15 de Octubre Crowne Plaza Ciudad de México. Simposio Técnico de Medición y Automatización. ni.com/mexico

Transcripción

1 15 de Octubre Crowne Plaza Ciudad de México Simposio Técnico de Medición y Automatización ni.com/mexico

2 Cómo Mejorar el Rendimiento de Máquinas Usando PACs Ing. Gustavo Valdés National Instruments Ing. Leandro Olivera Grupo Gaoli

3 Agenda Máquinas hoy y sistemas de control tradicional Estrategias para actualizar su maquinaria Medición Análisis Conectividad Control Caso de estudio: Actualización de control de servos

4 Requerimientos de las Máquinas Modernas HMI Bases de datos Sensores y acondicionamiento de señales Máquina Moderna Diseño mecánico Comunicación en red Lógica discreta y secuencial Diseño de sistemas embebidos Motores y actuadores Monitoreo de condición de la máquina Visión artificial Diseño de control

5 Beneficios de Actualizar Máquinas y Procesos Reducción de costos en refacciones/repuestos o equipo nuevo Mejora en la eficiencia actual Mayor visibilidad de la producción Reducción en el consumo de energía

6 Estrategias para Actualizar Maquinaria Medición E/S de alta velocidad Mediciones de alta precisión Visión artificial Conectividad Registro de datos Publicación en web HMI/SCADA Conexión a PLCs y DCS Análisis Procesamiento de señales Cálculos matemáticos Reducción de datos Control Control de movimiento preciso Algoritmos avanzados Modelos y simulación

7 Sistema de Control Tradicional PLCs PC E/S locales, principalmente digitales HMI, registro, control avanzado, comunicaciones, control supervisorio Hardware a la medida Control a alta velocidad, procesamiento de señales, subsistemas altamente fiables PC Buses de campo PLCs HW a la medida PLCs

8 Convergencia de la Tecnología de Control PC PLC PAC Hardware a la Medida

9 Convergencia de los Sistemas de Control PC IBM PC 1981 Internet 1983 Windows Windows bit OS 1995 PLC PAC GM requests standard machine controller 1968 Modicon Allen Bradley SLC 1991 Intel Pentium 1993 ARC define PAC 2001 Chip Single-Chip CPU 1971 FPGA 1986 ADCs de alta resolución 1989

10 Múltiples Disciplinas de Control Bits por Canal 2.4 Mbits 24 bits 16 bits 8 bits 1 bit Visión artificial Monitoreo de Vibración Procesos Lotes Discreto Movimiento Procesamiento de Señales 1 Hz 1kHz 40 khz 1MHz Velocidad de Ciclo PLC PC HW a la medida PACs con tecnología embebida

11 Niveles en la Abstracción del Software IEC 1131 Plataforma para diseño de sistemas Abstracción Lenguaje ensamblador C.NET Lenguaje de máquina Complejidad del Sistema

13 Definición Medición y Análisis 1. E/S de gran precisión y alta velocidad para recolectar datos de una gran variedad de fenómenos físicos y eléctricos 2. Algoritmos para extraer información útil de los datos Casos comunes Mantenimiento predictivo con vibración y potencia Monitoreo de transitorios E/S no tradicionales como esfuerzo, visión o aceleración

14 Capacidades de los PACs para Medición y Análisis Arquitecturas de alta velocidad Velocidad, determinismo, disparos, inmunidad al ruido Conectividad a cualquier sensor Temperatura, esfuerzo, vibración, visión Alta precisión 24 bits, calibración, acondicionamiento en tarjeta Soporte en software para una gran cantidad de algoritmos Algoritmos incluidos Reuso de algoritmos existentes Creación de nuevos algoritmos

15 Conectividad a una Gran Variedad de Sensores Temperatura, presión, esfuerzo, flujo, carga, ph, vibración, codificadores de cuadratura, corriente, voltaje Acondicionamiento de señales Aislamiento Filtros Puente Excitación Amplificación Calibración

