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¿DCS o PLC? Siete preguntas que lo ayudarán a elegir la mejor solución

Automatización de procesos

La convergencia de las tecnologías de PLC y DCS generó una situación en la cual es cada vez más desafiante para los fabricantes de procesos elegir la tecnología más adecuada para su aplicación. Para lograr una evaluación exitosa debería comenzar por obtener una imagen clara de los requisitos de su aplicación y de las necesidades de su personal de ingeniería, mantenimiento y operaciones. Para ayudarlo a definir claramente los requisitos y necesidades de su empresa, en este trabajo definimos siete preguntas clave que lo llevarán a tomar la decisión adecuada.

Sistema de Control Distribuido (DCS) o Controlador Lógico Programable (PLC) Para los fabricantes de la industria de procesos, el procedimiento para seleccionar la mejor tecnología de automatización no es tan sencillo como en el pasado. Antes era muy simple determinar si un PLC o un DCS era lo adecuado para su aplicación porque sus pros y contras eran muy claros. En los últimos años, esta tarea se hizo más compleja debido principalmente al desarrollo del microprocesador que permitió la fusión de las tecnologías. Con la tendencia a una manufactura más flexible, muchas de las aplicaciones en la industria de procesos ahora comparten los requisitos que tradicionalmente eran exclusivos del DCS o del PLC. Estas aplicaciones híbridas requieren, por lo general, un sistema de control de procesos que ofrezca funciones tanto de PLC como de DCS. Por eso es importante comprender la fusión de la funcionalidad del PLC y el DCS para elegir el mejor sistema para su empresa. En este trabajo de investigación, dejaremos de lado algunos de los estereotipos clásicos del DCS y PLC como los que muestran la Tabla 1, en la página 9, para evaluar los siete criterios clave que ayudarán a su empresa a elegir el sistema que mejor se adapte a sus objetivos. También le demostraremos por qué tener un panorama claro de los requisitos de su aplicación y de las necesidades de su personal de ingeniería, mantenimiento y operaciones es fundamental para hallar la tecnología de automatización indicada para usted. Hacia el final encontrará una lista de verificación sencilla (tabla 4) que lo ayudará a determinar qué tipo de sistema se adapta mejor a su aplicación. Los beneficios de seleccionar una tecnología de automatización adecuada En esta era de competencia global, los fabricantes de la industria de procesos deben alcanzar la excelencia mundial para asegurarse un lugar por sobre sus competidores ahora y en el futuro. La selección de nuevas tecnologías de automatización impacta en sus objetivos. Como consecuencia, el proceso de selección es más importante que nunca para que una empresa pueda mantener su liderazgo. De hecho, la importancia de seleccionar la tecnología compensa con creces el costo de la inversión en automatización en sí.

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Elegir la tecnología y el proveedor adecuados ayuda a su empresa porque:

puede responder rápidamente a las cambiantes condiciones del mercado, creando una ventaja competitiva sostenible, minimiza el Costo Total de Propiedad (TCO) durante toda la vida útil de su planta, crea un sistema de fácil mantenimiento/actualización a largo plazo, y alcanza sus objetivos y su visión futuras.

¡Olvidémonos de los estereotipos técnicos! Elegir un sistema de automatización basado en la evaluación de los productos disponibles en el mercado es el procedimiento típico de alguien que busca un sistema de automatización nuevo. El problema de este enfoque es que su percepción de qué sistemas "marcan la diferencia" a menudo se basa en viejos estereotipos, o se ve influenciado por las afirmaciones del vendedor de turno. Observemos mejor los componentes de un sistema DCS o PLC para ver cuán diferentes (o similares) son realmente. A primera vista, las arquitecturas de sistema ilustradas son muy similares. Ambos sistemas comparten estos componentes: Dispositivos de campo Módulos de entrada/salida Controladores Interfaz hombre-máquina (HMI) Ingeniería Control de supervisión Integración con sistemas empresariales.

Al observar estas arquitecturas de sistema notará que las tecnologías que aplica cada sistema son, de hecho, muy similares; la diferencia es más aparente al considerar la naturaleza y los requisitos de la aplicación.

Figura 1: Arquitectura de sistema DCS clásica

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Figura 2: Arquitectura de sistema basada en PLC clásica

Por ejemplo, en el diagrama de arquitectura DCS, se utiliza con frecuencia la redundancia para E/S, controladores, redes y servidores HMI. Como la redundancia agrega costos y, a veces, complejidad, los usuarios DCS deben evaluar cuidadosamente su necesidad de redundancia para obtener la disponibilidad de sistema necesaria y evitar tiempos de parada no planificados.

