Pesaje industrial. Integración de datos de pesaje Pesaje industrial

Transcripción

1 Pesaje industrial Integración de datos de pesaje Pesaje industrial Una transferencia eficiente de datos de pesaje de proceso a sistemas MES o ERP de nivel superior puede ayudar a hacer más transparentes los procesos de fabricación. Una mayor transparencia puede mejorar el uso de activos, reducir los costes operativos y hacer cumplir las normas de certificación o normativas industriales con mayor facilidad Identificar e implementar el sistema más eficaz de recopilación e integración de datos puede ser todo un reto, especialmente en una operación de fabricación legada. Este documento examina los retos de la integración del proceso de pesaje y muestra aspectos que hay que tener en cuenta a la hora de definir límites operativos y objetivos de datos. Las soluciones de pesaje y comunicación tienen más posibilidades de cumplir objetivos y generar un ROI mensurable si se tienen en cuenta estos aspectos. Índice 1 Definir los desafíos de la integración de datos 2 Determinar los objetivos de la integración 3 Evaluar las soluciones de la integración 4 Recomendación de buenas prácticas 5 Solución de problemas de comunicación 6 Resumen 7 Recursos adicionales

2 1 Definir los desafíos de la integración de datos Los desafíos a los que se enfrentan los fabricantes cuando integran datos de pesaje eficazmente en un sistema ERP/MES automatizado incluyen: Velocidad Capacidad para proporcionar datos de pesaje «filtrados» fiables a un sistema de automatización de nivel superior durante aplicaciones sensibles al tiempo (como el llenado de alta precisión), de modo que pueden realizarse ajustes de producción. Flexibilidad Capacidad para comunicar información que afecta a la precisión de pesaje, uso de materiales y velocidades de producción como ID de producto, peso objetivo, peso de tara, estado de la báscula, mensajes de operario e información de error. Coste Capacidad para utilizar soluciones que integren datos de varias básculas en un único sistema automatizado. Limitaciones de equipos Contando con o sustituyendo equipos por nuevos controladores que permitan automatización. Condiciones adversas Lavado a alta presión, entornos explosivos/corrosivos, grandes vibraciones, interferencia electromagnética y/o temperaturas extremas. Una evaluación experta de las condiciones en las cuales se espera que funcione un sistema de pesaje sin pérdida de precisión o comunicaciones con el sistema de nivel superior puede ayudar a definir límites operativos. Entonces, junto con los objetivos de integración de datos, puede realizarse la selección de la solución más adecuada de equipos de pesaje y comunicación de datos. 2 Determinar los objetivos de la integración Antes de seleccionar un terminal de pesaje/sistema de comunicación, debe realizarse una evaluación de los objetivos de integración de datos. Entres las preguntas más frecuentes se incluyen: Qué tipo de información se comunicará entre el terminal de pesaje y el sistema de automatización? Quién o qué necesita los datos y por qué? Qué activa un envío de datos y con qué frecuencia se realizará la comunicación? Cuáles son los requisitos de formato de datos actuales? Son negociables? Cuál es el medio de comunicación? Es negociable? Varias de estas preguntas tienen una naturaleza estratégica: qué tipo de información se necesita, quién la necesita y para qué? Una vez contestadas estas preguntas, las soluciones restantes pueden examinarse con el objetivo de mejorar el rendimiento. Esto aumenta la probabilidad de que la integración del proceso final genere un ROI mensurable e incluso rápido. 2 METTLER TOLEDO - White Paper - Integración de datos de pesaje

