Symphony Plus S+ Control: AC 870P...integradas de control. Sin necesidad de realizar ninguna...

Symphony PlusS+ Control: AC 870P

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Las mejoras continuas en la productividad y una mayor rentabilidad son la fuerza impulsora que se encuentra detrás de la selección del sistema de automatización actual. Además, los sistemas deben apoyar a los usuarios con la capacidad de reaccionar rápida y fl exiblemente a las demandas siempre crecientes de los mercados a los que dan cobertura.Tradicionalmente, las instalaciones de producción mantenían muchos subsistemas de controladores, cada uno de los cuales tenía que satisfacer las necesidades específicas de las plantas. Sin embargo, como los objetivos empresariales han cambiado, usar una plataforma de controlador escalable con capacidades multifuncionales, adaptabilidad a las necesidades cambiantes, apertura y máxima disponibilidad, es de suma importancia para el éxito.

Los controladores, las interfaces de comunicación y los módulos de E/S SymphonyTM Plus S+ Control AC 870P, cumplen los requisitos más exigentes de cada una de estas áreas.

Gracias a su diseño modular, los controladores AC 870P se pueden adaptar a una amplia variedad de tipos y tamaños de plantas, especialmente en los sectores energético y de suministro del agua. Con el apoyo de un entorno de ingeniería eficaz, Symphony Plus contribuye a conseguir una mayor rentabilidad de los activos mejorando el control global de la producción, maximizando la disponibilidad del proceso y minimizando el mantenimiento.

Funciones y ventajasMontaje flexible y rentableEl montaje de los controladores descentralizado y sobre carriles se puede combinar con las E/S locales o remotas.

Sistema integral de E/SUna amplia gama de tipos de E/S locales y remotos está disponible con un integrado e intrínseco diseño de seguridad, y un suministro de energía para transmisores opcionales. Características tales como la marca de tiempo de la secuencia de eventos (SOE) (resolución de 1 ms), la supervisión, el filtrado, así como las comunicaciones HART y PROFIBUS son compatibles con una amplia gama de E/S, tales como E/S local AC 870P, S800 y S900 de ABB, así como otras E/S remotas PROFIBUS.

Capacidad distribuidaLas E/S remotas S800 y S900 de ABB y la E/S local AC 870P están conectadas a través de buses de comunicación en serie de alta velocidad. Las E/S locales ofrecen una alta densidad de empaquetamiento para reducir el espacio de montaje a un mínimo, mientras que las E/S remotas son totalmente compatibles con las configuraciones del sistema distribuido.

Integración eficaz de dispositivos de campoLas interfaces estándares de herramienta de dispositivos de campo/gestor de tipos de dispositivos (FDT/DTM) permiten la integración plug-and-play de los dispositivos de campo.

Fácil de configurarLa configuración y el servicio de módulos se ejecutan mediante S+ Engineering Composer Melody y su biblioteca sin igual de eficaces bloques de funciones sobradamente probadas y completamente verificadas.

Diseño de redundancia inherenteLas opciones de redundancia integradas en el sistema para las redes de suministro de energía, hardware y comunicación proporcionan el nivel más alto de disponibilidad.

Red modular de alto rendimientoSymphony Plus utiliza una red de comunicación serie de alta velocidad y redundante con capacidad inherente para la comunicación remota. La red es fácil de ampliar sin necesidad de una configuración de enrutamiento.

1 AC 870P



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Descripción generalS+ Control AC 870P incluye un dispositivo compacto DIN montado en carril, una amplia gama de módulos de E/S y las interfaces de bus de campo modernas y estandarizadas. Estos módulos ofrecen todas las funciones necesarias para la adquisición y el acondicionamiento de señales, así como control eficaz de bucle abierto y bucle cerrado, control de secuencia y supervisión. Todas las tareas de gestión de procesos se ejecutan en función de complejas estrategias integradas de control. Sin necesidad de realizar ninguna configuración, el diseño de redundancia inherente de AC 870P, incluyendo los conceptos de redundancia integrada para el suministro de energía, la comunicación y E/S, proporciona el mayor nivel de disponibilidad.