La arquitectura del PLC ilustra una de las aplicaciones más comunes: el control de dispositivos de campo discretos como motores y accionamientos. Para controlar eficientemente motores y accionamientos es necesario que el controlador pueda funcionar a alta velocidad (frecuencia de lectura normal de 10-20 mseg), y que el electricista responsable del mantenimiento sepa leer y resolver los problemas de configuración en un lenguaje que le sea familiar (lógica de escalera de relé).

Desde el punto de vista tecnológico, se observa que el PLC y el DCS no son tan diferentes, circunstancia que allanó el camino para su fusión. Por lo tanto, debemos evaluar más allá de la tecnología, es decir, la experiencia en la aplicación y el conocimiento de campo que el proveedor integra a estos sistemas, para entender mejor cuáles son las situaciones ideales para cada aplicación.

Las siete preguntas que debe hacerse antes de elegir un sistema Ahora llegamos al núcleo de este trabajo: las siete preguntas que debe hacerse antes de elegir un sistema.

Tenga en cuenta que en el siguiente análisis utilizaremos generalizaciones y que cada aplicación individual siempre tendrá excepciones a estas "reglas", sin embargo, la lógica es muy sólida. Como los autores generalmente trabajan para un tipo de sistema u otro (PLC o DCS), para un proveedor como nosotros que hemos ofrecido soluciones PLC y DCS al mercado durante 25 años, nos sentimos en una posición privilegiada para contarles ambos lados de la historia.

Las siete preguntas están diseñadas para que pueda reflexionar sobre la filosofía operativa y los requisitos de su aplicación, tomando en cuenta el punto de vista de los actores principales de su planta (ingeniería, operaciones, mantenimiento, etc.). 1. ¿Qué está manufacturando? ¿Cómo? 2. ¿Cuál es el valor del producto que se manufactura y el costo del tiempo de parada? 3. ¿Cuál considera que es el "núcleo" de su sistema? 4. ¿Qué necesita el operador para lograr sus objetivos? 5. ¿Qué rendimiento se espera del sistema? 6. ¿Qué grado de personalización se necesita?

7. ¿Qué expectativas de ingeniería tiene?

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La lista de todas las preguntas y sus posibles respuestas está al final de esta nota. Un método simple para considerar si debe utilizar un PLC o DCS es responder todas las preguntas y marcar todas las respuestas correspondientes. Si todas sus respuestas están en una sola columna, entonces claramente su aplicación requiere ese tipo de sistema. Si marcó opciones en ambas columnas, usted tal vez tenga una aplicación híbrida que requiera un sistema de control de procesos con la capacidad de brindarle funciones tanto de PLC como de DCS.

1. ¿Qué está manufacturando? ¿Cómo? Esta tal vez parezca una pregunta muy básica, pero es fundamental para determinar los requisitos de la aplicación y, por lo tanto, el mejor sistema de automatización. La elección del sistema se verá influenciada por la forma en que se manufactura el producto, el rendimiento necesario y las limitaciones físicas del proceso.

Las aplicaciones de automatización de fábricas clásicas, para las cuales fue diseñado el PLC originalmente, incluyen la manufactura y/o el montaje de ítems específicos, "cosas". Estas aplicaciones pueden involucrar una o más máquinas, y una gran cantidad de paso de materiales de una máquina a otra. Una característica típica de este tipo de procesos es que el operador puede monitorear las "cosas" virtualmente a medida que avanzan en la línea de manufactura. Por su naturaleza, el proceso requiere un control lógico exhaustivo, a menudo a alta velocidad (producción = ganancias). Este proceso generalmente lo controla una combinación de PLC y HMI.

Normalmente, las aplicaciones de automatización de procesos incluyen la transformación de materia prima a través de la reacción de componentes químicos o la introducción de cambios físicos para producir productos nuevos y diferentes, "materia". Estas aplicaciones pueden involucrar una o más operaciones de unidad de procesamiento enlazadas. Una de las características clave es que el operador no puede ver el producto. Por lo general, se lleva a cabo en un tanque y es de naturaleza peligrosa. Hay una gran cantidad de controles analógicos simples y complejos (es decir, control PID o de lazo), aunque el tiempo de respuesta no es tan rápido (100 ms o más). Este tipo de procesos a menudo lo controla un DCS, aunque la capacidad de control analógico de un PLC es más que adecuada. Un factor determinante en el proceso de selección habitualmente es el alcance que debe tener la aplicación de control (es decir, si debe abarcar toda la planta o si es para una sola unidad y cierta cantidad de E/S).

