DOCUMENTOS NECESARIOS PARA DESARROLLAR LA LÓGICA DE CONTROL (2ª parte)

Nota: Este artículo, es la continuación de “INICIACIÓN AL DISEÑO DE LA LÓGICA DE CONTROL EN PLANTAS INDUSTRIALES (1ª parte)” si aún no ha leído la primera parte, le aconsejamos ir primero al siguiente enlace “Pulsar aquí”

Al final de cada artículo, se han incluido los enlaces, que llevan a los siguientes niveles. 

Tras finalizar cada parte, se recomienda a los lectores, aposentar y reflexionar sobre los conceptos tratados, antes de pasar al siguiente nivel.

2. DOCUMENTOS NECESARIOS PARA DESARROLLAR LA LÓGICA DE CONTROL

2.1. Lista de documentos

2.2. Lista de equipos

2.3. Típicos lógicos (macros o bloques de función)

2.4. Lista de señales

2.5. Descripción de la Lógica de Control

2.6. Diagramas Lógicos de Control

2.7. Lista de señales lógicas, enclavamientos, señales del SCADA, alarmas y disparos

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2. DOCUMENTOS NECESARIOS PARA DESARROLLAR LA LÓGICA DE CONTROL (2ª parte)

2.1. Lista de documentos

Para desarrollar la lógica de control de una planta industrial, proponemos elaborar los siguientes documentos, en el siguiente orden: 

- Lista de equipos

- Típicos lógicos

- Lista de señales cableadas

- Lista de señales para bus de campo

- Lista de señales comunicadas

- Descripción de la lógica de control

- Lógica de control

- Lista de enclavamientos y disparos

- Lista de alarmas 

Nota: Esto es solo un ejemplo, no tienen por qué elaborarse exactamente estos documentos, ni en este orden.

2.2. Lista de equipos 

El primer paso, para desarrollar la lógica de control, es conocer los equipos que tenemos que controlar. Para ello, se puede empezar por, elaborar una lista, y así poder contabilizarlos.

2.3. Típicos lógicos (macros o bloques de función)

Los típicos lógicos (también llamados macros o bloques de función), cumplen un papel crucial en el desarrollo de la lógica de cualquier proyecto industrial. 

Su objetivo es, estandarizar y simplificar el control. 

Un típico lógico es la programación que se realizará a un grupo de equipos, que tengan unas características similares. 

De esta forma, cada vez que se tenga que configurar un nuevo equipo, no hay que perder el tiempo en discutir sobre que señales debe tener y como configurarlo, porque gran parte de este trabajo, ya estará definido en los típicos que se han diseñado y aprobado previamente.

A partir del desarrollo de los “lógicos de control”, los equipos serán representados en la lógica como una cajita en la que por la izquierda le entrarán unas señales y por la derecha enviará unas respuestas.

Nota: Al igual que el resto de la lógica de control, los típicos lógicos es algo programado en un controlador, este documento representa un concepto virtual.

2.4. Lista de señales

Si sabemos los equipos que tenemos, y hemos asociado un típico lógico a cada equipo, se podrán saber cuántas señales se necesitarán.

Por ejemplo, si hay 10 motores de baja tensión, y en el “típico de control”, se ha definido, que en cada motor de baja se tendrán dos entradas y dos salidas digitales, entonces: para los motores de baja se necesitará: “10 x 2 = 20 Entradas Digitales” y “10 x 2 = 20 Salidas Digitales”. 

En base a esta información, se desarrolla la lista de señales. En la lista de señales, cada señal se nombrará con un código, siguiendo el criterio de codificación establecido para el proyecto. 

Nota: No tiene por qué haber una sola lista, se podrían desarrollar varias listas de señales. Por ejemplo se podría elaborar, primero “las señales cableadas”, segundo “las señales de buses de campo” y tercer “las señales comunicadas”. Lo importante es, que en algún documento, debe estar cada señal de la planta (analógicas y digitales, entradas y salidas o comunicadas y cableadas).

Todos estos listados, engloban los inputs y outputs de nuestra "lógica de control".

2.5. Descripción de la Lógica de Control

Este, es el documento explicativo de la lógica que se desea programar. 

En este documento, se intenta explicar, cómo se pretende que funcionen y respondan los equipos, ante las distintas situaciones posibles. 

No todos los proyectos se rigen por las mismas directrices, en muchos proyectos no existe un documento de descripción de lógica, y en otras ocasiones, podría existir este documento, pero no desarrollar los diagramas lógicos de control.

En caso de no disponer de diagramas de control, será el programador el que directamente, lo desarrolla y lo integre en el sistema de control. 

Hay distintas formas de desarrollar la descripción de la lógica de control, por ejemplo, mediante una tabla (matriz causa-efecto), o mediante una descripción detallada (estrategia de control)… etc. 

