DISEÑO DE LA RED INDUSTRIAL PARA LA INDUSTRIA LICORERA DE CALDAS (I.L.C)

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1 DISEÑO DE LA RED INDUSTRIAL PARA LA INDUSTRIA LICORERA DE CALDAS (I.L.C) RESUMEN. La motivación a realizar este diseño es desarrollar aún más mis habilidades en el diseño de redes. Pretendo con esto que la Industria Licorera de Caldas posea una mayor capacidad para lograr un real control distribuido mediante la combinación de una red de comunicaciones con una red de datos, buscando con esto la integración de los actuales sistemas y dispositivos industriales que posee la Industria, permitiendo así que esta pueda obtener una información en tiempo real logrando reducir los costos de operación y variabilidad de los procesos. INTRODUCCIÓN. En nuestros días las redes de computadoras están presentes en todas las empresas. Desde la más pequeñas, de solo un par de máquinas, hasta las más sofisticadas que cubren bastas áreas geográficas. La comunicación en las plantas industriales se ha hecho imprescindible en la industria moderna ya que La monitorización de procesos y señales se traduce en un crecimiento notable del rendimiento de la fábrica. Buscando con esto que la I.L.C progrese tecnológicamente en los procesos de organización de un activo tan valioso para una industria como lo es la información para obtener una mayor calidad en su parte productiva. En este diseño de mejora al la red industrial de la Industria licorera de Caldas pretendo dar una solución a la industria para que esta sea mas eficiente y pueda brindar una mejor calidad de servicio al mercado. CONTENIDO. El diseño de la red industrial implementada para la Industria Licorera de Caldas (I.L.C) incluye aspectos de investigación muy importantes, para el diseño de esta como lo son los sistemas de comunicación WLAN, sistema Freelance 2000 aplicación SCADA, medios de trasmisión en fibra óptica, entre otros. Tratando de buscar con esto

2 que la Industria tenga mayor productividad del personal, un mayor monitoreo y control y más seguridad en la información. En síntesis busco diseñar una red industrial que optimice el funcionamiento de las diferentes áreas de la Industria Licorera de caldas como son instrumentación, administración, producción y boga por medio de sistemas de comunicación como Freelance, un sistema WLAN, para recopilar toda la información de la Industria en el edificio administrativo. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA. Antecedentes. Los años 1930 y 1940 es una década marcada por múltiples acontecimientos en el desarrollo industrial, para sacar a relucir la construcción de los primeros PLC (controladores lógicos programables), es en este periodo donde comienza la utilización de la transmisión neumática que permitía transmitir a localizaciones remotas señales representando variables de los procesos. La tecnología que voy a utilizar en este diseño. Para la red industrial de la Industria Licorera de Caldas (I.L.C) es una tecnología nueva, ya que en la que se viene utilizando actualmente se realizan algunas labores de tipo manual, lo cual implica perdida de tiempo, menor exactitud en los datos y perdida de dinero. Esto lleva que la Industria no cuente con el suficiente conocimiento del funcionamiento real de algunos procesos y no se pueda tener un control distribuido. JUSTIFICACIÓN. Este diseño es fundamental para la Industria Licorera de Caldas (I.LC.) teniendo en cuenta que actualmente se viene trabajando con sistemas de muy bajo rendimiento, además de implementar este diseño con nuevas tecnologías es de vital importancia ya que con este se ahorra mas tiempo y dinero, gracias a la agilidad con que este sistema procesará los datos y resultados obtenidos.

3 La realización de este diseño dejará a un lado las dificultades existentes en comunicación entre las plantas de administración, producción, instrumentación y la bodega de almacenamiento. Establecimiento de la comunicación entre los edificios administrativo e instrumentación. Para establecer la comunicación con la edificios administrativo y el edificio de instrumentación he tomado la decisión de implementar el sistema de comunicación WLAN(Wirless Local Area Network). Este es un sistema muy flexible que permite llegar a lugares donde el cable no puede, la movilidad con la que cuenta hace que la información se produzca en forma real en cualquier lugar de la industria suponiendo esto mayor productividad y posibilidades de servicio. Además es un servicio con un mayor tiempo de vida y un menor gasto en la instalación comparado con la redes tradicionales a través de cables ya que se evita obras para tirar cables por muros, postes o un cableado subterráneo. En el sistema se utilizará una conexión punto a punto entre el edificio administrativo y el edificio de instrumentación, para esto se deberá instalar una antena direccional en cada edificio. La antena del primer edificio está conectada a la red cableada del edificio administrativo mediante un punto de acceso (A.P) igualmente en el edificio de instrumentación se conecta un punto de acceso, los elementos requeridos para implementar el sistema son los siguientes. 1 PCXPCI placa adaptador 1 Cable adaptador (Pigtail) 2 Antenas direccionales Cable coaxial de baja pérdida 2 conectores tipo N.