También puede necesitar un control secuencial (o por lote). Un PLC se utiliza eficientemente para aplicaciones de lotes simples, mientras que un DCS normalmente es más adecuado para instalaciones de manufactura complejas por lotes, que requieren un alto grado de flexibilidad y gestión de recetas. De nuevo, los requisitos de la aplicación por lote determinan si es simple o compleja.

Cantidad de productos manufacturados: Producto único o Múltiples productos Parámetros de recetas: Constante o Variable Procedimientos: Procedimiento único o Múltiples procedimientos (diferentes) Uso de equipos y arbitración: Fija/ninguna o Flexible/con frecuencia Frecuencia de cambio de fórmulas y recetas: Nunca o Con frecuencia

Seleccione las respuestas que correspondan a su aplicación.

Manufactura o montaje de ítems específicos (alias “cosas”)

Incluye la combinación y/o transformación de materia prima (alias “materia”)

El producto es visible a medida que avanza por el proceso A menudo no se puede visualizar el producto a medida que avanza por el proceso

Control lógico de alta velocidad (por ej. motores) Control regulatorio/analógico (lazo)

PLC

Control de lote simple Control de lote complejo

DC

S

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2. ¿Cuál es el valor del producto que se manufactura y el costo del tiempo de parada? Si el valor de cada producto independiente que se manufactura es relativamente bajo, y/o si sus tiempos de parada generan pérdidas de producción, pero con un costo adicional o daño al proceso bajo, el PLC es la mejor opción. Si el valor de un lote es alto, ya sea en costo de materia prima o en valor de mercado, y el tiempo de parada no sólo genera una pérdida de producción sino además condiciones peligrosas y dañinas, la opción debe ser un DCS. Por ejemplo, una planta que tiene en producción en un lote, $10 millones de una droga para el cáncer, que requiere un control de temperatura estricto y continuo, tiene mucho en juego hasta en el caso del menor inconveniente técnico. En algunas aplicaciones químicas, es vital mantener el proceso en un estado estable porque si el sistema falla, el producto se puede solidificar en las tuberías. Si falla el sistema de craqueo catalítico de una refinería, pueden pasar días hasta reestablecer la línea y la producción. Esto se traduce en una pérdida de ganancias para la refinería. El sistema DCS, que por lo general incluye redundancia operativa, probablemente justifique la inversión inicial adicional para este tipo de aplicaciones.

En contraposición, el embotellado de una cervecera que necesita funcionar 10 horas por día para cumplir con los plazos de producción, y que se admite detenerse para mantenimiento, resolución de problemas o mejoras sin generar un impacto significativo en el resultado final, es una aplicación PLC clásica.

En aplicaciones que funcionan las 24 horas del día, los 365 días del año, el tiempo de parada es el fantasma que se intentará evitar a toda costa. Y el dinero no es el único factor determinante. Los peligrosos tiempos de parada son claramente el otro factor que influye en el proceso de selección. Por ejemplo, una refinería tiene llamas que queman gas de forma continua. El sistema que controla esas llamas no puede fallar, porque si el gas no se quema, se acumula y se asienta, generado una situación muy peligrosa. Cuanto más volátil es la aplicación, más redundancia requiere en su solución para asegurar la disponibilidad del sistema cuando sea necesario.

Seleccione las respuestas que correspondan a su aplicación.

El valor del componente individual que se está manufacturando es relativamente bajo

El valor de un lote puede ser muy alto (en costo de materia prima o valor de mercado)

El tiempo de parada genera principalmente pérdida de producción

El tiempo de parada genera pérdida de producción y además condiciones peligrosas

El tiempo de parada normalmente no daña los equipos del proceso

El tiempo de parada puede dañar los equipos del proceso (si se solidifica el producto, etc.)

PLC

El reestablecimiento de una producción estable luego de una interrupción es breve y bastante directo

El reestablecimiento de una producción estable luego de una interrupción no planificada puede ser largo, costoso y difícil

DC

S

3. ¿Cuál considera que es el "núcleo" de su sistema? Habitualmente, el núcleo de un sistema de control de automatización es el controlador (PLC) que contiene toda la lógica para mover el producto a lo largo de la línea de montaje. El HMI (interfase hombre-máquina) a menudo es un panel en la máquina o una estación con una PC que provee al operador datos complementarios o excepcionales. La información operativa que se obtiene del análisis de datos es un requisito hoy más frecuente para las aplicaciones de automatización de fábrica, que genera una demanda de HMI más sofisticadas.

