UNIVERSIDAD DE MAGALLANES FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE ELECTRICIDAD ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN UNIDADES PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. ÁNGEL OYARZO PÉREZ 2005 UNIVERSIDAD DE MAGALLANES FACULTAD DE INGENIERÍA DEPARTAMENTO DE ELECTRICIDAD ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN UNIDADES PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Trabajo de titulación presentado en conformidad a los requisitos para obtener el título de Ingeniero Civil Electricista, Mención Electrónica Industrial. Profesor Guía: Sr. Jorge Reyes Miranda. Sr. Adán Saldivia Marín. ÁNGEL OYARZO PÉREZ 2005 Resumen El presente trabajo está basado en un proyecto gestado en el Complejo Industrial Methanex Chile, cuyo objetivo fue modernizar las interfases de operación de los sistemas SCADA de las unidades Purificadoras y Desalinizadoras (Polishers y Desales respectivamente) de agua del complejo industrial. El sistema de control local instalado en las unidades Desalinizadoras y Purificadoras de las Plantas II y III, contaba con un sistema supervisor local ya obsoleto, el cual presentaba principalmente, problemas de funcionalidad, falta de disponibilidad de actualizaciones y repuestos en caso de falla. Además no permitía realizar respaldos de las bases de datos de los sistemas en forma remota, sino que éstos últimos se debían detener para realizar dicha tarea, lo que representaba riesgos que podrían generar algún problema mayor como por ejemplo, des-configuración del sistema SCADA actual y/o detención de los equipos involucrados (Desales y Polishers). Adicionalmente, el Polisher de Planta I, era controlado por un PLC local y accionado mediante un panel manual, no existiendo monitoreo ni acceso al control local a través de una interfaz de operación y tampoco supervisión desde el DCS de la Planta I. Para dar solución a estos problemas, el presente proyecto propuso cambiar, el sistema supervisor local de las Plantas II y III por el nuevo sistema SCADA CITECT integrados en computadores de tecnología actual, lo cual permitirá supervisar y acceder al control de los equipos en forma local y realizar respaldos de las bases de datos en forma remota, asimismo reemplazar las antiguas computadoras industriales por equipos modernos que cumplen con el estándar de Planta y que son totalmente compatibles con el nuevo sistema proyectado. En el Polisher de Planta I, no existía ningún sistema de acceso al control y supervisión local automático, por lo cual se planteó instalar una nueva computadora industrial con el sistema SCADA CITECT. En la unidad Polisher de Planta I se propuso implementar un control supervisor de esta unidad a través del nuevo DCS Delta V, en el cual se registran y monitorean las señales del Polisher, tal como ocurre en las otras Plantas del complejo industrial. INDICE ITEM Pag. Capítulo 1 – Introducción. 1.1 Objetivo 1 1.2 Situación Actual 1 1.2 Problemas y soluciones. 1 1.3 Alcances del proyecto 2 1.5 Descripción de la Memoria 2 Capítulo 2 – Funcionamiento de las Unidades Desales y Polishers. 2.1 Unidad Desalinizadora. 4 2.2 Unidad Desmineralizadora. 18 Capítulo 3 – Componentes del Sistema Supervisor. 3.1 Sistema SCADA CITECT. 31 3.2 Sistema de control distribuido DCS DeltaV. 43 3.3 PLC MODICON 385E. 53 Capítulo 4 – Implementación del Sistema Supervisor en Planta II y III. 4.1 Configuración de las bases de datos en CITECT, de la unidades Desal y Polisher. 61 4.2 Diseño de las nuevas interfaces gráficas en SCADA CITECT. 66 4.3 Descripción de las interfaces gráficas. 75 4.4 Configuración del Hardware y Comunicaciones, en CITECT 76 4.5 Modificación de la red de comunicación entre CITECT y los PLC locales. 81 4.6 Modificación del sistema eléctrico, para la instalación del proyecto. 83 4.7 Modificaciones estructurales para el montaje del nuevo sistema. 84 Capítulo 5 – Implementación del Sistema Supervisor en Planta I. 5.1 Configuración de las bases de datos la unidad Polisher en CITECT 89 5.2 Diseño de las nuevas interfaces gráficas en SCADA y DCS DeltaV. 89 5.3 Descripción de las interfaces gráficas. 94 ITEM Pag. 5.4 Configuración del Hardware y Comunicaciones. 94 5.5 Diseño de la red de comunicación entre el PLC de Polisher de Planta I y el DCS DeltaV. 109 5.6 Modificación del sistema eléctrico, para la instalación de la nueva red de control y del 5.7 sistema SCADA. 114 Modificaciones estructurales para el montaje del nuevo sistema. 115 Capítulo 6 – Conclusiones. 6.1 Conclusiones 117 ANEXOS Anexo A Simbología ISA 120 Anexo B Sistemas de Comunicación Serial. 125 Anexo C Protocolo MODBUS. 132 Anexo D Glosario de Términos. 141 Anexo E Bibliografía 144 Anexo F Planos CD adjunto. 120 ANEXO A – SIMBOLOGÍA ISA. A.1 Introducción. En cada proceso hay pasos o funciones que deben ser medidas y controladas para producir un producto de calidad. La instrumentación es usada para medir y controlar cada función del proceso. Para comprender las funciones del proceso es esencial saber cuales dispositivos están incluidos dentro del proceso, como están configurados dentro de éste y donde están ubicados. Diagramas de instrumentación de proceso (P&ID Piping and Instrumentation Diagram) entregan la información señalada por lo cual son esenciales para la descripción del proceso y su instrumentación. Por ejemplo un P&ID se usa para saber cuales instrumentos están asociados a alguna lógica de control dentro del proceso. Cada P&ID entrega una vista general del proceso, pero es necesario entender que significa cada símbolo dentro de un P&ID. Los P&ID se usan para ilustrar una serie de procesos tales como: petroquímicos, alimenticios, etc. Sin importar el proceso ilustrado la mayoría de los diagramas usan un formato estándar, como el desarrollado por ISA (Instrumentation Society of America, actualmente: Instrumentation, System and Automation Society ). El desarrollo del estándar está basado en la premisa que los símbolos son el lenguaje de la instrumentación y entender e interpretar éstos es más fácil cuando cada uno habla el mismo idioma. Teniendo correctamente interpretados estos símbolos y la organización general del diagrama es posible interpretar casi cualquier diagrama de proceso sin mayor dificultad. Dado que los diagramas de instrumentación entregan una vista general del proceso y la instrumentación asociada son considerados una importante herramienta, pues permiten monitorear el proceso y realizar rutinas de trabajos más eficientes, También son muy útiles en la detección de fallas porque muestran como la instrumentación está comunicada. Finalmente, entregan la información necesaria para realizar un trabajo en el proceso con toda la seguridad necesaria. A.2 Diagrama de Instrumentación (ID). Un ID es esencialmente un mapa del proceso que entrega una vista general de éste y la instrumentación asociada, en un formato estándar. En los ID se identifican cada uno de los instrumentos del proceso, sus funciones y su relación con otros componentes del sistema. Estos diagramas son los llamados Piping and Instrumentation Diagram (P&ID). A.3 Símbolos de Funciones e Instrumentos. Los símbolos de instrumentos, tales como círculos, letras, números y líneas, se usan para entregar la información sobre el proceso, los símbolos pueden representar los dispositivos en el sistema, identificar la función de un instrumento, indicar como están interconectados entre ellos o con el proceso. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 121 ANEXO A – SIMBOLOGÍA ISA. El elemento primario o sensor, es la parte del lazo que mide el valor de una variable de proceso y la transforma en un valor de salida inteligible para el sistema de control del proceso. El sensor puede estar separado o no de otro elemento del lazo, por ejemplo un transmisor. El símbolo del elemento primario denota el tipo de sensor usado para medir la variable de proceso. A.4 Símbolos de Instrumentación y su interpretación. Un círculo en un diagrama de instrumentación es llamado un ‘globo’ o ‘burbuja’. Los círculos se usan para identificar la función de un instrumento en el proceso, un círculo contiene líneas, letras y números que identifican la ubicación del instrumento, su función en el proceso y si el instrumento es usado para medir, indicar, registrar o controlar la variable de proceso. La Figura A1 muestran los símbolos más básicos. Figura A1. Símbolos básicos de Instrumentación. Un círculo indica un único instrumento de campo, si el círculo está encerrado en un cuadrado tiene un display común o un lazo común con otro instrumento. Los hexágonos se usan para designar funciones computacionales y un rombo dentro de un cuadrado indica una lógica en un PLC determinado. Los símbolos también indican como están montados los instrumentos, líneas o ausencia de líneas entregan esta información, líneas sólidas, dobles o quebradas. Las Figuras A2 y A3 muestran las diferentes combinaciones. La línea sólida indica que el instrumento está montado en un panel, usualmente con un grupo de instrumentos. Doble línea indica que el instrumento está en una ubicación auxiliar. Ausencia de línea indica que le instrumento está montado en el campo, usualmente cerca del punto de medida o cerca del elemento final de control. Línea quebrada indica que el instrumento está montado detrás de un panel, usualmente no es de fácil acceso. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 122 ANEXO A – SIMBOLOGÍA ISA. Figura A2. Símbología ISA. Figura A3. Simbología ISA. Los números de identificación de instrumentos o ‘tag numbers’ son códigos alfanuméricos que entregan información específica sobre las funciones de los instrumentos. La identificación de la parte del lazo, del tag, es generalmente común para todos los instrumentos o funciones de lazo. Sufijos o prefijos se agregan para completar la información. La figura A4 muestra un ejemplo de configuración de un tag y la tabla A5 entrega un resumen con la configuración típica de tags de instrumentos. Figura A4 Configuración de un tag de instrumento. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 123 ANEXO A – SIMBOLOGÍA ISA. COMBINACIONES DE LETRAS TÍPICAS EN SÍMBOLOS DE INSTRUMENTACIÓN PRIMERAS LETRAS PRIMERA LETRA MEDIDA O VARIABLE INICIAL DISPOSITIVOS DE LECTURA CONTROLADORES REGISTRO INDICACIÓN CIEGO VÁLVULAS CONT. AUTOACTUADAS SWITCHES Y DISPOSITIVOS DE ALARMA SWITCH REGISTRO ALARMA INDICACIÓN ALTO BAJO ALTO BAJO SOLENOIDES, RELES TRANSMISORES SWITCH REGISTRO COMBINADO INDICACIÓN CIEGO Y DISPOSITIVOS COMPUTACIONALES ELEMENTO PRIMARIO PUNTO DE PRUEBA CARTUCHO O PROBETA AP AW A Análisis. ARC AIC AC AR AI ASH ASL AAH AAL ASHL ART AIT A T AY AE B Quemador/ Combustión. BRC BIC BC BR BI BSH BSL BAH BAL BSHL BRT BIT B T BY BE C Elección del Usuario. D Elección del Usuario. E Voltaje. ERC EIC EC ER EI ESH ESL EAH EAL ESHL ERT EIT E T EY EE F Flujo. FRC FIC FC FR FI FSH FSL FAH FAL FSHL FRT FIT FT FY FE FQR FQI FQSH FQSL FQAH FQAL FQIT FQT FQY FQE FFR FFI FFSH FFSL FFAH FFAL FQ Cantidad de Flujo. FQRC FQIC FF Razón de Flujo. FFRC FFIC FFC HIC HC G Elección del Usuario. H Manual. FCV / FICV Corriente. IRC IIC IR II ISH ISL IAH IAL ISHL IRT IIT IT IY IE J Poder o Potencia. JRC JIC JR JI JSH JSL JAH JAL JSHL JRT JIT JT JY JE K Tiempo. KRC KIC KC KCV KR KI KSH KSL KAH KAL KSHL KRT KIT K T KY KE L Nivel. LRC LIC LC LCV LR LI LSH LSL LAH LAL LSHL LRT LIT LT LY LE M Elección del Usuario. MSH MSL MAH MAL N Elección del Usuario. O Elección del Usuario. P Presión / Vacío. Presión Diferencial. PRC PIC PC PCV PR PI PSH PSL PAH PAL PDRC PDIC PDC PDCV PDR PDI PDSH PDSL PDAH PDAL QR QI QSH QSL QAH QAL RR RI RSH RSL RAH SR SI SSH SSL SAH Q Cantidad. QRC QIC R Radiación. RRC RIC RC S Velocidad / Frecuencia. SRC SIC SC T Temperatura. TD Temperatura Diferencial. SCV PIT P T PY PE PP PDIT PDT PDY PE PP QSHL QRT QIT QT QY QE RAL RSHL RRT RIT RT RY RE SAL SSHL SRT SIT S T SY SE TSHL TIC TC TCV TR TI TSH TSL TAH TAL TDIC TDC TDCV TDR TDI TDSH TDSL TDAH TDAL UR UI V Vibración / Análisis de Maquinarias. VR VI VSH VSL VAH VAL VSHL WSHL W Peso / Fuerza. WRC WIC W C WCV W R W I WSH WSL WAH WAL Peso / Fuerza Diferencial. WDRC WDIC WDC WDCV WDR WDI WDSH WDSL WDAH WDAL ZD LG RW TRT TIT TT TY TE TP TW TDRT TDIT TDT TDY TE TP TW UY W D Z PSHL LW PRT TRC Multivariable. Y FG FP PDRT TDRC U X BG HS I PD BW APARATO DE VISUALIZACIÓN VIDRIO (GLASS) VRT VIT V T VY VE WRT WIT W T W Y W E WDRT WDIT WDT WDY W E YT YY YE ZRT ZIT ZT ZY ZE ZDRT ZDIT ZDT ZDY ZDE No clasificado. Evento / Estado Presencia. Posición / Dimensión. Medición / Desviación. YIC YC YR YI YSH YSL YAH YAL ZRC ZIC ZC ZCV ZR ZI ZSH ZSL ZAH ZAL ZDRC ZDIC ZDC ZDCV ZDR ZDI ZDSH ZDSL ZDAH ZDAL ZSHL Tabla A5.Combinación de letras en símbolos de instrumentación ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 ANEXO A – SIMBOLOGÍA ISA. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS DE PLANTAS I, II Y III. 125 Angel Oyarzo / 2005 125 ANEXO B – SISTEMAS DE COMUNICACIÓN SERIAL. B.1 Sistemas de comunicación Serie. Los buses de tipo serie son normalmente más lentos que los del tipo paralelo, pero ellos pueden cubrir distancias superiores y requieren de un menor número de cables de señal. En la industria son usados con mayor frecuencia tres estándares de tipo serie, ellos son: RS232, RS422 y RS485. B.2 Estándar RS-232. RS232, es un estándar de la “Electronics Industries Association” que data desde 1969. El nombre verdadero es EIA 232, pero aún se conoce como RS 232, que proviene de Recomended Standard. Esta norma define una serie de características eléctricas y mecánicas para la comunicación serial. Los dispositivos que se comunican mediante esta norma se conocen como DTE (Data Terminal Equipment) y DCE (Data Circuit Terminating Equipment o Data Set). En la actualidad el protocolo RS 232 se usa generalmente para la comunicación entre dispositivos inteligentes como computadores o PLC’s, uno de los cuales actúa como maestro y el otro como esclavo. Este protocolo es ampliamente usado en aplicaciones sencillas, como la conexión directa computador a computador, o para programar dispositivos inteligentes desde computadores. Algunas de las principales características de esta norma son Las siguientes: Ø Longitud máxima línea de comunicación: 15 metros. Ø 1 Lógico (marca) -3 a -15V. Ø O Lógico (espacio) -4-3 a +15V. La tabla B.1 entrega un listado de la descripción de las patillas (pines) utilizados en esta norma. El conector estándar usado normalmente es el DB-25. En la Tabla, se describe el significado de las principales señales, aunque en la práctica solo son esenciales tres: TXD, RXD, y GND. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 ANEXO B – SISTEMAS DE COMUNICACIÓN SERIAL. 126 Tabla B.1 Pin-out de un terminal RS-232. En la Figura B.1, se muestra una configuración típica que se usa en la mayoría de las aplicaciones de conexión computador a computador. Figura B.1 Conexión de terminales de comunicación para conexión RS-232. B.3 Estándares RS422 y RS485. Debido a que los sistemas de comunicación RS-422 y RS- 485 tienen características eléctricas similares se describirán en forma conjunta. Se proporcionaran los conceptos básicos suficientes para comprender y/o diseñar un sistema basado en un enlace serial RS-422 o RS-485. Ambas normas, RS-422 y RS-485, usan un par de cables trenzados (2 cables) para cada señal (transmisión, recepción), se usa el mismo transmisor diferencial con idénticas tensiones. La diferencia principal es que RS 422 es usado generalmente para conexiones punto a punto, lo que implica que el transmisor está siempre habilitado, mientras que RS 485 puede ser usado para enlaces señales de varios dispositivos en cadena, lo que implica de que el transmisor tiene capacidades tri-estado. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 127 ANEXO B – SISTEMAS DE COMUNICACIÓN SERIAL. B.3.1 Transmisión de Datos con Tensiones Diferenciales Balanceadas. B.3.1.1 Transmisores Diferenciales Balanceados. Cuando una señal se transmite en un sistema de transmisión de datos no balanceado, cómo RS-232, aparece en el conector de la interfaz una tensión con referencia a tierra. Por ejemplo, los datos trasmitidos (TXD) desde un DTE se medirán en la patilla 2 con respecto a la patilla 7 (tierra). Esta tensión será negativa si la línea está inactiva. y alternará entre niveles positivos y negativos cuando los datos estén siendo enviados. El receptor RS-232 opera con los rangos de tensión de 3 a 12 Volts como se muestra en la Figura B.2. Figura B.2 Circuito RS-232. El transmisor RS - 232 produce una tensión de salida en el rango de ± (5 a 15) volts. En un sistema de tensiones diferenciales balanceadas, la tensión producida por el transmisor aparece entre un par de líneas de transmisión que envían sólo una señal. La Figura B.3 muestra un esquema de un transmisor balanceado y los voltajes disponibles. El transmisor balanceado genera una tensión de 2 a 6 volts entre los terminales de salida A y B. Este tipo de transmisor también cuenta con un terminal C de conexión a tierra. Aunque una adecuada conexión a tierra es importante, ésta no es usada por el receptor para determinar el estado lógico de los datos. Puede haber también una línea denominada “enable “; cuya finalidad es conectar o desconectar el transmisor de sus terminales de salida A y B, Si la señal ‘enable’ esta en estado off se considera que el transmisor está desconectado de la línea de transmisión. Un transmisor RS-485 debe tener disponible una línea ‘enable’, en cambio el transmisor RS-422 puede tener esta línea, aunque no siempre es requerida. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 128 ANEXO B – SISTEMAS DE COMUNICACIÓN SERIAL. Figura B.3. Salida Transmisor diferencial balanceado. B.3.1.2 Receptores diferenciales balanceados. El receptor diferencial balanceado sensa el valor de la tensión en la línea de transmisión a través de los terminales de entrada A y B. También existe el terminal C de conexión a tierra, que en este caso es necesario para efectuar una conexión adecuada. La Figura B.4 muestra un esquema de un receptor diferencial balanceado donde se puede visualizar los voltajes relevantes para este tipo de receptor. Si el voltaje diferencial de entrada V.b es mayor que ±200 mV el receptor tendrá un estado lógico especifico en su terminal de salida. Si el voltaje de entrada es menor que -200 mV el receptor generará el estado lógico opuesto en su terminal de salida. Las tensiones de entrada que un receptor balanceado debe sensar son mostradas en la Figura B.4, en donde un rango de 200 mV a 6 V es requerido para permitir atenuación en la línea de transmisión. Figura B.4. Receptor Diferencial Balanceado. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 129 ANEXO B – SISTEMAS DE COMUNICACIÓN SERIAL. B.3.2 Estándar RS-422. El sistema RS-422 utiliza 2 pares de cables trenzados separados y por lo tanto los datos pueden ser enviados en ambas direcciones en forma simultánea (full duplex). La Figura B.5 muestra una conexión típica RS - 422 de 4 hilos entre 2 dispositivos RS - 422. Los dos estados lógicos de las señales son: Ø Cuando el terminal A del transmisor es negativo respecto al B, la línea tiene un estado lógico 1 (marca u 0FF). Ø Cuando el terminal A del transmisor es positivo respecto al terminal B, la línea tiene un estado lógico O (espacio u ON). Para altas tasas de transmisión de datos es recomendable que la línea de transmisión sea terminada. una terminación típica se obtiene conectando una resistencia de lOO Ohms, 1/2 Watt. Las características de impedancia de la línea de transmisión deben ser usadas para determinar la resistencia a emplear, una resistencia menor a 90 ohms no se debe utilizar. Si la línea de datos es manejada por un transmisor RS - 422 que nunca es desconectado de la línea, entonces no es necesario conectar una resistencia terminal. Figura B.5 Interfaz RS-422. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 130 ANEXO B – SISTEMAS DE COMUNICACIÓN SERIAL. B.3.3 Estándar RS-485. El estándar RS - 485 permite que una línea de transmisión balanceada pueda ser compartida. Hasta 32 pares de transmisores y receptores pueden compartir una misma red de 2 hilos, Muchas de las características de los transmisores y receptores RS - 485, son las mismas que las de los RS-422. El rango del voltaje en modo común que el receptor y el transmisor pueden tolerar es incrementado de - 7 a +12 volts. La Figura B.6 muestra una típica red de 2 cables o línea compartida, se debe notar que la línea de transmisión tiene resistencias terminales en ambos extremos. También se recomienda conectar la señal a tierra en un sistema RS - 485 para mantener el voltaje en modo común dentro del rango requerido por el receptor. Una red RS-485 también puede ser conectada usando una configuración de 4 hilos como se muestra en la Figura B.7. En una red de este tipo es necesario que uno de los nodos se considere como maestro y todos los restantes esclavos, La red es conectada de tal forma que todos los nodos esclavos se comuniquen con el nodo maestro, Los nodos esclavos sólo se pueden comunicar con el maestro. Este tipo de red tiene varias ventajas sobre otros tipos de redes como por ejemplo: Ø Los esclavos nunca escuchan las respuestas de otros esclavos al maestro. Ø Un nodo esclavo nunca puede responder por error a otro esclavo. Figura B.6 Red Típica RS-485 de 2 Hilos. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 ANEXO B – SISTEMAS DE COMUNICACIÓN SERIAL. 131 Figura B.7 Red RS-485 de 4 Hilos. B.4 Control de un conversor RS- 485 / RS - 232 mediante la señal RTS. Como se mostró anteriormente, el sistema RS - 485 debe tener un transmisor que se pueda desconectar de la línea cuando un nodo en particular no está transmitiendo. En un conversor RS - 232 a RS 485, esto generalmente se implementa usando la señal de control RTS desde una puerta serial para habilitar el transmisor RS - 485. Cuando se usa para controlar la señal RTS, es importante estar seguro de que la señal RTS esté activa antes de que los datos sean enviados. Del mismo modo, la señal RTS debe estar en el estado bajo después de que el último bit de datos ha sido enviado. El control de los tiempos es realizado por el software que maneja la puerta serial y no por el conversor. Cuando una red RS - 485 es conectada en una configuración de 2 hilos, el receptor de cada nodo será conectado a la línea, Figura B.6. Si este modelo de conversor es usado en este tipo de red es posible conectar los receptores de tal modo que estos reciban cuando el transmisor esté enviando datos. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 132 ANEXO C – Protocolo MODBUS. C.1 Introducción. El protocolo MODBUS, define una estructura de mensajes que los PLCs pueden reconocer y usar, independiente del tipo de red sobre la cual se están comunicando. Este protocolo define el proceso de cómo un controlador solícita accesar a otro dispositivo, cómo éste responde a las solicitudes (query) de otros controladores o dispositivos, y la forma cómo los errores son detectados y reportados. El protocolo MODBUS provee el estándar interno que utilizan los PLCs y dispositivos en general para analizar los mensajes. Durante la comunicación sobre una red MODBUS, el protocolo determina cómo cada controlador sabrá su dirección, reconocerá un mensaje direccionado a él, determinará la acción a tomar, y extraerá los datos u otra información contenida en el mensaje. Si una respuesta es requerida, el controlador construye el mensaje de respuesta y lo envía usando el protocolo MODBUS. El protocolo MODBUS define la forma en que los mensajes son interpretados y creados, y no la forma en que estos se transmiten. El modo de transmisión es generalmente señal RS232 o RS485. Aunque los dispositivos pueden tener un amplio rango de direcciones de red, el protocolo MODBUS sólo acepta en el rango de 1 a 247. En la figura C. 1, se observa una red MODBUS conformada por tres dispositivos, los cuales tienen las direcciones 1, 3, y 4. Estas direcciones son arbitrarias y se pueden designar libremente. Se puede observar además que estos dispositivos son monitoreados por un computador en el cual existe algún programa de monitoreo que soporta el protocolo MODBUS. Figura C.1 Ejemplo de una aplicación MODBUS. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 ANEXO C – Protocolo MODBUS. C.2 133 Comunicaciones sobre una red MODBUS. Generalmente los puertos usados por los dispositivos que se comunican mediante éste protocolo, utilizan el estándar RS-232; el cual define el tipo de conector, cableado de patillas, niveles de señales, velocidad de transmisión, y comprobación de paridad. Los dispositivos pueden ser incluidos en la red directamente o empleando un módem. Los dispositivos se comunican mediante la técnica maestro-esclavo, en la cual sólo un dispositivo (el maestro) puede iniciar transacciones o solicitudes. Los otros dispositivos (esclavos), responden suministrando los datos requeridos por el maestro, o tomando la acción requerida en la solicitud. Usualmente los dispositivos maestros son equipos tales como: computadores servidores, interfaces, o dispositivos de programación, los esclavos son principalmente PLCs. El maestro puede direccionar a un esclavo individual, o iniciar un mensaje general (broadcast) para todos los esclavos; en este último caso los esclavos no responden al maestro. C.3 Ciclo solicitud - respuesta. El protocolo Modbus establece el formato de las solicitudes del maestro hacia el esclavo direccionado (o hacia todos). Un código de función define la acción requerida, los datos a ser transmitidos y un campo de chequeo de errores. La respuesta del esclavo también se construye usando Modbus. Esta contiene campos confirmando la acción tomada, algún dato retornado y un campo de chequeo de errores. Si ocurrió algún error en la recepción del mensaje, o si el esclavo no pudo realizar la acción requerida, este construirá un mensaje de error y lo enviará como respuesta. Figura C.2 Ciclo: Solicitud – Respuesta de un sistema Maestro – Esclavo. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 ANEXO C – Protocolo MODBUS. C.3.1 134 La solicitud. El código de función en la solicitud le dice al esclavo direccionado el tipo de acción a tomar. El campo de bytes de datos contiene información adicional que el esclavo pueda necesitar para llevar a cabo la acción requerida. Por ejemplo, la función código 03, solicita al esclavo leer los registros de salida especificados y comunicar sus contenidos. El campo de datos debe contener la información necesaria para que el esclavo sepa desde que registro empezar y cuantos debe leer. El campo para chequeo de errores provee al esclavo un método para verificar la integridad del mensaje recibido. C.3.2 La respuesta. Si el esclavo responde en forma normal, el código de función de la respuesta será un eco del código de función de la solicitud. El byte de datos contiene la información recolectada por el esclavo, como valores de registros o estados lógicos. Si ocurre algún error, el código de función es modificado para indicar que la respuesta es una respuesta de error y el byte de datos contendrá un código que describe el error. El campo de chequeo de errores permite al maestro verificar que el contenido del mensaje sea válido. C.4 Modos de transmisión. Los PLCs, controladores o dispositivos que se comunican mediante el protocolo MODBUS, pueden ser configurados para hacerlo mediante dos modos de comunicación: ASCII o RTU. La selección del modo ASCII o RTU, concierne sólo a la red MODBUS. Este define el contenido de bits de los campos del mensaje que es trasmitido serialmente en esta red. El modo de transmisión determina cómo la información será empaquetada dentro de los campos del mensaje y cómo será posteriormente decodificada. C.4.1 Modo ASCII. Cuando los controladores son configurados para comunicarse utilizando el modo ASCII, cada byte de 8 bits es enviado como 2 caracteres ASCII. La ventaja principal de este modo de transmisión, es que permite que exista un intervalo de hasta un segundo entre 2 caracteres, sin que esto genere un error. Ø Sistema de codificación. • Hexadecimal, caracteres ASCII 0.. .9, A. .F. • Un carácter hexadecimal contenido en cada carácter ASCII del mensaje. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 ANEXO C – Protocolo MODBUS. Ø Bits por byte • 1 bit de partida (start bit). • 7 bits de datos, el menos significativo es enviado primero. • 1 bit para paridad (even/odd), ningún bit para sin paridad. • 1 bit de parada (stop bit) si existe paridad, 2 bits si no existe. Ø Campo para chequeo de errores. • Chequeo de redundancia longitudinal (LRC). C.4.2 135 Modo RTU. Cuando los controladores están configurados para comunicarse sobre una red MODBUS, usando el modo RTU (Unidad Terminal Remota), cada byte de 8 bits en un mensaje, contiene 2 caracteres hexadecimales de 4 bits. La ventaja principal de este modo de transmisión, es que su alta densidad de caracteres permite un mejor traspaso de datos que el modo ASCII a una misma velocidad (Baud Rate). Los mensajes deben ser transmitidos en un flujo continuo. Ø Sistema de codificación. • Binario de 8 bits, hexadecimal 0. 9, A .. 1’ • 2 caracteres hexadecimales contenidos en cada campo de 8 bits del mensaje. Ø Bits por Byte. • 1 bit de partida (start bit) • 8 bits de datos, el menos significativo es enviado primero. • 1 bit para paridad (odd/even), ningún bit si no existe paridad. • 1 bit de parada (stop bit) si existe paridad, 2 bits si no existe. Ø Campo de chequeo de errores. • Chequeo de redundancia cíclica (CRC). ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 136 ANEXO C – Protocolo MODBUS. C.5 Construcción del mensaje Modbus. En cualquiera de los dos modos de transmisión (RTU o ASCII), el dispositivo transmisor pone el mensaje dentro de un paquete con un principio conocido y un punto final. Esto permite a los dispositivos receptores comenzar a leer el mensaje desde el principio, leer el campo de la dirección y determinar cual dispositivo ha sido seleccionado y saber cuando el mensaje ha concluido. C.5.1 Estructura en modo ASCII. En el modo ASCII, los mensajes comienzan con con signo dos puntos (: ), y terminan con un retorno de carro y cambio de línea (carriage return / line feed, CRLF). Los caracteres permisibles de ser transmitidos en todos los otros campos son hexadecimales O .. 9, A . F. Los dispositivos unidos a la red MODBUS, continuamente están monitoreando el bus de datos esperando el carácter “:”, cuando este carácter es recibido, cada dispositivo decodificará el próximo campo (el campo que contiene la dirección) , para saber si ha sido direccionado. En un mensaje pueden existir intervalos de hasta un segundo entre caracteres. Si existe un intervalo mayor a este, el dispositivo receptor asumirá que ha ocurrido un error, La figura B.3 muestra el formato típico de un mensaje en modo ASCII. Figura C.3 Mensaje en modo ASCII. C.5.2 Estructura en modo RTU. En el modo RTU, el mensaje parte con un silencio de a lo menos 3.5 caracteres, esto es generalmente implementado como un múltiplo de la velocidad de transmisión que está siendo empleada en la red MODBUS. (En la figura C.4, se muestra como Tl-T2-T3-T4). El primer campo transmitido es la dirección del dispositivo. Los caracteres que pueden ser transmitidos son hexadecimales O .. 9 A .. F. Los dispositivos en la red, están continuamente monitoreando el bus de datos, incluso durante los intervalos de silencio. Cuando el primer campo (el campo de la dirección) es recibido, cada dispositivo lo decodificará para saber si ha sido direccionado. Del mismo modo, después de que el último carácter ha sido transmitido se envía un intervalo de ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 137 ANEXO C – Protocolo MODBUS. silencio de a lo menos 3.5 caracteres indicando el final del mensaje. Un nuevo mensaje puede comenzar después de este intervalo. Figura C.4 Mensaje en modo RTU. La totalidad del mensaje es transmitido como un flujo continuo. Si antes de completar el mensaje, ocurre un intervalo de silencio de más de 1.5 caracteres, el dispositivo receptor rechaza el mensaje y asume que el próximo byte será el campo de dirección de un nuevo mensaje. Del mismo modo, si un nuevo mensaje comienza antes de 3.5 caracteres, el dispositivo receptor lo considerará como la continuación de un mensaje anterior. C.5.3 Estructura del campo de dirección. El campo de dirección en un mensaje tiene 2 caracteres (ASCII) u ocho bits (RTU). Las direcciones válidas de dispositivos están en el rango de O a 247 (decimal). El dispositivo maestro direcciona un esclavo en particular poniendo la dirección de este último en el campo de dirección del mensaje. Cuando el esclavo responde, éste incluye su propia dirección en el campo de dirección, para que el maestro sepa cual esclavo está respondiendo. C.5.4 Manejo del campo del código de función. El campo del código de función, consta de 2 caracteres en el modo ASCII o de 8 bits en el modo RTU. Los códigos de función están en el rango de 1 a 255 decimal. De este rango, sólo algunos códigos son aplicables a todos los PLC. Cuando el maestro envía un mensaje a algún esclavo, el código de función indica al esclavo direccionado el tipo de acción a realizar. Como ejemplo se pueden mencionar lectura del estado de salidas o entradas discretas, lectura de los valores de un grupo de registros análogos o escribir valores a bobinas o registros. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 138 ANEXO C – Protocolo MODBUS. Cuando el esclavo responde al maestro, éste usa el código de función para indicar una operación normal o el tipo de error que ocurrió (respuesta de excepción). En una respuesta normal, el esclavo simplemente repite el código de función original. Para una respuesta de excepción, el esclavo retorna un código que es equivalente al código de función original con su bit más significativo en uno lógico. Por ejemplo, un mensaje desde un maestro a un esclavo, requiriendo leer un grupo de registros, podría tener el siguiente código: 0000 0011 (03 hexadecimal) Si el dispositivo esclavo recibe la acción requerida sin error, éste retorna el mismo código como respuesta. Si ocurre una excepción, éste retorna: 10000011 (83 hexadecimal) En suma, a esta modificación del código de función en una respuesta de excepción, el esclavo pone un código único dentro del campo de datos de la respuesta. Este indica al maestro que tipo de error ocurrió o la razón de la excepción. El programa de aplicación del dispositivo maestro tiene la responsabilidad de manejar las respuestas de excepción. Algunos procesos típicos son reintentar la comunicación, intentar diagnosticar los mensajes del esclavo y notificar a los operadores. C.5.5 Contenidos del campo de datos. El campo de datos se construye usando conjuntos de dos dígitos hexadecimales, en el rango de 00 a F E hexadecimal. Estos pueden estar compuestos por un par de caracteres ASCII o por un carácter RTU, de acuerdo al modo de transmisión señal. El campo de datos de los mensajes enviados desde un maestro a un esclavo, contiene información adicional, la cual es utilizada por el esclavo para realizar la acción definida por el código de función. Esto puede incluir ítems como direcciones de registros análogos y discretos, la cantidad de items a ser manejados y la cantidad de bytes de datos en el campo. Por ejemplo, si el maestro pide al esclavo leer un grupo de registros de salida (código 03), el campo de datos especifica el registro de inicio y cuantos registros leer. Si el maestro envía valores a un grupo de registros contenidos en el esclavo (código 10 hexadecirnal), el campo de datos especifica el registro de inicio, cuantos registros escribir, la cantidad de bytes en el campo de datos y los datos que serán escritos en los registros. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 139 ANEXO C – Protocolo MODBUS. Si no ocurren errores, el campo de datos de la respuesta del esclavo al maestro contiene los datos requeridos. De ocurrir un error, este campo contiene un código de excepción que la aplicación que está ejecutando el maestro usa para determinar la acción a tomar. El campo de datos puede no existir (de largo O) en cierto tipo de mensajes. Por ejemplo, cuando un maestro solicita a un esclavo responder con su listado de eventos (código OB hexadecimal), el esclavo no requiere ninguna información adicional. El código de función sólo especifica la acción. C.5.6 Contenidos del campo de chequeo de errores. Dos tipos de métodos de chequeo de errores son usados en las redes MODBUS. El contenido del campo de chequeo de errores depende del método que este siendo usado. a) ASCII. Cuando se utiliza el modo ASCII, el campo de chequeo de errores contiene dos caracteres ASCII. Estos caracteres son el resultado de un cálculo denominado chequeo de redundancia longitudinal (LRC) que se desarrolla con los contenidos del mensaje. b) RTU. Cuando se utiliza el modo de transmisión RTU, el campo de chequeo de errores contiene un valor de 16 bits implementado como dos bytes de 8 bits. El valor del chequeo de error es el resultado de un cálculo llamado chequeo de redundancia cíclica (CRC) desarrollado con los contenidos del mensaje. El campo CRC se agrega al mensaje como último campo. Cuando se hace esto, el byte menos significativo del campo es puesto primero, seguido por el byte más significativo. El byte de mayor peso del CDC es el último byte enviado en el mensaje. C.6 Funciones MODBUS. En la tabla C.1 se listan las solicitudes mas comúnmente usadas y sus códigos de función. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 140 ANEXO C – Protocolo MODBUS. Tabla C.1 Funciones Modbus. El protocolo MODBUS maneja cuatro tipos de variables; valores discretos de entrada, valores discretos de salida, variables análogas de entrada, y variables análogas de salida. Para identificar cada uno de estos tipos de variables, el protocolo MODBUS utiliza una constante que se suma al valor de la dirección de la variable requerida. La dirección está en el rango de O al número de valores discretos o registros análogos disponibles menos uno. La tabla C.2 muestra los valores de las constantes utilizadas por el protocolo MODBUS. Tabla C.2 Constantes para los distintos tipos de valores Modbus. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 141 ANEXO D GLOSARIO DE TÉRMINOS. Alarma Alerta al operador que un evento particular ha ocurrido. El ingeniero de control define el tipo de alarma que se implementarán en el sistema como también las propiedades de cada una de ellas. Algoritmo Un conjunto de pasos lógicos para resolver un problema o realizar una tarea. Los algoritmos de los módulos definen como se comporta el módulo. Área Una división lógica del sistema de control de proceso. Las áreas típicamente representan una ubicación dentro del proceso o funciones principales del proceso. Base de Datos (DB). Una colección organizada de datos para una rápida búsqueda y respuesta. Colección de datos donde se guarda la configuración del sistema de control. Controlador Dispositivo que ejecuta los algoritmos para controlar los equipos de proceso y comunicar los datos de proceso dentro del sistema de control. DeltaV Explorer Herramienta de navegación que entrega una visión general del sistema de control. Ésta permite ver la jerarquía de áreas, nodos y mover a diferente áreas nodos y módulos. DeltaV Explorer es usado especialmente para copiar y mover módulos dentro del sistema usando la capacidad ‘drag and drop’ incorporada. DST Device Signal Tag. Consiste en la identificación de un instrumento (Tag) y la señal asociada a él. Estación de Trabajo Computador personal el cual corre bajo Win NT o XP. Estación que maneja hasta 512 canales de entrada-salida desde los diferentes controladores. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 142 ANEXO D GLOSARIO DE TÉRMINOS. Estado Step. Un elemento de uns SFC que contiene un conjunto de acciones, puede estar activo o inactivo. Bloque de Función Una unidad de procesamiento lógico que define la conducta de un algoritmo o un módulo en particular. FBD Function Block Diagram. Diagrama que contiene múltiples bloques defunción. Histórico Un registro de eventos cronológicos, incluyendo los ajustes y cambios hechos a un módulo y mostrar que el producto del proceso está bajo los estándares de fabricación. I/O Señal de Entrada-Salida. Recepción y transmisión de una señal o interfaz. Módulo Estructura lógica configurable que se enfoca en los equipos de proceso. Módulos enlazan algoritmos, condicionales, alarmas, displays, históricos, y otras características a un equipo. El módulo se configura para desarrollar la estrategia de control. Nodo Un dispositivo dentro de la red de control. Por ejemplo controladores, switchs, estaciones de trabajo, etc. ODBC Open Database Connectivity. Interfaz abierta para la conectividad entre base de datos que provee acceso a una gran variedad de computadoras personales, servidores, mini-computadores, etc. Operador Persona que supervisa y controla el funcionamiento del proceso. Puede ser directamente en el terreno o a través de una interfaz de operador. Parámetro. Agrupación lógica de datos tal como una PV o un SP. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 143 ANEXO D GLOSARIO DE TÉRMINOS. Proceso Una colección de dispositivos físicos y métodos usados en la manufacturación de un producto. Registro Una colección de datos asociados a un evento, tales como día, hora, parámetros, nodos, áreas, etc. Los registros pueden ser copiados, impresos, y exportados y hasta presentados en un gráfico de tendencias. SFC Sequential Function Chart, Diagrama que define una secuencia de eventos con estados, transiciones y acciones. Tag Identificación de un instrumento, válvula, y otros dispositivos de campo. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 144 ANEXO E BIBLIOGRAFÍA. Bibliografía. 1 ECODYNE Limited: ECODYNE Manuals, “Operating and Maintenance Manual Condensate Polishing System”. 2 Aqua Chem Inc: Water Technologies División, “Operating, Process and Maintenance Manual”. 3 Methanex Chile: Departamento de Capacitación, “Manual de Operación Unidades Desalinizadoras”. 4 Methanex Chile: Departamento de Capacitación, “Manual de Operación Unidades Polishers”. 5 CITECT Corporation: “CITECT HMI System Overview” CITECT Brochure, 2000. 6 CITECT Corporation: “CITECT v.5 User Guide” CITECT Support, 2000. 7 CITECT Corporation: “Quick Start User Guide” CITECT Training, 2000. 8 CITECT Corporation: “CITECT Configuration Guide” CITECT Support, 2000. 9 MODICON Inc. “System Planning and Instalation Guide for Model 984 381/385” MODICON Inc. 1992. 10 AEG Schneider Automation: “Modicon 984 Student Reference Guide” MODICON Inc. 1992. 11 AEG Schneider Automation: “Modicon Modbus Plus Network Planning and Instalation Guide” MODICON Inc. 1994. 12 AEG Schneider Automation: “Modbus Plus and Substation Automation” Schneider Automation Whitepaper. 1994. 13 MODICON Inc. “Modicon Modbus Protocol Reference Guide” MODICON Inc. 1992. 14 MODICON Inc. “984 Programable Controller System Manual” MODICON Inc. 1992. 15 EMERSON PROCESS “Getting Started with DeltaV Automation Software” Fisher-Rosemount Systems, Inc. 2002.. 16 FISHER-ROSEMOUNT “Course 7009 DeltaV Operate Implementation” Fisher-Rosemount Systems, Inc. 2002. 17 FISHER-ROSEMOUNT “Course 7012 DeltaV Operate Interface” Fisher-Rosemount Systems, Inc. 2002. 19 FISHER-ROSEMOUNT “DeltaV Books On-Line” 1994-2001, Fisher-Rosemount Systems, Inc. 20 FISHER-ROSEMOUNT “DeltaV Ciber System Security” Whitepaper 2005. 21 STUART BOYER ISA Publication, “Supervisory Control and Data Adquisition 3 Edition” rd 2004. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 145 ANEXO E BIBLIOGRAFÍA. nd 22 C.L. ALBERT ISA Publication, “Fundamentals of Industry Control 2 Edition” 1994. 23 DICK CARO ISA Publication, “Automation Network Selection 1 Edition” 2003. 24 BÉLA LIPTAK CRC Press, ISA Publications, “Instrument Engineer’s Handbook 3 th rd Edition” 2002. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 1 CAPÍTULO 1 – INTRODUCCIÓN. Introducción. 1.1 Objetivo. Mejoramiento del sistema de control supervisor de las unidades Desales y Polishers locales y, anticipación a los cambios de tecnología y obsolescencia. 1.2 Situación Actual. En el sistema de acceso al control local de las unidades Desales y Polishers de las Plantas del complejo, se dispone de una interfaz llamada IC-2000, la cual funciona en computadoras estándar industriales en ambientes Windows ya no usados en planta. Las unidades desalinizadoras de Planta II, funcionan con el sistema Panel Mate excepto Polisher de Planta I donde no existe ningún sistema SCADA (“supervisory control and data adquisition”). Estas unidades de acceso están aisladas entre sí y para realizar mantenimiento de ellas (Respaldos (Backup) de sus bases de datos, actualizaciones, etc.) es necesario conectarse en forma local y detener la supervisión. Las computadoras utilizadas en Polisher y Desales en Planta II y III están discontinuadas y no existe un sistema computacional en Polisher de Planta I, que actualmente sólo consta con un PLC y paneles locales de operación que son accionados manualmente. 1.3 Problemas y Soluciones. La situación antes descrita origina los siguientes problemas: Ø Para los equipos actuales no hay disponibilidad de respaldo ni actualizaciones, el software SCADA IC-2000 esta obsoleto, por lo tanto si ocurriera un problema existe la posibilidad que se pierda el acceso al control de las unidades, llegando a niveles críticos incluso, detención de éstas. Ø Los sistemas actuales se bloquean, debido a la obsolescencia del hardware y software, de estos equipos. Ø Tecnológicamente estos sistemas no cumplen con el estándar de Planta. Ø No es posible realizar respaldos de las bases de datos de ellos en forma remota. Además, para realizar esta tarea actualmente es necesario detener la aplicación y el acceso a la supervisión durante el respaldo. Ø No es posible realizar diagnóstico del sistema en forma remota. Ø El Polisher de Planta I no cuenta con un sistema SCADA. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCA DA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 2 CAPÍTULO 1 – INTRODUCCIÓN. Para resolver los problemas anteriormente mencionados se proponen las siguientes soluciones: Ø Actualización del Hardware con los requerimientos mínimos propuestos por el fabricante: Computadoras de 128MB de RAM, procesador Pentium III de 600 Mhz mínimo, tarjeta de red Ethernet, Floppy Disk 3.5”, CDRom, en lo posible un único fabricante. Ø Actualización del sistema operativo a Windows NT o XP. Ø Instalar y actualizar software SCADA CITECT Server de 500 pts, en todas las Unidades. Ø Conectar las computadoras de Polisher y Desales de cada Planta a cada PLC del equipo correspondiente. Ø En Planta I implementar un sistema de control supervisor local a través de CITECT, además, en el nuevo DCS DeltaV implementar el monitoreo de ésta unidad. 1.4 Alcances del trabajo. El presente trabajo tiene los siguientes alcances: 1.5 Ø Generar las distintas bases de datos para los sistemas SCADA y DeltaV. Ø Diseño de las nuevas interfases gráficas de los equipos HMI (pantallas). Ø Configuración del hardware de las distintas unidades en el nuevo sistema SCADA. Ø Registro de todas las señales que van a ser monitoreadas en CITECT. Ø Diseño de la nueva red de control (CITECT / PLC). Ø Modificación del sistema eléctrico para la instalación del nuevo sistema. Ø Modificaciones estructurales para el montaje del nuevo sistema. Descripción de la memoria. El proyecto desarrollado muestra el procedimiento a realizar para implementar la actualización de las diferentes interfases de operación de las unidades Desalinizadoras y Purificadoras del complejo y el monitoreo a través del DCS DeltaV de las señales del Polisher de Planta I. En principio se entregan antecedentes e información asociada a la problemática para facilitar la compresión del problema, posteriormente el desarrollo de la solución propuesta, y las conclusiones finales obtenidas de la experiencia desarrollada. El capítulo 1 entrega una visión general del problema a solucionar a través del proyecto desde la presentación del sistema actual con sus componentes hasta los objetivos necesarios de alcanzar para lograr una solución satisfactoria del problema, que es la implementación del nuevo sistema supervisor SCADA. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCA DA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 3 CAPÍTULO 1 – INTRODUCCIÓN. El capítulo 2, proporciona la descripción del funcionamiento de las unidades a intervenir como así también de los componentes del sistema supervisor actualmente en funcionamiento y su interacción con ellas. El capítulo 3, describe el nuevo sistema SCADA a instalar, y la interconexión con el DCS Delta V, que son las principales aplicaciones con las que se trabajará dentro del proyecto. Se muestra sus principales características y da una visión general de las estructuras de cada uno de ellos. El capítulo 4, presenta el desarrollo de la solución del proyecto para los equipos de Planta II y III. Describe el diseño de las interfases, la configuración de las bases de datos en el nuevo, la configuración de las comunicaciones, describe los nuevos componentes y entrega los trabajos a realizar en terreno para la implementación del nuevo sistema SCADA CITECT. En el capítulo 5, se hace la misma descripción que en el capítulo anterior, pero para el Polisher de Planta I. Además se incorporan los trabajos a realizar en el DCS DeltaV, tanto en la configuración de la interfaz como en el diseño de la comunicación con el PLC. El capítulo 6, entrega las conclusiones finales de la presente propuesta de ingeniería que moderniza el sistema de control supervisor de las unidades Desalinizadoras y Purificadoras del complejo industrial. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCA DA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 4 CAPÍTULO 2 – FUNCIONAMIENTO DE LAS UNIDADES DESALINIZADORAS Y PURIFICADORAS. 2.1 Unidad Desalinizadora, Desal. 2.1.1 Descripción General del Proceso. El sistema evaporador / ebullidor multi etapa de tubo largo, es un sistema diseñado para producir agua dulce a partir de agua de mar por calentamiento hasta alcanzar el punto de “flash” (ebullir / evaporar). El vapor, producto de la ebullición, es retirado hacia el haz de tubos condensadores donde se condensa como destilado. La planta de destilado consta de: Ø Un tubo largo y curvado en cada etapa que recorre todo el sistema. Ø Sólo una parte del agua de mar que pasa a través de los tubos se condensa en la primera etapa. El proceso se repite varias veces a medida que el agua de mar avanza de etapa en etapa. Ø Al final del proceso, toda la salmuera acumulada fluye, pues por las temperaturas de diseño sólo se permite que circule una vez por la unidad. Sólo en caso que la temperatura de la salmuera de desecho sea más baja que la de alimentación, se recicla una porción. La figura 2.1 muestra un esquema general del proceso de desalinización, brevemente antes descrito. 2.1.2 Principales Equipos asociados a la Unidad. Estanque Evaporador (Evaporator Vessel). El estanque evaporador esta dividido en 12 etapas. Éstas están separadas en dos grupos por un divisor longitudinal, cada grupo está dividido en 6 etapas separadas por placas separadoras, las cuales separan los estados. Es la cavidad principal donde se recoge el condensado de agua de mar. Calentador de Salmuera (Brine Heater). El calentador de salmuera es un intercambiador de calor tipo carcasa, cilíndrico, montado cerca de la etapa 1. El agua que ha sido calentada dentro de los tubos condensadores, ingresa al calentador donde ésta es calentada por acción del vapor, que circula por el lado carcasa y entrega su calor al agua nuevamente con la finalidad de mejorar el proceso de evaporación. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 2 – FUNCIONAMIENTO DE LAS UNIDADES DESALINIZADORAS Y PURIFICADORAS. 5 Figura 2.1 Detalle simplificado del proceso de desalinización. