a.- fundamentación teórica. sistemas

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A.- Fundamentación teórica. Sistemas: Es una serie de componentes que actúan en conjunto para cumplir un determinado objetivo. Un sistema no está limitado a objetos físicos. Éste concepto de sistema puede aplicarse a fenómenos dinámicos abstractos, en conclusión,el término sistema hay que interpretarlo como referido a sistemas físicos, biológicos, económicos y otros. (Ingeniería de Control Moderna, por: K. Ogata, pag 3) Sistemas de Control: Un Sistema de Control, es la interconexión de componentes que satisfacen una función de salida deseada, a través del comportamiento de la función de entrada. (Ingenieria de Control Moderna, por: K. Ogata, pag 3) Los Sistemas de Control se encuentran en gran cantidad en todos los sectores de la industria, tales como, Control de calidad de los productos manufacturados, Lineas de ensamble Automático, Control de Máquinas y Herramientas, Tecnología Espacial y Sistemas de Armas, Control de Computadoras, Sistemas de transporte y otros.

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Page 1: A.- Fundamentación teórica. Sistemas

A.- Fundamentación teórica.

Sistemas:

Es una serie de componentes que actúan en conjunto para cumplir un

determinado objetivo. Un sistema no está limitado a objetos físicos. Éste concepto de

sistema puede aplicarse a fenómenos dinámicos abstractos, en conclusión,el término

sistema hay que interpretarlo como referido a sistemas físicos, biológicos,

económicos y otros. (Ingeniería de Control Moderna, por: K. Ogata, pag 3)

Sistemas de Control:

Un Sistema de Control, es la interconexión de componentes que satisfacen una

función de salida deseada, a través del comportamiento de la función de entrada.

(Ingenieria de Control Moderna, por: K. Ogata, pag 3)

Los Sistemas de Control se encuentran en gran cantidad en todos los sectores

de la industria, tales como, Control de calidad de los productos manufacturados,

Lineas de ensamble Automático, Control de Máquinas y Herramientas, Tecnología

Espacial y Sistemas de Armas, Control de Computadoras, Sistemas de transporte y

otros.

Page 2: A.- Fundamentación teórica. Sistemas

Los Sistemas de Control ejercen poderosa influencia sobre cada faceta de la

vida moderna. En el sentido más amplio, un sistema de control es cualquier

interconexión de componentes que satisfacen una función deseada.

La parte de un sistema que va a ser controlada se denomina planta o proceso.

Esta parte es afectada por las señales aplicadas, llamadas entradas, y produce señales

de interés particular, llamadas salidas. (Manual de la Empresa Resilin)

Tipos de Sistemas de Control:

Sistemas de Control de Lazo Abierto:

Es una señal de entrada que se aplica al controlador, cuya salida actúa como

señal actuante, ésta señal controla el proceso de tal forma que la variable controlada,

se desempeña de acuerdo con estándares preestablecidos .

En los casos simples, el controlador puede ser un amplificador, unión

mecánica, filtro u otro elemento de control. En los casos más complejos el

controlador puede ser una computadora tal como un microprocesador. Dado a la

simplicidad y economía de los sistemas de control en lazo abierto, se les encuentra

en muchas aplicaciones no críticas.

Page 3: A.- Fundamentación teórica. Sistemas

En los sistemas de control de lazo abierto, la salida ni se mide ni sé

retroalimenta para compararla con la entrada, por lo tanto, para cada entrada de

referencia corresponde a una condición de operación fija. En presencia de

perturbaciones, un sistema de control de lazo abierto solo se puede utilizar si la

relación entre la entrada y la salida es conocida, por lo tanto estos sistemas no son

sistemas de control retroalimentado.(Ingeniería de Control Moderno por: K. Ogata,

pag 5)

Sistemas de Control de Lazo Cerrado:

Este sistema es conocido también como sistema de control retroalimentado,

donde el control retroalimentado es una operación que en presencia de

perturbaciones, tiende a reducir la diferencia entre la salida de un sistema y alguna

entrada de referencia, realizando sobre la base de ésta diferencia. Los sistemas de

control de referencia no están limitados al campo de la ingeniería, también se les

puede encontrar en áreas diferentes a ella.

