CAPÍTULO I V RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN
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CAPÍTULO I V RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN
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CAPÍTULO I V
RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN
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CAPÍTULO I V
RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN
1. PRESENTACIÓN DE LOS RESULTADOS
La presente investigación tuvo como finalidad el desarrollo de un
Sistema Automatizado para el control de las Válvulas Electromecánicas
Secuénciales de dos Hilos, incrementando de esta manera su eficiencia y
seguridad operacional en el Terminal de Embarque de Puerto Miranda
PDVSA.
Según el propósito de este estudio, los resultados obtenidos de acuerdo
a la metología aplicada fueron los siguiente:
2. DESCRIPCIÓN DE LA SITUACIÓN ACTUAL
El presente estudio se encuentran orientado a una mayor integración
entre los procesos de operaciones y la Ingeniería, con el fin de alcanzar una
mayor productividad y confiabilidad en los proyectos, logrando que los mismo
se adapten cada vez más a las necesidades de los procesos.
Por la necesidad de conocimiento de los procesos y las actividades
concernientes a las Válvulas Electromecánicas Secuénciales de dos Hilos, se
procedió a la ejecución de las siguientes actividades:
- Se ubicó bibliografía relacionada con el tema.
- Se organizaron visitas al campo del terminal de Embarque.
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- Se realizaron entrevista no estructuradas con el personal de
operadores, mantenedores y jefe de patio.
A través de esta información se obtuvo conocimiento que la empresa
PDVSA, y el terminal de Embarque de Puerto Miranda, las operaciones
efectuada con las Válvulas Electromecánicas existente no satisfacen los
requerimientos de las operaciones exigidas por la cartera del cliente de la
Industria Petrolera.
El crudo que se encuentra en el terminal de Puerto Miranda, listo para
el despacho a buque o bombeo al Complejo de Refinación Paraguaná
(CRP), se le toma las medidas iniciales (Medidas de Tanque) y las
especificaciones requeridas por el cliente.
Las operaciones realizadas a través de las Válvulas Electromecánicas
instaladas actualmente se efectúan de las siguientes formas: Se cuenta con
tres bombas de carga que succionan crudo de los tanques ubicados en el
Patio del Terminal, de las cuales sólo una de ellas, es la que succiona del
tanque de crudo seleccionado y lo bombea a 80 psi a los muelles de carga o
recirculando a través de los calentadores hacia otro tanques.
A través de las diferentes operaciones realizadas en el área industrial
(Patio de Tanques) que son efectuada por Válvulas Electromecánicas
existente han sugido, problemas de comunicación, que dan como
consecuencia errores en las operaciones tales como: Mezclado de crudo,
Calentamiento de Crudo, Llenado de Tanquero; sacando fuera de
especificaciones los crudos exigido por los clientes. Por esta problemática se
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requieren incorporar un Sistema Automatizado para el Control de Válvulas
Electromecánicas Secuénciales de dos Hilos, garantizando así el monitoreo
en tiempo real de todas las operaciones antes descrita.
En la actualidad el sistema de Válvulas Electromecánicas está
conformado por ochocientas cuarenta y cinco (845) válvulas, ubicadas en
Silos dentro del Área Industrial del Terminal de Embarque Puerto Miranda.
Los Silos son pequeños grupos de válvulas encargadas de la Succión y
Descarga de Crudo, en donde las señales analógicas de estos instrumentos
no están integradas a un dispositivo de control, por lo cual se operan de
forma Local desde el Campo o de forma Remota desde Sala de Control.
Las válvulas constan internamente de siete (7) cables de control,
funcionando de la siguiente manera:
• Cable 32 y Cable 33: Apertura de la Válvula.
• Cable 42 y Cable 43: Cierre de la Válvula.
• Cable 21: Suministro de voltaje (50 V-D.C.), desde el cuarto de
Reles.
Estos cables van directamente a paneles de dsitribución para el
arrancador correspondiente intervenga en el proceso. Los paneles se
encuentran dentro de las casetas locales (A, B, L y C), cuyas señales se
registran en Sala de Control.
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La desventaja del sistema actual es que tecnológicamente es obsoleto
debido a que la apertura y cierre de las válvulas se hace desde el panel de
control (Sala de Control) y no desde PC.
Aparte de eso, el panel de control ofrece visualización de fallas al
operador. Sin embargo, no especifica el tipo de falla registrada.
Por lo anteriormente expuesto, se puede decir que la arquitectura
funcional en el Sistema de Válvulas Electromecánicas no posee ningún
grado de automatización, ocasionando que se lleve a cabo en forma Local-
Remota, con las inevitables consecuencias de registrar un error humano
involuntario. Es entonces necesario automatizar dicho sistema, en donde los
requerimientos de datos están determinados por la interacción que exista
entre el sistema que es necesario controlar y el software que permitirá la
supervisión del mismo.
Por lo que se requiere que el mismo sistema a ser automatizado
establezca un mecanismo que permita manejar la apertura y cierre de
válvulas, en forma eficiente y efectiva.
