Modernización del sistema de control en la planta de Evonik en Hanau

Siemens lanza al mercado la última tecnología para los sistemas de control distribuido. Simatic PCS neo abre nuevas vías de colaboración, incluido un acceso integral a los datos sin necesidad de instalaciones locales.

En la industria química, los centros de investigación crean un vínculo entre el desarrollo en el laboratorio y la producción a escala industrial.  Las plantas flexibles que abarcan múltiples áreas son lugares de innovación y ensayo, y actúan como peldaños para la posterior ampliación. Cuando Evonik Industries quiso modernizar una planta de este tipo en el parque industrial de Wolfgang, en Hanau (Alemania), resultó ser el lugar perfecto para utilizar Simatic PCS neo, el sistema de control de procesos completo basado en web de Siemens.

Si desea probar programas recién desarrollados para su posterior producción a gran escala, es conveniente que diseñe sus instalaciones de prueba de la forma más gradual posible: La agitación, el calentamiento y la mezcla son pasos del proceso que se repiten una y otra vez y pueden considerarse unidades funcionales. Por ello, la planta de Evonik en Hanau está estructurada sobre todo para garantizar la flexibilidad y la versatilidad, con un total de nueve unidades modulares que pueden combinarse según las necesidades. Seis de los módulos tienen un diseño similar: permiten llevar a cabo diferentes reacciones para probar las condiciones experimentales y preparar muestras utilizando recipientes de reacción con control de temperatura y geometría de agitación flexible. Las tres unidades restantes se utilizan para proporcionar infraestructura y otros pasos del proceso.

Jürgen Luh, responsable de planta en Evonik Operations, resume el funcionamiento actual de la instalación de la siguiente manera: "La planta es utilizada tanto por nosotros como por otras empresas. Por ejemplo, podemos utilizar esta instalación para optimizar los procesos de síntesis desarrollados en el laboratorio para su posterior producción en plantas a gran escala, y también para repostar cantidades iniciales para probar nuevos productos hasta una tonelada métrica".

"En general, estamos viendo una clara tendencia en el mercado hacia ciclos de innovación más cortos y adaptaciones más específicas de las carteras de productos", dice Stefan Handel, director de proyectos de Evonik. "Esto también se aplica a nuestra planta. Por eso queríamos implementar un concepto de planta que nos permitiera preparar y ampliar rápida y fácilmente las secciones para una nueva prueba". Para ello, Evonik implementó un amplio proyecto de modernización en la planta en poco menos de cuatro meses, desde el otoño de 2019 hasta principios de 2020. "Algunos componentes ya no eran de última generación y tuvieron que ser reemplazados - incluyendo el sistema de control de supervisión y adquisición de datos (Scada)", explica el director del proyecto.

Una nueva generación de tecnología de control

Evonik decidió que el nuevo sistema de control centralizado no solo debía sustituir por completo al antiguo sistema Scada, sino también expresar claramente los esfuerzos de digitalización de la empresa. "Con nuestra planta, también queremos ser pioneros en la innovación y seguir avanzando en materia de digitalización e Industria 4.0", dice Handel, explicando por qué Evonik eligió el nuevo software de sistema desarrollado por Siemens: "Simatic PCS neo, como sistema totalmente basado en la web y en HTML5, nos ofrece una base ideal para ello. Buscábamos una tecnología de control de procesos de última generación que abriera nuevas vías de colaboración, permitiera el acceso al sistema por completo sin instalaciones locales de clientes y apoyara un trabajo eficiente con una visión general óptima." Simatic PCS neo se maneja exclusivamente a través de un navegador web, sin necesidad de instalar software local: A través de conexiones seguras, los usuarios pueden acceder a toda la información de forma rápida y sencilla, en cualquier momento y desde cualquier lugar. Un sistema claro de gestión de derechos y funciones, así como un concepto de sesión seguro, forman la base de la colaboración.

La arquitectura abierta del sistema también garantizará la aplicación permanente de la norma MTP (Module Type Package), que actualmente está siendo definida paso a paso por los comités internacionales de estandarización correspondientes. El MTP facilitará la integración de las unidades ya existentes y de las nuevas en el sistema de control: El protocolo de información sirve de interfaz estandarizada y neutral para los fabricantes que vincula los niveles de control y de módulos. Permite que cualquier sistema de automatización de nivel superior que "hable" MTP -desde equipos individuales hasta sistemas más complejos- controle los módulos correctamente.

