Automatització i gestió remota d’instal·lacions

Circutor | 14 de novembre de 2023

Sobre l’automatització i la gestió remota d’instal·lacions

En general, el monitoratge remot d’instal·lacions fa referència a la gestió i el control d’un o més centres des d’una localització centralitzada. En la majoria dels casos, això inclou el desplegament local d’un sistema de vigilància, que captura dades de sensors, i d’un programari on s’envien i s’analitzen aquestes dades.

Concretament, la solució per a la gestió remota d’instal·lacions sol requerir tenir la capacitat de créixer, en nombre d’instal·lacions controlades, de manera àgil i efectiva. Això inclou tenir panells de control i dashboards centralitzats completament adaptables al nombre d’instal·lacions controlades.

Situació inicial

En aquest cas d’estudi ens centrarem en el projecte de l’emblemàtica Escola Pia de Terrassa dut a terme pel nostre partner BIO-DAT.

Per a una gestió òptima d’una instal·lació, l’estratègia sempre ha d’estar dividida en un mínim de dues fases.

La primera, tant en ordre cronològic com en importància, és el monitoratge, que es basa en la instal·lació de dispositius de captura de dades adients segons la necessitat del projecte.

En aquesta fase s’inclouen els mesuradors de consum elèctric, els comptadors d’aigua amb sortida de polsos, els controladors de processos de fabricació, els sensors de temperatura i humitat, la instal·lació de sondes analògiques, etc. Les metes del nostre projecte determinaran el tipus i la quantitat de dispositius de monitoratge que cal instal·lar. També resulta clau fer un estudi previ per fixar els objectius de la gestió.

La segona fase és el control, que només es pot executar de manera correcta després d’un període de monitoratge i anàlisi de les dades obtingudes. L’estratègia d’aplicar les mateixes regles de control a totes les instal·lacions que s’han de gestionar no sol donar uns resultats òptims si ho comparem amb estudiar, cas per cas, quina seria la millor actuació programada, incloent-hi actuacions horàries i condicionals.

D’acord amb l’escenari recollit, en qualsevol estudi s’han de fixar unes fites i uns objectius. Aquests objectius es diferencien en dos blocs:

Curt termini
  • Monitorar els paràmetres més importants.
  • Validar els valors rebuts per cadascun dels sensors instal·lats.
  • Agrupar les dades per zones i usos.
  • Dissenyar panells de control i dashboards funcionals.
  • Definir condicions d’alarma per mal funcionament o desviació de paràmetres.
Llarg termini
  • Monitorar paràmetres secundaris.
  • Definir horaris de funcionament dels elements que cal controlar.
  • Posada en marxa de controls condicionals per fixar consignes i paràmetres de configuració.
  • Analitzar, a partir d’agrupacions de dades i eines de comparativa en temps, el període previ a la instauració del control i el període posterior.

Solució aplicada

Un cop definits els objectius, toca passar a l’acció, i això implica escollir els dispositius i les comunicacions adequades per dur a terme cada projecte.

En el cas de l’Escola Pia de Terrassa, s’ha tingut en compte la gran extensió i els desnivells del terreny, i la gran dificultat i el cost de cablejar tota la instal·lació. Sobre plànol, la solució adient es va definir sota aquests criteris:

Per al monitoratge de paràmetres instantanis, cal instal·lar dispositius cablejats als quals puguem accedir de manera ràpida mitjançant comunicacions industrials com ara Modbus RTU o Modbus TCP. Per a aquest projecte, es va decidir instal·lar Pick VPN com a gestor de la instal·lació i SEM Three per al monitoratge de consums elèctrics.

En canvi, per al control d’elements no crítics, podem optar per comunicacions sense fil de llarg abast, com ara LoRa. Aquestes comunicacions ens proporcionaran la capacitat d’enviar ordres sense fil fins a distàncies superiors als 15 quilòmetres en exteriors i 1 quilòmetre en interiors. Per tal d’utilitzar un únic protocol de comunicacions, es va decidir optar per Bridge LR com a conversor d’RS-485 Modbus a LoRa, i Line-M-4IO com a element per actuar sobre el reg, la il·luminació i la ventilació del centre.

A continuació, podrem observar l’esquema de monitoratge i control remot d’aquesta instal·lació. Mostrem en detall com barregem, sota una mateixa xarxa de dispositius, els sensors cablejats i sense fil, així com els sensors encarregats del monitoratge i els de control.

Resultats

Finalment, en els resultats del projecte és on hem pogut comprovar l’impacte real del sistema de monitoratge i control DataBox en la instal·lació.

En referència al control, la millora va ser instantània pel fet de passar d’un sistema manual a un sistema 100 % automatitzat, mitjançant la gestió de la durada exacta de cada procés i sense deixar marge d’error a l’actuació humana.

En la mateixa línia trobem la gestió i la prevenció d’alarmes, amb l’activació d’un sistema de vigilància constant de tots els circuits crítics per evitar avaries, i possibles penalitzacions de potència i energia reactiva.

Finalment, i en relació estreta amb els resultats esmentats anteriorment, tenim els estalvis globals. El monitoratge del consum elèctric va permetre detectar una potència contractada per sobre de les necessitats del centre i reduir aquesta contractació a uns nivells òptims.

A continuació, el quadre resum dels resultats:

Automatització completa de processos manuals, inclosa l’encesa/apagada de circuits en diferents horaris.

25% d’estalvis basats en la reducció de la potència contractada, les no penalitzacions en reactiva i el control de la durada dels processos programats.

Monitoratge d’alarmes en temps real per prevenir les avaries i parades en il·luminació, reg i ventilació, i les penalitzacions en la factura elèctrica.

ESCRIT PER CIRCUTOR

COMPARTIU AQUEST ARTICLE

BUTLLETÍ D’INFORMACIÓ