3. SUBDIVISIÓN DEL PROBLEMA.
Es importante señalar en esta fase las especificaciones funcionales de
la Automatización.
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3.1. INTERFAZ CON EL PROCESO
Esta especificación debe recolectar datos del proceso, a partir de
entradas analógicas. Además, debe enviar comandos al campo a trvés de
señales de salida analógicas a las Válvulas Electromecánicas.
En el caso de los Patios de Tanques, la interfaz con el proceso se lleva
acabo de datos y control supervisorio, los cuales intercambian información
con el sistema central ubicado en el Terminal de Embarque de Puerto
Miranda vía red supervisoria de automatización.
Esto permite la conexión entre los diferentes sistemas en forma
transparente al nivel de la capa de transporte (TCP/IP) y suministrando los
mecanismos para el desarrollo y/o incorporación de sotfware adicionales al
sistema en el ámbito de la capa de aplicación.
3.2. INTERFAZ CON EL USUARIO.
Esta especificación debe ofrecer al operador la capacidad de presentar
datos del proceso a través de despliegues en pantalla, así como debe
permitir ejecutar comandos introducidos por usuarios mediante teclados de
funciones y dispositivos de posición/selección como el ratón electrónico
(Mouse).
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3.3. FUNCIONES DE CONTROL.
Esta especificación debe realizar las siguientes funciones:
- Ejecutar algoritmos de control y cálculos, tales como: control
secuencial, control proporcional integral derivativo (PID) y programas y/o
cálculos preparados por el usuarios.
- Proveer los siguientes modos de control:
• Manual, controlado por el operador.
• Automático, controlado por una secuencia o por el proceso.
• Supervisorio, controlado remotamente.
- Utilizar paquetes de programas de aplicación, tales como:
• Control estadístico de proceso.
• Otros programas desarrollados por el usuario o terceros.
3.4. FUNCIONES DE INFORMES, EVENTOS Y ALARMAS.
Los eventos y alarmas advierten al operador cuando algo signifiactivo
está ocurriendo en el proceso o en los sistemas de seguridad. Sus mensajes
son creados como resultado de la detección en los sistemas de seguridad,
una acción del operador o el resultado de una aplicación.
La función de ellos despliega la última alarma en la parte superior de la
pantalla, sin importale que despliegue esté abierto en ese momento. Desde
esta línea de alarmas el objeto podrá ser seleccionado para examinar todas
las alarmas ocurrida en ciertos período de tiempo. Es importante señalar, que
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las alarmas de proceso se hacen presentes a través del anunciador de
alarrmas en forma detellantes y audible.
3.5. DOCUMENTACIÓN
Entre las tecnologías que se estudiaron para desarrollar el sistema se
encuentra la Estación Maestra, el PLC (Controlador Lógico Programable),
DCS (Ssitema de Control Distribuido) y las Válvulas Electromecánicas
Rotork.
La Estación Maestra consta de un teclado y un visualizador que realiza
el monitoreo del estado de lazo y ajusta sus parámetros de funcionamientos,
controlando un lazo de 240 unidades de campo y 20 Km de longitud. Su
alimentación es de 24 Vcc de la misma manera dispone de una fuente de
alimentación en Alterna. La Estación Maestra estudiada es la de Rotork.
Las alternativas de PLC en el mercado son muchas, tales como:
Modicon, General Electric, Siemmens, Asea Brown Boveri (ABB) y Allen-
Bradley (A-B).
De estas, solo se estudiaron Modicon y Allen-Bradley por ser punto
focal dentro del departamento de Racionalización de Equipos e Instrumentos
de PDVSA; encargado de simplificar al máximo posible las etapas de un
proyecto mediante la desminución de variedad de equipos e instrumentos,
utilizados en las especialidades de Mécanicas, Electricidad, Instrumentación
y Sistemas, reduciéndose en consecuencia los costos asociados al proyecto
y a su vida útil.
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Además de esto, por ser el PLC unos de los equipos más utilizados,
cubriendo las necesidades existente en la industria Petrolera y de acuerdo a
los operadores de planta, son faciles para programar, para realizarle
mantenimiento y destectar fallas.
Entre los PLC que tienen Allen-Bradley (A-B) se encuentra las serie
cinco (5) y la serie tres (3). La serie cinco (5), fue la estudiada, pudiéndose
utilizar para un Control Centralizado o un Control Distribuido.
El Control Centralizado, es un sistema jerárquico donde tiene el control
sobre todo los procesos que estan concentrados en una unidad de proceso.
El Control Distribuido, es un sistema el cual controla y maneja las
funciones que son extendidas por todo el equipo. Las múltiples unidades de
proceso manejan el control, las funciones y usan un Ethernet o bus para el
sistema de comunicaciones.
