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Direcciones de Siemens en Latinoamérica
News Advance completa 14/3/04 10:25 PM Page 28 Direcciones de Siemens en Latinoamérica Argentina www.siemens.com.ar Línea Directa Siemens 0810 999 7436367 [email protected] Oficina Central Av. Pte. Julio A. Roca 530 C1067ABN Buenos Aires Tel.: 0054 11 4340-8400 Fax: 0054 11 4331-9997 Complejo Operativo Ruta 8 División Industria Calle 122 N° 4785 B1653JUK Villa Ballester Ruta 8 Km. 18 Pcia. de Buenos Aires Tel.: 0054 11 4738-7100 Fax: 0054 11 4738-7171 [email protected] Centro de Asistencia al Cliente Tel.: 0 800-444-0127 Hotline Técnica Tel.: 0054-11-4738-7164/ 7171/7340 hotline.ar@siemenscom Bolivia Sociedad Comercial e Industrial Hansa Ltda. Calle Yanacocha Esq. Mercado Nº 1004 Casilla de Correo 10800 La Paz Tel.: 00591-2-214-9800 Fax: 00591-2-211-2282 [email protected] Santa Cruz de la Sierra Av. Cristo Rendentor Nro. 470 Casilla de Correo Nro. 28 Tel.: 00591-3-3424000 Fax: 00591-3-3423233 [email protected] Brasil Siemens Ltda. Fábrica Lapa Rua Coronel Bento Bicudo 111 05069-900 São Paulo - SP CAS - Central de Atendimiento Siemens: 0800 119484 Tel.: 0055-11-3908-2211 Fax: 0055-11-3908-2631 [email protected] Siemens Ltda. Sucursal Campinas Av. Dr. José Bonifácio Coutinho Nogueira, 150 7º Andar - Ala 701 Central Vila Madalena 13091-005 - Campinas - SP Tel.: (19) 3707 6102 Fax: (19) 3707 6111 Siemens Ltda. Sucursal Brasilia SHCN-CL 211 - Bloco B Entrada 10 - Salas 201/204 Asa Norte 70863-520 - Brasília - DF Tel.: (61) 348-7600 Fax: (61) 348-7620 Siemens Ltda. Sucursal Belo Horizonte Av. do Contorno, 5919 3º, 4º, 5º e 6º andares 30110-100 - Belo Horizonte - MG Tel.: (31) 3289-4400 Fax: (31) 3289-4442 Siemens Ltda. Sucursal Porto Alegre Av. Amazonas, 477 Navegantes 90240-540 - Porto Alegre - RS Tel.: (51) 3358-1818 Fax: (51) 3358-1775 Tel.: 00571-294-2567 Fax: 00571-294-2254 Siemens Ltda. Sucursal Recife Av. Mal. Mascarenhas de Moraes, 4861 Imbiribeira 51150-003 - Recife - PE Tel.: (81) 3461-6200 Fax: (81) 3461-6211 Fábrica de Motores y Ventiladores Carrera 65, Nº 11-50 Bogotá, D.C. Tel.: 00571-294-2567 Fax: 00571-294-2254 Siemens Ltda. Sucursal Rio de Janeiro Av. da Américas, 3434 Bloco 2-6. e 7. andares Barra da Tijuca Rio de Janeiro - RJ CEP 22640-102 Tel.: (21) 3431-3000 Fax: (21) 3431-3330 Siemens Ltda. Av. Mutinga, 3800 05110-901 – Sao Paulo SP CAS – Central de Atendimento Siemens 0800 119484 Tel.: 0055-11-3908-2211 Fax: 0055-11-3908-2018 [email protected] Siemens Ltda. Sucursal Florianópolis Rua Saldanha Marinho, 310 Salas 1/3 - Centro 88010-450 - Florianópolis - SC Tel.: (48) 224-2010 Fax: (48) 224-3130 Siemens Ltda. Sucursal Ribeirão Preto Av. Presidente Vargas, 2001 Salas: 43 e 44 Jardim Califórnia 14020-260 - Ribeirão Preto - SP Tel.: (16) 623-2984 Fax: (16) 623-2984 Siemens Ltda. Sucursal Salvador Rua Arthur de Azevedo Machado, 1225 Costa Azul Salvador-BA CEP 41760-000 Tel.: (71) 340-1400 Fax: (71) 340-1414 Siemens Ltda. Sucursal Fortaleza Rua José Lourenço, 870 Salas 309/310/311/312 Ed. Consorte - Aldeota 60115-280 - Fortaleza - CE Tel.: (85) 261-7855 Fax: (85) 244-1650 Chile Siemens S.A. Av. Libertador O´Higgins 194, Piso 3, Santiago de Chile Tel.: 56-2-3614207 Fax: 56-2-3614200 [email protected] [email protected] Antofagasta Pasaje El Tabo 689, Gran Vía, Antofagasta Tel.: 56-55-258007 Fax: 56-55-240225 Concepción Marcopolo 9038, Local E, Edificio Flexcenter Bio Bio, Talcahuano Tel: 56-41-489332 Fax: 56-41-485764 Hotline técnica: Tel: 56-2-3614290 Colombia Siemens S.A. Carrera 65,Nº 11-83 Bogotá, D.C. Nos reservamos el derecho a modificaciones Siemens S.A. Sucursal Barranquilla Carrera 51-B, Nº 76-136, 5º piso Barranquilla Tel.: 0057-5-358-9777 Fax: 0057-5-368-9509 Siemens S.A. Sucursal Medellín Diagonal 47 Nº 15 Sur - 31 Medellín Tel.: 0057-4-325-3066 Ext. 2033 Fax: 0057-4-313-2557 Siemens S.A. Sucursal Occidente Calle 64 Norte Nº 5B-146, oficina 24, Centro Empresa PBX: 0057-2-664 4400 Fax: 0057-2-665 3056 Costa Rica Siemens SA La Uruca 200 Este de la plaza de Deportes Apdo. 10022-1000 San José, Costa Rica Tel.: (506) 287 5050 Fax: (506) 221 5050 Ecuador Siemens S.A. Calle Manuel Zambrano y Av. Panamericana Norte km. 2,5 Quito Tel.: 00 5932 294 3900 Fax: 00 5932 2943901 OTESA S.A. Av. Carlos Julio Arosemena, km.1 Guayaquil Tel.: 00593-4-2201-400 Fax: 00593-4-2200-653 otesa@otesacomec El Salvador El Salvador Siemens S.A. Calle Siemens No.43 Parque Industrial Santa Elena Apdo. 1525 San Salvador, El Salvador Tel.: (503) 278 3333 Fax: (503) 278 3334 Guatemala Siemens S.A. 2ª Calle 6-76, zona 10 Apdo. Postal 1959 Ciudad de Guatemala Tel.: (502) 360 7080 Fax: (502) 334 3669 Honduras Relectro S de R. L. Col. Quezada Calle la Salud Contiguo a gasolinera Shell Miramontes, Tegucigalpa Tel.: (504) 239 0367 Fax: 00504-232-4111 México Poniente 116 No.590 Col. Industrial Vallejo 02300 México, D.F. Tel.: (55) 5328 2000 Fax: (55) 5328 2192-93 Zuñiga, Jal. Tel.: (33) 3818-2100 Fax: (33) 3818-2135 Siemens S.A. Sucursal Monterrey Libramiento Arco Vial Pte. Km 4.2 Edificio "B" 066350 Santa Catarina, Nuevo León. Tel.: (81) 8124 4100 Fax: (81) 8124 4112 advance latinoamericana 1-04 advance Publicación trimestral Nicaragua Siemens S.A. Carretera Norte Km 6 Apartado 7, Managua Tel.: (505) 249 1111 Fax: 00505-249-1849 Editor Siemens AG Automation & Drives Group (A&D) Nürnberg Moorenbrunn Alemania Panamá Siemens S.A. Edison Plaza Vía Ricardo J. Alfaro 2 Piso, Oficina 16 Apartado Postal 8320978 Ciudad de Panamá Tel.: 00507-321-0455 Fax: 00507-321-0453 Comité de dirección H. Gierse, A. S. Huber, A. Ötsch Paraguay Reider & Cía. S.A.C.I. Av. Perú y Av. Artigas Asunsión Tel.: 00595-21 2190275 Tel.: 00595-212190279/2190-307 Fax: 00595-212190227 riesi@riedernetpy meiom@riedernetpy Editorial en Alemania Publicis Kommunikations Agentur GmbH, GWA, Corporate Publishing Erlangen, Alemania Perú Siemens S.A.C. Av. Domingo Orué 971 Lima 34 - Perú Tel.: 0051-1-215-0030 Fax: 0051-1-441-4047 [email protected] Uruguay Conatel S.A. Ejido 1690 11200 Montevideo Tel.: 00598-2-902-0314 Fax: 00598-2-902-3419 Responsable de contenidos Peter Miodek Concepto Christian. Leifels advance latinoamericana Editor Siemens S.A. Calle 122 (Ex. Gral. Roca) 4785 Ruta 8 Km. 18 - RA-1B1653JXA San Martín - Prov. Bs. As. - Argentina e-mail: [email protected] Tel.: (005411) 4738-7165 Responsable: P. Jebsen [email protected] Coordinador: L. Rojas Venezuela Siemens S.A. Av. Don Diego Cisneros Urbanización Los Ruices Apartado 3616 Caracas Tel.: 0058-212-203-8216 Fax: 0058-212-203-8912 a&[email protected] Producción gráfica integral: Arcuri & Asociados Siemens S.A. Centro Empresarial Este-Oeste Calle Este-Oeste N° 2 c/c Norte-Sur N° 3 Local 17 y 18 Zona Industrial Municipal Norte Valencia-EDO Carabobo Tel.: 0058-241-8334210/4211 Fax: 0058-241-832-6602 M. Grashof M. Rodriguez Larreta En Europa: España Siemens S.A. Tres Cantos (Madrid) Ronda de Europa, 5 Tel.: 0034-91-514 80 00 Fax: 0034-91-514 70 18 (prod. y sist.) Siemens S.A. Sucursal Guadalajara Camino a la Tijera No. 1 Km. 3.5 Carretera GuadalajaraMorelia 45640 Tlajomulco de E20001-M2170-L040-7800 Impreso en Argentina Traductor: J. Horwitz Corrector: Nota: Esta edición de advance latinoamericana contiene algunos artículos extraidos de la edición en alemán y artículos generados en los distintos países de habla hispánica. Todos los derechos reservados. Se pueden reproducir textos completos o resumidos indicando el origen y el autor y enviando dos copias sin cargo a la dirección de la revista. Del mismo modo se pueden fotocopiar y/o reproducir los artículos para propósito comercial. Se debe obtener el permiso de los editores antes de reproducir artículos completos. No se garantiza que no haya derechos de terceros incluidos en diagramas, figuras, descripciones, tablas e imágenes utilizados. 1|2004 s Productos, Sistemas, Soluciones para Totally Integrated Automation Automatización Tecnología Domótica robusta y flexible para el control de un centro comercial Instabus integra múltiples aplicaciones de electricidad Automatización Provisión eléctrica total para una industria siderúrgica Planta de laminado en frío abastecida con subestaciones, accionamientos, automatización, servicios e infraestructura Siemens Accionamientos Control de procesos mediante variadores de velocidad de última generación Micromaster 440 y tecnología BICO en el control de una cinta transportadora En foco: Capacitación de profesionales con tecnología avanzada de automatización Advance completa 14/3/04 10:27 PM Page 2 Indice advance En foco Accionamientos El procesamiento industrial de imágenes en avanzada 3 Nuevo accionamiento para una máquina papelera 19 Formando profesionales con tecnología innovadora Convertidores de la A a la Z 20 Record de generación de energía 6 Soluciones para la industria azucarera 23 10 Control de procesos mediante variadores de velocidad de última generación 24 Automatización Posicionamiento por medio de PLC 11 Tecnología Domótica; sistema integrado de control para un centro comercial 12 Accionamientos precisos con elevada capacidad de carga para la extrusión de materiales plásticos 26 La usina hidroeléctrica de Itaipú tiene una potencia instalada actual de 12600 MW, con 18 unidades generadoras de 700 MW. La instalación de dos turbinas más con equipamiento de maniobra y control Siemens permitirá totalizar 14000 MW. Página 10 Suministro eléctrico-electrónico completo para una planta metalúrgica 14 Exitosa aplicación de los PLC a prueba de fallas 16 Flexibilidad y control total en la operación de malterías 18 Cebadas y Maltas S.A. de CV, perteneciente al Grupo Modelo México, actualizó la automatización de dos de sus malterías y automatizó una tercera, mediante la implementación del concepto Totally Integrated Automation (TIA) de Siemens, una solución tecnológica de vanguardia. Página 18 El ingenio La Troncal es uno de los mayores productores de azúcar en Ecuador con una cpacidad de molienda de aproximadamente 14000 ton./día. Las centrífugas, que están en las últimas etapas del proceso de elaboración de azúcar, se constituyeron en el punto crítico para obtener las metas de producción. Luego de analizar distintos fabricantes de accionamientos se decidió por el equipamiento Siemens con tecnología Active Front End (AFE). Página 23 14/3/04 10:27 PM Page 3 En foco Advance completa El procesamiento industrial de imágenes en avanzada La fabricación de numerosos productos requiere cada vez mayor exactitud y calidad. El flujo de materiales con innumerables piezas y la siempre mayor frecuencia en las líneas normales de producción ya son, en el ínterin, el tema de cada día. Todo esto requiere métodos de prueba sofisticados como, por ejemplo, los que brinda el procesamiento industrial de imágenes, tecnología que avanza en forma continua para convertirse en un componente integral de las soluciones de automatización, desarrollándose cada vez más como disciplina estándar de la técnica de la automatización. Que el procesamiento industrial de imágenes gana en importancia cada día es una realidad innegable corroborada por el hecho que fue elegido como tema central de la exposición SPS/IPC/Drives 2003 realizada en Nuremberg, Alemania. El Grupo Automation and Drives de Siemens, con las series de productos Vision Sensor VS 100 y VS 720 (véase las páginas siguientes), presentó un amplio espectro de sistemas escalables para todos los campos de aplicación de la industria manufacturera. En la actualidad el procesamiento industrial de imágenes ya se extiende como un hilo rojo a través de numerosas ramas de la industria y conquista sucesivamente un sector productivo tras otro. En la industria electrónica, en especial, en la determinación de la posición con la muy elevada precisión que requiere la producción de las obleas o discos utilizados para la fabricación de semiconductores o en la corrección de posición y verificación de componentes para el equipamiento de circuitos impresos con la técnica SMD (Surface Mounted Devices / componentes de montaje superficial), rige desde hace años un lema: los elevados estándares de productivi- dad y calidad vigentes sólo pueden alcanzarse con procedimientos flexibles de procesamiento de imágenes. Pero también en la industria automotriz, donde montajes tridimensionales realizados por robots ofrecen la máxima precisión y donde en las líneas de montaje ya se elaboran diversos tipos y modificaciones diferentes, el procesamiento industrial de imágenes constituye un equipamiento indispensable. Estándar para todos Hasta ahora la aplicación del procesamiento industrial de imágenes estaba reservada para los especialistas. Sin embargo, desde la introducción de los sistemas inteligentes “Vision” que pueden integrarse fácilmente en B Continua en la página 4 advance 1-2004 3 En foco Advance completa 14/3/04 10:28 PM Page 4 Soluciones inteligentes para las aplicaciones – Simatic VS 100 Con la serie de equipos Simatic VS 100 Siemens se comprometió en el desarrollo de una clase de aparatos completamente nueva para el control de la forma, tipo y posición de piezas pequeñas o la lectura de códigos 2D según ECC200. Los sensores Vision VS 110, VS 120 y VS 130 diseñados expresamente para dicha serie se suministran como paquetes completos que incluyen la iluminación, la unidad de evaluación, el sensor y los cables correspondientes. La instalación y puesta en servicio de todos los sensores de la serie VS 100 se realiza en un santiamén, la operación es tan sencilla que no requiere capacitación. Incluso personal no experto puede utilizar el sistema de procesamiento de imágenes “desde la primera vez” porque el sistema se “entrena” en lugar de programarse. Hasta 15 resultados diferentes de este entrenamiento podrán almacenarse en forma segura aunque se interrumpa el suministro de la tensión de red. Sobre esta base los cambios de lotes (partidas) y tipos se realizan sin problemas en sólo algunos segundos. Los sensores compactos del sistema Simatic VS 100 permite utilizarlos en diferentes dispositivos alimentadores tales como transportadores vibratorios, cintas transportadoras o unidades de pinzas. Interfases normalizadas como RS 232, Profibus y Ethernet Industrial permiten integrar el sistema Vision en forma flexible, incluso en ambientes de automatización complejos. Convincentemente sencillos La sencillez de los sensores inteligentes Vision VS 100 se obtuvo limitándolos a una única función. El potente sensor Simatic VS 110 domina funciones como la verificación de la forma de piezas pequeñas. En una única pasada de verificación se controlan los siguientes aspectos: pieza correcta, pieza defectuosa, alimentación en la posición correcta. El resultado de la verificación se transmite por medio de señales digitales a válvulas neumáticas o relés pequeños que se encargan de expulsar las piezas defectuosas o girar las que no tienen la posición adecuada. La función de los sensores Simatic VS 120 es la de verificar los objetos con captación de la posición. El equipo se ajusta en forma flexible a las más variadas piezas o muestras. El sensor Vision muestra la posición