En la automatización de procesos, donde el entorno puede ser volátil y peligroso, y los operadores no pueden ver el producto, muchos consideran al HMI como el núcleo del sistema. En este escenario, el HMI es una consola en la sala de control central que ofrece la imagen completa del proceso que permite al operador monitorear y controlar los procesos que ocurren dentro de las tuberías y los tanques, distribuidos en toda la planta.

Seleccione la respuesta que mejor se adapte a su aplicación.

PLC

Normalmente el núcleo del sistema es el controlador

Normalmente el núcleo del sistema es la HMI

DC

S

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4. ¿Qué necesita el operador para lograr sus objetivos? En un entorno de PLC, el rol principal del operador es manejar excepciones. La información de estado y las alarmas en casos excepcionales ayudan al operador a estar alerta sobre lo que está ocurriendo en el proceso, que en muchos casos, puede generar una interrupción total.

Una planta con un DCS necesita que un operador tome decisiones e interactúe continuamente con el proceso para mantenerlo en funcionamiento. De hecho, mejorar el conocimiento del operador acerca del proceso es muchas veces crítico para obtener una excelencia operativa y mantener el proceso en condiciones óptimas. El rol clave de los operadores es durante los cambios de grado de los productos y el ajuste del proceso para adaptarlo a los cambios en el entorno de producción (por ejemplo, diferente materia prima). El operador modificará los puntos de ajuste, abrirá/cerrará válvulas o hará adiciones manuales para que un lote avance al siguiente paso de producción. Respecto al HMI, las pantallas y las tendencias analógicas ofrecen una visión crítica de lo que ocurre realmente en la producción, mientras que el sistema de gestión de alarmas concentra la atención del operador en las áreas donde debe intervenir para mantener el proceso en funcionamiento, dentro del marco de rendimiento esperado. En el caso de una falla del HMI, se puede forzar una detención de la planta para proteger a los empleados y los equipos.

En resumen, se trata de la necesidad vital de tener a un operador informado o desinformado. El operador de una planta con DCS es el actor fundamental del sistema, cuyos aportes en el diseño inicial de la HMI es imperioso para el éxito de todo el proyecto.

Seleccione las respuestas que mejor se adapten a su aplicación.

El rol principal del operador es manejar las excepciones

La interacción habitual del operador se necesita para mantener el proceso dentro de su rango de rendimiento

La información de estado (On/Off, Run/Stop) es crítica

Las pantallas y tendencias analógicas son críticas para “ver” qué ocurre con el proceso

Las alarmas para casos excepcionales representan información clave para el operador

La gestión de alarmas es clave para una operación segura y para responder eficientemente ante condiciones adversas en la planta

PLC

La manufactura puede continuar aún sin intervención humana

Una falla en la HMI podría forzar la detención del proceso

DC

S

5. ¿Qué rendimiento se espera del sistema? La velocidad de la ejecución lógica es un diferenciador clave. El PLC fue diseñado para cubrir las demandas de aplicaciones de alta velocidad que requieren frecuencias de lectura de 10 milisegundos o menos, incluyendo operaciones con control de movimiento, bloqueo de alta velocidad o control de motores y accionamientos. Es necesaria una frecuencia de lectura alta para controlar eficientemente estos dispositivos.

Los DCS no necesitan ser tan rápidos en la mayoría de los casos. Los lazos de control regulatorios normalmente leen dentro del rango de 100 a 500 milisegundos. En algunos casos, puede ser contraproducente exigir que la lógica de control se ejecute más rápido, ya que generaría un desgaste excesivo en los elementos de control finales tales como válvulas, que generaría, a su vez, un mantenimiento prematuro e inconvenientes en el proceso.

El costo adicional de la redundancia, como una suerte de póliza de seguro, sería muy valioso en el caso del típico sistema DCS en el cual contar con una gran disponibilidad es fundamental. No obstante, a veces no se justifica a nivel costos tener un sistema PLC totalmente redundante.

