Tecnologías de Telecontrol y Automatismos Estaciones de Bombeo y Plantas de Tratamiento

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1 Tecnologías de Telecontrol y Automatismos Estaciones de Bombeo y Plantas de Tratamiento Ing. Raúl González Bernal Especialista Desarrollo de Mercados Sector del Agua

2 A g e n d a I. Diferentes Expectaciones y y Oferta II. Comunicación Telemetría vs. Cableado III. Amplitud de Oferta W@de IV. Automatización Soluciones Escalables V. Conclusiones VI. Preguntas & Respuestas 2

3 Diferentes Expectaciones Bombeo Elevación Bombeo Bombeo Distribución Bombeo Torre Planta de Tratamiento Planta de Tratamiento Re-bombeo Tratamiento Tratamiento del Agua y Estaciones Remotas Arquitecturas del Sistema Típico Disponibilidad de nuevas Tecnologías 3

4 Diferentes Expectaciones Como puedo atender pequeñas y grandes aplicaciones? Como puedo optimizar los costos de operación y mantenimiento? Como puedo garantizar el tener procesos confiables? Como puedo ampliar mis instalaciones existentes? Bombeo Torre de Almacenamiento Re-bombeo 4

5 A g e n d a I. Diferentes Expectaciones y Oferta II. Comunicación Telemetría vs. vs. Cableado III. Amplitud de Oferta W@de IV. Automatización Soluciones Escalables V. Conclusiones VI. Preguntas & Respuestas 5

6 Métodos de Comunicación Aplicaciones Telemetría vs Cableado Requerimiento : Establecer / Mantener la presión en la red de distribución de Agua Potable (Recolección, Pre-Tratamiento, Bombeo) o la Comunicación entre los proceso de una Planta de Tratamiento de Agua Residual. 6

7 Métodos de Comunicación (en breve) Crecimiento en la demanda del Intercambio de Datos vía inalámbrica en diversas compañías que usan tecnologías descentralizadas, debido a : Mayor dificultad para preparar la infraestructura de cableado de los nuevos proceso tecnológicos (diversos obstáculos). Altos costos en trabajos y mantenimiento de los Sistema de Cableado vs. Tecnología Inalámbrica. Ahora los equipos son comercializados con la posibilidad de comunicación inalámbrica para trabajos continuos y diversos nodos en la red. 7

8 Métodos de Comunicación (en breve) Tipos de comunicación inalámbrica : Sistema de Radios RF-UHF (Ultra High Frequency) Sistemas Dedicados en Frecuencia UHF Sistema de Frecuencia Libre UHF TETRA (red UHF de radio truncado) GSM GPRS Sistema Satelital (VSAT) Otros métodos de comunicación inalámbrica: Sistema de radio de amplitud de especto Transmisión Láser 8

9 Sistema de Radios UHF (Ultra High Frecuency) Los sistemas de comunicación de RF son el corazón de los arreglos de transmisiones inalámbricas usados en la industria de la automatización. Los sistemas UHF trabajan en la banda de frecuencia de 450 y 900 MHZ para radios como redes públicas. En la Automatización Industrial los sistemas de comunicación trabajan normalmente en la banda de 900 MHz. Dos modalidades: Sistema de frecuencia UHF dedicado Sistema de frecuencia UHF libre 9

10 Redes de Radios UHF dedicadas (Ultra High Frecuency) La arquitectura más usada en los procesos de automatización. Banda de frecuencia de 900 MHZ, distancia de comunicación (sin repetidor) aprox km. La instalación de la red requiere de un sistema que permita un método de planeación técnica, y está basado en el procedimiento definidos por la SCT. El costo no está basado en la carga de trafico. La frecuencia está disponible constantemente y la transmisión de información prioritaria puede ser garantizada dentro de un tiempo especifico por medio de la organización de tráfico. 10

11 Equipo de Radios UHF de frecuencia libre La SCT elige los rangos de frecuencia libre (como 433 MHZ, 900 MHz ó 2.3 GHz), todos los equipos pueden trabajar en éstas bandas, cumpliendo los requerimientos de la SCT sin exceder algunas limitaciones (como desempeño). No se requiere de licencias. La SCT no puede garantizar que trabajen sin estática. Esta es la razón por la que solo puede usarse en aplicaciones no críticas, como el control sistema de remoto para la apertura de una puerta o el cierre central. En los sistemas de automatización, está solución nunca es usada, o solo para algún sistema complementario. La distancia de comunicación es de algunos cientos de metros, (casos aislados de 2 a 3 Km). 11

