Control Estaciones Bombeo

CONTROL DE DOS ESTACIONES DE BOMBEO MEDIANTE PLC Y SCADA Proyecto Final de Carrera AUTOR: Ivan Marcos Ruiz DIRECTOR: Pedro Íñiguez FECHA: septiembre / 2001

CONTROL DE DOS ESTACIONES DE BOMBEO MEDIANTE PLC Y SCADA Proyecto Final de Carrera Volumen 1

AUTOR: Ivan Marcos Ruiz DIRECTOR: Pedro Íñiguez FECHA: septiembre / 2001

CONTROL DE DOS ESTACIONES DE BOMBEO MEDIANTE PLC Y SCADA Proyecto Final de Carrera Volumen 2

AUTOR: Ivan Marcos Ruiz DIRECTOR: Pedro Íñiguez FECHA: septiembre / 2001

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VOLUMEN 1 MEMORIA DESCRIPTIVA 1.- OBJETO DEL PROYECTO ........................................................................................1 2.- DESTINATARIO.........................................................................................................1 3.- SITUACIÓN Y EMPLAZAMIENTO .........................................................................1 4.- ANTECEDENTES.......................................................................................................1 5.- DESCRIPCIÓN FÍSICA DEL ÁRES DE RIEGO.......................................................2 6.- SITUACIÓN EXISTENTE..........................................................................................3 6.1.- RED DE RIEGO A PRESIÓN..........................................................................5 6.2.- ESTACIÓN DE BOMBEO...............................................................................6 6.3.- CONDUCCIÓN DE IMPULSIÓN ...................................................................8 6.4.- BALSA DE REGULACIÓN DE LA ZONA ALTA ........................................9 7.- DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO DE AUTOMATIZACIÓN...............................12 8.- ELEMENTOS INSTALADOS ..................................................................................14 8.1.- BOMBAS........................................................................................................14 8.2.- VÁLVULAS....................................................................................................15 9.- ELEMENTOS A INSTALAR....................................................................................16 9.1.- ARRANCADORES ........................................................................................16 9.2.- ELECTROVÁLVULAS..................................................................................16 9.3.- MEDIDOR DE NIVEL...................................................................................17 9.4.- CAUDALÍMETRO.........................................................................................19 9.5.- MEDIDOR DE TEMPERATURA..................................................................20 9.6.- DETECTOR DE NIVEL ABSOLUTO...........................................................22 9.7.- DETECTOR DE VIBRACIÓN.......................................................................23 10.- SELECCIÓN DEL AUTÓMATA PROGRAMABLE ............................................24 11.- COMFIGURACIÓN DEL PLC NECESARIO........................................................25 12.- ESCRITURA DE UN PROGRAMA.......................................................................26 13.- FORMAS DE REPRESENTACIÓN .......................................................................26 13.1.- LISTA DE INSTRUCCIONES (AWL) .......................................................26 13.2.- ESQUEMA DE FUNCIONES (FUP) ..........................................................26 13.3.- ESQUEMA DE CONTACTOS (KOP) ........................................................26 14.- ESTRUCTURA DE UN PROGRAMA...................................................................27 14.1.- PROGRAMACIÓN LINEAL.......................................................................27 14.2.- PROGRAMACIÓN ESTRUCTURADA......................................................27 14.3.- MÓDULOS DE ORGANIZACIÓN (OB) ...................................................27 14.4.- MÓDULOS DE PROGRAMA (PB) ............................................................28 14.5.- MÓDULOS DE PASO (SB) ........................................................................28 14.6.- MÓDULOS FUNCIONALES (FB) .............................................................28 14.7.- MÓDULOS DESISTEMA.............................................................................29 DATOS (DB) ....................................................................28 15.- DESCRIPCIÓN DEL 15.1.- ENTRADAS/SALIDAS DIGITALES..........................................................29 15.2.- ENTRADAS/SALIDAS ANALÓGICAS.....................................................29 15.3.- ENTRADAS DE ALARMA.........................................................................29 15.4.- ENTRADAS DE CONTADOR ....................................................................30 15.5.- MEMORIA DE USUARIO...........................................................................30 15.6.- TIEMPO DE EJECUCIÓN...........................................................................30 15.7.- MARCAS/TEMPORIZADORES.................................................................30

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15.8.- PROCESAMIENTO DE ALARMAS DEL PROCESO...............................31 15.9.- PROGRAMACIÓN CONTROLADA POR TIEMPO (OB 13) ..................31 15.10.- REGULADOR PID (FB 250 FB 251) .......................................................31 16.- EL GRAFCET..........................................................................................................32 16.1.- INTRODUCCIÓN.........................................................................................32 16.2.- QUE ES EL GRAFCET................................................................................32 16.3.- SISTEMA COMBINACIONAL...................................................................32 16.4.- SISTEMA SECUENCIA...............................................................................33 16.5.- ESTADO .......................................................................................................33 16.6.- ETAPAS........................................................................................................33 16.7.- ANTECEDENTES........................................................................................34 16.8.- TIPOS DE GRAFCET ..................................................................................34 16.9.- ELEMENTOS DEL GRAFCET ...................................................................34 16.9.1.- ETAPAS INICIALES ................................................................................35 16.9.2.- ETAPAS NORMALES..............................................................................35 16.9.3.- ACCIONES ASOCIADAS ........................................................................35 16.9.4.- ACCIONES ASOCIADAS CONDICIONADAS......................................36 16.9.5.- TRANSICIONES .......................................................................................37 16.9.6.- RECEPTIVIDADES ASOCIADAS A LAS TRANSICIONES ................37 16.9.7.- LÍNEAS DE ENLACE...............................................................................38 16.9.8.- DISEÑO Y ESTRUCTURAS....................................................................38 16.9.9.- EVOLUCIÓN DEL SISTEMA..................................................................39 16.10.- IMPLEMENTACIÓN TECNOLÓGICA....................................................44 16.10.1.- NORMAS DE LA EVOLUCIÓN DEL GRAFCET................................44 16.10.2.- IMPLEMENTACIÓN..............................................................................44 16.11.DE LAS ETAPAS INICIALES.........................................46 16.12.- ACTIVACIÓN CONCLUSIONES.......................................................................................46 17.- VENTAJAS DE LOS AUTÓMATAS PROGRAMABLES ...................................48 17.1.- PARTES DE UN AUTÓMATA PROGRAMABLE ....................................48 17.1.1.- FUENTE DE ALIMENTACIÓN...............................................................48 17.1.2.- CPU............................................................................................................48 17.1.3.- MÓDULO DE ENTRADAS......................................................................49 17.1.4.- MÓDULO DE SALIDAS ..........................................................................49 17.1.5.- MÓDULOS DE SALIDAS A RELÉS.......................................................50 17.1.6.- MÓDULOS DE SALIDAS A TRIACS.....................................................50 17.1.7.- MÓDULOS DE SALIDAS A TRT'S A COLECTOR ABIERTO ............50 17.1.8.- PERIFÉRICOS...........................................................................................50 18.- COMUNICACIÓN PC-PLC....................................................................................51 19.- EL SCADA...............................................................................................................52

