Las empresas, en especial las pequeñas y medianas, no pueden permitirse el lujo de sufrir excesivas interrupciones en la producción en el curso de la modernización de la tecnología de control utilizada en sus sistemas de procesamiento. La migración paso a paso hacia nuevas soluciones puede ser la respuesta para maximizar la disponibilidad del sistema y evitar tiempos de inactividad prolongados o no previstos, como demuestra un reciente proyecto de migración realizado en la planta de productos químicos especializados CHT/BEZEMA. Sin embargo, para tener éxito en esto, el sistema de control de procesos y la tecnología de control deben apoyar el enfoque gradual, como se ejemplifica en la solución de B&R.
"Hemos mejorado la fiabilidad de nuestros procesos y la calidad de nuestros productos, y ahora somos capaces de reaccionar con mayor rapidez y flexibilidad frente a las necesidades cambiantes del mercado", informa Günther Schätzle, jefe de ingeniería de producción en CHT R. BEITLICH. Todo esto fue posible gracias a la modernización de las estaciones de procesamiento de la principal planta de producción de la empresa, la fábrica de Dusslingen (Alemania), con la tecnología B&R.
"Una solución como APROL de B&R es especialmente popular entre las empresas de tamaño medio como CHT", añade Schätzle, "porque nos permite reducir al mínimo el riesgo que implica la migración del sistema". A diferencia de otras soluciones de control de procesos, APROL no está pensado únicamente para la gran industria y su enfoque de recetas totalmente automatizadas. Estas noticias fueron muy bien recibidas por CHT, debido a la urgencia cada vez más acuciante de realizar una migración del sistema.
Además del sistema de control de procesos APROL, CHT también adopta el sistema de control X20 de B&R. La nueva solución incluye un total de 46 unidades HMI del panel de potencia junto con otros incontables módulos de control y E/S B&R.
Productos químicos especializados de alta calidad fabricados en 68 estaciones
Desde sus orígenes como proveedor de productos químicos textiles, CHT ha ampliado su negocio para incluir productos químicos especializados en las áreas de textiles, cuidado de los textiles, productos químicos para la construcción y productos químicos de rendimiento. El desarrollo de productos orientados al cliente de la compañía continúa expandiendo un ya amplio espectro de productos. La mayoría de los ingresos del CHT provienen de productos muy complejos, que se producen principalmente en el centro de producción y logística de Dusslingen.
En el emplazamiento de Dusslingen hay 68 estaciones de procesamiento, incluidos 10 sistemas de suministro de nivel superior, 40 recipientes de mezcla y 14 reactores químicos. Muchas de las estaciones de producción son multifuncionales y pueden utilizarse para fabricar hasta 100 productos diferentes.
Objetivo de la migración: Mayor eficiencia
"Cada vez resultaba más evidente que nuestros sistemas de control, HMI y de adquisición de datos, que habían crecido a lo largo de muchos años, pronto ya no podrían adaptarse a las crecientes exigencias sobre la calidad del producto, la garantía de calidad, la fiabilidad del proceso y las normativas de seguridad", afirma Schätzle, explicando los motivos por los que CHT empezó el proceso de migración a principios de 2011. "Además, nuestra tecnología obsoleta nos impedía aceptar nuevos pedidos".
Tomó tres días, por ejemplo, sólo para instalar una nueva válvula y ponerla en funcionamiento. La creciente frecuencia de los fallos debidos a la antigüedad de los equipos, así como la dificultad para obtener componentes de recambio, eran argumentos adicionales a favor de la migración.
El objetivo era sustituir los sistemas de control, HMI y de adquisición de datos que se habían vuelto obsoletos, poco flexibles y propensos a fallos, por una nueva tecnología de última generación. "La total automatización de nuestras instalaciones no era verdaderamente nuestro objetivo principal", añade Schätzle, "ya que hubiera sido demasiado complejo para nuestras estaciones multifuncionales".
