Módulos de telemetría en aplicaciones de Control System

Funcionalidad avanzada de los módulos de telemetría InVentia de nueva generación MT-151, MT-331, MT-713/723 en aplicaciones desarrolladas e implementadas por la empresa Control System – edición 03’2019.

Estimados lectores de la revista TELEMETRON, les entregamos otro artículo que contiene descripciones de las soluciones más interesantes implementadas por los ingenieros de CONTROL SYSTEM. Tradicionalmente, este artículo es una continuación de las publicaciones contenidas en las ediciones de la revista TELEMETRON desde 2008 a 2018.

En esta edición del artículo, como en años anteriores, nos gustaría presentar a los lectores de TELEMETRON las implementaciones más interesantes y técnicamente avanzadas realizadas en 2018 junto con empresas asociadas e independientemente por un equipo experimentado de ingenieros de CONTROL SYSTEM. Nos centramos constantemente en la implementación de temas que requieren conocimientos especializados y muchos años de experiencia. Sin embargo, recordamos que nuestro principal objetivo es crear aplicaciones de alta calidad que garanticen a los usuarios que recibirán el producto que esperan.

Las aplicaciones implementadas por nuestro equipo en 2018 estuvieron dominadas en más del 90% por módulos de telemetría MT-151 LED y HMI. Una proporción muy grande de la serie MT-151 V2 se debió al hecho de que se completó el proceso de conversión de la aplicación, preparado por nosotros hace años para los módulos MT-101, a la plataforma MT-151 V2. Como resultado, todas las instalaciones nuevas se basan actualmente en MT-151 V2. Además, las versiones posteriores del firmware desarrollado por los ingenieros de InVentia en 2018 contribuyeron al aumento de las capacidades funcionales que ofrece esta serie. Respondiendo a las necesidades de nuestros usuarios, InVentia ha preparado una versión especial del módulo de batería MT-713, que se ha utilizado en aplicaciones profesionales para monitorear puntos de medición en autobuses acuáticos limpios. Además, los routers industriales TK525 fabricados por WELOTEC se han convertido en un estándar que desempeña el papel de puertas de comunicación y ofrece transferencia de datos mediante tecnología 3G.

El balance final de 2018 es de casi 11.000 módulos telemétricos funcionando en instalaciones de Polonia y Europa, con software de aplicación desarrollado por ingenieros de CONTROL SYSTEM.

En los siguientes bloques temáticos se resumen los ejemplos más interesantes de aplicaciones de módulos de telemetría.

El año 2018 fue un gran avance para nuestro equipo, entre otros en el aspecto de la implementación de la última versión del sistema de visualización de bombeo de aguas residuales en el mercado polaco. La nueva arquitectura de este sistema, basada en las últimas soluciones de TI disponibles y la introducción de numerosas funciones útiles que no estaban disponibles en la versión anterior, combinada con un nivel muy alto de seguridad implementada y estabilidad operativa, garantiza a los usuarios la capacidad de utilizar el sistema por años sin miedo a perder compatibilidad con la última versión del sistema operativo WINDOWS 10.

De acuerdo con las tendencias actuales, el nuevo sistema proporciona acceso seguro a los datos de los dispositivos que funcionan bajo el control de WINDOWS 10 o que funcionan bajo el control de sistemas operativos para dispositivos móviles, es decir, Android o iOS. Durante el diseño de la arquitectura del nuevo sistema de visualización, también se hizo énfasis en la cuestión de la creación de copias de seguridad de la base de datos.

Se han desarrollado dos versiones de sistemas SCADA para la visualización de estaciones de bombeo de aguas residuales. El primero está dedicado a usuarios que dispongan de la versión anterior del sistema con más de 40 estaciones de bombeo y ha sido implementado basándose en el sistema SCADA MoVicon versión 11.5. El estándar para esta versión es el uso de dos monitores de 28” – 32” trabajando en modo UHD.

Dividir la imagen entre los dos monitores proporciona una mayor eficiencia en el análisis del estado de las estaciones de bombeo monitoreadas. Por defecto, la información detallada del objeto seleccionado se muestra en el monitor izquierdo, mientras que la pantalla derecha muestra un mapa con todos los objetos seleccionados y su estado. La pantalla derecha también está dedicada al análisis independiente de parámetros seleccionados, como gráficos de cantidades físicas registradas, análisis de tiempo de trabajo, número de arranques de bombas, estadísticas GPRS.

