Módulos de telemetría en aplicaciones de Control System
Uso de la funcionalidad avanzada de los módulos de telemetría de nueva generación MT-151, MT-331, MT-713/723 de InVentia en aplicaciones desarrolladas e implementadas por la empresa Control System – edición 02’2018
Introducción
Estimados lectores de la revista TELEMETRON,
Les traemos otro artículo que contiene la descripción de las soluciones de aplicación más interesantes implementadas por los ingenieros de CONTROL SYSTEM. Tradicionalmente, esta edición es una continuación de las publicaciones contenidas en los números de la revista TELEMETRON de 2008 a 2017.
En la nueva edición del artículo, como en años anteriores, nos gustaría presentar las implementaciones más interesantes y técnicamente avanzadas lanzadas en 2017, junto con nuestras empresas asociadas, así como de forma independiente por un experimentado equipo de ingenieros de CONTROL SYSTEM. Nos hemos centrado constantemente en la implementación de temas que requieren conocimientos especializados y muchos años de experiencia, recordando que nuestro principal objetivo es crear aplicaciones finales de alta calidad que garanticen a los usuarios que han recibido el producto que esperaban.
En 2017, nuestro equipo implementó aplicaciones basadas en módulos de nueva generación, es decir, MT-151 LED/HMI, MT-251 3G y MT-331. Los mayores recursos disponibles en el módulo MT-151 LED/HMI combinados con la alta eficiencia de un procesador moderno, números de coma flotante y la implementación de protocolos que permiten la comunicación con dispositivos externos a través de puertos RS-485 y ETHERNET, aumentaron significativamente las capacidades funcionales. El gateway de comunicación MT-251 en la versión 3G y los routers WELOTEC de la serie TK500/700/800 permitieron procesar sin problemas los flujos de datos generados en redes que contienen más de 150 módulos de telemetría. En muchas aplicaciones se utilizó el módulo MT-331, que, gracias a la posibilidad de trabajar en dos modos de suministro de energía, resultó ser un dispositivo muy interesante.
El balance final de 2017 es un total de más de 10.200 módulos funcionando sin problemas en Polonia y Europa, con software de aplicación desarrollado por los ingenieros de CONTROL SYSTEM.
En los siguientes bloques temáticos, resumimos los ejemplos más interesantes de aplicaciones de módulos de telemetría.
Protección del medio ambiente: módulo de control MT-151 LED junto con módulos EX-101 parte del proceso de bombeo de agua en una planta de incineración de residuos
La aplicación descrita a continuación utiliza la estructura de control de multiprocesador que se utiliza habitualmente en nuestras aplicaciones. El módulo MT-151 LED junto con los módulos EX-101 realiza el proceso de control de bombas y compuertas. Cada uno de los tres módulos está asociado a su propia aplicación que implementa parte del proceso de control. Los módulos de telemetría están conectados entre sí mediante un bus RS-485. Los caudalímetros electromagnéticos también están conectados a este bus de comunicación. Arriba se muestra el esquema de comunicación.
El diagrama muestra el gran potencial que ofrece el módulo MT-151 tanto a los desarrolladores del sistema de control como al usuario. Además de la visualización local, disponible en el panel gráfico montado en la parte frontal de la puerta del armario de control, los datos de medición se transmiten adicionalmente, mediante el bus ETHERNET, a un sistema BMS integrado y ampliado que supervisa todo el proceso tecnológico en este objeto.
Además, la solución descrita utilizó la capacidad del módulo MT-151 de enviar datos mediante tecnología GPRS/3G a un servidor de base de datos dedicado y seguro, lo que le permite a nuestros ingenieros controlar de forma remota el correcto funcionamiento del proceso de control sin acceso al sistema BMS, protegido de interferencias externas.
Algoritmos estándar y avanzados para el control de estaciones de bombeo y estaciones de bombeo de aguas residuales mediante el módulo MT-151.
Los módulos de telemetría MT-151 LED y HMI dominan actualmente los sistemas de control de estaciones de bombeo y estaciones de bombeo de aguas residuales. En los últimos tres años, nuestro equipo de desarrolladores ha ampliado significativamente las capacidades funcionales del software de aplicación e implementado varias implementaciones espectaculares.