Dentro de los PLC que ofrece Modicon se encuentran los siguientes
modelos de controladores: 984-785, 984-485. En este caso se estudió el
984-785, que funciona como el indagador en la red, recibiendo y pasando
señales y mensajes. Los programas de aplicación pueden accesar registro
en los controladores Locales y en otros controladores de la red.
Esta unidad de procesos se utiliza como un control distribuidos, ya que
controla las funciones que son extendidas por todo el equipo. Un controlador
984, es un computador con propósitos especiales con capacidad de
procesamiento digital, diseñados para el control industrial y aplicaciones de
manufactura, en tiempo real. En esencia un controlador lógico programable
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monitorea el estado de la variables de campo a través de la recepción de las
señales desde los módulos de entrada, da soluciones mediantes programas
lógicos y direccionan las actividades de las variables de campo enviando
señales de control a los módulos de salida.
En cuanto a los DCS (Sistema de Control Distribuido), también existen
una gran variedad en el mercado, de los cuales se estudiaron los
pertenecientes a ASEA Brown Boveri (ABB).
Los DCS/OCS son controladores que pueden instalarse en casetas
locales de control. Son capaces de soportar 3500 I/O y están preparados con
una bibliotecas de módulos con representación gráfica en forma de bloques
fácilmente configurables, uno para cada tipo de objeto que se vaya a
controlar, ya sea este un motor una válvula o un calentador. Estas máquinas
poseen módulos de algoritmos de control PID, módulos para manejos
orientados por secuencias y mucho más, equipados de una pantalla u objeto
visual gráfico para una buena comunicación y dialógo entre el operador y las
máquinas.
Para poder realizar un sistema integrado, se requiere de una
plantaforma de automatización industrial para la cual se investigaron
diferentes sistemas de supervisión tales como: Wonderware con InTouch,
Intellution-Fix, Realflex-Windows NT, IGES –ABB Simcon.
La primera plataforma estudiada fue el sotfware de Wonderware
InTouch, una herramienta potente y flexible de desarrollo de interfaces de
operador para la creación de sistemas personalizados en entornos de
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fabricación de procesos. Permite a los ingenieros, supervisores,
administradores y operadores, visualizar en pantalla mediante
representaciones gráficas y procesos en tiempo real, los trabajos de una
operación completa. Es compatible con cualquier red común NetBios:
Ethernet, Novell, TokenRing, Arcnet, entre otras. Brinda una series de
beneficios, tales como:
• Gráficos orientados a objeto: Aplicaciones fáciles de configurar
significan desarrollos más rápidos. Los objetos y grupos de objetos pueden
moverse, redimensionarse y animarse de manera más rápida y sencilla que
los gráficos de mapa de bits.
• Enlaces de Animación: Los enlaces de animación pueden combinarse
para ofrecer tamaños, colores, movimientos y/o cambios de posición
complejos.
• Asistentes: Incluye una biblioteca completa de asistentes complejos
preconfigurados como interruptores, deslizadores y medidores, que los
usuarios pueden modificar y duplicar libremente. Con frecuencia los
asistentes utilizados pueden añadirse a la barra de herramientas para facilitar
el acceso durante el desarrollo de aplicaciones.
• Referencia Dinámica: Esta función permite a los usuarios cambiar las
referencias de base de datos a etiquetas de entrada/salida durante la
ejecución, lo que significa que los usuarios pueden cambiar en todo
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momento las referencias de datos para direcciones PLC, hoja de cálculos
Excel y referencias de intercambio dinámicos de datos (DDE).
• Alarmas Distribuidas: Admiten varios servidores o suministradores de
alarmas simultáneamente, lo que le da a los operadores la capacidad de ver
información de alarmas desde varias ubicaciones remotas al mismo tiempo.
Las nuevas funciones permiten a los usuarios implementar un
reconocimiento del tipo de alarma, entre otras.
• Tendencia Histórica Distribuida: Como In Touch, permite utilizar hasta
ocho plumas por gráficos, los usuarios pueden disponer de una cantidad sin
precedentes de datos históricos en un instante dado.
La segunda plataforma estudiada fue Reaflex. Este software es un
sistema altamente eficiente para control Supervisorio y Adquisición de datos
(SCADA), aplicaciones en un amplio rango de ambiente en un tiempo real.
Es rápido y bastante compacto para correr en PCs IBM y compatibles a esta.
Provee explotación, control y monitoreo que son fácilmente manejados por el
implementador de sistema para necesidades de sistemas específocos,
usados con gran facilidad por los operadores.
Realflex posee un interfaz para el usuario muy amigable, incluyendo
pantallas actuales dinámicas, alarmas audibles y visibles, impresión de
reportes y mecanismo de control integros.
Este sistema provee además comunicaciones con la red y acceso al
sistema operativo QNX.
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Tanto la implantación y operación del Realflex, son centradas en la
ventana principal (Base window). La ventana básica incluye pantalla como
monitoreo con tiempo real, pantallas con activación de una alarma y
exposición de una segunda, silenciador de alarmas, un menú principal y los
formatos CRT.