reconocida como coordenada x / y y ángulo de giro. La lectura de códigos como matriz de datos es la función del robusto y confiable sensor Simatic VS 130. A este sensor no lo afectan condiciones difíciles de operación, incluso encuentra automáticamente el código en una imagen aunque ésta presente distorsiones, fallas en la superficie o una rotación. Lee tanto códigos grabados con láser, como impresos, estampados o perforados. De esta manera, las piezas nuevas podrán entrenarse para obtener evaluaciones confiables con sólo unos pocos pasos utilizando ópticas fijas y una iluminación adecuada. Su capacidad de adaptación a las más variadas superficies de los objetos y los métodos de codificación brindan a la producción una segura identificación de las piezas. B las soluciones de automatización, el procesamiento industrial de imágenes consigna tasas de crecimiento superiores al promedio. La oferta de Siemens abarca diferentes sistemas, desde los completos para aplicaciones específicas hasta los de propósitos generales para uso universal que ofrecen una solución óptima para casi cualquier requerimiento. Con los sistemas “Vision” de Siemens la industria automotriz verifica piezas en la 4 advance 1-2004 producción de motores y cajas de cambios y capta posiciones, así como datos de fabricación de piezas de montaje. Los proveedores controlan la exactitud de las medidas y el estampado sin errores de las piezas de ensamble de los automóviles, así como el montaje correcto de los tensores de cinturones de seguridad y otros componentes similares relevantes para la seguridad. En la industria farmacéutica se verifica el llenado y la correcta Sistema de control óptico para verificar la integridad de paquetes de resortes en la industria automotriz posición del cierre de ampollas, se cuentan tabletas, se controla la legibilidad, la corrección de los datos de caducidad y los números de los lotes. Las aplicaciones en el sector empaquetado ya son casi clásicas, aquí se controla que los elementos no sobresalgan de la disposición especificada, así como la posición y el tipo de las etiquetas o de los cierres. Al servicio de la calidad La mejora en la calidad y el incremento en la productividad fueron las razones principales que impulsaron a uno de los proveedores, líderes en el mundo, de piezas para la industria automotriz, a invertir en los sistemas inteligentes Vision. Un sistema de pruebas óptico para controlar la integridad de los paquetes de resortes, constituye un ejemplo de esta industria. Para este sistema, diseñado específicamente para el cliente, la empresa Heitec AG de la ciudad de Erlangen, Alemania (un “Automation Solution Provider” de Siemens), suministró una solución completa conformada por un sistema de manipulación y procesamiento industrial de imágenes. El sistema de pruebas debe controlar en 14/3/04 10:28 PM Page 5 Heitec AG Advance completa i Industrielle Bildverarbeitung mit Simatic Machine Vision En foco Links zum Thema: www.siemens.de/machine-vision Heitec AG Simatic VS 720 – Fuerte ante requerimientos individuales forma óptica el ensamblado correcto de los paquetes de resortes. Cada paquete de resortes está formado por un eje metálico sobre el que se colocan un cilindro cerámico, diez arandelas elásticas abombadas (resortes) y una pieza de cierre. Para verificar el ensamblado correcto los paquetes de resortes se colocan sobre un riel y luego una cinta transportadora los lleva para que pasen delante de una cámara. La cámara reconoce las piezas “defectuosas” y un dispositivo comandado por un cilindro neumático las expulsa, las piezas “buenas” siguen su recorrido hasta un almacenamiento intermedio desde donde se las retira para su uso posterior. El sistema de procesamiento industrial de imágenes utilizado en el caso descrito es un Vision Sensor del tipo Simatic VS 110 y una unidad de LED infrarrojos para iluminar el objeto. El sistema de manipulación está formado por un dispositivo de transporte automático que puede almacenar hasta diez paquetes de resortes y, además, una unidad para la expulsión de las piezas “defectuosas”. Un equipo Simatic S7-200 controla a todo este sistema de pruebas. Para satisfacer funciones más exigentes, Siemens amplió su serie de cámaras para aplicaciones universales VS 700 con la nueva serie VS 720. Con la misma, reforzó la gama de los flexibles sistemas para propósitos generales. Todas las funciones requeridas, es decir, la captación y el procesamiento de las imágenes, la conformación del resultado y la comunicación, se unificaron en una carcasa compacta, creando la base ideal para implementar varias funciones de control en un único ciclo de prueba. La nueva serie está formada por cinco cámaras inteligentes que satisfacen los más variados requerimientos del procesamiento industrial de imágenes tales como: inspección automática, supervisión de la producción y reconocimiento de piezas. Las versiones VS 721 CMOS y VS 722 Basic permiten obtener soluciones con costos convenientes para la mayoría de las funciones “normales”. El modelo VS 721 con sensor CMOS ofrece un costo excepcionalmente conveniente cuando no se requieren resultados exactos de medición. La VS 723 Performance es la cámara diseñada para las aplicaciones rápidas, por ejemplo, en la técnica del embalaje y tareas en las que deben verificarse numerosas características tales como el control de superficies. La cámara VS 724 High Resolution ofrece una resolución de hasta 1,3 millones de píxel de manera que se pueden captar varios detalles o dominarse funciones de medición de alta precisión. Otro campo de aplicaciones abre la cámara VS 725 Color que no sólo evalúa colores, también es capaz de verificar la existencia de determinados valores cromáticos y, por lo tanto, permite diferenciar con seguridad piezas codificadas por colores, controlar colores impresos en etiquetas o identificar la aplicación de cordones de adhesivo. Abiertas al mundo de la automatización Las cámaras de la serie VS 720 poseen una interfase Ethernet integrada y ocho entradas y salidas digitales de libre configuración. Las cámaras pueden integrarse en forma confortable en redes por medio de Ethernet y operar con prácticamente cualquier PC, de esta manera se simplifica notablemente el mantenimiento y el diagnóstico. El módulo de interfase VS Link permite visualizar las imágenes de varias cámaras en un monitor, VS Link Profibus ofrece, además, una conexión al bus PROFIBUS y así se evita tener que disponer una PC adicional para funciones de supervisión. El ancho de banda de Ethernet industrial permite asegurar en equipos externos y con una rápida secuencia, las imágenes de fallas y los datos de calidad. El software de proyectos Simatic Spectation asiste en forma amigable la implementación individual de soluciones para el procesamiento de imágenes proveyendo una amplia gama de elementos de prueba. Un emulador incluso permite realizar el proyecto sin que deba conectarse una cámara. El convincente comentario de la empresa Heitec es concluyente: “Con este dispositivo se incrementa notablemente la productividad y la calidad, por lo tanto, las inversiones de nuestros clientes se amortizan en un tiempo mínimo”. ■ Otras informaciones relacionadas con la aplicación: www.heitec.de [email protected] Visite en Internet el “Barómetro de Tendencias” actual, relacionado con el tema “Procesamiento Industrial de Imágenes” en la dirección siguiente: www.siemens.de/advance-lesen.de 14/3/04 10:28 PM Page 6 En foco Advance completa Formando profesionales con tecnología innovadora Técnico de ABZ Ingenieros en pleno ajuste de instrumentos en una sección de la planta Los sistemas de control de procesos han sufrido grandes avances e innovaciones en los últimos años y las instituciones de educación superior, buscando que los profesionales que se formen dentro de sus aulas también estén a la par con la innovación tecnológica, están en una constante mejora de sus técnicas y metodologías. Este espíritu de avance e innovación llevo a TECSUP, un prestigioso instituto de educación superior en Perú, al implementar una planta de flujo continuo totalmente au- 6 advance 1-2004 tomatizada, contando para ello con la colaboración cercana de ABZ Ingenieros, integrador de Siemens en Perú, para el diseño e implementación de la automatización de esta planta. El proceso sobre el cual se desarrollo este proyecto fue el de producción de concentrado de distintos minerales, construyendo para ello una planta concentradora de una capacidad de producción a plena carga de 800 kg/día, esta planta cuenta con las siguientes secciones: Sección de Molienda Sección de Flotación Sección de Filtrado Sección de Reactivos Sección de Relaves Sistema de Control Distribuido DCS El sistema de control DCS, instalado en la planta piloto de flujo continuo de TECSUP, representa el primer sistema DCS instalado en una planta piloto con fines educativos en Sudamérica. Siemens y ABZ ya tienen instalados sistemas DCS en la industria del Petróleo y Gas en una de las refinerías mas grandes del Perú, terminados de instalar justamente a inicios de este año. Entre las ventajas más importantes de los sistemas DCS, es la de ofrecer cero paradas por mantenimiento ya que permite el retiro de módulos en caliente, configuración On-Line, redundancia estándar en todos sus buses de comunica- 14/3/04 10:28 PM Page 7 En foco Advance completa ción y 4 lenguajes de configuración interrelacionados lo que lo hacen finalmente: abierto, flexible, integrado, expandible, innovador, confiable y sobre todo probado. El DCS se encarga de gobernar la planta e integrar los equipos y controladores de terceros, comunicándose, a través del servidor de datos ProcessSuite Historian y el bridge Modulbus/Ethernet NIM 32, instalados en un servidor industrial Siemens en el mismo gabinete, con la sala de control. El DCS integra distintas soluciones, instrumentación y sistemas de control Siemens, teniendo entre ellas las siguientes: Sistema de Parada de Emergencia ESD Sistema de control S7200 - Molienda Sistema de control S7300 - MCC Transmisores de presión Sitrans P Transmisores de nivel The probe Switches de nivel ultrasónico Siemens Miltronics ULS 200 Sensores y Transmisores de PH Sipan 32 Switches de nivel capacitivo CLS 100 y CLS 200 Todos de la marca Siemens Para la red de comunicaciones se usaron distintos protocolos y buses con el fin de poder mostrar las distintas alternativas de comunicación existentes, entre estas tenemos: Profibus DP Esta red integró los sistemas de control principales siendo el DCS el maestro y los Sistemas S7200 de la Molienda y el Sistema S7300 del MCC los esclavos, la red trabaja por ahora en 1500 kbps. El modulo HFM permite la integración de hasta 270 canales de datos Profibus en formatos de hasta 16 bits para señales discretas y canales de hasta 32 bits para señales analógicas. Una segunda red se implemento para conectar 3 variadores Micromaster 420 con el S7300 del MCC. Modbus RTU Vía este protocolo se integró controladores de lazo y medidores de parámetros eléctricos de terceros al DCS que cuenta con dos puertos seriales por procesador, teniendo una red de 9600 bps USS Esta sub-red se uso para mostrar otra opción de comunicaciones de los variadores Micromaster 420, en este caso con el Sistema S7200 de Molienda. Hart Se integró al DCS vía este protocolo los transmisores de PH Sipan 32, el módulo HMF tiene un total de 8 canales y puede recibir en total 8 instrumentos hart por cada canal. En la sala de control se instalaron dos estaciones con licencias completas de desarrollo de ProcessSuite Release 5 y librerías adicionales para su aplicación y uso en estrategias de control para otro tipo de procesos. Ya que gracias a la versatilidad del sistema DCS, la potencia del software de configuración 4-mation, que permite la configuración de estrategias de control en hasta 4 lenguajes distintos, y el innovador Control Simulator, se lograron simular 4 procesos distintos al real en la sala de control, de manera que el usuario no solo puede aprender de lo nuevo en control con el proceso real implementado si no que puede modelar su propio proceso y probarlo con total seguridad. La sección de flotación que sigue a la sección de molienda tiene como principales lazos de control el nivel de cada una de las celdas que se realiza mediante controladores de lazo de terceros integrados al DCS vía Modbus y el control de ph que se hace usando el Sipan 32 que envía su señal en protocolo Hart al DCS y este finalmente opera un variador Micromaster 420 a través del PLC S7 200 de molienda que añade cal al molino para así controlar el ph de la mezcla. La flotación comprende la recepción del mineral diluido enviado por la etapa de molienda, dicho material pasará a un proceso químico, el cual hará separar los diversos componentes mediante reacciones químicas y lograr así cada uno de los minerales deseados dependiendo de los reactivos que se utilicen. Estos reactivos provienen de la sección de reactivos que es controlado por advance 1-2004 7 14/3/04 10:29 PM Page 8 En foco Advance completa bombas peristálticas desde el DCS a través del PLC S7 300 del MCC. Se tiene en total dos circuitos de flotación y un celda columna que realiza la labor final de selección de mineral, la celda columna tiene en total 3 lazos de control, de nivel, de presión de agua y de agua de lavado que se integran con al DCS vía Modbus. La etapa de filtrado se encarga del proceso final para la obtención del mineral resultante, el fluido entregado por la celda columna es recepcionado en el espesador, donde se tiene un control de densidad controlado por el DCS, el elemento de control final es un variador de velocidad que alimenta de floculantes al espesador dependiendo de la densidad deseada. Finalmente un filtro de disco, controlado por un variador de velocidad Micromaster 420, permitirá obtener diferentes resultados en consistencia de la materia a diferentes velocidades. Los relaves se depositan en un pozo del cual con una bomba sumergible y un sistema de control de nivel discreto, usando el switch ultrasónico ULS 200, se retiran a una cancha de relaves preparada para tal fin y ubicada lejos de la zona de influencia de la planta. Sistema de Parada de Emergencia ESD El sistema ESD representa el sistema de parada de emergencia, el cual tendrá la función de brindar la seguridad a la planta en caso de ocurrir alguna falla en el equipo de control. La arquitectura implantada es del tipo 1oo1D (Uno de uno con diagnóstico). Esta ubicado en un gabinete separado y alimentado por una fuente separada, esto es para evitar una falla por principio de causa común. La integración de los sistemas ESD a los Sistemas DCS se hace simplemente conectando los cables de comunicación Modulbus A y su redundante Modulbus B, debido a que usan el mismo software de configuración 4-mation, de simulación Control Simulator y llevan su información a la misma base de datos, la integración se hace muy sencilla de implementar. Adicionalmente se instaló en una de 8 advance 1-2004 Detalle del circuito de flotación: en la vista se observan dos células