Lo que hace falta para que un sistema de control de lazo abierto sea más

exacto y más adaptable, es una conexión o una retroalimentación desde la salida hacia

la entrada del sistema. Para obtener un sistema de control más exacto, la señal

controlada debe ser realimentada y comparada con la entrada de referencia y él debe

enviar una señal de actuante proporcional a la diferencia de la entrada y la salida a

través del sistema para corregir el error. Un sistema con una o más trayectorias de

Page 4: A.- Fundamentación teórica. Sistemas

realimentación como el que se acaba de describir se denomina sistema de lazo

cerrado.(Ingeniería de Control Moderno por: K. Ogata,pag: 4)

Ventajas de los Sistemas de control de Lazo Cerrado:

Una de las ventajas de los sistemas de control de lazos cerrados es que el uso

de retroalimentación hace que la respuesta del sistema sea relativamente insensible a

perturbaciones externas y a variaciones internas de parámetros del sistema. De éste

modo, es posible utilizar componentes relativamente imprecisos y económicos, y

lograr la exactitud de control requerida en determinada planta, cosa que seria

imposible en un sistema de control de lazo abierto.

En los sistemas de lazo cerrado, la estabilidad es un problema importante, por

su tendencia a sobrecorregir errores que pueden producir oscilaciones de amplitud

constante o variable. Los sistemas de control de lazo cerrado generalmente tienen un

mayor costo y potencia.(Ingeniería de Control Moderno,por: K. Ogata, pag: 4)

Ventajas de los Sistemas de Control de Lazo Abierto:

Desde el punto de vista de la estabilidad, en el sistema de control de lazo

abierto es más fácil de lograr, ya que en él, la estabilidad no constituye un problema

Page 5: A.- Fundamentación teórica. Sistemas

importante. Para los sistemas cuya estabilidad es conocida previamente y en los que

no hay perturbaciones, es preferible y recomendable utilizar éstos sistemas.

Para reducir la potencia requerida por un sistema, cuando sea posible, es

conveniente utilizar un sistema de control de lazo abierto. Por lo general, resulta

menos costoso una combinación adecuada de controles de lazo cerrado y abierto,

lográndose un comportamiento general satisfactorio.(Ingeniería de Control Moderno,

por: K. Ogata, pag: 4)

Clasificación de los Sistemas de Control:

Sistemas de Control Lineales:

En un sistema de control lineal se aplica el principio de superposición. El principio de

superposición establece que la respuesta producida por la aplicación simultánea de

dos funciones excitadoras distintas, es la suma de dos respuestas a diversas entradas,

se puede calcular tratando una entrada a la vez, y añadiendo o sumando los

resultados. Éste es el principio que permite elaborar soluciones complicadas de las

ecuaciones diferenciales lineales partiendo de soluciones simples, lo que implica que

el sistema de superposición es válido.(Ingeniería de Control Moderno por: K. Ogata)

Page 6: A.- Fundamentación teórica. Sistemas

Tipos de Sistemas de Controles Lineales:

Sistemas Lineales Invariantes en el Tiempo y Sistemas Lineales Variables en

el Tiempo:

Los sistemas dinámicos que son lineales y están construidos por componentes

concentrados lineales e Invariantes en el tiempo, pueden describirse por ecuaciones

diferenciales lineales. Estos sistemas reciben el nombre de Sistemas Lineales

Invariantes en el Tiempo.

Los sistemas representados por ecuaciones diferenciales cuyos coeficientes

son funciones del tiempo, reciben el nombre de Sistemas Lineales Variables en el

Tiempo.(Ingeniería de Control Moderno por: K. Ogata)

Sistemas de Controles no Lineales:

Un sistema es no lineal si no se le aplica el principio de superposición. Así,

para un sistema no lineal, no se puede calcular la respuesta a dos entradas,

determinando una a la vez y sumando los resultados.

Un estudio cuidadoso de los sistemas físicos indican, que aún los

denominados sistemas lineales, son realmente lineales solamente en rango de

operación restringido.

Page 7: A.- Fundamentación teórica. Sistemas

En general, los procedimientos para hallar soluciones a problemas de sistemas

no lineales, son extremos complicados. Debido a ésta dificultad matemática inherente

a los sistemas no lineales, a menudo se encuentra necesario introducir sistemas

lineales equivalentes, para reemplazar los no lineales. Estos sistemas lineales

equivalentes, son válidos solamente en un rango restringido de operación. Una vez

conseguida la aproximación de un sistema no lineal por medio de un modelo

matemático lineal, se pueden aplicar herramientas lineales para su análisis y

diseño.(Ingeniería de Control Moderno, por K. Ogata)

Linealización de Sistemas no Lineales:

En Ingeniería de Control, la operación normal del sistema puede darse

alrededor de un punto de equilibrio, se puede considerar a las señales como pequeñas

señales alrededor del equilibrio, sin embargo, sí el sistema. Funciona en las

proximidades de un punto de equilibrio, y si las señales incluidas son pequeñas, es

posible aproximar los sistemas no lineales, considerando dentro de un rango de

operaciones no limitado.(Ingeniería de Control Moderno por: K. Ogata)

SISTEMA DE CONTROL DISTRIBUIDO (DCS)

Concepto: Es un sistema constituido por una serie de elementos

fundamentales en su operación, como lo son el Hardware y el Software acompañado

Page 8: A.- Fundamentación teórica. Sistemas

por un conjunto de microprocesadores, que permiten la recepción de un conjunto de

señales de los equipos que llevan a cabo un proceso productivo determinado. Estos

microprocesadores se distribuyen de forma estratégica y están conectados entre si a

través de un canal de transferencia de datos en tiempo real.