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 6 CAPÍTULO 2 – FUNCIONAMIENTO DE LAS UNIDADES DESALINIZADORAS Y PURIFICADORAS. Sistema de Vacío (Vacuum System). El sistema de vacío consiste en un sistema de eyectores de aire de dos etapas, y un eyector inicial “Hogging”, el cual proporciona el vacío inicial, para la partida del sistema. La función principal de los eyectores es evacuar el aire y los gases no condensables presentes en la alimentación del agua y cualquier otro aire presente, puesto que si estos gases no fueran removidos, ellos podrían aislar la transferencia de calor en los tubos condensadores del evaporador. Sistema Anti-Incrustaciones (Anti-Scale System ). Éste consiste en la adición de anti-incrustantes químicos que ayudan a retardar la formación de incrustaciones alcalinas en las superficies de transferencia de calor. Una solución diluida es mezclada en un tanque químico e inyectada a través de la bomba para químicos suministrada con el equipo. Sistema Anti-Espuma (Anti-Foam System). Surfactantes presentes en el agua de mar ocasionan la o f rmación de espuma dentro del evaporador, muchos de ellos microscópicos e imposibles de filtrar. La utilización de agentes químicos anti-espumantes previene la formación de ésta al ser introducidos en pequeñas cantidades en la alimentación del agua de mar. Este sistema consiste de un tanque anti-corrosivo con mezclador, un filtro una bomba de suministro y el fitting necesario. Los químicos son inyectados al sistema a través de la bomba en la entrada de la alimentación del evaporador. La velocidad y el estrangulamiento de la bomba pueden ser ajustados para permitir el suministro de una adecuada cantidad de químicos. Bombas y Motores. Existen tres bombas principales en este sistema, (ver en la Figura 2.4, para su ubicación): Ø Bomba de descarga de salmuera (Brine Blowdown Pump), P-614. Ø Bomba de destilado (Distillate Pump), P-615. Ø Bomba de condensados (Condensate Return Pump), P-613. 2.1.3 Funcionamiento de la Unidad Desalinizadora. Cada etapa de la unidad desalinizadora posee un sistema de venteo especialmente diseñado, el cual permite remover los gases no condensables desde cada una de las etapas, pero no permite la ecualización de presiones a través de la unidad. Compuertas de salmuera se ubican adjuntas a las placas separadoras y ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 7 CAPÍTULO 2 – FUNCIONAMIENTO DE LAS UNIDADES DESALINIZADORAS Y PURIFICADORAS. actúan como orificios de flujo, produciendo un sello de líquido entre cada etapa. Un conducto dirige la salmuera desde la sexta a la séptima etapa (alrededor del divisor longitudinal). Los demisters (separadores de gotas), conformados por capas de delgadas láminas metálicas densamente entrelazadas, permiten retirar cualquier partícula líquida de salmuera del vapor condensado, que pueda empobrecer la calidad del destilado obtenido. Cada una de las etapas está equipada con un canal de destilado ubicado inmediatamente debajo de los tubos condensantes, el cual colecta el destilado y lo dirige hacia el ducto de succión de las bombas de destilado. La separación ocurre cuando el agua de mar caliente entra a la primera etapa, la cual se mantiene a una presión menor que la del agua que entra. El calor es captado por el agua y una fracción es convertida a vapor hasta que la temperatura del agua alcanza la temperatura de saturación correspondiente a la presión de la etapa. En otras palabras, el agua caliente es separada por una reducción de presión. El vapor ascendente pasa por demisters que atrapa las gotas de salmuera que puedan estar mezcladas con el vapor y el vapor puro pasa a condensar al tener contacto con los tubos condensadores. El proceso de destilación opera desde un bajo vacío en la primera etapa (cercano a la presión atmosférica), hasta un alto vacío en la última etapa, donde la diferencial de presión es clave para conseguir el flash sucesivo. El vacío inicial en las etapas es creado por un sistema de eyectores de alta presión, impulsados por vapor de media presión, y una vez que la planta está operando bajo las condiciones de diseño, el vapor condensante sobre los tubos mantiene el vacío. El sistema de vacío es posteriormente usado para remover los gases no condensables liberados durante la operación. La Figura 2.2 muestra un diagrama de flujo elemental de la unidad donde se aprecia lo anteriormente señalado. El sistema de un solo paso está diseñado para operar a temperaturas entre 90-105º C, dependiendo del método de control de incrustaciones empleado. Con el objeto de mantener largos tiempos de operación de la unidad, es necesario retardar la formación de incrustaciones sobre las superficies de transferencia de calor, para lo cual se usa un proceso químico anti-incrustante. Debido a que el proceso es diseñado de un solo paso, el agua solamente es calentada y no concentrada en el interior de los tubos de intercambio. Desde el punto de vista de eficiencia del proceso, lo más conveniente es alimentar el agua lo mas fría posible, para aumentar la condensación; y calentarla lo máximo posible, para aumentar la evaporación. Por otro lado tenemos que el uso de altas temperaturas aumenta la corrosión y la formación de incrustaciones, fenómenos que afectan la economía del proceso debido al aumento del consumo de aditivos anti-incrustantes, costos de manutención y calidad de materiales. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 8 CAPÍTULO 2 – FUNCIONAMIENTO DE LAS UNIDADES DESALINIZADORAS Y PURIFICADORAS. Figura 2.2 Diagrama de flujo elemental de un equipo desalinizador y sus principales componentes asociados. Las precipitaciones afectan el comportamiento del calentador de salmuera, el cual es observable como un incremento de la presión del vapor en el calentador, necesaria para mantener la máxima temperatura de diseño de la salmuera. El calentador de salmuera es diseñado con una determinada tolerancia para estas precipitaciones, de modo que cuando el calentador está limpio la presión requerida del vapor es menor que la presión de diseño. A medida que las precipitaciones se van formando lentamente sobre los tubos del calentador y disminuye la velocidad de transferencia de calor a través de los tubos, el controlador de temperatura de la salmuera abre la válvula de vapor para permitir una mayor presión del vapor para condensar en el calentador, lo cual significa que se está agregando una resistencia adicional causada por las incrustaciones. De todas maneras, dentro de cierto tiempo la unidad irá perdiendo eficiencia, por lo cual deberá sacarse de servicio para realizar una limpieza química de las superficies de intercambio de calor, para eliminar las sales incrustadas en ellas. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 9 CAPÍTULO 2 – FUNCIONAMIENTO DE LAS UNIDADES DESALINIZADORAS Y PURIFICADORAS. Por lo tanto, a medida que se forman las incrustaciones, la planta puede ser automáticamente mantenida, pero la presión del vapor lentamente irá aumentando. Si esto se permite que progrese indefinidamente, la precipitación continuará hasta formar una acumulación tal que bloqueará la transferencia de calor. Las precipitaciones pueden alcanzar también a los tubos condensadores. Estas precipitaciones se manifiestan en un aumento de la diferencial de presión a través de los tubos. A medida que va ocurriendo la precipitación sobre los tubos, se hace necesario abrir la válvula de control de flujo a la salida del calentador para mantener la producción requerida también debería alcanzarse. Una disminución en la presión de la salmuera a la salida del calentador. Como regla general, estas unidades deberían ser detenidas para ser limpiadas cuando la producción máxima haya bajado hasta un 90% de su capacidad de diseño, ò cuando la presión en el calentador haya aumentado hasta un punto tal que la temperatura de condensación sea 5ºC mayor que la de diseño, aproximadamente. La limpieza química de la unidad consiste en la circulación de una solución diluida de ácido sulfúrico a través de las áreas de transferencia de calor, mezclada con una solución de un inhibidor de corrosión, el cual evita cualquier efecto corrosivo del ácido sobre los materiales de la unidad. Las gotas de salmuera son removidas desde el vapor por medio de demisters (separadores de gotas) y el vapor puro condensa sobre los tubos condensadores. El proceso de destilación opera desde un bajo vacío en la primera etapa hasta un alto vacío en la última etapa, donde la diferencial de presión es la clave para conseguir el flash sucesivo. 2.1.4 Proceso de Desalinización. El agua de mar alimentada a las unidades desalinizadoras es tomada desde el cabezal de retorno de agua de mar, a una temperatura aproximada a los 25 ºC y a una presión cercana a 0.8-0.9 Kg/cm2, filtrada en las unidades F-602-A/B/C y descargada a las unidades X-604-A/B (unidades desal) mediante las bombas reforzadoras P-610-A/B, de las cuales una estará en servicio normalmente y para graficar lo anterior se toma como ejemplo la configuración del Tren II. Las Figuras 2.3 y 2.4 muestran las unidades desalinizadoras y los principales equipos involucrados en el proceso. Para las unidades del Tren III la configuración es similar. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 10 CAPÍTULO 2 – FUNCIONAMIENTO DE LAS UNIDADES DESALINIZADORAS Y PURIFICADORAS. 2201-JA/JB/JC/JD PLANTA I Tren I E-601 F.C.W. E-110 P-606 F-602 A/B/C 3P-708-A/B/C TV-6840 Tren III Entrada agua de mar Salida Salmuera P-610 PV-6824 PV-6636 PLANTA DESALINIZADORA TREN I 2203-J/JA Retorno agua mar CIRCUITO SISTEMA DE AGUA DE MAR PLANTA I - II Figura 2.3 Unidades Desalinizadoras conectadas al circuito de agua de mar de Planta 2. EYECTORES SECUNDARIOS VAPOR DE MEDIA PRESIÓN EYECTORES PRIMARIOS ANTIFOAM XV-6780 ANTISCALE HOGGINS ANTIFOAM ANTISCALE Pumps TCV-6746 VAPOR DE BAJA PRESIÓN E-607B Desuperheater E-607A Inter Condenser After Condenser Sea water feed FCV-6707 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 BRINE HEATER HCV-6784 HCV-6782 AIT-6760 LCV-6710B LCV-6710A P-613 LCV-6716 P-614 Condensate Pump Tk. DESAL TREN I Blowdown Pump Condensate Dump LCV-6714B LCV -6714A Agua Potable Destillate Dump Blowdown out AIT-6783 P-615 Destillate Pump PLANTA DESALINIZADORA Figura 2.4 Diagrama de flujo de la unidad Desalinizadora. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 2 – FUNCIONAMIENTO DE LAS UNIDADES DESALINIZADORAS Y PURIFICADORAS. 11 Antes de ingresar a las unidades, el agua de mar es químicamente tratada con productos antiincrustantes (anti-scale) y anti-espumantes (anti-foam), los que son inyectados desde unidades de dosificación individuales. Una fracción del agua descargada por las bombas es desviada antes de ser tratada y alimentada a los condensadores (inter/after) del sistema de eyectores. El agua de mar tratada es bombeada a través de los tubos del condensador desde la última etapa (1) hasta la primera etapa (12), previo control de la temperatura de alimentación a la última etapa, el que se consigue tomando una fracción de agua de mar fresca desde el cabezal de suministro. A medida que el agua fluye a través de los tubos, es progresivamente calentada en cada una de las etapas por medio del vapor separado desde la salmuera y que va condensando sobre la superficie externa de 2 los tubos. El agua de mar sale de los tubos a 1Kg/cm y 88ºC. Para lograr el calentamiento final hasta la temperatura terminal el agua pasa a través de los tubos del Calentador de Salmuera, que es un intercambiador de tubo y carcasa de dos pasos montado cerca de la etapa 1, donde el agua pasa por el lado de los tubos y el 2 vapor por el lado de la carcasa. Vapor de baja presión (3.2 Kg/cm y 200ºC), previamente enfriado hasta su punto cercano a la saturación, es usado como agente calórico en el intercambiador de la alimentación. Se debe evitar aumentar la temperatura en el calentador de salmuera por sobre la de diseño, 105ºC. El agua de mar caliente (0.9 Kg/cm2 y 100ºC), desde ahora denominada salmuera, es dirigida a la última etapa en donde alcanza el punto de saturación a la presión de la etapa, produciéndose la separación del vapor (flash). La salmuera fluye sucesivamente desde la última hasta la primera etapa, con las consiguientes separaciones de las fracciones de vapor, y finalmente descargada desde la última etapa por medio de la bomba de salmuera P-614, al retorno de agua de mar (SWR). El condensado producido en el calentador de salmuera, a 100ºC, fluye al estanque acumulador de condensado y posteriormente descargado, mediante la bomba de condensado P-613, para mezclarse con el destilado producido. Una fracción del condensado se usa en el desrecalentador (desuperheater) del vapor de entrada. El perfil de presiones y temperaturas logrado en cada una de las etapas permite que la salmuera se separe (flashee) y el vapor separado, que es condensado en cada una de las etapas con el agua fría que fluye por los tubos condensadores, es colectado en un canal localizado debajo de los tubos condensadores. El destilado fluye desde una etapa a la otra (nuevamente por el hecho que pasa desde una etapa de menor presión) por medio de dichos canales, hasta llegar a la última etapa. Desde aquí el destilado, a 39ºC, es tomado por la bomba de destilado P-615 y descargado hasta el estanque de almacenamiento de agua desalinizada. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 12 CAPÍTULO 2 – FUNCIONAMIENTO DE LAS UNIDADES DESALINIZADORAS Y PURIFICADORAS. Una fracción del destilado es desviada como alimentación al estanque de agua potable del complejo y como agua de sello para las bombas P-613/P-614/P-615. Tanto los sistemas de condensado como de destilado incorporan un monitoreo de calidad, por medio de un análisis de conductividad en línea. Cuando el valor de conductividad sea mayor a los límites fijados para la calidad de ambos flujos, los productos serán desviados al cabezal de retorno de agua de mar. Existe además una indicación de la conductividad del flujo promedio en la línea común hacia el estanque de almacenamiento, para prevenir su contaminación. El agua desalinizada sale al estanque a un promedio de 51ºC. Desde las etapas 1,2 y 12 salen líneas de venteo de 2” desde las cuales es posible, por medio de los eyectores EJ-602A/B y EJ-603A/B, retirar los gases no condensables liberados en cada etapa, y posteriormente venteados a la atmósfera. El eyector de primera etapa EJ-602A/B, remueve la mezcla de vapores desde la última etapa del evaporador al Inter-condenser, éste reduce la carga al eyector de segunda etapa al condensar más vapor venteado desde las etapas 1, 2 y 6 que son descargados al eyector de primera etapa. El eyector de segunda etapa EJ-603A/B remueve la mezcla de vapores desde el Inter-condenser al after-condenser. El after-condenser reduce el venteo final de la mezcla de vapor de agua y gases no condensables (es decir, reducen el venteo a la atmósfera al mínimo). El after-condenser actúa además como silenciador. Los condensadores son del tipo tubo y carcaza, donde el agua de mar proveniente de la alimentación a la desal fluye por el lado tubos hacia la línea de eliminación de salmuera. Los gases venteados entran por el lado carcaza y condensan. El venteo de 3” comunicado al eyector de partida (“Hogging”) permite hacer el vacío necesario para 2 poner en servicio la unidad (0.05 Kg/cm en la etapa 12 en operación normal), previo paso por un silenciador. El vapor de media presión, agente motriz de los eyectores es suministrado desde el cabezal de MP. 3 3 Cada unidad está diseñada para producir aproximadamente 57 m /h de destilado y 16 m /h de condensado. Cada una de las unidades posee un sistema individual de dosificación de productos químicos antiincrustantes y anti-espumantes. Ambas sustancias son bombeadas desde la unidad de preparación / dosificación hasta la línea de alimentación de agua de mar a la última etapa. En anexo F, se puede observar todo el proceso de la unidad desalinizadora a través de los P&ID (Process and Instrumentation Diagram). ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 13 CAPÍTULO 2 – FUNCIONAMIENTO DE LAS UNIDADES DESALINIZADORAS Y PURIFICADORAS. 2.1.5 Control de la Unidad. 2.1.5.1 Ø Lazos de Control e Instrumentación Asociada. Control de flujo de agua de alimentación. 1 FIC 6707 Entrada agua de mar desde P-610 Salida destilado hacia P-615 Objetivo: Controlar el flujo de alimentación de agua de mar a las unidades. Funcionamiento: El flujo del agua alimentada se mide a la entrada de las unidades y alimenta al controlador FIC-6707 el que posee un setpoint fijado por el operador para determinar la carga de agua a la unidad. De acuerdo con esto el controlador envía una señal de control a la válvula FCV-6707, para ajustar el flujo requerido. Consideraciones especiales: Lazo de control asociado a un interlock de bajo-bajo flujo de alimentación. Ø Control de temperatura de la salmuera alimentada a la 1a etapa. Entrada agua de mar desde P -610 Brine Heater TIC 6746 H TY-6746 1 Objetivo: Controlar la temperatura de la salmuera alimentada a la la etapa de evaporación. Funcionamiento: La temperatura de la salmuera se mide a la salida del calentador de salmuera y alimenta al controlador TIC-6746, el que envía una señal de control a la válvula TCV-6746, la que ajusta el flujo de vapor de baja presión alimentado al calentador de salmuera, para mantener la temperatura requerida. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 14 CAPÍTULO 2 – FUNCIONAMIENTO DE LAS UNIDADES DESALINIZADORAS Y PURIFICADORAS. Ø Control de nivel de salmuera 1 FIC 6707 Entrada agua de mar desde P-610 LIC 6716 Objetivo: Controlar el nivel de salmuera en las etapas evaporadoras. Funcionamiento: El nivel de salmuera se mide en la etapa número 12 y alimenta al controlador de nivel LIC6716, el que enviará una señal de control a la válvula LCV-6716, ubicada a la descarga de la bomba de salmuera P-614-A/B. El controlar el nivel en la última etapa asegura un correcto inventario de líquido en todas las etapas, y garantiza una adecuada succión para la bomba de salmuera. Una fracción del flujo de salmuera es recirculado a la unidad junto con el agua de mar alimentada, mediante un controlador de ajuste manual, HIC-6784. Ø Control de nivel de destilado. Entrada agua de mar desde P-610 H L AI 6783 LCV 6714 XV 6714A XV 6714B a retorno de agua de mar Objetivo: Controlar el nivel de destilado en las etapas evaporadoras. Funcionamiento: El nivel de destilado se mide en la etapa número 12 y alimenta al controlador de nivel LIC6714, el cual enviará una señal de control, a la válvula LCV 6714, ubicada a la descarga de la bomba de ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 15 CAPÍTULO 2 – FUNCIONAMIENTO DE LAS UNIDADES DESALINIZADORAS Y PURIFICADORAS. destilado P-615-A/B. El controlar el nivel en la última etapa asegura un correcto inventario de líquido en todas las etapas, y garantiza una adecuada succión para la bomba de destilado. Cuando la conductividad del destilado se mantiene dentro de los valores permitidos, la válvula XV -6714A dirigirá el producto hacia el estanque de almacenamiento de agua desalinizada. En cambio, cuando la conductividad excede los límites permitidos, el producto es desviado (dampeado) hacia el retorno de agua de mar, abriendo la válvula XV -6714B y cerrando la válvula XV -6714A. Una fracción del flujo del destilado es derivado hacia el sistema de agua potable del complejo Consideraciones especiales: Lazo de control asociado a un interlock que permite, de acuerdo a un análisis de conductividad, desviar el destilado hacia el retorno ante la presencia de cualquier producto contaminado. Ø Control de Nivel de Condensado. H L AI 6781 XV 6781A Destilado a almacenaje LCV 6710 XV 6781B Salmuera a retorno de agua de mar Objetivo: Controlar el nivel de condensado en el calentador de salmuera. Funcionamiento: El nivel de condensado se mide en el acumulador de condensado del calentador de salmuera y alimenta al controlador de nivel LIC-6710, el cual enviará una señal de control a la válvula LCV-6710, ubicada a la descarga de las bombas de condensado P-613-A/B. Cuando la conductividad del condensado se mantiene dentro de los valores permitidos, la válvula XV -6781A dirigirá el condensado hacia el estanque de almacenamiento de agua desalinizada. En cambio, cuando la conductividad excede los límites permitidos, el producto es dampeado hacia el retorno, abriendo la válvula XV -6781B y cerrando la válvula XV -6781A. Una fracción del flujo de condensado es desviado para ser usado como agente saturador del vapor en el desrecalentador del vapor de baja presión. Consideraciones especiales: Lazo de control asociado a un interlock que permite, de acuerdo a un análisis de conductividad, desviar el condensado hacia el retorno, cualquier producto contaminado. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 16 CAPÍTULO 2 – FUNCIONAMIENTO DE LAS UNIDADES DESALINIZADORAS Y PURIFICADORAS. Operación Normal Low Alarm High Alarm Pump Start Salmuera % Destilado % Condensado % 300 mm debajo del piso del piso del estanque. 48 Media altura del recipiente de destilado. 29 200 mm sobre el fondo del recipiente. 24 600 mm debajo del piso del estanque. 150 mm arriba del piso del estanque. 150 mm sobre el punto normal de operación. 29 Línea media de la conexión de salida del destilado. Fondo de los tubos. 3 Fondo del recipiente condensado. Fondo del estanque. 5 150 mm sobre el punto normal de operación. 47 75 58 57 de 150 mm sobre el punto normal de operación. 95 52 Tabla 2.3. Set-points, controles de niveles . 2.1.5.2 Ø Interlocks y Lógicas de Trip. Identificación: I1, FALL-6707A Descripción: Bajo-bajo flujo de suministro de agua de mar a la unidad evaporadora. Objetivo: Asegurar el suministro mínimo de agua de mar para la unidad. Funcionamiento: El flujo de suministro de agua de mar es medido a la descarga de las bombas P-610A/B, en el indicador FI-6707, desde el cual, cuando se alcanza el setting de bajo-bajo flujo, se activa la detención automática de la unidad, cerrando la válvula de admisión de agua FCV6707 y la válvula de admisión de vapor al calentador de salmuera TCV6746. Setting: 140000 Kg/h. Ø Identificación: I2, FALL-6705A Descripción: Bajo-bajo flujo de suministro de agua de mar a los condensadores del sistema de eyectores. Objetivo: Asegurar el suministro mínimo de agua de mar para los condensadores del sistema de eyectores. Funcionamiento: El flujo de suministro de agua de mar se mide a la entrada de los condensadores en el indicador FI-6705, desde el cual, cuando se alcanza el setting de bajo-bajo flujo, se activa el cierre automático de la válvula de admisión de vapor de media presión a los eyectores, XV -6780. Setting: 25000 Kg/h. Ø Identificación: I3, AIH-6761B Descripción: Alta conductividad del condensado Objetivo: Evitar la contaminación del agua desalinizada. Funcionamiento: La conductividad del condensado se mide a la descarga de la bomba de condensado e indicada en el elemento AI-6781A. Cuando el valor de conductividad iguala ò exceda el valor límite ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 17 CAPÍTULO 2 – FUNCIONAMIENTO DE LAS UNIDADES DESALINIZADORAS Y PURIFICADORAS. establecido se activa una señal para desviar al condensado hacia el retorno de agua de mar, cerrando la válvula XV6781A hacia el estanque de almacenamiento de agua desalinizada y abriendo la válvula XV6781B hacia el retorno de agua de mar. Cuando la conductividad está bajo el set-point por 30 segundos, las válvulas operan en forma inversa. El switch implementado en el software, permite la operación automática de las válvulas (AUTO) basada en la medición obtenida desde el AIT-6781, o una operación manual, que permite desviar en cualquier momento el condensado al retorno, (MANUAL). Setting: 20 mmho. Ø Identificación: I4, AIH-6783B Descripción: Alta conductividad del destilado Objetivo: Evitar la contaminación del agua desalinizada. Funcionamiento: La conductividad del destilado es medida a la descarga de la bomba de destilado e indicada en el elemento AI-6783A. Cuando el valor de conductividad iguale ó exceda el valor lìmite establecido se activa una señal para desviar al producto hacia el retorno de agua de mar, cerrando la vàlvula hacia el estanque de almacenamiento de agua desalinizada XV6783A y abriendo la válvula de descarga hacia el retorno de agua de mar XV6783B. El switch implementado en el software, permite la operación automática de las válvulas (AUTO) basada en la medición obtenida desde el AIT-6783, o una operación manual, que permite desviar en cualquier momento el condensado al retorno, (MANUAL). Setting: 20 mmho. Ø Identificación: I5, AIH-6783B Descripción: Detención de bomba de salmuera. Objetivo: Evitar la contaminación del agua desalinizada e inundación de la unidad. Funcionamiento: Si la bomba de salmuera P-604 se detiene, se cerrará la válvula de entrada de agua de mar a la unidad FV6707. A este interlock se le puede activar un bypass a la partida de la unidad usando el HS-6707 A/B. Setting: Stop P-614. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 18 CAPÍTULO 2 – FUNCIONAMIENTO DE LAS UNIDADES DESALINIZADORAS Y PURIFICADORAS. 2.2 Unidad Desmineralizadora, Polisher. 2.2.1 Descripción General. El sistema de desmineralización, consiste principalmente en tres estanques desmineralizadores 3 diseñados para un flujo máximo de servicio de 170 m /hr. Adicionalmente cuenta además con una estación de ácido y soda cáustica más un ventilador que se usa en el proceso de regeneración de la unidad. La Figura 2.5 muestra un esquema simplificado de la conexión de un Polisher, se muestra un solo estanque para simplificar la unidad. La configuración completa de la unidad se puede ver en el apéndice A P&ID´s. Estanque de Soda Entrada agua XV-1043 XV-1045 XV-1047 Drenaje agua XV-1010 FCV-1031 Línea Soda Resina anionica Agua Demin Estanque de Acido PCV -1049 XV-1046 Drenaje Línea de aire Vapor LS XV-1012 XV-1044 XV-1050 Línea Acido XV-1048 Resina cationica Drenaje POLISHER Figura 2.5 Esquema simplificado de un Polisher, o unidad desmineralizadora. 