Además de las aplicaciones estándar para estaciones de bombeo y estaciones depuradoras de aguas residuales, nuestro equipo de ingenieros ha llevado a cabo proyectos más avanzados para nuestros socios comerciales relacionados con el control de dispositivos adicionales, como mezcladores y válvulas de compuerta. En este tipo de aplicaciones, era necesario controlar la cantidad de aguas residuales vertidas a la planta de tratamiento en un ciclo horario, lo que obligaba a utilizar algoritmos con funciones de predicción y almacenamiento de aguas residuales en un tanque de retención adicional y control del funcionamiento de las válvulas para vaciar el tanque de forma cíclica.
En el caso de las plantas procesadoras de pescado, debido a la estructura de las aguas residuales, fue necesario utilizar mezcladores adicionales.
La pantalla gráfica integrada, disponible en la versión HMI, permitió al personal de servicio local visualizar los parámetros más importantes del proceso sin la necesidad de un panel gráfico externo adicional, cuyo costo es de al menos unos cientos de PLN.
Gracias a los recursos ampliados del módulo MT-151, por ejemplo, en el caso de las estaciones de bombeo de aguas residuales, fue posible implementar en un módulo de software el control de la bomba de deshidratación, así como un ventilador adicional diseñado para la ventilación de la cámara seca. La posibilidad de conectar sensores de temperatura externos al módulo MT-151 permite un mantenimiento más preciso de la temperatura establecida en el armario de control. La ampliación mencionada anteriormente de las funciones realizadas por el módulo MT-151 minimiza el número de elementos adicionales incluidos en el equipamiento del armario. Como resultado, el uso del módulo MT-151 no solo no aumenta los costos de implementación del armario de control, sino que garantiza que el control de dispositivos adicionales se implementará mediante el software de aplicación almacenado en la memoria del módulo MT-151, y toda la información adicional necesaria se transferirá al sistema SCADA superior.
Módulo MT-151 HMI que controla los amortiguadores en las cámaras de medición en las instalaciones de agua limpia, implementaciones posteriores.
Probadas en las primeras aplicaciones, para esta clase de instalaciones, las capacidades funcionales ofrecidas por el módulo MT-151 llevaron a la implementación de implementaciones posteriores del proceso de control del caudal de agua en la red de abastecimiento de agua, para optimizar los costos asociados con su gestión.
En la ilustración se muestra el ejemplo de control del funcionamiento de dos válvulas de compuerta en las tuberías principales de agua en Mielno junto con la visualización.
Los ejemplos de aplicación presentados ilustran las posibilidades funcionales que ofrece el módulo de telemetría MT-151, que en estos casos sustituye con éxito a un PLC tradicional conectado a un módem GSM. La integración de las funciones de control de procesos y transmisión de datos (3G) en un único módulo con la posibilidad de modificar remotamente el programa en el MT-151 reduce significativamente los costos asociados a la gestión de la instalación.
La medición de caudales de aguas residuales en tuberías de transporte mediante caudalímetros electromagnéticos, una solución moderna en la nube para visualización con acceso a datos desde un navegador web.
En 2017, nuestro equipo desarrolló una nueva generación de aplicación en la nube para visualizar los procesos de medición en objetos distribuidos basados en el acceso a datos desde un navegador web. Para ello, se desarrolló una aplicación web profesional dedicada. Proporciona acceso seguro a los datos y visualización del proceso de medición. Se asumió que el objetivo principal sería obtener un acceso seguro y confiable a los datos desde el navegador web, tanto en dispositivos fijos como móviles. Para crear la aplicación se utilizaron las últimas tecnologías de la información disponibles. La escalabilidad y la capacidad de respuesta totales del sitio se garantizaron mediante el uso de gráficos vectoriales del formato SVG, así como la biblioteca Bootstrap. Gracias 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 caudal de aguas residuales en una solución destinada estrictamente a efectos de facturación, es decir, la liquidación de las cuentas por cobrar por el traslado de aguas residuales a un colector de aguas residuales que conecta dos municipios.
A continuación se presentan diagramas de flujo y balances.
