Módulos de telemetría en aplicaciones de Control System
Utilizando la funcionalidad avanzada de los módulos de telemetría de nueva generación MT-151, MT-251 y MT-331 de InVentia en aplicaciones desarrolladas e implementadas por Control System – edición 02’2017.
Introducción
Estimados lectores de la revista TELEMETRON, les ofrecemos el siguiente artículo que describe las soluciones más interesantes implementadas por los ingenieros de CONTROL SYSTEM. Tradicionalmente, esta edición del artículo es una continuación de las publicaciones de la revista TELEMETRON de 2008 a 2016.
En la décima edición del artículo, como en años anteriores, nos gustaría presentar a los lectores de TELEMETRON las implementaciones más interesantes y tecnológicamente avanzadas realizadas en 2016, junto con empresas asociadas y realizadas por el experimentado equipo de ingeniería de CONTROL SYSTEM. De manera constante, durante años nos hemos centrado en ofrecer soluciones que requieren conocimientos especializados y muchos años de experiencia, pero al mismo tiempo recordando que nuestro objetivo primordial es crear aplicaciones de extremo a extremo de alta calidad que cumplan con las expectativas de los usuarios.
En 2016, todas las implementaciones realizadas por nuestro equipo se basaron completamente en módulos de nueva generación, es decir, MT-151 LED y HMI, MT-251 y MT-331. El aumento de los recursos disponibles en el módulo MT-151, junto con el alto rendimiento del procesador moderno utilizado en este módulo, ha mejorado significativamente la funcionalidad. El gateway MT-251 3G y los routers WELOTEC permiten procesar sin problemas los flujos de datos generados en redes compuestas por más de 120 módulos de telemetría. En muchas aplicaciones se ha utilizado el módulo MT-331, que, gracias a su capacidad de trabajar en dos modos de potencia, ha demostrado ser un dispositivo extremadamente interesante.
El balance final de 2016 ya es de más de 9500 módulos MT-101, MT-151, MT-202, MT-251, MT-331 y MT-723 que funcionan sin problemas en Polonia y Europa, con software de aplicación desarrollado por los ingenieros de CONTROL SYSTEM.
En las siguientes secciones resumiremos los ejemplos más interesantes de aplicaciones de los módulos de telemetría.
El módulo MT-251 3G como gateway de comunicaciones moderno y convertidor de protocolos para sistemas DCS
En 2016, en las ubicaciones con más de 50 módulos dentro de una única infraestructura de telemetría, las estaciones modulares MT-202 se actualizaron a módulos MT-251 3G en las estaciones de despacho, lo que le proporcionó un rendimiento de datos significativamente mayor a los sistemas SCADA. La capacidad de conectar el MT-251 a una red Ethernet local también permite la selección más efectiva de la ubicación del módulo, es decir, la ubicación donde la intensidad de la señal GSM es la más alta. De este modo, se han corregido las limitaciones asociadas con el uso del estándar RS-232. La salida digital disponible en el módulo MT-251 se utiliza para controlar la señalización óptica / acústica externa e informar de manera efectiva al operador sobre la necesidad de verificar el estado del objeto monitoreado en el sistema SCADA.
Otra aplicación interesante del módulo MT-251 fue su uso como convertidor de RS-232 a RS-485 y convertidor ETHERNET. En las aplicaciones implementadas, el módulo MT-251 lee datos del módulo MT-101 a través del puerto RS-232, que actúa como un convertidor de protocolo no estándar del dispositivo de medición, y luego los pone a disposición en los registros del MT-251 después del procesamiento adecuado. Como resultado, el usuario accede a los datos en el puerto n1 (RS-485) en forma de protocolo ModBus RTU o en el puerto ETHERNET en forma de protocolo ModBus TCP.
La solución descrita anteriormente se utilizó en una planta de energía para proporcionar datos digitales desde un medidor de flujo especializado al sistema DCS global.
Versión MT-151 HMI montada en armarios de control para estaciones de bombeo de aguas residuales
En 2016, nuestro equipo de software continuó desarrollando software de aplicación para controlar las estaciones de bombeo de aguas residuales con los módulos MT-151 LED y HMI. El software de aplicación ha sido diseñado para trabajar con periféricos, como inversores, arrancadores suaves, medidores de flujo electromagnéticos, analizadores de parámetros de red, etc.
Disponible en la versión HMI, la pantalla gráfica integrada proporciona soporte local para visualizar los parámetros de proceso más importantes sin la necesidad de un panel gráfico externo, estimado en unos cientos de PLN. Gracias a los recursos ampliados del módulo MT-151, por ejemplo, en el caso de las bombas de aguas residuales, fue posible implementar en un módulo de control el funcionamiento de una bomba de drenaje, así como un ventilador adicional para la cámara seca. La posibilidad de conectar transductores de temperatura externos al módulo MT-151 permite un control más preciso de la temperatura establecida. La ampliación de las funciones implementadas por el módulo MT-151 minimiza el número de elementos adicionales en el armario. Como resultado, el uso del MT-151 no aumenta el precio del gabinete de control, pero garantiza que el equipo adicional sea controlado por el software de aplicación almacenado en el módulo MT-151 y que toda la información adicional requerida se transfiera al sistema SCADA maestro. La captura de pantalla anterior muestra un ejemplo del control de una gran estación de bombeo de aguas residuales equipada con un transductor de presión y un caudalímetro electromagnético.