3 3 Evaluar las soluciones de la integración Si se tiene en cuenta el control PLC, el tipo de interface bus puede influir en las especificaciones de los equipos de pesaje. La selección de la red bus PLC se basa en factores como el tipo de bus de automatización del proveedor, el número de nodos necesarios, los tipos de dispositivos/cantidad de datos en red, la tasa de transferencia de datos deseada y el presupuesto del proyecto. Un proveedor de equipos de automatización comparará los pros y contras de diferentes tipos de red. Capacidades como: Carga de datos de peso objetivo al terminal de pesaje Recopilación de información de calibración y/o calibración a través de un programa PLC Estadística de seguimiento de la báscula PC se convierte en una opción. Los sistemas Ethernet TPC/IP utilizan comunicación de datos inalámbrica más fácilmente que los sistemas PLC. Los interfaces OPC pueden integrar datos de pesaje mediante un servidor OPC a otras aplicaciones permitidas por OPC. OPC proporciona un formato de datos normalizado que puede reducir los costes de integración y asistencia, minimizar la complejidad del sistema y acelerar el desarrollo del proyecto de automatización industrial. Dentro del universo de productos de METTLER TOLEDO, a continuación se muestra una comparación generalizada de alto nivel de sistemas PLC y TCP/IP. son todas posibles con el terminal de pesaje adecuado. Objetivos de pesaje como precisión en todo el proceso y velocidad de llenado, junto con la red bus PLC elegida, definirán el tipo de terminal e interface necesario. Si no se necesita integración de datos PLC, la comunicación de datos Ethernet TCP/IP o serie basada en Terminal de montaje DIN IND131 de METTLER TOLEDO Método de comunicación Datos de pesaje básicos a través de serie o Ethernet TCP/IP Datos de pesaje básicos a través de señal de 4-20 ma o 0-10 V CC Datos de pesaje a través de fieldbus PLC, p. ej. EtherNet/IP, Profibus DP Requisitos/limitaciones Formato de datos de terminal estándar con conjuntos de datos limitados predefinidos «Imprimir plantilla» guardada en el terminal de pesaje y comunicada a hardware externo El servidor OPC comunica el formato de datos de pesaje Comunicación limitada de peso y/o velocidad Necesita comunicación separada entre sistema de control y terminal de pesaje para funciones como los comandos cero o imprimir Necesita programa/hardware PLC para integrar datos Las capacidades de interface PLC limitan el paquete de datos/tamaño de mensaje 3 METTLER TOLEDO - White Paper - Integración de datos de pesaje

4 4 Recomendación de buenas prácticas Las buenas prácticas para integrar terminales de pesaje en sistemas de nivel superior seguirán las recomendaciones del proveedor de equipos de automatización. Aunque las buenas prácticas para todo tipo de red de automatización están fuera del alcance de este documento, a continuación se muestran varios ejemplos de buenas prácticas para implementar redes basadas en Ethernet como EtherNet/IP, Modbus TCP o ProfiNet. Red industrial frente a red de oficina El diseño de red industrial requiere diferentes consideraciones al de oficina. El tráfico generado durante la programación, configuración y diagnóstico de dispositivos EtherNet/IP, así como durante el intercambio de datos en los que el tiempo no es crítico, normalmente es tráfico a baja velocidad generado esporádicamente. Sin embargo, en un proceso de fabricación, el tráfico generado durante el intercambio de datos en los que el tiempo es crítico consiste básicamente en paquetes UDP/IP Unicast y Multicast. El tráfico IP Multicast generado en una red EtherNet/IP es tráfico en paquetes cortos a alta velocidad generado sobre una base continua. Si una subred EtherNet/IP está conectada a una red de planta, la propagación continua de paquetes Multicast debe bloquearse. Aunque el flujo continuo de información de la subred pueda ser conveniente para un pesaje optimizado, puede causar un bombardeo de mensajes de multidifusión que degrade el rendimiento total de la red de la planta si esta no está gestionada. Optimizar EtherNet/IP industrial Rockwell Automation ha establecido las siguientes recomendaciones para optimizar el rendimiento de la red cuando se utiliza EtherNet/IP. Seleccione comunicación Unicast EtherNet/IP cuando sea posible. Unicast I/O para EtherNet/IP permite una comunicación directa punto a punto entre dos dispositivos de una red, más eficaz cuando los datos de E/S no tienen que compartirse entre varios dispositivos. Encontrará más información sobre comunicación Unicast y Multicast en la publicación 70 ODVA, «Funcionalidad recomendada para dispositivos EtherNet/IP», a la que puede accederse mediante los enlaces que se muestran al final de este artículo. Minimice la carga de dispositivo debida a tráfico IP Multicast no deseado. Dependiendo de la configuración de subred y conectividad de dispositivo, este objetivo puede conseguirse utilizando conmutadores Ethernet gestionados compatibles con LAN (VLAN) virtuales y enrutamiento IP Multicast. Minimice la carga de conmutador debida a tráfico IP Multicast no deseado. Utilice conmutadores de red bidireccionales industriales gestionados compatibles con monitoreo IGMP (Protocolo de Multidifusión para Grupos de Internet), puerto espejo, configuración VLAN, información estadística SNMP, bloqueo de dirección IP, autorrestauración de configuraciones, control de envío masivo broadcast/multicast por puerto, expansión del protocolo de árbol y priorización de cuadro. 4,000 3,500 3,000 Envíos de dispositivos industriales basados en Ethernet (miles de unidades) 2008 ARC Advisory Group 2,500 2,000 1,500 1, La popularidad del dispositivo basado en Ethernet está creciendo debido a una mayor velocidad, banda ancha más amplia, componentes comunes y facilidad de instalación. 4 METTLER TOLEDO - White Paper - Integración de datos de pesaje

