INGENIERÍA TÉCNICA DE TELECOMUNICACIÓN

TELEMÁTICA

PROYECTO FIN DE CARRERA

DEFINICIÓN DE LA INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL DE UNA PLANTA DE DESMINERALIZACIÓN DE AGUAS MEDIANTE EL SISTEMA DE

CONTROL DISTRIBUIDO FOXBORO I/A SERIES

JULIO, 2011

AUTOR:ALEJANDRO CARPIO SANCHEZ

DIRECTORES:JORGE MUÑOZ MARI / JUAN GUTIERREZ AGUADO

INGENIERÍA TÉCNICA DE TELECOMUNICACIÓN

TELEMÁTICA

PROYECTO FIN DE CARRERA

DEFINICIÓN DE LA INSTRUMENTACIÓN Y CONTROL DE UNA PLANTA DE DESMINERALIZACIÓN DE AGUAS MEDIANTE EL SISTEMA DE

CONTROL DISTRIBUIDO FOXBORO I/A SERIES

AUTOR:ALEJANDRO CARPIO SANCHEZ

DIRECTORES:JORGE MUÑOZ MARI / JUAN GUTIERREZ AGUADO

Tribunal:

Presidente: Vocal 1º:

Vocal 2º: Vocal 3º:

CALIFICACIÓN:.................................FECHA:

RESUMEN

Este proyecto podría enmarcarse como un proyecto de desarrollo, que tiene como origen un proyecto de colaboración con la industria. En verano del 2010 realicé unas prácticas formativas dentro de la titulación de ITT. Telemática, que tenían como objetivo el conexionado de una planta de tratamiento de aguas a una red de control distribuido basado en Foxboro. De lo desarrollado y aprendido, tanto en dicho periodo, como posteriormente, nace este proyecto.

El objetivo que persigue el proyecto es diseñar un sistema de control que permita realizar el control automático de una planta desmineralizadora, además de seleccionar los elementos más indicados para poder llevar dicha labor.

Con la realización de este proyecto busco realizar un proyecto que, además de adecuarse a los requisitos de un proyecto final de carrera, me permita tanto a mí, como a otras personas interesadas en el tema, adquirir conocimientos en materia de ingeniería de control, instrumentación y automatización industrial.

El proyecto empieza con una pequeña introducción a lo que a continuación se expondrá. Tras esto, se introduce al lector en las tecnologías que sustentan al proyecto, de tal manera que obtenga los conocimientos necesarios para poder seguir de forma eficaz el proyecto. Se empieza por hacer un análisis general de la automatización industrial y las distintas soluciones que nos presenta en cada punto de su ámbito de actuación; una introducción a la instrumentación industrial; y por último, una aproximación al sistema de control distribuido Foxboro I/A Series.

Después, se pasan a ver las especificaciones que tiene la planta desmineralizadora, y los requisitos que tiene nuestro cliente de cara a nuestro trabajo. Una vez conocemos que debemos realizar, y tenemos una idea de cómo hacerlo, pasamos a hacer una planificación del trabajo, y hacemos una estimación de los costes en base a nuestras expectativas.

Con esto, empezaremos a ejecutar cada parte del proyecto, siguiendo el orden metodológico decidido. Esto incluye el análisis y desarrollo de la instrumentación de la planta, y las señales asociadas; de la red de control distribuido; de la lógica que se implementará en las unidades procesadoras; y por último, de los sistemas de visualización, supervisión, y adquisición de datos.

Tras el desarrollo, veremos las conclusiones y los resultados que hemos obtenido con la realización del proyecto, además de comentar que cosas nos hemos dejado abiertas a un posterior trabajo.