Desconectar el sistema del PLC para realizar cambios de configuración e ingeniería podría tener menos impacto, ya que la plataforma no funciona de forma continua o porque el proceso es fácil de reiniciar. Por el contrario, los cambios de configuración y los ajustes finos al sistema DCS se realizan online, mientras el proceso funciona prácticamente sin detenerse. Muchas aplicaciones de procesos se pueden detener solo una o dos veces al año para un mantenimiento programado, mientras que otras, como por ejemplo un horno de fundición, funcionan continuamente durante cinco a siete años.

El tema del control analógico es importante, pero también confuso. El DCS fue diseñado originalmente para proveer control analógico, pero decir que el DCS se limita sólo al mercado del control analógico trae a colación otra vez el

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problema del pensamiento tradicional. Los PLC son cada vez más capaces de brindar un control PID simple a complejo, pero el DCS es claramente la opción para aplicaciones con mucho control analógico avanzado, incluyendo lazos en cascada, control predictivo, velocidad y lazos de alimentación anticipada.

Estas son soluciones para control de procesos avanzadas que se basan, en mayor o menor medida, en el conocimiento de campo y la experiencia del proveedor integrados en la capacidad de las diferentes plataformas. Esa herencia y experiencia obtenidas a partir de cubrir las necesidades de los clientes por décadas es lo que diferencia los sistemas, no la tecnología. Si una empresa no puede explicarle cómo funciona su lazo con alimentación anticipada, por ejemplo, probablemente no le esté ofreciendo un control DCS verdadero.

Seleccione las respuestas que mejor se adapten a su aplicación.

Se requiere una lectura lógica rápida (aprox. 10ms) para realizar el control de motores o de movimiento

Los lazos de control requieren una ejecución de lectura determinista de 100 a 500 ms

Los costos tal vez no justifiquen la redundancia A menudo se requiere redundancia del sistema

El sistema se puede desconectar para hacer cambios de configuración

A menudo se requiere cambios de configuración online

Control analógico: sólo PID simple Control analógico: control PID simple a avanzado hasta control de procesos avanzado

PLC

El diagnóstico indica cuando algo está fallando La gestión de activos alerta que está por fallar antes de que ocurra

DC

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6. ¿Qué grado de personalización se necesita? Las expectativas y el deseo de poder crear una aplicación personalizada varían entre los usuarios de DCS y PLC.

Como el PLC fue diseñado originalmente para cubrir todas las necesidades, es necesario desarrollar rutinas y funciones personalizadas para cubrir las necesidades específicas de una aplicación.

Un integrador de sistema podría usar un PLC para una paletizadora hoy y para una cortadora láser mañana. El PLC brinda un kit de funciones y bloques básicos que se adaptan a medida y enlazan para cubrir los requisitos de una aplicación. El sistema permite la integración de funciones y productos en una arquitectura uniforme. Además, también hay disponible lenguajes de programación para facilitar la creación de códigos personalizados desde cero.

Cuando trabajan con un sistema nuevo, los ingenieros de aplicaciones DCS esperan soluciones prediseñadas con estándares, plantillas y bibliotecas extensas. La prioridad de un DCS es ofrecer confiabilidad y disponibilidad, que a menudo genera un diseño que canjea funcionalidad ilimitada por repetibilidad y seguridad. La pérdida significativa con el DCS es su incapacidad para aceptar muchas modificaciones personales sin crear problemas de compatibilidad. El sistema debe funcionar como una solución completa, que impulse el uso de funciones estándar incluidas en la plataforma.

Seleccione las respuestas que mejor se adapten a su aplicación.

Hay disponible lenguajes de programación de alto nivel

para crear una lógica personalizada Lógica personalizada creada con bloques de funciones

existentes

Requiere normalmente rutinas personalizadas Muchos algoritmos (es decir, PID) son complejos y no varían mucho entre aplicaciones

Una buena función son las bibliotecas estándar Se espera contar con bibliotecas de aplicación estándar (bloques de función y pantallas)

PLC

Debe haber funciones disponibles para integrar funciones/ productos en una arquitectura integrada

Se espera que todo el sistema funcione como una solución completa

DC

S

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7. ¿Qué expectativas de ingeniería tiene? Los ingenieros de automatización quieren plataformas de control personalizadas que ofrezcan componentes individuales que se programen juntos rápidamente para cumplir la tarea deseada. Con frecuencia, los integradores e ingenieros abren el kit del PLC, se arremangan y empiezan a programar. Las herramientas que provee un PLC normalmente están optimizadas para brindar un enfoque de ingeniería ascendente que funciona bien para aplicaciones más pequeñas.

