Monitorización (Parte I)

VENEZUELA

Abril 2015

 Adquisición de Registro de Datos  Dispositivos para la adquisición de datos  Registro de datos

N° 003

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EDITORIAL BONDADES DE LA MONITORIZACIÓN La monitorización es aquella que consiste en el seguimiento de los procesos productivos, en donde se contempla la evolución de los productos, no solo desde un rol pasivo, sino activo al interactuar por medio de interfaces destinadas para tal fin.

Para monitorizar es necesario seguir determinados lineamientos preestablecidos, en caso de no cumplir con los mismos se generan alertas o advertencias, y durante todo este proceso se van recopilando o almacenando continuamente los históricos para su posterior uso en el análisis de tendencias.

La monitorización es de suma importancia en todo sistema u organización, puesto que permite mantener el control de la misma para así poder tomar las precauciones o posteriores correctivos ante una falla o complicación.

Los Editores

CONTENIDO Equipo Editorial

Director Editorial Rosangi Rojas Director Asociado Yddany Palma Maquetación Rosangi Rojas

Documentación Rosangi Rojas Colaboradores Arquímedes Andérico Institución Universidad de Oriente

CEG-ACPI

N° pág.

Editorial . . . . . . . . . . . . . . . .

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Prólogo . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Monitorización . . . . . . . . . . .

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Adquisición de Datos . . . . . . . 06

Dispositivos de Adquisición . . de Datos

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Registro de Datos . . . . . . . . . . 11 Representación del Proceso . . 12 Cierre . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Conclusiones . . . . . . . . . . . .

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Referencias . . . . . . . . . . . . . .

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PRÓLOGO

MONITORIZACIÓN “Detecta posibles interferencias que pudieran presentarse en el curso de alguna acción”

En

la actualidad se asiste a un enorme avance y desarrollo de la ciencia y las tecnologías, especialmente en los campos de la automatización, las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones, así como a un gran esfuerzo en el campo de la investigación, el desarrollo y la innovación tecnológica, tornándose imperiosa la necesidad de mantener un alto nivel de seguridad.

Resulta entonces de extrema importancia la implementación e implantación de sistemas orientados a la mejora, disponibilidad y fiabilidad de la información.

En tal sentido es de suma importancia la implementación de herramientas que permitirán alertar del buen o mal funcionamiento a la vez que establecer criterios de ajuste y cambio dentro del proceso.

Por tanto la monitorización juega un papel muy importante en la automatización de los proceso de vigilancia ya que le ayuda al operario y lo dota de los mecanismos necesarios para su alerta, así como la interacción amigable con el proceso y el registro de su evolución.

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MONITORIZACIÓN

por Pere Asencio y Vilanova Ramón “La monitorización se refiere al conjunto de objetos gráficos que permiten formar una representación dinámica del proceso controlado en la pantalla del ordenador...”

La

monitorización del proceso es uno de los factores clave de la supervisión ya que en ella radica la posibilidad de distinguir entre el funcionamiento correcto o anómalo.

La monitorización se trata de sistemas que alertan al operario y este decide sobre la existencia de fallos en el proceso, así como su oriBondades de la Monitorización

gen y las acciones a realizar, es utiliza para la vigilancia de la evolución adecuada de las variables.

La función de la monitorización no es exclusiva del entorno industrial, pues uno de los dominios más relevantes es en la medicina hospitalaria. En el ámbito de la instrumentación de equipos para su utilización en los cuidados intensivos de pacientes en hospitales.

Su propósito es facilitar la detección de situaciones anómalas y su diagnóstico a través de un seguimiento continuo de las variables de proceso.

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ADQUISICIÓN DE DATOS La adquisición de datos se refiere básicamente a la conexión física de los sensores presentes en el proceso con el equipo de control mediante la adaptación electrónica pertinente. En el caso de los reguladores y autómatas, estos equipos disponen de una sección electrónica de entradas adecuada a la conectividad con sensores.

La evolución de los ordenadores hacia sistemas más abiertos y modulares a base de expansiones de bus y tarjetas funcionales que permiten el acceso a representaciones eléctricas de las magnitudes de proceso ha propiciado la interconectividad del proceso con los sistemas de monitorización. Bajo la perspectiva de la monitorización, el objetivo es la centralización de todos los datos de proceso en un ordenador (o red de ordenadores); por tanto, la elección de estos dispositivos deberá hacerse conforme a la aplicación (o aplicaciones) de monitorización.

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DISPOSITIVOS DE ADQUISICIÓN DE DATOS A

continuación se apuntan las soluciones tecnológicas más habituales para la adquisición de datos pensando en la monitorización. Sin embargo, no son soluciones equivalentes alternativas, sino que muchas de ellas pueden coexistir dentro de un mismo proyecto de automatización o ser excluyentes de acuerdo con las especificaciones del proyecto.

