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SIMATIC PCS 7Overview

SIMATIC PCS 7 Technologies – Performance you trust

Guiding you through change

Your trusted partner for lifecycle innovation


Conceptos y fundamentos del control de procesos y sus aplicaciones en la industria


Automatización vs Control¿Cuál es la diferencia?

© Siemens AG 2012. All Rights Reserved.Industry Sector

Panorama – Tecnologías en el control de procesos(Process Control Systems - PCS)

Telecontrol

Transporte de Material

Control porLotes

IntegraciónDispositivo Campo

APC Optimización

IntegraciónMCC & Drives Sistemas de

Seguridad

PCS en lasIndustrias

Gestión de Activosde planta

Escalabilidad

Servicios Remotosy Ciclo de vida

DCS vsHMI / PLC

IngeníeríaIntegrada

IntegraciónSub-Estaciones

AperturaIntegración

Unidades Paquete

Gestión de Energía

Gestión de Información

PCS Upgrades &Migraciones

PCS 7


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PCS – Componentes del Sistema

Ingeniería (Engineering-ES)Rango extenso de herramientasSistema de ingeniería centralIngeniería MultiusarioIngeniería Process-ObjectIntegración de ingeniería básicaIntegr. Function Block / Template-Lib.Generación automática de OS

Estación de Operación(Operator Station-OS)

Diseño HMI ergonómicoPotente sistema de archivamientoVisualización de tendenciasGestión inteligente de alarmasÓptima visualización de los SFCApertura: Web-OS, Monitor de datos

Automation System (AS)Amplio rango de controladoresEscalable en rendimiento y funcionesHW CONFIGURACIÓN FLEXIBLEEstándar, Redundante y Tolerante a

fallaVeloz operación (10ms)Cambio/modificación On-Line

Periféricos de ProcesoStandard Input/Output (I/O) Modulares I/O Intrínsicamente seguro I/OProtección IP65 I/ORedundante I/ODrives, dispositivos de protecciónBuses de campo: PA, FF, HART

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Asegurar la ejecución del proceso en Momentos más críticos

UN (!) único sistema para la ingenieríangde todos los componentes del PCS

ALTA PERFORMANCE para la industria

Periféricos para control de procesosa la medida de todas las aplicaciones

Performanceyou trust

Graphic

Installed base

Y-LinkGasAnalysis

AFDiS

PA/FF linkAFD

ET 200MMTA

~ ET 200MET 200iSP

Y-Link

AS 412H / 414HAS 416H / 417H

redundantOS server

OSClients

redundant System bus

Terminal bus

Engineering System

AS 412FHAS 414FHAS 416FHAS 417FH

AS 414AS 416AS 417

ET 200S

ET 200pro

PAC3200

SENTRON3WL

Performance



MantenimientoPCS – Gestión de Activos de Planta – Plant Asset Management (PAM)

Qué es un PAM?Es un paquete de software para realizar

mantenimiento inteligente. PAM permite expandir las capacidades del

OS en una estación de mantenimientoPAM ofrece gestión de mantenimiento

correctivo, preventivo y predictivo enbase al monitoreo de condiciones.

Funciones importantesMantenimiento de componenteselectrónicos Y mecánicos de plantaVisualización de información de diagnósticoMensaje de cambio de condicionesCreación de requerimientos de mantenimientoTrazabilidad de actividades de mantenimiento.

Ejemplos de aplicacionesMantenimiento de componentes PCS:LAN, field devices, IPC, ...Mantenimiento de componentes mecá

nicos de planta: Bomba, intercambiadoresDe calor, válvulas, motores, bombas, ...

BeneficiosUniformizar, visualización de todoslos activos de plantaGeneración automática de toda la generación de información de activosReducción del tiempo de reacción y decisiónDisponibilidad alta de planta, costoefectivo y eficiencia energéticaIncremento performance de planta

back ...Activos mecánicos



OptimizaciónControl de Procesos Avanzados (Advanced Process Control - APC)

Qué es APC y Porqué?Extensa términología para métodos

de control en alto nivel de procesos.Típicas funciones APC:- model based predictive control- soft sensors- Neuronal networks- fuzzy controlMejora / Optimización de estructuras

de control de procesos / Estrategias

Funciones importantesCompletamente integrado en el PCS(mismo Look & Feel en ES & OS)APC por defecto en el APL PCSAlta disponibilidad de APC en la plataforma redundante. Interfase de APC disponible:- Soluciones existentes en el clienteo- Usando 3rd Party APC-Tools

