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Integración de datos de pesaje Pesaje industrial

Índice

1 Definir los desafíos de la integración de datos

2 Determinar los objetivos de la integración

3 Evaluar las soluciones de la integración

4 Recomendación de buenas prácticas

5 Solución de problemas de comunicación

6 Resumen

7 Recursos adicionales

Una transferencia eficiente de datos de pesaje de proceso a sistemas MES o ERP de nivel superior puede ayudar a hacer más transparentes los procesos de fabricación. Una mayor transparencia puede mejorar el uso de activos, reducir los costes operativos y hacer cum-plir las normas de certificación o normativas industriales con mayor facilidad

Identificar e implementar el sistema más eficaz de recopilación e integración de datos puede ser todo un reto, especialmente en una operación de fabricación legada.

Este documento examina los retos de la integración del proceso de pesaje y muestra aspectos que hay que tener en cuenta a la hora de definir límites opera-tivos y objetivos de datos. Las soluciones de pesaje y comunicación tienen más posibilidades de cumplir objetivos y generar un ROI mensurable si se tienen en cuenta estos aspectos.

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Los desafíos a los que se enfrentan los fabricantes cuando integran datos de pesaje eficazmente en un sistema ERP/MES automatizado incluyen: •Velocidad Capacidad para proporcionar datos de pesaje «fil-

trados» fiables a un sistema de automatización de nivel superior durante aplicaciones sensibles al tiempo (como el llenado de alta precisión), de modo que pueden realizarse ajustes de producción.

• Flexibilidad Capacidad para comunicar información que afecta

a la precisión de pesaje, uso de materiales y velo-cidades de producción como ID de producto, peso objetivo, peso de tara, estado de la báscula, men-sajes de operario e información de error.

•Coste Capacidad para utilizar soluciones que integren

datos de varias básculas en un único sistema auto-matizado.

• Limitaciones de equipos Contando con o sustituyendo equipos por nuevos

controladores que permitan automatización.

•Condiciones adversas Lavado a alta presión, entornos explosivos/corrosi-

vos, grandes vibraciones, interferencia electromag-nética y/o temperaturas extremas.

Una evaluación experta de las condiciones en las cuales se espera que funcione un sistema de pesaje sin pérdida de precisión o comunicaciones con el sistema de nivel superior puede ayudar a definir lími-tes operativos. Entonces, junto con los objetivos de integración de datos, puede realizarse la selección de la solución más adecuada de equipos de pesaje y comunicación de datos.

1 Definir los desafíos de la integración de datos

Antes de seleccionar un terminal de pesaje/sistema de comunicación, debe realizarse una evaluación de los objetivos de integración de datos. Entres las preguntas más frecuentes se incluyen:•¿Quétipodeinformaciónsecomunicaráentre

el terminal de pesaje y el sistema de automati-zación?

•¿Quiénoquénecesitalosdatosyporqué?•¿Quéactivaunenvíodedatosyconquéfrecuencia

se realizará la comunicación?•¿Cuálessonlosrequisitosdeformatodedatosactuales?¿Sonnegociables?

•¿Cuáleselmediodecomunicación? ¿Esnegociable?

Varias de estas preguntas tienen una naturaleza estra-tégica:¿quétipodeinformaciónsenecesita,quiénla necesita y para qué? Una vez contestadas estas preguntas, las soluciones restantes pueden exami-narse con el objetivo de mejorar el rendimiento. Esto aumenta la probabilidad de que la integración del pro-ceso final genere un ROI mensurable e incluso rápido.

2 Determinar los objetivos de la integración

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Si se tiene en cuenta el control PLC, el tipo de interface bus puede influir en las especificaciones de los equi-pos de pesaje. La selección de la red bus PLC se basa en factores como el tipo de bus de automatización del proveedor, el número de nodos necesarios, los tipos de dispositivos/cantidad de datos en red, la tasa de transferencia de datos deseada y el presupuesto del proyecto.

Un proveedor de equipos de automatización compa-rará los pros y contras de diferentes tipos de red.

Capacidades como:• Cargadedatosdepesoobjetivoalterminalde pesaje • Recopilacióndeinformacióndecalibracióny/o calibración a través de un programa PLC• Estadísticadeseguimientodelabáscula

son todas posibles con el terminal de pesaje ade-cuado. Objetivos de pesaje como precisión en todo el proceso y velocidad de llenado, junto con la red bus PLC elegida, definirán el tipo de terminal e interface necesario.

Si no se necesita integración de datos PLC, la comu-nicación de datos Ethernet TCP/IP o serie basada en

PC se convierte en una opción. Los sistemas Ethernet TPC/IP utilizan comunicación de datos inalámbrica más fácilmente que los sistemas PLC. Los interfaces OPC pueden integrar datos de pesaje mediante un servidor OPC a otras aplicaciones permitidas por OPC. OPC proporciona un formato de datos normalizado que puede reducir los costes de integración y asisten-cia, minimizar la complejidad del sistema y acelerar el desarrollo del proyecto de automatización industrial.

