Sistema de Control Distribuido Freelance 800F Descripción del sistema

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1 Sistema de Control Distribuido Freelance 800F Descripción del sistema

2 Glosario Estación de proceso: Este término es válido tanto para el controlador AC 800F (FieldController) como para el controlador de montaje en rack. Una estación de proceso puede diseñarse en forma redundante o no redundante. AC 800F: Se utiliza cuando aplica solamente a este tipo de estación de proceso. Una estación de proceso redundante del tipo FieldController consiste en dos controladores AC 800F. Estación de rack: Se utiliza cuando aplica solamente este tipo de estación de proceso. Una estación redundante tipo rack contiene dos CPUs de rack. Controlador: Este término se utiliza para referirse a una estación de proceso individual, no redundante. 2

3 Contenido Freelance 800F: El sistema de control compacto Página 4 Arquitectura del sistema Página 6 Automatización a nivel del proceso: El controlador Página 8 Automatización a nivel del proceso: E/S Remotas Página 12 Automatización a nivel del proceso: Dispositivos de campo Página 13 Automatización a nivel del proceso: E/S de Rack Freelance Página 14 Comunicación del sistema Página 16 El nivel del operador con DigiVis Página 18 Configuración y comisionamiento con Control Builder F Página 28 Ingeniería y servicio Página 40 Datos técnicos del sistema Freelance 800F Página 42 3

4 Freelance 800F: El sistema de control compacto Como el hardware constituye menos en el precio de un sistema de automatización, los costos para crear software de usuario se vuelvan más importantes, contabilizando en promedio más del 50% del costo total de un proyecto de automatización. Esto deja claro que el mecanismo mediante el cual las estructuras de costo pueden cambiarse en ventajas para el usuario, debe comenzar con la ingeniería. Esto es esencialmente la razón principal por la que hemos desarrollado Freelance 800F: para mejorar la efi ciencia en costos mediante la reducción de los costos de ingeniería, mientras se mantienen los precios del hardware en concordancia con los de los controladores lógicos programables. Cómo pueden reducirse los costos de ingeniería? Usando solo una herramienta de ingeniería (Control Builder F) para confi gurar el sistema en su totalidad, consistiendo de funciones de automatización y de la interfaz de operación- con pantallas y registros, así como para confi gurar buses de campo (PROFIBUS, FOUNDATION Fieldbus, HART, etc.) y para parametrizar dispositivos de campo Generando automáticamente toda la comunicación entre controladores y estaciones de operación Con menor inversión en costo y tiempo para la entrada de datos debido a una base de datos uniforme en todo el sistema; para los dispositivos de campo, estaciones de proceso y estaciones de operación, conduciendo a la consistencia en los datos dentro de todo el sistema Con una comprobación de plausibilidad uniforme y a lo largo de todo el sistema, de los programas de usuario a través de todos los procesos y estaciones de operación hasta los dispositivos inteligentes de campo, incluyendo la comprobación formal de que los programas de usuarios están completos y son consistentes Confi guración gráfi ca con editores de alto desempeño en lenguajes de programación de acuerdo al estándar IEC Diagrama de bloques funcionales (FBD) - Diagrama de escalera (LD) - Lista de instrucciones (IL) - Logica de función secuencial (SFC) - Texto estructurado (ST) Extensa biblioteca de bloques de función, a la cual se pueden agregar bloques de función defi nidos por el usuario; biblioteca de macros y símbolos gráfi cos para crear gráfi cos y carátulas para bloques de función defi nidos por el usuario 4

5 Integración de cualquier esclavo PROFIBUS-DP o PA utilizando el concepto de esclavo genérico (usando un archivo GSD) con la posibilidad de confi gurar estos componentes en diálogos defi nidos por el usuario Integración de dispositivos PROFIBUS usando FDT/DTM Las mismas características amigables de confi guración y soporte también aplican a la operación y monitoreo. El operador recibe apoyo mediante un mecanismo que le proporciona no solamente información de la planta, sino también recomendaciones de operación. Para este propósito, por ejemplo, se encuentran disponibles una interfaz intuitiva de operación, registros y una sofi sticada función de administración de alarmas y mensajes. La calidad de Freelance 800F también se refl eja en un hardware robusto, el cual es inmune a la interferencia electromagnética y exhibe el símbolo CE como un símbolo de calidad para todos sus componentes. En casos en que las demandas en la disponibilidad son particularmente altas, es posible confi gurar la estación de proceso, incluyendo los módulos, en forma redundante. La red de comunicación a los buses de campo, la red del sistema y las estaciones de operación también puede confi gurarse redundantemente. El sistema de control Freelance 800F ofrece una poderosa automatización que es rentable y fácil de usar. Freelance 800F es idealmente apropiado para aplicaciones que requieren de un hardware y software con precio atractivo y fácil manejo en industrias de energía, procesos o del medio ambiente. Esta es una inversión sana en el futuro, con un sistema sencillo y claramente diseñado con base en el lema: Mínima ingeniería - máxima automatización 5

6 Arquitectura del sistema Freelance 800F se divide en un nivel de operador y un nivel de proceso. El nivel de operador contiene las funciones para operación y monitoreo, archivos y registros, tendencias y alarmas. Las funciones de control de lazo abierto y lazo cerrado se procesan en los controladores. El nivel de operador de DigiVis Freelance 800F Las estaciones de operación DigiVis utilizan hardware de PC, ya sea de tipo estándar o industrializado de acuerdo a la aplicación, operan bajo el sistema operativo Microsoft Windows. DigiVis soporta la operación con doble monitor, lo cual signifi ca que dos monitores pueden utilizarse con una sola PC, usando un ratón y un teclado. Una estación de ingeniería y varias estaciones de operación pueden instalarse en el nivel de operador. La estación de ingeniería con Control Builder F se utiliza para confi gurar y comisionar el sistema. Usualmente, se utilizan equipos portátiles tales como laptops, ya que permiten efectuar el trabajo de confi - guración tanto en la ofi cina como en sitio. Las PCs empleadas en el nivel de operador también pueden usarse como estaciones de ingeniería. No es necesaria una conexión permanente con el sistema de ingeniería. 6