5 Minimice la carga en red debida a tráfico IP Multicast entrante no deseado / Evite que el tráfico IP Multicast generado en la subred EtherNet/IP se propague en una red de planta más grande. Cuando se establecen redes industriales se prefieren conectores de cable de red con índices medioambientales IP67 y valores de temperatura ampliados hasta 80 ºC. En entornos con mucho ruido debe utilizarse cableado blindado industrial CAT6 o CAT6a. En algunos casos, un conducto metálico puesto a tierra puede minimizar interferencias eléctricas. Una 5 Solución de problemas de comunicación La solución de problemas de comunicación de datos para un terminal de pesaje y sistema de automatización depende del método de comunicación utilizado. Para un puerto serie o EtherNet TCP/IP para PC, una conexión sencilla utilizando una aplicación de PC como HyperTerminal puede verificar la transferencia de datos de peso básica a través del puerto de comunicaciones del terminal. La solución de problemas de la red Ethernet normalmente se divide en áreas principales, que incluyen: medios de red (cableado, conectores, tarjetas de interface de red); ajustes de software/configuración de red; y rendimiento de señal de red. adecuada puesta a tierra es importante para evitar bucles que puedan causar caídas de comunicación o interferencias de señal. El uso del código de muestra PLC suministrado por el proveedor u otras herramientas de integración como Añadir perfiles (AOPs) y Añadir instrucciones (AOIs) de Rockwell Automation pueden simplificar la integración de dispositivos en una red de automatización y minimizar errores de programación. Para solucionar problemas en medios de red se emplean diversas herramientas técnicas como dispositivos TDR (reflectómetro de dominio de tiempo), analizadores de red manuales y analizadores de rendimiento de cable. Para aplicaciones basadas en PLC, algunos proveedores suministran software de simulación basado en PC para ver y verificar datos comunicados desde el puerto PLC de un terminal de pesaje. Los LED montados en la placa de circuito impreso de comunicación proporcionan información básica sobre el estado de operación. Eludir el programa de aplicación PLC y escribir directamente para emitir un comando y palabras de datos también puede ser una buena solución. La solución de problemas del terminal de pesaje también puede realizarse a través de acceso remoto a un archivo de configuración del terminal, registros de error y páginas web que muestran el diagnóstico o estado operativo. Terminales de pesaje IND560 de METTLER TOLEDO 5 METTLER TOLEDO - White Paper - Integración de datos de pesaje

6 6 Resumen La transferencia eficiente de datos de proceso a sistemas MES o ERP de nivel superior, junto con actualizaciones inteligentes del sistema/plataforma de pesaje, puede: mejorar los controles del proceso de fabricación; mejorar el uso de activos; reducir los costes operativos; generar un ROI mensurable. La identificación clara de objetivos, tanto interna como con la ayuda de especialistas en el proceso de pesaje, puede garantizar que las inversiones en hardware y software reportarían los beneficios de mejora de proceso previstos. Las consideraciones para actualizaciones de sistema propuestas incluyen: Velocidad del proceso (por ejemplo, llenado a alta velocidad), que influye en las velocidades de intercambio de datos Equipos existentes y conectividad potencial Presupuesto disponible Condiciones operativas adversas, como lavado a alta presión, químicos corrosivos, entornos peligrosos y temperatura extrema Los datos: quién/qué lo necesita, por qué y en qué formato? Se requiere conectividad PLC, o funcionará el puerto serie o Ethernet TCP/IP para PC? Finalmente, la solución de problemas de la red Ethernet requiere conocimiento de medios de red, configuración y rendimiento de señal. Algunos proveedores suministran software de simulación basado en PC para verificar datos comunicados desde el puerto PLC de un terminal de pesaje. Los propios proveedores pueden ayudar con las comparaciones de varias soluciones de comunicación de sistema y plataforma de pesaje. 7 Recursos adicionales Encontrará más información sobre capacidades de comunicación, formato de datos y requisitos específicos de la red fieldbus para terminales de pesaje de METTLER TOLEDO en Los siguientes enlaces proporcionan información general y específica del proveedor que puede ayudar a optimizar procesos automatizados que implican el pesaje. Herramientas de arquitectura integrada de Rockwell Automation: Software Integrated Architecture Builder de Rockwell Biblioteca ODVA DeviceNet tabid=73 Biblioteca ODVA EtherNet/IP tabid=76 Profibus/ProfiNet Network Analyzer Wire Shark Fluke Networks Kepware OPC Para más información España Mettler- Toledo S.A.E. Miguel Hernández L Hospitalet de Llobregat (Barcelona) Tel Fax mtemkt@mt.com Sujeto a cambios técnicos 08/2011 Mettler-Toledo AG México Mettler Toledo S.A. de C.V. Ejército Nacional No.340 Col. Chapultepec Morales México D.F. Tel. (55) Fax (55) Mettler- Toledo AG Sales International CH-8606 Greifensee Suiza Tel Fax