El número de implementaciones de módulos de telemetría de InVentia en aplicaciones dedicadas a fines de facturación está creciendo rápidamente. Nuestro equipo de ingenieros preparó en 2017 un sistema de medición dedicado a la medición gravitacional del caudal de aguas residuales, basado en el caudalímetro profesional TIDALFLUX 2300F de la empresa alemana Krohne, utilizando las últimas tecnologías 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 completo y profesional para la medición gravitacional de aguas residuales. El sistema consta de una cámara de medición con un caudalímetro especializado TIDALFLUX 2300F, un gabinete de medición y telemetría dedicado, que contiene, entre otros, el módulo de telemetría MT-101 y una aplicación moderna en la nube para la visualización del proceso de medición con módulos gráficos para el cálculo de balances.
Arriba se muestra una captura de pantalla de una 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.
Para los caudalímetros dedicados a caudales de presión, la apariencia de la aplicación se adapta automáticamente al tipo de caudalímetro.
Los siguientes gráficos muestran la modulación del caudal provocada por el funcionamiento de la estación de bombeo de aguas residuales, que presiona las aguas residuales hacia la tubería de forma pulsátil.
Al final de este bloque temático se muestra un ejemplo de visualización de dos cámaras de medición con caudalímetros electromagnéticos con sensores de diámetros DN150 y DN200. Los datos de medición se integran en una sola pantalla para facilitar su análisis.
Módulos de telemetría MT-331, MT-713, MT-723 en aplicaciones para el monitoreo de caudales y presiones en cámaras de medición. Alimentación del sistema de medición mediante baterías o fuentes de energía renovables.
La medición en cámaras de medición en las que no hay suministro de 230 V debido a la distancia de las líneas de alta tensión requiere el uso de módulos de telemetría y dispositivos de medición que funcionen con baterías, baterías recargables o el uso de fuentes de energía renovables. Un ejemplo interesante puede ser el embalse ubicado en los pintorescos campos 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 actual del agua debe enviarse al módulo MT-151 instalado en una estación de bombeo remota, donde hay dos bombas que bombean agua al depósito. Para esta tarea, se fabricó un armario de energía y telemetría especial. Contiene dos baterías adaptadas para la cooperación con el panel fotovoltaico, el controlador MPPT y el módulo MT-331.
Las cámaras de medición equipadas con medidores de agua tradicionales o medidores de caudal electromagnéticos que funcionan con baterías son una categoría de objetos en los que se deben utilizar los módulos de telemetría de ahorro de energía de la serie MT-331/713/723.
Para las necesidades de nuestros socios comerciales, en 2017 se desarrolló un nuevo sistema de medición dedicado. Permite la medición más precisa de caudales y presiones en tuberías de agua limpia.
En la solución profesional presentada en la página anterior se ha utilizado un caudalímetro electromagnético especializado y moderno WATERFLUX 3070F de Krohne y el módulo de telemetría MT-713 en una versión especial, es decir, alimentado por un paquete de baterías externo y equipado con un puerto para 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 sencillas basadas únicamente en la transmisión de información mediante salida de pulsos y alarmas. En el caso de los caudalímetros alimentados por batería, es importante poder ajustar la velocidad de las mediciones a la dinámica del flujo del medio medido. La solución implementada garantiza la obtención de la relación óptima entre la precisión efectiva del sistema de medición y la duración de la batería. El módulo de registrador de datos integrado MT-713 permite la representación precisa de los valores instantáneos de caudal y presión en los gráficos del sistema de visualización.
En la siguiente imagen se muestra un ejemplo de una cámara de medición equipada con un medidor de agua clásico y un sensor de presión. Gracias a las funciones que ofrece el módulo MT-331, incluso en un caso tan sencillo, se envían al sistema de visualización datos de medición e información importantes, por ejemplo, apertura de la cámara de medición, superación del nivel de agua permitido en la cámara, etc.
En esta aplicación, el módulo de telemetría se alimenta a partir de una batería de tipo AGM, que requiere recarga cíclica unas tres veces al año. Gracias a la batería de 2,6 Ah integrada en el módulo MT-331, es posible recargar la batería externa sin necesidad de sustituirla por otra durante la carga.
La aplicación preparada para el usuario monitoriza no solamente el valor del caudal y presión medios instantáneos, sino que también informa de forma continua el nivel de tensión en la batería externa así como el tiempo estimado para la próxima carga.
A continuación se muestra la visualización del mismo objeto realizado en una aplicación en la nube dedicada a dispositivos de escritorio y móviles.