7 El nivel de proceso Freelance 800F En el nivel de proceso, un sistema Freelance 800F puede consistir de varias estaciones de proceso que se conectan a unidades de E/S. Se tiene la opción de usar las estaciones de proceso ya sea en forma redundante (redundancia de CPU, redundancia de módulos de bus de campo) o sin redundancia. Los módulos de entradas y salidas de tipo enchufe (plug-in) se utilizan de acuerdo con el tipo y cantidad de señales de proceso. Con AC 800F, pueden conectarse los componentes que cumplen con estándares de bus de campo, como E/S remotas o dispositivos de campo. Comunicación del sistema Los niveles de operador y de proceso se comunican entre sí a través de la red del sistema (basada en Ethernet) con TCP/IP, donde se puede elegir entre varios medios de transmisión, como AUI, par trenzado, fi bra óptica o cable coaxial. Un servidor OPC Freelance está disponible para conexiones a estaciones de operación de alto nivel (800xA) u otros clientes OPC. Los valores de proceso en tiempo real y las alarmas del sistema Freelance pueden accesarse vía OPC. Una interfaz programada en C para Windows puede usarse para aplicaciones externas que no utilizan la interfaz OPC estándar. DMS-API se emplea para ello. Control Builder F DigiVis Funciones de automatización extendida1 1) Controlador AC 800F LD 800P RLM01 MODBUS, IEC870, PROFIBUS, FF, HART S800 S900 Rack de E/S LD 800HSE Barrera de campo FB 900 1) Por ejemplo: Operaciones 800xA, Administración de Lotes 800xA y Administración de Información 800xA 7

8 Automatización a nivel del proceso: El controlador El hardware de AC800F El AC 800F tiene una estructura modular. El CPU está diseñado como un plano posterior al cual varios módulos fuente de voltaje, módulos Ethernet o de bus de campo pueden conectarse según la aplicación. Del lado del bus de campo, existen módulos para PROFIBUS-DPV1, FOUNDATION Fieldbus HSE, MODBUS, (maestro/esclavo, RTU, o ASCII), IEC y CAN para E/S de Rack Freelance. La red de bus de campo y los esclavos PROFIBUS conectados se confi guran y parametrizan en su totalidad utilizando la herramienta de ingeniería Control Builder F. No se requieren otras herramientas externas adicionales para efectuar la confi guración. Los esclavos PROFIBUS pueden integrarse al sistema utilizando un archivo GSD 1 ) o un FDT/DTM 2 ). En el caso de FOUNDATION Fieldbus, la confi guración se lleva a cabo utilizando archivos CFF 3 ) o DD 4 ). Ello permite la parametrización del bus de campo aún sin dispositivos de campo conectados. Las E/S de Rack Freelance también pueden conectarse al AC 800F, en cuyo caso se utiliza un módulo CAN. Esto le permite operar cinco racks de E/S, con un total de cerca de 1000 E/S por cada AC 800F. Los racks de E/S están equipados con un módulo de conexión y hasta nueve módulos de E/S y pueden montarse en forma separada a una distancia de 400 m del AC 800F. Profi bus Bus de estaciones (CAN) FOUNDATION Fieldbus Dispositivos de campo E/S Remotas Rack de E/S 1) GSD = Device Master Data, abreviatura para el término alemán Gerätestammdaten. Un GSD es el archivo de base de datos de los dispositivos (device database fi le)( también denominado hoja de datos de dispositivos ) 2) FDT/DTM = Herramienta de Dispositivos de Campo (Field Device Tool) / Administrador de tipos de dispositivos (Device Type Manager) 3) CFF= Archivo de Capacidades (Capabilities File) 4) DD = Descripción de Dispositivos (Device Description) Dispositivos de campo 8

9 CPU RAM Ejecución de tareas Interfaces Procesador RISC de 32 bits super escalar con rápido procesamiento de bits 4 MB S-RAM ó 16 MB (SD-RAM) para aplicaciones con respaldo de batería Cíclica (tiempos de ciclos confi gurables desde 5 ms) Efectuadas por eventos (eventos predefi nidos) Tan rápido como sea posible (modo PLC) Ethernet PROFIBUS Foundation Fieldbus Station Bus (CAN bus) Serial: RS485/422/232 Protocolo Modbus (maestro o esclavo, RTU o ASCII) Protocolo Telecontrol de acuerdo a IEC Temperatura Ambiente C ( F), no requiere ventilación forzada La unidad básica con CPU El elemento principal del AC 800F es un procesador de alto desempeño con altas capacidades de procesamiento, lo cual lo hace ideal para su uso en tecnologías de automatización. Diseño Mecánico del AC 800F La estación de proceso AC 800F posee un diseño mecánico similar al que se utiliza en controladores lógicos programables. Su diseño de conexiones frontales lo vuelve excepcionalmente sencillo de ensamblar y de brindarle servicio, también permite el montaje en pared sin difi cultad alguna. Todos los módulos AC 800F se insertan frontalmente en racks y se fi jan en su posición con tornillos. Los módulos se activan utilizando un seguro, el cual oculta el acceso al tornillo superior. El seguro debe abrirse para tener acceso al tornillo superior. Esto indica la intención de remover el módulo, del módulo CPU y de esta forma, el bus de campo se apaga automáticamente. Como resultado, las E/S remotas y las salidas de los dispositivos de campo tienen la capacidad de adoptar valores de seguridad confi gurados, evitando estados indefi nidos cuando el módulo se remueve. Todos los módulos quedan alojados en una cubierta de metal una vez que quedan instalados, lo que los protege mecánica y eléctricamente en forma óptima. Todos los materiales de la cubierta simplemente están atornillados, permitiendo que se separen para un reciclado futuro. Por último, el Freelance 800F ha sido construido considerando el cuidado del medio ambiente utilizando un mínimo de pintura. 9