PRESUPUESTO MATERIALES, MAQUINARIA Y MANO DE OBRA CUADRO DE PRECIOS Nº 1 CUADRO DE PRECIOS Nº2 JUSTIFICACIÓN DE PRECIOS

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MEDICIONES PRESUPUESTO RESUMEN DEL PRESUPUESTO

PLANOS 1.2.3.4.5.6.-

PLANO DE CONJUNTO RED DE RIEGO PLANTA GENERAL BALSA ZONA ALTA ESTACIÓN DE BOMBEO. PLANTA DE REPLANTEO ESTACIÓN DE BOMBEO. PLANTA Y SECCIONES ESTACIÓN DE BOMBEO. SECCIÓN Y FACHADAS ESQUEMA ELÉCTRICO

PLIEGO DE CONDICIONES ANEXO

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VOLUMEN 2 MEMORIA DE CÁLCULO 1.- ENTRADAS DEL AUTÓMATA................................................................................1 2.- SALIDAS EL AUTÓMATA.......................................................................................2 3.- COMO QUEDA ESTRUCTURADO EL MAPA DE MARCAS DEL AUTÓMATA.....................................................................................3 4.- MARCAS MÁS SIGNIFICATIVAS...........................................................................9 5.-GRAFCETS DEL PROYECTO..................................................................................10 6.- LISTADO DEL PROGRAMA DEL AUTÓMATA..................................................92

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1.- Objeto del proyecto. Este proyecto tiene como objeto realizar el control automático de un sistema de bombeo de agua para riego. Mediante la programación de dos autómatas programables controlaremos en todo momento los niveles de las balsas, así como todas las variables de las bombas que puedan ser objeto de anomalía. Otro aspecto importante que se ha contemplado ha sido realizar el bombeo no sólo acorde con las necesidades de agua, sino también acorde al periodo horario en el que nos encontremos, consiguiendo un ahorro energético importante.

2.- Destinatario. El presente proyecto se realiza por encargo de "lacomunitat de regants 'El Progrés' de Vinebre", con domicilio social en el término municipal de Vinebre.

3.- Situación y emplazamiento. Las estaciones de bombeo a controlar, así como la zona a regar, se encuentran situadas casi en su totalidad en el termino de Vinebre. Una pequeña zona a regar corresponde al término de Ascó en la cuenca superior de la comarca de la Ribera d'Ebre y margen izquierdo del Ebro.

4.- Antecedentes. El actual sistema de regadío de la zona ocupada por la Comunitat de Regants "El Progrés" de Vinebre (Ribera d'Ebre), fue construido durante la década de los años cincuenta. Su configuración la componenun conjunto de acequias dispuestas de forma ramificada, las cuales se encuentran muy deterioradas, ocasionando pérdidas de agua que pueden llegar hasta el 30% ó 40% del total que entra en la red, además de requerir elevados costes de mantenimiento por partede la comunidad de regantes.

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Durante la última parte de la década de los años ochenta se redactaron unos estudios de alternativas y anteproyectos comprendidos en el "Pla de mejora dels regadius de la Ribera d'Ebre" sobre la base de fuentes del Canon energético. No es hasta los años noventa que se redactan unos proyectos que definen actuaciones concretas en esta zona. Inicialmente se redactó el "Projecte de mejora del regadiu de la Comunitat de Regants 'El Progrés' de Vinebre", que se considera la primera fase del proyecto global, donde se contempla hacer una actuación sobre el sistema de captación y impulsión del agua de riego desde el río Ebro y su almacenaje en una balsa situada en un monte próximo, al otro lado de la carretera de Vinebre a Garcia. Con fecha de febrero de 1995 se redactó el "Modificat 0 del projecte de mejora del regadiu de la comunitat de regants 'El Progrés' de Vinebre" donde se introdujeron pequeñas modificaciones sobre el proyecto srcinal de esta primera fase, formuladas por la comunidad de regantes. Las obras contenidas en el proyecto y correspondiente modificado, fueron realizadas el verano de1995, siendo su funcionamiento correcto. También al principio de 1995 (enero), la diputación de Tarragona redactó la segunda fase del "Projecte de mejora dels regadius de la comunitat de regants 'El Progrés' de Vinebre", que contempla la realización de la red de riego a presión de las parcelas incluidas dentro de la comunidad 'El Progrés', incluyendo la realización de una impulsión intermedia para alimentar una segunda balsa que abastece las parcelas del sectorde la zona alta de riego que no se pueden atender por gravedad desde la balsa existente. Este proyecto de la segunda fase fue presentado a Regs de Catalunya por parte de la "Direcció General d'Agricultura, Ramaderia y Pesca", con la finalidad de realización de las obras en él incluidas.

5.- Descripción física del área de riego. Se trata de una zona con clima mediterráneo templado, donde el agua es un recurso fundamental para el desarrollo de la mayoríade los cultivos.

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La zona de riego está conformada por laderas de pendientes suaves y terrazas fluviales que drenan en numerosos barrancos, los cuales acaban finalmente en el río Ebro y subdividen y limitan el área deriego. La diferencia de cota se encuentra entre los 125 m s.n.m. en coronación de la balsa (zona alta) y los 23 m.s.n. de las parcelas próximas al río. Atraviesan la zona regable la ctra. denominada Eix de l'Ebre y la local de Vinebre en la Torre de l'Espanyol. El paso de estas dos barreras es por zonas correspondientes al paso de acequias, limitando en solo un punto el cruce para cada una de las dos carreteras. El área de riego comprende una superficie de 380 Ha y está formada por un total de 725 parcelas, propiedad de 250personas o entidades. Las características parcelarias, topográficas y edafológicas de la zona recomiendan la utilización de riego localizado, por lo que se da una presión mínima a la salida de hidrante de 2,0 atm, siendo superior cuando alguna parcela servida, después, se encuentre en cota inferior.

6.- Situación existente. La Comunidad dispone, desde el verano de 1995, de una nueva estación de bombeo al lado del río Ebro, una cañería de impulsión y una balsa reguladora que domina suficientemente la zona baja de riego, juntamente con un corto tramo de cañería soterrada desde la balsa hasta la acequia principal. El sistema de riego existente consta de estaacequia y redes de conducciones a cielo abierto. Se complementa con una estación de bombeo, dotada del equipo electro bomba para regar la zona alta. Debido al cambio de ubicación del punto de alimentación de la red de riego, se hizo necesaria la construcción de una pequeña red deriego a presión para alimentar Pág.3

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aquellas parcelas a las que era imposible servir con la nueva configuración de la red. Esta actuación fue contemplada en la primera fase, concretamente, en el proyecto modificado. En la actualidad se encuentra en correcto funcionamiento, habiéndose instalado, por parte de la comunidad, la red terciaria que abastece a cada parcelade la comentada zona. Esta nueva red discurre básicamente por el interior de la antigua acequia de riego, que una vez instalada la cañería, se rellenó la acequia como medida de protección. El material utilizado es PEAD de diámetro 110 mm, siendo dos las presiones de trabajo: 6 y 10 atm. A lo largo del trazado se encuentran un total de nueve tomas equipadas con una "T" de derivación, instalándose en cada una de ellas una válvula de cierre. EL comentado equipamiento se encuentra en el interior de una caseta realizada en la misma acequia que recoge la cañería, siendo el conjunto de la derivación y la válvula de paso metálicas. La cañería que alimenta la zona de riego de acequias desde la balsa de la zona baja, tiene una longitud total de 376 m, realizada en PVC de diámetro 400 mm y presión nominal 6 atm. La entrega a la red existente de acequias se realiza directamente desde esta cañería, existiendo al final de ella una válvula de mariposa, de diámetro 400 mm, que permite el cierre del sistema de la red de riego. Previa a esta válvula existe una derivación de 100 mm de diámetro, que sirve al pequeño tramo de red a presión antes mencionado, equipado con una válvula de mariposa del mismo diámetro, que permite aislarlo. Todo este sistema de válvulas y derivaciones se encuentra instalado en el interior de una caseta de hormigón armado 2,00 x 2,00 m2 de superficie en planta. La red de riego está constituida por cañerías de fibrocemento de diámetros comprendidos entre 400 mm y 500 mm y por cañerías de P.V.C. para los diámetros inferiores a 400 mm, es decir, desde 315 mm hasta a 110 mm. Se eligieron estos materiales por el ahorro económico que supone en toda la obra, teniendo en cuenta que son materiales idóneos para este tipo de instalaciones. Para las cañerías de la red terciaria, se escogió como material el P.E.A.D., con un diámetro de 90 mm., por encima de posibles alternativas como PVC o fibrocemento, ya que permite una puesta en obra muy cómoda para este diámetro, debido a que es una cañería mas ligera que el fibrocemento; permite realizarradios de curvatura muy ajustados Pág.4