de flotación las estaciones de desarrollo el software Safety matriz que permite una perfecta interpretación y desarrollo de la lógica de control de un sistema de parada de emergencia ya que trabaja sobre una matriz causa efecto, de modo que el análisis de HAZOP que se lleve a cabo es fácilmente implementado. Sistema de control S7200 - Molienda La etapa de molienda, la primera del circuito, es controlada por un PLC S7200 con un panel de operador grafico touchscreeen TP200, el PLC S7200 se comunica con el sistema de control distribuido DCS a través de una red Profibus DP, el PLC usa para ello un módulo de comunicaciones EM277 y el DCS cuenta con el Profibus Module PFM. La operación Molino se hace localmente a través del TP 200 o remotamente desde la sala de control donde se tiene el HMI ProcessSuite. El control del ingreso del mineral a la planta se hace desde una tolva, donde con la ayuda de un sistema de pesaje conformado por celdas de carga y un variador de velocidad Micromaster 420, que tiene el mando de un motor que acciona una cinta transportadora, se determina la cantidad de mineral por minuto que esta ingresando al molino para ser triturado. Adicionalmente se cuenta con la supervisión de dos variables de nivel a través del PLC S7200, la primera variable de nivel nos indica el nivel del mineral en la tolva de finos, esto con ayuda del Miniranger plus y un sensor ultrasónico XLS20, de manera que el operador puede saber en todo momento el nivel de material en la tolva y determinar cuando necesita recargar la misma; la segunda variable de nivel es la de un reservorio de agua que se tiene para la operación de la planta, de manera que el operador tenga la plena seguridad de que cuenta con la suficiente cantidad de agua para la operación de la planta. El agua es un elemento muy importante en esta sección por que dependiendo de la granulometría del mineral que se ingresa a la planta se debe determinar el uso de más o menos agua, para que la mezcla del agua con el mineral en el molino al momento del triturado tenga una determinada densidad que permita su trata- Advance completa 14/3/04 10:29 PM Page 9 i En foco Sistema de control distribuido DCS para la planta de flujo continuo de un instituto de educación técnica superior Contacto: [email protected] miento en las etapas siguientes, es por ello que el flujo de agua es monitoreado en los dos puntos de alimentación que tiene al ingreso y a la salida del molino. Aquí se tiene un primer lazo de control, que es el de densidad, este lazo esta conformado por un sensor de densidad de cabeza nuclear, que nos da el valor de la densidad instantáneo a la salida del molino, y el variador de velocidad Micromaster 420, que maneja la cinta transportadora, de esta manera ante un cambio no deseado en el material tratado, el Micromaster disminuye o aumenta la cantidad de mineral ingresado a fin de que se mantenga la densidad dentro de los valores adecuados. En el motor que mueve al molino se instaló un sensor de temperatura tipo infrarrojo para medir los cambios térmicos en el motor, un sensor de velocidad para medir las rpm del motor y un medidor de parámetros para el monitoreo, principalmente, del consumo de energía, este último valor de principal importancia por que Detalle de la sección de molienda donde se aprecia la tolva, la faja y el molino, todos ellos de pequeño tamaño dado los fines educativos de la planta permite a los procesadores calcular el costo de producción. Una bomba peristáltica recibe el material enviado por el molino y lo bombea a los 2 hidrociclones, donde se realiza la selección del material fino del grueso, el material fino pasa a la siguiente sección y el material grueso retorna al molino. Para la correcta operación de los hidrociclones se debe tener una presión constante, por ende aquí se tiene otro lazo de control, que es el de la presión, aquí con ayuda de un transmisor de presión Sitrans P y un variador Micromaster 420, que tiene el mando del motor de la bomba, se mantiene una presión constante, esto permite que los hidrociclones trabajen correctamente. Finalmente a la salida de los hidrociclones se monitorea nuevamente la densidad a fin de tener el valor de salida final de esta sección a la siguiente etapa de proceso. Sistema de Control Inalámbrico Una innovación en este tipo de aplicaciones es la integración de un sistema de comunicaciones inalámbrico conectado a la red de control y que permite que se pueda realizar labores como supervisión, configuración y control desde estaciones remotas y PC’s portátiles. Estas labores se pueden realizar gracias a que se cuenta con el NIM 32, bridge entre el protocolo Modulbus y Ethernet, corriendo en el servidor de datos Historian y al tener una red Ethernet inalámbrica abarcando toda el área de la planta e inclusive fuera de ella, el acceso a los sistemas DCS y ESD a través de 4-mation y Safety Matrix es totalmente factible, así como es factible el acceso a las pantallas de supervisión del Processsuite. Esta aplicación permite minimizar el tiempo de respuesta a los mantenimientos, configuración y eventuales reparaciones, ya que el ingeniero puede llevar las pantallas de configuración del DCS o del ESD e inclusive las pantallas de supervisión a cualquier lugar de campo y verificar in situ su correcta aplicación. ■ advance 1-2004 9 En foco Advance completa 14/3/04 10:29 PM Page 10 Record de generación de energía i Provisión de dos tubinas de 700 MW con equipamiento Siemens de maniobra y control Contacto: [email protected] Estos tableros suministran alimentación para todos los servicios auxiliares como servicios de enfriamiento, válvulas, excitación, etc., para cada unidad generadora, y fueron montados en las instalaciones de Siemens Ltda. en el barrio de Lapa en São Paulo. Para ello, la división IND (Industria) provee todos los aparatos de maniobra de la línea Sirius, interruptores abiertos de tipo 3WN6, e interruptores compactos para protección de motores 3VF (ver foto del interior de un módulo del Centro de Control de Motores Siplux). La concreción de proyectos como Itaipú y otros de este tipo consolidan a Siemens como uno de los más importantes proveedores de equipamientos y servicios para usinas hidroeléctricas. ■ La usina hidroeléctrica de Itaipú, la mayor del mundo en operación, es un emprendimiento binacional desarrollado por Brasil y Paraguay en el río Paraná. La potencia instalada actual de la usina es de 12600 MW, con 18 unidades generadoras de 700 MW. Ahora recibe las dos últimas turbinas con equipamiento Siemens de maniobra y control, totalizando así 14000 MW. Las actuales 18 unidades generadoras de Itaipú entraron en operación, de acuerdo con el cronograma, al ritmo de dos a tres por año, partiendo de mayo de 1984. La 18va. comenzó a operar el 9 de abril de 1991. La usina superó sus propios records mundiales de generación de energía por varios Vista frontal de un módulo extraíble para arranque de motor. 10 advance 1-2004 años consecutivos, y a mediados de 2004, cuando entren en operación las dos últimas turbinas, su capacidad instalada llegará a la cifra record de 14000 MW. Al consorcio Voith, Siemens, Alstom y Bardela le fue adjudicado el suministro de estas dos últimas máquinas, en forma conjunta con la empresa de ingeniería Themag. La división PTD M de Siemens suministra en este caso los tableros auxiliares de media tensión, además de los tableros de distribución de baja tensión y los Centros de Control de Motores de tipo Siplux para cada generador, estando diseñados uno de ellos para una frecuencia de 50 Hz y el otro para 60 Hz, por ser estas las frecuencias normalizadas de Paraguay y de Brasil, respectivamente. Cada tablero de baja tensión Siplux cuenta con 10 columnas, con una entrada de 3200 A, con capacidad de interrupción de 33 kA para 460 V. Vista de las columnas de entrada, con interruptores 3WN de 3200 A A continuación algunos números de Itaipú, que dan una idea de su inmensidad: El volumen total de concreto utilizado en la construcción de Itaipú sería suficiente para construir 210 estadios de fútbol como el Maracaná de Río de Janeiro. El hierro y acero utilizados permitirían la construcción de 380 torres Eiffel. Brasil debería quemar 434 mil barriles de petróleo por día para obtener en plantas termoeléctricas la misma producción de energía de Itaipú. El volumen de excavaciones de tierra y roca en Itaipú es 8,5 veces superior al del Eurotúnel, que une Francia e Inglaterra bajo el Canal de la Mancha, y el volumen de concreto es 15 veces mayor. Vista frontal de uno de los tableros de 10 columnas, en la planta Siemens del barrio de Lapa en São Paulo 10:30 PM Page 11 Posicionamiento por medio de PLC i Control del movimiento en la industria del acero por medio de PLC Links relacionados con el tema: www.siemens.de/simatic-technologie Hoesch Hohenlimburg de o 14/3/04 Automatización Advance completa Las aplicaciones del control de movimiento no requieren necesariamente un hardware separado para el posicionamiento. Un ejemplo de la industria pesada demuestra que estas tareas pueden resolverse en forma rentable con un PLC estándar y módulos funcionales especiales de software. En la planta de laminado en caliente de la empresa Hoesch Hohenlimburg se calientan los tochos de acero en bruto que pesan toneladas hasta alcanzar temperaturas de 1250 ºC, para luego transportarlos hasta el tren de laminado donde se producen flejes de acero de alta calidad o de acero fino con un ancho de 150 a 700 mm y espesores de 1,5 a 16 mm. El movimiento lo realiza un “transportador” que, con una velocidad promedio de 2 m/s, se desplaza cubriendo recorridos de hasta 14 m. Cada Herramienta gráfica para la asignación de parámetros de “Easy Motion Control” para la simple parametrización “Offline” y la puesta en servicio “Online” de los ejes. 2 minutos sale un tocho del horno, y cuando el tren de laminado no está en condiciones de recibirlo se tiene que “hacer tiempo”, es decir, levantar el tocho para depositarlo en diferentes posiciones de apoyo. De esta manera se evita que el tocho se enfríe demasiado en estos puntos de apoyo. Esta operatoria se automatizó hace 18 años con un control Simatic y el posicionamiento se implementó con un módulo periférico inteligente. Una solución óptima para esa época que permitía alcanzar una exactitud en el posicionado de ± 30 mm. Ahora se requirió una actualización de todo el dispositivo debido a la necesidad de obtener mayor visualización, mejoras en las posibilidades de diagnóstico y un manejo más sencillo del sistema. El objetivo primordial era mejorar la disponibilidad de la instalación para reducir aún más los costosos tiempos de parada. Los elementos centrales en el esquema de automatización desarrollado por la empresa Schauer Engineering de Viena, Austria, para este cometido fueron un Simatic S7-400 y “Easy Motion Control”, los nuevos módulos funcionales diseñados especialmente por Siemens para el control de movimientos. Con los mismos se pueden posicionar varios ejes (valores típicos: de 1 hasta 5 ejes) con regulación de la posición. El paquete conforme a PLCopen contiene módulos para diferentes clases de movimiento (desplazamiento absoluto, relativo, con velocidad) para la regulación de la posición, la inicialización, así como la lectura y emisión de valores reales y teóricos. Una ventaja especial que ofrece la conducción de los movimientos por software es que se pueden utilizar controladores estándar de la familia Simatic sin que se deba recurrir a un hardware especial. En función de la CPU utilizada podrán obtenerse pulsos para la regulación de la posición de 5 a 50 ms. Posicionamiento más preciso Una computadora de proceso suministra los datos de cada uno de los tochos a la CPU Simatic y ésta calcula los datos de posicionado. Los tochos se elevan o bajan por medio de dispositivos hidráulicos y fines de carrera, mientras que el “Easy Motion Control” los comanda a la posición transversal con una exactitud de ± 5 mm. Además del sistema de visualización WinCC en la plataforma de mando se instaló un panel de operador local interconectado por medio de Profibus DP. Este OP se utiliza para prefijar parámetros, así como para visualizar datos, valores de medición y avisos. El OP también permite observar en todo momento el estado actual del posicionamiento. Ya no se necesita ningún equipo adicional para efectuar diagnósticos y esto implica una mejora adicional en la disponibilidad, en especial, en caso de requerirse mantenimiento. El manejo sencillo del control de movimientos basado en software también acortó notablemente los tiempos de la ingeniería. Una capacitación de medio día fue suficiente sin que se requiera ninguna clase de know–how adicional. El operador aprecia el notable aumento de la disponibilidad al eliminarse componentes de hardware adicionales y la clara mejora en las posibilidades de diagnóstico.