A parte del Menú Principal y varios sub-menú, los operadores tienen
acceso a todas las funciones del Realflex. Los formatos CRT suministran
acceso a las pantallas gráficas actuales.
La tercera plataforma investigada fue Intellution-Fix. Entre las
especificaciones que ofrece Intellution se tiene:
• Fix para Windows 95 y Windows NT es un programa para aplicación
de 32 bits estando escrito para especificaciones de Microsoft´s Win-32. Esto
significa que en comparación con los programas del sistema en 16 bits, FIX
toma gran ventaja de la poderosa capacidad del sistema operativo
Microsoft´s Windows 95 y Windows NT.
• Propiedades del programa automático FIX:
-Arquitectura Distribuida, Cliente/Servidor.
- Interfaz Hombre- Máquina.
- Con un 100% de integración de datos.
- Monitoreo de proceso en tiempo real.
- Control y Adquisición de datos supervisados.
- Manejador de Alarmas.
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- Estadística de Control de Procesos.
- Reportes de Acumulación.
• Fácil de aprender
- Animación con la facilidar de crear tu propia pantalla con un sistema
básico de desarrollo.
- Ayuda con sólo pulsar el mouse se puede conseguir cualquier
información.
• Fácil de Desarrollar
- Fix Campo de Dibujo, construye una aplicación rápidamente con
nuestro simple integrador de trabajo. En Fix Draw, usted puede añadir,
modificar, borrar y visualizar la información I/O, también se puede accesar a
otra aplicación del sistema de desarrollo como: Reportes Históricos, Recipe,
Alarmas, entre otros.
- Gráficos Dinámico Tm Wizards, este tiene una librería de diagramas
pre-construidos incluyendo bombas, Válvulas, Tuberías, entre otros.
La última plataforma estudiada fue un software de Asea Brown Boveri
(ABB), denominado IGES (Inteligent Graphical Engineering System).
El IGES monitorea en tiempo real, procesa datos y los compara con
modelos predecidos para medir el desempeño, la detección de fallas y
diagnóstico. Informa al operador cuando la acciones de control deben ser
tomadas para evitar daños, mejorar la producción y reducir el Stress
innecesario en los equipos. Además da a conocer ordenes de trabajo de
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mantenimiento preventivo basados en condiciones operacionales ahorrando
dinero en mantenimientos, incrementando la confiabilidad en los equipos y
ciclo de vida. Este permite monitorear el proceso y toma de decisiones de
ingeniería 24 horas al día y 7 días a la semana, por lo que maximiza la
ganancia del tiempo real.
3.6. ANÁLISIS DE LAS ALTERNATIVAS
Para realizar el análisis técnico/económicamente se organizaron tres
propuestas principales para Automatizar el Sistema de Válvulas
Electromecánicas del Terminal de Embarque Puerto Miranda.
La primera propuesta que se estudió se basa en colocar como
instrumento controlador un PLC Modicon 984, y a su vez como plataforma de
Automatización utilizada será Wonderware Intouch. La segunda propuesta
abarca una Estación Maestra y como software para la supervisión y la
adquisición de datos el Realflex. Y la última propuesta comprende un DCS y
estaciones de operación Advant con Sistema Operativo Unix o Windows NT,
con IGES como interfaz para el usuario.
Con la primera propuesta, económicamente hablando, se reducirían los
gastos de compra del PLC, debido a que en Sala de Control existe uno, con
disponibilidad. Lo que restaría sería la compra e instalación del software a
ser utilizado, específicamente el Wonderware In Touch.
La tercera propuesta, tampoco es factible económicamente, con
desventaja de que se tendrá que comprar tanto el DCS como la plataforma
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de la Automatización. Técnicamente, es una propuesta viable como sistema
de Integración, para todas las automatizaciones de los procesos realizados
en Puerto Miranda.
La segunda propuesta, es la más viable, por ser la más económica
debido a que tanto la Estación Maestra como el Realflex se encuentran
disponibles en la empresa.
Actualmente, el Realflex está instalado en Sala de Control cumpliendo
con el monitoreo y control de algunos procesos que se realizan en campo,
así como la Estación Maestra posee disponibilidad de entradas y salidas.
También es factible porque debido a las pérdidas que existen en la
empresa al realizar el proceso incorrecto de apertura o cierre de las válvulas
se requiere que el proyecto que se efectúe en corto plazo, cumpliendo con
ello ésta propuesta.
4. DISEÑO DE LA ARQUITECTURA
El Diseño funcional del sistema a ser automatizado se basa en una
estructura jerarquizada, donde el nivel básico de control presenta una
estructura funcionalmente distribuida, es efectuado por una Estación
Maestra, la cual realiza la adquisición de datos del proceso, que responde a
las especificaciones funcionales antes planteadas. (Ver figura # 16).