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(20 x Dn), sin necesidad de accesorios especiales y, cuando estos son necesarios, existe una gran cantidad de accesorios que facilitan el trabajo de montaje; las juntas de las cañerías de polietileno se pueden realizar en el exterior de la rasa, lo que mejora no tan solo la rapidez del montaje sino la calidad del mismo, garantizándose una estanqueidad absoluta en el proceso de electrosoldado de las juntas, ya sea de forma tradicional o mediante accesorios especiales; precisamente debido a su flexibilidad, permite que el terreno sobre el que se apoya tenga ligeros asentamientos, además de mejorar el comportamiento de la red ante el golpe de ariete, ya que la celeridad de la onda de presión es mucho mas baja que en las otras dos alternativas.

6.1.- Red de riego a presión φ La red de riego a presión tiene su srcen en la caseta, donde llega la cañería de

400 mm procedente de la balsa, desde donde se suministra a la red de acequias a cielo abierto. En este punto de enlace fue necesaria la instalación de un cono de ampliación de diámetro 400 mm a 500 mm, para enlazar con el diámetro proyectado por la red deriego. La estructuración de la red de riego comentada, consta de dos zonas claramente diferenciadas. La primera de ellas, que llamaremos zona baja, es la que se puede abastecer directamente de la balsa de la cota 65. La segunda, que se identifica como zona alta, es la que necesita de una elevación intermedia para conseguir regar las parcelas mas altas, y se encuentra entre las cotas 65 y 100. La superficie total de riego es de 380,76 Ha, de las cuales 267,73 Ha pertenecen a la zona baja, 102,28 Ha son de la zona alta y el resto 10,75 Ha pertenecen a una zona que tiene riego a presión. La estructuración de la zona baja se realiza a través de un esqueleto de arterias y ramales que acercan el agua a puntos singulares, desde donde, a través de la red terciaria se distribuyen parcela a parcela. El número total de puntos de abastecimiento (de hidrantes) es de 56. La red es ramificada y se compone de un ramal principal, identificado como red primaria, y unos ramales secundarios, identificados como red secundaria, que nacen del Pág.5

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ramal principal. La red terciaria, las características de la cual son comunes a las dos zonas baja y alta, la componen una serie de ramificaciones de cañerías de PEAD de 90 mm de diámetro que sirven el agua a cada una de las parcelas a través de válvulas de mariposa, también de 90 mm de diámetro, ubicadas en pequeñas casetas en el interiorde las parcelas a regar. Al final en la zona baja de la red primaria, el agua que allí llega es elevada desde este punto hasta la balsa de regulación de la zona alta. Situándonos en la balsa, la red de distribución de la zona alta se articula según un ramal de conducción primaria que distribuye el agua directamente a hidrantes o a ramales secundarios, que a la vez la distribuyen al resto de hidrantes. Es de señalar, que se instalaron ventosas en todos aquellos puntos altos intermedios al trazado de cualquier ramal primario y secundario, además de disponer otras intermedias cuando, a pesar de que no queden justificados por los motivos anteriores, la distancia entre las dos ventosas mas próximas supere una longitud de 600 m en zonas muy llanas. Cabe mencionar también, que se instalaron válvulas de seccionamiento en todas las derivaciones de los ramales secundarios, no tan solo en las propias conducciones secundarias sino también en la conducción primaria.

6.2.- Estación de bombeo La 1ª estación de bombeo se sitúa en el PQ 1+750,58 de la conducción principal de la zona baja, al lado del camino de Torre de l'Espanyol, en las parcelas 12 y 14 del polígono 17, ocupando una extensión total en planta de 10,70 x 21,00 m. La 2ª estación de bombeo es idéntica y está situada en la cota 100. El edificio de bombeo tiene unas dimensiones en planta de 8,00 x 4,70 m que se estructura en dos niveles: el primero de ellos permite la entrada a nivel desde el terreno y se sitúa en la cota 69,55 para la estación debombeo nº1, mientras que el segundo nivel está destinado a la ubicación de las bombas, sus órganos de control y los equipos antiariete, Pág.6

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todo esto situado en la cota 67,98. Estos dos niveles se comunican a través de una escalera de hormigón adosada a uno de los muros laterales y protegida con una barandilla metálica. Los cimientos del edificio están formados por una solera de hormigón armado de 0,40 m de grosor de la cual arrancan unos muros de 0,30 m de grosor y una altura de 1,70 m, quedando la coronación de esta enrasada al nivel del terreno. Sobre las esquinas de estos muros se apoyan cuatro pilares de hormigón armado de dimensiones 0,30 x 0,30 m, y una altura de 3,00 m. En la parte superior se construyó un círculo perimetral formado por vigas de hormigón armado de dimensiones 0,40 x 0,30 sobre el cual se levantó un tejado a cuatro aguas de teja árabe. El cierre del edificio se realizó con obra vista de color amarillento. En las paredes sur y este se construyó una ventana situada en la parte superior de las paredes de obra. La llegada de la conducción a la estación de bombeo tiene lugar con una cañería de P.E.A.D.(polietileno alta densidad) de diámetro nominal 280 mm, el eje de la cual se sitúa en la cota 68,35, y se une a un colector de chapa de acero galvanizado de diámetro 250 mm que alimenta a las bombas. Las bombas aspiran de este colector a través de derivaciones a 45º de acero galvanizado de diámetro 150 mm y, una vez impulsada el agua, la bomba la envía por un colector de las mismas características que el de aspiración, el eje del cual se situa en la cota 68,85. La unión entre la salida de las bombas y este colector se hace a través de una cañería de diámetro 150 mm que conecta formando un ángulo de 45º. Por otra parte las cañerías de entrada y salida de las bombas estan unidas a éstas a través de los conos de reducción necesarios. Dado que la estación de bombeo se sitúa en un punto bajo tanto del recorrido de la cañería de aspiración como de la de impulsión, los colectores antes mencionados están dotados de unas derivaciones que permitirán la salida de los mismos. Este agua se recogerá en un pozuelo de dimensiones 0,40 x 0,40 x 0,15 m y, mediante una cañería de PVC de diámetro 125 mm, se conduce al exterior de la Estación. Las bombas de impulsión —dos unidades activas más una de reserva— van montadas sobre unas bancadas de hormigón de dimensiones 0,70 x 1,30 x 0,10 m. Estas bombas son centrífugas, de eje horizontal, con un motor eléctrico de 30 CV que se encarga Pág.7