Transformación bajo presión de tiempo

Antes de que el nuevo sistema de control pudiera entrar en funcionamiento, hubo que sustituir por completo el sistema Scada existente. Para ello, Siemens no sólo suministró el sistema de control de procesos Simatic PCS neo, sino que también revisó los esquemas de la planta y optimizó los lazos de control, pasando de un control simple a uno en cascada. Además, el bus de la planta y el bus del terminal se renovaron con switches Siemens Scalance. El proyecto estaba sometido a una considerable presión de tiempo, recuerda Handel: "La condición era que la producción programada debía estar en marcha en uno de los subsistemas tres meses después del inicio del proyecto, y los demás subsistemas debían convertirse poco más de un mes después. Por lo tanto, paralelamente a la ingeniería en Karlsruhe, Siemens ya llevó a cabo las primeras pruebas de aceptación en fábrica y en el emplazamiento en Hanau, que funcionaron sin problemas gracias al concepto multiusuario Simatic PCS neo”.

La capacidad del sistema para proporcionar un acceso multiusuario sin problemas se debe al almacenamiento central de datos y, en particular, a la forma en que se implementa la gestión de sesiones. Cada apertura de proyecto se asigna a una sesión específica, todas las actividades se registran en su propio texto de cambios y los conjuntos de objetos modificados se introducen en el proyecto central de forma coherente y controlada. Si los cambios en la ingeniería provocan efectos no deseados, se puede restablecer inmediatamente el estado de la última sesión. Con la orientación de los objetos, el usuario puede dividir las tareas de la manera más eficiente para la situación actual del proyecto. En la ingeniería multiusuario, por ejemplo, los paquetes de trabajo pueden distribuirse entre varias personas, y cada tarea puede asignarse a una persona determinada.

Como resultado, muchos pasos de ingeniería ya no tienen que completarse en el orden secuencial clásico. Por ejemplo, la ingeniería del diagrama de funciones continuas (CFC) puede llevarse a cabo en paralelo con la planificación del proyecto para el hardware y los paneles de control. Esto permitió al equipo de ingeniería de Karlsruhe organizar el trabajo según unidades lógicas, en lugar de tener que dividirlo rígidamente según un calendario tradicional de planificación de proyectos de hardware y software. Paralelamente, Evonik instaló los ordenadores y los sistemas IO. Como plataforma de sistema, Simatic PCS neo utiliza la unidad central de procesamiento (CPU) Simatic AS410 y nueve PC industriales (IPC) de Siemens, de los cuales tres de ellos se instalaron en máquinas virtuales. La configuración de los "clientes de instalación cero" se realizó sin mucho esfuerzo. "La ingeniería multiusuario desempeñó un papel fundamental para que pudiéramos empezar en la fecha prevista", concluye Handel.

Más eficiencia en el funcionamiento de la planta

El responsable del proyecto está igualmente satisfecho con el funcionamiento real del nuevo sistema de control. "Tras las primeras sesiones de formación de los empleados, descubrimos rápidamente que el funcionamiento claro e intuitivo ayuda a los nuevos empleados a agilizar el proceso de aprendizaje", explica. Cuando se utiliza el nuevo sistema de control, se nota inmediatamente que la interfaz gráfica de usuario (GUI) ofrece el mismo aspecto para todas las tareas, desde la ingeniería, pasando por el funcionamiento y la supervisión, hasta la administración. Si un usuario trabaja con su navegador en modo de pantalla completa, no ve ninguna diferencia con la aplicación clásica de escritorio. "Independientemente del dispositivo final o de la resolución del monitor, el tamaño de la imagen y la resolución siempre se adaptan perfectamente al tamaño de la pantalla, gracias a HTML5", afirma Handel.

También destaca la interfaz con estructura lógica y el fácil acceso a toda la información relevante, a sólo dos clics de ratón. "El manejo claro e intuitivo y la navegación guiada a través de los paneles de proceso y las alarmas permiten un trabajo muy eficaz", afirma Handel. "Gracias al enfoque orientado a los objetos y al uso inteligente de la función de arrastrar y soltar, el equipo puede trabajar de forma mucho más rápida y coherente en todas las tareas técnicas". Él y su equipo han tenido una experiencia similar con la administración del sistema de control de procesos: "Toda la información de los usuarios se almacena de forma centralizada en un directorio activo en el dominio Simatic PCS neo. El mantenimiento de los sistemas puede realizarse de forma centralizada a través de la consola de administración. También podemos acceder al directorio de todos los componentes de hardware y software instalados”.

Evonik está muy satisfecha con la modernización de la planta de Hanau, especialmente desde el punto de vista de la tecnología de control. El hecho de que varios usuarios de todo el mundo puedan trabajar simultáneamente en un proyecto reduce considerablemente el tiempo de puesta en marcha de las unidades individuales. Gracias a la arquitectura abierta y flexible del moderno sistema de control, la planta está bien preparada para los próximos estándares, como la integración de unidades de paquete y subplantas a través de MTP. Esta experiencia está llevando a Evonik a considerar la posibilidad de ampliar Hanau como eje central para todas sus plantas locales y, en caso necesario, utilizar Simatic PCS neo como sistema de control de organización de nivel superior.

Julio García Pérez

Responsable Negocio Control y Seguridad de Procesos

págs. 45 a 47.