Un resumen de los parámetros más importantes de los objetos monitoreados en una pantalla se conoce de la versión anterior del sistema y facilita un rápido análisis del estado de los objetos.

La ventana de alarmas no confirmadas está activa en la esquina derecha de la pantalla. El módulo de alarmas se ha ampliado significativamente y permite análisis avanzados de alarmas históricas.

En la versión más reciente del sistema, también hay una ventana con detalles de los objetos conocidos de la versión anterior.

Para garantizar la mayor confiabilidad posible en el funcionamiento del sistema de visualización, los parámetros críticos del router TK525 se verifican continuamente. En la barra superior de la ventana se presenta el estado del router y el nivel de la señal. También hay información detallada disponible en un gráfico del nivel de señal de la red 3G recibida.

La segunda versión del sistema fue creada para usuarios con menos objetos. Se basa en un sistema de visualización creado por nuestro equipo desde cero.

La interfaz gráfica totalmente escalable y la capacidad de respuesta de la página le permiten ejecutar aplicaciones en monitores con resolución inferior a WQHD o UHD. Es posible configurar fácilmente el router del usuario y así acceder a los datos desde cualquier lugar utilizando una computadora con WINDOWS 10 o dispositivos móviles.

El uso del tablero permite una supervisión rápida y efectiva de las estaciones de bombeo.

Una interfaz intuitiva que presenta el estado de la estación de bombeo monitoreada fue creada de acuerdo con las últimas tendencias. La pantalla con gráficos combina un diseño moderno con la funcionalidad conocida de la versión anterior del sistema.

Esforzándose constantemente por garantizar el nivel más alto posible de soluciones ofrecidas para estaciones de bombeo de aguas residuales tanto a nivel del sistema SCADA como a nivel de objeto, nuestros programadores también realizaron modificaciones significativas en el software de aplicación para el módulo MT-151 LED V2 para controlar estaciones de bombeo de aguas residuales.

El software ha sido ampliado con funciones de diagnóstico adicionales, que aceleran el análisis remoto del funcionamiento de la estación de bombeo desde el nivel del sistema SCADA y permiten determinar con precisión qué elemento de control de la estación de bombeo funciona incorrectamente o está dañado permanentemente. En la foto se presenta un ejemplo de un gabinete de control equipado con el módulo MT-151 LED V2 y el módulo MT-UPS-01.

En 2018, nuestro equipo desarrolló constantemente una nueva generación de la aplicación en la nube para visualizar los procesos de medición en objetos distribuidos, basada en el acceso a los datos desde un navegador web. Se ha garantizado la total escalabilidad y capacidad de respuesta del sitio mediante el uso de gráficos vectoriales en formato SVG, así como la biblioteca Bootstrap. Debido a esta solución, el contenido de la página se adapta al tamaño de la pantalla en la que se muestra. También se utilizaron las capacidades de JavaScript, HTML5 y CSS3. A continuación se muestra un ejemplo de visualización del flujo de aguas residuales en una solución destinada estrictamente a fines de facturación, es decir, liquidación de cuentas por cobrar por la transferencia de aguas residuales a un colector de aguas residuales que conecta dos municipios.

Diagramas de flujo y balances de las proyecciones.

Respondiendo a las necesidades del mercado, en 2018 se continuó con el proceso de medición de las descargas gravitacionales de aguas residuales de plantas industriales con base en un caudalímetro profesional TIDALFLUX 2300PF de la empresa alemana Krohne, utilizando las más modernas técnicas de medición.

El sistema de medición incluye, por supuesto, un set de telemetría con una aplicación en la nube para la visualización del proceso de medición y un módulo de facturación. A continuación se muestra un diagrama de bloques de un sistema profesional completo para la medición de flujos de aguas residuales por gravedad. El sistema consta de una cámara de medición con un caudalímetro especializado TIDALFLUX 2300PF, un gabinete de medición y telemetría dedicado que contiene, entre otros, un módulo de telemetría MT-101 y una aplicación moderna en la nube para la visualización de las mediciones con módulos gráficos y para el cálculo de balanzas. La comunicación entre el caudalímetro y el módulo MT-101 se basa en el protocolo ModBus RTU.

