Pesaje de procesos. Integración de datos Pesaje industrial: informe

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1 La transferencia eficiente de pesaje a sistemas MES o ERP superiores aumentará la claridad de los procesos de producción y, por, mejorará el uso de recursos, reducirá los costes operativos y facilitará el cumplimiento de los estándares de certificación y la legislación industrial. Pero, identificar e implementar la recogida e integración de datos más eficaz puede ser complicado, sobre todo, en caso de instalaciones de producción ya existentes. Este informe explora los problemas de la integración del pesaje y plantea lo que se debe tener en cuenta al definir los límites operativos y los objetivos de datos para que la solución de pesaje y comunicación cumpla sus objetivos y produzca un ROI mensurable. Integración Pesaje industrial: informe Índice 1. Definición de los problemas de la integración 2. Determinación de los objetivos de la integración 3. Evaluación de las soluciones de integración 4. Sugerencia de mejores prácticas 5. Solución de problemas de comunicación 6. Resumen 7. Recursos adicionales

2 1. Definición de los problemas de la integración Las dificultades a las que se enfrentan los productores al integrar los datos de peso en un sistema ERP/MES automatizado incluyen: velocidad: capacidad para proporcionar datos de peso «filtrados» fiables a un sistema de automatización cuando el tiempo de ajuste de la producción es fundamental (como en el llenado de gran precisión). flexibilidad: : capacidad para comunicar información que afecta a la precisión del pesaje, el uso de materiales y la velocidad de producción, como ID de producto, peso teórico, tara, estado de la báscula, mensajes al operador e información sobre errores. coste: capacidad para integrar datos de varias básculas en un único sistema automatizado. limitaciones del equipo: completar equipos o reemplazarlos con nuevos controladores que permitan la automatización. condiciones adversas: lavado a alta presión; entornos explosivos o corrosivos; altas vibraciones; interferencias magnéticas y/o temperaturas extremas. 2. Determinación de los objetivos de la integración Antes de seleccionar un terminal de pesaje/sistema de comunicación, se deben evaluar los objetivos de integración : Qué tipo de información se transmitirá? Quién o qué necesita los datos y para qué? Qué dispara un envío y con qué frecuencia? Cuáles son los requisitos de formato? Son negociables? Cuál es el medio de comunicación? Es negociable? Varias de estas preguntas son estratégicas: qué tipo de información se requiere, quién lo hace y con qué fin? Tras contestarlas, se puede intentar mejorar el rendimiento, en busca de un ROI mensurable y rápido de la integración. 3. Evaluación de las soluciones de integración Si se piensa en un PLC, el tipo de interface de bus influirá en las especificaciones del equipo de pesaje. La selección de red bus del PLC depende de factores como: tipo de bus del proveedor de automatización, número de nodos preciso, tipos de dispositivos/cantidad de datos en red, velocidad de transferencia deseada y presupuesto del proyecto. Un proveedor de automatización comparará pros y contras de diversos tipos de red. Cosas como: cargar pesos teóricos en el terminal de pesaje; recoger datos de calibración o calibrar con el PLC; o calcular estadísticas de seguimiento de la báscula; son posibles con el terminal adecuado. Los objetivos de pesaje, como la velocidad de llenado y la precisión del proceso, junto con la red bus del PLC elegida, definirán terminal e interface. Si no se requiere integración de datos en un PLC, bastará un puerto serie o Ethernet TCP/IP a PC. Los sistemas Ethernet TCP/ IP prescinden de cables más fácilmente que los PLC. Los inter- Una evaluación experta de las condiciones en las que debe funcionar un sistema de pesaje sin perder precisión o capacidad de comunicación con un sistema superior ayudará a definir los límites operativos. Y estos, con los objetivos de integración, permitirán seleccionar el equipo de pesaje y la solución de comunicación de datos más adecuados. METTLER TOLEDO Pesaje de procesos 2