■ Posicionamiento de un eje con “Easy Motion Control”: www.siemens.de/automation/csi/shop ID: 17445377 advance 1-2004 11 Automatizaceon Advance completa 14/3/04 10:31 PM Page 12 Tecnología Domótica; sistema integrado de control para un centro comercial Multicentro Panamá es el centro comercial más grande de Centroamérica y está ubicado en la avenida Balboa y tiene un área de 51819,48 metros cuadrados de los cuales se destinaron unos 37626,45 metros cuadrados para el centro comercial, que incluyen cuatro pisos, dos semi sótanos, 260 locales comerciales y 3100 estacionamientos bajo techo. Actualmente el centro comercial tiene ocupado el 80% de los locales. La inversión total de este proyecto ha sido por el orden de los 120 millones. Contará además con el Hotel Decápolis en un futuro próximo. Este centro comercial contará con almacenes, restaurantes y el Supermercado El Rey, así como con destacadas franquicias y cadenas de almacenes internacionales, entre ellas: Tommy Hilfiger kids, El Caballo, Allis, Nine West, Armi, y Hard Rock Café. Multicentro tiene en sus entrañas una tecnología domótica hasta entonces desconocida en Panamá y en general en la región centroamericana, Instabus. Gracias a la visión integrada y futurista de uno de los principales contratistas, Telecom Internacional, se diseño un sistema integrado de control de este edificio. En el diseño participó Siemens S.A. de Costa Rica y la reconocida empresa centroamericana de integración de sistemas Elevatron S.A. Instabus tiene decenas de años de existencia y como estándar de comunicación es regulado por la EIBA, una organización de fabricantes de productos compatibles con la tecnología EIB (www.eiba.org). Es una tecnología probada. Por las dimensiones del edificio era necesaria una tecnología domótica flexible, robusta, fácil de instalar, que no encareciera la obra electromecánica y sobre todo que pudiera integrar múltiples aplicaciones, tanto de iluminación, ventilación, monitoreo, control y supervisión de las facilidades a lo largo y ancho del edificio. Por otro lado, dada el importante avance y éxito mundial de los sistemas abiertos, se deseaba que el sistema a instalar pudieran 12 advance 1-2004 Vistas interiores del Multicentro cumplir con esta apertura, lo que permite que productos de diferentes fabricantes se integren de forma transparente. La recomendación técnica fue Instabus- EIB, con productos Siemens. Los inicios de Instabus tuvieron su origen en Europa en 1984, y con el tiempo el sistema fue evolucionando hasta que el 1990 se formó la asociación EIBA (www.eiba.com), quien es la encargada de garantizar la estandarización entre productos de diferentes fabricantes. Hoy día, Instabus es un sistema presente en todo el mundo. La razón principal de su amplia aceptación es el respaldo de los fabricantes de clase mundial, como Siemens. Instabus permitía correr el bus a través de ductos compartidos, reduciendo el costo de instalación, además, por ser un sis- tema totalmente descentralizado y que con una fácil reparametrización se podría cambiar todas las funciones del edificio. Los elementos del bus se dividen en tres categorías: los sensores, actuadores y elementos del sistema. Los sensores son los encargados de registrar las informaciones y sucesos del entorno y enviarlas por medio del cable de bus en forma de telegramas de datos. Los actuadores son los elementos encargados de recibir estos telegramas y ejecutar las órdenes. Los elementos de sistema son aquellos necesarios para el funcionamiento de la instalación. El sistema es capaz de intercambiar datos e información a través de este único par de cables, lo cual limita el cableado de fuerza solo a los actuadores, o bien el método de comunicación que se escoja y aplique de los tres disponibles. Advance completa 14/3/04 10:32 PM Page 13 i Contacto: [email protected] El sistema permite cualquier tipo de topología, puede conectarse de manera lineal, en estrella, en árbol o también puede ser una combinación de las tres, inclusive anillo con ciertas consideraciones. El cableado entre 2 elementos puede ser de hasta 700m y la longitud total del cable es de 1000 metros. Esto sin el uso de repetidoras. Por tener Instabus módulos universales era fácil integrar al sistema el monitoreo de variables, como nivel de CO2 en el aire de los parqueos, y basado en esto activar sistemas de ventilación, reportar al cuarto de control del edificio en un Scada, usando en este caso el Software Siemens Visuales, e inclusive disparar una alarma sonora en caso de niveles peligrosos. Entre otras funciones dadas al multicentro con Instabus se monitorea el estado de las áreas privadas, o puertas de locales, de forma que se refuerce la seguridad. En general la aplicación consta de unas 10 fuentes Instabus para alimentar en Extra Bajo Voltaje un área Instabus con 5 líneas interconectado en topología libre unos 200 puntos de salida, 300 señales discretas de entradas, 12 micro PLC tipo Logo donde además ingresan los datos de Niveles de CO2 que transmiten 23 sensores Landys & Gyr. No obstante de las múltiples funciones de tiempo, sólo se necesitaron 8 relojes de 4 canales Instabus para toda esta inmensa área, dado que estos relojes calendario de tiempo real se comportan como servidores de tiempo para todos y cada uno de los aparatos en el bus, reduciendo tremendamente la instalación y mantenimiento. Y por si fuera poco, se puede forzar manualmente. El bus, como es lógico en estas dimensiones, recorre menos de 4 000 metros eléctricos, y se utilice un cable similar al Cat 5, ya que Instabus por ser un protocolo simétrico permite usar un cable relativamente sencillo y además de forma paralela hasta más de 460 VAC, siendo esto toda una novedad en una sistema domótico, ya que los demás fabricantes requieren cables y tuberías especiales para correr su sistema. La aplicación culmina con un sistema Scada basado en el producto Visuales de Siemens, desde donde se monitorea y controla esta coloso, y posea funciones tan integradas y novedosas como la posibilidad de activar el paro de emergencia de los 23 elevadores desde un centro de comando, por ejemplo en caso de que un sospecho entre a un elevador y se desea bajar el aparato al primer piso y abrir las puertas. Su programación total requirió apenas 800 horas, y el armado de más de 20 gabinetes tomó unas cuatro semanas, demostrando la facilidad de montaje del sistema. Desde la computadora donde está la supervisión del edificio también se puede ver el Circuito Cerrado de Televisión CCTV para cerrar el lazo de control total del edificio. Instabus permitirá en el futuro a los operadores de Multicentro fácilmente remodelar y cambiar funciones dada su fácil reparametrización, así como integrar otras funciones al sistema, o bien automatizar ampliaciones a las actuales instalaciones. Instabus en Centroamérica: La empresa Elvatron S.A. (www.elvatron.com), Integrador de Multicentro en conjunto con Telecom, ha apostado a Instabus y es distribuidor e integrador autorizado de Siemens. Las razones para escoger esta tecnología son las siguientes: • Un Sistema totalmente abierto, con más de 110 Fabricantes. • Tiene tres formas de transmisión: Por un cable tipo telefónico, o modulado por potencia (220V) o por Radiocomunicación (KNX). • Permite literalmente cualquier forma de conexión: estrella, árbol, anillo, etc. • Más de 10000 productos desarrollados, con más de 10 años en el mercado, con el soporte de fabricantes de Clase Mundial. • No requiere de un procesador central, por lo que es el sistema más resistente a fallas del mercado. Es de hecho un sistema de control distribuido totalmente autónomo. • Es totalmente escalable, lo cual permite que sin costos extras se pueda ampliar el sistema hasta más de catorce mil dispositivos, beneficiando al usuario final en que no está limitado a comprar una plataforma básica para empezar el proyecto de automatización: Se compra sólo lo que realmente se usa. • El sistema es inmune a perturbaciones eléctricas hasta 600VAC, lo cual le permite viajar en conduit ya existentes en un edificio. Es perfecto para reacondicionamiento de edificios y casas, así como para edificios nuevos. • Cumple con la norma Ultra Low Voltage: Evita la exposición innecesaria a una electrocución de parte de los usuarios. Pero quizás, la gran diferencia con todo lo existente en el mercado es que este sistema puede integrar, sin ninguna complicación, todas las aplicaciones de electricidad en una casa o edificio, sin importar el tamaño: Iluminación, Aire Acondicionado, Seguridad antirrobo, Monitoreo, Detección de Incendios, Video y Audio, Acceso y Control Remoto (teléfono o Internet), control de bombas, puertas, ventanas y todo aquello que tenga relación con el uso de un edificio y se relacione con movimiento y electricidad. ■ Vistas exteriores del Multicentro advance 1-2004 13 Automatización Un multicentro grande e inteligente con Instabus Automatización Advance completa 14/3/04 10:33 PM Page 14 Suministro eléctrico-electrónico completo para una planta metalúrgica Vista de la planta con el panel de entradas y salidas y del motor de accionamiento principal CSN es el mayor productor de acero de Brasil y hace 3 años, con una inversión del orden de los US$ 325 millones, adjudicó los contratos para la construcción de una nueva planta de laminado en frío en la región sur del país, en las cercanías de Curitiba. En este proyecto, Siemens actuó por primera vez en Brasil como proveedor del suministro eléctrico completo en un proyecto Greenfield del segmento metalúrgico, asociado en un consorcio formado con SMS Demag, PRO-Eco y Ross Engineering. Esta asociación permitió a Siemens suministrar todos los niveles de la pirámide de automatización de la planta completa, desde el Nivel 0 al pié de las máquinas, el Nivel 1º que comprende la automatización básica, el Nivel 2, es decir, la automatización del proceso hasta el MES (Manufacturing Execution System) que vincula la planta al ERP existente en la planta siderúrgica principal de CSN ubicado a 700 km, en Volta Redonda, Estado de Río de Janeiro. Las obras adjudicadas al consorcio por un valor de US$ 200 millones para la planta en Paraná de CSN (establecida como CISA) eran, por cierto, significativas para la industria siderúrgica brasileña porque ésta es la primera planta construida para la producción de “Galvalume”, láminas de acero recubiertas con una aleación compuesta por el 55% de Al, el 43,5% de Zn y el 1,5% de Si. Las principales secciones de la planta son las siguientes: Acumulador de entrada 14 advance 1-2004 PPPL (Push Pull Pickling Line / Línea de Decapado Push Pull), capacidad: 550000 tn/año. RCM (Reversing Cold Mill/Laminador Reversible en Frío), capacidad: 550000 tn/año. CGL (Continuous Galvanizing Line / Línea Continua de Galvanizando), capacidad: 330000 tn/año. CCL (Color Coating Line/ Línea de Revestimiento Color), capacidad: 140000 tn/año. Línea continua de galvanizado, panel de inversores Simovert El alcance de los suministros de Siemens comprenden los siguientes ítems: Subestación principal de 230 kV. Accionamientos principales y auxiliares de C.A. para todas las máquinas de la planta. Automatización completa de los niveles 0, 1, 2 y MES. Ingeniería de la instalación y los materiales correspondientes. Servicios de la instalación eléctrica para toda la planta. Infraestructura completa de la planta, incluyendo la iluminación de los edificios, de las salas eléctricas y de los caminos, el aire acondicionado y la ventilación, los sistemas de detección de incendios, de telefonía de la planta, de CCTV, de intercomunicación, etc. El proyecto se subdividió en dos fases: la Fase 1 comprendía las líneas CGL y CCL, mientras que la Fase 2 se extendía a las líneas PPPL y RCM. En la planta de CSN de Volta Redonda se producen las bobinas laminadas en caliente, las que luego se transportan a la nueva planta por ferrocarril la mayor parte del trayecto de 700 km que media entre ambas plantas. La Fase 1 finalizó con éxito en agosto del 2003 al producirse en las líneas de CGL y CCL las primeras bobinas. CGL La línea CGL fue proyectada para una producción dual continua: por una parte se la diseñó para producir acero galvanizado con el recubrimiento convencional (cinc puro) y, por la otra, con aleación de Al-Zn por medio del proceso de galvanizado por inmersión en caliente. La línea CGL comprende una sección de entrada, luego una sección de limpieza, un horno de recocido, una cuba con baño de cinc o una aleación de 55 % de Al-Zn, el control de revestimiento, la sección de enfriado, el laminador de paso, sigue la sección de tratamiento químico y, por último, la sección de salida. La velocidad de la línea es de 300 m / minuto en la salida, bobinas de 25 toneladas, flejes con anchos de 700 a 1.600 mm. La línea CGL está equipada con Siroll™, el 14/3/04 10:33 PM Page 15 i Provisión de subestaciones, accionamientos, automatización, montaje, start-up e infraestructura Contacto: [email protected] o, Control principal del laminador reversible en frío Vista de la planta sistema de control de Siemens basado en la familia de PLC Simatic S7 utilizada para funciones de control en lazo abierto mientras que las unidades funcionales tecnológicas se implementan en sistemas de control de lazo abierto y cerrado Simatic TDC configurables gráficamente. El lenguaje gráfico CFC se utiliza para programar tanto a los sistemas Simatic S7 como a los Simatic TDC. Estos controles se interconectan con un sistema de bus de alta velocidad que utiliza tecnología de fibra óptica para proporcionar a la automatización básica todos los datos relevantes en tiempo real (GDM Global Data Memory / Memoria de Datos Global) CCL La línea CCL también opera en forma continua, su función es producir acero galvanizado con recubrimiento de color aplicando a las bobinas de chapa un apresto y luego el color de terminación. Esta línea es, en muchos aspectos, similar a la CGL, y comprende una sección de entrada, otra de tratamiento previo (desengrasado, limpieza con cepillos y enjuague), la sección de pintura, el horno de curado, la sección de enfriado y la salida. La línea opera con una velocidad de 150 m / minuto en la salida, bobinas de 25 toneladas, fleje con anchos de 800 a 1.600 mm. En esta línea también se aplica el sistema de automatización Siroll™ con el potente procesador Simatic TDC que permite realizar aplicaciones especiales a lo largo de la línea con funcionamiento sincronizado y tiempos de ciclo de sólo 1 ms. PPPL y RCM La Fase 2 inició su producción comercial en Diciembre de 2003, cuando en las líneas PPPL y RCM se produjeron las primeras bobinas. La línea PPPL opera en forma continua para tratar las bobinas de fleje laminado en caliente provenientes de la planta principal de CSN. El proceso se realiza con una velocidad de 180 m / min., la línea puede recibir bobinas de 25 toneladas y en fleje de un ancho de 700 a 1.625 mm. La línea del RCM (Reversing Cold Mill / Laminador Reversible en Frío) configura el corazón de este complejo de laminado en frío, está equipada con un motor de CA de 6.000 kW en la caja de laminado y motores de CA de 2.900 kW en las bobinadoras. Para estos motores sincrónicos se instalaron accionamientos Simovert ML que impulsan el fleje con una velocidad de 1.000 m/minuto, con una capacidad de producción de 550000 tn/año y un espesor de salida de 0,25 a 4,5 mm. Al igual que el resto de la planta, esta línea también fue equipada con Siroll™. La estructura de la automatización básica refleja la subdivisión en unidades funcionales. La familia de PLC Simatic S7 se utiliza para las funciones de control de lazo abierto mientras que las unidades funcionales tecnológicas se implementaron con Simatic TDC en sistemas de lazo abierto y cerrado. El lenguaje gráfico CFC se utiliza en forma estándar en toda esta planta. Estos controles se interconectan con un sistema de bus de alta velocidad que utiliza tecnología de fibra óptica para proporcionar a la automatización básica la comunicación y el acceso a todos los datos relevantes en tiempo real por medio de GDM (Global Data Memory / Memoria Global de Datos). Además de los sistemas de ajuste hidráulico, de curvado y de desplazamiento de los cilindros, las funciones tecnológicas de la automatización de la línea RCM incluyen el control de la tensión, de la presión de los cilindros, control de flujo de material, controles del aplanado en ambos lados de la caja del laminador. Los tiempos de ciclo de exactamente 1 ms del potente sistema Simatic TDC aseguran que el sistema de control brinda una respuesta rápida a los requerimientos del laminado y de esta manera en la planta se tiene plena confianza de lograr en los próximos ensayos, a realizar en los meses venideros, las figuras de espesor y planicidad garantizadas para obtener la aceptación de la planta. La automatización del proceso recibe las órdenes de laminado provenientes del sistema de planificación de la producción ubicado en un nivel superior, gracias al sistema MES implementado por Chemtech, una compañía local de Siemens que pertenece a la unidad I&S IT PS. Esta automatización del proceso de Nivel 2 suministra los valores de referencia para el proceso de laminado de la línea RCM, el proceso de tratamiento en las líneas CGL y CCL, al igual que en la PPPL. Las fuerzas de laminado y de