Dentro del universo de productos de METTLER TOLEDO, a continuación se muestra una comparación generali-zada de alto nivel de sistemas PLC y TCP/IP.

3 Evaluar las soluciones de la integración

Terminal de montaje DIN IND131 de METTLER TOLEDO

Método de comunicación Requisitos/limitacionesDatos de pesaje básicos a través de serie o Ethernet TCP/IP

• Formatodedatosdeterminalestándarconconjuntosdedatoslimitadospredefinidos

• «Imprimirplantilla»guardadaenelterminaldepesajeycomunicada a hardware externo

• ElservidorOPCcomunicaelformatodedatosdepesaje

Datos de pesaje básicos a través de señal de 4-20 ma o 0-10 V CC

• Comunicaciónlimitadadepesoy/ovelocidad• Necesitacomunicaciónseparadaentresistemadecontrolyterminal

de pesaje para funciones como los comandos cero o imprimir

Datos de pesaje a través de fieldbus PLC, p. ej. EtherNet/IP™, Profibus® DP

• Necesitaprograma/hardwarePLCparaintegrardatos• LascapacidadesdeinterfacePLClimitanelpaquetededatos/tamaño

de mensaje

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Las buenas prácticas para integrar terminales de pesaje en sistemas de nivel superior seguirán las recomendaciones del proveedor de equipos de auto-matización. Aunque las buenas prácticas para todo tipo de red de automatización están fuera del alcance de este documento, a continuación se muestran varios ejemplos de buenas prácticas para implemen-tar redes basadas en Ethernet como EtherNet/IP™, Modbus TCP™ o ProfiNet®.

Red industrial frente a red de oficina

El diseño de red industrial requiere diferentes conside-raciones al de oficina. El tráfico generado durante la programación, configuración y diagnóstico de disposi-tivos EtherNet/IP™, así como durante el intercambio de datos en los que el tiempo no es crítico, normalmente es tráfico a baja velocidad generado esporádicamente.

Sin embargo, en un proceso de fabricación, el tráfico generado durante el intercambio de datos en los que el tiempo es crítico consiste básicamente en paquetes UDP/IP Unicast y Multicast. El tráfico IP Multicast gene-rado en una red EtherNet/IP es tráfico en paquetes cor-tos a alta velocidad generado sobre una base continua.

Si una subred EtherNet/IP está conectada a una red de planta, la propagación continua de paquetes Mul-ticast debe bloquearse. Aunque el flujo continuo de información de la subred pueda ser conveniente para un pesaje optimizado, puede causar un bombardeo de mensajes de multidifusión que degrade el rendimiento total de la red de la planta si esta no está gestionada.

Optimizar EtherNet/IP industrial

Rockwell Automation ha establecido las siguientes recomendaciones para optimizar el rendimiento de la red cuando se utiliza EtherNet/IP.

Seleccione comunicación Unicast EtherNet/IP cuando sea posible. Unicast I/O para EtherNet/IP permite una comunicación directa punto a punto entre dos dispositivos de una red, más eficaz cuando los datos de E/S no tienen que compartirse entre varios dispositivos. Encontrará más información sobre comunicación Unicast y Multicast en la publi-cación70ODVA,«Funcionalidadrecomendadaparadispositivos EtherNet/IP», a la que puede accederse mediante los enlaces que se muestran al final de este artículo.

Minimice la carga de dispositivo debida a tráfico IP Multicast no deseado. Dependiendo de la configu-ración de subred y conectividad de dispositivo, este objetivo puede conseguirse utilizando conmutadores Ethernet gestionados compatibles con LAN (VLAN) virtuales y enrutamiento IP Multicast.

Minimice la carga de conmutador debida a tráfico IP Multicast no deseado. Utilice conmutadores de red bidireccionales industriales gestionados compatibles con monitoreo IGMP (Protocolo de Multidifusión para Grupos de Internet), puerto espejo, configuración VLAN, información estadística SNMP, bloqueo de dirección IP, autorrestauración de configuraciones, control de envío masivo broadcast/multicast por puerto, expansión del protocolo de árbol y priorización de cuadro.

4 Recomendación de buenas prácticas

La popularidad del dispositivo basado en Ethernet está creciendo

debido a una mayor velocidad, banda ancha más amplia, compo-

nentes comunes y facilidad de instalación.

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Envíos de dispositivos industrialesbasados en Ethernet(miles de unidades)

©2008 ARC Advisory Group

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La solución de problemas de comunicación de datos para un terminal de pesaje y sistema de automatiza-ción depende del método de comunicación utilizado. Para un puerto serie o EtherNet TCP/IP para PC, una conexión sencilla utilizando una aplicación de PC como HyperTerminal puede verificar la transferencia de datos de peso básica a través del puerto de comu-nicaciones del terminal.

La solución de problemas de la red Ethernet normal-mente se divide en áreas principales, que incluyen:•mediosdered(cableado,conectores,tarjetasde

interface de red);• ajustesdesoftware/configuracióndered;y• rendimientodeseñaldered.