Ejemplos de aplicaciones:Model based predictive control (MPC):- Destilación (2x2)- Molinos de cemento (3x4)- Evaporadores (4x4)Smith Prädiktor:- Control de lazo cerrado para análisisGain-Scheduling:- Control pH- Control por lotes en procesosquímicos

BeneficiosDesviaciones de proceso (... 75%) y compensadas rápidamenteYield (typ. 2...10%)Throughput (1...5%)Consumo de energía (3 ... 10%)Intervenciones manuales(workload )

ROI within short time

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Inte

grat

edIn

terf

aced

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Gestión de energía

Qué es Gestión de Energía?Determinar, mejorar y analizar el consumo

de energía sistemáticamente y continuamenteConsideración de economía, técnica,y aspectos legales en la optimizaciónToda clase de energía: electrica,y no-eléctricaVer:DIN 4602, VDI 4601-1, EN 16001

Funciones importantesIntegración de consumidoreseléctricos en el PCS (AccionamientosMotor, Medidores Multifunción, Circuit Breakers,...)Visualización de perfilesReportes configurables(Por centro de costos, lotes,…)Gestión de cargasGestión del ciclo de energía

Ejemplos de aplicaciónAdquisición del comportamiento de

consumo(energía eléctrica y no-eléctrica)Visualización del consumo por

Tendencias (curvas de duración)Identificación de ahorros potenciales:- Gestión de carga- Modos de control- Uso de motores especiales- Recuperación de energía

BeneficiosTransparencia de los costos energíaEvitar los límites del exceso de consumo de energíaMejora del uso del suministro de energía evitando los zonas picoReducción del costo total de energía

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B.Data

1

23

Identify

Evaluate

Realize

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Batch AutomationControl por Lotes

Qué es el control por lotes?Batch es una plataforma de software

para planificación, control y reporte de los procesos por lotes con diferentescomplejidades.

Funciones importantesTotal integración en AS/OS/ES Arquitectura escalable y modularFácil generación gráfica de recetasgráfica y carga de planificaciónRecetas jerárquicas según ISA-88Recetas independientes por equiposSoporte de validaciónInteracción con control de rutas

Ejemplos de aplicaciónFarmacia prod. Ingredientes activos

Bio plasmaQuímicos materiales baseQuímicos Esp. SaborizantesBio QuímicosBebidas y CervezaAlimentos Alimentos

BeneficiosIngreso de la información de ingeniería se realiza UNA SOLA VEZUso flexible en plantas piloto o de producción.Minimiza los esfuerzos de ingenieríay validaciónProducción segura, no pérdida de data de lotes debido a redundancia

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Qué es control de rutas?Software para la configuración,control, monitoreo y diagnósticó paratransporte de materiales.Particulamente recomendado si:- Rutas de transporte con alta flexibilidad(regular cambio de materiales, selección

dinámica de fuente/destino o transporte)


Transporte de MaterialControl de Rutas

Funciones ImportantesTotal integración en el PCSMapa 1:1 red rutas (gráfico)Consideración de compatibilidad de materiales (Evitar mezclas)Asignación exclusiva rutas parcialesCalculación automática de desplazamiento de flujosDetalle diagnóstico Off-Line/OnLine

Ejemplo de aplicaciónFarma Plasma sanguíneo (CIP)Química BiodieselF&B Aceite-Palma (Camión Refinería)Química Fertilizantes (Material sólido)Química Poli ResinasF&B YogurtCement Transporte (sólidos)O&G Tanques terminal,

Tank farm(„on the Fly“ change)

BeneficiosArquitectura flexibleAlta disponibilidad RedundanciaRespuesta rápida ante cambio (online)Reducción de carga de trabajo de operadorConstante / Alta calidad de producción (evitar mezcla material)Throughput planta (Cuello de botella)Ahorro ingeniería y comisionamiento



TeleControl

Qué es TeleControl?Control de procesos y Telecontrolintegrados en UN SOLO (!) sistema!Integración de estaciones remotas

Remote Stations (RTUs) via protocolos deTelecontrol

TeleControl integra RTUs en el PCScomo una solución homogénea.

Funciones importantesEstación de operación acorde a planta(Single Station, Client/Server, ‘two-leg’ OS)Sistema de ingeniería integrado(TeleControl function blocks, Industry Lib.)Variedad de Remote Terminal UnitsPosibilidades de comunicación:- Media: líneas dedicada, radio, TCP/IP, ...- Protocolos: IEC, DNP3, MODBUS, ...