El sistema de control distribuido está conformado por:

• Controladores: Son dispositivos que están integrados a los diferentes

procesos de la planta, de donde salen y llegan las ordenes de control del

proceso correspondiente. Este se encarga de ejecutar la acción de control

dirigido por: los comandos u ordenes emitidos en la sala de control. Cada

sistema de la planta o proceso esta conectado a un controlador en particular.

• Red de Comunicación Distribuida: Es el medio por donde viajan los datos y

donde se conectan los controladores y otros dispositivos del sistema

distribuido. El DCS presenta doble línea de comunicación de datos (sistema

redundante), debido a que si una falla se tiene respaldo de otra que puede

perfectamente realizar el trabajo.

• Consola: Es el componente del DCS que esta integrado por el monitor,

teclado e impresora desde donde se realiza las actividades de configuración,

Page 9: A.- Fundamentación teórica. Sistemas

monitoreo y modificación de los procesos de la planta. Además existen

consolas dedicadas a mantener archivos históricos donde se guardan los

datos de la variables resultantes de los procesos a lo largo del tiempo.

En el proceso de control de la calidad del producto se evalúa continuamente a

través del laboratorio de control de calidad, el cual garantiza que determinado

producto cumpla con los altos niveles de calidad y exigencia del mercado.

Debido a la importancia de la información suministrada del proceso

productivo a través del DCS para realizar las actividades de administración,

planificación y control de rendimiento operativo de la planta, se lleva a cabo un

diseño lógico del flujo de información de la planta que permite aumentar el

desempeño del proceso productivo. (Manual de la Empresa Resilin)

Arquitectura del Sistema

Descripción general del MOD 300

El sistema MOD 300 es una plataforma de automatización expandible y

actualizable. Esta consiste en uno o más subsistemas que pueden ser distribuidos de

ambas formas, funcionalmente y geográficamente. Elementos comunes de

“Hardware”, “Software” y comunicación hacen del MOD 300 la escogencia correcta

Page 10: A.- Fundamentación teórica. Sistemas

para la automatización de unidades de proceso pequeños o una facilidad para

industrias completas.

La llave de la flexibilidad y la potencia del MOD 300 reside en la arquitectura

del sistema. La arquitectura define como diferentes equipos y elementos del software

son combinados para proveer los diferentes distintivos del sistema. Los métodos

usados para conectar esos elementos determinan que tan bien un sistema será capaz

de adaptarse a los cambios de una tecnología. Dada la proporción a la cual la

tecnología de la computación esta cambiando, esto se convierte en algo crítico en lo

relacionado al costo de ciclo de vida asociado con la compra, instalación y

mantenimiento del sistema de automatización.(Manual de la Empresa Resilin)

1.1.- Estructura del “Software”

Cada nodo del MOD 300 tiene una estructura idéntica de “Software”. En el

centro de la estructura esta la base de datos local. Alrededor de la base de datos está

una base de datos administradora residente (Database Manager-DBMS). El tercer

estrato son los programas de aplicación que ejecutan el control, despliegues o

funciones relacionadas al sistema.

Dependiendo del tipo de nodo, hay diferentes aplicaciones e información

presente. La estructura del Software no cambia, de tal forma que un módulo de

Page 11: A.- Fundamentación teórica. Sistemas

control tiene exactamente la misma base de datos administradora que una consola.

Como se observa en la siguiente figura.

Figura XX. Estructura Administradora de la Base de Datos

(DBMS)

Un módulo de control puede usar la aplicación de Funciones de Control

Configurable (CCF-Configurable Control Funtions) para configurar funciones de

control tradicionales. En este caso la base de datos local contiene todas las variables

del proceso y las funciones de control que son parte del módulo de control. El

paquete de aplicación CCF aceza diferentes valores deseables (“Setpoint”) y las

mediciones a través de la Base Administradora de Datos.

El proceso que esta siendo controlado en este ejemplo puede incluir un

programa de arranque automático, implementando un lenguaje de Control Taylor

(TCL - Taylor Control Lenguaje). En este caso el programa estaría escrito usando

DBMS

DATA

APLICACIÓN

Page 12: A.- Fundamentación teórica. Sistemas

varios nombres de identificación (Tags) definidos en los puntos de control por el

CCF. La Base Administradora de Datos local acezará la información requerida y

cambia cualquier valor deseado u otro parámetro, como sea requerido por el

programa de arranque en TCL.

