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