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de impulsar el agua hasta una altura de 45 m un caudal de 35 l/s. Una descripción mas detallada de estos equipos se encuentra en el apartado de "elementos a instalar" del presente proyecto. Sobre la solera del edificio, al lado de las bombas, están los dos calderines antiariete: uno conectado a la cañería de aspiración y el otro a la de impulsión. De esta manera se pretende proteger las dos conducciones de las sobrepresiones que se podrían producir en el caso de una maniobra brusca de las bombas como podría ser un eventual corte eléctrico. La conexión de los calderines con los colectores se hará con una cañería de chapa de acero galvanizado. En sentido longitudinal al edificio se colocó una viga metálica IPN que sirve de soporte a un polispasto eléctrico de 1.000 Kp de carga máxima, que se utiliza en los trabajos de mantenimiento y reparación de los equipos de la estación, los cuales pueden ser sacados fuera del edificio por la mismapuerta de entrada. Los cuadros eléctricos, los mecanismos de control de las bombas y los contadores están ubicados sobre la plataforma de entrada, siendo estos últimos registrables desde el exterior del edificio, instalándose a la llegada de la estación de bombeo un transformador de 100 KVA. La acometida eléctrica se realiza desde una línea de media tensión de la compañía FECSA, que alimenta a la cooperativa FARE y un centro receptor-emisor de televisión y radio. La llegada a la estación de bombeo se hace mediante una línea aérea, paralela al camino de la Torre de l'Espanyol de unos 250 m de largo.

6.3.- Conducción de impulsión La conducción de impulsión está formada por una conducción de PEAD de 280 mm de diámetro, que saliendo desde la estación de bombeo, conduce el agua hasta labalsa de regulación de la zona alta. La longitud de impulsión es de unos 850 m. En los 730 primeros metros la cañería tiene una pendiente continuada que la hace subir desde la cota 68 hasta la 90 paralela a un camino. En este punto la cañería tiene un giro de Pág.8

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aproximadamente 90° en planta y 45° en alzado, por acomodarse al terreno y acceder a la balsa. Justamente en este lugar de quiebro de la cañería es muy conveniente instalar una ventosa ya que combina su condición de punto alto con un golpe de ariete negativo muy cercano a la trazada de este punto. Por otra parte, por seguridad de cara al llenado de la conducción se instaló una ventosa bifuncional en el PQ 2+100,00. De esta manera garantizamos que el aire no ha de recorrer grandes distancias por dentro de la conducción antes de encontrar una salida. En los últimos 70 m la cañería circula paralela al camino deacceso a la balsa.

6.4.- Balsa de regulación de la zona alta La balsa de regulación de la zona alta, está situada en un lugar desde donde se domina perfectamente la zona regable alta. Al encontrarse en la parte alta de un eje que divide esta zona en dos partes sensiblemente iguales en cuanto a extensión, se optimiza el tamaño de los diámetros de la redde riego, con el consiguiente ahorro económico. La ubicación física de la balsa se encuentra en la parcela 41 del polígono 4, justo por encima del camino que limita inferiormente la mencionada parcela y ocupando los tres primeros bancales de la finca. El acceso a la balsa se realiza desde un camino hecho con tierras, de unos 70 m de largo que enlaza con la red de caminos rurales existentes en la zona. Este tiene una pequeña pendiente desde el punto de enlace hasta la balsa, habiéndose optimizado el trazado al discurrir éste ligeramente paralelo a las curvas de nivel con la finalidad de disminuir al máximo los cambios bruscos de cota. Se dejó previsto untubo de φ 600 mm de hormigón que servirá por alojar en su interior la cañería de impulsión hacia a

la balsa. Se puso una escollera para proteger laobra de posibles erosiones.

La balsa está constituida por una presa de tierras de tipo homogéneo con pantalla impermeable en el talud del lado de las aguas, formado por una lámina de geotéxtil sobre la que se extiende una láminade caucho EPDM (Etileno Propileno Dien Monómero). Pág.9

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La capacidad de la balsa es de 4.500 m3, con unas dimensiones medias de 45 x 25 metros y una profundidad de 4 metros con un resguardo de 0,5 metros. Los taludes de la balsa tienen una inclinación tanto en el exterior como en el interior de 2H:1V y la coronación estará situada en la cota 125,50 y el fondo de la balsa está en la 121,00. Así las medidas de la balsa son: planta inferior16 x 36 metros; planta superior 34 x 54 metros. A lo largo de la coronación de la balsa, se construyó un camino perimetral de tierra de 3 metros de ancho, al cual se accede mediante el camino antes mencionado. En la parte exterior de este camino, se instaló una valla metálica para impedir el acceso de personas ajenas a las instalaciones. Los taludes situados en la parte superior de la balsa serán del 1H:1V y a pie de desmonte, en el límite del camino de coronación de la balsa, se construyó una cuneta revestida de hormigón en masa de recogida de aguas fluviales, que serán conducidas por un lado hacia el torrente, a la altura de la obra especial de cruce, y por el otro hacia el pie de talud del terraplenado de la balsa, que se protegerá con escollera para evitar su degradación. El sobrepasante de seguridad de la balsa se ubica al lado de la entrada a la balsa y consiste en un dado de hormigón que permite que sobrepase el agua 50 cm antes que su cota llegue a coronación de balsa. El agua que sobrepase se conduce mediante la cuneta de hormigón, antes mencionada, hacia el torrente. Por no interrumpir el paso en el camino perimetral a la balsa, se cubre lo sobresaliente con placas de hormigón prefabricado que soportan cargas puntuales de pequeños vehículos que harán trabajos de mantenimiento. La salida de la balsa se realiza desde la propia cañería de abastecimiento a lared de riego, aprovechando cualquiera de las salidas existentes y hasta de algúnhidrante. En esta cañería de salida de la balsa, se instaló un tubo de PVC φde315 mm a la altura del camino perimetral, donde van instaladas las sondas de nivel máximo y mínimo, 125 m y 122 m respectivamente, para el comando de la estación de bombeo.

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El sistema de bombeo está controlado por estas sondas. De esta forma, cada individuo riega su parcela cuando creeconveniente y sin tener en cuenta la franja horaria en la que se encuentra, lo que provoca que posiblemente estemos bombeando en "horas caras" (el kW/h tiene unincremento de precio sobre el establecido), cuandopodremos realizar esta tarea en horas valle, donde el kW/h presenta una rebaja de precio respecto al estipulado.

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7.- Descripción del Proyecto de Automatización Ambas estaciones de bombeo son idénticas. La primera estación se nutre del Rio Ebro y la segunda de la balsa Nº1. Ambas estaciones de bombeo tienen su propio autómata, de igual modelo y con el mismo programa a ejecutar.

LSHD1 LSLD1

Medidor de nivel proporcional Caudalímetro Válvula manuales para aislar las bombas Electroválvula Válvulas de retención para evitar que el agua pueda circular en los dos sentidos Bombas

Figura1. Esquema General.

MARCHA/PARO

AEVM11 PULSADOR LED

RESET ALARMS

ALLT1

AA1

AA2

AA3

ALA1

ALA2

ALA3

ALSV1

ALSV2

ALST1

ALST2 FUNCIONANDO

Figura2. Panel de Control.

