Caso de Estudio: SCADA - MODBUS - SMC PHANTOM®

Introducción:

La aplicación de diferentes protocolos de comunicación en los procesos industriales es de gran relevancia en la actualidad para la interacción de los sistemas de monitoreo de condición y automatización. Estos sistemas cuentan con sensores y actuadores, que sirven como medios para interactuar con su entorno. La mayoría de estos dispositivos tienen sistemas de comunicación cableados o inalámbricos, que nos ayudan a recopilar información sobre el estado de condición de las máquinas, el número de repeticiones en un proceso o para algún análisis de costos.

Por esta razón, el sistema de monitoreo de condición PHANTOM® cumple con la mayoría de las características mencionadas anteriormente, ya que nos permite conocer información sobre las máquinas, su condición, su repetibilidad y posteriormente reducir costos en mantenimiento y paros de producción. Además de estas virtudes, con el sistema PHANTOM® podemos integrar los diferentes parámetros a una red de comunicación industrial a través de Modbus TCP/IP.

En este documento mostraremos una aplicación de los diferentes sensores instalados en una planta ubicada en Mérida, Yucatán. Estos sensores están a cargo de medir vibración, temperatura y corriente en máquinas como fresadoras, tornos, centros de mecanizado CNC y compresores. Este trabajo presenta la aplicación de un sistema SCADA utilizando el software RapidSCADA para mostrar la comunicación a través de MODBUS TCP/IP.

Planteamiento:

Como primera instancia tenemos nuestro sistema PHANTOM® instalado en un taller de fabricación de máquinas. En este taller hemos instalado 6 PHANTOM® de vibración triaxial, 3 PHANTOM® de corriente y 3 PHANTOM® de temperatura de contacto. Este sistema actualmente puede revisarse en detalle a través de la plataforma EI-Analytic™. Con el fin de tener una forma más sencilla de apreciar el estado de las máquinas, se aplicará en un sistema SCADA, ya que permite visualizar la salud de cada máquina como un semáforo.

Desarrollo:

Para desarrollar este sistema, realizamos una configuración interna en nuestro gateway para alojar información en un espacio de memoria los datos provenientes de cada uno de los sensores, de tal manera que hemos reservado 12 espacios de memoria. Estos espacios de memoria se distribuyen de la siguiente manera:

Con esta configuración, podremos tener la información de los sensores a través del gateway usando MODBUS TCP/IP.

Para el sistema SCADA, procedemos a realizar nuestra distribución para la interfaz, indicando cada sensor y su token correspondiente.

Una vez que tenemos nuestra distribución gráfica, procedemos a procesar la información. Para ello, primero almacenamos cada valor obtenido por el sensor en un espacio de memoria asignado según el offset proporcionado por la hoja de datos del sistema PHANTOM®. Tomamos los sensores 1, 7 y 10 como ejemplo.

Esta configuración puede verse en RapidSCADA:

Cabe señalar que el formato de datos del sensor es little-endian.

Cuando terminamos de implementar los registros de datos, vinculamos el software RapidSCADA a nuestro gateway a través de la dirección IP:

Resultados:

Como resultados podemos apreciar en las imágenes el monitoreo de ciertas máquinas a través del sistema SCADA con varios indicadores, que nos ayudan a conocer su estado actual. Cada sensor tiene un testigo para cada canal, vibración en los 3 ejes, 3 fases de corriente, además del sensor de temperatura con 2 canales.

Como primera aproximación, se establecieron valores con los cuales se activarían los indicadores verdes, amarillos o rojos, con el fin de conocer la condición de la maquinaria según sus operaciones. A continuación presentamos 3 imágenes del sistema SCADA en 3 días diferentes.

El día 1, se observan algunas máquinas en estado de alerta; se verificó que las máquinas con esta condición estaban funcionando correctamente y se realizaron ajustes con los parámetros para mostrar cada uno de estos testigos.

El día 2, los indicadores de condición de alarma de cada sensor se observan en buen estado y algunas máquinas en estado de advertencia; las máquinas fueron revisadas nuevamente hasta que los límites del estado de cada sensor fueron ajustados de nuevo.