12 Sistema TETRA (Redes UHF troncales con capacidad para sistemas públicos) Esta tecnología de sistema troncal está en la etapa de prueba. En Europa estos sistema están siendo usados principalmente por las organizaciones del Estado (Emergencia, Bomberos, Policía, o Gobierno ). Normalmente no están disponibles para usar toda la capacidad de los sistemas, por lo que estas capacidades son vendidas a usuarios que pueden aplicar características especiales al sistema. Los servicios de área cubren normalmente todo el país, siempre es confiable y de una rápida transmisión. En Europa, el primer grupo objetivo de usuarios son las compañías operadoras de Agua Potable y Agua Residual. 12

13 Tecnología Celular GSM (Uso público, suscripción de red de radio conmutable) Red con un crecimiento muy acelerado y tecnología muy dispersa. En la Conmutación y Transmisión, la línea es estable. Cada transmisión necesita una nueva línea. El éxito de la conexión depende del trafico del envió de datos del proveedor de GSM. Cada conexión tiene un costo determinado (la suscripción) y un costo variable (minuto libre). En aplicaciones SCADA, (mucha información), es caro. Distancia de comunicación casi a nivel mundial Servicios Usados: SMS (envío de mensajes cortos) / Línea de Datos 13

14 Servicio de Conexión de datos GPRS (General Packet Radio Service) Desventajas : Sin preparación para direcciones IP Tecnología innovadora para la transmisión de datos móviles. La transferencia de datos es en pequeños bloques, similar a la comunicación de la Internet. Puede usar varios canales simultáneamente dependiendo de la cantidad de datos a ser transferidos. Permite contabilizar la cantidad de datos transferidos y actualizados, más que el tiempo que ha invertido en línea. Ventajas : Conexión las 24 hrs./ 365 días Facturación solo por la cantidad de datos enviados Optimiza la transferencia de pequeños archivos (WAP, ) Cobertura nacional Acceso seguro a redes corporativas Rápida conexión / comunicación (40-56 kbps) 14

15 Comunicación Satelital (VSAT) De uso público, sistema de comunicación que utiliza bandas de frecuencias en GHz. El más usado entre los diferentes servicios es el sistema VSAT. Característica principal : Amplitud de ancho de banda. Mayores costos de instalación y mantenimiento vs. el costo de la comunicación RF USA México Francia 15

16 Telemetría : Información General Un medio para satisfacer las necesidades de los Operadores de redes de Agua Potable y Agua Residual. Un recurso para la adquisición, formateo, transmisión y edición de datos técnicos. media protocolos Una herramienta para automatizar los procesos de operación en las instalaciones de las Plantas. 16

17 Telemetría : Necesidades específicas de los Operadores de Agua Media / Protocolos Eventos Progra,ados Consolidar la información técnica adquirida de naturaleza comparable de las diferentes instalaciones en un periodo similar. volúmenes tomados en las estaciones de bombeo volúmenes distribuidos hacia los diferentes tanques consumo de energía en las instalaciones de la planta Comparar datos técnicos idénticos adquiridos en la misma instalación durante diferentes períodos. Evolución de los niveles de los recursos primavera / invierno Evolución de los niveles de un tanque en semana / fin de semana. Los operadores necesitan equipos con procesamiento de datos para gestionar y explotar la base de datos. 17

18 A g e n d a I. Diferentes Expectaciones y Oferta II. Comunicación Telemetría vs. Cableado III. Amplitud de Oferta W@de IV. Automatización Soluciones Escalables V. Conclusiones VI. Preguntas & Respuestas 18

19 Rango de la Oferta de Tarjetas (Telemetría en Instalaciones de Agua) Tamaño de la Instalación Plataforma REMOTA : W320i Plataforma LAN : W315 Plataforma LAN : W320E Asociado a un PLC Adquisición: Módulos de E/S Detección de falla de alimentación interna 13 E/S Digitales > 2 bombas Soluciones Compactas Interfase con protocolo abierto Accesible vía Web <= 2 bombas Producto Compacto Modular 19

20 Tarjetas W320i (Telemetría en Instalaciones de Agua) SCADA Puerto Serial Interfase dedicada : Modem PSTN/ GSM, Radio.. PSTN Radio/ GSM/ GPRS E/S Dedicadas W320i Protección de Bombas Para soluciones compactas. Interfase con protocolo abierto (Modbus y otros ) Accesible vía Web con el Software de monitoreo Provistas en cuatro software pre-configurados Estaciones de Bombeo Estación intermedia Estación de elevación (Planta de Tratamiento) Reservas 15 E. Dig., 3 E. Analógicas (4-20 ma), 8 S.Dig. Cargador de batería. Modems : PSTN, GSM/GPRS, Radio, RS232 Control Reguladores Sensores de acceso 20

