En un entorno industrial moderno, la eficiencia y la flexibilidad son esenciales para mantener la competitividad y asegurar un control preciso sobre los procesos. La automatización descentralizada, con la capacidad de integrar dispositivos en distintas ubicaciones dentro de una planta, es clave para alcanzar estos objetivos. Los módulos y adaptadores I/O remotos basados en Ethernet de Unitronics están diseñados para simplificar la gestión y el control de señales en instalaciones industriales complejas, permitiendo una configuración rápida, escalable y altamente confiable.
Gracias a su conectividad basada en Ethernet, estos módulos ofrecen una solución robusta que facilita la integración de sensores y actuadores en un solo sistema, reduciendo el cableado y mejorando el rendimiento operativo. Ya sea que estés gestionando una planta de tratamiento de agua, un sistema de producción o cualquier otra aplicación industrial, los módulos de Unitronics te permiten optimizar la recolección de datos y el control de procesos de forma eficiente y económica.
Caso de aplicación
Una planta de tratamiento de agua potable PTAP modular
Una planta de tratamiento de agua potable (PTAP) modular enfrenta el reto de garantizar un suministro constante y seguro de agua limpia, lo que requiere un control preciso en cada etapa del proceso. Desde la captación hasta la distribución, estas plantas emplean sistemas de automatización avanzados para mantener la calidad y seguridad del suministro. Debido a la dispersión de las áreas de tratamiento y almacenamiento, que pueden estar separadas por distancias de 100 a 800 metros, la implementación de periféricos descentralizados basados en Ethernet es crucial para minimizar el cableado y mejorar la eficiencia operativa.
Las señales digitales y analógicas en el proceso PTAP
El proceso de tratamiento de agua potable involucra varias etapas clave, donde se utilizan sensores y actuadores que generan señales digitales y analógicas, y donde las distancias a la sala de control juegan un papel importante en la automatización.
- Captación y bombeo, ubicada a aproximadamente 200 metros de la sala de control, se monitorean las posiciones de válvulas y bombas (señales digitales) y los niveles de agua y presión en las tuberías (señales analógicas).
- Pretratamiento, coagulación, floculación y sedimentación, que suelen estar a una distancia de 300 a 500 metros de la sala de control, se controlan agitadores, válvulas, y se recolectan señales de caudal, pH, turbidez y densidad.
- Filtración y desinfección, que pueden estar a unos 600 metros, se supervisan los estados de las bombas y sistemas de cloración, además de medir la concentración de cloro.
- Almacenamiento y distribución, que se encuentran a unos 700 a 800 metros, se monitorean los niveles y presiones en los tanques y líneas de distribución, asegurando un control eficiente en toda la planta.
Sistemas descentralizados como la solución y la importancia de trabajar sobre ETH
Los sistemas descentralizados permiten distribuir el control y la adquisición de datos directamente en campo, cerca de los sensores y actuadores, reduciendo la dependencia de un controlador centralizado y disminuyendo el cableado. Esta arquitectura incrementa la flexibilidad, simplifica el mantenimiento y mejora la capacidad de respuesta de los sistemas industriales.
La implementación de módulos de E/S remotas en plantas industriales, como las de tratamiento de agua potable, facilita la recolección de señales digitales y analógicas distribuidas geográficamente. En lugar de llevar largos tramos de cables hacia un controlador principal, las señales se envían a módulos locales cercanos que luego transmiten los datos hacia el PLC central a través de redes Ethernet.
Implementar esta solución sobre Ethernet ofrece ventajas clave como la alta velocidad de transmisión, confiabilidad y capacidad para integrar múltiples dispositivos mediante protocolos estándar como Modbus TCP o EtherNet/IP. Además, Ethernet facilita el escalado y la interconexión con sistemas SCADA, permitiendo una gestión eficiente y en tiempo real de los procesos industriales.
Los módulos de E/S remotas de UNITRONICS como solución en el proceso de tratamiento de agua potable
Unitronics ofrece una solución robusta y completa para sistemas descentralizados mediante el uso de adaptadores de E/S remotas basados en Ethernet, como el URB-TCP, y una amplia gama de módulos de E/S remotas, como las series URD, URA y URS. Esta solución proporciona una conectividad eficiente entre dispositivos distribuidos en planta, optimizando el control y monitoreo de procesos industriales complejos.
