En el centro del diseño del sistema de control se encuentran los estándares, estándares y estándares

Aunque las mejores prácticas para cualquier sistema de control se basan en la búsqueda de un enfoque estandarizado para configurar el software de la aplicación, el desafío de diseñar un sistema desde cero es ciertamente una tarea abrumadora.

Como dice el famoso dicho, los tres factores más importantes en la venta de bienes raíces son la ubicación, la ubicación y la ubicación. Para los sistemas de control distribuido (DCS) utilizados para controlar procesos sofisticados en muchas industrias, el equivalente se puede resumir fácilmente como "estándares, estándares y estándares". Un sistema DCS sirve como centro de las operaciones de un procesador y controla y monitorea variables clave como el flujo, las temperaturas aplicadas, la presión, el nivel y el transporte/manejo de materiales. El HMI de DCS recopila todos los datos del equipo de producción y los presenta de una manera altamente "humana" para un operador. Aún así, hay infinitas variables relacionadas con el tipo de equipo, el material que se procesa, las acciones del operador y el sistema de control. Por lo tanto, el DCS debe estar diseñado para manejar perturbaciones comunes y esperadas, así como anomalías inesperadas de una manera predecible. Desafortunadamente, diseñar una aplicación DCS desde cero es como mirar una hoja de papel en blanco; se puede configurar de casi cualquier forma imaginable. Esta es una espada de dos filos que puede conducir a un sistema robusto que brinde un control preciso y predecible si se hace con cuidado, o podría provocar la pérdida de productos, interrupciones del proceso e incluso problemas de seguridad cuando se hace de manera deficiente.

Cada configuración de aplicación debe comenzar con una filosofía de diseño bien definida. La mayoría de las aplicaciones DCS son creadas y mantenidas por equipos de ingenieros, por lo que todos deberían estar remando en la misma dirección. Los mejores resultados solo se pueden lograr cuando todos los que contribuyen a la aplicación de control de procesos general siguen las mismas mejores prácticas y técnicas. Cuando este no es el caso, el resultado son errores de proceso no deseados y un sistema que es difícil de mantener. Cada ingeniero que contribuya a la aplicación debe esforzarse por escribir su lógica de la misma manera. Las prácticas estándar utilizadas deben estar bien documentadas y enseñarse a todos los responsables del sistema de control. De hecho, sería una indicación apropiada de una aplicación DCS bien diseñada si los ingenieros de sistemas de control no pueden identificar al programador específico mirando la lógica del programa u observando su ejecución. Un área específica del diseño de DCS que ilustra el beneficio de una filosofía compartida establecida es la gestión de alarmas. En la automatización de procesos, una alarma se define como un medio audible y/o visible de indicarle al operador un mal funcionamiento del equipo, una desviación del proceso o una condición anormal que requiere una respuesta del operador. Los sistemas de gestión de alarmas mal diseñados y mantenidos pueden abrumar a los operadores con alarmas molestas y parloteantes en condiciones normales y debilitantes inundaciones de alarmas cuando surgen estados anormales. Cuando esto ocurre, puede ser difícil para los operadores determinar y actuar sobre las alarmas más críticas, lo que contribuye a situaciones anormales, pérdida de producción e incluso accidentes graves. Recientemente, organizaciones como ANSI (Instituto Nacional Estadounidense de Estándares) e ISA (Sociedad Internacional de Automatización) han publicado pautas actualizadas relacionadas con la gestión de alarmas. El estándar ANSI/ISA 18.2 aborda el ciclo de vida completo de la gestión de alarmas desde el diseño y la configuración hasta el monitoreo del rendimiento, la auditoría y la aplicación durante la vida útil de la aplicación de control. Básicamente, lo que el comité ISA determinó fue que una alarma solo debe usarse si requiere la respuesta de un operador, y esa es probablemente la cosa número uno que la mayoría de las plantas de procesamiento violan. Utilizan alarmas para todo tipo de notificaciones, alertas y recordatorios. Las principales empresas de automatización de procesos han incorporado un enfoque más basado en estándares para el desarrollo de aplicaciones, centrándose en diferenciar las alarmas que requieren atención inmediata de las notificaciones, alertas y mensajes menos urgentes. Como ejemplo, el Valmet D3 DCS está diseñado para cumplir o superar los requisitos descritos en ISA-18.2, aunque con una terminología ligeramente diferente. Esto incluye limitar las alarmas, admitir la priorización de alarmas, alarmas por clasificación y permitir la gestión dinámica de alarmas.

Para facilitar la supervisión y el control del operador, el DCS utiliza interfaces hombre-máquina (HMI) para obtener una descripción general visual de los sistemas de proceso y para supervisar el estado crítico y la información de control. La interfaz DCS debe mostrar información del proceso en tiempo real en una HMI gráfica completa orientada al cliente. Con la estandarización como prioridad, incluso los detalles aparentemente menores en el diseño de la presentación de la información se han considerado en los diseños de HMI de alto rendimiento. Los ejemplos incluyen terminología y frase coherentes de notificación de alarma, ubicación en la pantalla y codificación de colores. Una interfaz gráfica de usuario correctamente diseñada mejora el conocimiento de la situación, reduce la carga de trabajo y permite al operador ver todo el proceso de un vistazo para que pueda concentrarse en mitigar situaciones anormales. Aunque las mejores prácticas para cualquier sistema de control se basan en la búsqueda de un enfoque estandarizado para configurar el software de la aplicación, el desafío de diseñar un sistema desde cero es ciertamente una tarea abrumadora. Sin embargo, al final, está claro que un DCS correctamente diseñado puede brindar un control sólido y predecible con un monitoreo constante de las condiciones del proceso, comunicaciones claras y concisas con los operadores y una gestión inteligente de alarmas, siempre que tengamos en cuenta los tres factores más importantes. –Se trata de estándares, estándares y estándares. Imágenes cortesía de Valmet.

Robert M. Ard es director de ingeniería de aplicaciones en Valmet, un desarrollador y proveedor global líder de tecnologías de proceso, automatización y servicios para las industrias de pulpa, papel, energía, marina y otras industrias de procesos. Ard está escribiendo una guía integral para el diseño de sistemas de control para ayudar a los procesadores en este esfuerzo, titulada tentativamente "Cómo hacer D3". Se espera que el libro se publique en el cuarto trimestre de 2023.

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