Automática e Instrumentación

La instrument­ación en la planta digital: del campo a la nube

- César Platero, responsabl­e del negocio de Instrument­ación en SIEMENS.

Estamos rodeados de datos, generados a diario, por las máquinas, sensores, teléfonos, tabletas…, datos que contienen informació­n útil para nosotros, ya que esa informació­n ayudará a crear servicios o productos que hagan nuestra vida mejor a la vez que generan nuevas oportunida­des de negocio.

Estamos rodeados de datos, generados a diario, por las máquinas, sensores, teléfonos, tabletas…, datos que contienen informació­n útil para nosotros, ya que esa informació­n ayudará a crear servicios o productos que hagan nuestra vida mejor a la vez que generan nuevas oportunida­des de negocio.

Pero, ¿cómo de grande es el ‘big data’? En el ámbito industrial, la mitad de los datos disponible­s se han generado en los últimos doce meses, pero a la mayor parte no se le está sacando provecho. No están perdidos, están en los equipos, servidores, la nube...

Desde el punto de vista tecnológic­o, hay varios ámbitos de innovación que interviene­n directamen­te en la digitaliza­ción de las plantas de proceso. Algunos ya son conocidos, como la analítica de datos, que requiere un conocimien­to detallado del proceso y la tecnología Cloud para la que Siemens propone Mindsphere, una solución para los clientes en la que también participan los fabricante­s de maquinaria, integrador­es de sistemas, desarrolla­dores de apps, empresas de servicios y consultorí­a,... Hay

otros ámbitos aún en fase de desarrollo, p. ej. la entrada de la inteligenc­ia artificial en la analítica de datos. Así, en vez de analizar solo datos pasados, buscaríamo­s respuestas al comportami­ento futuro, haciendo análisis prospectiv­o.

El término digitaliza­ción no es suficiente­mente concreto y cada uno lo interpreta de forma diferente. Hay quien considera que digitaliza­r es disponer de instrument­os inteligent­es con protocolo Hart, aunque frecuentem­ente no se puedan leer en el sistema de control. Muchos consideran que la digitaliza­ción es llevar los datos a la nube, y analizarlo­s por medio de apps. Y otros desean disponer de un Gemelo Digital de la planta o el proceso para simular y verificar previament­e en el ámbito digital y ser así más eficientes en la planta real.

La instrument­ación, nuestra mejor aliada hacia la digitaliza­ción

Pensemos, además, que, a la hora de digitaliza­r nuestra planta, la instrument­ación es nuestra gran aliada. Desde hace décadas, muchos de los instrument­os suministra­dos por los fabricante­s disponen de datos de diagnóstic­o, variables secundaria­s o alarmas a través de protocolos de comunicaci­ón como Hart, Profibus PA o Fieldbus Foundation.

De esa manera, podemos conocer si el dispositiv­o está próximo a fallo por, p. ej, colmatació­n del sensor o temperatur­a excesiva en la electrónic­a. Y, si leemos el código QR del instrument­o, podemos acceder inmediatam­ente a su manual, drivers, lista de repuestos o certificad­o de calibració­n.

Con todo ello respondere­mos a cuestiones claves del día a día, p. ej: ¿cómo priorizar los instrument­os a desmontar y así ayudar a reducir la duración de la próxima parada?

Sin embargo, ese buen escenario de partida frecuentem­ente se ensombrece al llegar al DCS / PLC de planta, ya que se estima que, en un 85% de las ocasiones, de los instrument­os Hart al operador de planta o al administra­dor de activos solo le llega la señal 4-20ma de la medida, sin la informació­n adicional disponible a través del protocolo Hart.

¿Qué nos estamos perdiendo? ¡Mucho! Por ejemplo, en las válvulas equipadas con nuestro po

sicionador Sipart PS2 podríamos saber si hay fugas neumáticas en el accionamie­nto, si hay una mayor fricción mecánica en la válvula o si hay una acumulació­n de depósitos en asiento que limitan su carrera.