En el nivel superior se encuentran las Estaciones de trabajo (Operación
e Ingeniería), los dispositivos de almacenamientos de datos del proceso
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(Base de datos e Históricos), el computador supervisorio o control maestro
de la instalación, impresoras e interfaces de comunicaciones (enrutador).
La comunicación entre el nivel superior y el básico se realiza a través
de una red tipo Ethernet, la cual maneja el grupo de protocolos TCP/IP.
Debido a que esta red presenta la desventaja de la no-disponibilidad y de
que no sea en tiempo real, su aplicación restringe las actividades no críticas
como la conexión de las estaciones de trabajo, los dispositivos de
almacenamiento de datos de proceso, el computador supervisorio de la
instalación, impresoras e interfaces de comunicación.
Al nivel de red industrial, el protocolo de comunicación utilizado para el
intercambio de datos en tiempo real es MODBUS PLUS con una velocidad
de 1 Mbps. Este tipo de red utiliza el método determinístico debido a que los
tiempos de respuestas son considerados como un parámetro esencial,
porque utiliza la técnica de TokenPassing que le permite disponer un tiempo
determinado a la Estación Maestra para transmitir y mantener dentro de la
red aquellas actividades que por su condición necesitan de un medio seguro
y en tiempo real.
4.1. ESPECIFICACIONES DEL HARDWARE
Entre las especificaciones más importante se puede mencionar las
siguientes.
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4.2. INTERFAZ HOMBRE MÁQUINA
Las funciones de supervisión y control de la operaciones de apertura y
cierre de las válvulas se efectuarán en forma permanente desde las
Estaciones de Trabajo.
La configuración inicial de entradas y salidas de la EstaciónMaestra y
los cambios de configuración requeridos operacionalmente, se debe realizar
por medio de terminales portátiles y desde la Estación de Trabajo.
La presentación de mensajes, eventos o alarmas correspondiente al
Sistema de Válvulas deben registrarse en forma normalizada.
La interfaz con el usuario esta´constituida por una Estación de trabajo.
4.2.1. ESTACIÓN DE TRABAJO
Las Estaciones de Trabajo son el conjunto dispositvos que permite al
operador controlar el proceso durante la operación normal, arranque, parada
y lo capacita para responder a condiciones anormales.
En adición a las estaciones de operación, se suministra una estación de
ingeniería, la cual tiene acceso tanto a los datos históricos como la
supervisión del proceso en línea.
Desde la Estación de ingeniería, aunque no se actúa directamente
sobre el proceso, se realizan funciones de mantenimiento e ingeniería como
configurar las bases de datos, las pantallas de presentación de datos, las
tendencias y los gráficos. Esto incluye la configuración inicial de entrada y
salida de procesadores de control así como los cambios de configuración
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requeridos operacionalmente, aunque el sistema está capacitado para
hacerlo desde cualquier estación.
Las funciones de optimación, modelajes y simulación del sistema que
deben ser realizadas, se ejecutarán en la estación de Ingeniería. Esto a fin
de no afectar el rendimiento de las estaciones de operación.
Las estaciones de trabajo constan de:
1. Una pantalla de video.
2. Un teclado alfanúmerico y de función.
3. Un dispositivo de selección, ratón electrónico (Mouse), Esfera de
selección (Trackball).
4.Un procesador (CPU) con una Unidad de almacenamiento de datos
en disco (duro y/o flexible) y una unidad de respaldo (Tape Backup, Zip,
entre otras).
4.2.2. ESTACIÓN MAESTRA
Realiza la función de interfaz con el proceso, la adquisición de datos,
así como el control básico; por lo tanto, tienen redundancia al nivel de CPU,
fuente de poder y módulos de comunicación.
4.3. ESPECIFICACIONES DEL SOFTWARE
Entre las especificaciones del software se encuentran las siguientes.
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4.3.1. CONFIGURACIÓN
Todas las configuraciones en el sistema, ya sean de pantallas de datos,
gráficos, reportes, listas de barrido de señales de campo, entre otras, se
hacen mediante la introducción de parámetros solicitados por el sistema,
dependiendo de las funciones, mediante iconos, menús, puntos sensibles y
llenado de espacios (Fill in the blanks).
Tanto los mensajes que se presentan a los usuarios del sistema, como
los comandos que éstos introducen, deben ser en idioma español.
4.3.2. DOCUMENTACIÓN
El software debe ser autodocumentado, es decir, provee facilidades
para la generación de informes configurables, tanto de la información propia
del sistema (configuración, dispositivos conectados, información técnica
sobre los diversos módulos, fallas detectadas y lista de variables
muestreadas, entre otros), como de los registros de operación.
4.3.3. AUTODIAGNÓTICO
El software debe proveer facilidades de autodiagnótico, que permita
someter los diversos módulos que componen cada sistema a pruebas de
operación y rendimiento.
Estas pruebas de autodiagnótico se pueden realizar al nivel de:
- Módulo de procesamiento
- Módulo de entrada y salidas
- Módulo de comunicación
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- Diversos módulos de software
La detección de una falla menor de generar un informe de alarma al
usuario del sistema indicando la ubicación, causa de la misma y las acciones
a tomar, a fin de que pueda ser enviada la ocurrencia de una falla mayor.