2.2.2 Principales Equipos Asociados a la Unidad. El sistema comprende los siguientes equipos mayores: Ø Tres estanques de limpieza con las camas de mezclas, montadas en una sola unidad. Ø Un sistema de ácido completo para el proceso de regeneración, más bombas de suministros y estanque de almacenamiento. Ø Un sistema de soda cáustica completo para el proceso de regeneración, más bombas de suministros y estanque de almacenamiento. Ø Dos ventiladores de mezcla para el proceso de regeneración. Ø Un panel de control local con un PLC e interfaz HMI incorporado. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 2 – FUNCIONAMIENTO DE LAS UNIDADES DESALINIZADORAS Y PURIFICADORAS. 2.2.3 19 Funcionamiento de la Unidad Desmineralizadora. Toda agua posee sustancias variadas, agrupadas en sólidos suspendidos (removidos por filtración, por ejemplo), sólidos disueltos (removidos por desalinización, desmineralización, etc), y gases disueltos (removidos por desaireación). En el caso de los sólidos disueltos, el agua posee concentraciones variables de sales disueltas que se disocian en el agua, formando partículas cargadas llamadas iones. La desmineralización es el proceso de extraer sales minerales inorgánicas del agua por medio de intercambio de iones, o sea, cambiando el ion más deseable por el menos deseable. Remover estas sales minerales es importante para: Ø Evitar las incrustaciones a elevadas temperaturas y presiones. Ø Evitar la corrosión. La desmineralización involucra dos reacciones de intercambio iónico, a saber: i) Cationes, tales como calcio, magnesio y sodio, pueden ser disueltos por un intercambio iónico. Esto ocurre en un intercambiador Catiónico. ii) Aniones, tales como sulfato, sílica, carbonato y cloruro, pueden ser disueltos por un intercambio aniónico. Esto ocurre en un intercambiador catiónico. Se usan resinas de intercambio, que son polímetros sintéticos con forma esférica que poseen un ion migratorio y un contra ion estacionario. El ion migratorio tiene la particularidad de intercambiarse por otro ion mediante el mecanismo de selectividad. Sí el ion migratorio es un anión, la resina de intercambio se denomina aniónica, extrae del agua los aniones (-), tales como el sulfato, cloruro y sílice. Si es catión, la resina de intercambio se denomina catiónica y extrae del agua los cationes (+), tales como calcio, magnesio y sodio. El purificador de condensado, trata el condensado de vapor y le remueve los iones que han sido adquiridos durante el cliclo del agua. El purificador de condensado es una cama mezcladora, la cual contiene las resinas catiónicas y aniónicas contenidas dentro de un estanque. En servicio, las resinas están mezcladas en las camas, Cuando el agua pasa a través de la cama de resinas se produce una sola reacción casi simultánea e irreversible, produciendo agua con pureza casi teórica. 2.2.4 Proceso de Desmineralización. El sistema de producción de agua para la producción de vapor, consiste en 3 unidades de desionización de cama mixta, cada una diseñada para un flujo máximo de 170 m3/h de agua desmineralizada. Ésta luego de almacenarse en el estanque T-601, se usa como agua de reposición para el des-aireador V-603. La figura 2.6 presenta una vista de éste proceso, donde se ha simplificado la unidad Polisher, por un único estanque. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 20 CAPÍTULO 2 – FUNCIONAMIENTO DE LAS UNIDADES DESALINIZADORAS Y PURIFICADORAS. El flujo de agua hacia los polishers proviene de dos corrientes: Ø Del estanque de agua desalinizada, a través de la bomba P-612. El flujo de agua desalinizada es controlado por la válvula LV-6510 de acuerdo al nivel del estanque T-601. Actualmente se usa para controlar la carga hacia los Polishers en modo manual. Ø Del condensado del proceso que pasa por el enfriador E-604 (intercambiador de calor con FCW), proveniente del limpiador de condensado de proceso C-601. El flujo es controlado por la válvula LV6111 de acuerdo al nivel del decarbonator y enviado a través de las bombas P-603 A/B. También puede llegar condensado de vapor alineado a la corriente normal que va al T-601 hacia Polishers. Este condensado proviene desde el Condensador de superficie E-601 y del condensador E-701. Tk AGUA DESAL TREN III Condensado 2002-J/JA P V-6120 Vapor LLP C-601 E-603 CLOSE LV-6510 P-612 F V-6100 Línea soplado Entrada agua E-604 Drenaje E-601 P-603 P-604 E-701 Línea Soda By Pass Dumping OPEN Resina anionica P-701 Drenaje Línea de aire Salida agua XV-6485A Línea Acido T- 601 Resina Cationica A PISCINA RED CONTRA INCENDIO V-603 XV-6485B P-605 Drenaje ALIMENTACIÓN Y SALIDA DE CONDENSADO A TRAVES DE POLISHER Figura 2.6 Diagrama de Flujo de circuito de agua a través de un Polisher. Los flujos combinados de todas las fuentes de agua hacia Polishers, entran a los recipientes de intercambio iónico por el tope, bajando a través de las resinas por un distribuidor interno, y sale de los intercambiadores por una trampa de resina y recolector interno en el fondo del recipiente. La pureza del agua tratada es monitoreada en cada polisher por los analizadores de conductividad AI-6465/6466/6467 y los analizadores de pH ASH/ASL 165 A/B/C. El agua desmineralizada es enviada al estanque T-601 a través de la ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 21 CAPÍTULO 2 – FUNCIONAMIENTO DE LAS UNIDADES DESALINIZADORAS Y PURIFICADORAS. válvula XV6485A. En la línea de salida común a los tres Polishers, existen los analizadores de conductividad AI-6468 A/B que monitorean la calidad del agua hacia el T-601, desviando el agua desmineralizada hacia la piscina de la red contra incendios 2404-A a través de la válvula XV -6485B si la conductividad es muy alta de acuerdo con los parámetros de diseño. Todo lo anterior puede apreciarse en el apéndice A, P&DI´s. 2.2.4.1 Regeneración. El ciclo de vida de un Polisher se determina de acuerdo a un alto nivel de conductividad del agua desmineralizada o de horas de operación, lo que indica que se ha agotado la capacidad de intercambio útil. El ciclo de regeneración repone la reserva de ácido en la resina de intercambio catiónica, usándose ácido sulfúrico. Éste extrae los cationes acumulados de cálcio, magnesio, sodio u otros cationes y a cambio libera una cantidad equivalente de cationes de hidrógeno, lo cual restaura la resina de cationes a su estado de hidrógeno original. La resina de intercambio de aniones, es regenerada con soda cáustica. Ésta extrae los aniones acumulados en forma de sales solubles y restaura la resina de aniones a su estado de hidróxido original. El ciclo de regeneración trabaja en forma automática, vigilado por temporizadores de pasos individuales, no permitiendo regenerar más de un Polisher a la vez. Las bombas de ácido y soda no partirán hasta que se haya establecido un flujo mínimo de agua de dilución y se detendrán si están fuera de los límites de flujo pre-establecidos. Los temporizadores de paso de soda y ácido no correrán si las bombas de inyección no están en operación. Las válvulas solenoides neumáticas pueden ser usadas en forma manual si falla el sistema de control o energía que las alimenta. 2.2.4.2 Factores que Afectan la Regeneración. Ø Mala ubicación de la interfase que está entre la resina aniónica (tope) y la resina catiónica (fondo). Ø Disminución del flujo y/o concentración de los regenerantes. Ø Baja temperatura durante la regeneración. Ø Mal enjuague de las resinas. 2.2.4.3 La Tabla Proceso de Regeneración. 2.1 muestra los pasos del proceso ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. de regeneración de la unidad desmineralizadora. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 2 – FUNCIONAMIENTO DE LAS UNIDADES DESALINIZADORAS Y PURIFICADORAS. 22 Tabla 2.1 SECUENCIA DEL PROCESO DE REGENERACIÓN. Paso 1 2 Tiempo (min) 0.5 25 Descripción del Proceso Cierre válvula sin flujo. Lavado en reverso: Se usa para separar las resinas. 27.4 m3/hr de agua desmineralizada entra al recipiente en contra flujo (hacia arriba). Esta agua de lavado sale desde el tope del recipiente hacia la fosa de neutralización. La cama se expende y las resinas mezcladas son separadas en una cama superior (aniones) y una cama inferior (cationes ) de acuerdo a la diferencia de densidades y distribución de los tamaños de las partículas. 3 5 Asentamiento de la cama: Una vez cortado el flujo de lavado en reverso (cerradas todas las válvulas), la resina se deja asentar formando un nivel de cama de resina de cationes en el fondo y un nivel de cama de resina de aniones como nivel superior. Finalizando el asentamiento, se puede observar claramente la interfaz entre camas en el indicador de nivel local del recipiente (level glass). 4 3 5 25 Confirmación del flujo de agua de dilución: El agua de dilución proveniente del estanque de agua demin que sale de las desaragas de las bombas P-605 A/B se divide en dos flujos: - Flujo de agua demin para la dilución de ácido es medido por el FI-6401 (15 m3/h). - El flujo de agua demin para la dilución de soda (previamente calentada a 49°C por intercambio de calor con vapor de baja presión), es medido por el FIC6400 (6.9 m3/h) y mezclada con soda en la T de soda, para obtener una solución al 4% (medida en el AI-6460) para la regeneración de la resina de aniones. Introducción de ácido al 5% (regeneración de cationes) y precalentamiento de la resina de aniones: - 15 m3/h de agua demin medido en el FI-6401 se mezcla en la T de mezcla de ácido con 0.44 m3/h app de ácido sulfúrico al 98%, para formar una solución al 5% de ácido (medida en el AI-6461), la cual es introducida en el fondo del recipiente para fluir corriente arriba a través de la resina de cationes y regenerarla. - 6.9 m3/h de agua demin precalienta la resina de aniones hacia el fondo del polisher pasando a través de la resina de aniones. - El desecho del regenerante de cationes y el agua de dilución de precalentamiento pasa a través del recolector de interfaz y va hacia la piscina de neutralización. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Válvula XV-1017 XV-1012 XV-1014 Observaciones. Flujo max. Según piping: 39.5 m3/hr. XV-1012 XV-1010 XV-1015 Dilución de soda a 49°C. XV-1012 XV-1010 XV-1015 Desecho a piscina de neutralización. Bomba de ácido E/S. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 2 – FUNCIONAMIENTO DE LAS UNIDADES DESALINIZADORAS Y PURIFICADORAS. 6 60 7 16 8 23 Introducción de soda al 4% (regeneración de aniones) y desplazamiento del ácido: - 6.9 m3/h de agua demin, medidos en el FIC-6400 y a 49°C, se mezclan en la T de mezcla de soda con 1.04 m3/h de soda caustica al 32%, para formar una solución al 4% de soda caustica, pasando hacia el fondo a través de la resina de aniones. - 15 m3/h de agua demin de dilución en contracorriente (hacia arriba), desplazan las sustancia químicas del regenerante de cationes (paso del ácido a través de la cama de cationes). - El desecho del regenerante de aniones y el flujo de agua de desechos de ácido fluirán a través del recolector de interface y van hacia la piscina de neutralización. Desplazamiento de Soda cáustica y enjuague de cationes: - 15 m3/h de agua demin de dilución continua hacia arriba a través de la cama de aniones para el enjuague de cationes. - 6.9 m3/h de agua demin de dilución continua hacia abajo, a través de la cama de cationes, para el anjuague de aniones. - El agua de desecho pasa a través del recolector de interfaz y va hacia la piscina de neutralización. XV-1012 XV-1010 XV-1015 Desecho a piscina de neutralización. Bomba de ácido E/S. XV-1012 XV-1010 XV-1015 Desecho a piscina de neutralización. 30 Enjuague de aniones – Enjuague de cationes: - 15 m3/h de agua demin continua desde el fondo del recipiente hacia arriba a través de la resina de cationes. - Se abre la válvula de entrada de alimentación del polisher (agua desal) XV -1009 para enjuagar la resina de aniones por medio del flujo normal (52.3 m3/h) hacia abajo a través de la cama. - El agua de enjuague fluye a través del recolector de interfaz y va hacia la piscina de neutralización. XV-1012 XV-1015 XV-1009 Desecho a piscina de neutralización. 9 0.5 10 6 Drenaje Cierre de válvula: - Sin flujo. Drenaje: El agua es drenada hasta aproximadamente 150 mm sobre la cama de resina. El conmutador de nivel ubicado 152 mm sobre la línea media del centro del polisher (LS-1008), finalizará el paso del drenaje. El agua es drenada a la fosa de neutralización. XV-1016 XV-1013 Desecho a piscina de neutralización. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 2 – FUNCIONAMIENTO DE LAS UNIDADES DESALINIZADORAS Y PURIFICADORAS. 24 11 1 Elevación de la cama: 27.4 m3/h de agua demin para dilución de ácido es dirigida desde el fondo hacia arriba para expandir la cama y premezclar las resinas de aniones y cationes. XV-1012 XV-1013 12 0.5 Enjuague y mezclado de la resina con aire y agua: - 27 m3/h de agua demin continua por otros 30 seg. - El soplador de aire comienza a suministrar aire (459 m3/h) hacia el fondo de la cama de la resina para mezclarla. - El aire es venteado hacia la atmósfera desde la parte superior del polisher. XV-1012 XV-1011 XV-1013 Soplado E/S. 13 15 Mezcla de Aire: Se cierra el flujo en reversa del agua y continúa el mezclado de aire. XV-1011 XV-1013 Soplado E/S. 14 4 Asentamiento: Se apaga el soplador de aire y se permite que la cama de la resina mezclada se asiente, drenando parcialmente el agua a la fosa de neutralización. XV-1015 XV-1013 Desecho a piscina de neutralización. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 2 – FUNCIONAMIENTO DE LAS UNIDADES DESALINIZADORAS Y PURIFICADORAS. 25 15 30 Llenado lento: El agua de dilución de soda cáustica fluye desde la parte superior del polisher para comenzar a llenarlo. La válvula de venteo permanece abierta para ventear el aire. XV-1012 XV-1013 16 10 Enjuague de desechos: El agua desal mas el condensado de proceso continúan entrando al polisher, bajando a través de la resina mezclada para completar la extracción de las sustancias químicas del regenerante. El agua de enjuague va hacia la piscina de neutralización. ACTUALMENTE ETAPA ELIMINADA. XV-1009 XV-1016 Drenado a piscina de neutralización. 17 4 Verificación de la conductividad del enjuague: El flujo del enjuague (52.3 m3/h), continúa por 4 minutos para verificar un nivel aceptable de conductividad del efluente del polisher, indicada por los analizadores AI-6465/66/67 XV-1009 XV-1016 Drenado a piscina de neutralización. Tabla 2.1 Proceso de Regeneración del Polisher. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 26 CAPÍTULO 2 – FUNCIONAMIENTO DE LAS UNIDADES DESALINIZADORAS Y PURIFICADORAS. 2.2.4.3 Conductividad. Los analizadores de conductividad se utilizan para medir la calidad del agua, de manera de determinar el agotamiento de las camas des-ionizantes. La conductividad eléctrica de una solución es una medida de todos los iones presentes. Este instrumento mide el valor absoluto conocido como “resistencia específica”, en ohms. La resistencia promedio específica de una fuente de agua pura, tal como el condensado, está entre 50000 y 100000 Ω. Como estos valores son muy altos, la concentración se expresa en función de la conductancia, cuyo valor es el recíproco del anterior y se mide en mhos, típicamente en mmhos. 2.2.5 Control de la Unidad. 2.2.5.1 General. El sistema de control original provisto consta de un PLC 984 MODICON y una interfaz HMI basada en un IBM/PC DOS. La interfaz HMI programada entrega un acceso rápido y fácil del operador al proceso, para acceder a todos los dispositivos del equipo, estanques, bombas, ventiladores y secuencia de regeneración; también incluye todas las alarmas, estados y gráficos de tendencia necesarios para una operación segura y eficiente. 2.2.5.2 Operación. La planta está diseñada para tener dos Polishers en servicio y uno en regeneración o standby. Cuando un Polisher está en servicio la condición del estanque es monitoreada de diversas maneras, cada Polisher cuenta con: a) Un sensor y transmisor de salida de conductividad. b) Un transmisor de presión diferencial c) Un transmisor de flujo de entrada, para monitorear el flujo de entrada y contabilizar el volumen de agua tratada. Cuando alguna de las medidas anteriores está fuera del rango de diseño, las alarmas son activadas. Las siguientes alarmas requieren de una acción del operador: Ø Conductividad de salida alta: Indica la necesidad de regeneración. Ø Alta presión diferencial: Puede indicar la necesidad de un medio lavado en reverso o regeneración. Ø Bajo Flujo: Puede indicar la necesidad de retirar la unidad del servicio, para prevenir que se produzca empastado en el tope del estanque. El flujo se debe mantener sobre 8.4 L/s. Ø Volumen Total Tratado: Indica que la unidad trabaja como está diseñada, pero el operador puede seleccionar entre seguir operando, o comenzar la regeneración y reiniciar los totalizadores, de acuerdo a su experiencia. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 27 CAPÍTULO 2 – FUNCIONAMIENTO DE LAS UNIDADES DESALINIZADORAS Y PURIFICADORAS. Cuando se requiere que comience el proceso de regeneración, éste es inicializado manualmente por el operador a través de la interfaz HMI y realizando los pasos mostrados en la Tabla 2.1. La unidad primero se debe colocar en “Stand-by” y después comenzar la regeneración. La unidad retorna a “Stand-by” cuando la regeneración culmina. Cuando el Polisher va a ser puesto en servicio, el operador primero debe seleccionar “Rinse” para confirmar que los valores de conductividad y pH están dentro de los rangos de operación y entonces se puede colocar la unidad en servicio. 2.2.5.3 Instrumentación Asociada. 1. TIS 1000 Sensor de temperatura del condensado de entrada, su valor es desplegado en la C pantalla de interfaz HMI, cuando la temperatura aumenta sobre 45° . 2. FQS 1001 A,B,C Indicador de flujo local para cada Polisher, envía el valor al PLC para contabilizar el flujo acumulado en servicio. Una acumulación superior a 10,700m3 en algún Polisher, iniciará en el PLC la alarma de Servicio Completado y la unidad deberá ser retirada de servicio y regenerada. 3. PDIT 1003 A,B,C Sensa e indica la caída de presión en cada Polisher e inicia la alarma en la interfaz HMI “Vessel Diff. Press. High”. 4. PDIT 1005 A,B,C Mide e indica la caída de presión a través de la trampa de resina de cada Polisher e 2 inicia la alarma si ésta se incrementa sobre 1.75Kg/cm . 5. AIT 165 A,B,C Muestrea a la salida de cada Polisher el contenido de pH. La señal análoga es transmitida al panel local y vía interface MODBUS es enviada a todos los servicios requeridos. Un nivel de pH sobre 0.05mg/l iniciará la alarma de “pH High”. 6. AIT 166 A,B,C Muestrea a la salida de cada Polisher la conductividad. La señal análoga es transmitida al panel local y vía interfase MODBUS es enviada a todos los servicios requeridos. Un nivel de conductividad sobre 0.1 mmho/cm iniciará la alarma de “High Conductivity”. 7. LSH/L-1033 Mide el nivel del estanque de ácido. LSH indica cuando el nivel está bajo 6” desde el tope del estanque, cierra la válvula de llenado XV1041 e ingresa una señal permisivo al PLC que la regeneración puede ser iniciada. LL indica cuando el nivel está bajo 6” desde el fondo del estanque de almacenamiento, detiene las bombas de ácido y alarma el panel de operador. 8. LSH/L- 1034 Mide el nivel del estanque de soda cáustica. Opera de la misma forma descrita para el LSH/L-1033. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 28 CAPÍTULO 2 – FUNCIONAMIENTO DE LAS UNIDADES DESALINIZADORAS Y PURIFICADORAS. 9. FIT-1031 Transmisor del loop de control de flujo de ácido diluido. El PLC sirve como controlador de flujo, recibe y compara la señal análoga de entrada y entrega una adecuada salida para abrir o cerrar la válvula FV1031 en modo AUTO, un retardo de tiempo programado permite al flujo estabilizarse antes de que la alarma por bajo flujo sea iniciada y la regeneración sea suspendida (interlock de regeneración). 10. a) FI-1032 Flujo de soda cáustica, esta señal se utiliza para compararla con el setting de la válvula XV1050. Si la medida del flujo cae bajo el valor especificado durante la introducción de soda, se activará la alarma comandada por el FS1032 y la regeneración será suspendida. b) TIT/TCV-1038 Control de temperatura de soda diluida. La temperatura es medida por medio del TIT1038, la señal análoga ingresa al PLC, que actúa como controlador de temperatura, y envía una señal de salida a la válvula TV1038 en modo AUTO, que controla la temperatura del vapor de entrada al intercambiador de temperatura que calienta el agua de dilución de soda. Si la temperatura se eleva por sobre los 55°C, una alarma será iniciada en el panel de operación y sala de control. 11. AITS 164/163 Estos monitorean la cantidad de químicos diluidos durante la regeneración. La fuerza del ácido está entre 3% y 5% H2SO4. La fuerza de la soda cáustica está limitada entre 4% y 6% NaOH. Cada uno desplegará el % de dilución durante la regeneración y si los parámetros anteriores están excedidos, una alarma apropiada, alta o baja, se iniciará en el panel de operación y sala de control. Las señales análogas son transmitidas al sistema de control supervisor durante el proceso de regeneración. 2.2.5.4 a) Panel de Control Principal. Cada polisher es suministrado con un selector con las posiciones “Service-Standby-Rinse”. Ø Service: Aquí la válvula de salida del polisher es abierta, colocando la unidad en servicio. Ø Standby: Posición que cierra la válvula de salida, quitando la unidad del servicio. Ø Rinse: en esta posición se habre la válvula exterior de enjuague, para permitir el enjuague con agua de la unidad quitando la suciedad. b) Cada unidad es suministrada con un pulsador “Regeneration-Start” el cual permite el inicio de la regeneración en la unidad seleccionada. c) Un selector de control “Jog-Auto-Hold” permite al operador intervenir la unidad durante el ciclo automático de regeneración para cambiar la duración de algún paso temporalmente y mantenerlo. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 29 CAPÍTULO 2 – FUNCIONAMIENTO DE LAS UNIDADES DESALINIZADORAS Y PURIFICADORAS. Ø La posición normal es “Auto”, entregándole el control de los pasos al PLC. Ø En la posición “Jog” el programa avanzará un paso en el ciclo de regeneración, cada vez que es seleccionada esta posición. Ø En la posición “Hold”, el programa permanecerá en esta posición, suspendiendo los temporizadores, hasta que sea seleccionada la posición “Auto” nuevamente. d) El selector “Hands-Off-Auto” es suministrado uno para cada uno de los ventiladores y las bombas de ácido y soda. La posición normal es “Auto” permitiendo al PLC tomar el control de los motores. e) Se usa un botón de “Reset” para limpiar los interlocks del proceso de regeneración. Éstos podrían ocurrir, por ejemplo, si el flujo de ácido o soda bajan demasiado. Un bajo flujo de químicos diluidos y altas concentraciones de los mismos, podrían provocar alarmas y la regeneración podría ser suspendida en espera de la corrección del error. El “Reset” permite reiniciar la regeneración desde el punto en que quedó suspendida. 2.2.5.5 Ø Interlocks, Lógicas de Trip y Alarmas. Identificación: I65, IASH-6468. Objetivo: Evitar la contaminación del agua que está en el estanque de almacenamiento. Funcionamiento: La calidad del agua producida por los Polishers de condensado X-605 A/B/C es monitoreada por el analizador de conductividad (en línea) AIS-6468 A/B, si la conductividad del agua excede los límites definidos, se activa una señal hacia las válvulas solenoides, de forma que el agua contaminada pueda ser desviada hacia la piscina de red contra incendios 2404-A. En este caso, se cerrará la XV -6485A (flujo de agua hacia el estanque T-601) y se abrirá la XV -6485B (flujo de agua hacia el 2404-A). Setting: 1.2mmho. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 30 CAPÍTULO 2 – FUNCIONAMIENTO DE LAS UNIDADES DESALINIZADORAS Y PURIFICADORAS. Ø Alarmas. Las alarmas asociadas al proceso de desmineralización son las siguientes: TAG TAH-6440 AAH-6465/66/67 ASH-6460 ASL-6460 ASH-6461 ASL-6461 FQA-6402/03/04 PDAH-1004 A/B/C PDAH-1006 A/B/C FAL-6401 FAL-6400 LAL-6412 TAHH-6442 TIC-1038 LAL-6413 UA-6480 AIS-6468 A Descripción Alta temperatura de entrada en polishers Alta conductividad a la salida del polisher A/B/C Alta concentración de soda cáustica diluida Baja concentración de soda cáustica diluida Alta concentración ácido diluida Baja concentración ácido diluido Corrida de Servicio completada Alta presión diferencial del limpiador Alta presión diferencial trampa de resina Bajo flujo de dilución de ácido Bajo flujo de dilución de soda cáustica Bajo nivel de estanque diario de ácido Alta temperatura de dilución cáustica Set point control de temperatura dilución cáustica Bajo nivel de estanque diario de soda cáustica Problema común Alta conductividad de agua desmineralizada 1.2mmho/cm 2 AIS-6468 B Alta conductividad de agua desmineralizada 1.2mmho/cm 2 ASH-6492 A/B/C ASL-6492 A/B/C Alto pH a la salida del limpiador Bajo pH a la salida del limpiador ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Setting C 45º 1.2 mmhos 10% 1% 10% 1% 3 13500m 2 1.5 kg/cm 2 1.5 kg/cm 3 12m /hr 3 5m /hr 152mm C 45° C 43° 152mm 10.6 (b,c:9) 3 (b,c:9) Acción Alarma Alarma Alarma Alarma Alarma Alarma Alarma Alarma Alarma Alarma / Stop Alarma / Stop Alarma Alarma Alarma Alarma Alarma Alarma / desvío a 2404-A Alarma / desvío a 2404-A Alarma Alarma Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 3 3.1 31 – COMPONENTES DEL SISTEMA DE CONTROL . Sistema SCADA. SCADA, es la sigla de la frase “Supervisory Control And Data Adquisition”. Es la tecnología que le permite al usuario recolectar datos desde uno o más servicios distantes de un proceso y, enviar instrucciones limitadas de control a aquellos servicios. Éste hace innecesaria la presencia de un operador en el servicio requerido mientras se encuentra en funcionamiento normal, habitualmente incluye la interfaz de operador y la aplicación relacionada. Este sistema permite a un operador de un servicio ó proceso típicamente distante por ejemplo, realizar cambios en los set-point de los controladores, abrir o cerrar válvulas o switches, monitorear alarmas y recoger información de la instrumentación del proceso, además de visualizar el servicio o proceso en cuestión. 