Durante el proceso de arranque pueden haber identificadores o elementos de

otros controladores que pueden ser coordinados. Estos identificadores son referidos

en el programa TCL en la misma forma de los identificadores locales. La Base

Administradora de Datos obtiene la información requerida y cambia los parámetros

en cualquier lugar del sistema. En efecto el programa de arranque en TCL hasta

podría ser cargado en otro nodo y haría las mismas funciones sin ninguna

modificación.

Cada DBMS tiene la habilidad de accesar información de cualquier parte del

sistema. Los usuarios y hasta los programas de aplicación no tienen que hacer una

distinción si la información es local o remota.

Servicios del DBMS

Usando los servicios del DBMS provee un método consistente para que todos

los programas de aplicación interactuen con la información. En un sistema de tiempo

real, es critico que la interacción con la base de datos sea tan rápida y eficiente como

Page 13: A.- Fundamentación teórica. Sistemas

sea posible. Por esta razón, diferentes métodos de acceso de información DBMS

están disponibles.

Programas de Control

El MOD 300 integra tres estrategias de control poderosas para proporcionar

flexibilidad en la automatización de una gran variedad de aplicaciones de control de

procesos. Las estrategias de control incluyen, una forma fácil de uso, lenguaje

estructurado de bloques idealmente adecuados para aplicaciones de control continuo,

un lenguaje programable diseñando para control por carga o secuencial, y lógica en

escalera para ejecutar “Interlocking” a una velocidad y otras funciones de lógica de

control.

Para satisfacer un rango de requerimientos, los usuarios del MOD 300 pueden

escoger el lenguaje de control Taylor (TCL). Todas las tres técnicas de control

pueden ser combinadas y ejecutadas en cualquier nodo. A través de la Base

Administradora de Datos, estas herramientas tienen acceso a cualquier parámetro de

información dentro del sistema. Este acceso es logrado por medio de; nombres de

identificación de los lazos de control, y los lazos de elementos y mediciones de

entrada, independientemente de donde estas aplicaciones estén corriendo. La

habilidad, para mezclar y combinar diversas estrategias de control en el mismo

equipo es una facilidad del sistema MOD 300.

Page 14: A.- Fundamentación teórica. Sistemas

Todos los tres lenguajes de control son respaldados como parte del esquema

de los controladores redundantes. Si un controlador falla, todas estas funcionen,

incluyendo CCF, TCL, TLL, son transferidos sin causar ninguna perturbación al

controlador de respaldo sin ninguna interrupción en el proceso. La selección de una

estrategia de control es también del tipo Entrada/Salida (I/O) usada.

Programas de Aplicación

El MOD 300 incluye paquetes de aplicación estándares y habilidad para

integrar aplicación de paquetes hechas. Aplicaciones estándar incluyen servicios de

reportes, registros de información histórica, control estadístico de procesos (SPC),

construcción de despliegues, registros de alarmas y eventos. Una gran variedad de

paquetes de aplicación y paquetes industriales están disponibles incluyendo

programas especiales de otros fabricantes que corren en una variedad de sistemas

operativos estándar.

Programas de Interfaces

El poder del DBMS y del servicio de mensajes Taylor (TMS Taylor Message

Services) permite que el sistema MOD 300 enlace las funciones de las computadoras

de planta y controladores programables, y no justamente efectuar interfases con ellos.

Computadoras de planta pueden requerir información del MOD 300 simplemente

Page 15: A.- Fundamentación teórica. Sistemas

haciendo referencia al mismo nombre de identificación. Debido a la estructura de

relación de la Base de Datos MOD 300, la localidad del “Tag” no es requerido.

El MOD 300 proporciona un desempeño superior para enlazar funciones

administradoras de procesos y producción a través del uso del “Taylor Menssage

Services”. TMS está disponible a través de una gran variedad de plataformas de

información popular. Esto proporciona una consistente combinación de funciones a

través de estas plataformas que simplifica la integración de equipos múltiples de otros

vendedores.(Manual de la Empresa Resilin)

1.2.- Estructura del “Hardware”

El sistema MOD 300 consiste de dos tipos de equipos: el multibus industrial

estándar y el subsistema controlador. Teniendo sólo dos tipos de equipos reduce los

costos de soportes del sistema tales como repuestos y entrenamiento. Los dos tipos de

equipos están diseñado para ejecutar ciertas capacidades dentro del sistema, pero sus

funciones y operaciones particulares son definidas por el software usado.

