El PLC (controlador lógico programable) es un componente central de la tecnología de automatización y desempeña un papel crucial en el tratamiento industrial de aguas y aguas residuales. Permite controlar, supervisar y regular procesos mediante el procesamiento de señales de entrada, la ejecución de lógica de control programable y la salida de señales de control. En la práctica, el PLC se utiliza en casi todos los sistemas de tecnología del agua para organizar los procesos de forma segura, eficiente y flexible.
Índice
Fundamentos del PLC
El PLC es un dispositivo electrónico capaz de realizar complejas tareas de control y regulación. Sustituye a la lógica de cableado convencional, realizada anteriormente con relés y contactores, y ofrece mucha más flexibilidad y posibilidades de personalización. Un PLC suele constar de los siguientes componentes
Componentes de hardware
- Unidad central de proceso (CPU): La CPU es el "cerebro" del PLC y ejecuta el programa de control. Procesa las señales de entrada y salida y controla los procesos del sistema.
- Módulos de entrada: Registran señales procedentes de sensores como los de presión, temperatura, caudal o nivel.
- Módulos de salida: Controlan actuadores como bombas, válvulas o sistemas de dosificación.
- Módulos de comunicación: Utilizados para la transmisión de datos a otros sistemas de control, sistemas de control (SCADA/PLS) o la nube.
- Memoria: La memoria integrada almacena el programa de control y los datos del proceso.
Software y programación
El PLC se programa utilizando entornos de desarrollo especiales que implementan las instrucciones lógicas y de control en la CPU. Los lenguajes de programación habituales son los normalizados según la norma IEC 61131-3:
- IL (lista de instrucciones): Lenguaje basado en texto, adecuado para tareas de control sencillas.
- KOP (diagrama de escalera): Lenguaje gráfico basado en la lógica de cableado clásica.
- FBD (diagrama de bloques de funciones): Representaciones gráficas para enlaces lógicos complejos.
- ST (Texto Estructurado): Lenguaje de alto nivel especialmente indicado para cálculos matemáticos y algoritmos sofisticados.
- AS (lenguaje secuencial): Ideal para mapear procesos secuenciales, como los controles de cadena por pasos.
Foto: Nuestra instalación de distribución con software ALMA Controle de desarrollo propio - técnica de sistemas, planificación y programación de armarios de distribución - todo de un mismo proveedor (proceso: sistema CP ALMA CHEM MCW)
Campos de aplicación de la unidad de control en la tecnología del agua y las aguas residuales
En el tratamiento de aguas y aguas residuales, las soluciones de tecnología de control son de vital importancia para que los procesos, complejos y a menudo muy variables, funcionen de forma segura y eficiente. El sistema de control asume la tarea central de enlazar todos los componentes del sistema entre sí y garantizar una comunicación fluida entre sensores, actuadores y sistemas de control de procesos. El uso de controladores lógicos programables (PLC) permite una automatización flexible, precisa y fiable de los sistemas.
Sistemas de control basados en PLC
Los controladores lógicos programables (PLC) son la pieza central de la moderna tecnología de automatización y se han hecho indispensables en la tecnología del agua y las aguas residuales. Realizan tareas como
- Control de procesos operativos: Desde la dosificación de productos químicos hasta el control de bombas y válvulas.
- Supervisión de la seguridad: detección de infracciones de los valores límite e inicio de medidas de emergencia.
- Supervisión y optimización de sistemas: adquisición y tratamiento de datos de medición para analizar las condiciones de funcionamiento y optimizar los procesos.
La integración del sistema de control en sistemas de control de procesos como SCADA permite supervisar, controlar y documentar todo el sistema de forma centralizada.
Enfoque holístico: planificación del sistema, construcción de armarios de distribución y programación
Una ventaja especialmente grande en la implantación de soluciones de control en la tecnología del agua y las aguas residuales reside en la combinación del diseño del sistema, la planificación del armario eléctrico y la programación del PLC. La estrecha integración de estas áreas garantiza una interacción óptima entre los sistemas, lo que elimina fuentes de error frecuentes como los problemas de comunicación en las interfaces.