ÍNDICE

1 INTRODUCCIÓN......................................................................................1

2 MOTIVACION Y OBJETIVOS...................................................................5

3 ESTADO DEL ARTE..........................................................................................8 3.1 La Automatización Industrial................................................................11 3.1.1 Revisión Histórica e Impacto en la sociedad........................................12 3.1.2 Los Sistemas de Control y Gestión.....................................................14 3.1.2.1 Dispositivos de Control I: Lógica Cableada.................................15 3.1.2.2 Dispositivos de Control II: PLC..................................................16 3.1.2.2.1 Estructura......................................................................17 3.1.2.2.2 Ciclo de Scan..................................................................19 3.1.2.2.3 Lenguajes de Programación: La norma 1131-3.................20 3.1.2.3 Dispositivos de Control III: DCS................................................21 3.1.2.3.1 Descripción general.........................................................21 3.1.2.3.2 Arquitectura...................................................................23 3.1.2.4 DCS vs PLC..............................................................................26 3.1.2.5 Ingeniería de Control...............................................................28 3.1.2.5.1 Clasificación y Características de los sistemas de control. . .29 3.1.2.5.2 Control PID....................................................................32 3.1.2.5.3 Sistemas Avanzados de Control........................................35 3.1.2.6 Supervisión, Visualización y Monitorización................................38 3.1.2.6.1 Sistemas SCADA.............................................................39 3.1.2.6.2 HMI (Paneles de Operador).............................................41 3.1.3 Comunicaciones Industriales..............................................................42 3.1.3.1 El Modelo OSI..........................................................................44 3.1.3.2 La pirámide de automatización.................................................46 3.1.3.3 Buses de campo......................................................................48 3.1.3.3.1 Modbus..........................................................................49 3.1.3.3.2 Hart...............................................................................50 3.1.3.3.3 Profibus-DP....................................................................52 3.1.3.4 Redes de Información: Ethernet...............................................53

3.2 Instrumentación Industrial...................................................................56 3.2.1 Generalidades y Terminología............................................................57 3.2.2 Características..................................................................................59 3.2.3 Calibración y Metrología....................................................................60 3.2.4 Medición de Variables........................................................................60 3.2.4.1 Presión....................................................................................61 3.2.4.2 Caudal....................................................................................63 3.2.4.3 Temperatura............................................................................64 3.2.4.4 Nivel.......................................................................................65 3.2.4.5 Analizadores............................................................................66 3.2.5 Actuadores.......................................................................................67

3.3 El Sistema I/A Series.............................................................................70 3.3.1 Estaciones (Procesadores).................................................................71 3.3.1.1 Procesadores de Aplicación.......................................................72 3.3.1.2 Procesadores de Consola..........................................................73 3.3.1.3 Procesador de Control..............................................................74 3.3.1.4 Procesador basado en Ordenador Personal................................75 3.3.2 Módulos de Entrada/Salida y Señales.................................................76 3.3.2.1 FBM........................................................................................77 3.3.2.2 FBC.........................................................................................78 3.3.3 El configurador de control..................................................................79 3.3.4 Arquitectura Física: Redes de comunicación........................................80 3.3.5 Compounds y Bloques.......................................................................83 3.3.5.1 Configuración, Conectividad y Parametrización de bloques..........84 3.3.6 Programación Secuencial: HLBL.........................................................86 3.3.6.1 Encabezado, Algoritmo principal y Subrutinas............................86 3.3.7 FoxDraw...........................................................................................90 3.3.7.1 Gráficos...................................................................................91 3.3.7.2 Generación y Edición de gráficos...............................................91 3.3.7.3 Librerías..................................................................................92 3.3.7.4 Configuración de Objetos y FacePlates.......................................93 3.3.8 FoxView...........................................................................................94 3.3.8.1 Entorno Estándar y Representación de Variables........................95 3.3.8.2 Configuración de entornos........................................................96

4 ESPECIFICACIÓN............................................................................................97 4.1 Requisitos del Sistema...........................................................................98 4.1.1 Los sistemas de desmineralización de agua........................................99 4.1.2 Sistema de Pretratamiento...............................................................101 4.1.2.1 Suministro de Agua Bruta.......................................................101 4.1.2.2 Dosificación de Coagulante.....................................................101 4.1.2.3 Dosificación de Hipoclorito......................................................102 4.1.2.4 Filtros Multimedia...................................................................102 4.1.2.5 Soplantes..............................................................................102 4.1.2.6 Dosificación de Ácido Sulfúrico................................................103 4.1.2.7 Dosificación de Antiincrustante................................................103 4.1.2.8 Filtros de Cartucho.................................................................103 4.1.2.9 Dosificación de bisulfito Sódico...............................................104 4.1.3 Sistema de Desmineralización..........................................................105 4.1.3.1 Sistema de Ósmosis Inversa...................................................105 4.1.3.2 Descarbonatador....................................................................106 4.1.3.3 Bombas de suministro de Agua Descarbonatada......................107 4.1.3.4 Sistema de electrodesionización..............................................107 4.1.3.5 Tanque de Recirculación.........................................................110

