Obtenga la máxima productividad
Descubra cómo los métodos redundantes y no redundantes pueden ayudarle a lograr una alta disponibilidad de los sistemas de control.
Por Art Pietrzyk, TUV FSExp y Brian Root, Gerente de Marketing de Productos de Redundancia, Iniciativa de Procesos, Rockwell Automation; y Paul Gruhn, P.E., CFSE, Gerente de Capacitación, ICS Triplex
Mucho ingenieros piensan que la redundancia es el único método para lograr una mayor disponibilidad. Sin embargo, la redundancia aumenta el número de componentes, lo cual aumenta el número de fallos potenciales de los componentes. Por lo tanto la redundancia, si se aplica incorrectamente, puede reducir la disponibilidad del sistema. Entonces, ¿deben los ingenieros considerar métodos alternativos?
Disponibilidad es la probabilidad de que un sistema funcione correctamente. Muchas personas utilizan el término "alta disponibilidad" para incluir la productividad, que a su vez incluye la fiabilidad y la mantenibilidad. Fiabilidad es la probabilidad de que un dispositivo realice, durante un tiempo específico, la función a la que está destinado; este tiempo a menudo se denomina el tiempo misión.
Pero incluso el sistema más robusto y fiable puede no ser el más disponible. Para estar disponible, un sistema debe ofrecer facilidad para resolver problemas, modificar y reparar durante el tiempo misión; en otras palabras, debe ser mantenible.
Cómo la mantenibilidad afecta la disponibilidad
Un personal de mantenimiento calificado es importante para la mantenibilidad, y también lo son las características físicas. Usted debe poder retirar, reemplazar o añadir módulos o componentes al sistema sin interrumpir la misión y sin recablear o reprogramar. Las características de la tecnología de control que han mejorado la mantenibilidad incluyen:
• Añadir o retirar módulos con la alimentación eléctrica conectada.
• Añadir E/S en línea.
• Ediciones en línea y descargas parciales.
• Conmutación suave de la comunicación de productor/consumidor del procesador
• Diagnósticos internos para detectar fallos.
• Diagnóstico de problemas del circuito de campo.
• Respuesta de fallo configurable: retener último estado o desactivar.
• HART y otra tecnología fieldbus con diagnósticos de sensor y accionador.
• Autoaprendizaje o diagnósticos de máquina inherentes.
• Añadir sensores, E/S y tags en línea sin interrupción.
HART y otros dispositivos fieldbus se comunican con más sensores, instrumentos y accionadores inteligentes y proporcionan su propio nivel de diagnósticos de dispositivos. Esta funcionalidad de diagnósticos, junto con datos adicionales del proceso proporcionados por estos dispositivos, se unen a software para beneficiar a los usuarios con alarmas iniciales, calibración e información de modelo para un reemplazo más fácil y administración de inventario. Otras innovaciones, tales como control basado en estado y rutinas de diagnóstico de autoaprendizaje, han aumentado la capacidad del controlador de detectar, anunciar y describir problemas de la maquinaria.
Redundancia, tolerancia a fallos
La redundancia o tolerancia a fallos pueden ser necesarias para aplicaciones críticas. La redundancia significa duplicar o triplicar el equipo necesario para operar sin interrupción si el equipo primario falla durante la misión. La tolerancia a fallos es la capacidad del sistema de tolerar fallos y continuar operando correctamente. Los componentes redundantes necesarios para una alta disponibilidad incluyen:
• Fuente de alimentación eléctrica ininterrumpida (UPS). Es importante proporcionar alimentación eléctrica continua. Una deficiente alimentación eléctrica puede causar un comportamiento inesperado del equipo basado en microprocesador en ejecución. Por lo tanto, el sistema de control es fiable en la medida que es fiable la alimentación eléctrica provista al mismo. La clave es conectar la alimentación eléctrica de salida de la UPS al controlador primario, que filtra las sobretensiones y minimiza la recuperación del sistema cuando se restaura la alimentación eléctrica.
• Fuentes de alimentación eléctrica redundantes .