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ALST3

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Disponemos de dos estaciones de bombeo idénticas, controladas cada una por su propio autómata. Los dos autómatas son idénticos y están programados de igual forma. Cada estación está compuesta por: Una zona de aporte de agua al sistema, siendo el río Ebro para la estación de bombeo nº1 y la balsa número nº1 para la estación de bombeo nº2. •

Tres bombas, de las cuales sólo dos estarán funcionando cuando el sistema lo requiera, quedando siempre una de reserva por si alguna bomba presentase en un momento dado alguna anomalía. Al producirse una demanda de agua, arrancarán aquellas dos bombas que menos horas de funcionamiento tengan acumuladas, y lo harán con un espacio de tiempo entre ellas de dos minutos para evitar "picos" de tensión elevados y hacerlo de una manera más progresiva. A la hora de parar, una vez alcanzados los niveles deseados, se ejecutará de la misma forma, es decir, primero parará una y dos minutos después la otra. •

Mientras una bomba esté funcionando, en todo momento se controla las posibles averías que se puedan producir así como las horas de funcionamiento. Si se detectara algún error, automáticamente paramos la bomba, dando la alarma correspondiente, y pasando a actuar la bomba de reserva. Evidentemente seguimos controlando las bombas y parándolas en caso de anomalía. Una bomba a la que se le ha detectado un defecto no volverá a arrancar hasta ser reparada y su alarma correspondiente reseteada. Seis válvulas con la función de aislar las bombas para poder sustituirlas en caso de avería. •

•

Una electroválvula para estabilizar el nivel de agua.

Un caudalímetro para indicarnos principalmente si hay o no circulación de fluido. Si las bombas arrancan por necesidad del sistema y no se detecta circulación de agua, implicará anomalía en el sistema. •

Un medidor de nivel proporcional, sito en la balsa, que nos indicará el nivel que hay en todo momento y que, según su lectura, arrancará o no el bombeo. •

Dos detectores de nivel por si el medidor proporcional fallara, y así poder continuar la gestión del bombeo con ellos, ahora ya sin tener en cuenta la hora del día en la que nos encontramos, como hacemos con el medidor de nivel proporcional. •

Cuando el proporcional funciona, según la hora del día y la época del año en la que nos encontremos (en definitiva, según el precio del kilovatio/hora en ese instante), le daremos un valor diferente a las cotas de máximo y de mínimo del proporcional, evitando así arranques innecesarios en una franja horaria cara y aprovechando las horas más económicas para bombear. Ésta es la idea principal del proyecto, el abaratar costes en relación a la solución existentes, así como mejorar la calidad del sistema. Pág 13

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8.- Elementos Instalados. 8.1- Bombas Cada estación de bombeo consta de tres bombas. El modelo es el 10x40 de la casa Bombas Guinard S.A. y fue elegido por ser una de sus aplicaciones principales los bombeos de agua para riego, cumpliendo perfectamente con las exigencias del proyecto que son principalmente el levantar el agua hasta una altura de 45 metros con un caudal de 35 l/s. Esta necesidad es la que hizo optar por el tipo 10x40, que, como se puede ver en las especificaciones de la bomba incluidas en el anexo del presente proyecto, cubre por completo las exigencias del bombeo. Sus principales ventajas son: Estanqueidad adaptable según el producto bombeado, siendo la forma elegida la de cierres mecánicos dobles. • Impulsor equilibrado hidráulicamente, los rodamientos exentos de todo empuje axial, no se fatigan, por lo que trabajan en condiciones óptimas. • Rodamientos sobredimensionados. El rodamiento del lado impulsor está reforzado, soportando las más fuertes cargas, correspondientes a dimensiones y capacidades superiores. • Bastidor lubricado por grasas. • Eje de máxima sección, eliminando así las vibraciones. •

• Posibilidad de refrigeración exterior de la caja de cierre. • Medidas normalizadas DIN 24.255 • Estandarización de sus componentes, con un número limitado

de piezas en la gama. •Variantes de construcción adaptadas según el tipo de agua. En este caso es agua dulce, por lo que el cuerpo de la bomba es de fundición e interiores de bronce.

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8.2- Válvulas Son del tipo Válvulas Proceso Gama KE(ver anexo). Estas válvulas son de dimensiones y peso reducido, con ausencia de soportes. El montaje y desmontaje es rápido y las pérdidas de carga mínimas. Sus diámetros van desde los 40 a los 600mm por lo que son aptas para este proyecto. Sus principales caracteristicas son: estanqueidad total, permanente y contínua obtenida por el contacto esférico entre la mariposa y el anillo. • estanqueidad interna fiable y duradera, asegurada por el empleo de juntas en los pasos de eje. • seguridad de utilización, sólo el anillo y la mariposa están en contacto con el fluído vehiculado. • diseño, formulacion y fabricación integrada de elastómeros y plastómeros •ausencia de mantenimiento. •

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9.- Elementos a Instalar. 9.1- Arrancadores Los arrancadores son de tipo Arrancadores-ralentizadores progresivos Alistart 3 para aplicación en bombas (ver especificaciones en el anexo). En el caso particular de control de bombas del tipo que tenemos, la supresión del eventual “golpe de ariete” al solicitar una parada requiere un control preciso de la deceleracion del motor, aunque el programa haya tenido en cuenta este “golpe de ariete” y nunca pare dos bombas a la vez, lo que duplicaria su efecto. En el Alistart 3 para aplicación en bombas, este control se garantiza regulando en bucle cerrado la tensión del motor en la deceleración. El aparato está equipado con un transformador que garantiza el aislamiento y permite adaptar la tensión de control al circuito de medida. Sus características principales son: en el arranque: supresión del impulso de despegue (“booster”), innecesario para controlar bombas centrífugas, y limitacion de la corriente a 4 Ir (en lugar de 5 Ir). • en el ralentizamiento: supresion de la posibilidad de frenado por inyeccion de corriente continua, y control preciso de la deceleración. • deteccion de sobrecarga o subcarga del motor. •

9.2- Electroválvulas Las electroválvulas son las MFH - Línea Clásica, siendo unas electroválvulas versátiles y sólidas, de diseño compacto, sumamente resistentes al desgaste. Son electroválvulas de gran duración y fiabilidad.

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9.3- Medidor de nivel Cada sistema de detección del nivel de las balsas (identico para ambas, como pasa con el resto de los elementos descritos en este apartado) está compuesto por:

1 Transmisor de nivel Ultrasónicos PROSONIC FMU 860 , de características siguientes (ver anexo): • Electrónica: microprocesador. • Montaje: sobre pared. • Protección: IP 65. • Temperatura: -20...+60ºC. • Alimentación: 230 VAC + 15%/-20% 50/60 Hz. • Entradas: para 2 sensores, galvanicamente aisladas. • Contactos de alarma: 3 • Programación: vía bus RS-485, incorporado a través del PC. • Señales de salida: 2 galvánicamente aisladas, de 4....20mA

1 Sensor Ultrasónico tipo PROSONIC FDU80-RG1A, de caracteristicas siguientes: (ver anexo) • Material de la caja: PPS. • Protección: IP 68. • Material membrana: Aluminio recubierto de PE.

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• Conexión a proceso: Rosca 1” G en Acero Inox 304. • Temperatura máxima: -20...+80ºC.