10 Funciones El enfoque de las funciones que ofrece el sistema Freelance corresponde al suministro básico defi nido en IEC , además de otras numerosas funciones y bloques funcionales de alto desempeño ya probadas en la industria. Ellas se acomodan en una biblioteca de bloques funcionales y puede ser complementada con bloques funcionales defi nidos por el usuario. Al ir diseñando la estación y durante la confi guración, la capacidad de procesamiento y la velocidad de la estación de proceso puede fácilmente adaptarse a las demandas de la tarea de automatización. La ejecución del programa en la estación de proceso se basa en un sistema operativo orientado a tareas, multitareas y en tiempo real, lo que lleva a una estrategia fl exible para programas de procesamiento. Hay varios modos disponibles para la ejecución de tareas: Procesamiento cíclico con tiempos de ciclo desde 5 ms en adelante El procesamiento más rápido posible (modo PLC) Junto con las tareas del usuario, las tareas del sistema en las cuales las funciones también pueden ser procesadas se ponen a su disposición en forma automática. Estas tareas se ejecutan una vez en caso de los siguientes eventos: EN FUNCIONAMIENTO ALTO ARRANQUE EN FRÍO ARRANQUE EN CALIENTE (voltaje restaurado) CAMBIOS EN ESTADO DE REDUNDANCIA ERROR Hasta ocho tareas cíclicas del usuario y una tarea en modo PLC pueden confi gurarse en una estación de proceso. Módulos de bus de campo El AC 800F utiliza los módulos de bus de campo para recibir y procesar datos de diagnóstico en tiempo real. Hasta cuatro módulos de bus de campo pueden ser instalados en un AC 800F. Funciones y bloques funcionales Procesamiento de valores analógicos - Conversión de entradas y salidas - Linearización - Retraso y fi ltro de banda muerta - Determinación en el tiempo de valores promedio/ extremos - Ajuste de setpoint - Contador con entrada analógica - Planifi cador de tiempo Procesamiento - Salidas binarias, monoestable de valores binarios - Retraso de entradas y salidas - Contador de pulsos/tiempo, botón Monitoreo Funciones de adquisición aritmética - Monitoreo analógico y binario - Monitoreo de eventos - Control audible de alarmas - Monitoreo de conexiones - Secuencia de eventos (SOE) - Adquisición de curso de perturbación, adquisición de tendencias - Funciones aritméticas básicas, funciones numéricas - Funciones logarítmicas - Funciones trigonométricas - Valor analógico y limitación de tiempo Control de lazo cerrado - Controladores continuos - Controladores a pasos - Controlador encendido/apagado, controlador de tres posiciones - Controlador de proporción - Funciones básicas - Auto sintonía Funciones Modbus - Funciones de maestro y esclavo PROFIBUS - Funciones maestras DPV1 para AC 800F FOUNDATION Fieldbus (FF) Envío/Recepción - FF Ethernet de Alta Velocidad (HSE/H1) para AC 800F - Envío y recepción de bloques para comunicación inter-sistema Control de azo abierto - Funciones individuales de manejo directo (individual drive functions) - Control de secuencias, circuitos dosifi cadores Procesamiento de lógica de fase - Módulo de interfaz para aplicaciones de lotes Funciones lógicas - Procesamiento lógico - Determinación de valores promedio/extremos - Comparador, interruptor binario - Multiplexor - Convertidor (tipos de datos y código) - Flip-fl op, detección de borde - Bloques cadena - Ajuste radio controlado de horario de verano 10

11 Los módulos de bus de campo tienen las siguientes tareas y características: Aislamiento eléctrico entre el proceso y el sistema LEDs para indicar el estado del módulo Detección de fallas y señalización de fallas independiente Conexión de las líneas del bus de campo Módulos Ethernet Las estaciones de proceso y el nivel de operación e ingeniería en el sistema Freelance 800F se comunican entre sí vía Ethernet. Dispositivos de enlace inteligentes Debido a que AC 800F posee la conexión de alta velocidad tanto de PROFIBUS (PROFIBUS DP) como de FOUNDATION Fieldbus (FF-HSE), los buses más lentos de las dos tecnologías de buses de campo (PROFIBUS PA y FF-H1) pueden conectarse utilizando dispositivos de enlace inteligente. Estos dispositivos permiten conectar varios buses lentos a un bus rápido, con la ventaja de que muchos más dispositivos de campo pueden conectarse a una estación AC 800F que cuando los buses de campo lento se conectan directamente. Dispositivo de Enlace LD 800P PROFIBUS DP/PA El LD 800P se necesita para conectar el PROFIBUS DP al PROFIBUS PA. El Dispositivo de Enlace LD 800P convierte las características físicas del bus de la interfaz RS 485 para el PROFIBUS DP a las características físicas del bus PROFIBUS PA de acuerdo a IEC , permite que los dispositivos PROFIBUS PA conectados se suministren con alimentación eléctrica a través del bus, y adicionalmente permite su uso en áreas intrínsecamente seguras. Para mayores detalles, véase el folleto Dispositivos de Bus de Campo de (No. 3BDD ). Dispositivo de Enlace FOUNDATION Fieldbus LD 800HSE El LD 800HSE sirve como una puerta de conexión entre el Ethernet de Alta Velocidad (Subred HSE) y los dispositivos de campo de FOUNDATION Fieldbus en segmentos H1. El suministro de datos de un segmento H1 hacia la Subred HSE, así como de un segmento H1 a otro, está garantizado por la comunicación típica de FOUNDATION Fieldbus entre dispositivos de campo en varios segmentos H1 y dispositivos de campo en la Subred HSE. Además, la puerta de entrada cliente/servidor permite que los bloques funcionales en los dispositivos H1 puedan accesarse vía la interfaz HSE. El LD 800HSE también está diseñado para redundancia. Para mayores detalles véase el folleto Dispositivos de Bus de Campo de (No. 3BDD ). Otros dispositivos de bus de campo Para proteger el segmento de bus de campo y los enlaces, se usa la Barrera de Bus de Campo de la serie FB 900. El Acondicionador de Línea PC 900 suministra una mayor corriente de alimentación a un segmento H1. Estos dispositivos se describen en detalle en el folleto Dispositivos de Bus de Campo de (No. 3BDD ). Detalles de los módulos de bus de campo Tipo Canales Función Módulos de Ethernet para o barramento do sistema Tipo Canales Función Módulo CAN 1 Conexión de hasta 5 racks de E/S Freelance Módulo Serial 2 RS232/RS422/RS485 confi gurable para MODBUS, protocolo Telecontrol IEC Módulo PROFIBUS 1 Maestro PROFIBUS DPV1 valor total Módulo FF-HSE 1 Para conexión de hasta 10 Dispositivos de Enlace LD 800HSE con conexión de 10/100 MBaud de sensado automático en par trenzado Módulo Ethernet 1 Conexión en par trenzado 10 base T, para conexión a concentradores o interruptores de red Módulo Ethernet 1 Conexión BNC 10 base 2 para cable coaxial delgado (Cheapernet), 10 MBit/s Módulo Ethernet 1 Conexión AUI 10 base 5 y 10 base FL vía acoplador 11