• Componentes redundantes. Chasis, procesadores, módulos de E/S, sensores y accionadores, PCs/interface operador-máquina (HMI), redes, medios físicos, servidores, bases de datos. Dispositivos de campo redundantes para determinar si se necesitan módulos de E/S redundantes para lograr una disponibilidad más alta, considerar sensores y dispositivos finales. La fiabilidad y diagnósticos de los sensores y accionadores es una magnitud menor que la de la resolución de lógica. Los ingenieros a menudo implementan redundancia en el lado de entrada monitoreando la misma variable del proceso con dos sensores cableados a dos módulos de E/S.
La importancia del diseño
Muchas veces usted puede lograr un nivel aceptable de disponibilidad a través del diseño, que incluye el controlador, la interface de operador-máquina (HMI) y el sistema de información. El diseñador debe estar dispuesto a aceptar el hecho de que cualquier cosa puede fallar, y diseñar la instalación en función de este concepto. El equipo o planta pueden diseñarse para continuar funcionando en caso de fallo de una máquina. Esto a menudo se conoce como diseño distribuido modular e incluye las áreas siguientes:
• Arquitecturas de control distribuidas.
• Diseño de control distribuido con zonas, líneas independientes, etc.
• HMI distribuidos.
• Bases de datos distribuidas.
En las operaciones continuas y de procesamiento de lotes, seguir el modelo S88 ayuda a lograr la disponibilidad permitiendo transferir recetas y procedimientos a varios equipos, líneas y plantas. La interface del operador en un proceso u operación es esencial. Si los datos son críticos, entonces las provisiones deben proteger contra la pérdida de datos, por ejemplo cuando un servidor único se desactiva. Uno de los métodos más económicos es mantener parte de los datos más recientes almacenados en los controladores. Utilice comunicaciones redundantes o con tolerancia a fallos si se determina que una red es un vínculo débil. Éste puede incluir anillos Ethernet con o sin medios físicos redundantes. Las redes pueden configurarse con rutas redundantes mediante interruptores o encaminadores.
Más que componentes redundantes
Si bien la redundancia es el método tradicional para lograr alta disponibilidad, la manera de lograr alta disponibilidad requiere más que simplemente en componentes redundantes. Un sistema sin componentes redundantes igualmente puede estar muy disponible.
For more information, please e-mail us at: info_at@ra.rockwell.com ref: Redundancy
| La estrategia de mantenimiento puede ayudar La meta del programa de mantenimiento basado en condiciones (CbM) es aumentar la fiabilidad y disponibilidad de su maquinaria y a la vez minimizar el tiempo improductivo, la mano de obra y los costes de reparación. Usted puede realizar el CbM programando el tiempo improductivo, la mano de obra y los materiales en función del estado de la maquinaria. El resultado puede ser radical y los ahorros en coste documentados pueden ser significativos. Un programa CbM tiene muchas ventajas, entre ellas eficacia total del equipo (OEE); tiempo medio de reparación (MTTR) reducido; mayor retorno sobre activos netos (RONA); menor tiempo improductivo no planificado y duración de tiempo improductivo planificado; y menores costes de inventario. Los tres tipos de servicios de monitoreo son: • Análisis de vibraciones, miden el cambio en la intensidad de la vibración en equipos mecánicos cuando comienzan a degradarse las condiciones de la máquina. • Análisis de aceite, detecta la contaminación o degradación del aceite, lo cual indica desgaste de la máquina. • Termografía infrarroja, detecta variaciones de temperaturas aparentes en equipos eléctricos, mecánicos, de infraestructura y procesos. El análisis de vibraciones es probablemente la mejor herramienta del programa CbM. Detecta niveles de vibración del equipo afectados por factores tales como desalineamiento, asimetría, desajustes, excentricidad, cojinetes defectuosos, resonancia, problemas eléctricos y fuerzas aerodinámicas/hidráulicas. El objetivo es identificar cambios en la condición de una máquina que pueden indicar un fallo potencial. Los servicios de monitoreo de condiciones de Rockwell Automation proporcionan soluciones personalizadas para ayudarle a implementar su programa CbM. Un analista de vibraciones puede ir a sus instalaciones y proporcionarle información sobre recolección de datos y análisis de su equipo, o Rockwell Automation puede enseñarle cómo recolectar los datos y realizar los análisis. Para obtener información adicional, visite www.rockwellautomation.com/go/tjcm |
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