TwinCAT MTP para la modularización ciberfísica en la industria de procesos.
El paquete de tipo de módulo (MTP, por sus siglas en inglés) es una solución moderna para la modularización de plantas en la industria de procesos. Gracias a TwinCAT MTP, el software de automatización TwinCAT de Beckhoff ayuda a crear proyectos MTP con generación automática de código y allana el camino hacia el desarrollo eficiente de módulos integrados en el entorno de ingeniería de TwinCAT.
El Sr. Mersch, el Sr. Wetzel y el término paquete de tipo de módulo (MTP, por sus siglas en inglés) aparecen con frecuencia en el contexto de Industria de procesos 4.0. ¿Qué hay detrás de ello?
Laurids Wetzel: El MTP describe las interfaces de un módulo de ingeniería de procesos asociado. Esto significa que ese archivo —en otras palabras, el MTP— puede usarse para integrar módulos de ingeniería de procesos en un contexto global. Los módulos y sus funcionalidades se combinan en una capa de orquestación de procesos (POL, por sus siglas en inglés) y se organizan a partir de ahí. La funcionalidad de la POL puede representarse, por ejemplo, con un DCS.
Henning Mersch: Por lo tanto, el MTP describe la comunicación entre la POL y los módulos. Los módulos pueden entenderse como unidades inteligentes que cuentan con su propio sistema de control y solo se comunican con un DCS de nivel superior a través de este sistema de control. El concepto de MTP se describe en la directriz VDI/VDE/NAMUR 2658.
Incluso en la actualidad, las plantas de ingeniería de procesos suelen construirse de una forma modular. ¿Cuál es el valor añadido asociado al uso del concepto MTP para esto?
Laurids Wetzel: Uno de los enfoques aplicados tradicionalmente a las plantas de procesamiento modulares es su modularización puramente mecánica. En particular, esto facilita el transporte, porque la planta puede desensamblarse en módulos y los módulos pueden transportarse de manera individual y luego volver a ensamblarse. Sin embargo, de esta forma no se gana flexibilidad con respecto al proceso en sí. Esto quiere decir que, aunque la planta puede desensamblarse en módulos individuales, estos no pueden volver a ensamblarse de una forma diferente otra vez o simplemente ampliarse. Sin embargo, esta flexibilidad es cada vez más solicitada debido a la reducción de los ciclos de producción, que se traduce en la posibilidad de reutilizar las plantas o los módulos existentes para producir nuevos productos.
Henning Mersch: Actualmente, algunos sensores y actuadores siguen conectados al DCS directamente o a través de un bus del sistema, por lo que, si una planta se reconvierte, las entidades del proceso deben configurarse de manera individual en los módulos. El MTP cambiará todo esto. Por lo tanto, otro paso esencial consiste en modularizar la automatización y, con ello, la encapsulación de la lógica de control en los módulos individuales. Esta técnica ya se utiliza con frecuencia en la actualidad, aunque para ello se requieren interfaces patentadas que se emplean para controlar los módulos. El MTP completa este desarrollo mediante la definición de estas interfaces de una manera uniforme e independiente de los proveedores. Este avance permite construir plantas de ingeniería de procesos modulares en el menor tiempo posible a partir de módulos existentes de diferentes fabricantes. Esta recombinación no tiene un gran impacto, ya que solo exige adaptar la organización y no la lógica de control.
Con la introducción de la serie de terminales ELX en 2018, Beckhoff amplió su cartera de este producto dirigida a la industria de procesos. ¿En qué medida contribuye TwinCAT MTP a esto?
Laurids Wetzel: En Beckhoff, nos vemos especialmente como un proveedor de sistemas para los fabricantes de módulos. Con la introducción de la serie de terminales ELX, ofrecemos a los fabricantes de módulos la posibilidad de conectar sensores y actuadores directamente desde la zona 0/20. En combinación con otras interfaces de E/S, controladores y paneles de control, ofrecemos a los fabricantes de módulos una solución completa para usar tecnología de automatización en áreas sensibles a explosiones. Asimismo, TwinCAT representa un entorno de ingeniería establecido para la programación del módulo. TwinCAT MTP puede expandir ahora este entorno con la opción de definición de módulos, exportación de MTP y generación automática de código para respaldar la programación de módulos.