12 Automatización a nivel del proceso: E/S Remotas El módulo de bus de campo para PROFIBUS permite la conexión de E/S remotas tales como la serie S800 ó la serie S900. Mientras que la serie S800 se utiliza generalmente en automatización de procesos, se prefi ere la serie S900 en el segmento químico y en áreas donde se requiere protección contra explosión, debido a su amplio diagnóstico de canales y seguridad intrínseca. S800 Las E/S S800 es un sistema de E/S de proceso, extenso, distribuido y modular que se comunica con sus respectivos controladores vía PROFIBUS. Gracias a su amplia conectividad, el sistema es capaz de comunicarse con una amplia gama de sistemas de control de proceso tanto de como de otros fabricantes. Dado que el S800 permite su instalación en campo cerca de sensores y actuadores, los costos de la instalación se reducen porque se emplea menor cantidad de cableado. Es posible intercambiar los módulos y reconfi gurar el sistema durante la operación. Las opciones de redundancia permiten un alto grado de disponibilidad. Para información adicional véase el folleto de S800 3BSE S900 El sistema de E/S remotas S900 puede instalarse directamente en áreas peligrosas zona 1 y zona 2. Se comunica con el nivel del sistema de control utilizando el estándar Profi bus, reduciendo los costos por organización de señales y cableado. El sistema es robusto, tolerante a fallas y sencillo de brindarle servicio. Es más, el sistema de E/S S900 se carácteriza por tener un diseño compacto, transmisión cíclica de variables secundarias HART y parametrización y diagnóstico de todos los dispositivos de campo HART vía el bus de campo. Su redundancia garantiza una máxima disponibilidad. El mecanismo de desconexión integrado permite su reemplazo durante la operación, lo que implica que no es necesario interrumpir el suministro eléctrico para poder intercambiar las fuentes de alimentación. Gracias a su diseño robusto y ahorro de espacio, así como a su resistente cubierta, la cual es adecuada para cualquier ambiente, el S900 es el mejor y más rentable sistema de E/S para su uso en áreas peligrosas zona 1 y zona 2. Para información adicional véase el folleto de S900 3BDD

13 Automatización a nivel del proceso: Dispositivos de campo Freelance 800F permite la conexión y la confi guración de dispositivos PROFIBUS PA sin utilizar directamente un módulo PROFIBUS PA para la estación de proceso AC 800F. El Dispositivo de Enlace LD 800P permite la operación de dispositivos PA en el módulo PROFI- BUS DPV1 sin reducir la velocidad del bus DP a la velocidad de transmisión menor de PA. En forma similar, el Dispositivo de Enlace LD 800HSE permite la conexión y confi guración de dispositivos FOUNDATION Fieldbus H1 sin la necesidad de un módulo de bus de campo para FOUNDATION Fieldbus H1 en la estación de proceso AC 800F. La confi guración de control en campo con FOUNDATION Fieldbus está soportada por Freelance. Los dispositivos HART pueden conectarse utilizando los módulos compatibles con HART de la serie S800/S900. Si los dispositivos HART se conectan a la serie S900, ciertos módulos S900 pueden usarse para transferir valores adicionales HART al mapeo cíclico de E/S. Esto permite emplear el segundo o tercer valor medido de un dispositivo HART en el AC 800F como una entrada para aplicaciones. 13

14 Automatización a nivel del proceso: E/S de Rack Freelance Las E/S de Rack se instalan junto con los CPUs de rack DCP10 ó DCP02. Los CPUs de rack no tienen acceso a E/S de bus de campo o a dispositivos de campo del tipo inteligente. En relación al AC 800F, las E/S de Rack se utilizan cuando un CPU de rack ha sido reemplazado por el AC 800F, o si se requiere funcionalidad de SOE. Además, los ciclos de E/S son más rápidos con E/S de Rack que con bus de campo. Por ejemplo, hasta 288 señales binarias pueden actualizarse en 2 ms utilizando solamente un rack. Módulos de E/S inteligentes Los módulos de E/S unen el controlador con el proceso en la conversión de señales. Ellos reciben datos de los sensores, detectores, transmisores y otros dispositivos de campo y proporcionan comandos de posicionamiento al proceso. Poseen las siguientes tareas y características: Entrada y conversión de señales convencionales y niveles de señales Aislamiento galvánico entre el proceso y el sistema LEDs de estado para entradas y salidas Salidas alimentadas en forma externa Detección automática de fallas, señalamiento de fallas y monitoreo de temperatura Monitoreo de sensores y cable abierto Salidas digitales protegidas contra corto circuito y contra sobrecarga Entradas digitales protegidas contra polaridad incorrecta Entradas analógicas aisladas potencialmente Capacidad de reemplazo en caliente No utiliza interruptores, puentes o potenciómetros ya que todos los ajustes se confi guran por medio de software Conexión frontal de las señales de proceso a través de clemas de tornillos con bloques de teclas, codifi cadas contra conexiones incorrectas Todos los módulos de E/S de Rack Freelance son inteligentes, es decir, tienen sus propios procesadores. Los usuarios pueden confi gurar los tiempos de muestreo de los módulos de E/S individualmente para cada módulo. El tiempo de muestreo más rápido es de 2 ms para módulos binarios y 10/500 ms para módulos analógicos. En caso de errores de comunicación, los módulos de salida asignan a las salidas valores seguros confi gurados. Si se cuenta con redundancia a nivel del controlador, el segundo controlador entra en funcionamiento sin interrupción. Diseño mecánico de las E/S de Rack Los módulos de rack de Freelance 800F cuentan con un diseño mecánico similar al que se utiliza en controladores lógicos programables. Su forma de conexión frontal vuelve excepcionalmente sencillo el ensamblado y el servicio, también permitiendo que se monte en la pared. Los módulos de rack de Freelance 800F se insertan en racks desde el frente y se fi jan en su posición con tornillos. Cada uno cuenta con una cubierta de metal, ofreciendo una robustez mecánica excepcional e inmunidad electromagnética. 14

