Automatización de un Proceso Industrial 1 (Conceptos Básicos)

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La finalidad de esta entrada es compartir el flujo de trabajo, que desde mi punto de vista técnico, es el más adecuado para realizar la Automatización de un Proceso o Máquina Industrial, siendo otros tan válidos como el presentado en este artículo. También hay que comentar que dependiendo de cada proyecto, los puntos indicados serán aplicables, en mayor o menor medida.

Este flujo de trabajo, surge del trabajo a lo largo de muchos años y de los conocimientos adquiridos de grandes profesionales con los que he tenido la suerte de trabajar.

1. Definición de Proceso Industrial.

Un proceso industrial es el conjunto de operaciones unitarias o tratamientos que se realizan sobre una materia prima, para cambiar su estado de origen, pudiéndose cambiar su temperatura, volumen, composición, densidad, forma…todo ello con la mayor eficiencia posible.

2. Documentos de Inicio o Partida.

Aunque dependerá del proyecto y aunque nos vamos a centrar en aquellos que son más del ámbito de Control, los documentos para comenzar a realizar la Automatización de un Proceso son:

  • Documento o esquema funcional.
  • Diagrama de proceso (P&ID).
  • Lista de sensores e instrumentación.
  • Lista de equipos y consumidores (actuadores).
  • Lista de señales.
  • Arquitectura de Control.
  • Esquemas Unifilares.
  • Esquemas Desarrollados.
  • Posicionales de Armarios.

3. Documento o Esquema Funcional.

Este documento recoge en texto y/o con diagramas de flujos, la descripción del proceso y subprocesos, identificando los equipos que intervienen (electromecánicos, instrumentación, sensores..) en cada uno de ellos. Se puede completar mediante imágenes, diagramas de flujo, esquemas…. que ayuden a asimilar el contenido, no obstante, debe ser fácil de entender, incluso por personal no especialista en Sistemas de Control y/o Procesos.

Este documento, es la base para la realización de la “lógica cableada” (automatismos cableados) y “lógica programada” (PLC, PAC..).

Además de la descripción del funcionamiento del proceso, en este documento se debe recoger, si el sistema dispone de algún dispositivo HMI, y en caso afirmativo, las variables que serán consignables a través de éste, y aquellas que serán parámetros internos, modificables sólo a través de programación.

 4. Diagrama de Proceso (P&ID).

Según wikipedia.

Un diagrama de tuberías e instrumentación (DTI) también conocido del idioma inglés como piping and instrumentation diagram/drawing (P&ID) es un diagrama que muestra el flujo del proceso en las tuberías, así como los equipos instalados y el instrumental.

800px-Pump_with_tank_pid_en_svgDiagrama de Proceso Fuente wikipedia.

En ocasiones, se incluye en el Esquema Funcional el Diagrama de Proceso.

5. Lista de Sensores e Instrumentación.

Con el esquema funcional y diagrama de proceso, identificaremos todos los sensores e instrumentación que intervienen en el proceso y subprocesos, incluyendolos en un listado con los datos más relevantes de los instrumentos, que pueden ser:

  • Identificador o TAG del instrumento.
  • Descripción de la señal.
  • Tipo instrumento.
  • Marca.
  • Rango.

Micropilot_FMR51_PP_1Limnímetro radar de Endress+Hauser

6. Lista de Equipos y Consumidores (Actuadores).

Al igual que la lista de sensores e instrumentación, la lista de equipos y consumidores se genera a partir del esquema funcional y diagrama de proceso, este documento puede recoger la siguiente información:

  • Identificador o TAG del equipo.
  • Descripción del actuador.
  • Tipo actuador/accionamiento.
  • Marca.
  • Potencia del equipo.

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Válvula de bola de 3 vías +GF+

7. Lista de Señales.

Debemos distinguir, dos tipos:

  • Lista de señales de campo.
  • Lista de señales de intercambio con HMI (SCADA, Pantalla Táctil).