Las características clave incluyen: − Una amplia gama de interfaces de E/S con diseño (EEx-i)

de seguridad integrado e intrínseco y suministro de energía para los transmisores de manera opcional. Las funciones como la marca de tiempo con una resolución de 1 ms, la supervisión, el filtrado, así como la comunicación HART se implementan directamente en los módulos de E/S

− Las interfaces PROFIBUS proporcionan conexión con las estaciones de E/S remotas S800 y S900 de ABB en las versiones EEx y no EEx, así como otros dispositivos PROFIBUS

− La interfaz IEC 61850 de los dispositivos electrónicos inteligentes (IED) para la integración de los subsistemas eléctricos

− La red de control del AC 870P utiliza una red de comunicación serie de alta velocidad y redundante con capacidad inherente para la comunicación remota. La red es fácil de gestionar sin necesidad de una confi guración de enrutamiento

− Alternativas flexibles de montaje como gabinete, carril DIN o en bastidor de 19”. Se pueden combinar en un proyecto. De este modo se logra una adaptación óptima a todas las estructuras de la planta y admite actualizaciones flexibles de instalaciones existentes

− Una alta densidad de empaquetamiento sin igual en los gabinetes del sistema ahorra espacio de instalación

− Sincronización de tiempo del controlador basado en una precisión de tiempo de 0,5 ms

− Marca de tiempo de la secuencia de eventos (SOE) con una resolución de 1 ms se implementa en el controlador y el nivel de módulo de E/S local

El subsistema de control (como se muestra en la figura 2) incluye opciones flexibles de comunicación de E / S y dispositivos de campo inteligentes mediante los buses del sistema. La información de HART, así como la de PROFIBUS, incluyendo los datos de configuración y diagnóstico, se comunica a través de la red de control. Esta información está disponible para los controladores del sistema y las aplicaciones a nivel de sistema, tales como la optimización de activos y la gestión de dispositivos. El concepto de bus integral del controlador del sistema permite la fácil integración de dispositivos de campo HART y PROFIBUS, así como los activos eléctricos PROFIBUS e IEC 61850.

Estaciones de control escalablesLas estaciones de control AC 870P están ubicadas cómodamente de acuerdo con las necesidades del proyecto y se componen de los controladores AC 870P modulares y las E/S. En función del alcance de la tarea de automatización, el controlador se amplía con módulos de E/S o interfaces de comunicación (consulte la figura 3).

Los controladores están conectados a través de la red de control (Cnet) para garantizar un intercambio, fi able y de alta velocidad, de señales en tiempo real por todo el sistema con otras estaciones de control, con S+ Operations, con las aplicaciones a nivel de sistema y con S+ Engineering Composer Melody.

Cada nodo de la red de control funciona de forma autónoma. Al actuar como su propio administrador de comunicaciones, el sistema no requiere ningún gestor de tráfico. Los módulos de E/S asociados del controlador están conectados mediante la red de campo de serie redundante de alta velocidad o PROFIBUS DP (DPV1 y DPV2).

La conexión de bus de campo del controlador también permite la comunicación con dispositivos de campo inteligentes.

El controlador AC 870P incluye todas las funciones necesarias para la adquisición de datos, la supervisión, así como el control en bucle abierto y cerrado de los procesos de la planta incluyendo complejas estrategias de control.

Red de control

Fnet

AC 870P

Fnet

AC 870P

RemoteI/O

AC 870P

Fnet

AC 870P

E/S local

E/S remota

Red de control AC 870P

2 Arquitectura de red plana del AC 870P | 3 Controlador AC 870P y E/S

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El controlador AC 870PEl controlador AC 870P está diseñado para obtener la máxima potencia de cálculo y escalabilidad modular.

Cada controlador puede manejar hasta 2.000 puntos de E/S analógicos o digitales para la E/S local, además de 6.000 puntos de E/S analógicos o digitales conectados vía PROFIBUS DP. Además de las tareas estándares como el procesamiento de señales, control de lógica y bucle, el controlador AC 870P también realiza cálculos complejos, como los controles avanzados, por lotes y secuenciales.

Las rutinas de diagnóstico comprueban periódicamente la integridad del hardware y el firmware. Las condiciones no habituales se redirigen automáticamente a la HMI o a otro software de recopilación de alarmas o mensajes.

El diseño redundante de AC 870P ofrece un sistema automático de copia de seguridad uno a uno, garantizando así la alta disponibilidad del sistema. Si el controlador principal falla, el controlador de espera activa, que ejecuta la estrategia de control y los mismos datos del proceso, inmediatamente toma el control.