En el fragmento de captura de pantalla, se muestra la visualización en la nube dedicada al caudalímetro TIDALFLUX 2300F. En la parte derecha de la ventana hay un campo adicional que informa sobre el nivel de llenado del sensor.

En 2018 se llevaron a cabo otras tareas relacionadas con la medición de caudales y presiones en las redes de agua potable. Dado que las cámaras de medida alimentadas por red no suponen ningún desafío técnico, en este artículo describimos los puntos en los que no hay alimentación disponible de 230 V debido a la distancia de las líneas eléctricas de BT. El uso de módulos de telemetría y dispositivos de medición alimentados por baterías fue requerido con acumuladores o fuentes de energía renovables.

En la solución profesional presentada anteriormente, se utilizaron un caudalímetro electromagnético Krohne WATERFLUX 3070F moderno y especializado y un módulo de telemetría MT-713 en una versión especial, es decir, alimentado por una batería externa y equipado con un puerto de comunicación digital RS-485 con soporte de protocolo ModBus RTU. La posibilidad de comunicación digital entre el caudalímetro WATERFLUX 3070F y el módulo MT-713 permite enviar al sistema de visualización información de medición y autodiagnóstico mucho más crítica que en el caso de soluciones simples basadas únicamente en la transferencia de información vía pulso y salidas de alarmas. En el caso de caudalímetros alimentados por batería, es importante adaptar la velocidad de medición a la dinámica del flujo del medio medido. La solución implementada asegura la obtención de un ratio óptimo entre la precisión efectiva del sistema de medición y la duración de la batería. El logger integrado en el módulo MT-713 permite un mapeo preciso de los valores actuales de flujo y presión en el sistema de visualización. Para facilitar el montaje en la cámara, los componentes del sistema de telemetría han sido montados en un tablero especial. La solución aplicada acelera significativamente la puesta en marcha de todo el sistema de medición y los posibles diagnósticos.

Para visualizar el proceso de medición se utiliza la misma aplicación en la nube que para dotar a las cámaras con caudalímetros para medir los flujos de aguas residuales. La estructura de los elementos mostrados en el sitio web se adapta al estándar del equipamiento de la cámara de medición. En el caso de los caudalímetros que funcionan con baterías, es importante controlar el consumo de energía de los dispositivos individuales y estimar el tiempo restante para el reemplazo de la batería en el módulo de telemetría o caudalímetro.

Gráficos intuitivos facilitan el análisis rápido de las cantidades registradas.

En 2018, más cámaras de medición equipadas con medidores de agua clásicos fueron incorporados al sistema. Dependiendo del tipo de objeto, los armarios de telemetría se instalaron en el exterior o en el interior de edificios. El control de los caudales y presiones en distintos puntos de la red es particularmente importante en zonas montañosas y de montaña. Las crecientes expectativas de los residentes de tener la presión garantizada, especialmente en los extremos de la red, obligan a controlar estos parámetros las 24 horas del día, incluso en los puntos sin red eléctrica.

Un ejemplo de una cámara de medición equipada con un medidor de agua clásico y un transmisor de presión es presentado en la imagen. Al utilizar las funciones que ofrece el módulo MT-331, incluso en un caso tan sencillo, se envían datos de medición importantes y otra información al sistema de visualización, como señales al abrir la cámara de medición o al exceder el nivel de agua permitido en la cámara.

La migración de habitantes fuera de las ciudades obliga a ampliar la red de suministro de agua existente. No siempre es posible ni razonable aumentar la sección transversal de las tuberías de transferencia para satisfacer la creciente demanda de agua. La segmentación de las redes de agua tratada, la construcción de tanques de compensación y cámaras equipadas con conjuntos de hidróforos es, en muchos casos, la única solución. Un elemento indispensable en este tipo de instalaciones es un sistema de monitoreo remoto que controla el nivel del agua en los tanques, el funcionamiento de la unidad hidrófora, los caudales y presiones, el funcionamiento del conjunto, el encendido de las lámparas de iluminación de la zona o la violación de la zona.