Por otro lado, los ingenieros DCS son los más eficientes con un enfoque de ingeniería descendente que los obliga a invertir mucho esfuerzo en el diseño inicial. Este enfoque de diseño inicial es clave para minimizar costos, comprimir la planificación del proyecto, y crear una aplicación que el personal de planta pueda mantener a largo plazo. Como las aplicaciones DCS son habitualmente más grandes y abarcan toda la planta, la capacidad de distribuir las bibliotecas y plantillas en toda la aplicación es muy importante para evitar la repetición de ciertas tareas y promover el uso de estándares.

Piénselo así, el PLC controla una máquina mientras que el DCS controla la planta.

Por ejemplo, un fabricante de lápices está fabricando una cantidad enorme a una velocidad extremadamente rápida con un PLC. Al programar el código máquina, el ingeniero logra aprovechar otros 10 milisegundos de la máquina, que ahora arroja más lápices y, por ende, más ganancias.

El ingeniero de PLC exige ese tipo de flexibilidad y una arquitectura abierta.

Los ingenieros de proceso que controlan plantas enteras con DCS necesitan plataformas de programación más intuitivas, con funciones predefinidas y preverificadas para ahorrar tiempo y aprovechar la repetibilidad.

Contar con la herramienta ideal para su tarea también es vital. La lógica de escalera es el lenguaje ideal y preferido para muchas aplicaciones de control discretas tales como enclavamiento a alta velocidad o control de motores y accionamientos. Por otro lado, el diagrama de bloques de función es el preferido para el control continuo y la implementación de esquemas de alarmas.

Seleccione las respuestas que mejor se adapten a su aplicación.

Programar/configurar componentes individuales y luego integrar (ascendente)

Diseño previo de todo el sistema antes de empezar la implementación (descendente)

Se prefieren plataformas personalizables sobre las cuales desarrollar

Se prefiere una cantidad significativa de funciones lista para usar

Sistema con diseño flexible Sistema diseñado para facilitar el trabajo del ingeniero en aplicaciones de proceso

Solución de naturaleza genérica para una amplia variedad de aplicaciones

El uso de funciones predefinidas y preverificadas ahorra tiempo

PLC

Uso de la lógica de escalera para configurar la aplicación Uso del diagrama de bloques para configurar la aplicación

DC

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¿Tiene una aplicación híbrida? Ahora que hemos revisado los criterios clave para la selección de un PLC o DCS, tal vez piense que su aplicación requiere la capacidad de ambos. Si esto es VERDAD, entonces necesita un sistema de control de procesos para aplicaciones híbridas, como se muestra a continuación.

¿Qué es un "híbrido"?

"La unión de las funciones discretas, que el PLC maneja tan simple y económicamente, con la

sofisticada capacidad de control analógico continuo del DCS". "Definición basada en la industria en la cual el sistema trabaja y asiste, como la farmacéutica,

los químicos, los alimentos y bebidas, entre otros". "La unión arquitectónica de la simplicidad y el costo del PLC con avanzados visores para

operadores, gestión de alarmas y la fácil pero sofisticada capacidad de configuración del DCS".

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* Referencia – Intech, sept 2007, "Hybrid Control Identity Crisis: What's in a Name?"

Tabla 2: Definiciones de híbrido

¿Cómo seleccionar un sistema de control de procesos para una aplicación híbrida? En este trabajo describimos los atributos y diferenciadores clave entre los sistemas PLC y DCS clásicos. Esta misma información se puede utilizar para definir los requisitos clave para un sistema de control de procesos ideal para aplicaciones híbridas, como aquellas que se utilizan en la industria farmacéutica, químicos finos, y alimentos y bebidas.

Controlador: puede ejecutar una lectura lógica rápida (10-20 ms) como la que requiere el

control de motores, y una lectura lógica lenta (100-500 ms) como la que requiere el control analógico y simultáneo, en un solo controlador.

Lenguajes de configuración de ingeniería: ofrece lógica de escalera, diagrama de bloques de función y un lenguaje de programación potente para crear una lógica personalizada desde cero.

Redundancia modular flexible: ofrece la opción de ajustar el nivel de redundancia del sistema para obtener la disponibilidad de sistema necesaria, equilibrando el costo inicial contra el costo de tiempos de parada no planificados.

Lotes modulares simples a complejos: ofrece una capacidad de lote modular para invertir los costos eficientemente en el continuo de simple a complejo de las aplicaciones por lote.

