PROCEDIMIENTO Y SISTEMA DE CONTROL DE PROCESOS PARA OPERAR UNA INSTALACIÓN TÉCNICA.

Procedimiento para operar una instalación técnica (25) con cierta cantidad de equipos de campo (FD) para la supervisión y el control de componentes de la instalación técnica (25),

al menos, un ordenador de control de procesos (7) para el control y el accionamiento de la instalación técnica (25) y, al menos, un canal de comunicación a través del cual los equipos de campo (FD) están unidos al ordenador de control de procesos (7), en donde los equipos de campo (FD) transmiten los datos de medición (D) generados en la instalación técnica (25), que describen el estado de funcionamiento de, al menos, uno de los componentes, los transmiten al ordenador de control de procesos (7) y reciben ordenes de control (C) del ordenador de control de procesos, asimismo, los datos de medición (D) y las órdenes de control (G) entre, al menos, una parte de los equipos de campo y el ordenador de control de procesos, son transmitidas a través del canal de comunicación, utilizando un protocolo TCP/IP (TCP/IP), y, en donde el ordenador de control de procesos (7) comprende un servidor web (9) para el enlace a Internet (15), y las funciones operativas de la instalación técnica (25), efectuadas en el ordenador de control de procesos (7) se ejecutan mediante técnica de software, con un ordenador cliente (20), que comprende un navegador de Internet (22) y que está conectado a Internet (15), con un acceso a través de Internet al ordenador de control de procesos (7), caracterizado porque las funciones operativas están conformadas por componentes de software (30) que presentan códigos de software respectivos, de ejecución directa, y, al menos, una de las funciones operativas está conformada por, al menos, dos componentes de software (30) y es ejecutada sin que se lleve a cabo previamente un proceso de compilación o carga de dicha función operativa en el ordenador en que se ejecuta dicha función

La presente invención comprende un procedimiento y un sistema de control de procesos para operar una instalación técnica.

Para operar una instalación técnica, usualmente se utiliza un sistema de control de procesos que consiste en una cantidad de componentes especializados en determinadas tareas, instalados en diferentes puntos dentro de la instalación técnica, por ejemplo, en una central de energía eléctrica.

El sistema de control de procesos, a su vez, usualmente está estructurado jerárquicamente en diferentes niveles.

En un nivel de campo, se registran las señales emitidas durante el funcionamiento de la instalación técnica y que describen el estado de funcionamiento de los componentes de la instalación, y se emiten señales de control a los elementos de regulación de los componentes de la instalación.

En un nivel de automatización se realizan las funciones de control mediante las cuales se acciona la instalación, por ejemplo, en múltiples controladores lógicos programables (SPS). En la realización, usualmente se utiliza un software de control especialmente desarrollado para tareas de control (por ejemplo, Step 5, Step 7 etc.), que sólo puede ejecutarse en determinados tipos de CPU, que, a su vez, sólo son accionados por determinados sistemas operativos. El nivel de automatización recibe y envía señales del y al nivel de campo; la conexión entre nivel de campo y nivel de automatización puede, a su vez, estar realizado como cableado simple de cada emisor y/o cada elemento regulador con las correspondientes entradas y salidas del nivel de automatización, pero también puede utilizarse para ello un sistema de buses de campo con un protocolo de transmisión, generalmente, muy especial.

Mediante un nivel de accionamiento y control, se forma una interfaz de persona-máquina mediante la cual el operador acciona la instalación técnica y obtiene información proveniente de ella. En ese caso, el operador recibe informaciones gráficas, por ejemplo, en una pantalla de un sistema de ordenador, en forma de imágenes de proceso, acerca del estado de la instalación y puede ingresar órdenes al sistema de ordenador, por ejemplo, mediante un ratón y/o teclado del sistema de ordenador. El nivel de accionamiento y control a menudo está conectado a un nivel de automatización mediante un sistema de buses de la planta, en donde el sistema de buses está configurado, por ejemplo, como sistema guíaondas de luz y se

5 acciona mediante un protocolo especial de transmisión. El sistema de ordenador del nivel de accionamiento y control comprende, en general, un software especial de accionamiento y control, instalado en él. La generación del software de control a menudo se realiza directamente en el nivel de automatización, mediante un equipo de programación conectado a los equipos de automatización (SPS) y con el cual se genera el denominado código de destino para el correspondiente equipo de automatización, y/o mediante un sistema de proyección separado, formado, por ejemplo, por un ordenador en el cual se seleccionan, por ejemplo, componentes gráficos de una biblioteca y se los conecta entre sí para realizar la función de accionamiento deseada. A través de la compilación posterior y a partir del plan gráfico de función, se genera el código de destino que luego será cargado en el equipo de automatización (SPS) deseado del nivel de automatización, y puede ser ejecutado.