Siga el formato que sea, en última instancia, se indicaría para cada equipo del proyecto, algo parecido al siguiente ejemplo: 

El motor “X”: 

-Tendrá permisivo de arranque cuando, … la presión de la línea, sea superior a… y …

-Se provocará un disparo por protección, cuando… 

-Arrancará en automático cuando, … y si se cumple, que… 

-Y además….

Nota: ¿Quién? y ¿cómo? se desarrolla este documento, depende de lo que se haya establecido para cada proyecto.

Por ejemplo, podría ser desarrollado por el departamento de instrumentación, en base a los comentarios indicados por procesos.

El problema es, que es difícil formalizar por escrito, todo lo establecido y acordado en dichas reuniones. Porque tras intentar prever todas las posibilidades del proceso, se llegan a conclusiones, que más tarde puede que ninguno recuerde. 

Se debe tener en cuenta, que modificar la lógica de control, puede suponer uno de los mayores gastos en horas de ingeniería para el departamento de instrumentación y control.

Como se ha mencionado en el anterior punto, no en todos los proyectos se desarrolla la “descripción de la lógica de control” y/o los “diagramas lógicos de control”. Depende de las necesidades de cada caso.

Por ejemplo, en mucho de los lazos de control de los proyectos de Oil&Gas, son lazos relativamente sencillos, y se pueden definir en una matriz causa efecto o en un documento descriptivo.

Sin embargo, en muchos de los proyectos de plantas de energía, la lógica de los lazos de control, es mucho más enrevesada, interviniendo un lazo con otro, por lo que un documento descriptivo, quizás no sea suficiente para especificarla correctamente. En estos casos, se podría requerir que se desarrolle, unos diagramas lógicos de control, elaborados por la ingeniería. 

Las empresas de programación ofertarán más caro realizar la programación de los controladores, si las ingenierías no han desarrollado los lógicos de control. Por otro lado, desarrollar la lógica de control, supone para las ingenierías, un consumo muy alto de horas, debido principalmente, a la falta de formación y organización.

2.6. Diagramas Lógicos de Control

Una vez tenemos claro, que tenemos que controlar, y como lo vamos a hacer. Podemos proceder al desarrollo de los “diagramas lógicos de control”. 

A través de este documento, la ingeniería especificará, de forma detallada, como se debe programar, la lógica en el sistema de control de la planta. 

Los diagramas lógicos, se elaboran usando unos gráficos sencillos, que representa a las distintas puertas lógicas y funciones (que veremos más adelante en detalle).

En función del alcance del proyecto, este documento podría ser realmente extenso. Para hacerlo más amigable, se suele dividir en varios sistemas (por ejemplo: sistemas mecánicos y sistemas eléctricos).

Cada uno de estos documentos, tendrán una portada, un índice, plano de simbología general y los diagramas de lógica.

Ejemplo de diagrama lógico:

En la izquierda del dibujo, se pueden ver las señales de entrada al lógico de control. A la derecha veremos las salidas. Y en el medio la lógica de control.

En este ejemplo, se ha marcado con un redondel gris, las señales que corresponden a señales eléctricas de entrada o salida de las tarjetas. El resto de señales, son señales programadas en la lógica (señales puramente virtuales: enclavamientos, alarmas…).

En las señales generadas en la lógica, es común indicar, en que página de la lógica, se han generado o a donde van.

Nota: En este artículo, se está representando las líneas en rojo, cuando el valor de la variable que representa dicha línea es “0”. En verde, cuando el valor de la variable es “1”. Y en azul, cuando es un valor analógico. Aunque, en los diagramas lógicos esto no se representaría, en este artículo se está mostrando así, para intentar facilitar al lector, un mejor entendimiento de los conceptos aquí expuestos.

2.7. Lista de señales lógicas, enclavamientos, señales del SCADA, alarmas y disparos

Durante el desarrollo de la lógica, se suelen generar unas señales, que no tienen por qué materializarse, en señales de salida eléctricas. Estas señales, son solamente señales virtuales, que se utilizarán en distintos puntos de la lógica, y permitirá optimizar y simplificar, los diagramas lógicos.

- Señales lógicas: También denominadas por los programadores como “flags” o “banderas”, se programan en alguna página de la lógica, y se usarán, todas las veces que se necesiten.

Un tipo de señal lógica especial, son los “enclavamientos”, se programan en alguna página de la lógica, y se usarán todas las veces que se necesiten. Este tipo de señal, una vez activada, no se desactivará hasta que otra señal específica la rearme (para la programación de los enclavamientos, se usarán biestables tipo “Set-Reset”, que se detallarán en el siguiente artículo)

En este ejemplo, el enclavamiento, es rearmado por una señal generada por el SCADA, desde una de las pantallas de operación. Representaremos las señales generadas desde el SCADA, con un redondel dentro de un cuadrado gris.