3 faces OPC pueden integrar datos de peso mediante un servidor, proporcionándole un formato de datos estándar, que reducirá los costes técnicos y de integración, y la complejidad del sistema, y además, acelerará la automatización. 4. Sugerencia de mejores prácticas Las mejores prácticas para la integración de terminales de pesaje en sistemas superiores dependen de los proveedores de automatización y, en consecuencia, superan el alcance de este informe, aunque se incluyen ejemplos para la implementación de redes Ethernet, como EtherNet/IP, Modbus TCP o ProfiNet. Método de comunicación Datos de peso básicos a través de puerto serie o Ethernet TCP/IP Datos de peso básicos a través de señal de 4-20 ma o 0-10 VCC Datos de peso a través de fieldbus PLC, p. ej., EtherNet/IP, Profibus DP Requisitos/Limitaciones Formato estándar con conjuntos predefinidos «Plantilla de impresión» en el terminal y comunicada a hardware externo Un servidor OPC comunica el formato de peso Comunicación limitada de peso y/o velocidad Requiere comunicación independiente para funciones como puesta a cero o impresión Requiere hardware/software de PLC para integrar datos Las capacidades del interface del PLC limitan el tamaño del mensaje/paquete Certificado de producción Red industrial frente a red administrativa El diseño de una red industrial requiere consideraciones diferentes al de una administrativa. El tráfico durante la programación, la configuración y el diagnóstico de dispositivos EtherNet/IP, y durante el intercambio para los que el tiempo no es fundamental, suele ser lento y esporádico. Sin embargo, en un proceso de producción, el tráfico durante el intercambio para los que el tiempo es fundamental consiste, principalmente, en paquetes UDP/IP Unicast y Multicast. El tráfico IP Multicast de una red EtherNet/IP es rápido, en paquetes cortos y continuo. Si una subred EtherNet/IP se conecta a la red, se debe bloquear la propagación continua de paquetes Multicast. Aunque el flujo continuo de una subred pueda optimizar el pesaje, puede provocar una tormenta de mensajes Multicast que reducirá el rendimiento general de la red si no se gestiona bien. Optimización de EtherNet/IP industrial Rockwell Automation recomienda, para optimizar el rendimiento de la red EtherNet/IP. Seleccione comunicación Ether- Net/IP Unicast siempre que pueda. Las E/S Unicast para EtherNet/ IP permiten comunicación directa METTLER TOLEDO Pesaje de procesos 3

4 4,000 3,500 3,000 2,500 2,000 1,500 1, Remesas de dispositivos Ethernet industriales (Miles de unidades) 2008 ARC Advisory Group La popularidad de los dispositivos basados en Ethernet está aumentando debido a su mejor velocidad, su mayor ancho de banda, los componentes comunes y la facilidad de instalación. punto a punto entre dos dispositivos de una red, que será más eficaz si los dispositivos no comparten datos. Se encontrará más información al respecto en la publicación 70 de la ODVA: Recommended Functionality for EtherNet/IP Devices (Funcionalidad recomendada para dispositivos EtherNet/IP), disponible como vínculo al final de este informe. Minimice la carga de los dispositivos por tráfico IP Multicast indeseado. Según la configuración de subred y la conectividad de los dispositivos, esto se conseguirá con interruptores Ethernet gestionados, que soporten LAN virtuales (VLAN) y enrutamiento IP Multicast. Minimice la carga de los interruptores por tráfico IP Multicast indeseado. Use interruptores de red full-dúplex gestionados industriales con snooping IGMP, espejo de puerto, VLAN, estadísticas SNMP, bloqueo de dirección IP, recuperación automática de configuraciones, control de tormenta Multicast/Broadcast por puerto, protocolo de spanning tree y priorización de marcos. Minimice la carga de la red por tráfico IP Multicast entrante indeseado/bloquee el tráfico IP Multicast generado en la subred EtherNet/IP por la propagación en la red superior. Para redes industriales, se prefieren conectores de cable de red IP67, con resistencia térmica de hasta 80 ºC. En entornos con mucho ruido, se debe utilizar cableado apantallado industrial CAT6 o CAT6a. A veces, un conducto metálico a tierra minimiza la interferencia eléctrica. Una puesta a tierra adecuada ayuda a evitar bucles que causen caídas de comunicación o interferencias de señal. Usar el código de muestra del proveedor del PLC u otras herramientas de integración, como los perfiles AOP y las instrucciones AOI de Rockwell, puede simplificar la integración de dispositivos en la automatización y minimizar los errores de programación. 5. Solución de problemas de comunicación La solución de problemas de comunicación entre un terminal de pesaje y un sistema de automatización depende del método de comunicación utilizado. Para puerto serie o Ethernet TCP/IP a PC, una sencilla conexión con una aplicación de PC como HyperTerminal verificará la transferencia a través del puerto del terminal. La solución de problemas de red Ethernet abarca: medios de red (cableado, conectores, tarjetas de interface de red); ajustes de software/configuración de red; y rendimiento de señal de red. Se utilizan varias herramientas técnicas, como dispositivos TDR, analizadores manuales de red y de rendimiento del cable, para solucionar los problemas de los medios de red. Para las aplicaciones basadas en PLC, algunos proveedores suministran software de simulación basado en PC para ver y verificar los datos comunicados desde un puerto PLC del terminal. LED montados en el circuito impreso de comunicación informan sobre el estado operativo. Evitar el METTLER TOLEDO Pesaje de procesos 4