4.2 Especificación del sistema...................................................................111

4.3 Planificación y estimación de costes...................................................113

5 ANÁLISIS Y DESARROLLO........................................................................118 5.1 Arquitectura Física I: Instrumentación y Señales.............................119 5.1.1 Análisis de los Instrumentos y de su montaje....................................119 5.1.1.1 Suministro de Agua Bruta.......................................................119 5.1.1.2 Dosificación de Coagulante.....................................................119 5.1.1.3 Dosificación de Hipoclorito......................................................120 5.1.1.4 Filtros Multimedia...................................................................120 5.1.1.5 Soplantes..............................................................................120 5.1.1.6 Dosificación de Ácido Sulfúrico................................................120 5.1.1.7 Dosificación de Antiincrustante................................................120 5.1.1.8 Filtros de Cartucho.................................................................121 5.1.1.9 Sistema de Ósmosis Inversa...................................................121 5.1.1.10 Descarbonatador..................................................................121 5.1.1.11 Bombas de suministro de Agua Descarbonatada....................121 5.1.1.12 Sistema de Electrodesionización (EDI o E-Cell).......................121 5.1.1.13 Tanque de Recirculación.......................................................122 5.1.2 Conexionado con el sistema de control distribuido.............................123

5.2 Arquitectura Física II: El sistema I/A Series......................................124 5.2.1 Análisis de la solución......................................................................124 5.2.2 Definición de los equipos.................................................................126

5.3 Lógica de Control.................................................................................128 5.3.1 Análisis y Desarrollo de Diagramas...................................................128 5.3.1.1 Control de Arranque de Planta (DESM01)................................131 5.3.1.2 Inyección Química I (COAG01 y HIPO02).................................131 5.3.1.3 Control de los Filtros Multimedia (MULT11)..............................131 5.3.1.4 Inyección Química II (SULF03)................................................131 5.3.1.5 Inyección Química III (ANTI04 y BISU05)................................132 5.3.1.6 Control de los Filtros de Cartucho (CART21)............................132 5.3.1.7 Control de la Alimentación a Ósmosis (ROSM22)......................132 5.3.1.8 Control Bancos de Ósmosis (ROSM31).....................................132 5.3.1.9 Control general Torre Descarobnatadora (DESC41)...................133 5.3.1.10 Control Soplantes Torre Descarbonatadora (DESC42).............133 5.3.1.11 Control de la Alimentación a E-CELL (DESC43).......................133 5.3.1.12 Inyección Química IV (ECELL54)...........................................133 5.3.1.13 Control Bombas de Recirculación (ECELL52)..........................134 5.3.1.14 Control Bancos de Electrodesionización (ECELL51).................134 5.3.1.15 Control Tanque de Re-circulación (RECIR55)..........................134 5.3.2 Implementación en Bloques y Compounds........................................135 5.3.2.1 Bloques secuenciales FMn_TOTALIZ........................................135 5.3.2.2 Bloques secuenciales Fmn_CLEANSEC.....................................135 5.3.2.3 Bloque secuencial SEQARRANQ...............................................136 5.3.2.4 Bloque secuencial PARADA.....................................................136 5.3.2.5 Bloque secuencial MARCHAROSM............................................136 5.3.2.6 Bloque secuencial MARCHAECELL...........................................136 5.3.2.7 Bloque secuencial COMPROB..................................................137

5.4 SCADA basado en Foxdraw/Foxview..................................................138 5.4.1 Análisis de los sinopticos..................................................................138 5.4.1.1 Sinóptico 0. Visión general planta............................................138 5.4.1.2 Sinóptico 1. Inyección Químicos..............................................138 5.4.1.3 Sinóptico 2. Filtros Multimedia................................................139 5.4.1.4 Sinóptico 3. Filtros de Cartucho...............................................139 5.4.1.5 Sinóptico 4. Ósmosis Inversa..................................................140 5.4.1.6 Sinóptico 5. Descarbonatador.................................................140 5.4.1.7 Sinóptico 6. Sistema E-CELL....................................................140 5.4.1.8 Sinóptico 7. Sistema de Re-circulación.....................................141 5.4.2 Desarrollo de los sinópticos..............................................................142