15 Todos los materiales de la cubierta simplemente se atornillan, lo que permite separarlos para un reciclaje a futuro. Por último, pero no por ello menos importante, los componentes de hardware de Freelance han sido diseñados tomando en cuenta la protección al medio ambiente empleando una mínima cantidad de pintura. Los módulos no tienen puentes o switches de ninguna especie en las tarjetas electrónicas, lo que implica que el usuario no necesite abrir los cartuchos. Tampoco se han utilizado potenciómetros. Tipo Canales Rango de Señales Entradas Digitales 32 Para sensores activos o contactos con fuente de poder externa, 24 V DC, Rin 3 kω 28 Iniciadores NAMUR de 2-alambres o entradas de contactos (contactos de cierre/apertura) Las E/S de Rack Freelance están diseñadas para operar en un rango de temperaturas que va desde los 0 hasta 50 C (32 a 122 F) sin ventilación forzada. Un sensor de temperatura dentro del cartucho monitorea la temperatura del módulo y dispara una alarma cuando se excede el límite máximo permitido. Calidad y compatibilidad electromagnética Mediante el uso de una cubierta de metal debidamente aislada para cada módulo y mediante la instalación de fi ltros EMC en cada conexión entrante y saliente, se han tomado las provisiones necesarias para cumplir con los estándares EMC sin la necesidad de realizar la instalación en cubículos. Como resultado, el hardware de Freelance 800F cumple con los estándares EMC y porta el sello CE. Los requisitos del estándar IEC 801 y el estándar industrial NAMUR también los cumple plenamente. Una sofi sticada estrategia de pruebas, la instalación de sistemas ópticos de inspección, y funciones integradas de autopruebas garantizan la alta confi abilidad de los módulos. 12 Iniciadores de 3 ó 4 cables o entradas de contactos (contactos de conmutación) Salidas Digitales V DC, 0.5 A Resistente a cortos circuitos 16 Salidas de relevadores 24V...230VAC/DC, 5 A Entradas Analógicas 16 0/ ma, Rin 50 Ω Resolución: 12 bits 16 0/ ma, Rin 250 Ω Entrada para transmisor HART 16 0/ ma, Rin 250 Ω ext. 24 V DC, alimentación del transmisor Resolución: 12 bits 8 Entrada de temperatura Pt100/mV calibrador/termo-cople, Resolución: 16 bits Entrada de Frecuencia 4 Para cada entrada de contador, 2 entradas de habilitación, 2 salidas, f <= 45 khz, contador de 24 bits, eléctricamente aislado por canal Salida Analógica 16 0/ ma, Resolución: 12 bits 15

16 Comunicación a nivel del sistema Bus del sistema El bus del sistema interconecta las estaciones de proceso, las estaciones de operación y la estación de ingeniería en el sistema Freelance 800F. El bus del sistema cumple con el Estándar Ethernet según DIN/ISO 8802, Parte 3 (IEEE 802.3) y puede utilizarse con par trenzado, fi bra óptica o cable coaxial. También es posible usar una combinación de estos estándares o implementar componentes de 100-MBit/s dentro de una red como una columna vertebral de alta velocidad. Freelance emplea servicios confi rmados y no confi r- mados. El servicio UDP no confi rmado se utiliza para actualización de pantallas y para comunicación lateral entre controladores. El servicio confi rmado TCP/IP se utiliza para almacenar alarmas y tendencias. El bus del sistema tiene las siguientes características: La habilidad para cubrir grandes distancias Una alta capacidad de manejo de datos Opciones de varios medios de transmisión (tales como par trenzado, cable coaxial, o fi bra óptica) Un diseño fl exible de red Una sencilla conexión a un nivel superior de administración de planta por medio del estándar OPC Rutinas previamente programadas en el caso de fallas Buenas propiedades de EMC La habilidad de encender y apagar los componentes del bus en operación Máxima disponibilidad a través de la redundancia Bus de estaciones (bus CAN) Cuando se utilizan E/S de rack Freelance, la comunicación se efectúa vía el bus de estaciones. El bus de estaciones cumple con el estándar industrial CAN (Controller Area Network). El bus de estaciones posee las siguientes propiedades: La habilidad de cubrir distancias cortas y medias Una alta capacidad de manejo de datos, tiempos de actualización de señales desde 2 ms (binarias) ó 10 ms (analógicas) Grado excepcional de seguridad de transmisión e inmunidad contra interferencias (Distancia de Hamming = 6) Rutinas preprogramadas en caso de fallas Buenas propiedades de EMC La habilidad de encender y apagar los componentes de un bus durante la operación Inicialización automática de módulos montados recientemente 16

17 OPC Freelance 800F ofrece una puerta OPC (servidor), el cual permite que los clientes OPC tengan acceso a los datos y alarmas de las estaciones de proceso Freelance. Desde la versión 7.1 en adelante, el servidor OPC también permite el acceso a los parámetros DPV1 y a los parámetros del usuario de dispositivos PROFIBUS y HART. En el caso de dispositivos HART, esto solamente es posible si se encuentran conectados a una unidad S900. Para V8.2 y superiores, los parámetros de dispositivos Foundation Fieldbus también pueden accesarse. Es posible limitar el acceso a estos datos en la puerta del OPC, tal que un cliente OPC no pueda ver en absoluto ciertos puntos del proceso y variables, o que pueda únicamente leer otros puntos del proceso y variables, o que tenga acceso tanto para leer y escribir a ciertos puntos del proceso y variables. La estación de operación DigiVis cuenta con cliente OPC integrado, el cual permite el acceso a datos procedentes de servidores OPC externos. Por ejemplo, datos provenientes de una unidad de control Siemens pueden integrarse en un gráfi co específi co en DigiVis. Ya que varias puertas OPC pueden utilizarse en el sistema Freelance, se puede establecer redundancia de servidores empleando clientes OPC que soportan esta función. * El software de ingeniería Control Builder F soporta esto con la confi guración redundante de puertas OPC. La opción de servidor de tendencias proporciona una puerta OPC especial que es utilizada por las estaciones de operación DigiVis para pantallas de tendencias defi nidas por el usuario. El acceso al servidor de tendencias está limitado a la lectura exclusivamente, y todas las variables de tendencias están disponibles en forma automática. Existe un servidor de tendencias por cada sistema Freelance. DMS-API La Interfase de Programación Aplicada DMS ofrece a los programadores de C una interfaz de Windows a través de la cual pueden accesar los servicios de comunicaciones internos de Freelance. Esto les permite tener acceso a sus propias aplicaciones de Windows que puedan leer datos en línea del sistema Freelance y modifi car valores. Detalles de la estación de proceso Tipo de Bus Fibra óptica Par trenzado Thin-Ethernet Bus del Sistema Bus de (FL) (TP) (Cheapernet) Full-Ethernet Estaciones (Cable amarillo) (CAN-Bus) Longitud máx m 5 x 100 m 5 x 185 m 5 x 500 m para 80 m, 400 m 5 x 400 m para Coax, 50 m para Par Trenzado AUI con malla Aplicación Conexión de bus del sistema de las estaciones de operación Freelance 800F Bus de Estaciones (para operación y monitoreo), est. de ingeniería y estaciones de procesos y como conexión para unidades E/S Estándar DIN/ISO 8802 DIN/ISO 8802 DIN/ISO 8802 DIN/ISO 8802 ISO/DIN Parte 3 Parte 3 Parte 3 Parte (IEEE 802.3) (IEEE 802.3) (IEEE 802.3) (IEEE 802.3)) 10BASE-FL 10BASE-T 10BASE2 10BASE5 Velocidad de 10 MBit/s 10 MBit/s 10 MBit/s 10 MBit/s 500 KBit/s para Transmisión 80 m 100 KBit/s para 400 m *Estaciones 800xA y Process Portal B soportan redundancia de servidores 17