Las secuencias de procesos de CHT son mucho más fáciles de analizar con APROL. Actualmente TrendViewer y AuditTrail permiten analizar procesos que ni tan siquiera podían considerarse con las soluciones anteriores.
El sistema de control de procesos APROL destaca sobre el resto
CHT formó un equipo de expertos para realizar una evaluación a fondo de tres distintos sistemas de control de procesos, así como de soluciones HMI y de control, a partir de dos propuestas basadas en una exhaustiva matriz de criterios específicos. Al final, B&R realizó la mejor propuesta.
Para Schätzle, los argumentos que apoyaban esta decisión eran claros. "Uno de los factores decisivos fue que el sistema APROL de B&R, a diferencia de otros sistemas muy conocidos y ampliamente utilizados que se evaluaron, ofrece una asistencia óptima para una migración gradual. APROL nos permitió mover nuestras estaciones de producción de forma controlada hacia el nuevo sistema de control de procesos, al tiempo que se mantenían los antiguos sistemas funcionando en paralelo".
Los expertos de CHT valoraron especialmente el hecho de no depender de Windows. La tecnología HMI y de control de procesos de B&R está basada en Linux, y la estructura del sistema de control de procesos es muy clara e intuitiva.
El hardware de B&R se adaptó perfectamente a la estructura del sistema
La selección cuidadosamente graduada de productos HMI y de control realizada por B&R ha permitido a CHT adaptar el rendimiento del PLC de cada sistema a sus necesidades, además de dotar a cada uno de los sistemas con una gama de módulos de E/S y su propia unidad HMI. Fue esta flexibilidad la que llevó al fabricante de productos químicos a confiar en B&R para el control y el HMI, además del sistema de control de procesos.
"La ventaja es que podemos reflejar la estructura real del sistema directamente en la tecnología HMI y de control, lo que nos ayuda a implementar perfectamente la migración gradual desde el punto de vista del hardware", explica Schätzle. Y continúa: "Otro argumento a favor de una solución única es la ausencia de problemas con las interfaces y la comunicación".
Schätzle admite que la solución ofrecida por un importante proveedor alemán de sistemas de control también habría permitido a CHT equipar todas sus estaciones con un control independiente. "No obstante, esto solo hubiera resultado posible de una manera indirecta o con la ayuda de un PLC por software, y ni tan siquiera nos planteamos ninguna de estas dos opciones", explica.
El director de CHT observa muy pocas desventajas a la hora de cambiar de proveedor para su sistema de control de procesos y la tecnología de control. "De todos modos, hubiéramos tenido que reescribir una parte importante de nuestro software porque el 50% del código que hemos acumulado a lo largo de los años ya no se utiliza, con lo cual reutilizar el software hubiera resultado casi imposible".
Desde una perspectiva de los costes, Schätzle observa muy poca diferencia entre las soluciones evaluadas. "Hubo algunas diferencias considerables en las ofertas que recibimos de los integradores de sistemas", dice Schätzle, "sin embargo, las estimaciones de precios para las respectivas soluciones de control de procesos no variaron en más de un 20%". Esto se debe probablemente a la estructura fuertemente descentralizada de las estaciones de producción, que puede ser representada idealmente por la estructura distribuida seleccionada para el sistema de control del proceso.
"APROL nos permite controlar y documentar nuestros procesos, lo que nos da una visión más clara de las complejas interrelaciones". Günther Schätzle (r.), jefe de ingeniería de la producción en CHT R. BEITLICH
APROL ofrece flexibilidad gracias a su sistema abierto
Para CHT, seleccionar un integrador de sistemas era algo más que solo el precio de la oferta. Lo que es más importante, el integrador tendría que estar dispuesto y ser capaz de acomodar las necesidades de un productor de productos químicos especializados, especialmente en lo que respecta a los cambios adicionales que se produzcan a lo largo del proyecto. De los cinco integradores de sistemas que entraron en la fase de evaluación, Erler se llevó la palma.