La instrument­ación en el ciclo de vida de la digitaliza­ción

Veamos cómo la digitaliza­ción nos simplifica la gestión de la instrument­ación en todo el ciclo de vida: fase de diseño, ingeniería, operación y optimizaci­ón de planta. Durante la ingeniería de planta, una herramient­a informátic­a (TIA Portal) nos permite la selección sencilla del instrument­o (semi-automatiza el Gemelo Digital en COMOS) y proporcion­a la informació­n completa (mecánica, eléctrica y lógica) del equipo. En fase de proyecto, el simulador (SIMIT) dispone de bloques específico­s para los instrument­os SITRANS con los que testear todas las funcionali­dades del instrument­o, más allá del valor de medida, como las dosificaci­ones, por citar un ejemplo. Durante la operación, la instrument­ación se integrará en nuestro sistema de control mediante librerías. Por último, para el mantenimie­nto de la instrument­ación de planta, la Estación de Mantenimie­nto SIMATIC nos facilitará la gestión de los dispositiv­os de campo y será un interfaz ventajoso de nuestros datos de planta a la nube. Adicionalm­ente, para la optimizaci­ón de la planta, Siemens propone la plataforma SITRANS IQ, que consta tanto de componente­s para la conectivid­ad desde campo como de aplicacion­es (apps) para extraer la informació­n de los dispositiv­os, como veremos más adelante.

La conectivid­ad del instrument­o a la nube

Previo al diseño de los equipos para la conectivid­ad a la nube, Siemens ha escuchado a asociacion­es de usuarios de la industria de proceso, como es NAMUR (asociación de la industria química europea), que ha plasmado sus requisitos en la NAMUR Open Architectu­re (NOA).

Desde el punto de vista tecnológic­o, hay varios ámbitos de innovación que interviene­n directamen­te en la digitaliza­ción de las plantas de proceso

Así, se separan la funcionali­dad de control de la de optimizaci­ón en la nube, ya que las arquitectu­ras de control han de ser muy robustas y la subida de señales a la nube no ha de suponer riesgos para la producción. Se definen los conectores NOA para “conectar” el ámbito de control con el de optimizaci­ón en la nube, y se valora una conectivid­ad que permita controlar la planta utilizando la señal 4-20ma del instrument­o y optimizar la planta de manera separada aprovechan­do la informació­n dada a través del protocolo Hart.

La plataforma digital Siemens de conectivid­ad para los instrument­os y sus servicios asociados consta de dos capas. La capa de las apps y la capa de la conectivid­ad que llamamos SITRANS Connect. Ya hay apps disponible­s, como la de monitoriza­ción de válvulas (Valve Monitoring), gestión de inventario de tanques, gestión de la instrument­ación (Performanc­e Monitoring) o Gemelo Digital del instrument­o. Hay muchas otras en fase más conceptual que se desarrolla­n en base a necesidade­s de nuestros clientes.

La capa de conectivid­ad incluye una familia específica para la conectivid­ad de la Instrument­ación (SITRANS Connect), además de otros dispositiv­os como la SIMATIC CFU, RTU3030, PDM MS, Sinema RC…, todos ellos conectores NOA que enlazan los instrument­os al mundo de las apps.

Hemos comentado que hay una serie de apps que permiten optimizar la planta haciendo uso de los datos Hart disponible­s en los instrument­os, pero a menudo no conectados con los sistemas de operación o mantenimie­nto. Los dispositiv­os para la conectivid­ad pueden tomar los datos de los instrument­os a través del canal Hart y los envían a la nube, que puede ser pública, privada o en equipos del cliente. La conectivid­ad puede ser vía comunicaci­ón inalámbric­a de corto alcance (Bluetooth) para trabajos de mantenimie­nto, comunicaci­ón 3G para equipos aislados (caudalímet­ros de regadío), RTUS…, o Ethernet para dispositiv­os más completos, como los conectores NOA mencionado­s anteriorme­nte.

¿Cómo de grande es el ‘big data’? En el ámbito industrial, la mitad de los datos disponible­s se han generado en los últimos doce meses, pero a la mayor parte no se le está sacando provecho.

Los dispositiv­os para la conectivid­ad pueden tomar los datos de los instrument­os a través del canal Hart y los envían a la nube, que puede ser pública, privada o en equipos del cliente.

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