Las principales herramientas de supervisión y control de una planta industrial son el PLC (Programmable Logic Controller), el inversor y el SCADA.
C.R. Technology Systems S.p.A dedica su atención al diseño de sistemas de supervisión y control para plantas industriales, proponiendo soluciones tecnológicas para plantas destinadas a la producción y distribución de energía eléctrica.
A continuación se describen los dispositivos de supervisión y control de los procesos industriales, con especial atención a las plantas de producción fotovoltaica.
PLC
Qué es?
Un PLC (Programmable Logic Controller), acrónimo de controlador lógico programable, es un dispositivo electrónico programable, utilizado en el campo industrial para automatizar varios procesos electromecánicos.
Le permite interpretar y ejecutar las instrucciones almacenadas en él, interactuando con un circuito de control a través de dispositivos de entrada (input) y salida (output).
Su función es solucionar problemas, como el alto consumo de energía y la complejidad del cableado resultante del uso de relés electromecánicos para controlar los procesos productivos.
Cómo funciona?
El PLC recibe informaciones de los dispositivos de entrada y sensores conectados, procesa los datos recibidos y activa las salidas requeridas de acuerdo con sus parámetros preprogramados.
Basado en sus entradas y salidas, un PLC puede monitorear y registrar fácilmente datos de proceso como temperatura ambiente, productividad de la planta, generación de alarmas en caso de fallas de la planta, procesos de arranque y parada automáticos. Los PLC son soluciones de control de procesos de fabricación robustas, flexibles y adaptables para la mayoría de las aplicaciones.
Los componentes de hardware del PLC:
- CPU o microprocesador
- Memoria ROM (no volátil) / RAM (volátil)
- Módulos de E/S (entrada/salida)
- Interfaces
de comunicación:
- Fieldbus, un canal de comunicación digital entre el PLC y los dispositivos de campo de tipo inteligente (IED). En las plantas de producción fotovoltaica construidas por C.R. Sistemas Tecnológicos los dispositivos utilizados, que tienen la característica de ser inteligentes, son por ejemplo las protecciones eléctricas del cuadro de media tensión, el piranómetro, la estación meteorológica, el inversor, los dispositivos de medida y regulación.
- Interfaz al sistema de supervisión, que permite el intercambio de datos e información entre el PLC y el sistema de supervisión de la planta.
- Alimentador
- Dispositivo de programación
Las ventajas y características del PLC:
Son numerosas las ventajas que ha aportado el PLC con respecto a los circuitos electromecánicos y electrónicos en lógica cableada:
- Flexibilidad: la posibilidad de adaptar un sistema a los nuevos requerimientos del proceso sin revolucionar su configuración física (hardware), pero solo actuando sobre el programa (software) creado para su funcionamiento exclusivo;
- Fiabilidad: el PLC incluye componentes electrónicos que no requieren un mantenimiento especial, tiene funciones de autodiagnóstico y puede interactuar con computadoras de gestión capaces de monitorear su actividad;
- Versatilidad: el PLC se adapta fácilmente a cualquier solución de circuito, ya que su funcionamiento depende exclusivamente del programa (software) configurado en él;
- Reciclaje: el PLC se puede reutilizar una y otra vez para la misma aplicación o para nuevos sistemas;
- Costo: el PLC ha logrado a lo largo del tiempo precios y tamaños cada vez más bajos, lo que lo ha convertido en una solución extremadamente ventajosa en comparación con los circuitos comunes de lógica cableada
INVERSOR
El inversor es un equipo utilizado para convertir una corriente continua en corriente alterna, y para variar los parámetros de amplitud y frecuencia de esta última.
Se pueden insertar uno o más inversores dentro de un sistema fotovoltaico, según el tamaño. Esto le permite transferir la energía producida por las secciones de baja tensión (BT), a través de uno o más transformadores MT/BT, y recolectarla en una sección de media tensión (MT). Desde la sección de media tensión, la energía producida se alimenta a la red eléctrica (red MT).
En el caso de sistemas con entrada de energía en la red de alta tensión (AT), en la planta está presente un transformador elevador de MT/AT.
SISTEMA SCADA
El Sistema SCADA, acrónimo de Supervisión, Control and Data Acquisition, consiste en aplicaciones de software y dispositivos de hardware que, cuando se integran adecuadamente entre sí, permiten al usuario tener un producto para controlar el proceso industrial de manera inteligente.