La implementación de dicho sistema de control de procesos conocido requiere, entonces, la utilización de componentes de hardware y software 20 configurados para tareas determinadas; el software de accionamiento y control no puede ejecutarse en equipos de automatización y, a la inversa, el software de control no puede ser ejecutado en el sistema de ordenador del sistema de accionamiento y control. Es decir, que para operar una instalación técnica se deben utilizar en paralelo diferentes sistemas que no son adecuados para realizar tareas de uno de los demás sistemas. Además, los sistemas tampoco pueden estar dispuestos a una distancia espacial arbitraria entre sí, dado que la conexión entre ellos, en la mayoría de los casos, un sistema de buses o un cableado simple, no se puede prolongar arbitrariamente y, además, dicha prolongación, siempre que se pueda realizar, sería muy costosa y falible.

30 Es decir, los sistemas de control de procesos convencionales están, generalmente, dispuestos de manera estrictamente jerárquica, en donde, en cada nivel de jerarquía se implementan los respectivos sistemas como, por ejemplo, los SPS mencionados o los sistemas de bus de automatización nombrados (por ejemplo, el bus Sinec H1 de Siemens o el Profibus); a su vez, dichos sistemas también son accionados con paquetes de software especialmente desarrollados para la técnica de automatización. Dado que, como ya hemos mencionado anteriormente, está limitada la máxima distancia a la cual pueden estar instalados entre sí los componentes de un sistema de control de procesos conocido, en la práctica es habitual que casi todos los componentes del sistema de control de procesos estén instalados dentro de la instalación técnica.

Un sistema de control de procesos conocido de ese tipo es muy costoso, dado que se utilizan un hardware y un software especiales, que deben ser configurados y parametrizados por el especialista antes de su implementación; además, prácticamente sólo es posible un diagnóstico, mantenimiento y optimización de los componentes y funciones del sistema de control de procesos, en el lugar de uso. Además, en el caso de los sistemas de control de procesos conocido, sólo existen posibilidades de control muy limitadas desde puntos que se encuentran fuera de la instalación técnica (para ello, en los sistemas de control de procesos generalmente se prevé un sistema independiente, por ejemplo, una pasarela, en cuyo caso, a través de dicha pasarela, que debe ser configurada de manera especial, frecuentemente sólo se puedan llevar a cabo una parte de las tareas de control desde fuera; a menudo se debe

20 realizar un acople de sistemas con diferentes protocolos de transferencia con un costo elevado). Asimismo, se debe capacitar especialmente un operador para poder manejar el sistema de control de procesos. La estricta estructura jerárquica de un sistema de control de procesos 25 conocido puede ser configurada, por ejemplo, de la siguiente manera:

En, al menos, un equipo de automatización (por ejemplo, un SPS) del nivel de automatización, se almacenan los programas de control escritos en un lenguaje de programación especial y son ejecutados allí; por ejemplo, allí se almacena un algoritmo de regulación para operar un motor.

30 En el sistema de accionamiento y control, por ejemplo, están almacenadas las imágenes gráficas de proceso en las que, se pueden observar como elementos dinámicos de la imagen los estados de medición de proceso y de estado actuales y están disponibles los sectores de comando en los cuales el usuario puede dar una orden de accionamiento, por ejemplo, con un clic del ratón o una entrada a través del teclado (por ejemplo, inicio o apagado; indicación de valor nominal, etc.). La orden de accionamiento se transmite luego, por ejemplo, a través de un sistema de buses de un vehículo al nivel de automatización, en el cual se la ejecuta luego a través de un programa de accionamiento ejecutado en el equipo de automatización, el cual, a su vez, acciona los reguladores de la instalación técnica y lee los valores de medición de los sensores.