¿Dónde observa los desafíos más importantes en el desarrollo de módulos?
Henning Mersch: La clave del MTP reside en la normalización de las interfaces y, por tanto, en la posibilidad de interoperabilidad. Para garantizar este objetivo, es necesario incluir en la directriz las especificaciones pertinentes en relación con el comportamiento de los elementos individuales de un módulo. A su vez, los fabricantes de módulos deberán tener en cuenta e implementar estas especificaciones en sus módulos. Sin embargo, no se puede esperar en la práctica que todos los desarrolladores de módulos tengan un conocimiento detallado de la directriz. En este sentido, el objetivo a la hora de desarrollar TwinCAT MTP fue minimizar la experiencia en relación con la directriz requerida por el fabricante del módulo e implementar estos requisitos de forma automática. Esto se logra fundamentalmente a través de la generación automática de una plantilla de PLC basada en la información del módulo definido previamente del MTP.
¿Cómo pueden los fabricantes de módulos de Beckhoff desarrollar módulos con capacidad MTP con TwinCAT?
Laurids Wetzel: El flujo de trabajo para el desarrollo de un módulo parte de la definición del módulo en TwinCAT MTP Engineering. Todos los aspectos del módulo, como los servicios (funcionalidades) y sus dependencias, se pueden definir en este entorno. Esta información ya define adecuadamente las interfaces del módulo, por lo que ya puede exportarse el MTP. Por otra parte, esta información puede usarse ahora para generar la plantilla de PLC basada en la biblioteca de TwinCAT MTP. Esta generación de código puede adaptarse individualmente si es necesario con la interfaz de TwinCAT XCAD. El código de preingeniería puede completarse entonces a través de la programación de estados de los servicios predefinidos. Por último, TwinCAT se asegura automáticamente de que, cuando la configuración esté activada, se pueda establecer la comunicación a través de la arquitectura unificada de OPC desde la POL como se describe en el MTP.
¿Cómo pueden los fabricantes de módulos incorporar sus propios diagramas de tuberías e instrumentación (P&ID, por sus siglas en inglés) y otros datos de planificación en el flujo de trabajo?
Henning Mersch: El MTP ofrece además la posibilidad de definir un modelo de visualización. La POL se puede utilizar entonces para generar una visualización general de todos los módulos a partir de las descripciones del MTP con el mismo aspecto visual y operativo. Por lo tanto, resulta lógico extraer la información necesaria para este fin del diagrama de tuberías e instrumentación (P&ID) del módulo. En lugar de integrar el editor de P&ID en TwinCAT y obligar así al fabricante del módulo a depender de él, hemos optado por un enfoque abierto en relación con la integración de los datos de planificación en el flujo de trabajo. TwinCAT MTP se puede utilizar para importar un MTP incompleto, generado previamente por un editor de P&ID, y luego completarlo. También se puede usar la interfaz de automatización de TwinCAT MTP para integrar fuentes de datos patentadas. La interfaz proporciona una API para el fabricante del módulo que permite el acceso programático al proyecto MTP. Por lo tanto, los datos existentes procedentes de los editores de P&ID o fuentes de datos se pueden usar si no se ha implementado aún una exportación de MTP. Como resultado, los fabricantes pueden continuar usando sus herramientas y bases de datos actuales.
En su opinión, ¿existen todavía aspectos que podrían mejorarse en el MTP?
Henning Mersch: La directriz VDI/VDE/NAMUR 2658 contiene las hojas 1 a 4 en la versión actual. Se analizarán temas adicionales en próximas hojas y se publicarán como suplemento a las actuales. Entre los aspectos importantes se incluirán, por ejemplo, la comunicación módulo a módulo, el MTP de seguridad, el diagnóstico/mantenimiento y la validación. Sin embargo, incluso ahora el concepto se encuentra en una fase suficiente para desarrollar módulos prácticos y explotar completamente su flexibilidad. Gracias a nuestra colaboración con el comité de expertos VDI-GMA 5.16, no solo conocemos estas mejoras antes, sino que además participamos activamente en su desarrollo. Como no podía ser de otra manera, esto se refleja en mejoras en TwinCAT MTP, así como en una posible evaluación temprana.
