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• Carrillo Ramirez Luis Oscar

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AUTOMATIZACION INDUSTRIAL M S IIng. Avid M.Sc. A id R Roman G Gonzalez l I PROING – ING. ELECTRONICA 2010

INTRODUCCION z

Es una disciplina que incluye conocimiento y experiencia en diferentes ramas de la ingeniería como: electricidad, electrónica, química, mecánica, comunicaciones, computación, etc.

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Uso de sistemas de control tales como computadoras, PLCs, PACs, etc., para controlar procesos y maquinaria industrial, reemplazando a los operadores humanos.

OBJETIVOS DEL CONTROL DE PROCESOS z z

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Operar el proceso en forma segura y estable estable.. Diseñar sistemas de control que el operador pueda vigilar comprender y cuando sea necesario, vigilar, necesario manipular en forma selectiva. selectiva. Evitar desviaciones importantes respecto a las especificaciones de productos debidas a perturbaciones.. perturbaciones Permitir que el operador cambie un valor deseado o punto de consigna (valor de referencia) sin alterar indebidamente otras variables controladas controladas..

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Evitar cambios considerables y rápidos en variables manipuladas que podrían incumplir restricciones de operación o alterar unidades integradas situadas en escalafones inferiores inferiores.. Operar el proceso en forma congruente con los objetivos bj ti d calidad de lid d de d cada d producto producto. d t . Controlar las cualidades del producto en valores que maximicen su utilidad cuando se consideren índices con valores de productos y además minimicen el consumo de energía. energía.

SOLUCIONES A PROBLEMAS DE AUTOMATIZACION

A TENER EN CUENTA EN UN PROYECTO DE AUTOMATIZACION INDUSTRIAL z

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Características del sistema objeto de automatización (arquitectura física, estructuración en componentes, elementos sensores y actuadores, defectos típicos, etc. etc.) Arquitectura q del sistema de control seleccionado (especificaciones cliente, opciones proveedor, etc etc..) Documentación eléctrica eléctrica:: Esquema de cuadros eléctricos, esquemas de implantación en campo (sensores, actuadores, borneras, buses de campo).. campo) Documentación técnica técnica..

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Elementos que intervienen en un proyecto de automatización industrial

El primer lanzador Ariane V explota 37 segundos después del lanzamiento La escritura de un valor de 32 bits en un registro de 16-bit. Este software ha sido utilizado en el Ariane IV (más lento que el Ariane V; el por el valor medido p giroscopio láser nunca superó el 16 bits). )

El metro automático METEOR en París deja de funcionar La inicialización de una variable con $FFFFFFFF se comparó con la fecha actual para gestionar la ocupación oc pación de un n buffer (a la edad de un mensaje) mensaje), pero $FFFFFFFF es la fecha del 10 de enero de 2004. Después de esta fecha el buffer no se desocupo. desocupo

ESTRUCTURA GENERAL DE UN SISTEMA DE AUTOMATIZACION INDUSTRIAL S tiene Se ti d áreas dos á bi definidas bien d fi id : definidas: z

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La parte operativa operativa:: Se tiene los dispositivos de hardware y software que brindan la información necesaria para llevar a cabo las operaciones de la planta, con una interfaz amigable y entendible para el operador operador.. La parte control control:: Se encuentran los dispositivos d control de t l (PLC PLC´´s, DCP DCP´´s o PC PC´´s industriales) i d t i l ) que realizan las acciones de control en conjunto con los actuadores. actuadores t d .

2 ARQUITECTURAS MUY CONOCIDAS EN AUTOMATIZACION INDUSTRIAL z

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Control Centralizado: Centralizado: Esta constituido p por un computador, una interfaz de proceso y una operador. p . Facilita el flujo j de estación de operador información, pero depende de la fiabilidad del computador. p . computador Control Distribuido: Distribuido: Requiere que puedan considerarse procesos o áreas funcionales susceptibles de ser definidas por un algoritmo de control que pueda realizarse de forma autónoma autónoma.. A cada unidad se destinará un autómata dimensionado de acuerdo con los requerimientos del proceso. proceso.