curvado medidas durante el paso por el RCM se suministran a un sistema de modelos que emplea una red neuronal con capacidad de autoaprendizaje. El resultado es un juego mejorado de valores de referencia que permite obtener un ajuste mucho más eficaz en la preparación del tren de laminado. La cooperación con Siemens Brasil ofrece los máximos beneficios al usuario final Una de las lecciones que dejó este proyecto fue que la vinculación Alemania – Mercosur permitió acelerar notablemente la ejecución del mismo y la capacitación del personal. Cuando el contrato entró en vigencia, una decisión de ejecutar este proyecto localmente en Brasil por medio de un equipo completo de gestión del proyecto fue rápidamente implementada sobre la base de experiencias exitosas anteriores de otros trabajos conjuntos. Además del diseño local completo de la parte de infraestructura, tales como la distribución de energía eléctrica desde la subestación de 230 kV, los aparatos de maniobra de 13,8 kV, los tableros de baja tensión, los accionamientos VVVF de C.A., etc., con una estrecha cooperación entre la oficina principal de Siemens en Erlangen, Alemania y Siemens Brasil se ejecutó la implementación de la automatización básica para el control técnico de todo el Complejo de Laminado en Frío. Los ingenieros de Siemens Brasil intervinieron en el desarrollo del proyecto desde el principio mismo, de forma tal que el knowhow de la planta para controlar las diferentes tecnologías pudieran transferirse a la región con todo éxito. Esta cooperación se refleja en considerables beneficios para el usuario final ya que el know-how que Siemens adquirió en todo el mundo quedó incorporado en la implementación de la planta. La proximidad con el cliente, a su vez, permite mantener una comunicación constante con el mismo, tanto durante las etapas de planificación como de implementación y tuvo como resultado una fluida puesta en ser vicio. Así también se asegura un excelente soporte al cliente durante el subsiguiente funcionamiento de la planta. ■ advance 1-2004 15 Automatización Advance completa Advance completa 14/3/04 10:34 PM Page 16 Automatización A Exitosa aplicación de los PLC a prueba de fallas c m r a u c m p r u x b s i o e En la nueva instalación de vaciado (llenado) para la producción de chocolate de la empresa Bühler Bindler GmbH de Bergneustadt, la atención no sólo se centra en el aumento de la flexibilidad, la productividad y la rentabilidad, ahora también se enfoca la seguridad. Por este motivo es que, por primera vez, se resolvió implementar la seguridad con el controlador Simatic S7-400 a prueba de fallas. La empresa Bühler Bindler GmbH desarrolló un concepto modular para la instalación de vaciado de chocolate del fabricante Révillon Chocolatier du Coteau de Francia (véase también la publicación “advance latinoamericana 2/2003”, páginas 14 y 15) o en www.siemens.de/automation/newscenter bajo la palabra clave “Bindler”). En este concepto – por primera vez – se reemplazan todos los ejes mecánicos por servoaccionamientos con comando descentralizado (Simovert Masterdrives). La empresa Binder, sobre la base de la excelente experiencia ganada con el nuevo concepto, continuará aplicando en el futuro los esquemas modulares con técnica descentralizada de automatización y de accionamientos. En consecuencia, también aplicó este esquema en la nueva instalación para un gran productor alemán de chocolate. Aquí los proyectistas avanzaron otro paso más: inte- 16 advance 1-2004 graron la seguridad en el concepto modular. “Las ventajas de las instalaciones descentralizadas no sólo radican en una considerable reducción del cableado y la notable disminución de las operaciones para la disposición y el servicio técnico consecuentes, la ampliación de las posibilidades de diagnóstico o la mayor transparencia. Descentralización o menor volumen de cableado también implica mayor higiene y esto, en la industria de los alimentos y golosinas, es extremadamente importante” aclara Frank Weyland, Gerente de la Oficina de Proyectos Eléctricos de Bindler en Bergneustadt. Ventajas que se quisieron acrecentar aún más por medio de la técnica de seguridad integrada. Y Frank Weyland sabe exactamente de qué habla porque la empresa Bühler Bindler GmbH con sus 120 colaboradores se especializa en el desarrollo y la construcción de sistemas de producción específicos para cada cliente, entre otros, para el vaciado en moldes de productos de chocolate macizo y/o relleno, bizcochos o barquillos. La empresa Binder de Bergneustadt pertenece al grupo empresario Bühler con sede en Suiza. Seguridad y funcionamiento normal en una misma línea Es por este motivo que los ingenieros de Binder diseñaron la instalación más reciente con el controlador a prueba de fallas Simatic S7–416F como control principal de todo el equipamiento. O sea, utilizaron un PLC convencional equipado “cuasi on top” con un núcleo de seguridad. “La ventaja decisiva para nosotros y, al fin y al cabo, el motivo por el cual nos decidimos por el con- trolador S7–416F es que podíamos integrar 1 a 1 los elementos existentes de los programas para el manejo de la máquina. De esta manera sólo se debía ampliar el programa con el núcleo de seguridad. Eso es lo que llamamos continuidad” comentó entusiasmado Christoph Klör, Gerente de Proyecto de la empresa Binder. Como es natural, lo mismo puede decirse de la comunicación: tanto los datos de seguridad como los estándar se transmiten por el mismo sistema de bus (Profibus con Profisafe). Los sensores y actuadores relevantes para la seguridad se procesan en los módulos periféricos a prueba de fallas Simatic ET 200S. Con la técnica de seguridad implementada de esta manera en la nueva instalación de Binder se simplificó notablemente la puesta en servicio porque ahora las numerosas puertas de protección y los dispositivos de seguridad de las instalaciones de vaciado de Dirk Barnekow (izq.), Gerente de QM, Frank Weyland (centro), Gerente de Proyectos, ambos de la empresa Binder con Reinhold Patz (der.) de la filial Siegen de Siemens. 14/3/04 10:34 PM Page 17 Automatización de instalaciones Un controlador a prueba de fallas Simatic S7–416F asume el mando de toda la instalación (Recorrido de los moldes). Con este controlador se comunican a través del bus Profibus DP los sistemas de accionamiento estándar y los servoaccionamientos (Masterdrives MC plus con Simolink) responsables de la circulación de los moldes, así como una serie de módulos periféricos estándar y a prueba de fallas del tipo Simatic ET 200S. Dos Simatic Panel PC 670 y un Mobic Internet Pad asumen la visualización de toda la instalación. Diferentes controladores Simatic S7–400 (CPU 412) comandan en forma independiente a cada una de las cinco máquinas para vaciar el chocolate en los moldes. El sistema de accionamiento de cada máquina está formado por cinco servomotores (Masterdrives MC plus con motores 1FT6), montados en la misma máquina, que se comunican sincronizados por pulsos con el controlador por medio del bus Profibus DP. En dicha red PROFIBUS también se emplea un Simatic MP 270B para la visualización de cada máquina vaciadora. La interconexión entre el controlador de la instalación (S7–416F) y los controladores de cada una de las máquinas vaciadoras (S7–412) se realiza por medio de Ethernet (TCP/IP). La interconexión con Ethernet se utilizó porque la instalación debía ser tan sencilla y abierta como fuera posible. Aquí Christoph Klör aclara: “La comunicación por medio de Ethernet es relativamente sencilla, se puede intercambiar un gran volumen de datos y con esto se tiene la posibilidad de acoplar la instalación con las estructuras de procesamiento de datos del cliente final, para comunicarse con otros procesos de la planta, tales como, la elaboración de la masa de chocolate o el embalaje. Por este motivo decidimos utilizar el bus Profibus para el sector determinista”. PC 670; 1. HMI al mando de la instalación PC 670; 2. HMI al mando de la instalación Módulos de enlace radial Mobic Recorrido de los moldes S7-416F Profibus DP (Profisafe) Micromaster ••• ••• M 1FK6 M 1FK6 M ••• ••• M Módulos periféricos estándar y a prueba de fallas ET 200S 50 servoaccionamientos 55 accionamientos interconectados con Simolink 10 estaciones ET 200S en el tablero principal 25 estaciones ET 200S en el campo Industrial Ethernet 1. Máquina vaciadora 5. Máquina vaciadora ••• S7-412 2DP S7-412 2DP Profibus DP Profibus DP Masterdrives Masterdrives ••• ••• M 1FT6 M 1FK6 MP 270 B; HMI para el control de las máquinas vaciadoras Links relacionados con el tema: www.siemens.de/simatic www.siemens.de/safety Contacto: [email protected] La línea Chocostar automatizada integralmente brinda mayor flexibilidad y productividad. Red de datos del cliente Ethernet Industrial Masterdrives i Controladores Simatic a prueba de fallas M 1FT6 M 1FK6 MP 270 B; HMI para el control de las máquinas vaciadoras chocolate de hasta 70 metros de largo pueden habilitarse por partes. Para esto, en la técnica de seguridad convencional con frecuencia se tiene que modificar el complejo cableado del hardware con el considerable costo consecuente. Con la técnica de seguridad aquí descripta, en cambio, alcanza con modificar una conexión en el bus Profibus de la parte correspondiente de la instalación y una sencilla liberación de los módulos de seguridad programados en KOP o FUP. “Toda la seguridad se realiza en el PLC, porque todo aquello que en la técnica de seguridad convencional se implementaba por medio de la electrotecnia, ahora se puede programar a través del software” aclaró Christoph Klör. La transparencia de la técnica de seguridad representa otra gran ventaja, en especial, para el cliente final: en las nuevas instalaciones la HMI (interfase hombre-máquina) permite determinar rápida y sencillamente qué cadena de seguridad o componente presenta una falla. Con la nueva técnica de seguridad integrada no sólo se ahorran numerosos relés, también permite implementar en una forma notablemente más sencilla y rápida todo aquello que en la técnica de seguridad convencional era muy intensivo en material y cableado como, por ejemplo, los circuitos de seguridad complejos con funciones de puenteado por medio de pulsadores de autorización para el servicio de configuración. “Con esto se amortizan en un tiempo mínimo los algo mayores costos del hardware” finaliza convencido Christoph Klör. ■ advance 1-2004 17 Automatización Advance completa Automatización Advance completa 14/3/04 10:34 PM Page 18 Flexibilidad y control total en la operación de malterías Cuando en Cebadas y Maltas S.A. de CV, empresa de clase mundial perteneciente a Grupo Modelo México, con reconocimientos en la mayoría de las áreas, desde la calidad, seguridad, administración, con premio nacional a la tecnología y otros más, se planteó el problema de actualizar la automatización de dos de sus malterías y automatizar la tercera, decidió hacerlo con los mismos estándares que se ha manejado siempre. geniería de la actualización hasta la implementación de todos los procesos en el sistema y su control centralizado. La automatización consideró las tres malterías, cada una con capacidad de producción continua de lotes de alrededor de 330 toneladas cada uno, esto es alrededor de 400 toneladas diarias de malta de diferentes tipos para surtir a las cervecerías del grupo, con la máxima calidad. Cada Maltería se compone de 3 procesos, los cuales son Remojo, Germinación por partida doble y Secado, de tal manera que entre los 3 tenemos alrededor de 900 puntos de control digital y 50 analógicos, dando un total del proyecto de 2700 puntos de control digiEs por eso que la dirección general y su gerental y 150 puntos de control analógicos, cia de planta, asesorados por el grupo corporaagrupados en alrededor de 600 dispositivos y tivo de DIBLO, buscaron una solución tecnoló90 subprocesos de producción en total, así gica de vanguardia que les permitiera no sólo como 12 unidades para trabajo con lotes. actualizar, sino centralizar y automatizar sus La arquitectura de control planteada se diprocesos de malteo hasta el límite, cumplienseñó para proporcionar un control integral y do siempre con el requisito principal de su sistema de calidad total: una mejora continua. automatización completa de producción en lotes, así como la centralización de la sala de La solución que se pedía no solamente buscontrol de tal manera que se optimizará el percaba automatizar alrededor de 30 procesos disonal humano y se maximizará la capacidad ferentes que componen el malteo, sino también optimizar los costos, aumentar el seguidel mismo de interaccionar de manera óptima con el proceso. Para lograr lo anterior, se formó miento de sus lotes y centralizar la operación, un equipo de trabajo entre personal de planta, dando al departamento de producción una hela empresa de integración y personal del grupo rramienta capaz de mantener el total control de sus procesos. corporativo, de tal manera que las ideas y la base de conocimiento de todos los involucraUna de las soluciones que llenó sus expecdos se viera totalmente volcado en el proyecto. tativas: fue el sistema PCS7 de Siemens y el Por si esto fuera poco, toda la instalación se Batch, y la misma fue implementada completamente por una empresa Mexicana, Asesoría realizó minimizando los tiempos de parada y usando los tiempos muertos de producción Integral en Ingeniería S.A. de C.V., desde la inpara efectuar las instalaciones y pruebas, ya Arquitectura TIA aplicada al proceso de malterías que la planta trabaja Estaciones de Operador OS PCS7 24 horas los 365 días Batch Cliente (Recipe, Control, Planing) Red Eth 1GB al año, de manera cona Servers tinua, para poder suEstación de Ingeniería OS Server PCS7 plir la demanda. ES PCS7 Batch Server (Recipe, Control, Plannig, DM) Un diagrama del Red Ethernet 100MB, Hub Administrable Redundante sistema implementado se presenta en la fiAS416-3 AS416-3 AS416-3 gura 1, en el cual se hizo uso de Ethernet para el bus del sistema y de control, así como la descentralización con Maltería León Maltería Estrella Maltería América Profibus para las entradas y salidas. CHASIS GERMINACION CHASIS GERMINACION CHASIS TINAS 1 CHASIS GERMINACION CHASIS GERMINACION CAJA 5 CAJA 5 CHASIS TOSTACION CHASIS TINAS 1 18 advance 1-2004 CHASIS TINAS 1 CHASIS TINAS 1 CHASIS GERMINACION CHASIS GERMINACION CAJA 5 CHASIS TOSTACION CHASIS TINAS 1 CHASIS TINAS 1 CHASIS TOSTACION i El concepto TIA aplicado al proceso de malteo Contacto: [email protected] En la parte del software, se escogió una arquitectura de servidores redundante que garantizara la operación aún ante fallas del equipo y que tuviera un tiempo de respuesta aceptable, sin menoscabo de la capacidad de control total y completo de los procesos de lotes de las tres malterías desde cualquiera de sus estaciones de operación. El resultado: un sistema de control por lotes con alta disponibilidad, facilidad de manejo, alta flexibilidad, con protección del proceso y sus operadores, capaz de soportar la operación con el mínimo de personal, así como un sistema de seguimiento