Gestión de alarmas: ofrece potentes herramientas para la gestión de alarmas que ayuda a los operadores a responder eficientemente a condiciones de planta adversas.

Diagnóstico de sistema y gestión de activos: provee un conjunto importante de diagnósticos de sistema integrados además de la gestión de todos los activos críticos de la planta (transmisores, posicionadores de válvula, motores, accionamientos, MCC, intercambiadores de calor, etc.).

Plataforma escalable: el hardware, el software y las licencias brindan un soporte homogéneo y económico para actualizaciones desde sistemas pequeños todo en uno (decenas E/S) hasta grandes sistemas cliente/servidor (miles de E/S)

Tabla 3: requisitos clave de un sistema de control de procesos para aplicaciones híbridas

Cómo seleccionar un proveedor de sistemas de control para aplicaciones híbridas La mayoría de los proveedores de automatización más reconocidos ofrecen una tecnología o la otra (DCS o PLC), tal como lo indica la Figura 3, en la página 9. Este es un tema a tener en cuenta cuando se evalúa una aplicación híbrida.

Para que su propuesta sea atractiva para la industria híbrida, muchos proveedores promocionan sus sistemas alegando que brindan funcionalidad de PLC y DCS. Como hemos visto, la diferencia tecnológica entre un PLC y un DCS está desapareciendo rápidamente, con lo cual el único diferenciador es el conocimiento y la experiencia en el campo del proveedor. Para aplicaciones híbridas, los usuarios que quieran asegurarse de que sus requisitos quedarán cubiertos deben considerar a un proveedor que demuestre en la práctica su experiencia en brindar tanto soluciones PLC como en DCS completo.

Conclusión Actualmente se están reemplazando muchos de los estereotipos del pasado gracias a la convergencia del PLC y el DCS. Esta convergencia abrió un abanico de opciones para aplicaciones híbridas en aquellas plantas de procesos que tradicionalmente usaban PLC para controlar su infraestructura eléctrica (como motores, accionamientos, y Centros de control de motores –MCC–) y DCS para el control regulatorio. Recuerde, no se trata de la tecnología. Lo más importante son los requisitos de su aplicación y qué proveedor tiene la mejor solución, herencia, experiencia y conocimiento suficiente para cubrir sus necesidades actuales y futuras.

Sin importar cuál sea su elección, esperamos que sienta que puede tomar una decisión más correcta e informada, a partir de la información en este trabajo. Puede descubrir ahora también que un PLC o DCS tradicional ya no cubre sus requisitos. Si tiene una aplicación híbrida, entonces necesita un sistema de control de procesos que combine lo mejor del

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PLC y DCS, y un proveedor que le brinde una propuesta completa con capacidad de procesamiento y discreta, todo en base a una plataforma común.

Bob Nelson, Gerente de marketing de PLC, y Todd Stauffer, Gerente de marketing de DCS, para Siemens Energy & Automation, tienen 40 años de experiencia combinada en la industria de la automatización y el control.

Contáctese con los autores: Bob Nelson: bob.nelson@siemens.com

Todd Stauffer: todd.stauffer@siemens.com

Característica PLC DCS

Introducción en el mercado 1960 1975 Reemplazo de... Relés electromecánicos Controladores neumáticos y de lazo

simple Productos manufacturados “Cosas” “Materia” Aplicación clásica Automotriz Refinería Tipo de control Discreto Regulatorio Redundancia Backup “warm” Backup “hot” Enfoque de ingeniería Programación Configuración Interacción del operador Excepcionalmente Operador informado continuamente Interfaz del operador Gráficos simples Gráficos sofisticados Tamaño/Huella Compacto Grande Costo inicial $$ $$$$ Sistema Abierto Cerrado (Propietario)

Tabla 1: Estereotipos clásicos de PLC vs. DCS

Industria de proceso

Industria híbrida

Industria discreta

Petroquímica Refinería Energía

Pulpa & Papel

Farmacéutica Químicos finos

Alimentos & bebidas Productos de consumo

envasados

Automotriz Aeroespacial

Máquinas

ABB

Emerson

Honeywell

Invensys

Siemens

Yokogawa

Mitsubishi

Omron

Rockwell

Schneider

Siemens

Figura 3: Industrias híbridas y migración de funciones por sistema de proveedor

Notas

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Tabla 4: Las siete preguntas que debe hacerse antes de elegir un sistema

Nombre del proyecto

Seleccione las respuestas que correspondan a su aplicación.