18 El nivel de operación con DigiVis Las estaciones de operación Las estaciones de operación del sistema Freelance 800F operan en computadoras personales comunes, o, en PCs industriales. El paquete de software DigiVis, basado en Microsoft Windows como una interfaz gráfi ca para el usuario, mejora la facilidad de uso y el desempeño en la operación del proceso. Además, también puede usarse cualquier periférico de PC tales como monitores, impresoras, ratones y teclados disponibles en el mercado para PCs en Windows. Las funciones de operación y monitoreo (DigiVis) y confi guración (Control Builder F) también pueden operar juntas en una sola PC. El software de operación y monitoreo DigiVis tiene las siguientes características: Operación transparente y rápida gracias a una clara jerarquía de información estructurada Asignación de funciones específi cas a una tecla para una rápida selección de pantallas Un gran número de tipos de pantallas previamente diseñadas Un aspecto de control, el cual proporciona accesos a pantallas de permisivos dinámicos para el tag seleccionado ( en conjunto con un servidor OPC o de tendencias) Un aspecto externo, el cual proporciona acceso a información adicional, tal como documentación en PDF, videos en vivo de la planta, procedimientos operacionales estandarizados (SOPs), etc. Rápida selección de puntos correctos de medición en caso de alarmas de proceso Concepto uniforme de mensajes y una pantalla claramente organizada con mensajes y recomendaciones de operación Salida de voz confi gurable en la PC para mensajes Hasta 16 perfi les de usuarios por grupos/accesos, con un máximo de 1000 usuarios, contraseña específi ca para cada usuario (con el software opcional Security Lock) Pantalla de tendencias con almacenamiento Registro de todas las acciones del operador, incluyendo el nombre y registros de tiempo de sus acciones Diagnósticos del sistema, incluso hasta nivel del dispositivo de campo, permitiendo un diagnóstico completo de los errores de un dispositivo de campo. Versiones en varios idiomas: Alemán, Inglés, Español, Sueco, Ruso, Polaco, Francés, Chino y Japonés Operación con doble monitor en una sola PC, con un ratón y un teclado 18

19 Pantalla gráfi ca con carátulas de control La visualización del proceso está soportado por: Pantallas de desplegados gráfi cos específi cas para una planta Carátulas para puntos de proceso (tags) Hasta 15 áreas de planta con nombres en formato de texto común Pantallas específicas para una planta Pueden confi gurarse pantallas específi cas de planta adaptadas a las necesidades específi cas del operador para crear actividades de proceso. Las secciones estáticas de las pantallas de gráfi cos pueden crearse utilizando el editor de gráfi cos. Adicionalmente, también se tiene la opción de insertar tales secciones estáticas en la forma de imágenes en mapas de bits. Datos de proceso actuales o estados del proceso pueden ser animados dinámicamente en una posición adecuada utilizando gráfi cas de barras, llenado dinámico y ventanas de tendencias. Dependiendo de los estados del proceso, los símbolos gráfi cos pueden reemplazarse, destellear, y cambiar su color y posición en la pantalla gráfi ca. Los puntos del proceso pueden verse vía carátulas de control en las pantallas gráfi cas o por medio de pantallas de grupos estándares. Se pueden usar campos de selección dinámicos o botones para establecer una jerarquía de selección específi ca dentro de gráfi cos diseñados para operación. El número de gráfi cos diseñados disponible en DigiVis está limitado solamente por la capacidad del disco duro. 19

20 Pantallas prediseñadas Las pantallas prediseñadas se adaptan a las necesidades de la ingeniería de control de proceso en relación a la estructura e información contenida. Las siguientes pantallas están disponibles: Pantalla de vista general Pantalla de grupo Carátula de control Pantalla SFC Pantalla de agenda Pantalla de tendencias Pantalla de la web Lista de mensajes y lista de recomendaciones al operador Registros Pantalla del sistema Por lo tanto, la mayoría de las funciones cuentan con pantallas totalmente preparadas para operación y monitoreo, y pueden usarse sin ninguna programación adicional. Pantalla de vista general La información de proceso para la planta completa está presentada de manera condensada en una única pantalla general. Esto ofrece la facilidad de seleccionar las pantallas de grupo, de gráfi ca, de SFC, de la web, de agenda y de tendencias. Los registros también pueden ser accesados directamente desde la pantalla de vista general. Hasta 96 pantallas (16 líneas, cada una con 6 pantallas por línea) pueden mostrarse en la pantalla de vista general. Los símbolos de gráfi cos de grupo dentro de la pantalla de vista general también muestran actualización dinámica de puntos del proceso, permitiendo que los disturbios sean detectados rápidamente por medio de símbolos apropiados y colores. Si se requiere, es posible asignar una pantalla gráfi ca deseada como pantalla de vista general. En este caso reemplazará a la pantalla de vista general estándar. Pantalla de vista general 20