Subsistema Multibus

El sistema Multibus es también llamado Turbo Nodo y utiliza los estándares

industriales IEEE 769. El archivo de la tarjeta Multibus puede soportar aplicaciones

especificas agregando el tipo de módulos apropiados para un fin determinado.

Page 16: A.- Fundamentación teórica. Sistemas

Un sistema Multibus puede soportar muchas funciones. Dependiendo de los

requerimientos del sistema. Muchas de las funciones pueden ser, un Subsistema

multibus simple, o un subsistema completo. Ya que estos subsistemas pueden ser

dedicados a ejecutar una simple función. Esta flexibilidad permite que el sistema

combine los requerimientos de control presentes y futuros. La capacidad de

multifunción también permite que el tamaño físico del sistema y el precio de todo el

sistema sea reducido.

Flexibilidad de pequeños Sistemas.

Un subsistema multibus simple puede ser una función completa, y un sistema

MOD 300 completamente expandible. Esto proporciona la flexibilidad de arrancar

con un pequeño sistema al nivel de entrada y expandirse a un sistema mucho más

grande. Así como las necesidades cambien y crezcan, el MOD 300 puede ser

expandido para satisfacer estas demandas.

La mayoría de los sistemas pequeños MOD 300 usan el compacto, gabinete

tipo “Tower Style”. Este gabinete puede ser combinado con otros equipos para crear

un sistema “Stand Alone” tal como “Turbo Pack”.

Page 17: A.- Fundamentación teórica. Sistemas

Subsistema Controlado.

El sistema controlador es usado primordialmente para funciones de control.

Estos subsistemas tolerantes a fallas utilizan controladores compartidos altamente

eficientes, completamente redundantes. Lo cual puede proporcionar seguridad de

respaldo para ambos “Hardware” y “Software” a través de un control redundante

configurable de procesadores de control, I/O Bus de comunicación y fuentes de

poder. Sí un controlador fallara en un subsistema con redundancia, todas las

funciones de control serán transferidas sin interrupción a un controlador de respaldo

sin interrumpir el proceso en fracción de milisegundos.

El corazón de un subsistema Controlador es el módulo de control. Tantos

como 12 módulos de control pueden ser manejados por un simple subsistema

Controlador. El módulo de control ejecuta las funciones primarias de adquisición de

información y control incluyendo I/O, control continuo “Interlock”, control

secuencial y comunicaciones. Para aplicaciones que requieran controlador

redundante, dos opciones están disponibles. Una opción permite que un controlador

sea un respaldo para todos los otros controladores del subsistema. Esta relación es

referida como una redundancia 11 a 1. En este caso, un controlador puede respaldar

hasta 11 controladores primarios. La segunda opción permite que cada una de las tres

tarjetas en el subsistema tengan su propio controlador de respaldo. Este proporciona

una redundancia 3 a 1.

Page 18: A.- Fundamentación teórica. Sistemas

Funcionalidad del Sistema

La funcionalidad de un subsistema es dependiente de ambos “Software y

Hardware”. La mayoría de los sistema consisten de subsistemas Multibus y

Controladores. La mezcla de subsistemas dependería de los requerimientos de la

aplicación. Ver Tabla 1.

FUNCION SUBSISTEMA MULTIBUS

CONTROLADOR SERIE 6000

CONTROLADOR SC

I7O de alta densidad X I/O directos X X I/O remotos (TRIOS) X X Funciones de control Configurables (CCF)

X X X

Lenguaje de Control Taylor (TCL) X X X Lógica en escalera Taylor (TLL) X X Servicio de reportes X Histórico y control estadístico (SPC) X Consola X Procesamiento de información y Configuración del sistema

X

Interfaz MOD 300 X Interfaz con controlador programable X X Interfaz con Micro Plus 1180 X Interfaz con computadora IBM X Interfaz Ethernet (DEC VAX, HP, MODCOM)

X

Tabla 1. Funcionalidad del sistema por subsistema

En la figura 1 se muestra un sistema multibus configurado para ejecutar

funciones de consola y registros de alarmas y eventos. La funcionalidad del sistema

está determinada por la configuración de ambos “Software y Hardware”. La

estructura del “Software” del nodo, muestra la base de datos local rodeada por el

Page 19: A.- Fundamentación teórica. Sistemas

DBMS para proveer acceso global de la información para las aplicaciones del nodo y

de todo el sistema. El software de servicio de despliegue corriendo en la porción de

aplicación de esa estructura proporciona a cada CRT, acceso a cualquier información

de cualquier nodo en el sistema, simplemente con referirse al nombre de

identificación o al atributo, con la localidad de la información transparente al usuario.