1. ¿Qué está manufacturando? ¿Cómo?

Manufactura o montaje de ítems específicos (alias “cosas”)

El producto es visible a medida que avanza por el proceso

Control lógico de alta velocidad (por ej. motores) Control de lote simple

O

Incluye la combinación y/o transformación de materia prima (alias “materia”)

A menudo no se puede visualizar el producto a medida que avanza por el proceso

Control regulatorio/analógico (lazo) Control de lote complejo

2. ¿Cuál es el valor del producto que se manufactura y el costo del tiempo de parada? El valor del componente individual que se está

manufacturando es relativamente bajo El tiempo de parada genera principalmente pérdida de

producción El tiempo de parada normalmente no daña los equipos del

proceso El reestablecimiento de una producción estable luego de una

interrupción es breve y bastante directo

O

El valor de un lote puede ser muy alto (en costo de materia prima o valor de mercado)

El tiempo de parada genera pérdida de producción y además condiciones peligrosas

El tiempo de parada puede dañar los equipos del proceso (si se solidifica el producto, etc.)

El reestablecimiento de una producción estable luego de una interrupción no planificada puede ser largo, costoso y difícil

3. ¿Cuál considera que es el "núcleo" de su sistema? Normalmente el núcleo del sistema es el controlador O Normalmente el núcleo del sistema es la HMI

4. ¿Qué necesita el operador para lograr sus objetivos? El rol principal del operador es manejar las excepciones

La información de estado (On/Off, Run/Stop) es crítica

Las alarmas para casos excepcionales representan información

clave para el operador

O

La interacción habitual del operador se necesita para mantener el proceso dentro de su rango de rendimiento

Las pantallas y tendencias analógicas son críticas para “ver” qué ocurre con el proceso

La gestión de alarmas es clave para una operación segura y para responder eficientemente ante condiciones adversas en la planta

Una falla en la HMI podría forzar la detención del proceso

5. ¿Qué rendimiento se espera del sistema? Se requiere una lectura lógica rápida (aprox. 10ms) para

realizar el control de motores o de movimiento Los costos tal vez no justifiquen la redundancia El sistema se puede desconectar para hacer cambios de

configuración Control analógico: sólo PID simple

El diagnóstico indica cuándo algo está fallando

O

Los lazos de control requieren una ejecución de lectura determinista de 100 a 500 ms

A menudo se requiere redundancia del sistema A menudo se requiere cambios de configuración online

Control analógico: control PID simple a avanzado hasta control

de procesos avanzado La gestión de activos alerta que está por fallar antes de que

6. ¿Qué grado de personalización se necesita? Hay disponible lenguajes de programación de alto nivel para crear una lógica personalizada

Requiere normalmente rutinas personalizadas

Una buena función son las bibliotecas estándar

Debe haber funciones disponibles para integrar funciones/ productos en una arquitectura integrada

O

Lógica personalizada creada con bloques de funciones existentes

Muchos algoritmos (es decir, PID) son complejos y no varían mucho entre las aplicaciones

Se espera contar con bibliotecas de aplicación estándar (bloques de función y pantallas)

Se espera que todo el sistema funcione como una solución completa

7. ¿Qué expectativas de ingeniería tiene?

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Programar/configurar componentes individuales y luego integrar (ascendente)

Se prefieren plataformas personalizables sobre las cuales desarrollar

Sistema con diseño flexible

Solución de naturaleza genérica para una amplia variedad de aplicaciones

Uso de la lógica de escalera para configurar la aplicación

O

Diseño previo de todo el sistema antes de empezar la implementación (descendente)

Se prefiere una cantidad significativa de funciones lista para usar

Sistema diseñado para facilitar el trabajo del ingeniero en aplicaciones de proceso

El uso de funciones predefinidas y preverificadas ahorra tiempo

Uso del diagrama de bloques para configurar la aplicación

TOTAL PLC TOTAL DCS Siemens Energy & Automation, Inc. 3333 Old Milton Parkway Alpharetta, GA 30005 1-800-964-4114 info.sea@siemens.com www.sea.siemens.com ©2007 Siemens Energy & Automation, Inc. Todos los derechos reservados. Siemens es una marca registrada de Siemens AG. Los nombres de productos mencionados pueden ser marcas registradas de sus empresas correspondientes. Las especificaciones quedan sujetas a cambios sin notificación previa. PAWP-00015-0907 2.5MNew0907 Impreso en USA.