Funciones del sistema SCADA:
- Control de la planta o proceso a nivel local, es decir, a través de una o más estaciones de operador equipadas con la aplicación HMI (Human Machinery Interface), ubicadas cerca del proceso
- Control de la planta o proceso desde un centro remoto, es decir, a través de una o más estaciones de operador equipadas con una aplicación HMI, ubicadas de forma remota. Se nota que cada estación está conectada a un ordenador correctamente configurado
- Monitoreo, recopilación y procesamiento de datos de la planta en tiempo real
- Interacción directa con los dispositivos colocados en el campo, como por ejemplo sensores, interruptores, motores, transformadores a través de la aplicación HMI
- Registro de eventos del sistema y alarmas de la planta en archivos de registro, que el operador puede consultar a través de la aplicación HMI
- Creación de archivos de informes relacionados con los datos de la planta
- Seguimiento periódico del progreso de las magnitudes eléctricas y no eléctricas controladas
Ventajas del sistema SCADA
Los sistemas SCADA son cruciales para las organizaciones industriales ya que les permiten mantener la eficiencia operativa, procesar los datos de la planta de manera ordenada para tomar las decisiones más adecuadas e identificar rápidamente los problemas de la planta y del sistema, permitiendo minimizar el tiempo de inactividad.
Características del sistema SCADA
En las plantas fotovoltaicas construidas por C.R. Technology Systems S.p.A, los sistemas SCADA cumplen con lo anterior y tienen las siguientes características:
La interfaz HMI le permite supervisar eficientemente el sistema gracias a su fácil uso por parte del operador, que puede operar en las siguientes páginas gráficas activas en la interfaz:
- Páginas de detalle de los inversores de la planta, con los valores de las magnitudes eléctricas en el lado de CA y en el lado de CC de la planta, señalización de la presencia de cualquier alarma, valores de relación de rendimiento del inversor, potencia instantánea, energía diaria/total del inversor, información de diagnóstico del inversor, valores de las corrientes totales producidas en tiempo real por los módulos fotovoltaicos conectados
- Esquema unifilar de la red eléctrica a supervisar con visualización dinámica de los estados de los dispositivos controlados, posibilidad de controlarlos (por ejemplo, interruptores, seccionadores, auxiliares de control), señalización de la presencia de posibles alarmas relacionadas con la red
- Páginas de detalle de los String-box de los módulos fotovoltaicos, con señalización de la presencia de posibles alarmas, valores de las corrientes producidas en tiempo real por los distintos canales de los módulos fotovoltaicos conectados, información de diagnóstico del String-Box
- Página de detalles del PLC, con señalización de cualquier alarma, descripción y estado de activación de cada canal de entrada/salida del PLC, información de diagnóstico del PLC
- Página del relé de protección, con indicación de la presencia de cualquier alarma, descripción y estado de activación de cada función de protección del relé, información de diagnóstico del relé
- Página del instrumento de medición, valor de las mediciones eléctricas monitoreadas, información de diagnóstico del instrumento
- Página de trend, para visualizar y comparar las medidas monitoreadas en forma de gráficos lineales
- Página de report, para consultar en formato numérico y mediante diagramas/gráficos con la tendencia de las cantidades a lo largo del tiempo, los valores de energía diaria producida en relación a la irradiación solar, ratio de rendimiento diario, energías periódicas (por ejemplo, mensuales, anuales …), corrientes String-Box, otras cantidades adquiridas por el sistema SCADA
- Área de página siempre presente en el monitor del operador con los datos principales, por ejemplo, valores de medición de parámetros ambientales, relación de rendimiento inversor/sistema, energía diaria y total, indicación de la presencia de cualquier alarma de resumen clasificada
- Página Power Plant Controller (PPC) para consultar los valores de set point de la potencia activa y el factor de potencia del sistema y que permite al operador con los derechos operativos necesarios poder cambiar su configuración. La funcionalidad del PPC la realiza el SCADA, que interactúa con algoritmos matemáticos dedicados configurados en el programa del PLC e interactúan con los parámetros de regulación de los inversores. De esta forma, además de asegurar un rendimiento óptimo de la planta, es posible monitorear y controlar la producción de electricidad de acuerdo con los requerimientos de la red de distribución.
Para más información, lo invitamos a leer nuestros artículos dedicados a herramientas de automatización, comunicación y regulación, medida, monitoreo y control remoto.