Si es requerido, la porción del sistema que pueda ser vista de una consola puede ser

restringida a una porción parcial de la planta o proceso configurando los ambientes

que puedan ser vistos. El registro de alarmas y eventos puede recibir alarma y

mensajes de eventos de aplicaciones de todo los nodos en el sistema y entonces llevar

a ellos a una impresora y al servicio de despliegues.

Cada subsistema Multibus incluye un gabinete simple que contiene todos los

módulos funcionales del nodo. Estos módulos incluyen un módulo procesador, el

cual contiene la información, el software de aplicación y DBMS, y otros módulos

usados para soportar las aplicaciones. Un módulo de control de vídeo es requerido

por cada CRT en la consola. El modulo serial de I/O soporta 8 puertos de

comunicación y es usado en el ejemplo anterior como interfaz para los teclados de las

consolas, y las impresoras para el registro de alarmas y mensajes de eventos.

Similarmente, otros módulos deberían ser agregados para otras funciones, tales como

módulos Ethernet para soportar una aplicación de interfaz Ethernet.

Page 20: A.- Fundamentación teórica. Sistemas

Fig. 1 Ejemplo de un subsistema multibus

Controlador SC

El MOD-300 tiene la habilidad para mezclar y aparear diversas estrategias de

control en el mismo equipo. Para satisfacer un amplio rango de requerimientos de

I/O, todos los tres programas de aplicaciones, TCL, CCF, y TLL pueden ser

combinados y ejecutados simultáneamente en cualquier nodo o módulo de control

como es mostrado en el subsistema Controlador Figura 2.

Page 21: A.- Fundamentación teórica. Sistemas

Una porción de la base de datos, programas de aplicación y DBMS existen en

cada módulo de control en el subsistema controlador. Entonces un subsistema un

subsistema Controlador simple puede tener hasta 12 diferentes Bases de Datos y

diferentes juegos de programas de aplicación. A través del Administrador de la Base

Datos, estos programas de aplicación tienen acceso a cualquier parámetro de

información. Este acceso es logrado a través del nombre de identificación y el

atributo, independientemente de donde esas aplicaciones estén corriendo.

Figura 2. Ejemplo de un Subsistema Controlador

Page 22: A.- Fundamentación teórica. Sistemas

Teniendo una estructura de software separada en cada módulo controlador, es

posible una redundancia Configurable (11 a 1; 3 a 1). Todos los tres lenguajes de

control, son respaldos como parte del esquema de redundancia de controladores. Si

un controlador falla, incluyendo CCF, TCL y TLL, la base de datos del modulo, es

transferida sin interrupción al controlador redundante con ninguna interrupción del

proceso.

CONTROLADORES SC Y CONTROLADORES SERIE 6000

Redundancia

La seguridad del proceso y confiabilidad del sistema son alcanzados en el

subsistema Controlador por equipos y Software redundante. Un ejemplo de

redundancia entre los controladores serie 6000 y subsistemas controladores SC

incluyen el Bus redundante de controladores de respaldo, fuentes de poder redundante

DC con fuentes de poder de respaldo.

El proceso que es controlado determina los requerimientos de redundancia.

Para procesos no críticos, el controlador serie 6000 o el subsistema controlador SC

pueden ser no redundantes. Para procesos críticos la redundancia es usada.

Hay dos niveles de redundancia disponibles redundancia 11-1 y redundancia

3-1. Ambos niveles de redundancia están basados en un subsistema completo y

Page 23: A.- Fundamentación teórica. Sistemas

anaqueles completos. Un subsistema no necesita estar completo. (Cuando los

anaqueles no están completos otros radios de redundancia son posibles). Un

subsistema completo incluye tres (3) controladores o anaqueles controladores SC,

cada uno contiene cuatro (4) controladores, para un total de doce (12) controladores.

Redundancia 11-1

Con redundancia 11-1, el controlador serie 6000 o subsistema controlador SC

es configurado con once (11) controladores y un (1) controlador de respaldo como se

muestra en la figura 3.

Figura 3. Configuración para Redundancia 11-1

Page 24: A.- Fundamentación teórica. Sistemas

Redundancia 3-1

Con la redundancia 3-1, con cada anaquel en el controlador serie 6000 o el

subsistema controlador SC es configurado con tres (3) controladores y un (1)

controlador de respaldo, como se muestra en la Figura 4.

Figura 4. Configuración para Redundancia 3-1

Page 25: A.- Fundamentación teórica. Sistemas

PROCESO DE PRODUCCION

A continuación se describen cada una de las áreas del proceso. A través de la

especificación de los insumos que intervienen, los resultados obtenidos y los

indicadores de calidad.

Proceso Reacción (Area 100).