Nuestros puntos fuertes en interacción:
- Diseño del sistema: La automatización se integra en el concepto global ya en la fase de planificación de los procesos del sistema.
- Construcción de armarios de control: La precisa planificación y construcción de los armarios de control tiene en cuenta todos los requisitos del PLC y los sensores/actuadores.
- Programación: La programación del PLC está especialmente adaptada a los requisitos individuales del sistema y diseñada para una comunicación fluida.
Este enfoque holístico da como resultado una solución de control sin errores y bien coordinada que no sólo funciona con eficacia, sino que además es fácil de mantener y escalable.
Fabricantes de PLC y lenguajes de programación
Los proveedores líderes del mercado de sistemas PLC ofrecen soluciones de control fiables y flexibles especialmente desarrolladas para aplicaciones industriales. Entre los fabricantes más importantes se encuentran
Siemens
Con su serie SIMATIC S7 y el software de programación TIA Portal, Siemens es uno de los principales proveedores de sistemas PLC. La plataforma permite una programación intuitiva y ofrece funciones completas para la automatización de procesos. Las soluciones de Siemens son especialmente populares en grandes sistemas y aplicaciones complejas.
Automatización Beckhoff
Con sus controladores CX y el software TwinCAT, Beckhoff ofrece soluciones de automatización flexibles y basadas en PC. El alto grado de apertura y escalabilidad hacen que Beckhoff sea especialmente interesante para sistemas que requieren personalización.
Rockwell Automation (Allen-Bradley)
Con los sistemas ControlLogix y CompactLogix, Rockwell Automation ofrece soluciones de PLC robustas que se utilizan principalmente en aplicaciones internacionales y en la industria de procesos. La programación se realiza mediante el potente software Studio 5000.
Schneider Electric
La serie Modicon de Schneider Electric en combinación con el software EcoStruxure Control Expert está especialmente diseñada para soluciones de control energéticamente eficientes. Los sistemas PLC de Schneider se utilizan con frecuencia en sistemas de agua y aguas residuales de tamaño medio.
WAGO
Con sus sistemas PLC 750 y 760, WAGO ofrece una solución especialmente compacta y modular adecuada para instalaciones pequeñas y medianas. La arquitectura abierta y el soporte de protocolos como Modbus, BACnet u OPC UA permiten una integración sencilla en sistemas existentes. La programación se realiza mediante el software e!COCKPIT o sobre la base de CODESYS, lo que permite una adaptación flexible a los diferentes requisitos de aplicación.
ABB
Con su serie AC500, ABB suministra soluciones PLC de última generación que se caracterizan por su robustez y flexibilidad. Los sistemas PLC de ABB son especialmente adecuados para su uso en entornos industriales exigentes. La programación se realiza mediante Automation Builder, una potente plataforma que ofrece funciones completas para la automatización de procesos, la supervisión de energía y la integración.
Foto: Nuestra instalación de distribución con software ALMA Controle de desarrollo propio - técnica de instalaciones, planificación y programación de armarios de distribución - todo de un mismo proveedor (proceso: instalación de ósmosis inversa ALMA OSMO)
Integración del control en los sistemas de control de procesos
La integración de los sistemas de control en sistemas de control de procesos (PCS) o sistemas SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition) es un paso decisivo para dominar la complejidad de los sistemas modernos de agua y aguas residuales. Esta integración permite la supervisión y el control centralizados de todos los componentes de la planta, fomenta la transparencia de los estados operativos y optimiza la eficiencia y la seguridad del funcionamiento de la planta.
Funciones y ventajas de los sistemas de control de procesos
1. visualización
Una de las mayores ventajas de un sistema DCS o SCADA es la capacidad de mostrar gráficamente secuencias de control y estados del sistema en tiempo real.