4 Access Point. Dispositivo que transporta datos entre una red inalámbrica y una red cableada, EL punto de acceso recibe la información, la almacena y transmite entre la WLAN y la LAN cableada. En este diseño se utilizaran 2 Access point, estos estarán ubicados uno en cada edificio e Irán conectados a la red cableada tanto del edificio administrativo como al edificio de instrumentación. Los dispositivos que se requieren para este diseño son los Access point 8200 de la familia de 3com este es un dispositivo que maneja una buena velocidad 11Mbps y es un dispositivo nuevo que provee un tiempo de de vida considerable para la operación dentro de la industria. Para más información Ver anexo A Antenas Direccionales. Las antenas direccionales a utilizar aquí son las antenas son el modelo COR-2400 EX estas antenas alcanzan una distancia máxima hasta de 2Km, presentan una ganancia de 12dBi, las razones por las cuales la he elegido es por que es muy utilizada es una de las que mas demanda presenta en el mercado y relativamente nueva. Ver anexo B. Tarjetas PCI. Son adaptadores que proporcionan una interfaz entre el sistema de operación de red del cliente (NOS: Network Operating System) y las ondas, vía una antena. Para este diseño los equipos de trabajo ubicados en el edificio de instrumentación contaran con tarjetas PCI card 11Mbps modelo ISA9801 con esta tarjeta se podrá acceder a la red desde cualquier sitio y se obtiene la facilidad de cambios de orientación y situación de las mesas de trabajo.ver anexo C Establecimiento de la comunicación entre los edificios instrumentación, producción y la Bodega. Para comunicar estos tres edificios la solución que he le he dado es establecer la comunicación a través del medio de transmisión fibra

5 óptica de tipo mono modo, debido a que este es un medio que cuenta con gran capacidad de transporte de la información Tiene una banda de paso del orden de los 100 GHz/Km encada uno de estos edificios ubicaré un switch para conectar las redes en este caso usaré el mismo utilizado en el edificio administrativo en este caso una para producción bodega e instrumentación. Los elementos requeridos para interconectar los tres edificios son los siguientes. 550 metros de fibra óptica para comunicar el edificio de instrumentación con el edificio de producción. 200 metros de fibra óptica para comunicar el edificio de producción con la bodega. 4 Transductores eléctrico-óptico ILD 4 diodos foto eléctricos. 4 Transceivers de UTP a fibra óptica. 3 Switches 48 puertos Características de los edificios. Edificio administrativo. En este edificio se va a recopilar tosa la información de la Industria Licorera de Caldas (I.L.C), en este edificio realicé el diseño de una red Lan Ethernet la cual esta compuesta por 5 servidores, un router, switches, 1 bridge y 200 computadores. Servidores. En la red Ethernet existen 5 servidores los para realizar diversas tareas los servidores utilizados para este diseño presentan unas características apropiadas para cumplir la labor estos servidores son los COMPAQ PROLIANT ML370 G3, las razones por la cual decidí trabajar con estos equipos es por que son equipos fabricados por una compañía con mucha trayectoria en la informática, y además son equipos con los que se puede trabajar de forma robusta. Para mas información ver anexo E.