El proceso de síntesis del polietileno lineal, se desarrolla en el área de reacción

(área 100). Para ello se utiliza como materia prima principal el Etileno (monómero),

que es suministrado por Pequiven desde la planta de Olefinas y como materia prima

secundaria Buteno 1 y Octeno 1 (comonómeros), suministrado por el área de

destilación (área 200). Estos comonómeros se utilizan para el control de la densidad

del polietileno producido.

El proceso de polimerización utilizado en planta es de solución, que utiliza

como solvente al ciclohexano puro que es enviado por el área de destilación (área

200).

La función del solvente es la de atrapar, a través de un proceso de absorción el

Etileno. Esta mezcla es calentada y posteriormente combinada con catalizadores y

co-catalizadores, para producir el polietileno con una distribución de peso molecular

definida.

Page 26: A.- Fundamentación teórica. Sistemas

Los modos de reacción aplicados son: reactor #1, reactor #3 > #1 o reactor #3

+ #1.

En el proceso se requiere de catalizadores en cantidades controladas y

relativamente pequeñas para la conversión de Etileno y Comonómero en polietileno.

El sistema de catalítico a utilizar es el Ziegler Natta del tipo complejo

coordinativo. Finalmente, se utiliza un desactivador diferente que permite neutralizar

al catalizador que va a formar parte del polímero producido y después que estos sean

desactivados, son removidos aplicando un proceso de adsorción.

Una vez que el catalizador ha sido filtrado y/o absorbido, se procede a separar,

en el separador de presión intermedia (IPS), el polímero producido del solvente, de la

materia prima que no reaccionó y de los subproductos de la reacción. Hecho esto, se

protege al Polietilino producido contra la degradación térmica, inyectándole dos o

más aditivos líquidos (dependiendo de la calidad) antes de enviarlos a la extrusora

(área 300) a través del separador de presión baja (LPS).

Page 27: A.- Fundamentación teórica. Sistemas

Proceso de Destilación (Area 200).

El proceso de destilación tiene como proveedor principal el área de Servicios

(área 400/500) que le provee de ciclohexano, Buteno 1 y Etileno. Estos insumos le

proporcionan condiciones de estabilidad al tren de destilación.

El objetivo fundamental de este proceso es el de purificar al ciclohexano y

Buteno 1, separar los polímeros bajos (grasas) y de que el Etileno, que no reaccionó,

retornarlo hacia Olefinas (Pequiven) como Etileno reciclo.

Está formado por dos (2) tambores, decantador (FF-202) y tambor de

retención de la primera etapa (FA-201), que se encargan de recuperar los vapores de

baja presión provenientes de todas las áreas; cinco (5) columnas que purifican al

ciclohexano y Buteno 1 y reciclan el Etileno eliminando los polímeros bajos (grasas)

y proveen al área de reacción (área 100) de ciclohexano y Buteno 1 purificados a

través de un sistema de bombeo.

Proceso Intermedio de Acabado (Area 300).

Este proceso se inicia con la separación de la resina y el ciclohexano, por

medio de una separación súbita la cual ocurre en el separador de baja presión (LPS).

Page 28: A.- Fundamentación teórica. Sistemas

Su proveedor principal es el área de reacción (área 100), que le provee como

materia prima polietileno lineal en una solución de ciclohexano, para luego extruirlo

y peletizarlo, dando como resultado gránulos (pellets).

Una vez producido los gránulos (pellets), son seleccionados a través de un

sistema de agua y transportados hacia el separador de agua/pellets. Una vez realizada

esta operación, los gránulos (pellets) son transportados en mezcla de agua/pellets con

una relación de 1:3 pellets de agua y bombeados hacia el despojador, para eliminar

los volátiles de resina.

Al eliminar estos volátiles, los gránulos (pellets) pasan a través del secador

centrífugo, el cual separa el agua del pellets y luego son enviados por un sistema de

transporte neumático hacia los mezcladores; posteriormente, son homogeneizados y

enviados hacia los silos de almacenamiento para clasificarlos y enviarlos al tren de

ensacado de productos terminados.

Proceso Intermedio de Servicios (Area 400/500).

El sistema de servicios (área 400/500) tiene como objetivo el de proveer a

todas las áreas del proceso, los insumos provenientes de empresas nacionales

(Pequiven) y empresas internacionales. Estos insumos son:

Page 29: A.- Fundamentación teórica. Sistemas

• Ciclohexano.

• Xileno.

• Buteno 1.

• Etileno.

• Hidrógeno.

• Gas Combustible.

• Nitrógeno.

• Agua de Proceso.

• Agua contra Incendios.

• Agua de Enfriamiento.

• Vapor de Agua de baja,media y alta presión.

• Energía de Aceite VP-1 en forma de vapor de media y alta presión.

Aire de instrumento al Sistema de control de todas las áreas.