-Señales del SCADA: El“SCADA”, es una aplicación (software) instalada en los ordenadores (llamados puestos de operación), ubicados en la sala de control (donde se sientan los operadores de la planta), y a través de dicha aplicación, se puede llegar a supervisar y controlar, prácticamente toda la planta industrial. Estos puestos de operación, intercambian información con los servidores, que a su vez intercambia información con los controladores.

Las señales generadas desde el SCADA, son señales virtuales, pero no son generadas en los controladores del DCS, estas señales, son generadas desde la aplicación SCADA, instalada en los ordenadores de los puestos de operación, desde aquí, son enviadas a los servidores, y de los servidores son enviadas a los controladores.

En su mayoría, estas señales, las genera el software del SCADA cuando el operador, pulsa algún botón virtual representado en su pantalla de operación.

Las señales generadas desde el SCADA, suelen configurarse como pulsos. Pero podrían configurarse, como señales que se mantengan activadas. En este artículo, para representar la configuración de una señal tipo pulso, usamos el siguiente gráfico.

En el SCADA, se representan los equipos y los valores, recogidos por la instrumentación de campo.

Es muy común, ver en cada pantalla del SCADA, botones con funciones especiales que intervendrán en el proceso.

Además de estos botones, cuando se pulse con el cursor del ratón sobre un equipo, como por ejemplo, un motor, suele surgir un pequeño “faceplate”, que permitirá al operador, actuar directamente sobre el control de dicho equipo. 

Nota: No se debe perder la perspectiva, de que en el SCADA no está la lógica de control, el SCADA es solo un interfaz gráfico. La lógica de control, está configurada en “los controladores”, instalados en los armarios de control.

-Alarmas: Cuando ocurran una serie de circunstancias especificadas, se activarán las alarmas.

Las alarmas, generan vía software un aviso directo al operador de planta. Estas alarmas, han sido establecidas previamente en las descripciones funcionales.

Tres consejos, sobre las alarmas: 

1º Si la alarma no es necesaria, eliminarla de la programación. El exceso de alarmas, repercutirá negativamente en la seguridad y control de la planta. Si un operador recibe continuamente muchas alarmas, le resultará más difícil poder discernir entre las que son importantes y las que no. (Como la fábula de que viene el lobo) 

2º Establecer niveles e indicar la prioridad de cada alarma. Aunque fueran pocas el número de alarmas activadas, es aconsejable que estén establecidos unos niveles de prioridad a cada una, de forma que el operador, pueda discernir rápidamente, que alarmas son prioritarias frente a otras. 

3º Describir correctamente las alarmas desde el principio del proyecto, bien sea con la ayuda de un operador, o siguiendo las recomendaciones de gente con más experiencia. Revisar minuciosamente las descripciones de cada una de las alarmas, evitará consumir un tiempo vital, durante el cierre del proyecto (punch-list).

-Permisivos: Estas señales, indican si se dispone de todas las condiciones que permiten realizar una determinada acción sobre el control.

Por ejemplo “Permisivo de marcha manual” (del motor “A”):

Cuando el operador, pulse el botón de “MARCHA” de un motor (desde el face-plate del SCADA), el motor no se pondrá en marcha, si no tiene activada, la señal de “Permisivo de marcha manual”.

Para que dicha señal estuviera activada, por ejemplo podría requerir:

1º-Que esté activada, el modo manual del motor.

2º-Que la alimentación eléctrica del motor, esté correcta.

3º-Que no esté activado, el disparo por protección del motor.

Hasta que no se cumplan, estas tres condiciones, por mucho que pulse el operador encima del botón (del faceplate), la lógica de control no permitirá arrancar el motor.

Nota: En este ejemplo, al no tener permiso de marcha manual, en el “faceplate” se podría representar el botón de color más claro, indicando que está deshabilitado.

-Disparos: Los disparos, son señales lógicas un poco especiales, provocan paros, o fuerzan a los equipos a quedar enclavados, en posición de seguridad.

Los disparos, son causados por anomalías no esperadas, y en caso de activarse, suelen activar una alarma, y dejar enclavados en situación de seguridad, los equipos, al margen de que estén en modo manual o automático.

“Pulsar aquí, para ir a: FUNCIONES LÓGICAS PARA DISEÑAR EL CONTROL (3ª parte)

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Resumen de los enlaces de artículo relaccionados:

INICIACIÓN LÓGICA DE CONTROL EN PLANTAS INDUSTRIALES (1ª parte)
DOCUMENTOS PARA LA LÓGICA DE CONTROL (2ª parte)
FUNCIONES LÓGICAS (3ª parte)
DESARROLLO Y APLICACIÓN DE LOS TÍPICOS LÓGICOS (4ª parte)
EJEMPLOS DE LÓGICA DE CONTROL EN PLANTAS INDUSTRIALES (5ª)

Elaborado por: Julio César Fernández Losa 02/02/2016 

Si tiene algo que corregir o añadir agradecería que me mandara sus comentarios a: 

InstrumentacionHoy@gmail.com