del lote y sus variables de procesos para lograr alta calidad total en el producto. La implementación se realizó con la versión 6 de PCS7 y Batch, poniendo de manifiesto de inmediato la alta integración de la solución y el trabajo en concierto de todas las partes, acordes al concepto TIA (Totally Integrated Automation) de Siemens. Un punto clave en el éxito del proyecto fue la facilidad del sistema PCS7 de poder integrar la experiencia y el dominio del proceso del personal de producción, de manera directa en la implementación, gracias al avanzado sistema de programación en Cartas de Proceso y Cartas de Secuencias, logrando una visualización acorde al proceso y no acorde a diagramas eléctricos. Asimismo, el sistema de visualización, basado en WinCC, permite un respuesta rápida ante alarmas y control directo de elementos de proceso en modo manual, así como una capacidad de visualización de proceso en tiempo real que satisface al más exigente. En los procesos por lotes, el sistema Batch demostró una capacidad excelente para el manejo de los hasta 12 lotes simultáneos, proporcionando en todo momento una flexibilidad y control total en la operación, y una automatización sorprendente. El grupo de trabajo estuvo integrado por: el Ing. Jorge Carbajal Gte. de Planta, el Ing. Carlos Bazán Jefe de Producción, el Ing. Javier Hernández de Proyectos Corporativos, operadores y personal de AIISA la empresa integradora. “La malta es nuestra estrella y la estrella es nuestra malta”, dice un slogan en la planta. En este caso, Siemens con PCS7, Batch y TIA, aportó su granito de arena para que la estrella brillara más. ■ Advance completa 14/3/04 10:36 PM Page 19 i Nuevo accionamiento para una máquina papelera mx El Área de Industria y Servicios (I&S) de la Gerencia de Industria e Infraestructura de Siemens S.A. Chile se adjudicó el contrato por la reforma del accionamiento de la máquina papelera Nº1 de Cartulinas CMPC S.A. Este está instalado en la Planta Valdivia, que se encuentra ubicada en la Décima Región. Cartulinas CMPC S.A., filial de Empresas CMPC S.A., es una empresa que se dedica desde 1959 a la fabricación y comercialización de cartulinas. La larga experiencia de Cartulinas CMPC en el rubro y su avanzada tecnología junto a las materias primas que utiliza, le permite entregar productos que se ubican dentro de las mejores calidades y compiten con los prestigiosos proveedores del mundo. Cuenta con dos plantas productoras, una en la ciudad de Valdivia y otra en la región del Maule, con una capacidad total de 220000 ton./año. Esto le permite convertirse en un socio comercial de largo plazo, capaz de disponer de grandes volúmenes tanto para el mercado local como para la exportación. En la actualidad, Cartulinas CMPC comercializa sus productos en más de 30 países de América, Europa y Asia. Planta Valdivia Inaugurada en 1951, la planta Valdivia fue pionera en Latinoa- Accionamientos Sistema de Automatización Simatic S7-400 al Contacto: [email protected] [email protected] mérica en la producción de cartulinas para la elaboración de estuches y displays. Tuvo una producción inicial de 5000 ton./año, cifra que en la actualidad alcanza las 40000 ton./año, gracias a una completa renovación de su máquina papelera en el año 1991 y a constantes mejoras efectuadas hasta la fecha. El proyecto El contrato, por un monto de USD 0,5 millones, se gestó gracias a una importante labor conjunta entre Siemens Chile y Siemens Alemania. El proyecto fue liderado localmente por el Área de Industria y Servicios (I&S) de Siemens Chile, destacando el especial esfuerzo realizado por los Srs. Eduard Domke y Paulo Ogalde. Esta reforma, que entró a funcionar en el segundo semestre del 2003 y que viene a reemplazar un antiguo accionamiento en corriente continua de Harland Simon y también de Reliance, se integró con el suministro, la ingeniería, la construcción, la supervisión del montaje eléctrico y la puesta en servicio de 29 accionamientos de última tecnología en corriente alterna, separados en dos grupos. El primer grupo correspondiente al área húmeda, que está accionado por un rectificador ca/cc de 1100 kW sin capacidad de regeneración el cual alimenta una barra en corriente continua a la cual estan conectados 12 inversores de diferentes potencias con sus respectivos motores. El segundo grupo correspondiente al área seca, esta accionado por un rectificador ca/cc de 400 kW con capacidad de regeneración, el cual ali- menta una barra en corriente continua a la cual estan conectados 17 inversores de diferentes potencias con sus respectivos motores. El accionamiento de la máquina, esta basado en el sistema de automatización Simatic S7-400 y periferia descentralizada ET200M, bajo la plataforma de Simatic PCS7, e interconectado mediante una red Profibus. Posee 6 paneles de operación Simatic MP 370, ubicados en los pupitres de operación. Incluye un sistema de operación y supervisión central, que está conec- tado al Sistema Central Simatic S7-400 vía red standard Industrial Ethernet; e incorpora una estación de ingeniería, que se utiliza para actividades de ingeniería, mantenimiento y service, conectada también al Sistema Central Simatic. Todo esto permite digitalizar la máquina papelera N°1 y le da la garantía a nuestro cliente de aumentar la disponibilidad del sistema y la precisión en el control, integrando funciones de diagnóstico, mantenimiento preventivo, operación y service. ■ advance 1-2004 19 Accionamientos Advance completa 14/3/04 10:36 PM Page 20 Convertidores de la A a la Z Los diferentes modelos de accionamientos de velocidad variable de Automation & Drives de Siemens satisfacen todos los requerimientos de las aplicaciones industriales modernas. El espectro de productos abarca desde el económico convertidor de pequeña potencia y múltiples aplicaciones, los grandes accionamientos confiables con varios megavatios de potencia hasta los accionamientos de elevada dinámica para máquinas herramienta y de producción. La cada vez mayor presión para optimizar los costos lleva a una creciente automatización que, en la construcción de máquinas e instalaciones, implica una intensificación de la modularización, de la descentralización y, con esto, al desplazamiento de las funciones tecnológicas específicas de la lógica y del accionamiento a los mismos accionamientos. La consecuencia última de todo esto es la implementación de sistemas mecatrónicos en los que los accionamientos individuales con acoplamiento mecánico se reemplazan por otros accionamientos individuales con regulación electrónica de la velocidad y capacidad de comunicación. La multiplicidad de los procesos en los que los accionamientos desempeñan un papel esencial, hace que en la actualidad éstos deban satisfacer los requerimientos más variados, tales como un rango muy amplio del margen de ajuste de la velocidad, buenas características de marcha concéntrica, elevados pares de giro y dinámica hasta la máxima precisión y exactitud en la repetitibilidad. Aquí, con frecuencia, debe agregarse la capacidad de comunicación para que los accionamientos puedan integrarse con facilidad en el sistema de automatización. En los últimos años la atención se enfocó, en general, hacia los ahorros obtenibles en los costos de explotación de numerosas aplicaciones utilizando convertidores y, en especial, a la reducción de los costos de la energía consumida. Un ejemplo lo constituyen las máquinas hidrodinámicas (turbinas). Justamente en este sector, la regulación electrónica de la velocidad adaptada al proceso de la máquina impulsora brinda considerables potenciales de ahorro de energía que, 20 advance 1-2004 Simovert MV Familia Micromaster según la curva característica, puede llegar hasta el 50%. Por otra parte, la reducción de los requerimientos de mantenimiento debida a la disminución de la carga mecánica en la máquina impulsora y en otros elementos de la instalación agrega otros potenciales de ahorro en los costos. A continuación ofrecemos un resumen del espectro de accionamientos con velocidad variable ofrecidos por A&D de Siemens. La familia de convertidores de frecuencia Micromaster La familia de productos convertidores de frecuencia Micromaster ofrece una solución apropiada para las más variadas funciones de accionamiento en aplicaciones estándar o más complejas, incluso de potencia elevada. Su uso se extiende, por ejemplo, desde accionamientos de barreras o de portones en una gama de potencias de hasta 0,75 kW, accionamientos para cintas transportadoras y aplicaciones en la construcción de máquinas que requieran hasta 11 kW o en la técnica del movimientos de materiales, las industrias textiles, de alimentos y golosinas hasta bombas y ventiladores con potencias que llegan a los 250 kW. Para soluciones cercanas a los motores – Micromaster 411 y Combimaster 411 Las soluciones descentralizadas de acciona- mientos ahorran espacio y dinero cuando se pueden eliminar total o parcialmente los tableros. El convertidor de frecuencia Micromaster 411 es el indicado para las soluciones descentralizadas: es modular y robusto con elevado grado de protección y, por lo tanto, adecuado para las condiciones de operación más duras. A elección se lo puede instalar en las cercanías del motor o montarlo directamente sobre este motor y, así, con flexibilidad, permite implementar aplicaciones que requieren un mínimo de espacio. El convertidor de frecuencia Micromaster 411 en combinación con un motor economizador de energía de la clase de rendimiento EFF2 conforman la unidad compacta Combimaster 411 con una gama de potencias que se extiende desde 0,37 hasta 3,0 kW. Modular para toda exigencia – la serie de convertidores Simovert Masterdrives La serie de convertidores Simovert Masterdrives se ofrece en las variantes “Motion Control” (con servorregulación) y “Vector Control” (con control de frecuencia y regulación vectorial). El concepto modular y el diseño uniforme permiten combinar y montar en hilera aparatos de las ejecuciones de regulación más variadas. En correspondencia con la potente regulación en el lado del motor y por medio de la regulación vectorial activa orientada por ángulos, en el la- 14/3/04 10:36 PM Page 21 Accionamientos Advance completa Familia Masterdrives do de la red los convertidores Masterdrives AFE (Active Front End) procuran una alimentación y recuperación de energía óptimos. Los convertidores Simovert Masterdrives “Motion Control (MC)” fueron diseñados para aplicaciones en el área de los servo–accionamientos industriales y, además, armonizados óptimamente con los compactos servomotores Siemens de alta dinámica. Estos convertidores se suministran en las siguientes variantes: tensiones de redes trifásicas de 380 a 480 V, 3 CA, 50 / 60 Hz en las formas constructivas “Kompakt Plus” con potencias de 0,55 hasta 18,5 kW, como equipos compactos con potencias de 2,2 hasta 37 kW y como equipos para montaje en tableros, de 45 hasta 250 kW. Los convertidores Masterdrives MC se utilizan en todos los casos en los que se requiere una conducción coordinada del movimiento con elevada dinámica en varios ejes y control de la posición o una funcionalidad de Motion Control como, por ejemplo, marcha sincrónica, levas, etc. Los convertidores Masterdrives “Vector Control (VC)”-control vectorial- tienen un circuito de tensión intermedio ejecutado en técnica digital con onduladores IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor, o sea, transistores bipolares de compuerta aislada). La gama de tensiones de red de estos convertidores cubre de 380 a 690 V y el rango de potencias de los equipos estándar se ex- tiende de 0,55 hasta 2300 kW según la forma constructiva (“Kompakt Plus”, compactos, de montaje en tablero). Su ejecución comprende las versiones de convertidor para conexión a una red trifásica de 3 conductores, de ondulador para conexión a las barras de corriente continua o de rectificador de alimentación para suministrar corriente continua a las barras correspondientes. Aplicaciones típicas de los equipos Masterdrives VC son los accionamientos multimotor para la conducción continua del movimiento, por ejemplo, en bandas de tejido pasantes y accionamientos individuales con requerimientos elevados en cuanto a la exactitud de la velocidad y el par o alta calidad en el giro concéntrico en todos los rangos de velocidades, por ejemplo, en mezcladoras, amasadoras, extrusoras, centrífugas, bancos de pruebas de cajas de cambios, etc. Los accionamientos Masterdrives pueden realizarse como soluciones específicas para clientes que requieran potencias superiores a los 6000 kW, por ejemplo, para accionamientos multimotor en plantas siderúrgicas o de laminado, en la elaboración de papel, así como en accionamientos individuales adaptados para uso naval. Simodrive 611 y Simodrive Posmo – elevada dinámica y precisión El sistema convertidor Simodrive 611 ofrece esencialmente soluciones flexibles para máquinas herramienta y de manipulación, así como para prensas y máquinas embaladoras o de producción en ramos tales como vidrio, madera, piedra, textil y papel, donde se requiere el posicionamiento coordinado de varios ejes con elevada dinámica bajo la dirección de un controlador de movimientos de nivel superior como, por ejemplo, Simotion, Sinumerik o un módulo Simatic FM. El equipo Simodrive 611 está formado por módulos individuales de alimentación y de accionamiento adecuados para todo motor. Un módulo de potencia y la unidad enchufable de regulación conforman el módulo de accionamiento. El módulo de potencia puede armonizarse con el tamaño del motor, la unidad enchufable de regulación determina la posición o la interfase del valor teórico de la ve- locidad. Esta conformación permite combinar conjuntos de accionamientos que pueden adaptarse rápida y flexiblemente a la potencia de accionamiento y el número de ejes de cada máquina. Los sistemas de accionamiento Simodrive Posmo A, SI, CA y CD abren la técnica de la disposición descentralizada y en cercanías de la máquina para servoaccionamientos en máquinas herramienta y de producción. Estos sistemas con elevado grado de protección permiten que la técnica de accionamiento migre del tablero directamente a la máquina. El motor de posicionamiento Simodrive Posmo A integra en el motor el módulo de potencia del convertidor, la regulación del motor y toda la conducción del movimiento. De esta forma se lo aplica para modificar formatos y topes o para ajustar magnitudes del proceso, por ejemplo, por medio de válvulas motorizadas. El accionamiento Simodrive Posmo SI integrado en el motor es una unidad mecatrónica completamente funcional para las más diversas aplicaciones en la construcción de máquinas. Este accionamiento integra el módulo de potencia, la regulación del motor, motores de la serie constructiva 1FK6 y un sistema para la medición de valores absolutos. Los accionamientos Simodrive Posmo CA y CD (para tensiones de alimentación de 400 V, 3 CA y 600 V CC respectivamente) fueron diseñados para el montaje en las cercanías del motor. Estos accionamientos, con la clase de protección IP 65, fueron concebidos