La detección de una falla en uno de los módulos del sistema, reporta la
alarma al usuario y ejecuta las funciones de reintento.
El sistema debe llevar un registro de las fallas detectadas, con
posibilidad de generar informes configurables (por equipo, tipo de falla,
período de tiempo, entre otros). Incluye aplicaciones expertas utilizadas en
labores de mantenimiento predictivo y preventivo.
4.3.4. SEGURIDAD DEL SISTEMA
El uso de las funciones de configuración operación e ingeniería, es
controlado mediante jerarquía de acceso, que además, mantiene un registro
de las operaciones efectuadas por cada usuario. Dicha estructura incluye la
verificación de autorización para la realización de cada comando.
Todos los cambios realizados al módulo de software del sistema
deben ser documentados y registrados incluyendo identificación del usuario
fecha y hora de la modificación.
De manera automática, el sistema genera copias de respaldo de las
tres versiones previas de los módulos de software que se han modificado. Se
mantiene un registro de todas las versiones modificadas en cada módulo o
programa, incluyendo la fecha y hora de su modificación.
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4.3.5. SISTEMA OPERATIVO
El sistema operativo del sistema de adquisición de datos y control
supervisorio tiene las siguientes características generales:
• Es de arquitectura abierta
• Es la versión más reciente liberada por el fabricante
• Es de tecnología probada en aplicaciones induatriales de sistemas de
adquisición de datos y control de procesos.
• Esta diseñado para propósitos de tiempo real.
Así mismo, el sistema operativo provee capacidades para:
- Soporte multitarea
- Soporte multiusuario
- Soporte multiprocesamiento
- Ejecución de actividades por prioridades
- Manejo de prioridades a nivel de hardware y software
- Manejo de tareas a diferentes niveles de hardware
- Ejecución de tareas iniciadas por eventos
- Ejecución de tareas iniciadas por tiempo
- Ejecución de tareas por lotes
El Sistema Operativo cumple con los siguientes requerimientos
funcionales:
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- Reiniciar en forma automática después de que haya ocurrido alguna
falla en el sistema.
Cuenta con un sistema de auditoría y registro de las actividades del
sistema.
- Está en capacidad de interrumpir los programas del usuario,
basándose en sus prioridades y a las acciones a tomar. Los programas de
menor prioridad podrán ser interrumpidos para el procesamiento de uno de
mayor prioridad.
4.3.6. INTERFAZ CON EL USUARIO
Este software de interfaz con el usuario provee capaciada para:
- Mostrar las pantallas bajo requerimiento del operador.
- Responder al operador por cualquier acción tomada por éste. Esta
repuesta podrá ser un mensaje de reconocimiento en pantalla, una nueva
pantalla o cualquier señal que indique la aceptación del comando del
operador.
- Programación orientada a objetos, siendo su ejecución a través de
iconos, menús y puntos sensibles.
- Visualización de alarmas.
El software de edición a ser suministrado permite modificaciones,
reemplazos y eliminación de cualquier configuración de pantalla por parte del
usuario, sin requerimiento de programadores, donde el acceso a dicha
facilidad se restringe, mediante claves, en una estructura jerarquizada.
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5. INTERCONEXIÓN DEL SISTEMA
La interconexión de los equipos del sistema se realizaron de las
siguientes manera:
• CONEXIÓN Y MONTAJE
La Estación Maestra ya esta lista para su conexión de lazo; la Estación
Maestra debe montarse en un Rack o en un armario, en posición horizontal y
a una altura comprendida entre 1 y 1,7 metros sobre el suelo para permitir la
visualización correcta de la pantalla y el acceso a las teclas.
Idealmente se dejará libre acceso por delante y por detrás se dejara
suficiente longitud de cable para permitir sacar el rack y colocarlo en sitio
seguro para comprobar las conexiones. (Ver figura # ).
• ALIMENTACIÓN
Cada Estación Maestra necesita su propia alimentación. Si esta es en
alterna.
Se realiza con conectivos IEC. El Suministro puede oscilar entre 90 y
264 Voltios y entre 43 y 440 Hz, monofásico.
Para los sistemas de corriente continúa (nominal 24 Vcc) el voltaje debe
estar entre 21 y 30 Voltios y se conecta a las demás situadas en la parte de
atrás cada Estación Maestra requiere su alimentación. (Ver figura # 6).
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• CABLEADO DE CAMPO
El cableado del lazo incluye la conexión de las unidades de Campo. El
cable debe estar protegido por una pantalla a la que se le debe dedicar una
atención muy especial.
Debe tenerse en cuenta que el sistema es un lazo de corriente donde el
puerto A Out (Terminal 12) se conecta, vía las unidades de campo al puerto
B In (Terminal 16) el puerto B Out (Terminal 15) se conecta al A In (Terminal
13). Si son pares de colores por ejemplo rojo y azul. El resultado sería que el
cable rojo estaría en los terminales es rojo, Azul, rojo,Azul. (Ver figura).