Entre las funciones principales del AC 870P se incluyen: − Gran variedad de eficaces funciones disponibles en las

bibliotecas probadas − Configuración, puesta en marcha y servicio sencillos con

S+ Engineering − Redundancia inherente, sin costes de configuración/

instalación eléctrica − Sistema operativo multitarea en tiempo real − Hasta 16 tiempos de ciclo diferentes − Funciones de control exhaustivo y de diagnóstico − Interfaz para la conexión del reloj de radio − Programas de aplicación y firmware descargables (que no

sea memoria EPROM) − Seguridad de los datos:

- Firmware almacenado en la memoria flash - Datos de configuración del búfer en la memoria RAM con batería dual de reserva - Datos de funcionamiento y producción almacenados en la NVRAM

La gama de bloques de función se extiende desde un control sencillo y funciones de cada unidad a las complejas funciones que se basan en S88 y NAMUR mediante diagramas de función secuencial basados en la norma IEC 61131-3.

Los bloques de función también se pueden utilizar para configurar las bibliotecas específicas del cliente en S+ Engineering (consulte la figura 4).

Módulos de interfaz de procesos del AC 870PEl controlador establece nuevos estándares para la comodidad del usuario con los módulos de la interfaz de procesos industriales. Se pueden combinar una gran variedad de módulos de E/S para crear una solución de automatización óptima.

Los principales componentes de la estación de control AC 870P son una alta velocidad y los módulos de E/S, la red de campo de serie redundante (F-Net). En conjunto, funcionan como un subsistema dedicado al controlador AC 870P.

Tipos de E/S localesEstán disponibles los tipos locales de E/S siguientes:

− Entrada analógica (CAI) EEx y no EEx − Entrada de temperatura (CTI) − Salida analógica (CAO) EEx y no EEx − Entrada digital (CBI) EEx y no EEx − Salida digital (CBO) − Salida del controlador/salida individual de unidad (CAC/CBC) − Entrada de frecuencia (CFI) − Interfaces de comunicaciones serie (CCF)

La fuente de alimentación modular redundante es opcional.Se puede acceder a todas las señales de proceso desde el panel frontal. Los cables se conectan a las unidades de terminación de los cables. Para la redundancia de E/S, se

4 Estación de control AC 870P



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utilizan las unidades de terminación asociadas. Con estas unidades de terminación, es posible sustituir los módulos defectuosos sin desconectar el cable de campo y sin interrupciones de campo, proporcionando así la máxima disponibilidad.

Funciones de E/S local − Un procesador en cada módulo de E/S proporciona

funciones avanzadas como la detección de eventos y la generación de alarmas, marca de tiempo con resolución de milisegundos y diagnósticos del sistema

− El fi rmware descargable elimina la necesidad de cambios PROM − Los módulos de E/S local integrados proporcionan

suministro de energía integrado para los transmisores, seguridad integrada e intrínseca y comunicación HART

− La distribución de los módulos de E/S reduce los costes de instalación y cableado. Un bus de comunicación serie de alta velocidad (Fnet) diseñado para largas distancias junto con las fl exibles opciones de montaje en gabinete hacen posible tanto las ubicaciones de E/S centralizadas como remotas

− La confi guración de usuario simplifi cada elimina la necesidad de calibración o los ajustes del puente integrados

− Máxima disponibilidad a través del diseño de redundancia inherente incluyendo las comunicaciones redundantes a través de Fnet y los módulos de E/S redundantes opcionales

− Todas las E/S locales se pueden volver a configurar y ampliar en línea con los nuevos módulos de E/S en el modo de funcionamiento normal completo

− Cada entrada o salida puede ir a un valor predefinido en el caso de valores alterados o pérdida de comunicación

Módulos de controlLos siguientes módulos de control de E/S se utilizan para el control en bucle cerrado y abierto, especialmente en sector de generación de energía.

Los módulos de control de unidades (CBC 11-P) se utilizan para: − Encendido/apagado de actuadores − Unidades de motor − Válvulas de solenoide − Estaciones de control individual cableadas

La salida de bucle cerrado (CAC 10-P) se utiliza para: − Controlador continuo − Regulador de paso PI − La señal de salida de corriente al convertidor I/P para

actuadores neumáticos − Controlador de paso de tres posiciones con el

comportamiento de PI − Interruptor de tres puntos como circuito de

posicionamiento, o bien − Estación de control individual cableada

Ambos módulos funcionan de forma independiente del controlador AC 870P.