6 CONCLUSIONES, RESULTADOS Y TRABAJO FUTURO..........................144

7 BIBLIOGRAFÍA Y REFERENCIAS..............................................................147

8 ANEXOS........................................................................................................149 Anexo A. Tabla Instrumentación y Señales.....................................................150 Anexo B. Esquemas Eléctricos de Conexionado..............................................154 Anexo C. Fichas Instrumentos......................................................................168 Anexo D. Lista Señales del Sistema...............................................................189 Anexo E. Diagramas esquemáticos Lógica de Control.....................................194 Anexo F. Código implementable del sistema...................................................212 Anexo G. Bloques Secuenciales.....................................................................254 Anexo H. Tabla de bloques y parámetros comunes.........................................295 Anexo I. Sinópticos implementados en FoxDraw............................................300

ÍNDICE DE FIGURAS Figura 3.1. Producción en cadena.................................................................................11Figura 3.2. División del trabajo.....................................................................................13Figura 3.3. Diagrama de Control y Diagrama de Potencia de un Automatismo.................15Figura 3.4. Autómata programable Modicon M340 (Schneider Electric)...........................16Figura 3.5. Diagrama de componentes de un Autómata.................................................17Figura 3.6 Programador Manual para un microPLC........................................................18Figura 3.7. Diagrama simplificado del Ciclo de Scan.......................................................19Figura 3.8. Lenguajes de Programación definidos por la Norma IEC 1131-3....................20Figura 3.9. Diagrama esquemático de una red de un Sistema de Control Distribuido.......21Figura 3.10. Fotografía de una estación de trabajo I/A Series P92..................................24Figura 3.11. Procesador de Control FCP270...................................................................25Figura 3.12. Lazo de control de nivel de un tanque........................................................28Figura 3.13. Diagrama de un Sistema en Lazo Abierto...................................................30Figura 3.14. Diagrama de un Sistema en Lazo Cerrado..................................................30Figura 3.15. Diagrama de bloques de un lazo PID.........................................................32Figura 3.16. Diagrama de bloques de la respuesta en frecuencia de un sistema PID........32Figura 3.17. Control en Cascada...................................................................................35Figura 3.18. Sistema de control Anticipativo..................................................................36Figura 3.19. Control Anticipativo-Realimentado.............................................................37Figura 3.20. Control Proporción....................................................................................37Figura 3.21. Diagrama esquemático de un sistema SCADA.............................................39Figura 3.22. Diagrama de implementación de un SCADA................................................40Figura 3.23. Ejemplos de Paneles de Operador..............................................................41Figura 3.24. Comunicaciones de un panel Magelis XBT GT (Schneider Electric)................41Figura 3.25. Control Centralizado.................................................................................42Figura 3.26. Control Distribuido....................................................................................43Figura 3.27. Esquema de las capas del modelo OSI.......................................................44Figura 3.28. Comunicación entre 2 terminales...............................................................45Figura 3.29. Pirámide de Automatización......................................................................46Figura 3.30. Redes asociadas a cada nivel de la pirámide CIM........................................47Figura 3.31. Comparativa de prestaciones entre buses...................................................48Figura 3.32. Mensajes Modbus. Intercambio Unicast y Mensaje Broadcast......................49Figura 3.33. Logo del Protocolo HART...........................................................................50Figura 3.34. Modulación FSK del protocolo HART...........................................................50Figura 3.35. Configuración multipunto..........................................................................51Figura 3.36. Diagrama de Profibus-DP..........................................................................52Figura 3.37. Red Industrial basada en EtherNet.............................................................53Figura 3.38. Transmisor de Temperatura Rosemount 644...............................................56Figura 3.39. Conceptos de rangos en instrumentación...................................................57Figura 3.40. Cadena de medida para la medida de presión............................................58Figura 3.41 Ejempo Conceptual de Exactitud y Precisión................................................59Figura 3.42. Transmisor electrónico de equilibrio de fuerzas...........................................61Figura 3.43. Transductores resistivos, de inductancia, de reluctancia, y capacitivo...........62Figura 3.44. Medición de presión basada en Placa de Orificio y en Tubo Pitot..................63Figura 3.45. Conexionado (2, 3 y 4 hilos) de RTD, y funcionamiento termopar................64Figura 3.46. Diagrama resumen de los tipos de medidores de nivel................................65Figura 3.47. Analizador de PH/ORP SWAN.....................................................................66Figura 3.48. Caudal en función del porcentaje de apertura de la válvula.........................67