Ejemplos de aplicaciónIndustria de Water & Wastewater- Estaciones de bombeo- Suministro de agua a edificaciones- Estaciones de control de válvula en

redes de distribución de aguaIndustria Oil and Gas- Estación Válvula / Medición (ductos)- Monitoreo de pozos

Pozos Gas / AceitePozos de inyección Gas / Agua

BeneficiosAlta integración de niveles en plantaReducción de riesgos en la operaciónReducción de esfuerzo en ingenieríay supervisiónFlexibilidad de la integración de la comunicaciónIntegración de plataforma hereditaria/ 3rd party RTUs . Lo que aseguraproteger la inversión.





Funciones importantesIntegrar Control de procesos y Seguridad

Una (!) única plataformaIngeniería ConsistenteMatriz Causa-Efecto Safety Matrix

Integra tecnología de buses segurosRedundancia flexible y modular

Seguridad Integrada

Qué es Seguridad Integrada?HW & SW para aplicaciones seguridaden los procesosEvitar accidentes y daños cuando ocurreuna fallaMaximizar la seguridad para personas,

procesos y el medio ambienteReducción de riesgos

Ejemplos de aplicaciónSistemas de Emergency and Process

Shutdown (ESD / PSD)Sistemas de contro para calderosSistemas Fire & Gas Principales industrias: Chemical, Petrochemical ,Oil & Gas, Farma y Energía

BeneficiosRápida ingenieríaReducción de costosAlta disponibilidadIntegración de una herramienta queasegura el ciclo de vida con la seguridad (Safety Matrix)




Buses de CampoPROFIBUS PA y FOUNDATION Fieldbus

Qué debe ofrecer un PCS?Integración uniforme de PROFIBUS PAy FOUNDATION FieldbusIntegración via PROFIBUS DPComponentes de infraestructura: Active Field Distributor (AFD, AFDiS)Integración de dispositivos de campo através de un Gestor de DispositivosProcess Device Manager

Funciones importantesConsistencia en la ingeniería.Redundancia basada en AFD (Active Field Distributor)Extensión de red durante la operación sin apagar (Shutdown)Reemplazo de dispositivos durante la operaciónCapacidad de integración al PAM

Soluciones de buses de campo:QuímicaGas y PetróleoEnergíaFarmaceúticaAgua / Agua ResidualAcero y MineríaAlimentos y Bebidas

BeneficiosLibre elección de buses de campoCompleta infraestructura para ambasredesUna (!) sola plataforma de ingenieríaRedundancia para ambos buses de campo- Confiabilidad y disponibilidad- Reducción de paradas de planta




Integración de Accionamientos para Motores

Gestión de arranque de motoresDispositivos con capacidad de comunicación

Integración de drivesFunción de control y protección demotoresDiseño de alimentadores estándar

Funciones importantesIntegración en el PCS - ES / AS / OSLibrerías estándares para control de accionamientosSoporte: Perfil para dispositivos de baja tensión. PROFIBUS and PROFINET Soporte directo Simocode, SinamicsIntegración de 3rd party MCC‘s acc.PROFIBUS /PROFINET

Ejemplos de aplicaciónIntegración de cualquier accionamiento

de motor (e.g. SIMOCOCDE pro)Integración de cualquier drives

(e.g. SINAMICS)

BeneficiosNo se requiere de librería adicionaleIntegración homogénea en el PCSmismo Look & Feel, Alarmas, ...EstandarizaciónProtección de la inversiónIncremento de integración en la planta

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3rd partydevices

Eng.System

OperatorSystem

AutomationSystem

SIMOCODE SINAMICS

PROFIBUS DP

Ethernet



Integración de Sub Estacionesbasados en IEC 61850

Qué es la integración de Sub Estaciones?IEC 61850: protocolo para protección y control en sub estaciones eléctricas en plantas de mediay alta tensión (Automatización Sub Estaciones).Implica:- Control / Switching,- Medición y automatización- Manejo de cargas importantes

Motores, Transformadores, Generadores

Funciones importantesTotal integración en PCS AS/ES/OSIngeniería orientada a objetosIntegración por FaceplatesSuporte de dispositivos 3rd-party(Intelligent Electrical Devices IED)IEC 61850 protocolo

Ejemplos de aplicacionesConsumidores:

Grandes drivesVentiladores Heavy-dutyCompresores, bombasGrandes centrifugasExtrusorasMolinos, ChancadorasElectrolisis

BeneficiosInversión segura debido a estándarUn solo sistema para Process/EnergyFácil mantenimientoAmpliación de la responsabilidad de la operaciónIncremento de la integración a todonivel de plantaSoporte para la gestión de energía




Integración de Unidades Paquetes

Qué son unidades paquetes?Máquinas discretas que se agregan dentrode una infraestructura y que formaránparte de la ingeniería del proceso de plantaSon entregadas por fabricantes de máquinade máquina especializada, completamenteequipadas. (Incluye controlador)Tienen que ser integradas en forma homogenéa en automatización de planta