En el caso mencionado como ejemplo, en el sistema de accionamiento y control está almacenada la imagen de proceso del motor, en la cual se observan los estados actuales de funcionamiento del motor (por ejemplo, el número de revoluciones, potencia, tiempo de funcionamiento, temperatura etc.), enviados al sistema de accionamiento y control por el sistema de automatización, mediante el sistema de buses del vehículo. El usuario puede entonces, por ejemplo, seleccionar un botón de control en la pantalla o pulsar una tecla y, de ese modo, encender o detener el motor o elevar su potencia, etc. (el programa de control asignado a la orden respectiva se ejecuta en el sistema de automatización).

En un sistema de ingeniería del sistema de control de procesos se proyecta, por ejemplo, la funcionalidad de control del sistema de control de procesos, por 20 ejemplo, accediendo a componentes de control de una biblioteca de software en una interfaz gráfica del usuario, uniéndolos entre sí y suministrándoles valores de parámetro; los programas...

1. Procedimiento para operar una instalación técnica (25) con cierta cantidad de equipos de campo (FD) para la supervisión y el control de componentes de la instalación técnica (25), al menos, un ordenador de control de procesos (7) para el control y el accionamiento de la instalación técnica (25) y, al menos, un canal de comunicación a través del cual los equipos de campo (FD) están unidos al ordenador de control de procesos (7), en donde los equipos de campo (FD) transmiten los datos de medición (D) generados en la instalación técnica (25), que describen el estado de funcionamiento de, al menos, uno de los componentes, los transmiten al ordenador de control de procesos (7) y reciben ordenes de control (C) del ordenador de control de procesos, asimismo, los datos de medición (D) y las órdenes de control (G) entre, al menos, una parte de los equipos de campo y el ordenador de control de procesos, son transmitidas a través del canal de comunicación, utilizando un protocolo TCP/IP (TCP/IP), y, en donde el ordenador de control de procesos (7) comprende un servidor web (9) para el enlace a Internet (15), y las funciones operativas de la instalación técnica (25), efectuadas en el ordenador de control de procesos (7) se ejecutan mediante técnica de software, con un ordenador cliente (20), que comprende un navegador de Internet (22) y que está conectado a Internet (15), con un acceso a través de Internet al ordenador de control de procesos (7), caracterizado porque las funciones operativas están conformadas por componentes de software (30) que presentan códigos de software respectivos, de ejecución directa, y, al menos, una de las funciones operativas está conformada por, al menos, dos componentes de software (30) y es ejecutada sin que se lleve a cabo previamente un proceso de compilación o carga de dicha función operativa en el ordenador en que se ejecuta dicha función.

2. Procedimiento acorde a la reivindicación 1, caracterizado porque el canal de comunicación comprende la Internet (15) y la conexión por radio (F).

3. Procedimiento acorde a una de las reivindicaciones 1 a 2, en donde, en principio, a todos los datos de proceso (PD) de la instalación técnica, procesados en el ordenador de control de procesos (7), les es asignada una dirección URL (URL).

4. Sistema de de control de procesos (5) para operar una instalación técnica (25), que comprende los siguientes componentes:

- 27 a) al menos, un ordenador de control de procesos (7) para la supervisión y el control de la instalación técnica (25), que comprende un servidor web (9), mediante el cual se puede establecer una conexión a la Internet (15) de modo que los datos de proceso (PD) obtenidos en el ordenador de control 5 de procesos se pueden transmitir por Internet (15) y se pueden recibir datos desde Internet, b) al menos, un ordenador cliente (20) para el manejo de la instalación técnica a través de Internet (15) mediante un navegador de Internet, instalado en el ordenador cliente (22), mediante el cual el ordenador cliente 10 (20) se puede conectar a Internet (15), y c) cierta cantidad de sensores (S) dispuestos cerca de, o en, la instalación técnica, y actuadores (A), con los que se registran magnitudes de medición

(M) en la instalación técnica o se llevan a cabo intervenciones de ajuste (E) en componentes de la instalación técnica (25), unidos a través de, al menos, un canal de comunicación con el ordenador de control de procesos y que le transmiten datos de medición (D) o reciben sus órdenes de control (C), en donde los datos de medición y/o las órdenes de control se pueden transmitir mediante un protocolo TCP/IP, a través del canal de comunicación, asimismo, en el ordenador de control de procesos está instalada y se puede ejecutar, al menos, una primera parte del software de control (SP) requerida para operar la instalación técnica, caracterizado porque el software de control (SP) está formado con una