21 Tarjetas W320E (Telemetría en Instalaciones de Agua) SCADA W320E es una UTR pre-configurada en interacción con un PLC, dedicada a la telemetría pequeñas y medianas automatizaciones. Interfase dedicada : Modem PSTN/GSM, Radio.. RS485/ RS232 Puerto Serial PSTN Radio/ GSM/ GPRS W320E E/S Locales Ethernet Arquitectura tipo: Ejemplo de Comunicación redundante entre el sistema SCADA y el módulo W320E vía PSTN o GSM / GPRS. Logeo de eventos, alarmas, valores analógicos ó medición de datos. Transmisión de alarmas vía SMS (GSM) o vía SCADA para eventos pre-configurados 21

22 Tarjetas W315 (Telemetría en Instalaciones de Agua) SCADA W315 es una UTR pre-configurada, en interacción con un PLC, dedicada a todo tipo de telemetría y nivel de complejidad en la automatización. Interfase dedicada : Modem PSTN/GSM, Radio.. RS485/ RS232 Puerto Serial PSTN Radio/ GSM/ GPRS W315 Ethernet Arquitectura tipo: Ejemplo con dos puertos modem disponibles, lo que permite la comunicación redundante entre el sistema SCADA y el módulo W315. Se integra a: Sistemas existentes que requieren flexibilidad a un costo óptimo. Arquitecturas hibridas para complementar sistemas tradicionales de SCADA. Arquitecturas combinadas con PLC s y equipo con línea de comunicación. 22

23 Aplicación de Telemetría Orden start order Paro Orden start order Paro 1- Nivel bajo en el tanque 2- Envío de señal de arranque vía la UTR a la estación de re-bombeo 3- Arranque de las bombas de la estación de re-bombeo 4- Nivel alto en el tanque 5- Envío de señal de paro vía la UTR a la estación de re-bombeo 6- Paro de las bombas en la estación de re-bombeo 7- Nivel bajo del tanque en la estación de rebombeo 8- Envió de señal de bombeo vía la UTR 9- Arranque de las bombas del pozo 10- Alto nivel en el tanque de la estación de re-bombeo 11- Envío de la orden de paro vía la UTR 12- Paro de las bombas del pozo 23

24 APLICACIÓN EXITOSA Sistema Hibrido de Comunicación Vía: -Radio Frecuencia - Punto a Punto -Sistema Satelital Internet) Automatización del sistema de agua potable Proyecto López Mateos- Xpujil. El proyecto consiste en automatizar la operación de arranque y paro de las 3 bombas de abastecimiento, alternadas dependiendo de la demanda. Automatización de 7 Estaciones de Bombeo controlados por un sistema de control de nivel, el cual nos indicara el arranque y paro en secuencia de los mismos Sistema de monitoreo en las oficinas de Xpujil en las cuales se podrá controlar en Manual o automático para poder arrancar a consideración las bombas que se requieran y poder observar señales digitales de nivel alto o bajo de cada tanque. POZO No. 1 Km POZO No. 2 Km POZO No. 3 Km ESTACION DE BOMBEO EDB1 Km BOMBEO EDB1a Km BOMBEO EDB2 Km BOMBEO EDB3 Km BOMBEO EDB3a Km BOMBEO EDB4 Km TANQUES DE REGULARIZACION : TANQUE D Km TANQUE E Km ESTACION CENTRAL DE CONTROL Y MONITOREO EN XPUJIL. 24

25 A g e n d a I. Diferentes Expectaciones y Oferta II. Comunicación Telemetría vs. Cableado III. Amplitud de Oferta W@de IV. Automatización Soluciones Escalables V. Conclusiones VI. Preguntas & Respuestas 25

26 Soluciones escalables para aplicaciones de bombeo P1 Solución P1 : Estación de elevación o reserva con dos bombas Compacto, Solución listo para usarse Producto todo en uno : Modem, Controlador, E/S con el W320i P3 P2 Solución P2 : Estación de bombeo o re-bombeo con 4 bombas Eficiencia en las bombas Una solución completa con dos productos ( RTU + Variador ATV 61 y su tarjeta para solución del agua) Solución P3 : Grandes estaciones de bombeo con funciones adicionales de gestión Capacidad de un alto diagnostico (Ethernet & Web) Modulo de RTU & PLC Modicon M340 26

27 Soluciones escalables para un Planta de Tratamiento de Agua Solución T1 : Compacta y autónoma para pequeñas Plantas de Tratamiento (5,000 hab.) No se requiere personal en sitio 5 7.a 10 8 SCADA para Monitoreo y Control remoto Todo en un panel : Un PLC, una UTR y una HMI Arrancador y variadores de velocidad para motores conectados en CANopen o Modbus SL Solución T2 : Integración óptima automatizada en todas las funciones de una planta de tamaño intermedio ( hab.) Reducción en los costos de mantenimiento. Un PLC y un SCADA stand-alone para el control y monitoreo de las unidades funcionales de la planta. 27