En 2016, realizamos otro aumento en la cantidad de funciones disponibles en un registrador gráfico único, que es un componente esencial del sistema SCADA ofrecido por CONTROL SYSTEM para visualizar estaciones de bombeo.
El módulo HMI MT-151, que controla compuertas en cámaras de medición de tuberías de agua limpia.
Las capacidades funcionales que ofrece el módulo MT-151 son suficientes para la implementación del complejo proceso matemático de control de las válvulas en las cámaras de control y medición de tuberías de agua limpia. En este caso, el software MT-151 recibe datos de varios puntos de medición, equipados con caudalímetros y transductores de presión y, basándose en un algoritmo complejo, controla el ángulo de la válvula reguladora para mantener el caudal de agua deseado en cada segmento del suministro de agua.
A continuación se muestra un ejemplo de visualización de dos cámaras.
Los ejemplos presentados aquí demuestran las capacidades funcionales que ofrece el módulo de telemetría MT-151, que en estos casos reemplaza con éxito al PLC tradicional conectado a un módem GSM. La integración del control de procesos y la transmisión de datos (3G) en un solo módulo y la capacidad de modificar remotamente un programa en el módulo MT-151 reducen significativamente los costos asociados con el lanzamiento de un objeto.
Medición del caudal de aguas residuales mediante caudalímetros ABB y módulos MT-101, MT-202, MT-151
En 2016, junto con ABB, se continuó con el monitoreo de los caudalímetros instalados con fines de facturación. Ofrecer el caudalímetro ABB en un paquete junto con un sistema de monitoreo, que además está equipado con módulos dedicados para verificar la precisión de las indicaciones y generar balances, minimiza la posibilidad de conflicto en las relaciones entre el donante y el receptor de aguas residuales.
En la primera imagen a continuación se muestra un ejemplo de monitoreo del caudal de aguas residuales en un colector de alcantarillado que conecta dos municipios. Los datos del medidor de flujo son leídos por el módulo de telemetría MT-101 mediante un protocolo digital, luego enviados al servidor de base de datos y compartidos entre ambas partes.
En la segunda captura de pantalla que se muestra a continuación se muestra un ejemplo de un monitor de caudal en una cámara de medición equipada con un caudalímetro ABB (modelo PROCESS MASTER), un convertidor de protocolo HART2ModBus RTU y un módulo MT-101. Por motivos de facturación, el armario de suministro de energía y telemetría está equipado con un UPS.
Medición del caudal de aguas residuales en tuberías de tránsito utilizando el caudalímetro ABB y los módulos MT-202 y MT-151
La medición del caudal de aguas residuales, especialmente en asentamientos entre sitios, requiere el uso de sistemas de medición de precisión, que consisten en equipos de medición precisos y profesionales y un sistema de monitorización remota para controlar el proceso de medición. En 2016, los ingenieros de CONTROL SYSTEM han implementado un sistema avanzado para medir el caudal de aguas residuales en las tuberías de tránsito. Debido a los caudalímetros especializados de ABB y al sistema hidráulico diseñado, ha sido necesario implementar un amplio análisis del caudal y control de compuertas en el sistema para garantizar la mayor precisión posible de las mediciones. Debido a la complejidad del sistema de control, la cantidad de señales obligó al uso de dos módulos MT-151. Para mejorar la confiabilidad del intercambio de datos, los módulos MT-151 están conectados adicionalmente entre sí mediante el bus ETHERNET.
Se han desarrollado aplicaciones dedicadas para los módulos MT-151 para el control del proceso de medición. Cada módulo realiza una parte del proceso y los datos entre módulos se intercambian a través del bus Ethernet y, además, se utiliza de forma redundante la tecnología inalámbrica GPRS.
El diagrama anterior ilustra las capacidades de comunicación que ofrecen los módulos telemétricos MT-151.
El proceso de medición se ha visualizado en una aplicación dedicada creada en el entorno SCADA Movicon por PROGEA. A continuación se muestra la captura de pantalla del sistema de visualización.
Diagramas de flujo detallados.
Balances específicos del usuario por hora, día, semana, mes, año o definidos por el operador.
En la aplicación de visualización descrita, creada en el sistema SCADA, se utilizan los paneles de control para presentar datos sustanciales al usuario.
Módulo de telemetría MT-331 para aplicaciones de monitoreo de tanques, alimentado con fuentes de energía renovables
La medición de los objetivos, como los tanques de agua limpia, debido a la distancia de las líneas eléctricas de baja tensión, no tiene una tensión de alimentación de 230 V y requiere módulos alimentados por baterías o el uso de fuentes de energía renovables para alimentar los equipos de medición y telemetría. Un ejemplo interesante es el embalse pintoresco en la zona de Zubrzyce.
