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Dosificación de Tolvas con Desarrollo de SCADA a Medida

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Author(s):
Raúl del Valle - Deatec Tecnología S.L.

Industry:
Oil and Gas/ Refining/ Chemicals

Products:

The Challenge:
Implementar un proceso de dosificación química, mediante una interfaz táctil sencilla para los usuarios, que precisa cálculos matemáticos y tratamiento de datos, dificultosamente implementables en un SCADA tradicional o en un algoritmo de regulación dentro del código fuente de un autómata.

The Solution:
Se desarrolla una aplicación en pantalla táctil (equipo con XP Embedded) que permite a los usuarios programar y simular el resultado de la dosificación acorde a parámetros especificados y guardados previamente en la base de datos. Los cálculos, que se terminan archivando, se realizan utilizando librerías matemáticas de NI Measurement Studio. El control lo realiza la propia pantalla enviando órdenes al PLC a través de las librerías OPC de Measurement Studio al autómata S300. A través de un SCADA a medida en .NET, que utiliza controles visuales del paquete NI ComponentWorks Automation Symbols 1.0, podemos sacar mejor partido a las funcionalidades de base de datos, informes y capacidad de cálculo, que un SCADA tradicional.

"El propio paquete de Measurement Studio (versión Professional) tiene las librerías matemáticas y las que permiten la conectividad de manera sencilla con servidores OPC."

Cada vez más frecuentemente se encuentran aplicaciones en la industria que  precisan controlar la maquinaria productiva y registrar los resultados para análisis posteriores o archivos históricos. Los SCADA tradicionales enfocan esta operativa a través de la adquisición de los datos para posterior tratamiento de éstos. Pero cuando se precisa de una comunicación bidireccional continua entre el PLC y los sistemas de gestión de bases de datos durante el proceso, los sistemas SCADA se ven bastante limitados.

Las comunicaciones con las bases de datos se realizan a través de componentes o scripts poco eficientes, utilizando tecnologías de conectividad genéricas, que no permiten la utilización de funciones avanzadas de bases de datos o no lo hacen con suficiente eficiencia.

Por otra parte los PLC, no están orientados a realizar cálculos matemáticos complejos o el uso de estructuras lógicas dinámicas que almacenen y procesen datos. Cuando la lógica de los algoritmos precisa de elementos matemáticos más complejos (por ejemplo cálculos de interpolación poli nómica) los costes de implementación, depuración e implantación se disparan, haciendo difícil la codificación de los mismos. En el caso que nos ocupa, los elementos mencionados anteriormente se combinan para configurar la solución, que implantada con éxito, describimos.

Cuando se planteó el sistema nos encontramos con  requerimientos diferenciales que hacían que la aplicación distara mucho de lo que se considera una colección fórmulas “recipes” de mezcla en un proceso PID tradicional, ya que el propio proceso de mezcla plasmaba el  “know–how” del cliente en lo relativo a la elaboración del producto final.

El sistema de producción que nos atañe consta de 6 tolvas independientes, las cuales pueden intervenir en la mezcla o no, dependiendo del estado de carga y su contenido. Un sistema de pesaje con interfaz PROFIBUS alimentan al sistema con lecturas de peso de las tolvas. El sistema ordena la parada y marcha de unos vibradores y mezcladores mecánicos accionados por un PLC, pero gobernados desde un SCADA a medida. Las distintas tolvas presentan material con distinta granulometría, que dentro de los parámetros de calidad requeridos, permiten una variación que puede afectar significativamente el resultado final debido a la velocidad de vertido del producto en el mezclador.

Para realizar la parada y marcha de los vibradores se implementó un SCADA a medida (desarrollado en VB .NET 2005),  en un  PC Industrial con pantalla táctil pantalla basado en XP Embedded y certificada para zona explosiva, que realiza los cálculos y el control sobre el PLC S300 de Siemens. Los cálculos se realizan utilizando funciones de las librerías National Instruments. Analysis.Math incluidas en Measurement Studio, mientras que las comunicaciones y control sobre el S300 se realizan sin problemas a través de instancias de la clase National Instruments .Net Datasocket con el OPC Simatic .NET de Siemens. Como el sistema XP Embedded es prácticamente equivalente a un PC con XP, no se necesitan licencias adicionales para desarrollo con dispositivos móviles. El propio paquete de Measurement Studio (versión Professional) tiene las librerías matemáticas y las que permiten la conectividad de manera sencilla con servidores OPC.  Además, el PC Industrial tiene capacidad para albergar una base de datos (SQL Server 2005) que contiene registros históricos y parámetros técnicos, simplificando el despliegue de equipos informáticos.

El operario dispone de distintos parámetros a elegir según el producto a elaborar, gracias a un segundo PC sito en zona segura (sin riesgo de explosión), que contiene otro programa administrativo y hace de equipo de respaldo, pudiendo dosificarse desde éste si el PC Táctil industrial fallase. El programa administrativo permite al personal cualificado introducir los parámetros técnicos del algoritmo de mezcla para cada producto. Una vez especificados o modificados los pertinentes, el operario solo tiene que seleccionar uno de los productos y realizar las labores manuales del proceso. Durante el proceso, las variables notables del mismo son publicadas a través del SQL Server 2005. De esta manera pueden ser accedidas a través de cualquier sistema compatible con SQL Server, sin necesidad de ningún protocolo o librería especial para el común de las aplicaciones informáticas.

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Raúl del Valle
Deatec Tecnología S.L.

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