Figura 3.49. Bomba Centrifuga.....................................................................................68Figura 3.50. Estación de trabajo de Aplicación...............................................................73Figura 3.51. Estación Procesadora de Control FCP270....................................................74Figura 3.52. Modulo FBM217 (Entradas Digitales)..........................................................76Figura 3.53. Fotografía de una celda ICH19 con 2 tarjetas FBP10 instaladas...................78Figura 3.54. Diagrama de Comunicación del Configurador de control con un CP..............79Figura 3.55. Configuración típica de una red de control basada en FCP270.....................81Figura 3.56. Conexionado directo de un FCM100Et a un ZCP270....................................82Figura 3.57. Ejemplo de Lazo de control.......................................................................83Figura 3.58. Sinóptico de FoxDraw...............................................................................90Figura 3.59. Sistema de coordenadas de FoxDraw.........................................................91Figura 3.60. Diagrama de un FacePlate.........................................................................93Figura 3.61. Sinóptico de FoxView ...............................................................................94Figura 3.62. Sinóptico de Variable................................................................................95Figura 3.63. Sintaxis de ficheros de barra de menú lateral (*.dbr)..................................96Figura 4.1. Diagrama de bloques del sistema..............................................................100Figura 4.2. Fotografía de los tres filtros de cartucho....................................................104Figura 4.3. Diagrama de los dos bancos de ósmosis inversa.........................................106Figura 4.4. Fotografía del tanque descarbonatador......................................................107Figura 4.5. Fotografía del sistema E-Cell.....................................................................108Figura 4.6. Diagrama de las Corrientes producidas por la Electrodesionización..............109Figura 4.7. Diagrama de Gantt de planificación de tiempos del proyecto........................115Figura 5.1. Diagrama esquemático de la red de control a diseñar..................................125Figura 5.2. Diagrama de configuración final de la red de control mallada......................127

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 3.1. Grupos de variables medibles.......................................................................60Tabla 4.1. Desglose de materiales...............................................................................113Tabla 4.2. Costes totales del proyecto.........................................................................114Tabla 4.3. Costes imputables al proyecto.....................................................................116Tabla 5.1. Compounds del sistema de control de la planta...........................................128Tabla 5.2. Bloques Secuenciales de la planta...............................................................129Tabla 5.3. Resumen de la nomenclatura para nombrado de señales..............................130

Introducción

CAPÍTULO 1

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Sistema de Control Distribuido Foxboro I/A Series

1 IntroducciónLa automática es un componente básico de los procesos industriales, y sin la cual,

no podrían desarrollarse con todas las garantías de exactitud, velocidad y calidad que ahora podemos esperar.

Las necesidades de la sociedad han marcado las necesidades de cambio a la industria, quien se ha hecho valer de las telecomunicaciones y de la informática para poder evolucionar y responder al cambio.

Así, elementos que se han venido implementando clásicamente electrónicamente, hoy se pueden implementar o simular mediante el uso de ordenadores y microcontroladores. Todo este desarrollo tecnológico ha conducido a que la telemática, como disciplina que aúna la informática y las telecomunicaciones, sea un componente imprescindible en la gran mayoría de las industrias. No es raro, por tanto, hoy en día encontrar controladores digitales, que sean los encargados de realizar la regulación y control de una planta, utilizando para ello redes de transmisión de datos basadas en protocolos de red.

En este proyecto, realizaremos el diseño de uno de estos sistemas de control, intentando definir todos y cada uno de los elementos necesarios para poder realizar dicha labor, a partir de las especificaciones que debe tener la planta en su funcionamiento.