LAS TARJETAS DE ADQUISICIÓN DE DATOS (TAD)

La solución más económica, por no necesitar de alimentación propia, ni chasis, ni pantalla de visualización la ofrecen las tarjetas de adquisición de datos (TAD) y tarjetas de instrumentación.

Son directamente conectables al bus del ordenador y su utilización se reduce a pequeños procesos de laboratorio y tareas específicas en que se requiere la potencia del ordenador para determinados cálculos. Necesitan para su utilización un software determinado para su control o en su defecto, una configuración de los drivers, los cuales son suministrados por el fabricante.

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DISPOSITIVOS DE ADQUISICIÓN DE DATOS BUSES DE ALIMENTACIÓN

CONEXIÓN DIRECTA

Una alternativa interesante cuando

Cuando las necesidades de control

se necesita de instrumentación de laboratorio específica para la automatización de ciertas medidas (respuestas en frecuencia, desfase. Sincronías, etc.) Son los buses de instrumentación. Los más comunes son el GPIB (HP-IB), bus paralelo basado en el estándar IEEE-488.2 y el VXI, que combina instrumentos y IEEE controladores programables montados en chasis y totalmente gestionados por un computador. Es común su utilización para la automatización de medidas para control de calidad de equipos y subsistemas electrónicos.

no justifican un autómata programable, porque pueden resolverse con instrumentos de panel (reguladores autónomos, visualizadores, etc.) o en situaciones donde las variables de interés controladas por el autómata son pocas y se desea, además, visualización en instrumentos de panel, puede optarse por la comunicación directa entre los instrumentos y el computador.

Para ello debe comprobarse que tanto el instrumento como el computador disponen del interfaz adecuado (módulos de transmisión en serie).

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DISPOSITIVOS DE ADQUISICIÓN DE DATOS PROGRAMABLE LOGIC CONTROLER (PLC) por Wikipedia: “El PLC es una computadora utilizada en la ingeniería automática o automatización industrial, para automatizar procesos electromecánicos, tales como el control de la maquinaria de la fábrica en líneas de montaje o atracciones mecánicas...”

Los

PLC son utilizados en muchas industrias y

máquinas. A diferencia de las computadoras de propósito general, el PLC está diseñado para múltiples señales de entrada y de salida, rangos de temperatura ampliados, inmunidad al ruido eléctrico y resistencia a la vibración y al impacto. Los programas para el control de funcionamiento de la máquina se suelen almacenar en baterías, copia de seguridad o en memorias no volátiles. Un PLC es un ejemplo de un sistema de tiempo real «duro», donde los resultados de salida deben ser producidos en respuesta a las condiciones de entrada dentro de un tiempo limitado, de lo contrario no producirá el resultado deseado.

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DISPOSITIVOS DE ADQUISICIÓN DE DATOS PLACA DE EXPANSIÓN DE BUS

en

grandes instalaciones, la utilización de placas de expansión de bus y de interfaces permite ampliar el número de entradas y salidas a tratar, llegando a tratar centenares de entradas en sistemas de E/S distribuidos.

Estas configuraciones permiten realizar tanto supervisión como control directo de la planta debido a la alta velocidad de transferencia.

BUSES DE CAMPO por Wikipedia: “Un bus de campo es un sistema de transmisión de información (datos) que simplifica enormemente la instalación y operación de máquinas y equipamientos industriales utilizados en procesos de producción.”

El objetivo de este tipo de bus de campo es sustituir las conexiones punto a punto entre los elementos de campo y el equipo de control a través del tradicional bucle de corriente de 420 mA.

En cuanto al protocolo utilizado, éste depende de los fabricantes. Algunos son propiedad de un único fabricante como: ModBus o DH+. Mientras que otros son consorcios de marcas como: ProfiBus o FieldBus, que se rigen por las recomendaciones de sus comités.

Bondades de la Monitorización

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REGISTRO DE LOS DATOS

Sea cual sea el sistema de adquisición empleado para instrumentar el sistema de monitorización, en todos se establece una digitalización de la señal. Es decir, se establece un procedimiento de conversión de la señal analógica en digital, resultando una secuencia de muestras de la señal original (señal muestreada) con una representación numérica.

Bondades de la Monitorización

Este

procedimiento de conversión

analógica a digital es por lo general transparente al usuario del sistema de monitorización, de la misma manera que lo es la comunicación entre los instrumentos del sistema de adquisición y la aplicación de monitorización.

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REPRESENTACIÓN DEL PROCESO la representación del proceso es una etapa básica de la monitorización. La identificación inmediata de los elementos del proceso con una representación gráfica (sinópticos) de éstos es importante para lograr los objetivos de la monitorización. La representación visual de información y su interactividad es lo que se conoce como Interfaz Gráfico de Operador o Interfaz Hombre Maquina (HMI o MMI). Los paquetes SCADA actuales incorporan estas facilidades a través de ventanas (o pantallas) en que se representa el proceso o parte de éste.