Esta área está conformada por una (1) caldera, dos (2) vaporizadores de VP-1,

una (1) torre de enfriamiento, tanques para almacenar materia prima, productos

químicos, un (1) incinerador para quemar los subproductos líquidos o sólidos, cuatro

compresores de aire y un mechurrio que se encarga de quemar los subproductos

gaseosos de la planta.(Manual de la Empresa Resilin)

Page 30: A.- Fundamentación teórica. Sistemas

C.-Sistemas de Variables.

Sistema de Control Distribuido (DCS):

Es un sistema que permite controlar el proceso productivo de la empresa. Esto

se realiza a través de un Software y Hardware y con el uso de un conjunto de

microprocesadores que permiten la recepción de una serie de señales de los equipos

que llevan a cabo el proceso productivo. El DCS se encuentra ubicado en la Sala de

Control desde donde se tiene acceso de modo automático o manual a todas las

variables del proceso de la planta. El DCS se caracteriza por ser un Sistema de gran

seguridad y economía en su funcionamiento. (Manual de la empresa Resilin)

Es un sistema de regulación automático en el que la salida es una variable

como temperatura, presión, flujo, nivel del liquido o pH, se le denomina Sistema de

Control de Proceso o Distribuido. El control de Procesos una amplia aplicación en la

industria. En estos sistemas con frecuencia se usan controles programados, como el

de la temperatura de un motor, en que la temperatura del mismo se controla según un

programa preestablecido. (Ingeniería de Control Moderno, por K. Ogata, pag 4)

Page 31: A.- Fundamentación teórica. Sistemas

Proceso de Producción:

El Proceso de Producción consta de 4 áreas fundamentales: La primera, es el

Area de Proceso de Reacción ( Area 100 ) , Proceso de Destilación ( Area 200 ) ,

Proceso Acabado ( Area 300 ) y Proceso de Servicios ( Area 400/500 ) . En la

siguiente tabla se describe el Proceso de Producción de la empresa.

El Proceso de Calidad del Producto es evaluada continuamente a través del

laboratorio de Control de Calidad, el cual garantiza que este producto cumpla con los

altos niveles de Calidad y Exigencia del mercado.

Debido a la importancia de la información suministrada del Proceso

Productivo a través del DCS para realizar las actividades de administración,

planificación y control del Rendimiento Operativo de la Planta, es llevado a cabo un

diseño lógico del Flujo de Información de la Planta que permite aumentar el

desempeño del Proceso Productivo. (Manual de la Empresa Resilin)

El Diccionario Merriam – Wesbster define Proceso como una operación o

desarrollo natural, caracterizado por una serie de cambios graduales, progresivamente

continuos, que se suceden uno a otro de un modo relativamente fijo, y que tienden a

un determinado resultado o final; o a una operación voluntaria o artificial

progresivamente continua que consiste en una serie de acciones controladas o

movimientos dirigidos sistemáticamente hacia un determinado resultado. También se

Page 32: A.- Fundamentación teórica. Sistemas

conoce por Proceso a cualquier operación que deba controlarse.Ejemplo de estos son

los procesos químicos. (Ingeniería de Control Moderno, por: K. Ogata, pag 3)

D.- Definición de Términos Básicos.

Buteno: Es un Hidrocarburo etilénico de formula C4H8, que derivan de los

butanos, con dos atomos de hidrofenos menos. Este hidrocarburo fue descubierto por

Faraday.

Etileno: Primer termino en una serie de hidrocarburos no Saturados.

Quimicamente es un cuerpo gaseoso de formula CH2 = CH2, en el que dos atomos de

carbono forman una doble ligadura entre si.

Hardware (parte dura): Se refiere a las partes eléctricas y mecánicas que

conforman el computador, es decir, lo palpable lo que se puede tocar por ejemplo:

Teclado, Monitor, CPU, Periférico.

Interconexión: Unión establecida entre diferentes redes de distribución de

electricidad para facilitar los intercambios de energía, remediar la falla eventual de

una central, etc.

Page 33: A.- Fundamentación teórica. Sistemas

Monomeros: Moléculas que constituyen las mitades en un proceso de

polimerización o de una condensación por el cual dan moléculas de masa mayor.

Octeno: Nombre genérico de los hidrocarburos etilenicos de 8 carbonos

(C8H16).

Polímeros: Verticilio constituido por varias partes. Quimicamente es un

compuesto de igual formula minimo que otro llamado monomero, pero cuyo peso

molecular es un multiplo del de este numero.

Software (Parte blandas): Es el conjunto de instrucciones que gobierna al

computador que por ejemplo: Programa ejecutables. El Software permite que el

Hardware y el propio Software trabajen en conjunto.