Hemos optado por realizar el control de una planta de desmineralización de agua, para lo cual hemos tenido que decidir qué elementos finales utilizaremos para poder obtener datos del estado de la planta, y que elementos finales utilizaremos para poder actuar sobre la planta; es decir, definir la instrumentación de campo.

Para permitir la comunicación de las señales con las unidades controladoras utilizaremos una red mallada redundante basada en Ethernet sobre fibra óptica, sobre la cual implementaremos el sistema de control distribuido de la empresa Invensys; Foxboro I/A Series. Estas señales proveniente de los instrumentos, se obtienen mediante el uso de tarjetas de adquisición de datos, que convierten la salida estándar industrial, (basada en lazo de corriente de 4-20mA, o 24 Vdc) en datos transmisibles por la red de control.

Una vez la comunicación con la planta desmineralizadora es posible, diseñaremos la secuencia lógica que deberemos implementar en los controladores lógicos, y que gobierna la planta para que haga la tarea que nosotros deseamos. Para ello, utilizamos bloques que implementan funciones lógicas booleanas, control Proporcional-Integral-Derivativo, bloques basados en lenguaje secuencial HLBL, entre otros.

Por último, diseñaremos el sistema de supervisión y control de la planta, el cual está basado en el paquete de desarrollo de sinópticos FoxView/FoxDraw, y que permitirá visualizar y manipular el estado de la planta de forma remota.

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Lo anteriormente expuesto se enmarca dentro de la distribución capitular que a continuación expongo.

El Capítulo 1, se corresponde con la introducción al problema que nos aborda. Nos resume de forma más o menos extensa todo el contenido del proyecto, y el cual corresponde con el actual capítulo.

El Capítulo 2, se corresponde con la exposición de las motivaciones y los objetivos que perseguimos con este proyecto.

El Capítulo 3, se corresponde con el estado de arte. En este capítulo, hablaremos de forma divulgativa a cerca de las tecnologías y disciplinas en las que está inmerso el proyecto. Primero haremos una revisión historia a la automatización industrial, tras la cual hablaremos de las tecnologías y disciplinas más comunes en la automatización industrial actual. Esto incluye por tanto un repaso a los distintos tipos de sistemas de control, y a la integración de las redes de comunicación en la industria. Después, haremos un breve análisis de los instrumentos de medida más comunes en la instrumentación de campo. Y por último, hablaremos acerca del sistema de control distribuido Foxboro I/A Series, y como implementa específicamente todo lo expuesto anteriormente.

El Capítulo 4, se corresponde con la especificación del sistema. Aquí expondremos primero los requisitos de funcionamiento de la planta desmineralizadora, los subsistemas que lo componen, y los elementos que componen a estos últimos. Una vez que sabemos que es lo que tenemos que conseguir con nuestro control, hacemos una especificación del sistema tal como hemos ideado hacerlo, exponiendo y estimando como realizaremos el proyecto. Después, intentamos hacer una estimación de costes y tiempos lo más precisa posible, tomando como base las especificaciones y los objetivos.

El Capítulo 5, se corresponde con la tarea de análisis y desarrollo que permitirá cumplir con nuestros objetivos. Hemos decidido dividir esta labor en las cuatro partes diferenciables en el proyecto. Realizaremos por tanto las siguientes labores:

• Decidir los instrumentos que utilizaremos en la planta, en que rango de medida deberán trabajar, así como el resto de especificaciones y parámetros necesarios para su correcto funcionamiento.

• Decidir cómo se implementará de la red de control mallada, decidiendo la topología física y lógica que tendrá nuestra red de control, y como se conseguirá realizar de forma eficaz la comunicación de todas las estaciones.

• Diseñar la secuencia lógica que se implementará en las estaciones de control, para poder lograr llevar la planta hacia un estado que permita realizar la labor para la cual ha sido diseñada, y poder visualizar su estado en los sistemas de supervisión.

• Diseñar el sistema de supervisión y control de la planta.

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El Capítulo 6, se corresponde con la exposición de las conclusiones a las que hemos llegado tras la realización de dicho proyecto, y los resultados obtenidos; además de plantear los cabos sueltos que nos dejamos por diversas razones.