6 Router. El router a utilizar en los edificios administrativos como en el de producción es un equipo de la familia cisco 1600 este equipo maneja buena velocidad es nuevo, tiene mucho soporte y ha tenido gran demanda en los últimos 3 meses, este equipo es el adecuado para el enrutamiento en estos dos edificios que manejan mucha información. Ver Anexo G Switches. Para elaborar la red Ethernet del edificio administrativo fue necesario utilizar 6 switches de 48 puertos cada uno, esto para conectar los 200 usuarios del edificio el switch utilizado es fue el SuperStack3 Switch 4400, es un dispositivo de alto rendimiento, decidí dejar 88 puertos utilizar para garantizar la modificación de la red en un futuro a la cual pueden llegar mas usuarios o por si algunos puertos pueden sufrir daños. Ver anexo G Puente (Bridge) El uso del Puente BRG9804 permite la fácil interconexión entre dos redes de cables situadas en edificios separados, ahorrando al usuario las costosas obras de infraestructura. Este puente conecta la antena direccional y el router para establecer la comunicación, de igual forma se ubicará uno con las mismas características en el edificio de instrumentación. Ver Anexo I Edificio de instrumentación. Aquí en este edificio se encuentra el sistema Freelance 2000 equipos de monitoreo, un router, puente, cuenta también con un access point y switch para conectar el Freelance 2000 y los edificios de producción y bodega. En este edificio es donde se va monitorear el funcionamiento del proceso de fermentación y destilación en los diferentes tanques que contienen el agua la melaza y el alcohol tafias, se supervisará aquí también las tareas que se realicen en la bodega a través de la

7 aplicación SCADA esto con el fin de tener la información en el edificio administrativo. Además cuenta con una aplicación de software de control denominada SCADA (Supervisory control And Data Acquisition ) Adquisición de datos y supervisión de control. Esta aplicación comunica con los dispositivos de campos y controla el proceso de forma automática desde la pantalla de un computador. Para el caso de la Industria Licorera de Caldas (ILC) se conectará esta aplicación a los dispositivos de campos del PLC con el que cuenta esta en el edificio de producción (llenado, embotellado, tapado, roscado y etiquetado), se busca con esta conexión configurar el modulo de interfaz gráfica con el que el que cuenta SCADA para poder observar el paso de las cajas por la banda que las lleva desde el edificio de producción hacia la bodega de esta manera se tiene inventariado el contenido en la bodega en tiempo real. Ver ejemplo de una Interfaz en: Anexos Scada Este sistema contiene unos módulos o bloques de software para realizar diversas tareas estos son: Configuración. Le permite a el usuario definir el entorno de trabajo de su SCADA adaptándolo a la aplicación particular que desea desarrollar. Interfaz grafico del operador. Proporciona al operador la s funciones de control y supervisión de la planta para el caso de este diseño Producción y la bodega. Modulo de Proceso. Ejecuta las acciones de mando programadas a partir de los valores actuales de variables leídas. La programación se realiza por medio de bloques de programas de lenguajes de alto nivel como C, Basic etc. Gestión y archivo de datos.

8 Se encarga de el almacenamiento y procesado ordenado de los datos, de forma que otra aplicación o dispositivo pueda tener acceso a ellos. Comunicaciones. Se encarga de la transferencia de información entre la planta y la arquitectura de hardware que soporta SCADA. Un SCADA esta formado por. Ordenador central MTU(Master Terminal Unit) Ordenadores remotos RTU s (Remote Terminal Unit) Red de comunicación Instrumentación de campo. El ESCADA para este diseño es el HMI/SCADA Paragon Software poderoso y flexible, permite construir aplicaciones para una completa visualización del operador, MMI, supervisión de control y adquisición de datos (SCADA) su Proveedor es Nematron. Debido a que las funciones para reparación de errores se encuentran integradas en los módulos de control, HMI y SCADA, todas ellas comparten una sola base de datos, facilitando así la programación y localización de errores. La misma base de datos creada para el sistema de control se usa para configurar entradas y salidas, pantallas de operador, adquisición de datos y otras aplicaciones. Se programa utilizando diagramas de flujo eficientes e intuitivos integrados al popular lenguaje de escalera. Soporta las normas abiertas como OPC, ActiveX, COM/DCOM, etcétera, e incluye capacidades avanzadas de diagnóstico, por lo que se facilita el mantenimiento y la capacitación del personal técnico. Edificio de Producción. En la actualidad la industria cuenta ya con un buen proceso para realizar las tareas de embotellado, tapado, enroscado, etiquetado y empacado al igual que las bandas que transportan las cajas hasta la