CREACIÓN DE SIPNÓTICOS

En

el momento de crear una representación gráfica, la elección de la iconografía adecuada, la distribución en la pantalla y la elección de los colores adecuados facilita la interacción entre el usuario y el proceso.

Algunas consideraciones útiles para la creación de pantallas gráficas o sinópticas son las que se sugieren:

1.

2.

3.

4.

5.

Bondades de la Monitorización

Las pantallas, o ventanas, tendrán una apariencia consistente.

La representación del proceso (sinópticos) se organizará de acuerdo con la distribución física de las células de producción La información numérica presentada se hará sobre los elementos gráficos que la generan.

La utilización de colores ayuda a la comprensión rápida de información.

La presencia de intermitencias llama la atención del observador, pero dificulta su lectura.

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REPRESENTACIÓN DEL PROCESO Aunque no existe una normativa a aplicar a la hora de representar el proceso en el sinóptico, la nomenclatura propuesta por la ISA (Instrument Society of America) para la documentación de procesos, es ampliamente utilizada y puede ser una forma de unificar las representaciones en el sistema de monitorización.

Cuadro 1: Significado habitual de los colores en ambientes tecnológicos.

Las facilidades gráficas que incorporan los paquetes actuales permiten la utilización de múltiples colores y la animación de objetos dentro de los sinópticos. El resultado es un interfaz dinámico y amigable que facilita la comprensión del proceso e incluso la visualización interna del equipamiento y la evolución del flujo de producto por él. Es, por tanto, importante una elección adecuada de los colores para representar estados o variables del proceso en la pantalla.

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CIERRE Uno

de los objetivos de la monitorización es poder centralizar toda la información captada por los mecanismos de automatización en una sola o pocas computadoras, para ser analizada por los operadores encargados.

Dentro de las funcionalidades básicas que aportan los entornos de monitorización actuales se encuentran la adquisición

y registro de datos, representación, centralización de información y gestión funcional, en que de manera puntual, se destacan los dispositivos para la adquirían y registros de datos, como los buses de instrumentación, los buses de campos, los PLC´s, tarjetas TAD, entre otras de igual relevancia.

Cabe resaltar, que en todas estas actividades que se llevan a cabo en la Monitorización de un proceso, se pretende su automatización con el fin de generar herramientas de ayuda a la decisión. En este sentido, hoy en día existen múltiples posibilidades como las arquitecturas en las que la supervisión es humana, es decir llevada a cabo por un supervisor, o bien las arquitecturas automatizadas, llevadas a cabo por un supervisor experto artificial. En ambos tipos de arquitecturas, no se puede olvidar que el gran objetivo es evitar pérdidas económicas debidas al malfuncionamiento de la planta, y evitar el daño físico tanto para operarios como para las máquinas que intervienen. En este sentido, la automatización y la supervisión se complementan con otras áreas del conocimiento como el mantenimiento y la seguridad industrial.

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CONCLUSIONES

REFERENCIAS  López, M. y Pérez E. (s.f). Control de Procesos. [Documento en Línea].

Consultado el 18 de abril de 2015 en: http://eueti.uvigo.es/files/material_d ocente/478/muestreodesenales.pdf

De forma rápida, se destaca, que la monitorización engloba la automatización, el seguimiento y se caracteriza por la vigilancia del proceso controlado. De forma básica, su sistema es el encargado de llevar a cabo las actividades siguientes: Adquisición y almacenamiento de datos - Monitorización o vigilancia de las variables del proceso. La adquisición de datos se refiere básicamente a la conexión física de los sensores presentes en el proceso con el equipo de control mediante la adaptación electrónica pertinente. En el caso de los reguladores y autómatas, estos equipos disponen de una sección electrónica de entradas adecuada a la conectividad con sensores mediante un rango estándar de tensiones y corrientes

 Pere, A. y Vilanova, R. 2005.

Automatización de procesos mediante la guía GEMMA. [Libro en Línea]. Consultado el 19 de abril de 2015 en: https://books.google.co.ve/books?id =oAVqBQAAQBAJ&pg=PA15&dq=mo nitorizaci%C3%B3n+y+control+de+pr ocesos+en+la+automatizacion&hl=es 419&sa=X&ei=LUMuVbuvGonjsAS0p 4CIBA&ved=0CCYQ6AEwAA#v=onep age&q=monitorizaci%C3%B3n%20y% 20control%20de%20procesos%20en %20la%20automatizacion&f=false

 Sistemas de supervisión.

Introducción a la monitorización y supervisión experta de procesos: Métodos y herramientas. Colomer, Joan; Meléndez, Joaquim; Ayza, Jordi. Extraído el 17 de abril de 2015 en: http://www.ceautomatica.es/sites/d efault/files/upload/10/files/sistemas %20de%20supervision.pdf

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