Tecnología más inteligente para una comunicación fluida

Existen aproximadamente 153.000 sistemas públicos de agua potable en el país y casi 16.000 plantas de tratamiento de aguas residuales. Estos sistemas de agua pueden ser complejos, con múltiples bombas, tanques, válvulas y kilómetros de tuberías. Para mantener estas vastas e intrincadas operaciones funcionando sin problemas y reducir los riesgos de tiempo de inactividad no planificado, se requieren tecnologías sofisticadas que permitan que los equipos se comuniquen entre sí.

Si bien las empresas de agua han utilizado sistemas de control de supervisión y adquisición de datos (SCADA) durante años para mejorar la eficiencia operativa, la mayoría tiende a tener una amplia gama de redes/equipos SCADA instalados que pueden variar considerablemente en términos de antigüedad, conjunto de características, conectividad y proveedor. apoyo. Además, los sistemas a menudo han sido construidos poco a poco a lo largo de los años por una amplia variedad de contratistas, proveedores y consultores, cada uno con su propio enfoque de programación. El resultado: muchas empresas de servicios de agua ahora se encuentran con sistemas complejos, variados y combinados que a menudo son difíciles de administrar en términos de operaciones, mantenimiento y solidez general del sistema.1

En una era de presupuestos municipales ajustados, incluso con subvenciones de la Ley de Infraestructura Estadounidense, se debe mantener la eficiencia de la red de agua y alcantarillado para que los costos se mantengan bajo control. Una forma de hacerlo es recurrir a Open Platform Communications (OPC). Con OPC, el acceso a máquinas, dispositivos y otros sistemas está estandarizado y permite un intercambio de datos similar independiente del fabricante. Los objetivos de estas soluciones son minimizar los puntos de fricción y aumentar la eficiencia. Al tratar los dispositivos como objetos genéricos, el sistema puede incorporar nuevos componentes con una interrupción mínima. Esta tecnología ahora se ha vuelto aún más robusta, más agnóstica y más segura.

Conectividad agnóstica, modelado de información potente y seguridad integrada

Un desafío con las diversas redes de las empresas de servicios públicos de agua es el intercambio seguro y estandarizado de datos e información entre dispositivos, equipos y servicios, que es donde entra en juego la Arquitectura Unificada de Comunicaciones de Plataforma Abierta (OPC-UA). OPC-UA es una plataforma extensible. estándar independiente que permite el intercambio seguro de información en sistemas industriales. Es compatible con Windows, macOS, Android y Linux y funciona en PC, infraestructuras basadas en la nube, controladores lógicos programables (PLC), microcontroladores y sistemas físicos cibernéticos.

Sin embargo, no se detiene allí; OPC-UA también está diseñado para estructurar y compartir datos en redes de tecnología de la información y en la nube más allá. Es el marco integral de modelado de información proporcionado por OPC-UA que le permite transmitir contexto para información e ir más allá de la simple transmisión de datos, contexto que es fundamental para que los datos sean interpretados y utilizados correctamente por sistemas externos. Una variable de proceso proveniente de un valor de sensor se puede modelar con unidades de ingeniería para permitir una interpretación adecuada, límites operativos para validar modificaciones y ajustar la visualización y la información de servicio para proporcionar una aproximación de precisión.

La seguridad de las plataformas basadas en la nube ha sido una preocupación creciente durante la última década. Como OPC-UA es una capa de comunicación para la comunicación de máquina a máquina y de máquina a la nube, opera con dos capas de seguridad. La primera capa establece una conexión de canal encriptado entre el cliente y el servidor. Esta capa proporciona confidencialidad, integridad (a través de la firma de mensajes) y autenticación basada en certificados. Luego, la capa de aplicación administra la autenticación y la autorización del usuario.2

Los elementos clave de cada estación de bombeo incluyen pozos húmedos, bombas, tuberías con válvulas y filtros asociados, motores, sistema de suministro de energía, control de equipos y sistema de alarma, sistema de control de olores y sistema de ventilación. Se trata de una gran cantidad de equipos críticos para mantener la operación en funcionamiento. Los sistemas SCADA controlan la información, como el consumo de kilovatios (kW), los niveles de los tanques, la actividad de la bomba, los galones por minuto o el uso de cloro con tendencias históricas completas.