Las señales del controlador ZH, el controlador agregado, el medidor de flujo o los transductores de presión y nivel fueron introducidos en el gabinete de telemetría en el que se instaló el módulo MT-151 HMI.

La capacidad de definir pantallas en la presentación gráfica permite la verificación local del valor de más de 30 parámetros.

Una visualización completa de toda la instalación se ha realizado en el sistema SCADA MoVicon.

A continuación se muestra una captura de pantalla de la visualización detallada de este objeto.

Otro objeto es un conjunto de hidróforos controlado por el controlador SIEMENS. El módulo MT-151 lee datos de los registros del controlador y los envía en modo 3G a la estación de despacho donde está instalado el sistema MoVicon SCADA.

A continuación se muestra una captura de pantalla del siguiente objeto de tipo ZH. La visualización se realiza en el sistema SCADA MoVicon.

En 2018 se continuó con el proceso de implementación de los sistemas de visualización basados ​​en el SCADA MoVicon. Esto permitió la lectura simultánea de datos de objetos conectados a la red Ethernet industrial local y la lectura de datos del router WELOTEC que envía datos de objetos distribuidos. Debido a las distancias entre los objetos, un bus de fibra óptica conecta los controladores entre sí.

A continuación se muestra la visualización de este sistema. Debido a la cantidad de objetos y drivers, la visualización realizada en el sistema MoVicon SCADA se muestra en 2 monitores UHD.

A continuación se presentan capturas de pantalla con la siguiente visualización de la estación de tratamiento de agua.

A continuación se muestra un ejemplo de una aplicación de visualización moderna realizada en el sistema SCADA MoVicon. Se trata de una estación de tratamiento de agua tecnológicamente avanzada. Los datos del controlador PLC, responsable del control del proceso, se transfieren a la estación de despacho. En resumen, las funciones que ofrece el sistema SCADA MoVicon permiten crear aplicaciones profesionales y modernas para la visualización y control remoto de funciones seleccionadas del proceso tecnológico.

En 2018 se desarrollaron sistemas de visualización para plantas depuradoras de aguas residuales en el sistema de visualización Movicon, distribuido por la empresa AB-MICRO.

El módulo MT-151 LED/HMI V2 permite la implementación completa del proceso de control para pequeñas plantas de tratamiento de agua o plantas de tratamiento de aguas residuales. El puerto ETHERNET permite crear subredes locales y comunicación con inversores, caudalímetros o válvulas de compuerta. La transferencia de datos al router ubicado en la estación de control utiliza tecnología 3G. Las capacidades técnicas que ofrecen los módulos telemétricos alimentados por baterías combinadas con la precisión de los dispositivos de medición montados en los puntos de control permiten un control cada vez más preciso de los parámetros de la red de agua tratada, la detección de fugas o el cálculo de pérdidas. En conjunto con la visualización profesional, realizada en el sistema SCADA MoVicon, nuestro equipo tiene como objetivo ofrecer soluciones compatibles con el concepto de “SMART WATER and WASTEWATER NETWORKS”, que forma parte de la filosofía WATER 4.0.

La implementación del concepto “SMART WATER and WASTEWATER NETWORKS” es otro desafío que la industria del agua y alcantarillado deberán enfrentar en la próxima década. Los cambios climáticos, las inundaciones, la necesidad de controlar el flujo de agua de lluvia hacia los embalses de retención para evitar inundaciones, minimizar las pérdidas de agua, aumentar la seguridad de las redes de agua tratada, optimizar el mantenimiento de las redes de agua según el principio de “mantenimiento predictivo”, son los factores que obligan a utilizar un número cada vez mayor de dispositivos de control y medida en la red. Una condición para el correcto funcionamiento de una estructura de diagnóstico y medición tan compleja es la transmisión de datos rápida y confiable entre los puntos de control y un centro de cálculo, en el que se recopilan y procesan los datos de medición recopilados y luego se toman las decisiones sobre los procesos de control requeridos.

Los módulos telemétricos profesionales ofrecidos por InVentia, en conjunto con dispositivos profesionales de control y medición de otros fabricantes, permiten la implementación práctica de sistemas compatibles con la idea de “SMART WATER and WASTEWATER NETWORKS”. La promoción y la implementación práctica de esta idea es un desafío para los próximos años que tenemos por delante con nuestro equipo.