1 Programa de configuración COMMUWIN, que funciona en un ordenador personal tipo AT o XT, con sistema operativo Windows 95/98. -Medición por ultrasonidos. El eco se usa como medida del contenido de un depósito por determinación del nivel hasta el cual se ha llenado. Un sistema de eco emite pulsos de vibraciones ultrasónicas desde un punto situado sobre el producto, y recibe el eco reflejado sobre su superficie. La distancia de la superficie reflejante se determina midiendo el tiempo que ha durado la propagación. El tiempo de propagación es una medida directa de la distancia entre el sensor de eco y la superfície relajante. La distancia viajada por el sonido es el producto del tiempo de propagación por la velocidad del sonido. Si la posición de sensor de eco es conocida, el nivel, y en consecuencia el contenido del depósito, podrá ser deducido. La velocidad del sonido en el aire es cercana a los trescientos treinta y un metros por segundo a cero grados centígrados y cambia un 0,17% cada ºC. Es por este hecho que los sensores de eco deben estar compensados por temperatura. Si la vibración ultrasonora ha de propagarse a través de otros gases distintos del aire, deberá ser calibrado consecuentemente. Un sistema de medición consiste en un sensor y un procesador/amplificador de señal que puede instalarse distancia. La unidad procesadora suministra una señal de salida ajustable a dos rangos distintos, 0-20mA o 4-20mA. Esta señal es proporcional al nivel medido. La célula de medición es una unidad sensora y transmisora a la vez. Pág 18

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Consiste de una membrana a la que están acoplados unos cristales piezoeléctricos. Como transmisor, estos cristales están excitados por una señal eléctrica que hacen vibrar la membrana a una frecuencia ultrasónica. Funcionando como detector o sensor, los cristales generan una pequeña señal de tensión cuando las vibración ultrasónica hace vibrar la membrana. Esto ocurre cuando la señal reflejada por la superficie retorna otra vez a la membrana. La diferencia de tiempo entre la señal transmitida y su eco, la llamamos tiempo de propagación. La función analógica de tales sistemas de eco se ve potenciada por la tecnología digital. La razón es la gran variedad de información que puede ser transferida digitalmente y la posibilidad de establecer un diálogo con el sensor. En efecto, con un sistema digital no sólo es posible transmitir el tiempo de propagación, sino que el sensor puede ser debidamente identificado y la señal enviada sincrónicamente con la temperatura.La información de nivel puede evaluarse mediante una técnica basada en un perfil corrector, que permite no tener en consideración ecos ocasionales o perturbaciones producidas por material en movimiento o producto mal mezclado. Otros objetos, tales como las aberturas de alimentación, los anillos internos de refuerzo del contenedor o los cordones de soldadura, también pueden reflejar la señal tan pronto quedan descubiertos. Estos falsos ecos permanentes pueden suprimirse elevando el umbral de detección de tales puntos en el microprocesador de evaluación, de forma que no sean registrados.

9.4- Caudalímetro TM

El modelo utilizado es el ProBar Rosemount® (ver anexo).

Volumetric Flowmeter de la casa

Sus características principales son: • es muy facil de instalar. • costes de operación bajos debido a la bajada de presión. • se ofrece como caudalímetro calibrado para alta precisión. • salida de 4-20mA.

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9.5- Medidor de temperatura Los elementos que forman parte de la lectura de la temperatura de cada una de las bombas son:

1 Termistor con coeficiente de temperatura positivo (PTC) que forma parte de una gama de termistores con coeficiente de temperatura positivo, ideal para uso en circuitos de aviso y de disparo que detecten temperaturas excesivas en equipos industriales. Entre sus ventajas destaca el poder conectar los termistores en serie (el circuito abierto es a prueba de fallos) de manera que se pueden controlar diversos puntos de temperatura en un equipo mediante un único circuito de detección, ahorrando costes. Cada dispositivo funciona básicamente como una resistencia de valor bajo, (normalmente 100 ohmnios) a bajas temperaturas, y dicho valor de resistencia aumentará rápidamente, en un factor 100 aproximadamente, al superarse la temperatura de referencia T, previamente especificada. Se ofrece en dos versiones. La primera está formada por un pequeño disco PTC recubierto de resina y protegido por un manguito aislante de poliolefina irradiada. Su pequeño tamaño es muy útil cuando el espacio de detección es muy reducido, como por ejemplo en encapsulados, bobinados de motores, etc.. Evidentemente éste el el modelo que utilizaremos. La segunda versión consta de un disco PTC embutido en un tornillo de montaje de aluminio ionizado, que puede roscarse fácilmente a disipadores de calor o a chasis de instrumentos ofreciendo una alta conductividad térmica. Todas las versiones se suministran con cables de hilo de cobre bañado en plata con aislamiento de PTFE codificados por colores, y de 200mm de longitud nominal.

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1 Convertidor de t emperatura programable MCR Los módulos programables MCR-T convierten señales de temperatura de termistores, termoresistencias y termopares, así como de sensores con curvas características mV lineales en señales analógicas normalizadas. Opcionalmente se pueden conectar 2 termopares para medición de temperatura diferencial. La evaluación de las señales medidas y la linealización de las curvas características de los sensores se efectúa con un microprocesador. Un nivel analógico postconectado convierte la señal, opcionalmente, separada galvánicamente en 0(4)20mA, o en las señales inversas. Adicionalmente, el módulo MCR-T está equipado con una salida de conexión electrónica (salida por transistor PNP 100 mA/24V).

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9.6- Detector de nivel absoluto El modelo elegido es el FLT 260 de la marca Endress+Hauser, presentando las siguientes características: • Cuerpo de dimensiones reducidas. Ocupa poco espacio, se monta con facilidad

incluso en lugares de difícil acceso. • Cuerpo robusto en acero inoxidable.

Indicación del estado de conmutación y pruebas exteriores para facilitar el control. •

• Bajo coste de

conexión gracias al conector.

Este detector ha sido especialmente diseñado para la detección de nivel en tanques, balsas y depósitos.

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9.7- Detector de vibración. El modelo elegido es el VS-5101. Este sensor está diseñado para capturar, procesar e imprimir datos de vibración para cualquier superficie. El software de análisis procesa numéricamente los datos para generar impresiones del desplazamiento, velocidad, aceleración, espectro de potencia y respuesta de choque. El sistema es capaz de detectar vibraciones en un rango de frecuencias de 0 a 400 KHz, com frecuencias de muestreo en el rango de 6.25K a 800K muestras por segundo, y puede almacenar hasta 64K de datos de muestras (2 bytes por muestra). El procesador del sistema, adquiere los datos, realiza una conversión a digital, y transmite los datos a un PC para almacenarlos y procesarlos posteriormente. El sensor laser tiene un rango de desplazamiento máximo de 5 m, una velocidad máxima de 3.6 m/s y una resolución de 0.00254 micras. El sensor puede recibir una señal reflejada útil procedente de gran variedad de superficies especulares y / o reflectantes, permitiendo la medición de la vibración sin contacto. Para superficies no reflectantes, puede usarse una lente para aumentar el retorno de la señal. Este modelo viene con una salida analógica.