Funciones importantesIntegración total en PCS AS/OS/ES Librería industrial con funcionestecnológicas (motor, válvulas, ...)Faceplate para monitorear & operarlos Package UnitsFaceplates en el PCS Look&Feelpara Paneles conectados al AS

Ejemplo de Package UnitsPlantas de aire comprimidoEstaciones de pesaje y dosificaciónCentrífugaFiltro prensaSecadorPlanta de aire acondicionadoPurificación de aire

BeneficiosConsistente Control de Procesos:- Misma filosofía de operación- Mismo manejo de alarmas- Mismo comportamiento de comIncrementa la total integración de la plantaMejora la eficiencia operacional de la planta




Gestión de la informaciónHistoriador de Procesos (PH) & Servidor de Información (IS)

Qué es gestión de información?Manejo en el largo-plazo de la informaciónrelevante de producciónAcceso Quasi tiempo-real a toda la datade producción (incl. historia)Procesar información para crear reportesespecíficos y significativos.

Funciones importantesIntegración total en el PCSHW escalableSoporte de multi-proyectosCentral de archivamiento largo plazoCompresión de dataReporte usando MS Reporting Serv.Acceso de datos.MS Office (Excel, ..)Soporte web, AccesoThin Client

Ejemplos de aplicación:Protocolo de programaciónReporte de lotesComparación depatronesComparaciónentre unidadessimilares

BeneficiosNo ingeniería adicionalExpansión de reporte en líneaFácil acceso a data históricaFácil creación de reportescustomizados al cliente y basados en Roles-Tableros de comando

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OSServer

OS Clients

System bus

Terminal bus

OS SingleStation

Process HistorianInformation Server

Back-End Firewall

Front-End Firewall

Information Server Clients

Information Server Client

BatchServer

Office LAN

Internet

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Ingeniería Integrada

Qué es ingeniería integrada?Holistica, integración:- Lanzamiento rápido de productos- Ingeniería de bajo costo y rápida- Evita falla con el uso de work-flows„Como claro marcador de tendencia,Nuestro objetivo es reducir el tiempo

de llegada al mercado en un 50% “

Funciones importantesHW & SW process control tag, I/O y CFCs / creados en COMOSOrientado a objetos, bidireccionalintercambio de datos al PCS:- Transfer de configuración de HW- Transfer de estructura del sistema- Generación de típicos para el nivelde control

Integración COMOS – PCS- Completo interenlace de clásico E&C

Tecnología y automatización- Interenlace con un software de aplicaciónsuperior

BeneficiosAhorros:- Eficiencia en workflow 4%- Acelaración del inicio de producción- Reducción del EI&C 10%- Reduccion de automatización60%En general:- Reducción de duración de proyecto- Actualización de la documentación- Aprendizaje de la organización

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Step 3

Object,e.g. Motor

Step 2

Object, e.g. motor

More detailsPCS 7 - AdvES



Escalabilidad

Qué es escalabilidad?Es ir:- Desde pequeño sistema ~100 I/O- hasta un sistema distribuido multiusuario

en arquitectura cliente/servidor conmás de 120,000 I/O

Funciones importantesUn sistema único desde el laboratorio hasta la planta de producciónMismo “Look & Feel” en herramientas de ingeniería y visualizaciónMisma estructura de softwareConcepto de servidor/controladorescalable

Ejemplos de aplicaciónLab de automatizaciónPlanta pilotoUnión de múltiples plantas, parainterconectarlas en una única unidadde producción

BeneficiosFácil y económica adaptaciónEstandarización de las aplicacionesInversión y protección del Saber-HacerMinimizar el TCO (Total Cost of Ownership) en hardware, ingeniería, entrenamiento y mantenimiento.

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M PID

LaboratoryTest center

Productionplant

Connected facilitiesat one production site

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Apertura

Qué es apertura?Publicación de estándaresSoporte internacional de estándares„de facto“Integración de propios y componentes3rd partyIntercambiabilidad de HW yadición de componentes de SW

Funciones importantesApertura en el campo: HART, PROFI- BUS, FOUNDATION FieldbusApertura en control: interfaces estándar, generación de bloques de función propiosComunicación abiertaOS y AS Abierto : ex-change data OS/AS ,Web-based OS

EjemplosIntegración de dispositivos enPROFIBUS PA / FF / HARTIntegración I/O, drives, analíticaen PROFIBUS DP, PROFINETIntegración de Package Unitsvia Industrial Ethernet, TCP/IPImportación de data enMS Excel-Format