Tanto las estaciones de bombeo como las de bombeo contienen una serie de sensores y dispositivos de campo de instrumentos para recopilar datos de operaciones. Un sensor individual puede indicar si un motor está encendido o apagado, si una válvula está abierta o cerrada, si una variable de proceso alcanza un valor límite u otras condiciones discretas simples. Los instrumentos proporcionan mediciones más complejas de variables analógicas, como caudal, temperatura, presión y nivel.

Por lo general, una ciudad tendrá estos activos repartidos por una gran área geográfica, lo que requerirá unidades terminales remotas (RTU) para transmitir datos desde un sitio, como una estación de bombeo, al sistema SCADA. Es probable que las RTU sean de diferentes fabricantes y pueden usar tecnologías de radio distintivas para transmitir información. Con OPC-UA, cualquier dispositivo que utilice el estándar puede integrarse en la plataforma sin codificación. Después de conectar el dispositivo, configurará automáticamente las capacidades del sistema y estructurará los datos recopilados.

OPC-UA permite utilizar OPC como cliente o servidor; proporcionará datos a varios dispositivos y aplicaciones para controlar las funciones del equipo. Las aplicaciones del servidor OPC-UA permiten el intercambio de datos para la comunicación de máquina a máquina y de PC a máquina. Los usos del servidor OPC incluyen RTU en aplicaciones de servicio de campo. Otro beneficio de OPC-UA es que los activos pueden actualizarse a medida que son reparados por dispositivos de puerta de enlace de borde desplegados según lo permitan los presupuestos de los municipios.

Un tema clave de OPC-UA es aumentar la conectividad entre dispositivos, redes y activos físicos y la nube. El aumento de la conectividad permite una mayor transparencia del proceso y el potencial adicional para el análisis predictivo y las condiciones de alarma centinela.

Los servicios públicos de agua mejor conectados permitirán abordar los problemas potenciales antes de que se conviertan en problemas, pero solo extendiendo esa conectividad al salto final: a las personas que operan y optimizan los activos. Conectar dispositivos a personas y obtener la información correcta (con una mayor sofisticación de modelado) para las personas adecuadas en el momento adecuado es la fortaleza del software de notificación de alarmas remotas.

La tecnología inteligente y OPC-UA están remodelando la implementación de soluciones de software de notificación de alarmas remotas y su conectividad. A medida que los activos y los procesos se llenan más con sensores más inteligentes y se modelan cada vez más en niveles operativos más bajos, la capacidad de las soluciones de software de notificación de alarmas remotas para conectarse a fuentes de información SCADA y no SCADA es cada vez más importante. Los flujos de trabajo de notificación avanzados requerirán la síntesis de información de múltiples servidores OPC-UA en respuesta a los eventos de alarma que se desarrollan en SCADA. Es bueno saber que un sensor de presión está registrando una alarma baja; es mejor conocer esa información en el contexto del estado de las válvulas y bombas asociadas con esa presión, la información de mantenimiento para ese activo y el impacto aguas abajo de la baja presión.

El aumento de la conectividad y el modelado de la información empoderará a los responsables de la toma de decisiones, permitirá tiempos de respuesta más rápidos e impulsará una mayor productividad. Las soluciones de software de notificación de alarma listas para tecnología inteligente se conectan tanto a los paquetes SCADA líderes como a los servidores OPC-UA y proporcionan flujos de trabajo de notificación tan avanzados.

Referencias

https://www.grahamnasby.com/files_publications/NasbyG-PhillipsM_2011_SC… (consultado el 1 de diciembre de 2022).

https://www.machinemetrics.com/connectivity/protocols/opc-ua (consultado el 12 de diciembre de 2022).

Cody Bann es director de ingeniería en WIN-911 con sede en Austin, TX y puede ser contactado en [email protected]. La empresa ayuda a proteger más de 19 000 instalaciones en 85 países mediante la entrega de alarmas de máquinas críticas a través de una aplicación de teléfono inteligente o tableta, voz (VoIP y analógica), texto, correo electrónico y locutor en la planta, lo que reduce los tiempos de respuesta del operador, el tiempo de inactividad del sistema y los costos de mantenimiento. Para obtener más información, visite win911.com