       7.1 Lista de Señales de Campo.

Tras identificar las señales necesarias para implementar la instrumentación, sensores y equipos de nuestro proceso, debemos realizar un listado que incluya todas ellas, para así poder valorar que tipo de control vamos a realizar (periferia centralizada/descentralizada, lógica cableada/programada o combinación de ambas, controlador de lazo abierto/cerrado…).

El listado podrá incluir las siguientes columnas/campos:

  • Descripción de la señal.
  • Rack, Tarjeta y número de canal de la señal.
  • TAG interno del PLC (PAC) de la variable de entrada.
  • Tipo de señal ED,SD,EA, SA, BCD…
  • Rango (señales analógicas).
  • E/S en reserva.
  • Estado en función del valor de la señal.

       7.2 Lista de Señales de Intercambio con HMI (SCADA, Pantalla Táctil).

Aunque suele realizarse en la fase final del proyecto, una vez que se realice la lista de señales de campo, podemos generar la matriz de intercambio con el HMI. La agrupación podría ser:

  • Señales de Entradas Digitales de Campo.
  • Señales de Entradas Analógicas de Campo.
  • Señales Digitales Internas del PLC (PAC).
  • Señales Analógicas Internas del PLC (PAC).
  • Ordenes Digitales.
  • Consignas Analógicas.

8. Arquitectura de Control.

Una vez que se han definido el esquema funcional, diagrama de proceso y lista de señales, podemos definir nuestra arquitectura de control, en la que se detallará:

  • Equipos de control y disposición de tarjetas de E/S y comunicaciones. (PLC, PAC, DCS).
  • HMI´s.
  • Periferia E/S (centralizada o descentralizada).
  • Equipos de comunicación.
  • Redes y buses de comunicación.

Arquitectura_CONTROL_BN_pe

9. Esquemas Unifilares, Desarrollados y Posicionales de Armario.

Los esquemas unifilares recogerán, las diferentes fuentes de alimentación (red, transformadores, grupo electrógeno…) y circuitos a alimentar, detallando los datos más relevantes de éstos, tipo de circuito, potencia….etc.

Los esquemas desarrollados, tendrán el detalle de la lógica cableada, E/S del PLC, PAC o DCS e instrumentación.

Por último, se definirán los posicionales de los diferentes armario, tanto de los paneles interiores (aparellaje, cableado, canalizaciones….), como de los frontales (auxiliares de mando, HMI, aparellaje en frontal de armario).

Todo esto, lo trataremos en otra entrada con más detalle, ya que el objeto de este artículo está mas orientado a todo lo referente al diseño del Sistema de Control.

posicionalPosicional Placa Interior Armario

En la siguientes entrada “Automatización de un Proceso Industrial 2 (Caso Práctico)”, realizaremos el diseño de un pequeño Sistema de Control paso a paso.

Saludos!!!!

30 thoughts on “Automatización de un Proceso Industrial 1 (Conceptos Básicos)

  1. Gran aporte Juan Alberto, te felicito me ha sido muy útil tu articulo me gusta mucho la automatización y de seguro seguire atento a nuevas entradas, espero con ansias el diseño de un control paso a paso.

    Saludos !

  2. Buen dia muy bueno y detallado tu articulo espero continues aportando tus conocimientos los cuales son de gran interes gracias.

  3. Excelente aporte. Comprensible. Gracias por compartir los conocimientos , para mi son fundamentales para seguir creciendo y mejorar en la automatización. Saludos

  4. Felicidades por el blog Juan Alberto; muy interesante, bien explicado y, como te imaginarás, muy útil para mi desarrollo profesional.
    Bienvenido al mundo de los blogs, mantenlo vivo y no te obsesiones mucho con el número de visitas que es malo para la salud. Un cordial saludo.

  5. Saludo con efusion esta iniciativa, estimo invalorable, entendiendo lo profuso que es el área y los diferentes términos que se usan en las regiones donde alcance llegar este documento.
    Felicitaciones, estaremos atentos a las siguientes entregas.

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