16 Reducción en el Costo de ADCs Fuente: National Instruments & a Leading ADC Supplier

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18 Mediciones Avanzadas

19 Capacidades para Visión Artificial Verificar presencia Medición de intensidad Análisis de partículas Igualar colores Medición de características Conteo de objetos Medición de distancias Cálculo de valores Ubicación de características Igualación de patrones Detección de bordes Identificación de partes Lectura de caracteres Lectura de códigos Data Matrix PDF417 Códigos de barra Clasificación de objetos

20 Herramientas Gráficas para Procesamiento de Señales, Análisis y Matemáticas Procesamiento y Análisis de Señales Waveform Generation Waveform Conditioning Waveform Monitoring Waveform Measurements Signal Generation Signal Operations Windows Digital Filters Spectral Analysis Transforms Point-by-Point Matemáticas Numeric Elementary and Special Functions BLAS/LAPAC-based Linear Algebra Curve Fitting Interpolation / Extrapolation Probability and Statistics Optimization Ordinary Differential Equations Geometry Polynomial Formula Parsing 1D & 2D Evaluation Calculus Zeros

21 Herramientas Adicionales para Análisis y Procesamiento de Señales Sonido y Vibración Distorsión, Análisis de Octava, Barrido de Frequencia, Nivel de S&V, Prueba de Límites, Transitorios, Integración en el Dominio del Tiempo, Gráficas en Cascada, Análisis de Orden Extracción de Orden, Análisis de Orden en Línea, Procesamiento de Señales de Tacómetro, Gráficas Polares / Órbita, Gráficas Polares,

23 Conectividad Definición 1. Tecnologías de comunicación para integrar múltiples sistemas (Ethernet, web, inalámbrico, etc.) 2. Registro y visualización (bases de datos, HMI y SCADAs) Casos comunes Conectividad de sistemas distribuidos y dispares Información de diagnóstico en tiempo real para mantenimiento e ingeniería Transparencia en los datos a la gerencia

24 Conectividad de PACs a PLCs o DCS E/S Digitales 4 20 ma Comunicaciones Industriales OPC Software PACs PLC & DCS

25 LabVIEW para HMI y SCADA Pantallas táctiles Conectividad empresarial Bases de datos (Oracle, SAP, SQL, Citadel, etc.) Administrador de tags Gráficos industriales Registro automático Compatible con SQL 92 y ODBC 2.5 Motor de alarmas integrado Conozca más: Sistemas HMI/SCADA con LabVIEW Salón Plenaria, 4:15 pm

27 Definición Control Avanzado Algoritmos de control de lazo cerrado para optimizar el control existente Casos comunes Modificaciones al PID estándar para manejar regiones no-lineales o variaciones en el tiempo Algoritmos o modelos personalizados para manejar no-linealidades o sistemas MIMO

28 Capacidades de PACs para Sistemas de Control Visualización del sistema completo Medición, registro, y gráficas Procesadores de alta velocidad Velocidades de hasta 200 khz Conectividad directa a herramientas de diseño de control Integración de código C o desde paquetes como LabVIEW o Simulink de The MathWorks, Inc. MATLAB and Simulink are registered trademarks of The MathWorks, Inc. Other product and company names listed are trademarks and trade names of their respective companies.

29 Control de Movimiento para Retroalimentar El reto: Actualizar un sistema semiautomatizado de embobinado para transformadores eléctricos Solución: Integrar un PAC con control de movimiento, retroalimentación digital, despliegue y conectividad en red Beneficio: Mejora en el control de calidad de la producción Embobinadora

30 El reto: Modernizar el control del calibre para el rolado de lámina de acero Actualización de Máquinas de 1984 La solución: Uso de distintas tarjetas de E/S analógicas y digitales, y software con funciones PID y capacidad de visualización y reportes (Con el sistema de control anterior) el mantenimiento se hizo prácticamente imposible, dado que muchas de sus tarjetas estaban ya obsoletas La implementación del nuevo control de calibre ha sido muy rápida y el sistema basado en PXI es confiable y mantenible por muchos años Ing. José A. Jiménez Ingeniero Electrónico Avanzado - Hylsa