cantidad de componentes de software (30), que presentan las siguientes características: a) cada componente de software (30) realiza una función respectiva asignada del software de control (SP), b) cada componente de software (30) comprende un código de bytes, que se puede desarrollar directamente, sin proceso previo de compilación o carga, en un ordenador destino, c) cada componente de software (30) puede ejecutarse independientemente, en el sentido que, para su ejecución, no se requiere de una ejecución paralela de otro componente de software, y cada componente de software (30) presenta, respectivamente, una interfaz mediante la cual se puede establecer una conexión de un primer a un segundo componente de software y/o una conexión con el servidor web (9) y/o una conexión con, al menos, un sensor (S) y/o un actuador (A), en donde las interfaces son compatibles entre sí, de modo que para establecer una conexión no es necesario adaptar las señales, transmitidas a través de una conexión, sino que las entradas (IN) y salidas (OUT) de la interfaz del primer componente de software puede ser conectado directamente con las salidas (OUT) o entradas (IN) de la interfaz del segundo componente de software.

5. Sistema de control de procesos (5) acorde a la reivindicación 4, caracterizado porque el canal de comunicación comprende una conexión por radio

(F) y/o la Internet (15).

6. Sistema de control de procesos (5) acorde a una de las reivindicaciones 4

o 5, caracterizado porque el ordenador de control de procesos es accionado con un sistema de accionamiento en tiempo real (11) y está configurado de manera redundante, de modo que, al menos, una falla que se presente durante el funcionamiento del ordenador de control de procesos (7), no provoque la pérdida de la funcionalidad del ordenador de control de procesos (7) y el funcionamiento del ordenador de control de procesos (7) en el caso de dichas fallas, puede ser continuado prácticamente sin retardo ni pérdida de datos.

7. Sistema de control de procesos (5) acorde a una de las reivindicaciones 4 a 6, caracterizado porque el sistema de control de procesos (5) comprende, al menos, un equipo de campo (FD) para el control y la supervisión de componentes de la instalación técnica (25), que comprende una segunda parte del software de control (SP) requerida para operar la instalación técnica y, al menos, un microprocesador mediante el cual se puede ejecutar la segunda parte del software de control en el equipo de campo (FD), en donde el equipo de campo (FD) lee las magnitudes de medición (M) de la instalación técnica, registradas por los sensores, efectúa el procesamiento previo y los transmite al ordenador de control de procesos y recibe las órdenes de control (C) del ordenador de control de procesos (7), efectúa el procesamiento previo y las transmite a los actuadores.

8. Sistema de control de procesos (5) acorde a una de las reivindicaciones 4 a 7, caracterizado porque el ordenador de control de procesos (7) y el ordenador cliente (20) comprenden un programa de software de máquina virtual (VM), de modo que, al menos, una parte de los componentes de software (30) se pueden ejecutar tanto en el ordenador de control de procesos (7), como así también en el ordenador cliente (20), sin que se requiera para ello una adaptación de los componentes de software (30).

9. Sistema de control de procesos (5) acorde a la reivindicación 7, en relación con la reivindicación 8, caracterizado porque el equipo de campo (FD) comprende el programa de software de máquina virtual (VM), de modo que, al menos, una parte de los componentes de software (30) se pueden ejecutar en el equipo de campo (FD) sin que se requiera para ello una adaptación de los componentes de software (30).

10. Sistema de control de procesos (5) acorde a una de las reivindicaciones 15 4 a9, caracterizado porque, al menos, una parte de los componentes de software

(30) presenta, respectivamente, una unidad de procesamiento de mensajes (AV) y/o una unidad de diagnóstico (DI) y/o una unidad de accionamiento y control (BB) y/o una unidad de parametrización (PE), acordes a la respectiva función realizada, y dichas unidades se acceden a través de la interfaz del componente de software.

11. Sistema de control de procesos (5) acorde a una de las reivindicaciones 4 a 10, caracterizado porque, en principio, toda funcionalidad requerida para el accionamiento y control de una instalación técnica (25) está integrada en el ordenador de control de procesos (7).

12. Sistema de control de procesos (5) acorde a una de las reivindicaciones 4 a11, caracterizado porque todos los datos de proceso (RD) fundamentales para el accionamiento y control de la instalación técnica (25), procesados en el ordenador de control de procesos (7), están asignados, respectivamente, a una dirección URL propia (URL), de modo que se puede llevar a cabo un acceso, al menos parcial, a las partes de dichos datos de proceso (RD), mediante el ordenador cliente (20).

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