El nivel de agua en este depósito debe mantenerse en la zona superior para garantizar la continuidad del suministro de agua a los residentes. La información sobre el nivel de agua actual debe enviarse al módulo MT-151 instalado en una estación de bombeo remota, donde dos bombas bombean agua al depósito de Zubrzyce. Hasta agosto de 2016, la transmisión de datos la realizaba el módulo MT-713. El ciclo de medición del nivel de agua se realizaba cada 10 minutos. Los resultados de las mediciones se recopilaban en un registrador interno del módulo, que “despierta” cada hora y envía el contenido del búfer al sistema SCADA.
El inconveniente de esta solución era la necesidad de sustituir periódicamente la batería del módulo, lo que creaba muchos problemas debido a las molestias de acceder a la instalación, especialmente durante el invierno. La dirección de la empresa decidió instalar un panel fotovoltaico y sustituir el módulo MT-713 por el MT-331. Se fabricó un armario de telemetría especial con dos baterías adaptado para su uso con el panel fotovoltaico, el regulador MPPT y el módulo MT-331.
El resultado fue absolutamente satisfactorio. El módulo MT-331 funciona normalmente sin modo de ahorro de energía. Las mediciones de nivel se realizan cada 5 minutos y se envían al sistema SCADA y al módulo MT-151 en la estación de bombeo de agua. Durante dos meses críticos por la falta de luz solar, es decir, diciembre y enero, no se produjo una sola descarga de la batería hasta un nivel crítico, lo que provocó que el receptor se apagara.
A continuación se muestran los gráficos que muestran el curso de los cambios en los parámetros monitoreados.
Monitorización de conjuntos hidróforos equipados con sus propios PLC mediante el módulo de telemetría MT-151
En 2016, un número relativamente grande de objetos incluidos en el sistema de visualización fueron conjuntos hidróforos. En muchas aplicaciones, CONTROL SYSTEM ha incorporado los objetos de varios niveles de equipamiento en los sistemas de visualización. En este ámbito de aplicación, los módulos MT-151 han demostrado ser excelentes. Debido a la disponibilidad de puertos de comunicación RS-485 y ETHERNET, en la mayoría de los casos fue posible crear con éxito una conexión digital con controladores PLC y transmitir datos utilizando protocolos ModBus RTU o ModBus TCP. En la página siguiente se muestran ejemplos de visualización realizados con el sistema SCADA Movicon.
El puerto ETHERNET también se utiliza en algunas aplicaciones para conectar el módulo MT-151 a los paneles gráficos.
Monitoreo de plantas de tratamiento de agua
El control de pequeñas plantas de tratamiento de agua (WTP) basado en el módulo MT-151 es una solución muy rentable y eficiente. La capacidad de depurar de forma remota un programa de control sin ingresar a la instalación es una reducción significativa en el costo de ejecutar un control de proceso. La disponibilidad del puerto ETHERNET le permite habilitar el módulo MT-151 en su red local y transferir datos al sistema SCADA sin el uso de tecnología GPRS.
Para estaciones más grandes, el proceso de tratamiento de agua está controlado por PLC que están conectados por un bus digital al MT-151.
A continuación se muestra un ejemplo de visualización de una planta de tratamiento de agua que opera en el municipio de Milicz.
En las siguientes capturas de pantalla se muestran ejemplos de visualización de otras plantas de tratamiento de agua.
A continuación se muestra el tablero creado en el sistema SCADA Movicon, que presenta al operador de forma sencilla un resumen de los parámetros más importantes de los objetos monitoreados y la información de alarmas.
Visualización de la planta de tratamiento de aguas residuales realizada en el sistema SCADA Movicon de Progea
En 2016, se desarrollaron los sistemas de visualización de plantas de tratamiento de aguas residuales utilizando el entorno Movicon distribuido por AB-MICRO.
Las capturas de pantalla anteriores muestran ejemplos de visualización de varias plantas de tratamiento de aguas residuales implementadas en el sistema SCADA Movicon 11.4.
Resumen
El año 2016 ha sido un año decisivo para los módulos MT-151 y MT-251 en las aplicaciones implementadas por nuestro equipo de ingeniería. La funcionalidad de estos módulos se ha desarrollado de forma constante durante los últimos años, lo que ha permitido la implementación de sistemas de control complejos. Al implementar las nuevas aplicaciones, no hemos experimentado ninguna limitación y, en casos especialmente exigentes, hemos combinado dos módulos MT-151, lo que ha dado como resultado una estructura de dos procesadores.
Prácticamente todas las nuevas implementaciones de sistemas de visualización han sido realizadas utilizando el sistema SCADA Movicon de Progea, distribuido por AB-MICRO. Nuestros ingenieros han valorado enormemente las oportunidades que ofrece Movicon y su apertura a modificaciones que permiten personalizar las aplicaciones según las expectativas. En conclusión, el nivel tecnológico de los productos ofrecidos por Inventia combinado con las capacidades del sistema SCADA Movicon permiten a nuestro equipo afrontar con seguridad los próximos retos en 2017.