28 Soluciones escalables para un Planta de Tratamiento de Agua (2) Solución T3 : Flexibilidad que simplifica la renovación / expansión de una gran Planta (200,000 hab.) Un PLC para cada isla funcional con un SCADA distribuido (cliente / servidor ) b 7.a 7b 7.a 7b 7.a SCADA de respaldo par funciones críticas con HMI FacatoryCast. Solución T4 : Alto desempeño con disponibilidad de procesos para grandes áreas ( >1 millón de hab.) Varias líneas de proceso Un PLC por cada línea de proceso SCADA Vijeo Citect redundante en red Ethernet con el PLC ( Premium/Quantum Hot standby) Una base única con UAG 28

29 Solución efectiva en costos con la Oferta ATV. Reducción de costos con el ATV61 y sus tarjetas de multi-bombeo. P2 Ahorro de energía con el ATV61 Gestión de Bombeo / Estaciones de Re-bombeo / Varias Bombas Simplificación de costos con el TeSys-T. Reducción de los tiempos fuera inoportunos Reducción de los costos de mantenimiento Adquisición y monitoreo de datos de diagnóstico. Alarmas antes de los disparos Estadísticas para programar mantenimientos preventivos. 29

30 Solución disponible para sus procesos de automatización Primar y Ethernet SCADA / HM I CPU-sync link SCY ETY ETY Standb y SCY ETY ETY Alta disponibilidad para procesos críticos (tanque biológico, tratamiento preliminar,.) PLC redundante basado en el escaneo de lazo E/S por Ethernet. Redundancia basada en un PLC Maesto y uno en Standby Dispositivos de E/S en TCP/IP Módulos en rack de E/S Digitales y Analógicas & Módulos SCY en Modbus, con dirección IP automática Switch STB Ethernet IO Scanner ATV6 1 Alto desempeño : Basado en el hardware del CPU del Premium El CPU-sync provee una alta velocidad para el intercambio de datos (100Mbps) Basada en el algoritmo de HSBY Unity Quantum 30

31 A g e n d a I. Diferentes Expectaciones y Oferta II. Comunicación Telemetría vs. Cableado III. Amplitud de Oferta W@de IV. Automatización Soluciones Escalables V. Conclusiones VI. Preguntas & Respuestas 31

32 Soluciones en el Total de los Procesos de Sector del Agua Del Bombeo - Potabilización - Distribución - Tratamiento Estaciones de bombeo Estación de recuperación Planta Potabilizadora Tanque Estación de re-bombeo Vivienda Planta de tratamiento Estación de elevación Agua residual Industrial 32

33 Solución : Oferta de Distribución 33

34 Solución : Oferta de Automatización & Control Metalclad PowerLogic Monitoreo de Circuitos Relevadores Sepam Oficina / Ingeniería Cuarto de Control Cliente Vijeo Citect Centro de Control de Motores en MT PowerLogic Monitoreo de Circuitos Relevadores Sepam PC s con Servidor Web y VPN PC con el Software PowerLogic Modbus RS-485 Cuarto de Control SCADA - VijeoCitect con Servidores Modbus RS-485 Anillo de Fibra Optica Autoajustable 100 Mb Modicon Quantum CCM en BT Modelo 6 PowerLogic Monitoreo de Circuitos Relevadores de Sobrecarga Motor Logic Plus II Advantys STB Distribuidor Remoto E/S Variador Altivar 61 PLC s Modicon Premium c/tarjetas Ethernet Interruptor Ethernet ConeXium PowerLogic Monitoreo de Circuitos Controlador de Temp. Modelo Unidades de disparo Micrologic 98 Unidad de Subestación c/switchgear en BT Switchboard en BT EGX Nodbus RS-485 Puerto Frontal c/ Ethernet Altivar 61/71 Variador Stand- Alone c/tarjeta Ethernet Switchgear en BT c/auto Transformador EGX Magelis HMI XBTGT Modicon (Tipo) PLC M340 c/ tarjeta Ethernet Power Meter Estaciones de Bombeo Remoto con PLC Modicon M340 Unidades de Disparo Micrologic Touch Screen PLC s Modicon Quantum Premium Principal Principal 34

35 Nuestras Soluciones: Adecuadas para la Industria del Agua Soluciones Escalables : Desde lo sencillo hasta lo Complejo Soluciones a un Costo Efectivo vs. Beneficio Soluciones con Alta Confiabilidad para procesos determinantes Soluciones Integrales : Con Mayor Flexibilidad Bombeo Torre de Almacenamiento Re-bombeo 35

36 P R E G U N T A S G racias por su atención Ing. Raúl González Bernal Especialista Desarrollo de Mercados Sector del Agua 36

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