BeneficiosApertura a todo nivel (!) – desdecampo, hasta gestión

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ERP

MES level

Control level

Field level



Evolución

PCS V5.xSafety IntegratedH systemsMulti Client / ServerFast Ethernet

PCS V6.xOnline changesPlant Asset ManagementSafety MatrixSIMATIC BATCHWeb OS21 CFR Part 11 ComplianceSIMATIC PCS 7 BoxSIMATIC Route Control

PCS V7.0Multi-User EngineeringAdvanced Process ControlVersion Cross ManagerOpen PCS 7FMRPROFIBUS PA redundancyFF IntegrationPCS 7 Security

PCS V7.1New OS Look & Feel New Lib. (Advanced Process Lib. APL)Improved Eng., Eng. KompendiumAdvanced Engineering Sys. (AdvES)Expanded Remote I/OPCS 7 TeleControlEnergy management Scalable PCS 7 BoxRemote OperationsRedundant FF, AFDis

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Actual: PCS V8.0Process HistorianPROFINET in PCS 7Integr. Eng. (Comos / PCS 7)Expansions in AdvESProcess Device Manager V8Controller: new AS 416H, AS mEC RTXImprovements APL, incl. MCC / DrivesNew Industry LibraryPCS 7 PowerControl (switchgear IEC 61850)Optimized licensing concept

2000 2003

2006

SIMATIC PCS 7V7.1

2008

SIMATIC PCS 7V7.0

PCS V6.xPCS

V5.x



Presente en todas las Industrias

Basic Chemicals Biofuels Breweries Cement Chemical Fibers

Dairy Glass Industrial Gases Metals & Mining Oil & Gas

Pharma Polysilicons Pulp & Paper Specialty Chemicals Water & Wastewater

back ...Solutions



DCS vs SCADA HMI / PLC

DCS SCADA - HMI / PLC

Características típicas:Único (!) proveedorControl Distribuido (DCS)Concepto Tags / Orientado a objetos ( variables)Alta disponibilidad (redundancia a todo nivel)Standard-SW (Librerías, Faceplates, ...)Diseñado como un sistem a(central ES, Diag., Main.)Configuración ( programación) Punto único EN.Display estándar (mensajes, tendencias, diag.)Visualización OS jerárquicaAlta funcionalidad análógica (PID)Integración (Seguridad, Mantenimiento, Batch, ...)Soporte en el largo-plazo

Características típicas:Múltiples fabricantes (PLC, HMI & PC)Múltiples bases de datosProgramado por múltuples usuarios, en diferentes lenguajes de programaciónModularAplicaciones escalables individualesFuncionalidad digitalBajo costo.

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DCSNodes

Workstations/Servers

Network

Clients

PLCs

Serial Comm.

Interface

HMI & PC

Ener

gyR

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Wat

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Was

tew

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Che

mic

als

Oil

& G

as

Pulp

& P

aper

Met

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Min

ing

Phar

mac

eutic

als

Food

& B

ever

ages

Aut

omot

ive

Elec

tron

ics

Cem

ent &

Gla

ss

Process Discrete



System architecture SIMATIC PCS 7Mobile Client Web Client

- OS- Maintenance

Data Monitor ERP

OS/Batch/Route Control/Maintenance Clients

Ethernet, Office LAN

Industrial Ethernet, terminal bus

Industrial Ethernet, plant bus

EngineeringStations

Web Server/OpenPCS 7

Route Control server

Batchserver

Maintenance server

PCS 7 BOX OS Single Station

IndustrialWireless LAN

Wireless HART

Weighing systems

Integrated power management

AS-Interface

Integrated drives

PROFIBUS DP

Modbus, serial connection

PCS 7 AS RTX Standard

automation systems

ET 200pro

PA/FF link

PA link

AFD

PROFIBUS PA

ET 200M,Ex-I/O, HART

AFDiS

PA/FF

ET 200M

Fault-tolerant automation systems

Safety-related automation systems

Zone 2 Zone 1

PROFIBUS

DP-iS

ET 200M

Y-Link

Gas analysis

AFDiS

PA/FF linkAFD

ET 200M, standard andF modules

ET 200M,F modules

PA linkPROFIBUS PA

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OSserver

MES/MIS Plant Lifecycle Man.

Archive serverPH / IS

FrontFirewall

BackFirewall

Zone 1ET 200iSP

ET 200iSP

Zone 2 Zone 1

ET 200M

Autom.systemswith PN

Comos

MTA~


Pablo Morales SánchezAutomation SystemsLead Business Unit

Phone: +51 1 215 0030

E-Mail: [email protected]

Gracias por su atención!

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