Para solucionar problemas en medios de red se emplean diversas herramientas técnicas como dis-

positivos TDR (reflectómetro de dominio de tiempo), analizadores de red manuales y analizadores de ren-dimiento de cable. Para aplicaciones basadas en PLC, algunos proveedores suministran software de simula-ción basado en PC para ver y verificar datos comuni-cados desde el puerto PLC de un terminal de pesaje. Los LED montados en la placa de circuito impreso de comunicación proporcionan información básica sobre el estado de operación. Eludir el programa de aplicación PLC y escribir directamente para emitir un comando y palabras de datos también puede ser una buena solución.

La solución de problemas del terminal de pesaje también puede realizarse a través de acceso remoto a un archivo de configuración del terminal, registros de error y páginas web que muestran el diagnóstico o estado operativo.

5 Solución de problemas de comunicación

Minimice la carga en red debida a tráfico IP Mul-ticast entrante no deseado / Evite que el tráfico IP Multicast generado en la subred EtherNet/IP se propague en una red de planta más grande.

Cuando se establecen redes industriales se prefieren conectores de cable de red con índices medioam-bientales IP67 y valores de temperatura ampliados hasta 80 ºC. En entornos con mucho ruido debe utilizarse cableado blindado industrial CAT6 o CAT6a. En algunos casos, un conducto metálico puesto a tierra puede minimizar interferencias eléctricas. Una

adecuada puesta a tierra es importante para evitar bucles que puedan causar caídas de comunicación o interferencias de señal.

El uso del código de muestra PLC suministrado por el proveedor u otras herramientas de integración como Añadir perfiles (AOPs) y Añadir instrucciones (AOIs) de Rockwell Automation pueden simplificar la integración de dispositivos en una red de automati-zación y minimizar errores de programación.

Terminales de pesaje IND560 de METTLER TOLEDO

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La transferencia eficiente de datos de proceso a siste-mas MES o ERP de nivel superior, junto con actualiza-ciones inteligentes del sistema/plataforma de pesaje, puede: •mejorarloscontrolesdelprocesodefabricación;•mejorarelusodeactivos;•reducirloscostesoperativos;•generarunROImensurable.

La identificación clara de objetivos, tanto interna como con la ayuda de especialistas en el proceso de pesaje, puede garantizar que las inversiones en hardware y software reportarían los beneficios de mejora de proceso previstos. Las consideraciones para actualizaciones de sistema propuestas incluyen:

•Velocidaddelproceso(porejemplo,llenadoaaltavelocidad), que influye en las velocidades de inter-cambio de datos

•Equiposexistentesyconectividadpotencial•Presupuestodisponible•Condicionesoperativasadversas,comolavadoa

alta presión, químicos corrosivos, entornos peligro-sos y temperatura extrema

•Losdatos:¿quién/quélonecesita,porquéy en qué formato?•¿SerequiereconectividadPLC,ofuncionaráelpuer-

to serie o Ethernet TCP/IP para PC?

Finalmente,lasolucióndeproblemasdelaredEthernet requiere conocimiento de medios de red, configuración y rendimiento de señal. Algunos proveedores suministran software de simulación basado en PC para verificar datos comunicados desde el puerto PLC de un terminal de pesaje. Los propios proveedores pueden ayudar con las comparaciones de varias soluciones de comunicación de sistema y plataforma de pesaje.

Encontrará más información sobre capacidades de comunicación, formato de datos y requisitos específicos de la red fieldbus para terminales de pesaje de METTLER TOLEDO en www.mt.com. Los siguientes enlaces propor-cionan información general y específica del proveedor que puede ayudar a optimizar procesos automatizados que implican el pesaje.•HerramientasdearquitecturaintegradadeRockwellAutomation:– www.rockwellautomation.com/solutions/integratedarchitecture/resources4.html#Termination•SoftwareIntegratedArchitectureBuilderdeRockwell– www.rockwellautomation.com/en/e-tools/configuration.html•BibliotecaODVADeviceNet™ – www.odva.org/default.aspx? tabid=73•BibliotecaODVAEtherNet/IP™ – www.odva.org/default.aspx? tabid=76•Profibus/ProfiNet® – www.profibus.com•NetworkAnalyzerWireShark– www.wireshark.org•FlukeNetworks– www.flukenetworks.com•KepwareOPC– www.kepware.com

7 Recursos adicionales

6 Resumen

Sujeto a cambios técnicos© 08/2011 Mettler-Toledo AG

España Mettler- Toledo S.A.E.Miguel Hernández 69 – 7108908 L’Hospitalet de Llobregat (Barcelona)Tel. +34 902 32 00 23Fax.+34902320024mtemkt@mt.com

MéxicoMettler Toledo S.A. de C.V.Ejército Nacional No.340 Col. Chapultepec Morales 11570MéxicoD.F.Tel. (55) 5547 5700Fax(55)55472128

Mettler- Toledo AGSales InternationalCH-8606 GreifenseeSuizaTel. + 41 44 944 22 11Fax+41449443060

www.mt.com/terminalsPara más información