Interfaz PROFIBUSEl controlador AC 870P integra la comunicación PROFIBUS-DP, lo que permite la ingeniería de sistemas a nivel de dispositivos y las comunicaciones entre dispositivos. Además de la comunicación con el entorno de ingeniería de sistemas, los mensajes de diagnóstico y error se muestran en la consola de trabajo de S+ Operations u otra consola del operador de ABB. Las funciones incluyen:

− PROFIBUS-DP (DPV1 y DPV2) − Dos líneas PROFIBUS por controlador − Redundancia − Tasa de transferencia ajustable en los pasos de 9,6 kbit/s

a 12 Mbit/s − Convertidor PROFIBUS-DP/PA

E/S remotaFamilia S800 I/OLa E/S remota de AC 870P se consigue mediante el uso de S800 I/O de ABB conectado a través de PROFIBUS. Las funciones de S800 I/O incluyen:

− Alcance: la familia S800 I/O cubre prácticamente todos los rangos y tipos de señal imaginables. Desde las entradas y salidas analógicas y digitales básicas a los contadores de pulsos y E/S intrínsecamente seguras

− Configuración flexible: las soluciones de redundancia están disponibles en todos los niveles, incluidos la fuente de alimentación, las interfaces de comunicación y los circuitos de E/S

Valor de limitador+ - X ÷ sin cos tanEn registro x...

Limitador

DistribuidorAjuste, 1 a 1

MÁX. /MÍN.

Conmutación de cambio

Intervalo de divisiones

2 de 3

Funcionamiento automático

Integrador

Curva de polígono

Conmutación automática Diferenciación

Computación de correcciones

PFT

Secuencia

IEC 1131-3

Cascada PIContadorHoras de funcionamiento,Impulso...

FiltradoNo lineal, PT1...

Linealización Circuito de dosificaciones

Almacenamiento(Y, W, K)

< > =ANDORNOTTiempo de inactividad...

TemporizadorESF Controlador

P, PI, PID, Paso

Cálculo/lógica(96 módulos)

Medidas(109 módulos)

Control en bucle abierto

(26 módulos)

Control en bucle cerrado

(40 módulos)

PI

PI

5 Biblioteca de módulos de funciones de software | 6 Tarjetas de E/S, EEx y no EEx

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6 Symphony Plus

− Instalación fl exible: tres diseños mecánicos están disponibles: - Compacto (módulos de complemento con una zona de terminación de señal de E/S básica) - Ampliado (módulos de complemento con un amplio espacio para la terminación del cable de E/S y puente), y - S800L (módulos todo en uno y bases desmontables con bloques de terminal de tornillo para señales de E/S) para las instalaciones que no requieren capacidades de intercambio en caliente

− Fácil de instalar: una vez que se han asignado y establecido los números, todos los demás ajustes se pueden realizar mediante las herramientas de S+ Engineering Composer. Una característica de paso hace posible configurar y examinar todos los dispositivos de campo compatibles con HART de forma similar

− Fiabilidad: S800 I/O ofrece funciones para mejorar la disponibilidad, tales como: - Conjunto de entrada/salida como predefinido (ISP/OSP): cada entrada/salida se puede configurar individualmente para que se encargue de un valor predefinido o congelarla en el último valor en caso de pérdida de comunicación - Intercambio en caliente de los módulos: un módulo de E/S con errores se puede reemplazar en línea, es decir, sin necesidad de apagar la estación y sin que el resto de la estación se vea afectada. Una clave de hardware físico garantiza que se puedan insertar sólo los módulos correctos - Configuración caliente en ejecución (HCIR): una estación S800 I/O se puede volver a configurar en pleno funcionamiento normal, es decir, sin tener que cambiaral modo de configuración - Opciones de redundancia en todas las áreas de importancia: fuente de alimentación, medios de comunicación de bus de campo, interfaces de bus de campo y módulos de E/S

− Precisión: los módulos S800 I/O pueden marcar el tiempo de los acontecimientos, es decir, las transiciones de la señal de entrada en la fuente con precisión de milisegundos, proporcionando así la base para que el sistema de host grabe las secuencias de eventos significativos. En los procesos estrechamente entrelazados, esto es esencial para el análisis de la causa raíz de las alteraciones de producción

Familia S900 I/OEl sistema de E/S remota S900 se comunica con los controladores AC 870P mediante PROFIBUS. Adecuado para aplicaciones en los sectores químico, farmacéutico, de petróleo y gas, generación de energía y suministro del agua, S900 I/O se puede instalar en el campo, reduciendo así los costes de clasificación y el cableado. Se pueden lograr ahorros adicionales de mantenimiento a través de las funciones de diagnóstico ampliadas de S900y el uso de dispositivos de campo compatibles con HART.