3.1.2 Elementos del sistema SCADA. Las figuras 3.1 y 3.2 muestran los principales componentes del sistema SCADA. Figura 3.1 Componentes principales de un sistema SCADA. Figura 3.2 Distintas conexiones de una RTU. El operador, accede al sistema por medio de la interfaz de operador (Operator Interfase), que algunas veces también es llamada consola o HMI. Ésta consiste de una pantalla gráfica (VDU, Video Interfase Unit) que muestra “en tiempo real” el proceso y un teclado que le permite al operador enviar comandos hacia el proceso. El operador interactúa con la unidad principal del sistema (MTU, Master Terminal Unit), también llamada “server” o “host computer”. La MTU, en los sistemas modernos, siempre esta basada en un PC, y puede accesar al controlador y monitorear el campo. Las MTU´s deben comunicarse con las RTU´s (Remote Terminal Unit), las cuales suelen estar ubicadas lejos del control central y cerca del proceso supervisado. Las ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 3 – COMPONENTES DEL SISTEMA DE CONTROL . 32 RTU´s recogen información desde los dispositivos de campo, mantienen esta información disponible en su memoria hasta que la MTU pregunta por ella, entonces codifican y transmiten la información a la MTU, adicionalmente cuando la MTU envía alguna señal de control, la RTU decodifica la información y la envía a los elementos de control del campo para realizar la acción ordenada por la MTU, por ejemplo, ajuste de set-point, forzamientos, etc. Las RTU´s más modernas pueden ejecutar lógicas de control locales y sólo enviar la información necesaria para la supervisión del proceso a la MTU y también poseen la capacidad de comunicación a través de redes de comunicación industriales, típicamente seriales. Hay, principalmente, dos formas de comunicación con la MTU, por líneas físicas (telefónicas, eléctricas, ópticas) y microondas. Las conexiones entre RTU´s y los dispositivos de campo son hechas, frecuentemente, por líneas eléctricas (conductores eléctricos). Usualmente las RTU´s suministran la energía necesaria para el funcionamiento de sensores y actuadores. Dependiendo de la confiabilidad del proceso puede ser necesaria una UPS (Uninterruptible Power Supply) para asegurar la continuidad de funcionamiento del sistema ante una falla en la alimentación principal de energía eléctrica. SCADA es un sistema de dos vías. Con SCADA no solo es posible monitorear lo que sucede en el proceso sino también tomar alguna acción sobre él. El control supervisor de SCADA hace posible esto ya que posee licencias de lectura y escritura. El control supervisor de SCADA y la limitada o intermitente comunicación entre las MTU´s y las RTU´s hacen la diferencia entre un control supervisor SCADA y otros sistemas de control como un DCS (Distributed Control System) por ejemplo. Sin embargo hoy en día, con la aparición de nuevas tecnologías de comunicación, cada vez mas, los sistemas SCADA se parecen mas a un gran DCS. 3.1.3 CITECT. Es un sistema de software de automatización industrial que permite la optimización de las operaciones de producción. Está basado en una arquitectura cliente-servidor, la cual le proporciona características adicionales tales como: Ø manejo inteligente de datos, basado en tareas Ø una arquitectura ampliable y flexible, dependiendo de las necesidades del usuario Ø redundancia, para asegurar la continuidad del sistema ante fallas en sectores críticos. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 3 3.1.4 33 – COMPONENTES DEL SISTEMA DE CONTROL . Elementos del Sistema CITECT. Tres son los elementos que forman CITECT: Ø Arquitectura. Ø Gráficos. Ø Operaciones. 3.1.4.1 Arquitectura. La arquitectura de CITECT funciona sobre la base de tareas, estas son: - E/S: Gestiona y optimiza todas las comunicaciones. - Alarmas: Monitoriza todo tipo de alarmas: análogas, digitales y SPC. - Informes: Controla, programa y ejecuta operaciones de información. - Curvas de Tendencia: Recoge, registra, y gestiona datos de Curvas de Tendencias y SPC. - Visualización: La interfaz Hombre-Máquina (HMI), interconecta con otras tareas manteniendo la visualización, regenerando datos de pantalla y ejecutando comandos. Debido a la arquitectura de CITECT, éste puede trabajar en forma distribuida, pero también centralizada como los sistemas SCADA tradicionales, que es la opción elegida para trabajar en este proyecto. La tarea E/S, se encarga de la comunicación con los dispositivos E/S requerida por las otras tareas. En este caso, la tarea de E/S hace las veces de servidor de las otras tareas. La Figura 3.3 muestra un esquema simplificado de la arquitectura de CITECT. CITECT Cliente de Visualización Petición Cliente Servidor de Alarmas Servidor de Informes Respuesta Servidor Servidor de Curvas de Tendencias Servidor de E/S BUS Dispositivos E/S Figura 3.3 Detalle de la arquitectura de CITECT. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 3 34 – COMPONENTES DEL SISTEMA DE CONTROL . El servidor de alarmas, reúne y clasifica los datos en bruto solicitados al servidor de E/S. Si aparece una lista de alarmas, el cliente de visualización solicita los datos específicos de las alarmas al servidor de alarmas. Al mostrarse una pantalla, la tarea de visualización (cliente) solicita los datos específicos de la tarea E/S (servidor). El servidor E/S reúne y clasifica los datos en bruto y responde al cliente de visualización solamente con los datos solicitados. Los servidores de Curvas de Tendencia e Informes trabajan de la misma forma que los servidores de E/S y de Alarmas, proporcionando datos de procesos a sus clientes. Cuando en un informe vayan incluidos datos de Curvas de Tendencia y Alarmas, el servidor de Informes hará en realidad de cliente de los servicios de Curvas de Tendencia y Alarmas. Cuando se ejecuta un informe, el cliente de Informes solicitará la información necesaria al servidor correspondiente. Todas estas tareas son independientes, realizando su propio procesamiento. Debido a esta arquitectura, se tiene control sobre los computadores del sistema que realicen cada tarea. Por ejemplo, se puede asignar un computador para realizar las tareas de visualización, y de informes, mientras que el segundo computador realiza tareas de visualización, E/S, y Curvas de Tendencia. Lo anterior está visualizado gráficamente en la Figura 3.3. CITECT también posee una arquitectura escalable, lo que le permite crecer de acuerdo a las necesidades, sin tener que modificar el hardware ni el software existentes, así entonces se pueden tener un sistema sencillo, un SCADA por servicio, hasta sistemas grandes, en los cuales se pueden repartir los clientes y las cargas de procesamiento. En las Figuras 3.4 y 3.5, se muestran dos diferentes tipos de configuración de la arquitectura de CITECT. Visualización, Reportes, Tendencias, Alarmas, I/O Figura 3.4 Configuración básica de CITECT contenida en un PC. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 3 35 – COMPONENTES DEL SISTEMA DE CONTROL . Cliente Administración Cliente Visualización Servidor de Alarmas Cliente Administración Cliente internet Servidor de Reportes Cliente / Server (Tendencias, I/O, Internet) Figura 3.5 Configuración de CITECT conteniendo las tareas en diferentes PC´s. Otra característica importante de este sistema es su capacidad de soportar redundancia, tanto a nivel de bases de datos como en el hardware. CITECT incluye soporte total para la redundancia en los Dispositivos de E/S. Designando un dispositivo como principal y el otro de reserva, CITECT cambia automáticamente de uno a otro, en caso de ocurrir un fallo. CITECT puede escribir los datos tanto en los Dispositivos de E/S principales como secundarios. Se pueden utilizar una configuración redundante en dispositivos no diseñados para redundancia. La rotura de cables de comunicaciones y los ruidos eléctricos impredecibles son problemas de comunicación normales. Como respuesta, CITECT permite la utilización de dos cables de comunicación distintos (funcionamiento por separado) para cada Dispositivo de E/S. Utilizando redundancia de caminos de comunicación, se reduce al mínimo la posibilidad de cualquier pérdida de comunicación que afecte a la operación. En la Figura 3.6, se aprecia la configuración redundante de CITECT. Muchos sistemas SCADA utilizan una LAN para conectar los elementos, pero la comunicación puede perderse por algo tan simple como una tarjeta de red defectuosa. Citect proporciona una LAN con redundancia completa. Solamente es necesario instalar dos redes (o más si se desea). Si falla la LAN principal, Citect trata automáticamente de conectar las otras LAN disponibles no se necesita configuración. La Figura 3.7, muestra la separación de tareas de CITECT conectado a través de una LAN. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 3 36 – COMPONENTES DEL SISTEMA DE CONTROL . Figura 3.6 Configuraciones redundantes en CITEC. Figura 3.7 CITECT conectado a través de una LAN. 3.1.4.2 Comunicaciones. 3.1.4.2.1 Dispositivos de Entrada y Salida (I/O Devices). En CITECT vienen incluidos mas de 120 drivers para dispositivos de entrada – salida (I/O Devices), estos permiten conectar sobre 300 diferentes modelos de I/O devices, a saber: PLC`s, RTU`s, microcontroladores, loop controllers, DCS cards, analizadores industriales, instrumentación, etc. Para CITECT los I/O Devices pueden ser clasificados en dos categorías dependiendo del método de conexión utilizado: Local o Remoto. Los del tipo Local son conectados directamente al servidor de E/S de CITECT, y los Remotos son ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 3 37 – COMPONENTES DEL SISTEMA DE CONTROL . conectados a CITECT a través de un medio intermedio, como por ejemplo: enlaces de radio, vía MODEM y líneas telefónicas, etc. Las categorías mencionadas anteriormente, Local y Remoto, pueden ser sub-clasificadas en permanentes, periódicas o por requerimiento. 3.1.4.2.2 Tipos de Comunicación. CITECT soporta cuatro tipos de comunicaciones con los I/O Devices, a saber: - Comunicaciones Seriales. - Tarjetas de interfase para PLC`s. - Tarjetas de adquisición de datos. - DDE Server. Independientemente si el I/O Device es local o remoto, el método más común de comunicación es el serial. Típicamente las comunicaciones seriales siguen unos de los tres estándar comunes: RS-232, RS-422 y RS-485. La Figura 3.8 muestra los diferentes tipos de conexiones para la comunicación con CITECT. Figura 3.8 Distintas configuraciones de comunicación con CITECT. 3.1.4.2.3 Establecimiento de las comunicaciones. CITECT se comunica directamente con los I/O Devices de la planta, así entonces, existes tres principales componentes en este sistema Ø El computador Citect (I/O Server). Ø Los canales de comunicación. Ø Los I/O Devices. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 3 38 – COMPONENTES DEL SISTEMA DE CONTROL . La Figura 3.9 grafica básicamente como se establece la comunicación entre CITECT y un dispositivo externo. Canal de Comunicación (PLC, RTU, etc) Figura 3.9 Configuración típica entre un dispositivo de planta externo y CITECT. Para el proyecto se optó por la opción de comunicar CITECT a cada unidad en forma local, con un monitoreo permanente de las variables principales involucradas en el proceso, a través de comunicaciones seriales del tipo RTU-Modbus 232. Además de la comunicación entre CITECT y los I/O Devices físicos, CITECT cuenta con una serie de protocolos compatibles con Microsoft, lo que le permite a este sistema comunicarse a través del intercambio de datos con otras aplicaciones compatibles, entre las que se encuentran: ASCII, CSV, dBaseIII, RTF, etc. Además CITECT puede funcionar como servidor OPC y ODBC, protocolos ampliamente utilizados industrialmente hoy en día. 3.1.4.2.4 Configuración. Cada CITECT tiene instalado el mismo software, todos cuentan con la aplicación “Computer Setup Wizard”, la cual permite configurar y definir las tareas que Citect realizará para cada aplicación, las que se pueden mencionar como: Ø Definir el Rol de la estación como: Servidor y Cliente, sólo Cliente, etc. Ø Especificar el proyecto o aplicación específica que correrá en la máquina. Ø Definir la máquina como primario o standby. Ø Especificar que tareas específicas correrán, Alarmas, Visualización, Reporte, etc. Ø Seleccionar las opciones que afectarán la apariencia de la aplicación, barras de tareas, gráficos, botones, etc. Ø Definir el tipo y los protocolos de comunicación con los I/O Devices. Ø Definir los distintos niveles de seguridad y privilegios que se implementarán en un proyecto para las distintas personas involucradas, operadores, supervisores, ingenieros, etc. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 3 3.1.4.2 39 – COMPONENTES DEL SISTEMA DE CONTROL . Gráficos. Los gráficos, denominados Interfases Hombre-Máquina (HMI Interface), son un elemento importante dentro de un sistema SCADA, ya que a través de ellas se puede tener una idea intuitiva del proceso supervisado. La Figura 3.10 muestra una interfaz creada en CITECT. El operador puede revisar el estado del proceso o servicio supervisado y a través de ellas enviar las señales correctivas necesarias para él, como por ejemplo abrir una válvula, cambiar un set-point, etc. El potencial de los gráficos del sistema SCADA es un factor decisivo para su utilización global. Los gráficos de Citect garantizan una interfaz de usuario intuitiva y sistemática. Los gráficos de Citect se basan en un conjunto de objetos sencillos, como rectángulos, elipses, mapas de bits, líneas, texto, símbolos, tuberías y otros. Todos estos objetos están asociados con un conjunto de propiedades comunes, las que permiten vincular directamente el comportamiento del objeto a las variables de la planta. Se puede usar el movimiento, la rotación, el tamaño, el color, el relleno, la visibilidad, etc. de cualquier objeto para tener una representación real de las condiciones de la producción de la planta, pudiéndose asignar comandos y propiedades táctiles de forma que el objeto pueda soportar un número de entradas por operador. Todos los objetos son interactivos, de forma que la interfaz del operador es sencilla, intuitiva, y flexible, y habiéndose desarrollado los gráficos adecuados se infiere un comportamiento adecuado durante la operación del sistema (Runtime). Figura 3.10 Interfaz gráfica HMI típica diseñada en CITECT. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 3 40 – COMPONENTES DEL SISTEMA DE CONTROL . 3.1.4.3 Operaciones. 3.1.4.3.1 Comandos. Como se dijo anteriormente las operaciones principales que son realizadas a través de la interfaz de operación son la exposición de los datos recolectados desde la planta y el envío de las señales correctivas enviadas por el operador. Para este efecto CITECT incorpora comandos y controles a la interfaz HMI, los cuales se pueden ver en la Figura 3.11. “Comandos por Mouse”: Estos comandos pueden ser asignados a cualquier objeto gráfico dentro de los displays HMI. Éstos son activados cuando el operador hace un clic sobre el objeto configurado, por ejemplo una válvula. Ø “Deslizadores”: Comandos deslizantes. Todos los objetos gráficos pueden ser configurados como deslizantes. Éstos permiten al operador cambiar el valor de una variable análoga cambiando la posición del objeto. Por ejemplo el valor de un set-point puede aumentar o disminuir cambiando la posición de un objeto, típicamente subir o bajar este. Ø “Comandos por Teclado”: CITECT cuenta con 3 tipos de estos comandos. Comandos Globales, que se pueden ejecutar desde cualquier parte de la aplicación, comandos por página, que sólo funcionan en la página configurada, y los comandos por objeto, que funcionan cuando el objeto se ha seleccionado. Ø “Objetivos de Pantalla”: Los objetivos de pantalla son zonas activas en la pantalla de fondo donde el operador puede hacer clic (como un pulsador). Estos pulsadores invisibles permiten más flexibilidad en el diseño de la interfaz del operador. Comandos Deslizantes Comandos por Teclado Comandos por Ratón Objetivos de Pantalla Figura 3.11 Ejemplo de aplicación de comandos dentro de CITECT. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 3 3.1.4.3.2 41 – COMPONENTES DEL SISTEMA DE CONTROL . Gráficos de Tendencia. Se puede registrar y obtener el Gráfico de Tendencia o Curva de Tendencia de cualquier variable de producción. Una Curva de Tendencia elabora un diagrama de la variación en el tiempo de la variable (volumen de producción, nivel, temperatura, etc.) o del comportamiento de un dispositivo o de un proceso. Las Curvas de Tendencia de CITECT se generan a partir de una selección de valores de muestreo. Los valores de muestreo se representan contra el tiempo y el gráfico resultante da una indicación del comportamiento del proceso. Las muestras se pueden tomar periódicamente, o cuando ocurran determinados eventos en el sistema. El período de muestreo puede ser tan bajo como 10 milisegundos, y tan alto como 24 horas. En la Figura 3.12 se aprecia la interfaz para las curvas de Tendencia que incorpora CITECT en su sistema. Figura 3.12 Pantalla de Curva de Tendencia construida en CITECT. 3.1.4.3.3 Alarmas. En todo proceso suceden eventos inesperados que pueden ocasionar algún tipo de falla o mal funcionamiento en el proceso, todos estos pueden ser monitoreados por CITECT. Las alarmas pueden ser categorizadas y priorizadas configurando algún tipo de acción específica que el sistema deba realizar cuando ocurran, por ejemplo accionar alguna bocina, detener alguna máquina, etc. La figura 3.13 muestra la pantalla de Alarmas de CITECT, configurada con diferentes alarmas. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 3 42 – COMPONENTES DEL SISTEMA DE CONTROL . Figura 3.13 Pantalla de Alarmas construida en CITECT. 3.1.4.3.4 Reportes. Un informe o reporte es una exposición o descripción de las condiciones de la planta que se puede ejecutar periódicamente; a petición, o solamente cuando ocurra alguna circunstancia (como un cambio de estado de un bit, cuando se inicia CITECT, o a una hora específica del día). En CITECT, los informes se pueden generar en cualquier formato deseado, que puede incluir texto, datos históricos y actuales, resultados de cálculos, etc. Estos se pueden desplegar en una pantalla, imprimir en un archivo o impresora, incluso enviarlos por e-mail. La figura 3.14, muestra un reporte tipo. Figura 3.14 Ejemplos de Reportes construidos en CITECT. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 3 43 – COMPONENTES DEL SISTEMA DE CONTROL . 3.2 Sistema de Control Distribuido DCS DeltaV. 3.2.1 Introducción. El Sistema de Control Distribuido (DCS) del Tren 1, está basado en el Sistema de Control Distribuido DeltaV de Emerson Process y una amplia variedad de PLCs, cuyo concepto de diseño incorpora la distribución funcional y física del control de procesos de la planta, sobre la base de tecnología de electrónica digital de última generación. 3.2.2 Jerarquía de Control. Desde el punto de vista del control, la arquitectura y organización del DCS es jerarquizada y puede dividirse en tres niveles, como se ve en la Figura 3.15. - Nivel 1. lnterfaz con el proceso y el sistema de control. - Nivel 2. Control Supervisor. - Nivel 3. Información y Control Gerencial. ORGANIZACIÓN JERÁRQUICA DEL SISTEMA DE CONTROL DISTRIBUIDO Equipos y/o sistemas : Computadores CHIP Sistema Data Historian Sistema PI SQC Equipos y/o sistemas : DCS DeltaV PLC Triconex PLC MODICON Equipos y/o sistemas : Unidades de Polisher Unidades Desalinizadoras Compresores de Aire Planta de N2 Función es optimizar y apoyar la gestión INFORMACIÓN Y CONTROL GERENCIAL Nivel 3 CONTROL SUPERVISOR Nivel 2 INTERFACE CON EL PROCESO Y CONTROL Nivel 1 Variables de Control Variables de Monitoreo Variables de lógicas de PLC’s Nivel 0 Gas Natural Agua de Mar Control Local Aire Producto en Especificación PLANTA DE METANOL Aguasdede Retorno Aguas Retorno y Residuos Figura 3.15. Organización del Sistema DCS. 3.2.2.1 Nivel 1: Interfase con el proceso de control. El primer nivel proporciona la interfaz entre el sistema DCS - PLC, con las variables de proceso de la planta, a través de sus respectivos sensores, transmisores, interruptores de campo, cableado hasta la sala de control, válvulas y otros elementos de control final e instrumentación asociada. Además se provee el control básico y especializado que mantiene en operación la planta, vale decir, si los dispositivos que están localizados en los niveles superiores del DCS presentan falla, éste nivel mantiene el control regulador en forma independiente de la planta de acuerdo a su configuración, parámetros y modos de operación. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 3 44 – COMPONENTES DEL SISTEMA DE CONTROL . En la Figura 3.15 se aprecian los tres tipos de variables características en el sistema DCS de la planta: Ø Variables de control. Son señales eléctricas que se miden, comparan con una referencia en una tarjeta de control digital y que generan una señal de salida a algún elemento de control final (actuador, válvula, etc.) para obtener la regulación deseada de acuerdo a algún tipo de control predeterminado. En el DCS del Tren 1 existen varios tipos de controladores digitales encargados de regular las variables de proceso claves para la operación de la planta. Dada la trascendencia de estos sistemas para la operación de la planta, se cuenta con un respaldo que es redundante y que opera automáticamente sólo en caso de falla del que se encuentra en estado activo. La mayor parte de los lazos de control en los controladores digitales han sido configurados como PID. Según el tipo de sistema que se está controlando se implementan estrategias de control pre-alimentadas, en cascada, combinaciones de las anteriores y del tipo multivariable no-lineal. Los lazos de control más relevantes para la operación de la planta en condición de emergencia, tienen conectadas directamente a las tarjetas controladoras estaciones de operador, que están ubicadas en el panel auxiliar de la sala de control. Por lo tanto, en caso de falla en los dispositivos de los niveles superiores es posible actuar sobre los controladores para mantener la planta operativa. Ø Variables de monitoreo. Son señales análogas (presión, temperatura, nivel, flujo, etc.) o discretas (on, off que permiten observar el estado de operación de un equipo y están conectadas a tarjetas multiplexoras del antiguo sistema de control. El DCS, tiene instaladas tarjetas multiplexoras del tipo de entrada análoga y discreta, Las del tipo analógico monitorean las variables presión, temperatura, flujo en las áreas de desulfurizacíón, reformador, compresión, lazo de síntesis, torres de destilación, área de servicios, niveles de estanques, señales de analizadores de composición en línea, etc. Las del tipo discreto monitorean estados de operación de bombas, condiciones de conmutación como ser: presión, temperatura, nivel, posición, indicando un estado normal o de alarma. Ø Variables de lógica de PLC. Pueden ser de tipo análogo o discreto asociadas a un sistema de alarmas en panel, enclavamiento, sistemas de partida y parada segura de equipos. Deben estar conectadas a módulos de E/S de los PLC en la planta. El DCS dispone de varios módulos de E/S correspondientes a diferentes tipos de PLC. A través de ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 3 45 – COMPONENTES DEL SISTEMA DE CONTROL . estos módulos, los controladores programables pueden obtener la información necesaria y enviar las acciones de control al proceso. Los PLC del tren 1, están conectados al DCS DeltaV mediante una interfaz denominada PCIU (Programable Controller lnterfaz Unit). Este enlace consiste en un par de cables trenzados apantallados, su comunicación es del tipo serial a una velocidad de 9600 Baudios y usa como método de comunicaciones el protocolo MODBUS. En el DCS existe otra interfaz mediante la cual es posible conectar cualquier controlador programable o dispositivo inteligente que cuente con una puerta de comunicaciones serial del tipo RS-232 ó RS-485 al Sistema de Control Distribuido. La interfaz se denomina IDI (lnterface para Dispositivos Inteligentes) y es usada como enlace entre los PLCs y el DCS. Las ventajas de la IDI sobre la PCIU son varias, pero fundamentalmente la IDI puede comunicar hasta 1152 puntos provenientes de PLC al controlador, el cual los recibe como si se tratara de datos provenientes desde cualquier tarjeta multiplexora. De esta manera, los datos transmitidos por los controladores programables están disponibles para cualquier dispositivo en el DCS y pueden ser monitoreados o controlados. 3.2.3 DCS DeltaV. El DCS DeltaV está compuesto principalmente de dos partes, Hardware y las herramientas de ingeniería (Software). 3.2.3.1 Hardware. El hardware del sistema está compuesto por los siguientes elementos: Ø Estaciones de Trabajo Ø Red de control (opcionalmente redundante), para la comunicación entre los nodos del sistema. Ø Fuentes de poder. Ø Controladores DeltaV (opcionalmente redundante), realizan el control local y la administración de los datos y las comunicaciones entre los dispositivos de E/S (entrada-salida) (tarjetas de interfases análogas, discretas, etc.) y la red de control. Ø Dispositivos de E/S por controlador, que procesan la información proveniente desde los dispositivos del campo. Ø Llaves de licencia. Dispositivo que se conecta en el puerto paralelo del servidor del sistema y que tiene configuradas las distintas licencias para el DCS, por ejemplo; entradas análogas o discretas se pueden configurar el sistema, cantidad de estaciones de trabajo, etc. Las Figuras 3.16 y 3.17 muestran ejemplos de configuración del hardware DeltaV. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 3 46 – COMPONENTES DEL SISTEMA DE CONTROL . Workstation 10BaseT Cable Maximum Length 100m (330ft) Controller Primary Hub Secondary Hub 10BaseT Cable Maximum Length 100m (330ft) Figura 3.16 Configuración Elemental de un DCS DeltaV con red de control redundante. Figura 3.17 Diferentes dispositivos de campo conectados a un DCS DeltaV. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 3 Ø 47 – COMPONENTES DEL SISTEMA DE CONTROL . Terminología. El control en DeltaV está basado en Módulos. Un módulo es la unidad lógica de control más pequeña en el sistema. Generalmente un módulo contiene una única entidad de control asociada, por ejemplo, al control de un loop o un motor y se asocia a un único dispositivo de campo. Un módulo contiene algoritmos, condiciones, alarmas, display’s, información histórica y otras características que define el equipo de proceso. Los Algoritmos son un conjunto de pasos lógicos que definen la secuencia de control que ejecuta el módulo. Los Bloques de Función (Function Blocks), son bloques construidos en DeltaV para crear los algoritmos que realizan el control y monitoreo del proceso. La librería DeltaV contiene plantillas de Bloques de Función para crear los diferentes algoritmos y éstas tienen una serie de parámetros configurables para optimizar los nuevos algoritmos. Los bloques de Función pueden ser combinados para crear algoritmos de control complejos. Adicionalmente a los Bloques de Función, DeltaV incorpora además el Esquema de Funciones Secuenciales (Sequential Function Chart, SFC), el cual puede ser utilizado para la creación de algoritmos secuenciales, que se utilizan en procesos donde el tiempo de proceso varíe en forma secuencial. Parámetros, son los datos ajustados por el usuario dentro de los algoritmos, que definen sus cálculos y lógicas. Éstos pueden ser descritos por el tipo de información que ellos entregan, tales como parámetros de entradas, salidas, etc. El DCS DeltaV incluye una librería de módulos prefabricados con características básicas. El usuario puede utilizar éstos módulos y optimizarlos o crear módulos nuevos de acuerdo a las necesidades del proceso. Los módulos que trabajan juntos realizando el control y monitoreo de una parte específica del proceso, son agrupados dentro de un Área. Un Área es una división lógica del sistema de control y típicamente representan una ubicación dentro de la planta, por ejemplo el Área de generación eléctrica. El ingeniero a cargo de la configuración determina como dividir el sistema en diferente Áreas. Nodos, son las partes físicas o equipamiento dentro del sistema de control, tal como un controlador o una unidad de ingeniería. El control del proceso parte por descargar las diferentes configuraciones realizadas en los módulos dentro de los controladores. Éstas definen como se comporta el controlador y que información recibe, envía o almacena desde el proceso (dispositivos de campo). Devices Tags (identificador de dispositivo), representan los instrumentos, válvulas u otros dispositivos de campo. Un Device Signal Tags (identificador de la señal de un dispositivo) consiste en un Device Tags y una señal del campo específica relacionada con éste. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 3 48 – COMPONENTES DEL SISTEMA DE CONTROL . Alarmas, éstas se asignan en cada módulo y alertan al operador que un evento ha ocurrido. Típicamente cuando alguna de ellas se activa se quiere que el operador realice alguna acción, por esa razón se configuran audibles y visibles en pantalla. La Base de Datos, contiene toda la información de configuración relacionada con el proceso y permite realizar cambios dentro de ella (fuera de línea), sin afectar el control del proceso. También se pueden realizar cambios a la base de datos en línea. La Figura 3.18 ejemplifica la estructura jerárquica del DCS DeltaV. Figura 3.18 Diagrama básico de la estructura jerárquica del DCS DeltaV. Ø Software. DeltaV incorpora una serie de herramientas que ayudan al ingeniero a configurar, operar, documentar, y optimizar el proceso. Las herramientas básicas son llamadas herramientas de Ingeniería y de Operación. Adicionalmente cuenta con herramientas para aplicaciones de Control Avanzado, Instalación y Ayuda en Línea. DeltaV está desarrollado bajo un ambiente Windows lo que permite acceder a sus distintas aplicaciones a través de Menús de Aplicación. La figura 3.19 Muestra un ejemplo de acceso a las distintas aplicaciones. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 3 49 – COMPONENTES DEL SISTEMA DE CONTROL . Figura 3.19 Acceso a distintas aplicaciones dentro de DeltaV a través de Menús de Aplicación. 3.2.3.2 Herramientas de Ingeniería. Las principales herramientas de ingeniería son: Configurations Assistant, DeltaV Explorer, Control Studio, DeltaV Operate y si se cuenta con licencia apropiada Batch Applications, Recipe Studio. Otras incluídas son: User Manager, Database Administrator, FlexLock, y Systems Preference. A continuación se describen las más usadas. Ø Configurations Assistant. Herramienta de configuración del sistema, se usa generalmente sólo al principio, cuando el usuario no está muy familiarizado con el sistema, posteriormente se usa DeltaV Explorer, que es la herramienta usada con regularidad cuando el sistema está en funcionamiento. Ø DeltaV Explorer. Es similar en apariencia a Windows Explorer, es la herramienta que permite definir los componentes del sistema, tales como Áreas, Módulos, y Alarmas. Además entrega una visión general del sistema y su configuración. La Figura 3.20 muestra una vista de ésta herramienta. Con DeltaV Explorer se pueden hacer muchas cosas, tales como: - Crear, copiar o mover módulos. - Configurar el hardware del sistema. - Definir tipos y prioridades de alarmas. - Correr otras aplicaciones, como Control Studio por ejemplo. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 3 50 – COMPONENTES DEL SISTEMA DE CONTROL . Figura 3.20 DeltaV Explorer. Ø Control Studio. Se usa para diseñar y modificar los módulos y plantillas individuales que llevan a cabo las estrategias de control. Con esta aplicación se puede, gráficamente, construir un módulo de control arrastrando los diferentes items de confuguración desde la ‘paleta’ (palette) adecuada hasta el diagrama. Para crear un algoritmo de control simplemente se conectan los diferentes items dentro del diagrama del módulo. Control Studio, soporta un rango amplio de conceptos industriales incluyendo Functions Blocks (para control continuo) y SFC (para control secuencial). Se pueden mezclar items de ambos conceptos dentro del diagrama del módulo para crear el algoritmo de control. En la Figura 3.21 se ve una vista de Control Studio y las diferentes partes que lo componen. Figura 3.21 Ejemplo de una aplicación con Control Studio. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 3 Ø 51 – COMPONENTES DEL SISTEMA DE CONTROL . Database Administrator. Esta herramienta le permite a un usuario, con los suficientes privilegios, realizar tareas de mantención en la base de datos del sistema tales como: copiar, borrar, crear nuevos dispositivos, realizar respaldos, etc. Ø FlexLock. Permite crear escritorios (Desktops) duales en una única estación de trabajo (Windows y DeltaV Desktops), es decir, se puede trabajar en un ambiente Windows y DeltaV en una misma unidad. El acceso a los diferentes ambientes está determinado por los privilegios de cada usuario. Ø User Manager. Permite especificar los niveles de accesos para grupos de trabajos o usuarios individuales. Se pueden definir diferentes tipos roles: Administrador, operador, ingeniero, etc. Y los tipos de privilegios que ellos tendrán dentro del sistema. Para crear o modificar módulos, un usuario debe tener configurado el privilegio correspondiente. Similarmente para descargar cambios a la configuración, se necesita el privilegio adecuado. Ø DeltaV Operate. Esta aplicación funciona en dos modos: Configuración y Operación. En el modo de configuración, se construyen las interfases gráficas con el proceso a través de las cuales se realiza el monitoreo de la planta. En el modo de operación, el operador realiza las tareas diarias de mantención y monitoreo del proceso a través de las interfases gráficas construidas. En el modo de configuración, se pueden incorporar imágenes, textos, gráficos, animaciones y sonidos a las interfases que se construyen. DeltaV tiene incorporada una extensa librería con todos éstos objetos, además de la capacidad de construir nuevos. En el modo de operación, el operador interactúa con el proceso a través de la aplicación DeltaV Operate, La alta resolución de las interfases gráficas entregan al operador una información detallada. Las alarmas se presentan en un banner bajo la interfaz de operación haciendo que el operador ponga su atención en las alarmas más importantes. La Figura 3.22 muestra una interfaz gráfica creada con DeltaV Operate. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 3 52 – COMPONENTES DEL SISTEMA DE CONTROL . Figura 3.22 Interfaz gráfica de operador creada con DeltaV Operate. Ø Diagnostics. Provee de información sobre el estado e integridad de los componentes del sistema. Se accede a ésta herramienta en cualquier momento, en particular después que se ha hecho una modificación, como agregar algún dispositivo nuevo, cambios en la configuración de algún módulo, etc. Ø Process History View. Esta aplicación despliega en tiempo real datos del proceso, las variables continuas del proceso configuradas en los diferentes módulos son graficadas en forma de línea sobre el display de ésta aplicación y los eventos discretos como los sincronizados, son representados en forma tabular en la interfaz. La Figura 3.23 muestra la interfaz gráfica. Process History View, se usa para verificar el desempeño del proceso en cualquier instante. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 3 53 – COMPONENTES DEL SISTEMA DE CONTROL . Figura 3.23 Interfaz gráfica de Process History View. 3.3 PLC Modicon 385-E. 3.3.1 Introducción. En esta sección se describirán los componentes y módulos electrónicos del PLC “MODICON 385-E” que se utiliza para el control y monitoreo de las plantas desalinizadoras y purificadoras de agua del complejo. En todas las plantas se utiliza el mismo modelo de PLC, el cual es suministrado por el proveedor de los equipos. Aquí se dará énfasis en la descripción de la CPU del PLC, sus características técnicas, y formas de comunicación. 3.3.2 Unidades fundamentales de un PLC. En la industria actual, el control de procesos y maquinarias es llevado a cabo por modernos dispositivos electrónicos. Una industria automatizada puede proporcionar una mayor confiabilidad, productos de mayor calidad, costos reducidos, eficiencia, y flexibilidad. Uno de los componentes fundamentales en la implementación de la automatización en una industria es el controlador de lógica programable (PLC). Este dispositivo fue introducido por primera vez en 1970 y es continuamente actualizado sobre la base de los más modernos componentes electrónicos. Hoy en día, los PLC están diseñados con tecnología de última generación en microprocesadores y circuitos electrónicos. Su capacidad de comunicación, brinda una gran flexibilidad tanto al control como al monitoreo de procesos productivos. Debido a la gran capacidad de comunicación, los PLCs utilizados en una planta industrial pueden estar conectados en red e intercambiar información y datos. En la Figura 3.24 se muestra un diagrama en bloques generalizado de un controlador de lógica programable. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 3 54 – COMPONENTES DEL SISTEMA DE CONTROL . Unidad Central de Proceso CPU Controlador Lógico Programable Dispositivo de Programación Entrada Entrada Salida Instrumentos de Campo Figura 3.24 Esquema elemental de un PLC. Ø Unidad Central de Procesamiento, CPU. La CPU es el cerebro detrás de todas las decisiones lógicas tomadas. Lee el estado de señales de entrada al PLC, toma decisiones basadas en el programa residente en memoria, y envía las acciones de control a los elementos finales del sistema de control. Ø Memorias. Existen varios tipos de memoria usados en los PLC para almacenar la lógica y los datos, CMOS y PROM son las mas comúnmente usadas en los controladores. Las memorias CMOS o CMOS RAM (Semiconductor Complementario de Oxido de Metal), son Memorias de Acceso Aleatorio que proveen un acceso rápido, de bajo costo, y bajo consumo de energía, que pueden ser leídas y escritas fácilmente. Desgraciadamente, esta es volátil, y pierde su contenido si falta la energía. Para evitar tener que recargar el programa cada vez que la energía se pierde (y perder el contenido de los registros y estados lógicos), la memoria CMOS es usualmente provista de una batería de respaldo. Dado el bajo consumo de energía de la tecnología CMOS, una sola batería de litio puede mantener el contenido de la memoria sin aplicación de energía por hasta 8 años. La otra memoria es la PROM (memoria programable de solo lectura). Esta memoria es de rápido acceso, bajo costo relativo, y no necesita energía para mantener su contenido. Una desventaja de la PROM es que su contenido no puede ser fácilmente modificado. Esta puede ser leída repetidamente, pero para escribirla se requiere de un dispositivo programador especial. Para programar la PROM, su contenido debe ser totalmente eliminado exponiéndola a una intensa luz ultravioleta, y luego puesta en un programador especial. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 3 Ø 55 – COMPONENTES DEL SISTEMA DE CONTROL . Elementos de E/S. Un elemento importante en un PLC son las unidades de Entrada / Salida (E/S). La sección de E/S, protege a la CPU del ruido eléctrico permitiendo el ingreso de sus señales a través de módulos especialmente diseñados para esto. Esta sección es donde las señales son filtradas para remover el ruido, los niveles de tensión son validados, y las decisiones tomadas por la CPU son puestas en operación. El ruido eléctrico como el producido por las alzas de voltaje en las líneas de tensión, tensiones inducidas por cargas tales como válvulas solenoides, o interferencia producida por el cableado a campo son muy comunes en aplicaciones industriales. Ya que la CPU opera a bajos niveles de tensión (aproximadamente 5 volts), este ruido podría tener un serio impacto sobre su operación si llegase a su circuitería interna. Ø Dispositivos de Programación. El Dispositivo de programación se utiliza para ingresar la lógica de control que caracteriza a cada PLC. A través de esta unidad es posible editar, agregar o modificar partes de la lógica de control como también monitorear valores de contadores, registros o estados lógicos de contactos de entrada o salida. Mediante este dispositivo el programa de control puede ser almacenado en disco o recuperado rápidamente en caso de pérdida de memoria por falla de energía de la batería de respaldo. Normalmente el dispositivo programador es un computador portátil que mantiene un software de programación suministrado por el fabricante y conectado al PLC mediante un cable serial a la puerta de comunicaciones de la CPU. Antiguamente el dispositivo de programación era un equipo especialmente diseñado para este propósito que se conectaba directamente a la CPU. Para programar el PLC era necesario utilizar un sistema de mnemónicos y símbolos complicando considerablemente la programación, con el consiguiente riesgo de error y costo de tiempo. 3.3.3 Equipamiento Físico del PLC MODICON 385-E. En esta sección se describirán los elementos principales que componen el PLC MODICON 385-E, que se encuentra instalado en las unidades desalinizadoras y purificadoras. Se dará importancia a la CPU pues es el componente que permite comunicarse entre PLC’s, a través de una red MODBUS PLUS; y entre el PLC de la unidad y el sistema SCADA que supervisará el funcionamiento de las mismas. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 3 Ø 56 – COMPONENTES DEL SISTEMA DE CONTROL . Racks. Los módulos del PLC se conectan mediante RACKS. Como se muestra en la Figura 3.25 y 3.27, cada rack dispone de un slot especial para la conexión de una fuente de poder, localizado a la izquierda del rack, y de espacio disponible para conectar 6 módulos para el modelo AS-H819-209 que es el instalado en las unidades. Cada rack distribuye la energía internamente a cada modulo conectado a él. Todos los racks son similares, sólo se diferencian por los módulos insertados en él, ya que son éstos los que determinan su función, dependiendo si la unidad es desalinizadora o purificadora. Las figuras siguientes muestran un rack de conexión de módulos y uno con módulos de E/S ya instalados. Figura 3.25 Diferentes racks de montaje para el PLC de serie 800. Figura 3.26 Diagrama básico de un rack de serie 800. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 3 57 – COMPONENTES DEL SISTEMA DE CONTROL . Figura 3.27 Descripción general del montaje de una fuente de poder en un rack de serie 800. Ø CPU 984 385-E. La CPU 385-E es una CPU de rango medio, con una arquitectura modular y expandible, ésta emplea toda la serie 800 de E/S de MODICON, para su comunicación e interfaz. El modelo “E” soporta toda la serie de instrucciones de todos los controladores 984 y se programa con el software MODSOFT de MODICON. La CPU 385-E está construida junto la interfaz de comunicación en un único gabinete. Las Figuras 3.28 y 3.29 muestran una CPU 385-E. La CPU 385-E posee una capacidad de memoria de usuario de hasta 16KB y 2KB de memoria de estado, dos puertos de comunicación (uno MODBUS y otro MODBUS PLUS), tiene además una capacidad total de 512 puntos discretos en I/O (para cualquier combinación), y un total de 2048 registros. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 3 – COMPONENTES DEL SISTEMA DE CONTROL . 58 Figura 3.28 CPU MODICON 385-E. Figura 3.29. CPU 385-E. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 3 3.3.4 Ø 59 – COMPONENTES DEL SISTEMA DE CONTROL . Principales características de la CPU 385-E. Funcionamiento. Cada CPU 385-E con módulos de E/S, los cuales están conectados directamente a los dispositivos del campo, los cuales enlazan directamente las variables de proceso a la CPU. La CPU controla la aplicación basándose en los datos recibidos a través de éstos. Los módulos de entrada aceptan señales eléctricas que provienen de los distintos dispositivos de campo (transmisores, sensores, etc) y las convierten en señales eléctricas aceptables para su procesamiento por la CPU. Los módulos de salida reciben señales eléctricas desde la CPU y las convierten a niveles de voltaje o corriente aceptable para el accionamiento de los dispositivos de campo (actuadores, switches, etc). La CPU resuelve las lógicas de control muy rápidamente a intervalos regulares haciendo predecible el control. La lógica determina que acciones tomar a partir de los datos recibidos y los resultados son expresados en el cambio de estado de los dispositivos de salida instalados en el campo. La figura 3.30 muestra un esquema de éste proceso. Figura 3.30 Esquema funcional de una CPU 385-E. Ø Memoria del Sistema. Toda la memoria de la CPU 385-E está basada en tecnología CMOS con batería de Litio para respaldar la integridad en caso de falla de energía. Además CPU cuenta con un switch de protección de escritura. La CPU 385-E tiene dos tipos de memoria a saber, Executive Firmware y User Logic. La primera es una memoria del tipo no volátil (ROM) y la segunda es de tipo volátil (RAM) respaldada por baterías. En ésta se ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 3 60 – COMPONENTES DEL SISTEMA DE CONTROL . guarda el programa de aplicación, los datos de configuración y los estados del sistema, que se actualizan cada vez que la CPU realiza un scan para resolver la lógica de la aplicación. Ø Software. Todas las CPU 385 son programadas en lógica de escaleras. MODICON adicionalmente incorpora bloques de función, en los cuales ya están programadas lógicas de uso estándar como por ejemplo el algoritmo de una función PID. Ø Entradas / Salidas (I/O). La aplicación almacenada y resuelta por la CPU es implementada en el proceso por los módulos I/O. Éstos están cableados directamente a los dispositivos de salida en la planta y conectados a la CPU por medio del bus de comunicación del rack. El subsistema I/O puede ser local (ubicado en el mismo rack que la CPU) o remoto, (ubicado hasta 4.5 Km desde la CPU, dependiendo del tipo de cable). Los I/O locales se comunican con la CPU a través de cables o el blackplane (bus) del rack. Los I/O remotos se comunican con la CPU a través de interfases remotas de comunicación instaladas en cada I/O remoto. Ø Comunicaciones. Los dispositivos periféricos, como paneles programadores o computadores con aplicaciones de configuración y monitoreo, pueden ser conectados directamente a la CPU a través del puerto MODBUS incorporado en ésta. MODBUS es un protocolo de comunicación basado en el estándar RS-232 y usado para la adquisición de datos, edición de programas y almacenamiento. La CPU 385-E incluye además un puerto MODBUS PLUS, que es un protocolo de comunicación token bus punto a punto, con una velocidad de comunicación de hasta un megabit por segundo. MODBUS PLUS soporta aplicaciones de datos y operaciones de programación. En la Figura 3.28 se aprecia la ubicación de ambos puertos en la CPU. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 4 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA II Y III. 4.1 61 Configuración de las bases de datos en CITECT, de las unidades Desal y Polisher. Los trabajos que se proponen realizar en Planta II y III son, cambiar las actuales interfases HMI PANEL MATE de MODICON de los equipos Desalinizadores y el PC MITAC que alojaba al sistema SCADA IC2000 del Polisher, por paneles industriales SIEMENS IL70 Panel PC de 15” (pantalla táctil), en los cuales se instala el nuevo sistema CITECT por medio del cual se operarán los equipos. En el anexo se pueden ver las características principales de los nuevos paneles. Estos nuevos equipos se conectarán a los PLC por medio de la interfaz de comunicación serial del PLC y del Panel PC, además de las modificaciones eléctricas, estructurales y de comunicación necesarias de realizar para lograr el correcto funcionamiento de las nuevas modificaciones. En planta III, las modificaciones que se deben realizar, en el Polisher y Desales, son las mismas descritas anteriormente, salvo que los equipos a reemplazar son PC’S XYCOM, con el sistema SCADA IC2000. Para obtener la base de datos que se utilizará en el nuevo sistema SCADA CITECT, primero se rescata la base de datos desde el programa de cada PLC de la unidad correspondiente y después se debe hacer corresponder las variables programadas en el antiguo sistema con las que corresponden a cada PLC de cada unidad, esto es con el fin de programar el nuevo sistema con las mismas variables que están en funcionamiento. El objetivo de ingresar la base de datos directamente desde el PLC de cada unidad es: a) Uniformar cada dispositivo de terreno a un solo TAG, tanto en el PLC como en el sistema de control, facilitando la ubicación de un dispositivo determinado en caso de ser necesario, así en los planos P&ID, el PLC y el SCADA aparecerán de la misma forma. b) Facilitar a futuro la introducción de nuevas variables en el sistema de control local, puesto que la base de datos correspondiente ya estará ingresada. Para obtener las bases datos desde los distintos programas de cada PLC, se realizó como a continuación se indica y, como para todas las unidades fue de la misma forma, sólo se ejemplifica con la base de datos de la Desal A de Planta III. Ø Se debe cargar el programa correspondiente, que para este caso de ejemplo es “Desal3_a”, desde MODSOFT (software de configuración y desarrollo de los PLC MODICON), el cual debe quedar como muestra la Figura 4.1. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 4 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA II Y III. 62 Figura 4.1. Muestra como acceder a la lista de TAG’s, registros y comentarios del programa. Ø A continuación se debe exportar la base de datos como un archivo de texto, siguiendo los pasos de las Figuras 4.2 y 4.3. Figura 4.2. Menú para exportar la base de datos desde Modsoft. Figura 4.3. Asignando un nombre a la base de datos a exportar. Obs: Se debe tener cuidado de colocar la extensión al nombre del archivo a exportar desde MODSOFT. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 4 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA II Y III. 63 El archivo exportado por defecto quedará en el directorio de MODSOFT en la unidad “C” (o donde esté instalado el programa), y desde allí se abre con “MSExcel”. La Figura 4.4 muestra la ubicación del archivo y la Figura 4.5 la base de datos exportada una vez abierta en MSExcel. Figura 4.4. Ubicación del archivo exportado desde MODSOFT. Figura 4.5. Base de datos exportada, abierta con MSExcel. Ø El archivo abierto en MSExcel, se debe guardar con un nombre adecuado y en formato “.xls”. Una vez, que se ha obtenido la base de datos de la unidad correspondiente, se debe cargar en el nuevo sistema CITECT, para lo cual se deben realizar los siguientes pasos: ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 4 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA II Y III. 64 1) Se debe crear en CITECT un nuevo proyecto, cuyo nombre es conveniente que tenga relación directa con el nombre del equipo para poder identificarlo fácilmente. Como el ejemplo que se presenta aquí es el de la Desalinizadora ‘a’ de Planta III, entonces el proyecto en CITECT se llamará “Desal3a”. La Figura 4.6 muestra como debe hacerse y en la Figura 4.7 se ve como queda en CITECT el nuevo proyecto. Figura 4.6 Creación de un nuevo proyecto en Citect. Figura 4.7. Aspecto del nuevo proyecto. 