9 bodega. Este edificio en su interior cuenta con un switch para conectarse con las redes de los edificios de instrumentación y la bodega. En esta parte de la industria encontramos los tanques que contienen la melaza, el agua, el alcohol tafias y el gas para suministrar el calentamiento. Para tener en el edificio de instrumentación un control sobre el nivel, la temperatura, la entrada y salida de fluidos, en los tanques es necesario utilizar dispositivos como sensores y electro válvulas, los datos obtenidos por estos dispositivos llegaran al sistema Freelance 2000 ya que este sistema cuenta con puertos análogos como puertos digitales y puede trabajar hasta 256 variables en tiempo real y con protocolos HART Field Bus. Mas sobre Freelance 2000 en Anexos Freelance. Los dispositivos utilizados para este diseño son los siguientes. Sensores. Sensores de Temperatura. Utilizados para medir la temperatura en los tanques donde se realiza la mezcla de la melaza con el agua (fermentación ) los sensores para realizar esta labor son los PT 100 estos sensores contienen en el cabezal un transmisor, ademas cuenta con un buen tiempo de respuesta y es un que proporciona un buen rango de temperatura. Ver anexo D. Sensores de presión. Estos sensores son utilizados en todos los tanques con el fin de mantener monitoreado el nivel de estos. El sensor utilizado aquí es un sensor modelo NM este tipo de sensor de alta calidad que proporciona buena toma de los datos, y además cuenta con un transmisor.. Ver anexo D.

10 Electrovalvulas.. Las electro válvulas estarán ubicadas así: 2 en cada uno de los tanques que les ingresa agua y melaza una para controlar el acceso del y agua y la otra para controlar el acceso de melaza igualmente para el otro tanque. 2 para controlar el flujo de que sale de los dos tanques nombrados anteriormente, 4 para controlar el acceso de este flujo proveniente de los tanques ya dichos hacia los tanques de alcohol tafias y 4 mas para controlar la salida de este alcohol hacia la destilación final. En total se requieren 14 electro -válvulas para monitorear desde el edificio de instrumentación las electroválvulas requeridas son las siguientes. Las electro válvulas utilizadas para estos tanques son de gran importancia ya que sirven para controlar cualquier fluido, estas son las Asco serie 345. la razón fundamental por la que elegí esta fue la gran ventaja de controlar toda clase de fluidos incluido aceites. Ver Anexo H. Edificio Bodega. Es el único edificio que no cuenta con línea de vista, la solución para este problema es tirar un cableado de fibra óptica, desde el edificio de producción, en este edificio se encuentra un switch, se encuentra un computador con la aplicación SCADA para poder estar sincronizado con el equipo de instrumentación, aquí se maneja la cantidad entrante y saliente de lasa cajas de los diferentes productos ofrecidos por la Industria Licorera de Caldas (ILC). CONCLUSIONES. La primera conclusión que saco de este trabajo es haber dado una buena solución para poder mejorar el diseño a la red de la Industria Licorera de Caldas (ILC). Se agilizaron los procesos de producción, se mejoró la calidad de servicio de la industria y se cuenta con información muy precisa. La industria se hace aun mas fuerte en el difícil mercado gracias a la automatización y colocándose a la vanguardia de la nuevas tecnologías y aplicaciones existentes. Me enriquecí mucho de conocimiento sobre todo la aplicación SCADA al igual que en sistema Freelance 2000.

11 BIBLIOGRAFÍA AUTOR. José Luis Almenarez García Estudiante de VII semestre Ingeniería Telemática Universidad Católica de Manizales

12 Cotización de Productos. Producto Cantidad Precio Total Access point dólares dólares Antena direccional dólares dólares PCXPCI placa adaptador dólares 1100 dólares servidores euros euros Router 2 Sensor temperatura euros euros Sensor nivel 7 85 euros 595 euros electrovalvulas euros 588 Euros SCADA euros 417 euros Fibra óptica s 750mt 11 euros 8250 euros Cable coaxial silver 50 mts 0.57 euros 28.5 euros Conectores en general euros 48 euros Cable utp cat euro 990 euros switch euros euros Algunos productos traen incluidos ya algunos conectores, transmisores y/o cables de corta distancia (caso antenas )

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