para diferentes variantes de motores y poseen la misma funcionalidad que la versión Posmo SI. La variante Posmo C ofrece la posibilidad de conectar un segundo sistema para la medición de la posición con alta resolución. Convertidores Simovert de alta potencia alimentados por media tensión Simovert es el convertidor para aplicaciones de media tensión con máquinas asincrónicas de hasta 7,5 MW. Como convertidor con circuito de tensión intermedio se lo suministra tanto con refrigeración por aire como por agua. Las clases de tensión abarcan desde 2,3 hasta 6,6 kV. El espectro de aplicaciones alcanza desde bombas y ventiladores a accionamientos de par constante para molinos, mezcladoras y extrusoras hasta cintas transportadoras, instalaciones para el trefilado de alambres y accionamientos navales. Simovert MV trabaja con semiconductores de potencia HV–IGBT advance 1-2004 21 Advance completa 14/3/04 10:36 PM Page 22 i Familia Sinamics (High–Voltaje Insulated Gate Bipolar Transistor, o sea, transistores bipolares de compuerta aislada para alta tensión), una tecnología innovadora en la que mundialmente Siemens posee la mayor experiencia, obtenida tanto con convertidores Simovert MV como con accionamientos ferroviarios. La tecnología HV–IGBT simplifica drásticamente la conformación del convertidor de media tensión y el resultado es que los equipos Simovert MV son especialmente confiables, compactos, modulares y ofrecen considerables ventajas para el servicio técnico. Simovert D es el robusto convertidor directo para grandes máquinas asincrónicas y sincrónicas de baja velocidad cuyo servicio requiere una elevada dinámica y performance (rendimiento), en especial, para los accionamientos principales para trenes de laminado, accionamientos navales, máquinas extractoras de pozos mineros, molinos de cemento y de minerales. Con potencias de hasta 20 MW, Simovert D cubre las clases de tensión de 1 a 4 kV. En el campo de la media tensión, mantener pleno par hasta en velocidades cercanas a cero, es una condición “imperativa” para aplicaciones que prescinden de los engranajes reductores. Los equipos Simovert ML también fueron diseñados para funciones de accionamiento de alta dinámica y performance en la gama superior de potencias, pero para el rango de las velocidades mayores. Como equipo AFE, el convertidor con circuito intermedio de corriente se destaca por los beneficios que brinda a la red y la capacidad de realimentar energía a la misma. Su campo de aplicación se extiende a las grandes máquinas sincrónicas con potencias de hasta 20 MW para los accionamientos principales de los trenes de laminado, al igual que los motores lineales del tren Transrapid. El convertidor Simovert S con circuito intermedio de corriente se diseñó para “propósitos generales” en grandes máquinas sincrónicas para impulsar, por ejemplo, bombas, ventiladores, accionamientos navales y compresores con refrigeración por agua y potencias de hasta 100 MW. Las clases de tensión abarcan de 1,89 hasta más de 13 kV. En estas máquinas pueden alcanzarse velocidades de hasta 6000 rpm. Su constitución sencilla, sin fusibles, a prueba de cortocircuitos, hace que los equipos Simovert S sean extremadamente robustos, confiables y que, al mismo tiempo, no requieran mantenimiento. La ejecución con refrigeración por aire se utiliza como convertidor de 22 advance 1-2004 alle Fotos: Siemens Accionamientos Convertidores para todas las aplicaciones arranque para generadores de centrales eléctricas, bombas de alimentación para calderas o soplantes para altos hornos. Plataforma innovadora de accionamientos: la familia Sinamics Sinamics se denomina la novísima familia de accionamientos de A&D de Siemens en la que se colocan sobre una única base de hardware y software todas las soluciones de accionamientos, desde el simple convertidor de frecuencia, desde los potentes accionamientos para impulsar bombas, ventiladores y compresores hasta el sistema de accionamientos modular universal para las funciones más exigentes. Las herramientas comunes para el proyecto (Sizer) y puesta en servicio (Starter) permiten combinar de manera sencilla los diferentes accionamientos Sinamics para conformar soluciones individuales y generales. Sinamics G110 en su versión para redes monofásicas de 200 a 240 V representa la entrada al mundo de los accionamientos con velocidad variable más sencilla y con precios convenientes. Adecuados para aplicaciones en todo el mundo y con potencias de hasta 3 kW su puesta en servicio y manejo sencillos seducen al usuario. Aquí también debe agregarse la posibilidad del copiado rápido de parámetros a través de un panel de operación opcional. A elección puede disponerse de una entrada analógica o una interfase RS 485. Tres entradas digitales permiten un uso flexible en las aplicaciones parametrizables más variadas como, por ejemplo, accionamientos para soportes móviles de publicidad en túneles de lavado, aparatos climatizadores o para gimnasios, así como en ramos como el alimenticio, textil y de embalajes. Los equipos Sinamics G150 fueron diseñados, en especial, para accionar bombas, ventiladores y compresores donde la operación con velocidad variable permite ahorrar hasta el 50% de la energía consumida. Además, estos equipos con una emisión sonora típica de sólo 69 dB hace innecesarias medidas adicionales de insonorización y, en comparación con tableros de convertidores convencionales, permite ahorrar hasta el 70 % de la superficie ocupada por la instalación. Los convertidores son, en general, del tipo “easy to use” – de uso fácil - , característica que comprende desde la confortable elección, el montaje sencillo, la rápida planificación, la integración, Links relacionados con el tema: www.siemens.de/drives www.siemens.de/sinamics hasta la puesta en servicio guiada por menú y la operación. La estructura sencilla y modular reduce los costos de mantenimiento y de reparaciones a un mínimo. El rango de potencias de los equipos Sinamics G150 cubre desde los 75 a los 800 kW con clases de tensión hasta 690 V. El sistema modular de accionamientos Sinamics S 120 fue diseñado para funciones exigentes de accionamiento tales como, aplicaciones de posicionamiento con mediana a elevada dinámica y de control de movimiento en la construcción de máquinas e instalaciones. Este sistema de accionamiento es adecuado para aplicaciones de un eje al igual que para ejes múltiples. Un módulo regulador central conduce en un nivel superior la regulación de los accionamientos para todos los ejes conectados y, además, es el responsable de la combinación tecnológica entre los ejes. Todos los componentes poseen rótulos digitales de identificación y comunican a través de la interfase del sistema “Drive–Cliq". Accionamientos de corriente continua La técnica de corriente continua mantiene su vigencia como solución económica para las aplicaciones más variadas. Por este motivo es que Siemens continúa desarrollando permanentemente su generación de rectificadores completamente digital Simoreg DC Master. Como ejemplo cabe consignar la reciente ampliación de potencia hasta 960 V 3 CA e intensidades de servicio de hasta 3000 A CC sin conexión en paralelo. Los equipos en sí ofrecen una elevada dinámica, confiabilidad, dominan la operación en uno y cuatro cuadrantes, admiten una puesta en servicio por medio de la parametrización guiada por menú sin requerir intervenciones en el hardware e integración sin discontinuidades en cualquier panorama de automatización. La técnica Simoreg posibilita la integración en el panorama de la automatización actual de los grandes accionamientos de corriente continua que, si bien son antiguos y analógicos, todavía mantienen toda su potencia. El módulo “Simoreg Control” permite actualizar en forma rápida y con costos convenientes los accionamientos de corriente continua analógicos para llevarlos al estado tecnológico de un moderno Simoreg DC Master manteniendo todos los elementos de potencia existentes. ■ i 14/3/04 10:37 PM Page 23 Soluciones para la industria azucarera Vista parcial de la Centrífuga El ingenio La Troncal es uno de los mayores productores de azúcar en el Ecuador, ubicada en el cantón del mismo nombre a 80 Km de Guayaquil, con una capacidad de molienda de aprox. 14.000 toneladas al día. Su producción de azúcar incluye azúcar refinado, blanco, blanco especial, comercial, industrial para el consumo doméstico nacional y crudo. Los equipos del ingenio tienen varias décadas en operación. Poco a poco muchos de estos fueron modernizándose, pero en las centrífugas se constituyó un punto crítico para obtener las metas de producción, debido a que los accionamientos existentes no proveían la confiabilidad y robustez que demanda la industria azucarera. En los ingenios azucareros las centrífugas están entre las últimas etapas del proceso de elaboración de azúcar, estas poseen una canasta accionada por un motor eléctrico donde se deposita la masa y gracias a la fuerza centrífuga se produce la separación de la miel y el azúcar. Las centrífugas reciben la masa rica en sacarosa y separan la miel tipo A del azúcar. El pro- i Accionamientos Active Front End (AFE) Contacto: [email protected] ducto final es el azúcar de consumo general. La miel que es separada en este, se realimenta a otros procesos en la fábrica. El motor eléctrico, en el proceso de centrifugado trabaja con tres velocidades previamente definidas por el fabricante de la centrífuga: Carga, Centrifugado y Descarga. La carga se la realiza a baja velocidad (50-60 rpm) hasta que se completa la capacidad de la canasta; luego de esto se acelera la canasta a velocidad de centrifugado (1200 rpm), en esta parte se realiza la separación de la miel y el azúcar. Finalmrnte, se desacelera el motor hasta llevarlo a velocidad de descarga (-55 rpm), en esta etapa el motor se comporta como un generador, completando de esta manera el ciclo de centrifugado. Estos ciclos se repiten de manera continua según los requirimientos del ingenio Situación antes de instalar accionamientos Siemens AFE (Active Front End) Uno de los principales problemas, era que los equipos instalados a pesar de ser regenerativos, no soportaban las frecuentes perturbaciones usuales en este tipo de redes débiles, que normalmente se encuentran en empresas que autogeneran. Esto ocasionaba la fusión frecuente de fusibles y daños en las tarjetas electrónicas. Esto provocaba que la producción de las centrífugas fuese disminuyendo con el tiempo, lo cual incidió directamente en la cantidad de sacos de 50Kg. producidos. El Departamento de Ingeniría de la fábrica determinó que el principal problema era la poca confiabilidad de los accionamientos de velocidad variable existentes, la poca disponibilidad de repuestos, la tecnología antigua basada en GTO’s, que provocaba que muchas veces los equipos salieran de operación por varios meses. Buscaron varias alternativas en el mercado, y luego de analizar distintos fabricantes de accionamientos, se decidieron por el equipo Siemens con la tecnología AFE (Active Front End). La unidad AFE es un dispositivo de rectificación con capacidad de regeneración dinámica realizada a través de IGBT’s controlada por microprocesadores. En los momentos de desaceleración, la unidad AFE aprovecha este estado y entrega la energía cinética acumulada a la red eléctrica, aprovechando eficazmente la energía. Tablero Siemens, con unidad regenerativa AFE 250KW Entre los beneficios obtenidos en esta aplicación se pueden enunciar los siguientes: - Incremento de la cantidad de ciclos por hora. Gracias a la robustez del accionamiento se pudo disminuir los tiempos de aceleración y desaceleración, lo cual influyó directamente en la cantidad de azúcar producida. - Reducción de armónicas Muchos equipos se averiaban debido a que los accionamientos de tecnología antigua producían una gran cantidad de armónicas. Gracias a la tecnología AFE y a los filtros que estos equipos poseen en la entrada este problema fue superado. - Regeneración controlada Los fusibles no se queman cuando hay pérdidas de tensión al regenerar, ya que los IGBT’s del circuito rectificador son controlados por microprocesadores. - Menor stock de repuestos Debido a que en la etapa de rectificación se utilizan IGBT’s identicos a los de la etapa de l inversor, no se necesita duplicar la cantidad de estos repuestos. - Sistema robusto Los cortes de energía de poca duración y fluctuaciones de la tensión son soportados por las unidades AFE, evitando paradas de máquina debido a estas causas. - Ahorro de energía En la regeneración producida en la desaceleración del motor se devuelve energía limpia a la red, que puede ser utilizada por equipos adyacentes. - Las unidades AFE no necesitan bancos de capacitores para compensar la energía reactiva requerida por estos grandes motores; pueden trabajar con factor de potencia igual a 1. -Excelente precisión en el control de velocidad. Por disponer de un potente software para realizar un preciso control de velocidad, nos permite prescindir de tacómetros o encoders de este tipo de aplicaciones, brindándonos un excelente respuesta con un control de velocidad en lazo abierto. Con todos estos beneficios, Siemens con sus convertidores AFE (Active Front End) mejora significativamente los procesos en la industria azucarera. ■ advance 1-2004 23 Accionamientos Advance completa 14/3/04 10:37 PM Page 24 Accionamientos Industrielle Kommunikation Advance completa Control de procesos mediante variadores de velocidad de última generación La tecnología BiCo, desarrollada por Siemens para sus convertidores de frecuencia, posibilita la interconexión, a través de parámetros, de variables digitales y/o analógicas entre sí y con bloques funcionales lógicos, matemáticos y de tiempo. Esta funcionalidad integrada permite implementar múltiples aplicaciones, otorgando al usuario una gran versatilidad para solucionar tareas que, de otra manera, requerirían de un controlador externo al accionamiento, como por ejemplo, un PLC. 24 advance 1-2004 La sigla BiCo proviene de la unión de los términos Binector y Conector. Un Binector es un parámetro que identifica una señal binaria (digital). De esta manera, se definen los Binectores de entrada BI (de sus siglas en inglés, Binector Input) y los Binectores de salida BO (Binector Output). A su vez, un Conector es un parámetro que identifica una señal analógica. De la misma manera que el Binector, el Conector puede definirse Parámetro Descripción BI P0731 P0840 P2103 Función de la salida digital Nº1 Origen de orden ON/OFF 1 Acuse de falla BO r0052.13 r0722.0 r2811 Aviso de motor sobrecargado Valor de la entrada digital Nº1 Valor de la salida de la compuerta lógica AND 1 CI P1070 P1503 P2869.x Origen de la consigna principal Origen de la consigna de par Entradas del sumador ADD 1 CO r0024 r0031 r0633 Valor de la frecuencia de salida Valor del par desarrolado por el motor Valor de la temperatura del rotor Tabla 1: Ejemplos de Binectores y Conectores Símbolo 10:37 PM Page 25 i Micromaster 440 y tecnología BiCo en el control de una cinta transportadora. Links relacionados