• CONEXIÓN DE LA PANTALLA
Los terminales 14 y 17 están interconectados internamente a la tierra de
la alimentación y al Chasis. Si no hay una tierra limpia se conectará a la de
alimentación o a la seguridad.
Si se decide a utilizar la tierra interna del Terminal 14 o 17 asegurarse
que la Estación Maestra esta conectada a una tierra segura. Conectándola a
la pantalla en un solo extremo el puerto A al terminal 14. No se conecta a
tierra a los dos extremos del cable. Si el lazo se pone a tierra en otro punto
se desgradarán las comunicaciones y el sistema estará en peligro.
Si el sistema dispone de una tierra de instrumentación, se conecta en
extremo de la pantalla a tierra. Al no comunicarlo con la alimentación de la
Estación Maestra.
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• CONFIGURACIÓN INICIAL
Antes de alimentar la Estación Maestra conviene comprobar que los
puentes de configuración interno cumplen con lo especicado. Estos puentes
se colocan con lubricación en la posición de la configuración por defecto o en
la especificada por el cliente.
Además de los puentes internos, puede ser necesario realizar algunos
externos para que el funcionamiento sea correcto, por ejemplo inhibir la
acción de ESD. Estos puentes pueden realizarse antes de la instalación.
• CONFIGURACIÓN DE LOS PUENTES
El módulo de la CPU y pantalla Ps100 lleva una serie de puentes que
configuran su funcionamiento. Estos puentes se colocan en Fábrica y por lo
general no necesitaron ser tocados aunque a veces sea necesario hacerlo
para acomodarse a su especificación. Las tarjetas de la fuente de
alimentación, de control de la pantalla y del procesador del lazo no llevan
puentes que necesitan tocarse. (Ver figura ).
• COMPROBACIONES DEL LAZO
Una vez conexionado el lazo hay que hacer ciertas verificaciones antes
de alimentar eléctricamente los actuadores, unidades de campo de la
Estación Maestra. Estas verificaciones son muy útiles para el arranque del
sistema.
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• CONTINUIDAD DEL LAZO
Con todas la unidades de campo conectadas y sin alimentación se
comprueba, con un ohmetro, la continuidad de los cables del lazo. Los
errores más frecuentes ocurren en el cableado del campo, ya que para ser
estas pruebas se desconecta todos los cable de la Estación Maestra.
Se mide y se anota la resistencia de cada hilo. Se comprueba y se
anota el aislamiento entre los hilos que deberá ser de alta ya que no existe
conexión entre ellos. Teniendo en cuenta la existencia de una unidad de
campo alimentada, cortocircuitando los hilos.
Ya que uno de los hilos se conectará al puerto B, con un ohnímetro
midiendo la resistencia total y de esa manera se anota la futura referencia
• CONTINUIDAD DE LA PANTALLA
Con los cables del puerto B unidos todavía, se comprueba que están
aislados a la pantalla midiendo la Resistencia que debe ser alta entre la
pantalla y los hilos.
Se comprueban los cables del puerto B unidos todavía se comprueba
que están aislados de la pantalla midiendo la Resistencia que debería ser
alta entre la pantalla y los hilos.
Comprobando la pantalla que esta aislada de tierra midiendo su
aislamiento con el punto de conexión a tierra.
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• CAPACIDAD DE CABLE
La capacidad entre los hilos y de estos con la pantalla es crítica para el
funcionamiento del sistema una capacidad demasiado alta para velocidad
seleccionada resaltará en una comunicación con errores e incluso en un fallo
de la misma.
Se desconecta la unión entre los dos hilos que se conectará al puerto B.
Con un capacímetro midiendo y anotando la capacidad entre los dos
hilos del lazo.
Midiendo también la capacidad entre los hilos y la pantalla que
seguramente será mayor. Comprobación del Lazo con Estación Maestra.
Se comienza haciendo que la tarjeta del lazo del PS100 de su máximo
voltaje para ello, se gira los dos potenciometros totalmente contra las agujas
del reloj.
Se conecta solo los hilos del puerto A en la estación maestra, el puerto
B queda desconectads quitando la alimentación a todas las unidades de
campo excepto a la más alejada.
La Estación Maestra habrá establecido comunicaciones con la última
unidad de campo se alimenta la unidad de campo más próxima llevando la
drección a la pantalla para comprobar si se comunica con ella y con la
última. Si hubiese algún fallo en el lazo no se podrá comunicar con la unidad
de campo.
El resto de las unidades de campo se alimenta de una en una y hacia
atrás comprobando que se vaya estableciendo la comunicación. Si hay fallas
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deben irse solucionando alternando la pantallas de estado de unidades de
campo y estación maestra para asegurarse de la integridad de las
comunicaciones.