El Capítulo 7, se corresponde con la exposición de las diferentes fuentes bibliográficas, así como las referencias indexadas a estas en el texto.

Por último, el Capítulo 8 se corresponde con los anexos. Aquí podremos ver los diferentes esquemas de conexionado de los instrumentos a los borneros, los diagramas esquemáticos de los lógicos de control, el código implementado en los procesadores de control, y por último, una recopilación de la documentación de los instrumentos utilizados.

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Motivación y Objetivos

CAPÍTULO 2

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2 Motivación y ObjetivosLa idea de realizar el presente proyecto, tiene su nacimiento a mediados del 2010,

cuando cursando la asignatura “Sistemas industriales distribuidos” dentro de la titulación de Ingeniería técnica de telecomunicaciones. Especialidad Telemática, descubrí y empecé a interesarme por la integración de la telemática dentro de un entorno enteramente industrial. Dicho interés se acrecentó tras mi paso por el ciclo combinado de Castellón, en calidad de becario del departamento de instrumentación y control, donde tuve oportunidad de trabajar con los sistemas de control distribuido, y ver de cerca la instrumentación industrial. Fue allí, y tras comentarlo con mi tutor de la universidad, Jordi Muñoz, como empecé a formar la idea de cómo deseaba desarrollar el proyecto.

Con la realización de este proyecto lo que busco principalmente es:

• Realizar un proyecto que se adecue a los objetivos que se persiguen en la elaboración de un proyecto final de carrera, dentro de la titulación de Ingeniería técnica de telecomunicaciones, especialidad Telemática.

• Obtener un medio (o incluso, una excusa) para poder adquirir conocimientos en el ámbito de la ingeniería de control, instrumentación y automatización industrial; sirviéndome además como vehículo para poder exponer, siguiendo un método, dichos conocimientos.

• Realizar un proyecto de cierta envergadura, que exponga mis intereses y conocimientos de cara al mercado laboral, en esta área del conocimiento.

• Realizar un documento que pueda valer como punto de partida a otros en el estudio de esta área de conocimiento, o al menos, como una pequeña introducción.

El proyecto nos plantea un escenario ficticio en el cual, una empresa ha decidido cambiar la filosofía de control, basada en autómatas programables, a una basada en un sistema de control distribuido propietario; el sistema I/A Series. Como primer paso en el cambio, han decidido empezar por implementar los mecanismos requeridos para poder hacer un control distribuido, por la planta desmineralizadora, al tratarse de un sistema tolerante a paradas de cierta duración. Aunque el planteamiento sea totalmente ficticio al no existir dicha empresa, este planteamiento está sustentado por las prácticas que realicé, por su similitud en el planteamiento.

Nuestro objetivo con el proyecto será dar una solución a este problema, lo cual nos va a requerir que:

• Redefinamos la instrumentación de la planta. Esto nos va a obligar a cambiar los elementos transmisores de señales analógicas que tiene la planta.

• Diseñemos una red de control que permita la comunicación efectiva de todos los elementos.

• Implementemos la secuencia lógica que sea necesaria para que la planta realice la labor requerida.

• Y por último, diseñemos un sistema que permita la supervisión y el control de forma remota de la planta.

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Sistema de Control Distribuido Foxboro I/A Series

Para poder hacer lo expuesto, necesitaremos conocer una gran variedad de disciplinas. Para que el lector pueda seguir el proyecto de forma efectiva, dedicaremos el próximo capítulo a hablar brevemente de ellas. Primeramente, hablaremos acerca de los sistemas de control industriales y de los elementos que integra; como es el caso de los sistemas SCADA, los distintos tipos de control que podemos implementar, etc. En segundo lugar, hablaremos de los elementos de medida que tendremos en la planta, ya que necesitaremos conocerlos en profundidad para luego poder desarrollar el control de planta, y porque muchos de ellos tendrán que ser cambiados para cumplir con las nuevas especificaciones. Después, hablaremos acerca de las redes en el ámbito industrial, para posteriormente poder diseñar la red de control. Y por último, hablaremos más extensamente del sistema de control distribuido Foxboro I/A Series, ya que necesitaremos conocer cómo trabaja para poder diseñar para él.

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Estado del Arte

CAPÍTULO 3