2) Seguidamente, se debe crear el I/O Device asociado al nuevo proyecto en CITECT, el detalle de este procedimiento lo muestran las Figuras 4.8, 4.9, 4.10 y 4.11. Figura 4.8 Creación del IODevice en Citect. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Figura 4.9 Nombrando el nuevo IODevice. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 4 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA II Y III. Figura 4.10 Asignando la dirección del PLC. 65 Figura 4.11 Asignando el puerto de comunicación. En las figuras anteriores sólo se muestran aquellos diálogos modificables para cada caso. En la Figura 4.8 se ve donde se debe comenzar a crear el nuevo I/O Device del proyecto, se hace doble click en “Express I/O Device Setup”, donde aparecerá el cuadro que allí se aprecia. Sólo se debe seguir las instrucciones que aparezcan en pantalla, con excepción de las mostradas en las Figuras 4.9, 4.10, y 4.11. En la Figura 4.9 se da un nombre al I/O Device, por conveniencia debe ser uno con relación al proyecto. La Figura 4.10 muestra donde se debe asignar la dirección del PLC al cual se quiere acceder y la Figura 4.11 muestra donde se configura la puerta de comunicación serial, por la cual se comunicará CITECT con los PLC’s. 3) Seguidamente se modifica la base de datos del nuevo proyecto creado. Primero se debe abrir en MSExcel el archivo “variable.dbf”, ubicado en el directorio citect/user/nombre_del_proyecto (que para el ejemplo es desal3a), al mismo tiempo se debe abrir en Excel el archivo que contiene la base de datos del PLC (que para este ejemplo se ha llamado “Dbdesal3a.xls”). A continuación se copian las columnas correspondientes a los TAG’s del PLC en la columna Name, del archivo “variable”, lo mismo debe hacerse con la columna correspondiente a las direcciones de los registros del PLC, se debe copiar en “ADDR”, y las descripciones de los TAG’s del PLC se copian en “Comment”, respectivamente. El archivo “variable”, debe quedar como muestra la Figura 4.12. En el anexo F se encuentra un diagrama de flujo con el detalle de configuración aquí presentado. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 4 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA II Y III. 66 Figura 4.12 Aspecto de la base de datos configurada en CITECT, “variable.dbf”. La columna TYPE se completa dependiendo del tipo de dato al cual se está haciendo referencia, si es un dato discreto se completa con DIGITAL y si es un dato análogo se completa con INT. En la columna UNIT se debe colocar el nombre del I/O Device correspondiente al proyecto. Los TAG’s faltantes se completaron de acuerdo a la lógica del dispositivo asociado. NOTAS IMPORTANTES: i) No se debe modificar el tamaño de las columnas del archivo original, de lo contrario el cambio en la base de datos no será reconocido por CITECT. ii) Antes de copiar los datos al archivo “variable” del nuevo proyecto en CITECT, se debe crear el espacio suficiente, lo anterior se logra ingresando tantos registros en blanco como variables se quieran introducir en “Variable Tags”, dentro del Proyect Editor de CITECT, de lo contrario CITECT no reconocerá las nuevas variables. iii) Si CITECT no reconoce los cambios realizados dentro de la base de datos del nuevo proyecto, y ejecutados los pasos anteriores; se debe ejecutar el comando “Pack”, dentro del Proyect Editor, el cual validará la base de datos modificada. Finalmente se deben guardar los cambios en el archivo ‘varable.dbf’, con formato dbf y no xls, de lo contrario los cambios no serán reconocidos. 4.2 Diseño de las nuevas interfases gráficas en el sistema SCADA CITECT. El diseño de las nuevas interfases gráficas de operador del nuevo sistema de control supervisor local, están basadas en las que tienen los operadores en sala de control, por lo cual aquí se aplican las mismas indicaciones, filosofía de funcionamiento, etc. Asimismo, se consideró la configuración de las unidades que estaban en servicio. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 4 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA II Y III. 67 Las interfases gráficas de operador para las Desalinizadoras son genéricas, es decir, se crearon un conjunto patrón de ellas y de acuerdo a la particularidad de cada equipo se fueron modificando a medida que se iban implementando en cada unidad. Lo mismo ocurrió para los Polishers. Las figuras precedentes muestran el conjunto genérico de interfases gráficas para cada equipo antes mencionado, dejando establecido que al momento de cargar los proyectos, se debieron hacer las modificaciones respectivas, como por ejemplo, si alguna válvula o instrumento no existe o está fuera de servicio en forma permanente. Allí aparecerán tag’s e indicaciones propias de algún equipo en particular, pero esto es sólo para mostrar las interfases, pues para cada equipo se deben hacer las modificaciones pertinentes. Ø Interfases para las Unidades Desalinizadoras. Figura 4.13. Interfaz principal de operador. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 4 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA II Y III. 68 Figura 4.14. Interfaz de tendencias. Figura 4.15. Interfaz de controladores de válvulas. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 4 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA II Y III. Figura 4.16. Faceplate de controladores. 69 Figura 4.17. Control de válvulas manuales, con indicador de estado. Figura 4.18. Interfaz de alarmas y resumen. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 4 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA II Y III. 70 Figura 4.19. Faceplate para válvulas manuales. Figura 4.20. Interfaz de sintonía y ajuste de alarmas de los controladores. Figura 4.21. Interfaz para ajuste de alarmas de instrumentos. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 4 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA II Y III. Ø 71 Interfases de las Unidades Purificadoras. Figura 4.22. Interfaz principal de operador de los Polisher “Overview”. Figura 4.23. Interfaz para cada Polisher. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 4 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA II Y III. 72 Figura 4.24. Sistema de Regeneración. Figura 4.25. Set Point de Alarmas. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 4 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA II Y III. 73 Figura 4.26. Ajustes de tiempos de regeneración. Figura 4.27. Ajuste de Alarmas y controladores. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 4 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA II Y III. Figura 4.28. Control de los Ventiladores. Figura 4.29. Control de bombas. Figura 4.30. Control de la secuencia de regeneración. Figura 4.31. Control individual de un estanque de Polisher. Figura 4.32. Faceplate para las válvulas de control. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. 74 Figura 4.33. Control de Acceso a pantallas. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 4 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA II Y III. 4.3 75 DESCRIPCIÓN DE LAS INTERFASES GRÁFICAS. Ø Desalinizadoras. En las figuras anteriores se presentaron las nuevas interfases gráficas para las unidades desalinizadoras y purificadoras. Las anteriores, como se dijo anteriormente, serán comunes para todos los equipos sin importar a que Planta pertenezcan, sólo se diferenciarán en los dispositivos con que cada una cuente. Para la interfaz principal de las unidades desalinizadoras, se utilizó como modelo principal, las que actualmente tienen los operadores en sala de control. Las variables a desplegar en éstas se determinarán a partir de las que actualmente se muestran en los distintos equipos por los sistemas de control locales. Éstas variables se obtienen directamente desde el IC2000 o PANELMATE, que son los sistemas que actualmente están en servicio. Se han agregado algunas otras características como por ejemplo, la incorporación de una pantalla en la que se muestran todos los controladores a la vez, con pequeños gráficos de tendencia incluidos, para facilitar el procedimiento de partida (Figura 4.15). Los faceplate de los controladores son similares con los que cuenta DeltaV junto con la mayoría de sus características, esto se hizo con la finalidad de facilitar su manipulación (Figura 4.16). Para el control de las válvulas manuales se ha incorporado faceplates manuales (Figura 4.19), y un control con indicador de estado (Figura 4.17) para las discretas. Para el caso de las válvulas proporcionales, el control se realiza a través de los faceplate de control, Figura 4.16. También se cuenta con interfases que permiten el ajuste de parámetros en controladores, como alarmas, permitiendo un manejo fácil para el operador (Figuras 4.18, 4.20, 4.21). Ø Polishers. Al igual que para el caso de las unidades desalinizadoras, aquí las interfases gráficas también están basadas en las que tienen los operadores en la unidad local y en sala de control, también son genéricas para todos los equipos. Para el caso de Planta I, en la cual no existe un control supervisor tipo SCADA para el Polisher, se utilizaron las mismas interfases, pues el funcionamiento de éste es similar al resto de ellos y, sólo hay pequeñas variaciones en caso de que algún dispositivo no se encuentre instalado. Las interfases para las plantas purificadoras constan de: una vista general de los tres Polishers con que cuenta cada planta actualmente llamada “OVERVIEW” (Figura 4.22), tres interfases que muestran cada Polisher por separado (Figura 4.23), una interfaz que muestra el sistema de regeneración (Figura 4.24), ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 4 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA II Y III. 76 displays que permiten ver y ajustar los valores de las alarmas y tiempos de regeneración (Figuras 4.25,4.26,4.27), controles para los distintos dispositivos que componen el Polisher, por ejemplo bombas (Figuras 4.28,4.29,4.30,4.31), faceplate para las válvulas proporcionales (Figura 4.32) y un display de acceso a las pantallas de configuración (Figura 4.33). 4.4 Configuración del Hardware y Comunicaciones, en CITECT. Como todas las comunicaciones entre el sistema SCADA CITECT y los PLC que controlan los equipos se proponen hacer a través de la interfaz serial RS-232. Se presenta a continuación el procedimiento usado para la configuración de la comunicación entre el sistema SCADA CITECT y un PLC, se asume que es la misma para todas las interfases. El primer paso es la configuración del nuevo I/O DEVICE, cuyo procedimiento se mostró al comienzo, aquí es donde se declara el dispositivo externo al cual se quiere comunicar. Posteriormente, para la configuración de la comunicación, se debe ir al ‘PROYECT EDITOR’ de CITECT y en el menú comunicaciones se deben configurar los parámetros que se detallan en la Figura 4.34. Figura 4.34. Configuración de la comunicación en CITECT. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 4 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA II Y III. 77 En la figura anterior se ven cuatro cuadro de diálogos, los cuales se desprenden del menú ‘COMMUNICATION’. El primero corresponde al cuadro del ‘I/O SERVER’ (Servidor de Entrada / Salida), en el cual se debe verificar que se encuentre el nombre del I/O Server que se ha creado para el proyecto actual. El segundo, corresponde a ‘PORTS’, en el cual se configuran los parámetros de la comunicación serial. Aquí destacan tres casillas que son importantes describir: Port Name: Es el nombre que CITECT asigna a la puerta de comunicación. Port Number: Es el número de la puerta de comunicación. Board Name: Es el nombre que CITECT le asigna a la tarjeta de comunicación. Los nombres anteriores son los que se obtienen al trabajar con la puerta COM1 del PC. Es importante tener esto en cuenta al momento de comunicarse por medio de otras tarjetas seriales adosadas al PC que aloja a CITECT, para no cometer errores en la configuración del dispositivo de comunicación. El tercero, es el que corresponde a ‘BOARDS’. Aquí se debe tener cuidado al asignar una tarjeta de comunicación. En la casilla ‘BOARD NAME’ debe aparecer el mismo nombre que aparece para esta casilla en el cuadro de diálogo ‘PORTS’, así se asegura que es la misma tarjeta que se está configurando. El cuarto I/O DEVICES, se refiere al dispositivo externo al cual se quiere acceder. También debe ser correspondiente el ‘PORT NAME’ con el que aparece en el cuadro de diálogo ‘PORTS’. Una vez realizados los pasos anteriores, el proceso de configuración de la comunicación está listo. Ø Configuración de Variables y Alarmas en CITECT. Como se recordará, para la creación del I/O DEVICE del proyecto, se modificó la base de datos agregando las variables necesarias en el archivo ‘variable.dbf’ de CITECT, éste es el primer paso en la configuración de las variables en CITECT. Pero, para la configuración de las variables que utilizará CITECT, éstas se deben configurar signando una etiqueta de configuración a cada una (tag’s), lo cual se realiza ingresando en P ‘ ROYECT EDITOR’ de CITECT y modificando las propiedades de cada variable ingresada, tal como se ve en las Figuras 4.35 y 4.36. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 4 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA II Y III. 78 Figura 4.35. Configuración de un tag discreto. Las figuras muestran la configuración de una variable discreta y análoga para CITECT. En ambos casos en la casilla ‘varible tag name’ aparecerá el tag que tiene asignado el PLC a cada variable, y como para CITECT es similar, entonces éste será el tag con que trabaje CITECT, en otras palabras; CITECT reconocerá como propio también ese tag. El resto de la configuración para cada variable se aprecia en las figuras. El escalamiento de las variables se obtiene directamente desde el utilizado por IC2000 o PanelMate, según sea el caso. Para la configuración de los tag’s que CITECT reconocerá como alarmas, se debe proceder en forma similar a la anteriormente descrita, realizando las siguientes acciones. Figura 4.36. Configuración de un tag análogo. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 4 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA II Y III. 79 Se debe crear el espacio suficiente en la base de datos de las alarmas para poder asignar las variables deseadas, para ello en el ‘PROYECT EDITOR’ de CITECT, se despliega el cuadro de diálogo correspondiente a las alarmas y se hace el espacio necesario en la base de datos, tantas casillas como variables se quieran configurar. En el archivo ‘digalm.dbf’ se deben copiar las variables que han sido seleccionadas para ser reconocidas como variables en CITECT. Aquí sólo se modificarán las columnas correspondientes a ‘Tag’, Desc’ y ‘Var A’, para esta aplicación el resto de las columnas se dejará en blanco. En la columna ‘Tag’ y ‘Var_A’ se deben copiar los tag asignados a las variables, que deben ser los mismos asignados a CITECT, pues para ésta aplicación los tag de CITECT y del PLC serán los mismos. En la columna ‘Desc’, se debe colocar la descripción de cada variable. El aspecto del archivo en cuestión se ve en la Figura 4.37. Al igual que en el caso anterior, no se deben modificar el tamaño de las columnas de la base de datos original. Para la configuración de las variables como alarmas, es decir, que CITECT las reconozca como tales, se debe completar el cuadro de diálogo de la Figura 4.38, al cual se accede mediante el fichero ‘Alarms’ del PROYECT EDITOR de CITECT. Aquí en Alarm tag, se debe indicar el nombre que se le quiere dar a la alarma, pero conviene que sea el tag de la variable de CITECT que se quiere configurar como alarma. Figura 4.37. Archivo ‘digalm.dbf’, en Excel. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 4 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA II Y III. 80 ‘Alarm Name’ es el nombre del dispositivo físico asociado a la alarma. ‘Var Tag A’ corresponde al tag que CITECT maneja para la variable a configurar. ‘Category’, como aquí es un sólo equipo, las categorías de las alarmas será una sola, si se deja en blanco corresponde a la categoría por defecto: 0. Figura 4.38. Cuadro de diálogo para la configuración de alarmas en CITECT. Para dar formato a la presentación del cuadro de alarmas, en el fichero de alarmas se debe abrir el cuadro correspondiente a ‘Alarm Categories’, Figura 4.39. Figura 39. Cuadro para la configuración del formato de alarmas. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 4 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA II Y III. 81 En éste cuadro, los casilleros a ‘Display on Alarm Page’ y ‘Display on Summary Page’ deben indicar ‘True’. Como en la pantalla de alarmas y de resumen el formato será el mismo, éstos se completarán como sigue: Alarm Format: {TAG,12}^t {Date(),9}^t {TIME,8}{DESC,30}^t {State,3} Summary Format: {TAG,12}^t {Date(),9}^t {ONTIME,8}{DESC,30}^t OBS: Como la versión CITECT en la cual se cargará en el nuevo sistema es más avanzada que la versión con que se probó el proyecto, puede existir un problema con las categorías. Si fuera así simplemente se debe asignar una categoría a todas las alarmas, por ejemplo 1. 4.5 Modificación de la red de Comunicación entre CITECT y los PLC’s. La comunicación entre los PLC’s y los sistemas supervisores actuales se realiza a través de interfases MBPLUS y RS232. Las principales modificaciones propuestas tienen relación con la comunicación entre el nuevo control supervisor y los PLC. Para la implementación de éste proyecto, se uniformará todas las comunicaciones a MODBUS RTU. Las Figuras 4.40 y 4.41, muestran la distribución de la red de comunicación vigente para las Plantas II y III. Figura 4.40. Red de comunicación MB+, Planta III. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 4 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA II Y III. 82 Figura 4.41. Red de comunicación MB+ Planta II. En las figuras anteriores se aprecian recuadros rojos, los que señalan las zonas donde será modificada esta red y los detalles de ellas se ven en los anexos, los que contienen las modificaciones realizadas. Observación Importante: Como la comunicación entre el control supervisor y los PLC se va a cambiar completamente a MODBUS para todos los equipos, se pierde la posibilidad de controlar un equipo desde otro, en la eventualidad que falle su control supervisor, como se podría efectuar a través de una red MODBUS PLUS. Sin embargo esta posibilidad hoy día tampoco está implementada. La Figura 4.42, muestra la configuración física del conector DB-9 a utilizar para conectar los equipos, mientras la Figura 4.43 muestra el pin-out del cable a utilizar para la conexión MODBUS entre CITECT y los PLC de las Desales y Polishers. Figura 42. Aspecto exterior del conector DB-9 a utilizar para la conexión serial. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 4 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA II Y III. 83 Figura 43. Pin-out del terminal a utilizar para la comunicación. El cable a utilizar para realizar la comunicación serial será del tipo ‘AWM 2919 VW-1’ de 3 pares marca BICC BRAND-REX. ó equivalente, y los conectores serán DB-9 estándar con carcasa metálica, según recomendación del fabricante. 4.6 Modificación del Sistema Eléctrico, para la instalación del proyecto. Como las modificaciones que se implementan en el sistema eléctrico de los equipos correspondientes a las Plantas II y III son similares, se muestran las modificaciones realizadas en la Desal A y Polisher de Planta III, las modificaciones para el resto de los equipos de ambas plantas son las mismas. La Figura 4.44 muestra el plano eléctrico correspondiente a la unidad Desal y la figura 4.45 muestra el correspondiente al Polisher. Los planos finales con las modificaciones definitivas se encuentran en los anexos. Figura 4.44. Diagrama eléctrico correspondiente a la Desal A y B de Planta III. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 4 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA II Y III. 84 Figura 4.45. Diagrama eléctrico correspondiente al Polisher de Planta III. 4.7 Modificaciones estructurales para el montaje del nuevo sistema. Para implementar físicamente el nuevo sistema, se deben realizar modificaciones estructurales en los diferentes gabinetes que contienen a los distintos PC’s que se encuentran en funcionamiento. En cada equipo, de cada Planta donde se implementó el proyecto, se realizaron estas modificaciones. Consisten básicamente, en la realización de un nuevo corte en el gabinete donde estaban alojadas las antiguas interfases (PANEL MATE o XYCOM), para posteriormente montar los nuevos PC’s. Estos cortes se deben hacer con herramientas de corte mecánico las cuales producen chispas y por lo tanto se hace necesario proteger los equipos instalados para evitar que ocurran fallas producto de este trabajo ya que se realizará con los equipos en funcionamiento. Dichas protecciones y su procedimiento de instalación quedan claramente descritas en los planes de trabajo correspondientes. El montaje de los nuevos PC’s SIEMENS HMI y sus mouses, se hacen en placas de acero inoxidables, pulidas y fijadas por medio de pernos al gabinete correspondiente. Los trabajos se deben realizar con el siguiente orden: Ø Retirar todos los equipos involucrados (interfases HMI actuales) y proteger los comprometidos con el trabajo, PLC y accesorios que quedan en funcionamiento, dentro y fuera del gabinete. Ø Habilitar y probar la interfaz HMI provisoria. Ø Realizar el trabajo de corte y perforación necesario. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 4 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA II Y III. Ø Instalar el nuevo equipo. Ø Retirar las protecciones usadas para los trabajos mecánicos. Ø Realizar las modificaciones eléctricas necesarias para el funcionamiento del nuevo sistema. 85 Todos los trabajos anteriores quedan detallados en el plan de trabajo asociado. Además, para la elaboración de los planes se consultó con el personal de mantenimiento mecánico y general (según fue el caso) la mejor forma de llevar a cabo esta tarea a fin de evitar posibles errores. Las siguientes figuras muestran los planos de los equipos en donde se realizaran estas modificaciones. Los planos con las modificaciones definitivas se encuentran en el anexo. Figura 4.46. Gabinete Desales Planta II. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 4 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA II Y III. 86 Figura 4.47. Gabinete Polisher Planta II. Figura 4.48. Gabinete Polisher Planta II. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 4 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA II Y III. 87 Figura 4.49. Gabinete Desales AB Planta III. Figura 4.50. Gabinete Polisher Planta III. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 4 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA II Y III. 88 Figura 4.51. Gabinete Polisher Planta III. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 5 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA I. 5.1 89 Configuración de la base de datos de la unidad Polisher en CITECT. Para la configuración de la base de datos del Polisher de Planta I en Citect, se deben seguir los mismos pasos indicados en la sección 4.1. 5.2 Diseño de las nuevas interfases gráficas en el sistema SCADA y DCS Delta V. Las interfases gráficas que se utilizan en CITECT del Polisher de Planta I, serán las genéricas que se utilizarán en los otros equipos, por lo tanto son las mismas que aparecen en la sección 4.2. Las interfases gráficas que se implementarán en el DCS DeltaV, se muestran a continuación, éstas fueron diseñadas siguiendo las mismas consideraciones que se utilizaron para los demás equipos de las otras Plantas, sin embargo se debe mencionar que la función que se va a desarrollar a través de ellas en el DCS DeltaV de Planta I, es sólo el monitoreo del funcionamiento del Polisher. Ø Interfases Gráficas para el Polisher de Planta I, en el DCS DeltaV. Figura 5.1. Vista general de la unidad. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 5 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA I. 90 Figura 5.2. Vessel X-605A. Figura 5.3. Vessel X-605B. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 5 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA I. 91 Figura 5.4. Vessel X-605C. Figura 5.5. Planta de ácido y soda. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 5 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA I. 92 Figura 5.6. Status de equipos. Figura 5.7. Secuencia de Regeneración. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 5 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA I. 93 Figura 5.8. Puntos de Ajuste (Set Points) de Alarmas de Proceso. Figura 5.9. Puntos de Ajuste (Set Points)de Alarmas de Regeneración. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 94 CAPÍTULO 5 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA I. 5.3 Descripción de las interfases Gráficas. Las figuras anteriores muestran las interfases gráficas creadas en DeltaV, para el monitoreo del funcionamiento del Polisher en Planta I, las cuales son: Ø Una interfaz que entrega una visión general de la unidad Polisher de Planta I, en la cual aparece resumido todo el sistema junto con sus principales componentes. Figura 5.1 Ø Las Figuras 5.2, 3 y 4, muestran el detalle de cada Vessel que compone el Polisher, junto con todas las válvulas asociadas a cada uno y el estado en que se encuentran, además cuentan con botones gráficos que permiten la navegación entre las diferentes interfases. Ø La Figura 5.5 muestra la planta de ácido y soda, componentes necesarios para la regeneración. Ø El estado de los principales componentes del Polisher se puede ver en la Figura 5.6. Ø La interfaz que muestra el avance del proceso de regeneración se presenta en la Figura 5.7. Ø Las interfases de alarmas se muestran en las Figuras 5.8 y 5.9. La Figura 5.8 muestra los ajustes de las alarmas para el proceso y la Figura 5.9 muestra los ajustes de las alarmas para la regeneración. 