"Al iniciar el proyecto éramos muy conscientes del ámbito y la complejidad de la tarea en cuestión. No teníamos ninguna experiencia previa con APROL, por lo que éramos un poco escépticos, al principio, a la hora de ver si este sistema estaba preparado para el desafío", explica Alois Erler. "Sin embargo, esta duda inicial se desvaneció rápidamente en el transcurso del proyecto".
La migración también se completó mejor de lo esperado, tal como confirma Erler: "APROL es muy abierto en comparación con otros sistemas de control de procesos, lo que nos permite reaccionar de forma muy flexible a las necesidades de los clientes, incluso cuando un proyecto ya está en marcha. También quedamos muy satisfechos con lo fácil que fue conectarse al sistema anterior. Fue extraordinariamente bien".
La primera migración tuvo lugar a finales de 2011 en una estación piloto inmensamente compleja con unos 360 canales de E/S digitales y 20 canales de E/S analógicas, y desde entonces se ha migrado una nueva estación de producción casi cada semana. Para el segundo trimestre de 2013, las 68 estaciones de la planta de Dusslingen habían migrado completamente a APROL, y el antiguo sistema de control de procesos se apagó por última vez. La nueva solución del CHT incluye 46 unidades HMI Power Panel, algo menos de 70 controladores X20 y un total de alrededor de 14.000 canales de E/S digitales y 1.000 analógicos X20, así como varias estaciones de supervisión de turnos conectadas mediante VNC. El sistema también incluye dos servidores runtime, un servidor de ingeniería y un servidor VNC protegido por un sistema de recuperación ante desastres naturales. La red de producción redundante basada en Linux se comunica con los dispositivos de Windows en la red corporativa mediante un interface claramente definido.
La doble redundancia garantiza la disponibilidad
"Incluso hemos incorporado la doble redundancia", añade Schätzle. Disponemos de dos sistemas de bus, un bus de operario y un bus de proceso, que pueden llegar a todos los componentes de una estación. Cada bus puede realizar la función del otro si es necesario. Además, cada estación dispone de dos puertos con respaldo mutuo. Ello garantiza el elevado nivel de disponibilidad que exigen las estaciones.
Antes de que la migración se completara, estaba claro que el CHT había encontrado algo más que un simple reemplazo del antiguo sistema. "El sistema APROL es notablemente más flexible, y ahora podemos tener una nueva válvula funcionando en cuestión de horas y no de días. Cualquier cambio en el software también puede deshacerse con un solo clic, si se detecta un error".
Analizar las secuencias de proceso también es una tarea mucho más sencilla actualmente. "Gracias a TrendViewer y AuditTrail descubrimos que podíamos analizar procesos a los que antes no teníamos acceso", explica Schätzle. "APROL nos permite analizar las interacciones entre procesos en tiempo real para aplicar optimizaciones de procesos en el acto. Los lotes incorrectos pueden rastrearse y analizarse más adelante basándose en los datos del proceso registrados".
Una de las formas en que CHT utiliza esta información adicional es para analizar y reducir el consumo energético. "Ahora también tenemos la opción de controlar individualmente los valores críticos del proceso para aumentar aún más la seguridad de las estaciones, especialmente con respecto a los procesos que requieren certificación.
Utilizar el potencial de ahorro con APROL EnMon
CHT intenta aprovechar los ahorros adicionales conseguidos gracias a la gestión energética convirtiéndose en uno de los primeros usuarios de la nueva biblioteca EnMon para APROL.
"Hasta ahora estamos plenamente satisfechos con el progreso de la migración, y no ha costado ni la mitad de lo que lo hubiera hecho una solución totalmente automatizada. El enfoque paso a paso, el funcionamiento en paralelo de los sistemas anteriores y de APROL y el enrutamiento a través de un concentrador de datos apenas han afectado a nuestra producción, y tampoco experimentamos ninguna pérdida de datos", explica un satisfecho Schätzle. "Este sistema nos permite reaccionar de forma más flexible y rápida a los últimos avances y aplicar los cambios de forma rentable. Los resultados positivos conseguidos hasta ahora nos han convencido para continuar la migración a APROL de otras de nuestras plantas de producción".