21 Carátulas de control Las carátulas de control permiten que tanto la vista general como la información detallada se puedan obtener simultáneamente. Debido a que las carátulas de control son predefi nidas, están disponibles inmediatamente en el sistema una vez que se ha defi nido un punto de proceso, sin ninguna programación adicional. Este también es el caso para las carátulas de control defi nidas por el usuario. Por lo tanto, las carátulas de control pueden desplegarse en un monitor junto con pantallas estandarizadas o de implementación específi ca. Un punto de proceso en particular siempre puede desplegarse por medio de su carátula de control. Pantalla de grupo La pantalla de grupo es una combinación de varias carátulas de control y contiene información detallada acerca de puntos de proceso asociados. Todas las funciones, incluyendo los controladores, funciones de tiempo y monitoreo así como funciones de control de lazo abierto, pueden desplegarse y operarse. Para ofrecer una rápida fuente de información, los valores analógicos se despliegan como barras de colores. Para permitir una lectura de mayor precisión, se muestran con valores alfanuméricos. Los disturbios pendientes en las variables respectivas pueden detectarse inmediatamente por medio de un cambio de color y destello, y pueden ser reconocidas directamente en la carátula de control o lista de mensajes. Los límites confi gurados pueden desplegarse adicionalmente como símbolos. Ud. puede crear sus propias carátulas de control para bloques funcionales defi nidos por el usuario. Carátulas de control Pantalla de grupo 21

22 Pantalla SFC La logica de función secuencial (SFC), basada en el estándar IEC , se despliega en una pantalla estandarizada mostrando el estado actual del programa asociado a la carta de función secuencial. En la pantalla SFC, los pasos actuales y la ruta del programa ya procesados se despliegan en diferentes colores. Los disturbios, tales como los criterios de proceso no concluidos o tiempos terminados pueden fácilmente detectarse por un cambio de color dentro de una ventana de criterios para pasos y transiciones. Por otro lado, puede confi gurarse una selección de pantallas para cada paso y transición. Las variables mostradas en la ventana de criterios pueden ser operadas. Una pantalla general SFC permite un acceso directo a un paso o transición, y la información deseada puede seleccionarse inmediatamente. Esto es particularmente benéfi co en el caso de complejas estructuras de control de lazo abierto cuando una rápida intervención del operador es esencial. El Aspecto de Control permite el despliegue animado del programa de transición, similar a la pantalla de comisionamiento en Control Builder F. La pantalla se genera automáticamente y es una alternativa a la ventana de transición, lo que le permite confi gurar una pantalla estandarizada y reducida de un programa de transición. Pantalla de agenda El módulo de agenda hace posible defi nir variables analógicas durante un tiempo predefi nido por default, por ejemplo, como un valor de punto de ajuste para un controlador conectado. El punto de ajuste actual está determinado por medio de una serie de hasta 32 valores confi gurados que describen una curva de punto de ajuste. La pantalla de agenda es sencilla de operar. Además de habilitar la selección de modos de operación, también permite la modifi cación del punto de ajuste actual. Los cambios manuales al punto de ajuste se muestran en una curva separada. Un punto de ajuste manual puede defi nirse al compensar a un punto de ajuste confi gurado. Un regreso (retrasado en tiempo) al valor original es posible en cualquier momento. Un programa puede ser ejecutado cíclicamente o mediante la especifi cación de un cierto número de repeticiones. Pantalla de agenda Pantalla SFC 22

23 Pantalla Web La pantalla web ofrece un medio sencillo de desplegar páginas web en la estación de operación, sin cubrir el renglón de los mensajes. Por ejemplo, esto le permitirá observar la vista de una cámara utilizando un servidor web integrado, facilitando el monitoreo de fl ama o el monitoreo de chimeneas. Sin embargo, además de mostrar páginas web, también es posible arrancar programas y desplegar documentos utilizando esta pantalla. Pantalla de tendencias y almacenamiento La secuencia cronológica de variables de proceso analógicas y binarias puede desplegarse como una pantalla de tendencias y almacenarse. Los siguientes elementos pueden mostrarse en una pantalla de tendencias: Hasta seis señales en diferentes colores El nombre asociado del punto de medición en texto abreviado El valor medido actual con escala y con la unidad utilizada La pantalla de tendencias puede cambiarse mediante: El arrastre del eje del tiempo par mostrar valores previos Ocultando tendencias Aumentando y disminuyendo el rango de las señales Seleccionando ajustes específi cos para cada progresión de una tendencia (por ejemplo, color o interpolación) Utilizando un rango de tiempo variable (desde segundos hasta semanas) Si una pantalla de tendencias se confi gura con almacenamiento, los valores medidos son grabados como una función cíclica de la estación de operación. Los valores almacenados pueden respaldarse en cualquier medio de almacenamiento de datos o enviados por medio del protocolo de transferencia de archivos (FTP) a cualquier suscriptor en la Ethernet. De ahí pueden someterse a evaluaciones posteriores y pueden exportarse en formato CSV3 utilizando el software separado DigiBrowse. Los datos originales se codifi can en binario y, por lo tanto, están protegidos contra manipulaciones. Pantallas de tendencias definidas por el usuario Los operadores pueden compilar cualquier valor de proceso en una pantalla de tendencias seleccionando los valores de proceso requeridos de una lista de todos los nombres de las variables. La tarea de almacenar estos datos de las tendencias en el disco duro de la PC de la estación de operación también puede efectuarse fácilmente de la misma forma. Un prerrequisito para poder construir tendencias defi nidas por el usuario es que el sistema contenga un servidor de tendencias. Pantalla de tendencias 3 CSV= valor separado por coma, formato en el cual los datos pueden ser fácilmente importados a Excel y evaluados 23

24 Mensajes y recomendaciones al operador Los disturbios de proceso son detectados por los controladores y enviadas a las estaciones de operación con un registro del tiempo en que ocurrieron. El sistema Freelance 800F permite los siguientes tipos de mensajes: error de sistema (S1-S3), error de proceso (P1-P4), mensaje de falla y mensaje de recomendación al operador (P5). Los errores de proceso se clasifi can en mensajes de falla (P1-P3) y mensajes de switcheo (P4). Durante la parametrización de bloques de función, es posible, dependiendo del tipo, asignar hasta 4 mensajes a las unidades de monitoreo de límites integradas en el bloque. Mientras que el tiempo del controlador interno es generalmente usado para registrar el tiempo en que se generan los mensajes, también se tiene la opción de utilizar un bloque de función especial para asignar registros de tiempo externos a las alarmas. De esta manera, por ejemplo, ud. puede generar una alarma desde un dispositivo conectado a Modbus en el orden cronológico correcto con el registro de tiempo del dispositivo. Pueden seleccionarse diferentes métodos de reconocimiento para cada nivel de prioridad. Los mensajes de entrada se despliegan en diferentes colores, junto con el nombre y el estado del disturbio de proceso de acuerdo a su prioridad. Renglón de mensajes El área superior de la pantalla siempre está reservada como un renglón de mensajes para el despliegue de alto nivel de todos los tipos de mensajes del proceso completo. Opcionalmente, el renglón de mensajes muestra tanto los mensajes más nuevos o los más antiguos, así como los botones para reconocimiento de mensajes y recomendaciones para el operador. También existe un campo para indicar sobrefl ujos, un campo para reconocer alarmas y un campo que muestra el número de mensajes no reconocidos en la lista de mensajes. Para una operación rápida, la carátula de control del punto de proceso con disturbio puede ser accesado directamente desde el renglón de mensajes. EL operador puede escoger entre tres diferentes vistas del renglón de mensajes: Vista estándar Vista del área Vista en forma de lista Vista estándar Vista de área Vista en forma de lista 24