con el tema: www.siemens.com/micromaster Contacto: [email protected] [email protected] Figura 1 Ejemplo de conexión de parámetros BiCo Temperatura del motor P0771 (35) r0035 como de entrada (CI) ó de salida (CO). Se desprende de los ejemplos descriptos en la tabla 1 que en el caso de un Binector/Conector de salida el parámetro muestra ó almacena el valor de alguna variable, mientras que un Binector/Conector de entrada determina una acción ó comando en función del Binector/Conector de salida que se le asigne. Supongase, por ejemplo, que se desea visualizar en un instrumento de aguja, a través de la salida analógica Nº1, la temperatura del motor. Para ello, se le asigna al Conector de entrada P0771, el cual determina la fuente de la salida analógica Nº1, el Conector de salida r0035, que almacena la temperatura del motor Figura 2 Salida analógica Nº1 (ver Fig. 1). Esta asignación se logra cargando el valor 35 en el parámetro P0771. La aplicación que se detalla a continuación da una imagen más acabada de la potencialidad y utilidad de la tencología BiCo, combinando la interconexión de señales con el uso de los bloques funcionales de libre disponibilidad integrados en los Micromaster 440. Control a través de pulsos En ocasiones, las señales de comando (marcha, parada, inversión de giro, etc.) son generadas por sensores, los cuales entregan una señal instantánea, en forma de un pulso. Controlar directamente al variador con dichas señales constituye un inconveniente, pues, en gene- ral, las entradas digitales de los variadores de velocidad funcionan con nivel de tensión, por lo que al desaparecer el pulso la orden de comando se perdería. La tecnología BiCo permite superar esta problemática realizando un enclavamiento lógico de las señales utilizando flip-flops “D” (FF-D). Como ejemplo, se presenta una aplicación en la cual se desea comandar una cinta transportadora por medio de 2 sensores de final de carrera. El ciclo de trabajo comienza con una orden de encendido; la cinta avanza hasta que se alcanza el primer final de carrera. En ese instante debe retroceder hasta encontrarse con el segundo final de carrera, volviendo nuevamente a invertir el sentido de desplazamiento. Este funcionamiento se repite hasta que el variador reciba la señal de parada. Para mantener el concepto del comando a través de pulsos, supondremos que la orden de ON/OFF proviene de un pulsador (ver figura 2). Resolución con BiCo ON/OFF ON OFF Final de carrera Nº1 Final de carrera Nº2 Ciclo de trabajo Figura 3 Esquema lógico del conexionado Bits de Estado Sentido de Giro Positivo Motor en Marcha D Marcha/Parada (DIN1) R ON/OFF Q Inversión de giro S D R Fin de carrera Nº1 (DIN2) Fin de carrera Nº2 (DIN3) Q S La solución a esta aplicación se logra utilizando enclavamientos lógicos de los pulsos de comandos. El circuito de enclavamiento utiliza la característica de memorización de los FF-D (ver figura 3). Los mismos almacenan en la salida Q el valor presente en la entrada D, cuando aparece un flanco positivo en la entrada de clock. De esta manera, cuando el 1er FF-D recibe un pulso del comando Marcha/Parada, el mismo memoriza a la salida el valor negado del bit que informa si el variador se encuentra en marcha. Es decir, si el variador no está funcionando, colocará un “1” lógico a la salida, activando al mismo. En cambio, si el variador se encuentra funcionando, colocará un “0” lógico a la salida, generando la orden de apagado. De la misma manera, el 2do FF-D controla la inversión de giro, pero utilizando directamente el estado del bit que informa el sentido de giro del motor. La compuerta OR permite que ambos finales de carrera generen la orden de inversión de giro. Nótese que la entrada Reset de este FF (que coloca la salida en “0”, cualquiera sea el valor de la entrada) está conectada a la orden de Marcha/Parada. Esto asegura que el variador arranque siempre en sentido positivo. ■ advance 1-2004 25 Accionamientos 14/3/04 Sentido de desplazamiento Industrielle Kommunikation Advance completa Accionamientos Advance completa 14/3/04 10:37 PM Page 26 Accionamientos precisos con elevada capacidad de carga para la extrusión de materiales plásticos A diferencia de las máquinas utilizadas para la elaboración de productos completamente especificados, los equipos usados en laboratorio, con frecuencia, se someten a cargas especiales y en ello con elevados requerimientos en procesos que deben ser muy precisos y repetibles con exactitud. Por este motivo es que en las nuevas extrusoras de uno y dos tornillos de la empresa Noris Plastic GmbH & Co. KG se utilizan los potentes convertidores de baja tensión Micromaster 440 con tecnología de microprocesadores de 32 bit. Los algoritmos de software más nuevos en los convertidores de frecuencia conducen a un accionamiento de la extrusora confiable y con la precisión correspondiente a un equipo de laboratorio incluso en situaciones de carga extrema y con exigentes desarrollos de los movimientos. La regulación orientada al campo cubre todas las gamas típicas de frecuencias de salida y permite prefijar en forma flexible las características de arranque, rampa y frenado más variadas requeridas por los procesos de extrusión y mezclado. De esta manera se puede satisfacer en forma óptima los requerimientos específicos de la extrusión de polímeros. Así, en esta aplicación y utilizando los modernos servomotores asincrónicos de la serie 1PH7 de Siemens, se logra obtener pleno par aún con cero rpm. Estos motores trifásicos compactos, muy robustos y de mantenimiento reducido presentan características especiales que los hacen apropiados para el uso en las máquinas de laboratorio las que, con frecuencia, deben soportar cargas muy altas. La elevada densidad de potencia con un volumen constructivo reducido, alta calidad de giro concéntrico incluso con velocidades mínimas, hacen que este motor se convierta en un especialista en las instalaciones para la extrusión de materiales plásticos y goma. El motor asincrónico compacto acciona la extrusora a través de un caja de engranajes. Para obtener una regulación precisa de la velocidad se integra en el motor un emisor incremental que permite realimentar la velocidad actual del motor, así el módulo de evaluación de 26 advance 1-2004 impulsos del Micromaster 440 cierra el circuito regulador. La elevada calidad de la regulación vectorial en el convertidor de frecuencia asegura una regulación precisa y con alta exactitud de la velocidad sin que influyan variaciones bruscas de la carga, detalle decisivo cuando se trata de procesos muy exigentes. La constancia de la velocidad representa una ventaja muy considerable cuando se trata procesos de coextrusión o extrusión de varias capas (multilayer). En estos procesos, con frecuencia, se utilizan hasta cinco extrusoras para obtener un único producto final. La disposición de cada uno de los componentes debe realizarse con elevada exactitud porque en el sector multicapa es frecuente que cada capa extrudada tenga espesores inferiores a los 20 micrones. Otro criterio de suma importancia es la capacidad de carga del accionamiento, en especial, en el arranque cuando comienza el proceso o en los casos de sobrecarga. Aquí se aprovechan las características de los equipos Micromaster que admiten sobrecargas de hasta dos veces la intensidad de la corriente de salida durante tres segundos y cargas de hasta el 150% por un lapso de 60 segundos. ¡Y de ser necesario, el robusto convertidor soporta repetidamente estas cargas con intervalos de cinco minutos! Estas grandes reservas de potencia, una limitación rápida de la intensidad de la corriente y numerosas funciones de supervisión aseguran un funcionamiento confiable e insensible a las fallas aún en aplicaciones críticas de laboratorio. La empresa Noris Plastic aprovecha todas estas características de Micromaster para obtener mayor flexibilidad y dinámica en sus nuevas extrusoras. Los especialistas encargados de la puesta en servicio aprecian el manejo sencillo del dúo formado por el motor y el convertidor de frecuencia. El operador ingresa el valor nominal requerido de la velocidad en el panel de la máquina, este valor llega a través de la entrada analógica de 10 Bit al convertidor de frecuencia quién, con la ayuda de la regulación interna, acelera el motor con gran exactitud hasta un máximo de 50 Hz. Las dos salidas analógicas de programación libre del convertidor Micromaster 440 ponen a disposición los valores de medición actuales del par y de la intensidad de la corriente de salida. De esta manera puede seguirse el proceso de extrusión en forma continua y, al mismo tiempo, realizar una seudo–supervisión de calidad de la extrusora. Porque el trabajo de cizallamiento transformado o que se puede transformar en la parte del proceso es un criterio, por ejemplo, para determinar la calidad de la plastificación y de la dispersión. Este trabajo, a su vez, es una función del par de giro transmitido o que se puede transmitir al tornillo desde el motor del accionamiento. En los convertidores Micromaster 440, Noris Plastic dispone de seis entradas digitales de programación libre y separación de potencial para satisfacer los requerimientos individuales de cada uno de los clientes. A través de las mismas se podrán implementar interconexiones en función del proceso tales como, enclavamiento de los accionamientos o interdependencias del número de revoluciones/de la velocidad. En el caso que se necesiten más de seis entradas digitales, también se podrá utilizar la segunda entrada analógica libre como séptima entrada digital. De esta manera, y sin complicaciones, se transforman las funciones de las entradas digitales. Esto favorece la variabilidad de la extrusora cuando se agregan equipos adicionales o se la integre en instalaciones completas. La rápida respuesta de las entradas digitales, reproducible con elevada constancia permite preseleccionar exactamente el proceso de extrusión. Además, se dispone de tres salidas de relés libremente programables para la señalización de diferentes avisos de la operación. La conexión a un PC simplifica la puesta en servicio Para las aplicaciones complejas en las que debe ajustarse un gran número de parámetros como, por ejemplo, en la parametrización de los accionamientos de extrusoras, se tiene un opcional muy útil: la interfase PC–convertidor que se conecta en el panel frontal del Micromaster 440. En el CD–ROM con la documentación que se suministra con el convertidor Micromaster 440 también se encuentra el programa Starter, el Líne La C El s 1PH una 14/3/04 10:37 PM Page 27 i Micromaster 440 para accionamiento de extrusoras Links relacionados con el tema: www.siemens.de/micromaster www.siemens.de/asynchronmotoren alle Fotos: Noris Plastic Contacto: [email protected] Línea técnica de Noris Plastic Noris Plastic – de la fabricación de productos de materiales plásticos a la construcción de máquinas La Compounder 2S de Noris El servomotor asincrónico compacto 1PH7 acciona a la extrusora a través de una caja de engranajes. La empresa Noris Plastic GmbH & Co. KG se fundó hace 32 años en Altdorf. La empresa fabrica productos de materiales plásticos tales como tubos, perfiles y otras piezas huecas. La demanda de utilizar cada vez más polímeros modificados como materiales plásticos con carga mineral, fibras o ignífugos, llevó a la creación del Noris–Polimer Service que elabora y realiza soluciones específicas de sistemas para los clientes. La experiencia ganada en esta producción se canalizó rápidamente hacia la construcción de sus propias máquinas y, de esta manera, en 1992 se creó una nueva rama de la empresa: la Construcción de Máquinas Noris Plastic. Aquí se comenzó con el desarrollo de una extrusora monotornillo de laboratorio con elevadas características técnicas e instalaciones de extrusión completas para laboratorios destinados a la elaboración de granulados y a la fabricación de tubos, placas y láminas. El último estado del desarrollo es la Compounder sincronizada de doble tornillo ZSC 25 con los accesorios correspondientes para la modificación y extrusión de materiales plásticos de alta calidad. www.norisplastic.de software que permite realizar la puesta en servicio de los equipos de la familia Micromaster por medio de una guía gráfica que corre bajo Windows NT / 2000 / XP. Así “Plug and Play” ya no constituye un problema para los convertidores Micromaster. Aquí se pueden leer, modificar, almacenar, ingresar e imprimir listas de parámetros; además, los parámetros se podrán asignar offline al accionamiento para luego transferirlos al convertidor de frecuencia. “Con esta sencilla herramienta de puesta en servicio se tiene un acceso rápido y preciso a los parámetros de los convertidores. La presentación gráfica representa una ayuda enorme para la comprensión de las complejas estructuras de los convertidores” aclaró Ralf Tenner, Gerente Técnico de la empresa Noris Plastic. Alternativamente se dispone de dos opciones del panel de operación. Por una parte la opción básica, el “Basic Operator Panel” (BOP) se utiliza para el ajuste individual de parámetros, así como para la visualización de valores y unidades por medio del display de cinco dígitos. Por la otra, la versión más avanzada del panel, el “Advanced Operator Panel” (AOP) permite leer y modificar parámetros en forma confortable. En este panel se representan en texto claro de varios idiomas los valores y significados de los parámetros que se seleccionan por medio de un rápido “Scroll” (desplazamiento) de las direcciones. Además, el AOP soporta el “Download and Upread” de conjuntos completos de parámetros para las operaciones de servicio técnico. Los paneles BOP o AOP se insertan directamente en los convertidores o, por medio de un conjunto de montaje, se fijan en la puerta de los tableros. Al igual que en las aplicaciones de Noris Plastic, Micromaster 440 está predestinado a operar en condiciones ambientales duras. Una técnica de conexiones claramente estructurada, dispuesta en forma ergonómica e identificada por medio de colores facilita las tareas del servicio técnico y el montaje. En el caso de requerirse servicio técnico, una red mundial de depósitos regionales de repuestos así como filiales Siemens es un aspecto positivo adicional para Noris Plastic cuyas máquinas funcionan en los países más diversos del mundo. Una densa red de especialistas permite ofrecer tiempos de reacción muy cortos para prestar el servicio técnico. Para el futuro Noris Plastic tiene planes ambiciosos que no sólo comprenden la elaboración de materiales plásticos sino, en especial, la construcción de máquinas. Esta construcción no se limita solo al sector laboratorio, sino también comprende a las máquinas de producción para la fabricación de productos semielaborados o terminados tales como tubos y perfiles, al igual que a la modificación (Compounds) de materiales plásticos. La elaboración de concentrados de colorantes y aditivos con alta dispersión (Master-batches) representa un punto esencial particular en este último ramo. ■ advance 1-2004 27 Accionamientos Advance completa