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10.- Selección del Autómata Programable FUNCIONES PASO MODO MARCHA/PARO LLENADO INICIAL DE LAS TUBER AS RESET DE ALARMAS COMPROBAR EL CORRECTO CONSUMO DE LA BOMBA1 COMPROBAR EL CORRECTO CONSUMO DE LA BOMBA2 COMPROBAR EL CORRECTO CONSUMO DE LA BOMBA3 COMPROBAR LA CORRECTA VIBRACI N DE LA BOMBA1 COMPROBAR LA CORRECTA VIBRACI N DE LA BOMBA2 COMPROBAR LA CORRECTA VIBRACI N DE LA BOMBA3 COMPROBAR LA CORRECTA TEMPERATURA DE LA BOMBA1 COMPROBAR LA CORRECTA TEMPERATURA DE LA BOMBA2 COMPROBAR LA CORRECTA TEMPERATURA DE LA BOMBA3 COMPROBAR EL CORRECTO CAUDAL EN LA TUBER A MEDIDOR PROPORCIONAL

ACTUACIÓN SOBRE LAS BOMBAS

SENSORES 1 PULSADORMARCHA/PARO

PREACCIONADORES

PLC INTERFACES

1 PILOTO DE BOMBEO FUNCIONANDO 1 ELECTROV LVULA MONOESTABLE AEVM11

1 ENTRADA DE 24Vcc 1 SALIDA 24Vcc 0.5 A

1 PULSADOR RESET ALARMAS

1 SALIDA 24Vcc 0.5 A

1 ENTRADA DE 24Vcc

1 SENSOR DE CONSUMO ANALÓGICOCB1

1 PILOTO DE ALARMA ALA1

1 SALIDA 24Vcc 0.5 A

1 SENSOR DE CONSUMO ANALÓGICOCB2

1 PILOTO DE ALARMA ALA2

1 SALIDA 24Vcc 0.5 A

1 SENSOR DE CONSUMO ANALÓGICOCB3

1 PILOTO DE ALARMA ALA3

1 SALIDA 24Vcc 0.5 A

1 SENSOR DE VIBRACIÓN ANALÓGICOVB1

1 PILOTO DE ALARMA ALSV1

1 SALIDA 24Vcc 0.5 A

1 SENSOR DE VIBRACIÓN ANALÓGICOVB2

1 PILOTO DE ALARMA ALSV2

1 SALIDA 24Vcc 0.5 A

1 SENSOR DE VIBRACIÓN ANALÓGICOVB3

1 PILOTO DE ALARMA ALSV3

1 SALIDA 24Vcc 0.5 A

1 SENSOR DE TEMPERATURA ANALÓGICOTB1

1 PILOTO DE ALARMA ALST1

1 SALIDA 24Vcc 0.5 A

1 SENSOR DE TEMPERATURA ANALÓGICOTB2

1 PILOTO DE ALARMA ALST2

1 SALIDA 24Vcc 0.5 A

1 SENSOR DE TEMPERATURA ANALÓGICOTB3

1 PILOTO DE ALARMA ALST3

1 SALIDA 24Vcc 0.5 A

1 MEDIDOR DE CAUDAL ANALÓGICOCAUDAL1

1 PILOTO DE ALARMA ALFT1

1 SALIDA 24Vcc 0.5 A

2 SENSOR DE NIVEL CAPACITIVO LSHD1 Y LSLD1

1 PILOTO DE ALARMA ALLT1 1 CONTACTOR PARA LA BOMBA 1 AA1 1 CONTACTOR PARA LA BOMBA 2 AA2 1 CONTACTOR PARA LA BOMBA 3 AA3

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1 SALIDA 24Vcc 0.5 A

3 SALIDAS 24Vcc 0.5 A

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11.- Configuración del PLC necesario Del apartado anterior (Selección del autómata programable), resulta la configuración del PLC siguiente: • 2 entradas digitales de 24 Vcc. • 11 entradas analógicas. • 16 salidas digitales de 24 Vcc, 0,5 A. • un puerto de comunicaciones serie asíncrono.

Si tomamos como referencia los autómatas programables de la serie SIMATIC S5 de SIEMENS, y en concreto el S5-95U que dispone al menos de la siguiente periferia integrada: • 16 entradas digitales de 24 Vcc. • 8 entradas analógicas. • 16 salidas digitales de 24 Vcc, 0,5 A. • un puerto de comunicaciones serie asíncrono para programación y

entrada/salida de datos. Podemos comprobar que este equipo cumple perfectamente las especificaciones impuestas por el sistema de control a implementar, con el único detalle de añadir un módulo más de 8 entradas analógicas.

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12.- Escritura de un programa En los autómatas programables PLC, las tareas se formulan en programas de usuario. En ellos el usuario fija en una serie de instrucciones cómo el autómata debe mandar o regular una instalación. Para que el autómata "AG" pueda entender el programa, este debe estar escrito siguiendo reglas prefijadas y en un lenguaje determinado de programación: Para ello existe el lenguaje STEP 5.

13.- Formas de representación Existen las siguientes maneras:

13.1.- Lista de instrucciones (AWL) Se representa el programa como una sucesión de abreviaturas de instrucciones. Estas, tienen la siguiente estructura:

002: U E 32.0 002 U E 32.0

⇒ ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ ⇒ ⇒

es la Dirección relativa de la instrucción en el módulo respectivo. es la Operación. es el Operando. es el Parámetro identificador del operando.

La operación indica al AG que es lo que debe hacer con el operando. El parámetro indica la dirección del operando.

13.2.- Esquema de funciones (FUP) En FUP se representan gráficamente con símbolos las combinaciones.

13.3.- Esquema de contactos (KOP) En KOP se representan gráficamente con símbolos las funciones de control. El lenguaje STEP 5 tiene las siguientes zonas de operandos: • • • • • • • • •

E (entradas) Interfases del proceso del autómata. A (salidas) Interfases del autómata de proceso. M (marcas) Memorias para resultados binarios intermedios D (datos) Memorias para resultados digitales intermedios. T (temporiz.) Memorias para la realización de temporizaciones. Z (contador) Memorias para la realización de contadores. P (periferia) Interfase del proceso al autómata. K (constantes) Valores numéricos fijos OB,PB, SB, FB,DB Auxiliares para estructurar el programa.

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14.- Estructura del programa El programa puede ser lineal o estructurado:

14.1- Programación Lineal: Para procesar tareas simples de automatización, basta con programar las diferentes instrucciones en un módulo.

14.2.- Programación estructurada Para mantener la claridad de los programas, una secuencia de instrucciones dispuesta linealmente se estructura en diferentes secciones, con entidad propia, que se programan en módulos software. En este caso es posible utilizar también módulos de organización que permiten reaccionar puntualmente a interrupciones en la ejecución cíclica del programa. Para resolver tareas complejas es más conveniente dividir el programa global en secciones (módulos) con entidad propia. Este procedimiento tiene las siguientes ventajas: • Programación más simple y clara, incluso en programas • posibilidad de estandarizar partes del programa. • facilidad para efectuar modificaciones.

de gran tamaño.

• prueba más simple del programa. • puesta en servicio más simple. • utilización de subprogramas (un módulo se llama desde diferentes puntos). • menor prolongación del tiempo de ciclo al usar la función PG "'STATUS".

En el lenguaje de programación STEP 5 existen cinco tipos de módulos:

14.3.- Módulos de organización (OB) Los módulos de organización constituyen la interfase entre el sistema operativo y el programa de usuario; se hacen cargo de la administración del programa de usuario. Los OB pueden agruparse de acuerdo a las tareas siguientes y se llaman como se indica entre paréntesis: • OBparte paradel ejecución programa ARRANQUE (llamada controlada por por sistema del operativo).

evento OB para ejecución cíclica del programa (llamada cíclica por el sistema operativo). • OB para ejecución del programa controlado por tiempo (llamada controlada por tiempo por parte del sistema operativo). • OB para ejecución del programa controlado por alarma (de proceso) (llamada controlada por evento por parte del sistema operativo). •

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•OB con funciones similares a los módulos funcionales integrados (llamada por parte del programa de usuario).