Monitoreo de los conjuntos hidróforos con controladores PLC propios mediante el módulo de telemetría MT-151.
En 2017, se continuó con el proceso de incorporación de conjuntos hidróforos a los sistemas de visualización. En numerosas aplicaciones, CONTROL SYSTEM incluyó objetos con varios niveles de equipamiento en las estructuras de los sistemas de visualización. Los módulos MT-151 han demostrado su eficacia en este ámbito de aplicación. Gracias a la disponibilidad de puertos de comunicación RS-485, así como ETHERNET, fue posible, en la mayoría de los casos, establecer una conexión digital con los PLC y transferir datos mediante los protocolos ModBus RTU o ModBus TCP. A continuación se muestra un ejemplo de visualización de una estación de tratamiento de agua (WTS) que contiene tres conjuntos hidróforos.
Para facilitar al nuevo usuario “iniciar la aventura” con telemetría, ofrecemos soluciones en la nube que permiten implementar la visualización sin construir una estación de despacho estándar equipada con un router.
En la siguiente captura de pantalla se muestra un ejemplo de la visualización del sistema de aumento de presión equipado con el sistema SCADA Movicon.
Monitoreo de estaciones de tratamiento de agua avanzadas basadas en el sistema SCADA Movicon de PROGEA.
En 2017, nuestro equipo de ingenieros implementó amplios sistemas de visualización basados en el sistema SCADA Movicon. En la arquitectura hardware, también se utilizaron módulos de telemetría de InVentia en cada una de las aplicaciones implementadas. El ejemplo presentado confirma la extraordinaria flexibilidad a la hora de combinar, en un mismo sistema, varios modelos de módulos de telemetría con dispositivos PLC.
A continuación se muestra una aplicación para visualizar la estación de tratamiento de agua descrita con el sistema SCADA Movicon.
A continuación se muestra una ventana que presenta en detalle el trabajo de las bombas de la tercera etapa.
En las capturas de pantalla a continuación, presentamos la visualización la próxima estación de tratamiento de agua.
A continuación se muestra un ejemplo de una aplicación de visualización moderna con el sistema SCADA Movicon, una estación de tratamiento de agua tecnológicamente avanzada. Los datos del controlador PLC, que es responsable de la ejecución del proceso de control, se transfieren a la estación de despacho a través del módulo MT-151 LED, que está conectado mediante el bus ETHERNET con el controlador PLC.
A continuación se muestra la vista del tablero, que presenta al operador un resumen de los parámetros más importantes de los objetos monitoreados junto con información sobre las alarmas actuales e históricas.
En resumen, las funcionalidades que ofrece el sistema SCADA Movicon permiten crear aplicaciones profesionales y modernas para la visualización y control remoto de funciones seleccionadas del proceso tecnológico.
Visualización de plantas de tratamiento de aguas residuales realizada en el sistema SCADA Movicon de Progea.
En 2017 se desarrollaron sistemas de visualización para plantas de tratamiento de aguas residuales utilizando el sistema de visualización Movicon, distribuido por AB-MICRO.
En las capturas de pantalla que aparecen a continuación y al costado, se muestran ejemplos de visualización de varias plantas de tratamiento de aguas residuales implementadas en el sistema SCADA Movicon 11.5.
Resumen
En 2017, hemos desarrollado aplicaciones cada vez más sofisticadas basadas en los módulos de telemetría de InVentia. Las funciones adicionales añadidas al firmware de estos módulos permiten a nuestro equipo implementar sistemas de control cada vez más complejos.
Una dirección interesante de la actividad de la empresa InVentia es la implementación del protocolo MQTT en módulos telemétricos seleccionados que permiten el intercambio de datos con dispositivos IoT.
Para facilitar la implementación de módulos de telemetría a los usuarios que están empezando su “aventura” con los sistemas de telemetría, hemos desarrollado una aplicación moderna en la nube que permite el acceso gratuito a los datos de proceso mediante dispositivos fijos y móviles.
En consecuencia, todos los nuevos sistemas de visualización se han implementado basados en el sistema SCADA Movicon de Progea, distribuido por AB-MICRO. El año pasado, nuestros ingenieros adquirieron una gran experiencia en la creación de aplicaciones complejas basadas en el sistema SCADA Movicon. La versión Movicon.NExT es otro de los retos que enfrenta nuestro equipo