25 Lista de mensajes La lista de mensajes ofrece un panorama general de todos los mensajes pendientes. Presenta una lista cronológica de mensajes de fallas, de switcheo y de errores del sistema. El último mensaje aparece al principio o al fi nal de la lista, según se requiera. La secuencia de los mensajes puede ajustarse por medio de confi guración. Justo como en el renglón de mensajes, las diferentes prioridades se codifi can por color. Los mensajes pueden reconocerse tanto por bloque como por página. Para ofrecer un mejor panorama, el usuario puede ocultar ciertas propiedades o áreas de planta en la pantalla. El tamaño de la lista de mensajes también puede ser confi gurado. Otras pantallas (por ejemplo, carátulas de control o pantallas gráfi cas o de tendencias), poniendo de relieve el punto de proceso en disturbio en su entorno de proceso, pueden seleccionarse desde la lista de mensajes. Pantallas asociadas y aspectos pueden accesarse directamente haciendo un click derecho en un mensaje. Lista de recomendaciones al operador Una recomendación para el operador puede confi gurarse para cada mensaje de falla y de switcheo. Se busca que las recomendaciones sean un medio para informar al operador acerca de la causa del mensaje o acerca del procedimiento a seguir para eliminar una falla de proceso. En caso necesario, las recomendaciones también pueden proveer ayuda adicional al usuario. Todas las recomendaciones confi guradas se despliegan en la lista de recomendaciones. Las carátulas de control y otras pantallas también pueden accesarse directamente de la lista de recomendaciones para operar un punto de proceso o analizar situaciones críticas del proceso. Lista de recomendaciones al operador Lista de mensajes 25

26 Registros Los registros se utilizan para documentar eventos, estados y secuencias del proceso. Los archivos de registro pueden guardarse en el disco duro, desplegarse en el monitor y enviarse a la impresora o a un medio de almacenamiento de datos tales como un CD, DVD o memoria USB para evaluación posterior. Además, los archivos almacenados pueden enviarse automáticamente a cualquier suscriptor en Ethernet vía el protocolo de transferencia de archivos. El software DigiBrowse hace posible ver los datos y convertirlos a ASCII (archivo CSV) para posterior evaluación, por ejemplo, utilizando Excel. El sistema Freelance 800F emplea los siguientes tipos de registros: Registro de secuencia de señales El registro de secuencia de señales se utiliza para llevar el registro de eventos tales como los mensajes de proceso y de sistema, mensajes de switcheo y recomendaciones. Hasta las intervenciones del operador pueden registrarse con detalle junto con el nombre del usuario y su registro de tiempo. El usuario puede determinar las prioridades del mensaje que deberán registrarse. Los eventos binarios pueden registrarse con una exactitud de 2 ms para todo el sistema (secuencia de eventos). El registro 1 de la secuencia de señales permite la operación de una impresora en línea para imprimir cada alarma en el momento en que se vaya generando. Registro de planta A ciertos intervalos o en ciertas situaciones, el registro de planta reúne los valores actuales o los estados de las variables de proceso. Puede operar en forma cíclica, o puede activarse y desactivarse en forma manual o por medio de un evento. El formato de presentación puede confi gurarse libremente. Registro del desarrollo de disturbios El registro del desarrollo de disturbios se utiliza para examinar el curso que toman los disturbios. Para este fi n, los valores medidos antes y después de un disturbio son registrados en el controlador con una alta resolución en el tiempo y almacenados en una estación de operación. Cuatro registros de cada tipo pueden confi gurarse en una estación de operación. 26

27 Diagnósticos del sistema El estado actual del hardware y el software de un sistema Freelance 800F se muestra en la pantalla estandarizada del sistema. Aquí, la información puede obtenerse en varios grados de detalle acerca del estatus de cualquier elemento desde el sistema o un controlador individual hasta un dispositivo de campo. La pantalla del sistema está disponible para todos los operadores de una estación de operación DigiVis. Desde la versión 8.2 a las versiones superiores, la información adicional también está disponible para dispositivos de campo en FOUNDATION Fieldbus. El diagnóstico del sistema es sencillo con la pantalla del sistema Freelance Su solución estandarizada en automatización Los componentes de 800xA pueden agregarse al sistema para cumplir con requisitos adicionales (automatización extendida) Operaciones de 800xA (operación y monitoreo) DigiVis hace posible la operación y el monitoreo de todas las estaciones de proceso en un sistema Freelance. En el caso de Operaciones 800xA, en contraste, ofrece un medio muy conveniente de conectar sistemas Freelance a un nivel de operación común en plantas muy grandes. Aquí, las carátulas de control relevantes son generadas automáticamente para todos los puntos de proceso en los sistemas Freelance de bajo nivel. DigiVis y Operaciones 800xA son compatibles, lo que signifi ca que ambos niveles de operación puedan usarse juntos, por ejemplo, DigiVis en el cuarto de control local y Operaciones 800xA en la ofi cina de la gerencia. Procesamiento de lotes en Freelance Freelance también es ideal para automatización de lotes de acuerdo con ISA S88. En este caso, se utiliza el software adicional 800xA Batch Management, el cual ha sido optimizado para Freelance. También, la estructura del sistema puede diseñarse en forma muy fl exible. La operación estándar puede permanecer en DigiVis con estaciones de trabajo paralelas de administración de lotes y servidores adecuados, o bien, la operación, monitoreo y administración de los lotes puede efectuarse totalmente utilizando el 800xA. 27