31 Optimización del Proceso de Fundición del Acero Aplicación Uno de los principales productores / recicladores de acero Optimizar el proceso de función del acero Automatizar por cuestiones de eficiencia y seguridad Requisitos Reducir el consumo de electricidad Limitar la demanda desde la red eléctrica y prevenir variaciones Control en tiempo real de la protección a equipo de alto voltaje

32 El reto: Servocontrolador Actualizar sistemas servohidráulicos, servoneumáticos y servomotores de diferentes marcas que existen actualmente en el mercado con una tecnología abierta y sin estar ligado al fabricante original de los equipos que ofrecen equipos out of the box inflexibles a comandos extras, o funciones para los cuales no han sido diseñados.

33 Solución: Servocontrolador Integrar un PAC con control de movimiento, retroalimentación digital y análogica, despliegue y conectividad en red y con otros PLC s existentes Para el caso de los servocontroladores la plataforma utilizada y sugerida es PXI, debido al tiempo respuesta y la interfase con el usuario, pero del mismo modo se pude utilizar una plataforma PCI aunque con menos ventajas

34 Desarrollo: Servocontrolador Para este tipo de servocontroladores es necesario el uso de las tarjetas controladores de la serie 734x, dependiendo del número de canales a controlar Hemos encontrado que esta serie de tarjetas dan una velocidad de respuesta mucho mayor a los lazos PID (16 khz), muy superior a los controladores de este tipo del mercado. El sistema puede funcionar como un control puramente proporcional o combinado, utilizando tarjetas de adquisicion de datos con salidas análogicas

35 Beneficio: Servocontrolador Aplicaciones desarrolladas a la medida del cliente Posibilidad de tener otras funciones utilizando las plataformas de NI Comunicación con otros PLC s Flexibilidad (control de pistones, motores, servos, etc.) Costo

36 El reto: Probadora de Amortiguadores Actualizar 4 equipos montados en diferentes líneas de producción para prueba de amortiguadores Control de clampsy comunicación con PLC sexistentes para paso o rechazo de piezas Generación de control estadístico de la producción, almacenando resultados en un servidor remoto.

37 Solución: Probadora de Amortiguadores Integrar un PAC por equipo con funciones de servocontroladory módulo de DIO spara comunicación con otros sistemas Beneficio: Mejora en el control de calidad de la producción con análisis estadísticos Software multinivel, operador, supervisor y mantenimiento

38 Actualización de Máquinas Universales El reto: Actualizar máquinas universales de pruebas (tensómetros, dinamómetros, etc.) de cualquier tipo de tecnología y marca. Hay marcas que dejaron de existir hace tiempo y no cuentan con soporte

39 Actualización de Máquinas Universales Solución: Integrar un PAC con control de movimiento, retroalimentación digital, control proporcional y/o PID, despliegue y conectividad en red, utilizando tecnología PXI o PCI (para el caso de control puramente proporcional)

40 Actualización de Máquinas Universales Beneficio: Actualización de equipos de cualquier marca sin importar el estado de éste Ahorro de un 70% con Ahorro de un 70% con respecto a un equipo nuevo

41 Actualización de Banco de Alternadores El reto: para Pruebas Eléctricas Actualizar un sistema de pruebas para alternadores Mejorar el control de velocidad de un 10% a un 1% de error Tomar mediciones de temperatura en tiempo real (20 canales) y registrar el ciclo térmico Mejorar los tiempos de aceleración por medio del control

42 Actualización de Banco de Alternadores Solución: para Pruebas Eléctricas Integrar un PAC con control de movimiento, retroalimentación digital y análogica por medio de plataforma PXI Beneficio: Mejora en el control de pruebas, control de velocidad y registro de resultados mas fiable Nombrado como banco patrón a nivel mundial

43 PREGUNTAS?