La Estación Maestra en la Configuración de las Válvulas
Electromecánicas. La estación maestra debe configurarse para cada
aplicación. Una vez configurada, esta información se graba en una memoria
RAM no volátil de la estación maestra por lo que puede ser recuperada si
falla la alimentación.
• CALIBRACIÓN
MODO 1.
Girar ambos potenciometros completamente en sentido de las agujas
del reloj al máximo (Los potenciometros tienen 20 vueltas).
AJUSTE DEL VOLTAJE DEL PUERTO A.
Se desconectan los dos hilos del puerto B y sé reconfigura el lazo con
el lazo funcionando desde el puerto A girando el potenciometro del puerto A
en el sentido de las agujas del reloj hasta que el LED se apague y de dos
vueltas en sentido contrario.
Ajuste del voltaje del puerto B. Se conecta dos hilos del puerto B y se
desconecta los del puerto A. Sé reconfigura el lazo. Con el lazo en marcha
desde el puerto B se gira el potenciometro en el sentido de las agujas del
reloj hasta que el LED se apague y de dos vueltas en sentido contrario. Se
conecta los dos hilos del puerto A.
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Se configura el lazo, se deja funcionar unos minutos comprobando las
comunicaciones con todas las unidades de campo sea satisfactoria.
MODO 2.
Con todas las unidades de campo alimentada, una vez se configurara el
lazo, la estación maestra deberá estar comunicada.
Se desconecta los hilos del puerto B y sé reconfigura el lazo
comprobando que la estación maestra comunica con todas las unidades de
campo si no hay autobubles.
Se conecta el osciloscopio al puerto A sí se ajusta el potenciometro de
este puerto para que Vmáx baje el nivel del V ideal. Luego se desconecta los
hilos del puerto A y cuando se haya reconfigurado el alzo se comprueba que
se comunica con todas las unidades de campo y solo hay uno en autobucle
(la situada más cerca del puerto A).
Vmáx: ajustable por el potenciometro de la estación maestra.
Videal: el voltje ideal es 3 voltios mayor que V.
Donde la forma real de los pulsos de señal puede estar redondeada
debido a la carga y descarga de la capacidad de la línea.
Se desconecta el osciloscopio y se conecta al puerto A, si tuviera
problemas de comunicación con la unidades de campo se utiliza el método 1,
que requiere la comunicación con todas. El ajuste final, una vez solucionado
los problemas pueden realizarse con el Método 2.
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• CONFIGURACIÓN DEL LAZO
El lazo debe estar configurado sin autocables.Si existiera autocables
(de esa manera lo indicaría la pantalla de estado de la estación maestra), la
pantalla de diagnótico del lazo nos indicará que unidades de campo se
encuentran en autocable. El fallo del lazo estará en 0 entre ellos. Un código
indica la razón por la que se realizó la última configuración. Esta información
es útil si el lazo está reconfigurandose constantemente o no se reconfigura
correctamente.
Los Leds de los puertos A Y B nos ayudan a comprender lo que esta
ocurriendo. Al alimentar la estación maestra o al recibir una orden de
reconfiguración, esperando a que todas las unidades se pongan en
autocables para 1200 baudios, el tiempo de espera es alrededor de 10
segundos. El led del puerto A se encenderá cuando la corriente encuentre un
circuito para circular si no se enciende hay una ruptura junto a este puerto.
El Puerto parpadeará si se encuentran unidades de campo y
desaparecen sus autobucles si no hay problemas, el lazo funcionará
normalmente, ambos leds parpadearán al unísono y la estación maestra
indicará “Coopback off” en su pantalla de estado.
Si el lazo estuviera problemas la estación maestra una vez destectadas
todas las unidades de campo conectadas al puerto A cambiará al B. El led
del puerto B parpadeará a ir encontrando unidades de campo de los
extremos del problema en autocables para ellos deben esperarse aque
todas las unidades de campo de los extremos del problema en autocable
100
para ello deben esperarse a que todas las unidades esten en autobucles y
luego quitarselo a todos menos a ella. Durante este proceso primero
parpadeará el puerto A y luego el B.
Cuando el lazo este funcionando, una vez configurando, ambos leds
papadeará pero con distintas cadencia.
• COMUNICACIONES CON EL LAZO
En el lazo normal, el número d elos fallos de comunicaciones con cada
unidad de campo es muy bajo. Normalmente los números serán pequeños,
en un valor alto en el número de fallos en una o varias unidades de campo
indican que hay problemas con ellos.
Las causas más comunes de estos fallos son:
1.La pantalla del cable no está conecta a tierra.
2. La pantalla del cable conectada a tierra en más de un punto.
3. La pantalla del cable no tiene continuidad.
4. La Resistencia del lazo es demaciada alta.
5. La capacidad del lazo demasiada alta.
6. Los voltajes del lazo no están correctamente ajustados.
La continuidad de las pantalla pueden comprobarse midiendo la
resistencia entre sus extremo.