SISTEMA DE AUTOMATIZACION DISTRIBUIDO z

Los sistemas p pueden ir desde simples p procesos de p fabricación a una integración de diferentes áreas p ((fabricación, g gestión de dentro de la empresa producción, control de calidad, ventas, distribución, permitiendo una mayor y eficiencia en los etc..)), p etc procesos.. procesos

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Con esta metodología es posible que cada unidad funcional consista en un proceso relativamente sencillo comparado con el proceso global. global. S reduce Se d lla probabilidad b bilid d de d errores en lla programación.. programación Permite el empleo de unidades de control mas sencillas y por lo tanto mas económicas. económicas. La existencia de fallas en algunas unidades no implica p necesariamente la p paralización de todos los procesos.. procesos Es necesario realizar un estudio de implantación previo, ya que se deben identificar los procesos autónomos asignar elementos a cada proceso y autónomos, diseñar el proceso de intercomunicación. intercomunicación.

PIRAMIDE DE AUTOMATIZACION

Nivel de Acción/Sensado Acción/Sensado (nivel de célula)

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También llamado nivel de instrumentación. instrumentación. Esta formado por los elementos de medida (sensores) y mando (actuadores) distribuidos en una línea de producción. producción. Son los elementos mas directamente relacionados con el proceso productivo. productivo.

Nivel de Control (nivel de campo)

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Se sitúan los elementos que gestionan a los actuadores y sensores sensores.. Estos elementos pueden ser PLCs o equipos de aplicación especifica (por ejemplo los robots). robots). Son dispositivos programables, haciendo posible ajusta y personalizar su funcionamiento funcionamiento..

Nivel de Supervisión (nivel de planta)

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Se supervisa a los dispositivos de control existentes en planta planta.. Normalmente compuesto por computadores o pantallas industriales industriales.. SCADA.. SCADA Conexión mediante buses de campo de altas prestaciones.. prestaciones

Nivel de Gestión (nivel de empresa)

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También compuesto por computadores. computadores. En este nivel no es relevante el estado y la supervisión de los procesos de planta. planta. Lo que importa es la información relacionada a la producción y su gestión tió asociada asociada. i d . Cantidad de materia prima utilizada, producción neta, registro de almacenamiento etc almacenamiento, etc.. La comunicación ya no tiene que ser netamente industrial, por lo que generalmente se usa redes Ethernet. Ethernet.

SISTEMA SCADA z

Un sistema SCADA :Monitorea, coordina, opera y documenta procesos de sitios remotos remotos..

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Los sistemas SCADA pueden ser deliberadamente simples (monitorización de condiciones ambientales en edificios), o increíblemente complejos, (sistema SCADA que monitorea toda la actividad del Sistema Nacional Interconectado) Interconectado)..

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Los sistemas SCADA proveen un medio de monitoreo de eventos remotos y control de maquinaria en lugares desatendidos desatendidos.. Su diseño requiere de la integración de varios componentes componentes:: sensores dispositivos de medición, sensores, medición controladores, controladores redes de comunicaciones, dispositivos HMI, software y un host computer computer..

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Existen diversos tipos de sistemas SCADA dependiendo d l fabricante del f bi t y sobre b todo t d de d lla finalidad, fi lid d por ello ll antes t de decidir cual es el más adecuado se debe tener presente si cumple o no ciertos requisitos básicos básicos:: z

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Todo sistema debe tener arquitectura abierta, es decir, debe permitir su crecimiento y expansión, así como deben poder adecuarse a las necesidades futuras del proceso y de la planta planta.. L programación La ió e instalación i t l ió no debe d b presentar t mayor dificultad, difi lt d debe contar con interfaces gráficas que muestren un esquema básico y real del proceso. proceso. Deben permitir la adquisición de datos de todo equipo, así como la comunicación a nivel interno y externo (redes locales y de gestión). gestión). Deben ser programas sencillos de instalar, instalar sin excesivas exigencias de hardware, y fáciles de utilizar, con interfaces amigables para el usuario. usuario.

FUNCIONES PRINCIPALES DEL SISTEMA SCADA z z

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Supervisión p remota de instalaciones y equipos equipos: q p : Permite al operador p conocer el estado de desempeño de las instalaciones y los equipos de planta planta.. Control remoto de instalaciones y equipos: equipos: Se puede activar o desactivar los equipos remotamente de manera automática y también manual manual.. Además es posible ajustar parámetros, valores de referencia, algoritmos de control, etc etc.. Procesamiento de datos: datos: El conjunto de datos adquiridos conforman la información que alimenta el sistema, esta información es procesada, analizada, y comparada con datos anteriores, y referenciales referenciales.. Visualización gráfica dinámica dinámica:: Es capaz de brindar imágenes en movimiento que representen el comportamiento del proceso, dándole al operador la impresión de estar presente dentro de una planta real real.. G Generación ió de d reportes reportes: t : Permite P it generar informes i f con datos d t estadísticos t dí ti del proceso. proceso. Representación p se señales de alarma alarma:: Estas señales p pueden ser tanto visuales como sonoras sonoras.. Almacenamiento de información histórica histórica:: Opción de almacenar los datos adquiridos.. adquiridos Programación de eventos: eventos: Posibilidad de programar subprogramas que brinden automáticamente reportes, estadísticas, gráfica de curvas, etc etc..