5 software del PLC y escribir directamente para producir una orden y datos puede ser también una potente herramienta de solución de problemas. Los problemas del terminal también se pueden solucionar mediante acceso remoto al fichero de configuración, el registro de errores y las páginas web de diagnóstico y estado operativo del terminal. 6. Resumen La transferencia eficiente de proceso a sistemas MES o ERP superiores y la actualización a sistemas/plataformas de pesaje inteligentes pueden: mejorar el control del proceso de producción; optimizar el uso de recursos; rebajar los costes operativos; y generar un ROI mensurable La clara identificación de objetivos, bien interna o con ayuda de especialistas en pesaje, facilitará que las inversiones en hardware y software obtengan las mejoras de proceso pretendidas. Las consideraciones para proponer mejoras de sistema incluyen: Velocidad de proceso (p. ej., llenado de gran velocidad), que influye en la de intercambio de datos. Equipo existente y su conectividad. Presupuesto disponible. Condiciones operativas adversas (lavado a alta presión, sustancias corrosivas, riesgo de explosión o temperaturas extremas). Los datos, quién o qué los necesita, para qué y en qué formato. Se requiere conectividad con PLC, o basta un puerto serie o Ethernet TCP/IP a PC? Finalmente, la solución de problemas de redes Ethernet requiere conocimiento de los medios de red, su configuración y el rendimiento de su señal. Algunos proveedores suministran software de simulación basado en PC para verificar los datos comunicados desde un puerto PLC del terminal. Los mismos proveedores pueden ayudar a comparar las diversas soluciones de plataformas de pesaje y sistemas de comunicación 7. Recursos adicionales Hallará más información sobre comunicación, formato y requisitos específicos de redes fieldbus para terminales de METTLER TOLEDO en Los siguientes vínculos proporcionan información general y específica de proveedor, que ayudará a optimizar los procesos automatizados que implican pesaje. METTLER TOLEDO: Herramientas de arquitectura integrada de Rockwell Automation: solutions/integratedarchitecture/ resources4.html#termination Software de programación de arquitectura integrada de Rockwell: en/e-tools/configuration.html Bibliografía de la ODVA sobre DeviceNet tabid=73 Bibliografía de la ODVA sobre EtherNet/IP : tabid=76 Profibus/ProfiNet : Analizadores de red: Wire Shark, Fluke Networks: OPC de Kepware Mettler-Toledo S.A.E Miguel Hernández, L'Hospitalet de Llobregat (Barcelona) Tel Fax Sujeto a cambios técnicos 02/2011 Mettler-Toledo AG Para más información

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