Hay disponibles tres versiones de S900 I/O: − La serie S para aplicaciones en áreas peligrosas Zona 1 − La serie B para aplicaciones en áreas peligrosas Zona 2 − La serie N para aplicaciones en áreas no peligrosas

Hay disponibles soluciones adicionales para aplicaciones específicas: Carcasa de campo: para montaje en pared y montaje de campo en instalaciones de la Zona 1 con la aprobación del sistema de certificación completa de acuerdo con ATEX. La carcasa de acero de alta calidad se prepara para el montaje en pared con una instalación para carriles de pantalla o terminales aislados.

Caja compacta CB220: S900 en forma compacta (con un máximo de cuatro módulos de E/S). Adecuado para su uso en aplicaciones tales como los multiplexores de temperatura, circuitos de la válvula de solenoide y otros.

7 Estación S800 I/O | 8 Gabinete de pared, bastidor inferior, carcasa de campo S900

7 8

Series Montaje Dispositivos de campo/señal

Aprobación de área peligrosa

Serie S En zona 1/Div 1En Div 2

En zona 1 o 0En Div 1

Aprob. Zona ATEX/FMAprob. división FM

Serie B En zona 2 En zona 1 o 0 Aprob. ATEX zona 2

Serie N En zonas seguras

En zonas seguras

Ninguna


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Entre las ventajas principales de S900 se incluyen: − Flexibilidad para un gran número de distintas aplicaciones,

no sólo varias aplicaciones en áreas peligrosas, sino también para aplicaciones estándares en áreas no peligrosas

− Buena relación calidad/precio porque las barreras externas se han eliminado y se reducen los costes en términos de cableado, instalación y mantenimiento de hardware

− Alta fiabilidad gracias a la ligera transferencia de datos y el diagnóstico automáticos

− Fácil configuración mediante FDT/DTM o por medio de archivos GSD, lo que permite una fácil integración con los sistemas de control de procesos de Symphony Plus

− Alta disponibilidad de la planta gracias a la redundancia y la capacidad de intercambio en caliente de todos los componentes durante el funcionamiento

Red y comunicaciónRedLa red de control de AC 870P se subdivide en lo que respecta a la jerarquía y funcionalidad.

La red se adapta al tamaño de la planta de acuerdo con un agrupamiento jerárquico de las estaciones, las áreas de la planta y la planta completa. El agrupamiento jerárquico admite la transferencia automática de datos entre las estaciones de Melody.

La subdivisión funcional de la red se efectúa en los buses de control y de funcionamiento.

En cuanto a la visualización de procesos, configuración y mantenimiento del sistema, toda la información se envía a través del bus de funcionamiento.

Esta división de tareas permite que se cierren los bucles de control a través de los buses de control y que se transmitan señales de protección. No hay flujo de mensajes, independientemente de su tamaño, se impide la automatización del proceso.

ComunicaciónSin ninguna configuración adicional, una función de clasificación automática de la señal establece la interconexión del bus para el valor medido condicionado (fuente de la señal) con todas las funciones de procesamiento posterior (sumideros de señal) en todo el sistema. Para cada interconexión establecida, la señal activa se transmite cíclica y espontáneamente de forma individual desde una fuente a un receptor de señal.

Sistema de montaje descentralizadoLas características comunes incluyen:

− Módulos con 7 unidades de altura − Anchura del panel frontal de 8 o 16 graduaciones − Diodos emisores de luz para la señalización de avería − Módulo de protección selectiva

El sistema de montaje de Melody está diseñado para aplicaciones descentralizadas. Las variantes disponibles son las siguientes:

− Carcasas de la CPU: las carcasas se pueden montar sobre carriles estándares. Los controladores se conectan fácilmente a través de interfaces redundantes. Cada controlador dispone de dos interfaces PROFIBUS DP redundantes, que se pueden utilizar de forma independiente (consulte la figura 9)

− Carcasas ampliadas: además del controlador redundante, se pueden añadir hasta ocho interfaces de E/S local a las carcasas ampliadas. Por otra parte, la Fnet redundante se puede vincular al campo a través de repetidores (cable coaxial o fibra óptica), con el fin de conectar otros controladores AC 870P. Así, las carcasas se pueden utilizar con la E/S local probada como E/S remota rentable, sin necesidad de CPU adicional (consulte la figura 10)

9 Carcasa AC 870P | 10 Carcasa ampliada AC 870P

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