El adaptador URB-TCP, junto con sus módulos de expansión (URD, URA, URS), es configurado exclusivamente a través de los entornos de programación UniLogic o VisiLogic, garantizando compatibilidad con controladores Unitronics como Vision, Samba y UniStream. El adaptador se comunica con los controladores mediante Ethernet (cable CAT5 UTP/STP), lo que resulta ideal para plantas industriales con áreas dispersas.
En nuestro ejemplo de la planta de tratamiento de agua potable (PTAP), la integración de módulos de E/S remotas permite la recolección eficiente de datos y el control de equipos distribuidos en distintas áreas del proceso. Estos módulos, conectados mediante Ethernet/IP, son ideales para minimizar el cableado y optimizar la comunicación entre dispositivos de campo y la sala de control. A continuación, se describe qué adaptador y módulos de E/S digitales y analógicas remotas de UNITRONICS serían adecuados para cada etapa del proceso.
El adaptador URB-TCP
El adaptador descentralizado URB-TCP, soporta hasta 63 módulos de expansión remota, lo que lo hace ideal para aplicaciones que requieren una gran cantidad de señales distribuidas a lo largo de la planta. La planta de tratamiento de agua potable generalmente involucra múltiples áreas dispersas, como captación, pretratamiento, filtración y almacenamiento, lo que hace necesario un adaptador que permita integrar una amplia variedad de módulos digitales y analógicos sin limitar la expansión futura del sistema.
Módulos E/S remotos para el proceso PTAP
- Captación y bombeo: En esta etapa se monitorean el estado de las válvulas de entrada y salida, así como el funcionamiento de las bombas. Para gestionar estas señales digitales, se utiliza el módulo URD-0800, que cuenta con 8 entradas digitales para verificar el estado de los equipos. Además, se requiere medir variables críticas como el nivel del agua y la presión en las tuberías; para ello, el módulo URA-0400T con 4 entradas analógicas de corriente de 16 bits permite recibir señales de 4-20 mA, garantizando un monitoreo preciso de estas magnitudes.
- Pretratamiento, Coagulación, Floculación y Sedimentación: En esta fase crítica del proceso, se requiere un control preciso de los sensores de pH y turbidez para asegurar la dosificación adecuada de productos químicos. Para recibir y procesar estas señales, el módulo URA-0400P, que cuenta con 4 entradas analógicas de voltaje de 16 bits o el módulo URA-0400T con 4 entradas analógicas de corriente de 16 bits que permite recibir señales de 4-20 mA, son ideales para gestionar las lecturas de estos sensores de alta precisión. Además, para el control de las bombas dosificadoras que añaden los productos químicos, así como los agitadores, se implementa el módulo URD-0400B, con 4 entradas digitales, que permite una gestión eficiente de los actuadores involucrados en el proceso.
- Filtración y Desinfección: En esta etapa, es esencial monitorear la presión y el caudal del agua para garantizar la eficiencia del proceso de filtrado y detectar bloqueos en los filtros. Para ello, se utiliza el módulo URA-0400O, que cuenta con 4 entradas analógicas de corriente de 12 bits, proporcionando una alta precisión en la lectura de los sensores. Adicionalmente, el control de las válvulas automáticas que regulan el flujo de agua a través de los filtros, así como el control de las bombas, se gestiona con el módulo URD-0008NH, que dispone de 8 salidas digitales, asegurando un control confiable y rápido de estos actuadores críticos en el proceso.
- Almacenamiento y Distribución: Para monitorear los niveles de agua en los tanques de almacenamiento, se utiliza el módulo UIA-0402N, que recibe señales de 4-20 mA de los sensores de nivel, garantizando una medición precisa y estable del estado del agua. El control de las bombas de distribución y las válvulas que regulan el flujo de agua hacia la red de distribución se gestiona mediante el módulo URA-0800T, el cual cuenta con 8 entradas analógicas de corriente de 16 bits, permitiendo un control robusto y una operación fluida, asegurando así la continuidad y eficiencia en la distribución del agua tratada.
La solución de Unitronics para sistemas descentralizados, basada en adaptadores y módulos de E/S remotas, proporciona una integración flexible y eficiente en plantas industriales como las de tratamiento de agua potable. Esta configuración modular permite un monitoreo preciso y control eficiente de señales distribuidas a lo largo de todo el proceso, reduciendo costos de cableado y facilitando la expansión futura del sistema.
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