede construir los sistemas que desee y que respondan con precisión 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 de un sistema controlado anteriormente de forma central se basa en el ejemplo de la filtración de agua. Pero 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/incorporación de módulos: la automatización modular simplifica notablemente las modificaciones en el sistema completo. 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 posibilidad de implementar conceptos modulares en su sistema.

Libro blanco: equipos según el principio de modularidad

En un didáctico libro blanco, le explicamos, en el ejemplo de la filtración de agua, cómo se produce el cambio hacia la automatización modular en el caso de sistemas técnicos de procesos.

Aquí puede descargar el PDF.