Bus de campo: Puesta en marcha con herramientas de diagnóstico avanzado

Las plantas de proceso con operarios de planta aprovechan el uso del bus de campo para tareas de medición y control. Los dispositivos de campo inteligentes proporcionan niveles superiores de precisión. Sólo se efectúa una conversión de valor analógico a binario, y la transmisión de este valor binario se garantiza con diferentes mecanismos habituales en cualquier transmisión digital. De este modo, los bucles de control actúan con mayor precisión, con lo que se crea una salida de mejor calidad y con una mayor coherencia.

Los dispositivos de campo modernos pueden transmitir información de estado adicional, como la avería y el tiempo de funcionamiento de las válvulas u otro estado que haga referencia al uso del dispositivo. El mantenimiento predictivo se lleva a cabo según el estado real del dispositivo de campo a diferencia del basado en tiempo a intervalos regulares. Los fabricantes de DCS responden con sistemas de gestión global de activos. En ocasiones facilitan las actividades de mantenimiento necesarias duplicando los intervalos de tiempo en comparación con los procedimientos estándar.

Además, la configuración remota mediante el bus de campo acelera las actividades de cambio, por ejemplo, en procesos por lotes o cuando un dispositivo de campo se cambia mientras la planta funciona. Gracias a éstas y otras ventajas adquiridas, el bus de campo ha demostrado su valor incluso en el segmento conservador de la automatización de procesos de planta.

Muchos usuarios con poca experiencia consideran la red de bus de campo como un agujero negro o, al menos, un canal oscuro. Los datos se envían misteriosamente desde el DCS a dicho canal y los recibe un dispositivo de campo y viceversa. El motivo es sencillo: cuando varios dispositivos están conectados en paralelo al mismo cable, las señales de comunicaciones tienen un mayor grado de complejidad. Esto resulta evidente cuando se compara con la tecnología de 4 a 20 mA. Un dispositivo se conecta por cable y la corriente de carga lo muestra todo: valor de medición, rotura de cable, así como situaciones de cortocircuito.

El personal de operaciones y de mantenimiento describen el comportamiento de planta oscuro con palabras ambiguas, tales como: “El dispositivo ha estado funcionando correctamente todo el día y, luego, ha desaparecido durante unas horas para reaparecer de nuevo”. O: “La pantalla LCD de los dispositivos de campo tenía alimentación pero los dispositivos han estado activos durante poco tiempo”. En la mayoría de los casos esto se debe a que las herramientas portátiles no pueden descifrar las señales de datos e informar al usuario de los detalles necesarios para ver claramente lo que sucede en el cable de bus de campo.

Las herramientas de diagnóstico de bus de campo modernas (como el Módulo de Diagnóstico Avanzado para el Power Hub de FieldConnex®) aportan transparencia a la disposición  física del bus de campo y a las comunicaciones. El módulo lleva a cabo mediciones tales como la tensión de alimentación, la corriente de carga, el nivel de señal, el ruido de línea o la inestabilidad. El módulo supervisa las comunicaciones y distingue entre información de segmento y de dispositivo. Las pantallas claras y concisas en el gestor de diagnóstico muestran las lecturas al usuario, lo que aporta transparencia a una situación de planta que parece ambigua.

Existen numerosas situaciones cotidianas no detectadas que tienen un efecto perjudicial en la disposición física del bus de campo y en las comunicaciones:

• Se ha utilizado un cable existente con valores capacitativos e inductivos incorrectos.
• Una carcasa cerrada incorrectamente puede permitir la entrada de agua. La corrosión provocará que la señal transmitida por el dispositivo de campo decaiga lentamente.
• Las conexiones se pueden deteriorar debido a las vibraciones.
• El cable o los componentes del dispositivo de campo se deterioran con el tiempo.
• Los hilos de la protección pueden provocar un aislamiento incorrecto entre los dos polos o en la toma de tierra.
• Las técnicas de toma de tierra y de protección elegidas incorrectamente pueden provocar bucles que permitan la inducción de ruido.

La suma de varios casos normalmente produce situaciones que conducen a las descripciones anteriores. Cada condición puede alterar la especificación de los valores de la disposición física, pero no sería suficiente para interrumpir realmente las comunicaciones. El bus de campo es robusto. No obstante, varios factores pueden haber estado forzando al límite, por lo que una perturbación adicional, como la de un convertidor de frecuencia que arranque un motor de inducción cerca del tronco del bus de campo, puede ser suficiente para llevar este segmento más allá de su nivel de resistencia. Como resultado, las comunicaciones, como mínimo, se interrumpen temporalmente.

La disposición física del bus de campo no es ningún misterio; requiere que las herramientas adecuadas, como el Módulo de Diagnóstico Avanzado, proporcionen una indicación clara. Todas las situaciones anteriores se pueden detectar y solucionar en el momento adecuado. Durante la puesta en marcha, la calidad de la instalación será mejor, lo que garantizará a las comunicaciones una tolerancia a fallos de mayor nivel. Y eso no es suficiente: Los usuarios desean que se les advierta de las posibles perturbaciones antes de que puedan ser críticas para el proceso.

El Módulo de Diagnóstico Avanzado supervisa las comunicaciones del bus de campo en línea y en tiempo real. El personal de operaciones y mantenimiento ve las mediciones en la sala de control. No es necesario que el personal se exponga en el área peligrosa. No hay necesidad de acceder a los armarios de control o a las cajas de conexiones de campo y modificar el cableado para la conexión de los dispositivos portátiles. La información está disponible inmediatamente.

Durante la puesta en marcha, todas las mediciones relevantes reciben niveles de advertencia con bandas muertas. Cualquier cambio relevante en el cable del bus de campo provoca advertencias y alarmas  en la estación del operario.  La información a la que los operarios pueden acceder mediante el Módulo de Diagnóstico Avanzado y el Gestor de Diagnóstico para tomar decisiones inteligentes son:  altos niveles de ruido y una pérdida menor de conexión a tierra, indicadores de una situación que está empeorando y que se incluyen en la información. El operario de planta puede decidir si pone en funcionamiento el trabajo de reparación, si programa una revisión adicional para el próximo turno o incluso si espera a la próxima interrupción programada, todo ello mientras la planta funciona en sus mejores niveles de calidad y producción.

Todos se benefician de una reducción de las interrupciones de planta y de menos paradas  no programados. Una condición poco óptima del bus de campo provocará que un determinado porcentaje de transmisiones defectuosas no se detecte mientras que al mismo tiempo aumenta el tiempo de ciclo del bus. La reducción del tiempo de respuesta del sistema también puede ser un factor que contribuya a la calidad de producto.
Un sistema de bus de campo y unos dispositivos de campo optimizados de forma precisa y mantenidos proactivamente no sólo incrementarán la disponibilidad general del sistema y la calidad de producto, sino que también darán tranquilidad a los responsables de planta, operarios y personal de mantenimiento al saber que la instalación de bus de campo que anteriormente se percibía como un agujero negro ahora está brillantemente iluminada y supervisada con el Módulo de Diagnóstico Avanzado FieldConnex® de Pepperl+Fuchs.