5.4 Configuración de Hardware y Comunicaciones. Como la comunicación entre CITECT y el PLC en este caso será igual a los otros equipos de este tipo, entonces se configura de la misma manera que aparece en la sección 4.1. La configuración en DeltaV es diferente, se detalla a continuación: Se propuso que la comunicación entre el PLC del Polisher de Planta I (PLC 105) y el DCS Delta V, se haga a través de una red MODBUS PLUS, sin repetidor directo desde el PLC, ingresando posteriormente a la red serial 485 de Planta I a través de uno de los Bridge de comunicación, en donde se encuentran conectados dispositivos tales como: PLC 102, PQM, etc. Dicha modificación queda ejemplificada en el plano C106 modificado que se encuentra en el anexo. También se propuso cambios en las direcciones de los dispositivos involucrados, tal como aparecen en el plano antes mencionado. El propósito de llevar a cabo dichos cambios es estandarizar las direcciones de dichos equipos en las tres plantas. Por ejemplo PLC 105, dirección 5. La Figura 5.10, presenta un esquema general de la interconexión del sistema que se propuso para Planta I. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 95 CAPÍTULO 5 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA I. Figura 5.10. Instalación proyectada para el PLC de Polisher de Planta I y su conexión con el DCS. 5.4.1 Configuración del Módulo de Comunicación Serial en DeltaV. La interfaz serial DeltaV provee de comunicación a varios dispositivos seriales, incluyendo los PLC’s, A través del protocolo MUDBUS RTU o ASCII (en modo maestro o esclavo). La interfaz serial soporta RS232, RS422/485 half duplex o RS422/485 full duplex. La Figura 5.11 muestra un esquema de la conexión de la tarjeta con el controlador DeltaV, y la Figura 5.12 muestra el diagrama de conexiones entre la tarjeta y el dispositivo serial. Figura 5.11 Esquema descriptivo para la conexión serial. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 96 CAPÍTULO 5 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA I. Figura 5.12 Pin-out para la interconexión entre DeltaV y el dispositivo externo. La tarjeta serial tiene dos puertos de comunicación, y cada puerto se puede conectar a un dispositivo serial usando una conexión RS232 (punto a punto) ó se puede conectar a una red de dispositivos seriales utilizando una conexión RS422/485, hasta 16 dispositivos. La interfaz intercambia los datos con el dispositivo serial a través de un ‘Dataset’, una colección de parámetros DeltaV que corresponden a registros en el dispositivo serial. La configuración del ‘Dataset’, determina el tipo de registros, la dirección de partida y la cantidad de registros que serán leídos o escritos. Cada tarjeta serial soporta 16 Dataset que pueden ser configurados en un único dispositivo serial o repartidos entre los dispositivos que conforman la red (si existe). Cada interfaz serial se puede comunicar con un máximo de 250 registros. La figura 5.13 muestra el flujo de datos entre DeltaV y un dispositivo serial. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 97 CAPÍTULO 5 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA I. Figura 5.13 Detalle descriptivo del flujo de datos. La interfaz serial requiere los datos desde el PLC a través de su puerto serial, el tipo, número y dirección de partida de los datos a ser requeridos son todos parte de la configuración del Dataset. El Dataset con los registros y sus respectivos valores quedan disponibles dentro de DeltaV como DST’s. La configuración de la interfaz serial requiere de los siguientes pasos: Ø Conectar la tarjeta serial en el slot apropiado del rack del controlador. Ø Configurar la tarjeta en el slot en que se ha conectado. Ø Definir las propiedades del puerto. Ø Definir el dispositivo y su dirección. Ø Definir el dataset. Las figuras precedentes presentan detallan el procedimiento de configuración de la interfaz serial en DeltaV. Una vez insertada la tarjeta en el slot del rack del controlador, se debe configurar en DeltaV. Primero se agrega una nueva tarjeta en el controlador seleccionado, tal como muestra la Figura 5.14. Después se configura las propiedades de comunicación del puerto. En las Figuras 5.15, 16, 17, 18 se aprecia claramente esta configuración, los parámetros a ajustar son los típicos para una comunicación RS-232, los mismos fueron usados en el proyecto. En la Figura 5.19 se aprecia como queda configurada la tarjeta serial en DeltaV Explorer. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 98 CAPÍTULO 5 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA I. Para la creación de los Dataset, se debe ir sobre la tarjeta configurada (P01 en Figura 5.19), y sobre ella con el botón derecho seleccionar Create dataset, aparecerá entonces el cuadro de diálogo de la Figura 5.20. Para configurar completamente el dataset asignado a la tarjeta se debe completar los campos que aparecen en las Figuras 5.21 y 22. Los campos se deben completar según la necesidad de lectura de las variables. Las Figuras 5.23 y 24 muestran el detalle de la creación de los dataset en DeltaV Explorer. Figura 5.14 Creación de Nueva Trajeta Figura 5.15 Descripción del nuevo dispositivo. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Figura 5.16 Configuración del protocolo Angel Oyarzo / 2005 99 CAPÍTULO 5 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA I. Figura 5.17 Configuración de la comunicación. Figura 5.18 Configuración de la dirección del dispositivo a leer. Figura 5.19 Apariencia en DeltaV Explorer. Figura 5.20 Asignación de R/W para el dataset. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Figura 5.21 Configuración tipo de dato y fuente. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 5 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA I. 100 Figura 5.22 Configuración del tipo de dato y la cantidad de registros asignados. Figura 5.23 Dataset configurado, visto en DeltaV Explorer. Figura 5.24 Detalle del dataset configurado. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 5 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA I. 5.4.2 Ø 101 Configuración de las Variables de Monitoreo y Alarmas. Monitoreo. Para asignar una variable leída desde el PLC al display de operador, primero se debe editar la interfaz en DeltaV Operate en modo de configuración, y desde allí con la herramienta Datalink Stamper se asigna la variable, tal como se ve en la Figura 5.25. Figura 5.25 Asignación de variable en DeltaVOperate Configurator. En el cuadro de diálogo Datalink , no se cambió la configuración de ninguna entrada, con excepción del campo Source, que es donde se asigna la fuente de la variable a desplegar. Al hacer clic sobre el botón de búsqueda (marcado con un círculo rojo), aparecerá el cuadro de diálogo de la aplicación Expression Builder Browser de DeltaV , como se ve en la Figura 5.26. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 5 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA I. 102 Figura 5.26 Expresion Builder. Como la aplicación proyectada es solamente de monitoreo, el único parámetro modificable aquí es el Refresh Rate (frecuencia de actualización de la variable, en segundos), que finalmente fue asignado por el personal de proceso de acuerdo a sus requerimientos. Se accede a la fuente de la variable a configurar presionando en la etiqueta DeltaV, tal como se ve en la Figura 5.27, y haciendo clic en el botón Browse DeltaV Control Parameters aparece otro cuadro de diálogo de donde se selecciona finalmente la variable a leer. Figura 5.27. Figura 5.27 Fuente de la variable a configurar. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 5 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA I. 103 Figura 5.28 Variable a desplegar. Ahora, de vuelta en Expresion Builder, aparece la ubicación de la variable a visualizar y, aquí se modifica el registro final que se quiere ver, en este caso el 100001 del PLC103, del Polisher de Planta I. La Figura 5.29 muestra, remarcado en rojo, la ubicación de la variable. Así finalmente, queda configurada la variable a visualizar en la interfaz gráfica de operador. El procedimiento debe repetirse para cada una de las variables que se desean configurar en las distintas interfases gráficas de operador. Ø Alarmas. Para la asignación de alarmas en DeltaV primero se debe crear un módulo en la aplicación Control Studio que contenga un bloque al cual se le asigna la alarma. La Figura 5.29 muestra la creación del bloque y la Figura 5.30 la asignación de las propiedades de entrada-salida. Para acceder al cuadro de diálogo de las propiedades de entrada-salida se debe hacer doble clic en Parameter View (ventana de parámetros del módulo), en donde aparece indicado con la flecha roja en la Figura 5.30. La propiedad que se le asigna al módulo (en este caso un módulo de entrada discreto) es el Dataset del cual va a leer el registro, que para el ejemplo es el 10001. Figura 5.30. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 5 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA I. 104 Figura 5.29 DeltaV Explorer, módulos asignados. Figura 5.30 Control Studio, asignación del registro. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 5 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA I. 105 Figura 5.31 Ajuste de propiedades de alarma. Figura 5.32 Dispositivo dentro del módulo a configurar. Figura 5.33 Dispositivo asignado. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 106 CAPÍTULO 5 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA I. Parameter View Alarm View Figura 5.34 Detalle en ControStudio de módulo configurado. Figura 5.35 Propiedades generales del módulo. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Figura 5.36 Propiedades de ejecución del módulo. Angel Oyarzo / 2005 107 CAPÍTULO 5 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA I. Figura 5.37 Propiedades de visualización del módulo. Figura 5.38 Herramientas de descarga del módulo. Controlador usado para las pruebas. Figura 5.39 Asignación de Controlador. Figura 5.40 Detalle del proceso de descarga. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Figura 5.41 Descarga exitosa. Angel Oyarzo / 2005 108 CAPÍTULO 5 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA I. Figura 5.42 Vista en la pantalla de operador de la activación de la alarma configurada. Seguidamente, a lo antes descrito, se ajustan las propiedades de la alarma, se accede a ellas seleccionando un bloque en Control Studio, en Alarm View aparecen las alarmas pre-asignadas al bloque (ver Figura 5.34), aquí es donde se ajustan las propiedades de la alarma. Al hacer doble clic, aparece el cuadro de diálogo de la Figura 5.31 en donde se ajustan las propiedades, las Figuras 5.32, 33 y 34, muestran como se debe configurar la fuente de la alarma, que en este caso está en el bloque AAH6495 seleccionado en la figura 5.30. Recordar que al seleccionar un bloque sus propiedades de alarmas aparecen en Alarm View. En la Figura 5.34, destacado en azul, se ve configurada la alarma en el bloque, que para este caso es una alarma discreta. Recordar que todas las alarmas vienen desde el PLC, para esta aplicación DeltaV no las procesa, sino sólo muestra su estado en las pantallas de operador. Una vez asignadas las propiedades de alarma al bloque seleccionado, se debe configurar las propiedades del módulo AAH6495 (no confundir con bloque de aplicación dentro de Control Studio, pues tienen el mismo nombre). Para realizar esto se debe ir a DeltaV Explorer en Assigned Modules, buscar el módulo a configurar (Figura 5.29), seleccionarlo y con botón derecho del mouse aplicar Properties entonces aparecerá el cuadro de diálogo de la Figura 5.35. La configuración de los parámetros de éste aparece detallado en las Figuras 5.36, 37, 38, 39. Configurados los parámetros, se debe descargar (grabar) todos los cambios realizados anteriormente desde el módulo al controlador que correrá la aplicación. Lo anterior se lleva a cabo primeramente asignando el módulo al controlador, en la Figura 5.38 se debe seleccionar Assign Now, entonces aparecerá el cuadro de la ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 109 CAPÍTULO 5 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA I. Figura 5.39, aquí aparece la lista de controladores que están configurados en el DCS y se selecciona el controlador deseado, en este caso sólo aparece uno, pues la ingeniería del proyecto se realizó en el laboratorio de pruebas y no con el DCS en funcionamiento. A continuación se debe verificar la integridad del módulo (que todos los cambios realizados son correctos), presionado Verify Now (Figura 5.39) y finalmente se descarga toda la programación al controlador presionando Donwload Now, el proceso de descarga se ve en las Figuras 5.40 y 41. La Figura 5.42 muestra como aparecerá la alarma asignada al módulo en la pantalla de operador. 5.5 Diseño de la Red de Comunicación entre el PLC de Polisher de Planta I y el DCS. Como se mencionó anteriormente, la comunicación entre el PLC de Polisher y el DCS se propuso realizarla directamente el PLC del Polisher al DCS, como lo muestra la Figura 5.10. Primeramente se decide el trayecto desde el PLC hacia sala de control, a través de la planta y se verifica que la distancia entre ellos esté dentro de la permitida para una comunicación MODBUS PLUS. Los planos abajo listados y agregados en el anexo, muestran el trayecto a seguir a través de la planta por la línea MODBUS PLUS (MB+) que parte en el PLC y termina en sala de control. 6129-50-704-D1 6129-50-704-D2 6129-50-704-D3 6129-50-704-D4 Las siguientes figuras muestran el camino que sigue el cable de comunicación (en amarillo) para esta instalación, desde la salida del gabinete del Polisher hasta Sala de Control. El objetivo de presentar éstas, es ayudar a comprender mejor la idea del trabajo a realizar. Para el ingreso en sala de control, se debe guiar por las Figuras 5.50, 51, y 52. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 110 CAPÍTULO 5 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA I. Figura 5.43 Salida del cable de comunicación desde el PLC. Figura 5.45. Salida del gabinete, vista frontal. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Figura 5.44. Salida del cable de comunicación del gabinete. Figura 5.46. Salida del gabinete, desde entrada al edificio. Angel Oyarzo / 2005 111 CAPÍTULO 5 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA I. Figura 5.47. Salida del cable del edifcio, vista desde el gabinete Figura 5.49. Salida del edificio, vista frontal. Figura 5.51. Entrada a Sala de control, vista frontal. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Figura 5.48. Salida del edifico, vista desde la entrada. Figura 5.50. Salida desde bandeja principal hacia sala de control. Figura 5.52. Entrada a Sala de control, vista lateral. Angel Oyarzo / 2005 112 CAPÍTULO 5 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA I. En las figuras anteriores, la canalización está marcada con amarillo y no se aprecia el recorrido del cable por medio de la planta. Lo anterior queda claramente establecido en los planos antes señalados. De todas formas la bandeja seleccionada para transportar el cable a través de la planta es la “T50L10” y sus prolongaciones, tal como se ve en los planos correspondientes. El cable de comunicación seleccionado es del tipo “Belden 9841”, recomendado por el fabricante, y en todo su trayecto está canalizado a través de conduit flexible metálico, tipo anaconda, de ½” de diámetro. La canalización y el cable son continuos desde el PLC hasta la sala de control. El conduit está asegurado al gabinete del polisher a través de los bushing correspondientes, tal como se ve en la Figura 5.44. De la misma forma se hizo en la entrada de sala de control, por la parte interior (gabinetes). Se menciona que el cable quedó a la espera de la instalación del sistema DeltaV dentro de sala de control. Como el cable es continuo desde el PLC hasta Sala de Control, fué necesario conectar dos terminales MB+, del tipo AS-MBKT-185. Cada terminal va en cada extremo del cable, uno está conectado al terminal MB+ del PLC y el otro al terminal MB+ del Bridge (convertidor MB+ -- MODBUS RTU, suministrado por otro proyecto). Para ensamblar los terminales correspondientes se deben seguir las indicaciones de las figuras siguientes. Figura 5.53. Conectores MB+ a utilizar en PLC 105 y Bridge. Figura 5.54. Detalle de la preparación del cable MB+ para su conexión. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 113 CAPÍTULO 5 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA I. Figura 5.55. Detalle del terminal de conexión MB+. Figura 5.56. Conexión de cables en terminales . Figura 5.57. Conexión de terminales de línea. Una vez conectados ambos terminales, se conectarán al terminal MB+ del PLC uno, y el otro al Bridge utilizado para este propósito que se ubicará en sala de control, tal como muestra la Figura 5.10. La comunicación entre el PLC y el sistema CITECT, será serial Modbus RTU, por lo cual se deberán utilizar conectores DB-9 en ambos equipos, para conectar el PLC al CITECT, tal como se hizo en la sección 4.5. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 5 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA I. 114 En la figura 5.58 aparece enmarcado con rojo la parte de la red a modificar. En el plano modificado, incorporado en el anexo, se propone un cambio a la configuración de las direcciones en la red 485 de Planta I, tal como se aprecia allí. La idea es poder insertar el Polisher dentro de esta red sin crear conflictos con los demás dispositivos. También se muestra la conexión entre el PLC y CITECT. Figura 5.58. Red de comunicación MB+ Planta I. 5.6 Modificación del Sistema Eléctrico para la instalación de la nueva red de control y del Sistema Scada. La modificación del sistema eléctrico en el gabinete del Polisher de Planta I, es más compleja que en el caso de las otras Plantas. Aquí se debieron retirar equipos antiguos, lo que implica desconexiones parciales de la instalación eléctrica existente. Los planos a continuación listados e incorporados en el anexo, muestran las modificaciones eléctricas realizadas. T-37517A-1-6 T-37517A-2-6 T-37517A-3-6 T-37517A-4-6 T-37517A-5-6 T-37517A-6-6 ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 115 CAPÍTULO 5 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA I. Para este caso no se presentan figuras, pues no todos los planos están en formato digital. 5.7 Modificaciones estructurales. Para el caso de las modificaciones estructurales, de igual manera que en el punto anterior, los planos siguientes e incorporados en el anexo muestran las modificaciones estructurales propuestas: T-37518C-1-2 T-37518C-2-2 Con el fin de aclarar más los trabajos a realizar en este punto, las siguientes Figuras muestran los dispositivos a retirar desde el Polisher y un aspecto general de como quedaría. Figura 5.59. Dispositivos a retirar del gabinete. Figura 5.60. Aspecto final del gabinete Polisher. Figura 5.61. Dispositivos a retirar, vistos desde el interior del gabinete. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 116 CAPÍTULO 5 – IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL SUPERVISOR SCADA CITECT EN PLANTA I. Figura 5.62. Otros dispositivos a retirar desde el gabinete, en la realización de las modificaciones eléctricas. Para la realización de los trabajos de modificación estructural en esta unidad, se siguieron las mismas indicaciones y sugerencias hechas con anterioridad para los trabajos estructurales de los demás equipos ubicados en las otras plantas. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 117 CAPÍTULO 6 CONCLUSIONES. 6.1 CONCLUSIONES. El presente trabajo está basado en la realización de la Ingeniería de Detalles de la Instrucción de Modificación Técnica denominada “ACTUALIZACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN POLISHER Y DESALINIZADORAS DE PLANTAS I II Y III”. 1ra Parte: Trabajos Eléctricos, Mecánicos, Comunicación e Interfases Gráficas HMI”. Realizada en el complejo industrial Methanex Chile, como parte del proyecto de actualización del sistema SCADA en Polishers y Desales. Dicha ingeniería entrega una de las propuestas técnicas para la implementación y ejecución de los trabajos a realizar en las distintas unidades. Este proyecto se desarrollará en forma gradual debido a la complejidad que conlleva reemplazar los sistemas antiguos por los nuevos, además del tiempo que toma por unidad este reemplazo. Se estima que a mediados o fines del 2006 ya estén operando todas las unidades actualizadas. Durante el desarrollo de la ingeniería de detalles, se comprobaron una serie de alternativas técnicas, incrementando el acervo tecnológico, la experiencia y conocimientos necesarios a tener en consideración al momento de desarrollar un trabajo como éste, en donde estuvieron involucrados equipos industriales, sistemas de control y supervisión. La tendencia actual en el control de procesos industriales está orientada esencialmente al mantenimiento predictivo y no al correctivo. Mediante el mantenimiento predictivo se puede determinar el origen de una falla en el sistema, lo que significa para una empresa ahorro de dinero, ya que es mucho menos perjudicial para los equipos involucrados, una parada programada a una no deseada. Con la ejecución de este proyecto, el cuál se implementará en forma gradual por la imposibilidad de detener todas las unidades involucradas, se logrará actualizar todo el sistema de monitoreo y supervisión local de las unidades Polishers y Desales de todo el complejo industrial. Lo anterior permitirá una interfaz con el operador mucho más amistosa ya que todas las interfases gráficas fueron creadas asimilando lo que está actualmente en funcionamiento en las pantallas de operador de sala de control. Adicionalmente, como la política actual de la compañía es que todos los operadores conozcan todos los procesos, ayudará a aquellos operadores que no conocen estas unidades a interactuar con ellas de manera más intuitiva y comprender mejor su funcionamiento. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 118 CAPÍTULO 6 CONCLUSIONES. Los equipos que se instalarán, son de última generación y cumplen con todos los estándares de planta, por lo que se garantiza que una nueva actualización del sistema no será necesaria en el corto ni mediano plazo. Además como está proyectado migrar todo el DCS actual al nuevo DCS DeltaV, la plena compatibilidad de estos equipos, permite proyectar un futuro control de las unidades desde el DCS DeltaV sin tener que realizar trabajos de adaptación significativos. Dentro del desarrollo de la ingeniería se evaluaron distintas opciones de equipamiento para realizar este proyecto, sin embargo se optó por modificar lo menos posible el sistema y elegir equipos que tengan una representación conocida. Lo anterior se hizo así para tener una disponibilidad de partes, piezas y soporte técnico garantizado por todo el tiempo de duración del proyecto y no quedar sin respaldo como ocurrió con los equipos antiguos. En el caso de la elección del sistema supervisor para el desarrollo de la presente ingeniería y entregarlo como propuesta de implementación, se optó por CITECT por ser un software de altas prestaciones, como se pudo ver en el presente trabajo. Pero una de las razones principales fue que ya está instalado en planta por lo tanto el personal de mantenimiento ya tiene la capacitación y experiencia en la operación de CITECT, y con esto se cumple con la política de la compañía en cuanto a estandarizar todos los equipos instalados en el complejo. Sin embargo, si bien el sistema CITECT es usado en otras aplicaciones y con él se desarrolló el estudio técnico de la presente memoria se debe aclarar que existen otras alternativas de sistema SCADAS las cuales a diferencia de este tienen la ventaja de tener soporte y representante en Chile. Para la elección de la forma de comunicación entre los distintos PLC y CITECT se optó por cambiar de la antigua MODBUS PLUS a MODBUS RTU. La razón, la red MODBUS PLUS instalada sólo comunicaba los paneles con el PLC y no se aprovechaba la posibilidad de comunicación en red que provee ésta además el barrido de las variables desde el PLC hacia los paneles no resultó ser más rápido de lo que soporta MODBUS RTU para esta aplicación, entonces no había razón para mantener la configuración original. Sin mencionar también que el costo de mantener la configuración original no tiene relación con el costo de implementar MODBUS RTU, puesto que en la primera se debe adquirir hardware adicional de un elevado costo. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005 CAPÍTULO 6 CONCLUSIONES. 119 Aún en planta quedan equipos con tecnología de primera generación, incluso de relés, que no cuentan con paneles de supervisón local ni menos comunicación, además de estar vulnerables a falla y nodisponibilidad inmediata de repuestos. Este trabajo entrega la base técnica para realizar las actualizaciones en el sistema de control supervisor de estos equipos y como comunicarlos con el nuevo sistema de control, lo cual no está lejano en el tiempo. Es importante destacar el hecho de que un equipo cuente con un sistema de supervisión local como el proyectado aquí. Pues, permite saber tempranamente donde se originan las fallas y solucionar el problema que las ocasiona, disminuyendo el tiempo de detención y el costo que esto significa. Además de la fácil comprensión del funcionamiento de éste por parte del operador puesto que las interfases gráficas entregan una visión completa del funcionamiento de la unidad. Finalmente, es destacable el hecho de que la metodología, estándares de trabajo, normativas y equipos industriales utilizados a través del desarrollo de este proyecto es aplicable en cualquier industria con estándar internacional lo que me permitirá trabajar en el desarrollo de proyectos, mantenimiento y planificación de sistemas de control industrial en cualquier parte del mundo. ACTUALIZACIÓN INTERFAZ DE OPERACIÓN DEL SISTEMA SCADA EN PURIFICADORAS Y DESALINIZADORAS. Angel Oyarzo / 2005