ELEMENTOS DEL SISTEMA SCADA z

Interfaz HombreHombre-Máquina Máquina: q : Es el entorno visual q que brinda el sistema para que el operador se adapte al proceso desarrollado por la planta planta..

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Unidad U id d Central C t l (MTU) (MTU):: Conocido C id como Unidad U id d Maestra M Maestra. t . Ejecuta Ej t llas acciones de mando en base a los valores actuales de las variables medidas.. También se encarga del almacenamiento y procesado medidas ordenado de los datos datos..

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Unidad Remota (RTU) (RTU):: Lo constituye todo elemento que envía algún tipo de información a la unidad central central.. Es parte del proceso productivo.. productivo

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Sistema de Comunicaciones: Comunicaciones: Se encarga de la transferencia de información del punto donde se realizan las operaciones, operaciones hasta el punto donde se supervisa y controla el proceso. proceso.

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Transductores: Son los elementos que permiten la conversión de una Transductores: señal física en una señal eléctrica (y viceversa). viceversa).

ESQUEMA BASICO DE UN SISTEMA SCADA

SISTEMA SCADA RTU

PROCESO A

RTU

PROCESO B

RTU

PROCESO n

MASTER

EJEMPLOS OS DE SOFTWARE SO SCADA SC

ELECTRO SUR ESTE S S.A. A

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Arquitectura q Distribuida: Distribuida: z

CCC : Centro de Control Central en Sede Cusco

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EIA : Estación de Ingeniería ubicado en la SET Tamburco Abancay

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Todas las Subestaciones Automatizadas de Electro Sur Este S.A.A. son Controladas y Supervisadas desde el CCC CCC..

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L Subestaciones Las S b t i d l Departamento del D t t de d Apurímac A í (Tamburco T b Tamburco, , Andahuaylas Chacapuente y Chuquibambilla Chuquibambilla)) son Controlados y Supervisados también desde la EIA EIA..

CONFIGURACION DE ESTACIONES Y CENTRO DE CONTROL CENTRAL DEL CUSCO Red Corporativa p ELSE

CENTRO DE CONTROL CUSCO

Red LAN ELSE (e) Monitor 1(e)

Monitor 2(e)

Monitor 3(e)

Monitor 4(e)

Monitor 5

Monitor 6

Monitor 7

Monitor 8

Impresora

Cerro Picchu

GPS

R(e)

COES Centro de Control

Router

Red LAN

Servidores Comuncaciones

Router

Servidor ICCP y Radio

(e) Servidor Historico

Red Pública Linea Dedicada 64kbps

Servidor SCADA swit

Router

Servidor Ingenieria (e)

(e)

Radio

(e)

(e)

(e)

(e)

(e)

UPS Router 19.2 Kbps

Servidor Comunicaciones ICCP EGEMSA

Red LAN Sala de Control EGEMSA

Radio Modem Remoto

FO

T/R

ECC

Servidores Comuncaciones

Radio Modem Remoto

Radio Modem Remoto

ECC

ECC

Dolorespata

Radio Modem Remoto

Quencoro

CCD DOLORESPATA

Radio Modem Remoto ECC

Radio Modem Remoto ECC

Pl Plan Maestro M t C Carmen Alt Alto

ECC

A G Av Grau

Av el Sol

SCADA Primera Etapa

FO(e)

Red Pública Linea Dedicada 9.6 Kbps

SE Urpipata

T/R

OP

OP

S.E. TAMBURCO Router

Red Pública Linea Dedicada 9.6 Kbps

C.H. Machupicchu ECCs

Red Pública Linea Dedicada 9.6 Kbps

MEDs

OP(e) OP

OP

Router

ECCs

ECCs

MEDs

ECCs

OP

OP

OP

Concentrador de comunicaciones

Concentrador de comunicaciones

SE Santa Maria

MEDs

OP(e)

Router

ECCs

ECCs

OP

MEDs

ECCs

MEDs

ECCs

MEDs

ECCs

MEDs

MEDs

MEDs

SE Chahuares

SE Sicuani

SE Combapata

SE Andahuaylas SE Chuquibambilla SE Chacapuente