- Imágenes interactivas del proceso: Todos los datos relevantes, como niveles de llenado, presiones, temperaturas, valores de pH o caudales, se muestran en gráficos claros. Los operarios pueden reaccionar rápidamente ante las desviaciones.
- Mensajes de alarma: Los estados críticos se resaltan en color y las alarmas proporcionan información en tiempo real sobre posibles fallos. Esto facilita el diagnóstico de fallos y acelera la localización de averías.
- Simulaciones: Muchos DCS permiten realizar simulaciones para probar los procesos antes de ponerlos en práctica.
2. registro de datos
El registro y almacenamiento de datos de procesos en una base de datos central es un componente fundamental de los sistemas modernos de control de procesos.
- Análisis de datos históricos: pueden evaluarse datos a largo plazo, como valores de DQO, caudales o consumo de energía, para reconocer tendencias e identificar el potencial de optimización.
- Generación de informes: los informes generados automáticamente permiten documentar de forma transparente los estados operativos y sirven como prueba ante las autoridades o los clientes.
- Planificación del mantenimiento: el análisis de los datos de funcionamiento permite planificar los intervalos de mantenimiento en función de la carga real (mantenimiento predictivo), lo que reduce los tiempos de inactividad.
3. mando a distancia
Los sistemas DCS y SCADA permiten supervisar y controlar sistemas a distancia a través de redes, incluida Internet.
- Acceso remoto: los operadores o técnicos de servicio pueden acceder al sistema desde cualquier lugar, realizar diagnósticos y ajustar los parámetros de control.
- Rentabilidad: el acceso remoto reduce la necesidad de visitas in situ y permite responder rápidamente a las averías.
- Medidas de seguridad: Las conexiones cifradas y la gestión de los derechos de los usuarios garantizan que solo las personas autorizadas tengan acceso a los datos y controles críticos del sistema.
Integración técnica del sistema de control y DCS/SCADA
El PLC y el sistema de control de procesos suelen estar conectados mediante protocolos industriales que garantizan un intercambio de datos fiable y normalizado. Los protocolos más utilizados son
- Modbus (TCP/RTU): Muy utilizado en la tecnología del agua y las aguas residuales, especialmente para el control de bombas y válvulas.
- OPC UA (Arquitectura Unificada): Permite la comunicación independiente de la plataforma entre sistemas de control y sistemas de control con arquitectura de seguridad integrada.
- PROFINET/Profibus: Especialmente adecuado para la comunicación rápida dentro de los sistemas, por ejemplo, para el control en tiempo real.
La implantación suele realizarse a través de sistemas de control centralizados (por ejemplo, Siemens SIMATIC o ABB AC500), que registran todos los datos relevantes de sensores y actuadores y los transmiten al sistema DCS/SCADA.
Perspectivas de futuro de los PLC en la tecnología del agua
El desarrollo de la tecnología PLC integra cada vez más conceptos de digitalización e Internet de las Cosas (IoT):
- Conectividad IoT: los sistemas PLC se conectan directamente a plataformas basadas en la nube para permitir análisis de datos globales y supervisión remota.
- Inteligencia artificial (IA): los algoritmos de IA se utilizan para analizar datos operativos en tiempo real y generar sugerencias para la optimización de procesos.
- Ciberseguridad: con la creciente interconexión de los sistemas de control, la atención se centra en conceptos de seguridad como la comunicación cifrada de datos y la gestión de derechos de usuario.
Conclusión
El PLC es una herramienta indispensable en la tecnología industrial del agua y las aguas residuales. Ofrece una solución flexible, escalable y fiable para controlar, supervisar y optimizar procesos. Combinándolo con modernos sistemas de control de procesos y tecnologías como IoT o AI, el PLC sigue siendo un bloque de construcción central para el futuro desarrollo de la automatización en la tecnología del agua. El uso específico de sistemas PLC líderes del mercado de fabricantes como Siemens, Beckhoff, WAGO o ABB permite implementar soluciones de control personalizadas y potentes para cada sistema.
Si desea más información sobre nuestros productos, no dude en ponerse en contacto con nosotros.