14.4.- Módulos de programa (PB) En este tipo de módulos se programan normalmente secciones cerradas de un programa. Particularidad:

En módulos de programa es posible representar gráficamente funciones de control. Llamada

Los módulos de programa se activan con as llamadas SPA o SPB. Estas operaciones pueden programarse en todos los tipos de módulos, excepto en módulos de datos. Las operaciones de llamada y fin de módulo inhiben el VKE. Sin embargo, el VKE puede llevarse al "nuevo" módulo, y evaluarse allí.

14.5.- Módulos de paso (SB) Este tipo especial de módulos de programa sirve para programar mandos secuenciales. Se tratan como los módulos de programa (solo utilizable en el S5-95U).

14.6.- Módulos funcionales (FB) Los módulos funcionales son módulos de programa especiales. En ellos se programan partes de programas (p. ej. funciones de aviso y aritméticas) que aparecen con frecuencia o que tienen una gran complejidad. Son parametrizables (en el 55-95U) y disponen de un juego ampliado de operaciones (p. ej. operaciones de salto dentro de un módulo).

14.7.- Módulos de datos (DB) En ellos se almacenan datos necesarios para la ejecución del programa de mando. Ejemplos de datos: valores reales, valores límite, textos. Usando llamadas es posible abandonar un módulo y saltar a otros. Esto permite anidar en hasta 16 niveles módulos de programa, funcionales y de paso. Nota:

Al calcular la profundidad de anidado hay que tener en cuenta que el sistema operativo puede llamar por sí mismo a un módulo de organización cuando se dan determinadas circunstancias (p. ej. 0B3).

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La profundidad total de anidado resulta de la suma de las profundidades de anidado de la ejecución del programa cíclica (OB1), controlada por alarmas (0B3) y controlada por tiempo (0B13). Si el anidado supera 16 niveles, el autómata pasa a STOP emitiendo el mensaje "Desbordamiento pila de módulos STUEB".

15.- Descripción del sistema 15.1-Entradas/Salidas digitales La gran cantidad de aplicaciones de los autómatas, requiere una cantidad muy diversa de entradas y salidas.

S5-95U Entradas/Salidas Entradas/salidas digitales Entradas/salidas analógicas Entradas de contador Entradas de alarma

Integradas 32 9 2 4

máximas 480 41 66 4

Este autómata posee entradas y salidas digitales integradas, en el caso que fueran necesario mas de las ofrecidas, se haría una ampliación, utilizando los módulos del S5100U. 15.2.- Entradas/salidas analógicas Además de las entradas digitales, este autómata posee entradas/salidas analógicas integradas. También se pueden ampliar estas con los módulos del 100U, como es en nuestro caso.

15.3.- Entradas de alarma Junto a las entradas y salidas antes mencionadas, existen alarmas integradas para el procesamiento de alarmas por interrupción.

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15.4.- Entradas de contador Hay muchas aplicaciones, que exigen el uso de contadores. Por este motivo el 95U ofrece entradas de contador integradas que cubren una amplia gama de aplicaciones de contaje. Posee las entradas de contadores siguientes: • Un contador adelante (16 Bit), con una frecuencia de contaje de 2 KHZ. • Un contador adelante (16 Bit), con una frecuencia de contaje de 5 KHZ. Ambos contadores pueden configurarse en cascada para formar un contador adelante de 32 bits. Existen tres módulos adicionales, pertenecientes a la gama del 100U, con los que podemos ampliar el autómata dependiendo de nuestras necesidades. Son los siguientes: Un módulo de contadores de dos canales, hasta 500 KHZ, decrementante. Un contador rápido monocanal hasta 500 KHZ, con dos valores de preselección, para operaciones de contaje y posicionamiento controlado. • Un módulo periférico inteligente con dos canales de contador hasta 58 KHZ, contaje incrementante o decrementante. • •

15.5.- Memoria de usuario Durante la puesta en marcha del autómata, el programa se carga en la memoria del usuario. El tamaño de esta memoria limita la extensión del programa. Esto quiere decir que determinados programas, que ocupen mucha memoria, no se pueden utilizar en cualquier autómata. Si durante la ejecución del programa se almacenan otros datos procedentes del proceso, entonces se reduce la memoria disponible para el programa.

15.6- Tiempo de ejecución Delresponder tiempo de ejecución del programa depende la velocidad con que el autómata pueda a señales procedentes del proceso.

15.7.- Marcas/temporizadores Las marcas y temporizadores internos son elementos imprescindibles en tareas de control. En la siguiente tabla informa de la cantidad de marcas, contadores y temporizadores de que dispone el 95U. Pág 30

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Remanente: Mantiene su contenido al desconectar la alimentación. No remanente: No mantiene su contenido al desconectar la alimentación.

Operando Marcas Contadores Temporizadores

S5-95U Remanente 0.0…63.7 0…7

Noremanente 64.0…255.7 8…127 0…127

15.8.- Procesamiento de alarmas del proceso En algunas aplicaciones es necesario considerar inmediatamente señales (alarmas) procedentes del proceso y activar en el autómata reacciones adecuadas. Para ello es preciso interrumpir el ciclo normal a fin de procesar dichas alarmas del proceso. Esto corre a cargo del sistema operativo que llama entonces al módulo de organización programado correspondientemente.

15.9.- Programación controlada por tiempo (OB 13) Si desea interrumpir a intervalos prefijados su programa cíclico, a fin de ejecutar una rutina, entonces puede hacer uso de la programación controlada por tiempo. Para ello se interrumpe el programa cíclico y se llama el módulo de organización que incluye la rutina a ejecutar.

15.10.- Regulador PID (FB 250 FB 251) Existen muchas aplicaciones que exigen realizar tareas de regulación. Para este fin, el sistema operativo del 95U incorpora un regulador PID llamable desde el programa. Este regulador está integrado en el sistema operativo del autómata, con lo cual no ocupa espacio adicional en la memoria del usuario.

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16.- El grafcet 16.1.- Introducción En la actualidad, la constante revolución tecnológica ha obligado a adoptar nuevas técnicas en la automatización de máquinas y procesos. Las actividades realizables y los dispositivos utilizados pueden ser muy diversos, entre otras, se puden utilizar señales analógicas, realizar cálculos y operaciones complejas... El especialista en automatismos, realiza un análisis del problema y, mediante unos símbolos gráficos propios de su trabajo y experiencia, hace los esquemas correspondientes a la tecnología utilizada. El Gafcet pretende ser una herramienta útil y eficaz para facilitar la representación y dar solución al automatismo.

16.2.- ¿Qué es el GRAFCET? Gráfico Funcional de Control de Etapas y Transiciones Es un sistema gráfico de representación de control (secuencial) mediante la sucesión alternada de etapas y transiciones. • Es una variante del Diagrama de Transiciones de Estados. • Es una simplificación sistematizada de las Redes de Petri. • Está normalizado a nivel europeo CEI 848. •

16.3.- Sistema combinacional Un sistema es combinacional, cuando para cada combinación de estados de los elementos de entrada del sistema, hayuna, i solo una, combinación de estados de los elementos de salida. Así, viendo la combinación de estados de las entradas podemos saber directamente cual será la combinación de estados de los elementos de salida.

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16.4.- Sistema secuencia Un sistema es secuencial, cuando para alguna combinación de los elementos de entrada podemos tener más de una combinación de estados en los elementos de salida. Cuando, además de como están ahora las entradas, hemos de considerar como han estado y cual ha sido su evolución. 16.5.- Estado Estado de un elemento: es una de les maneras o formas en que podemos encontrar a ese elemento en un instante. Estado apagado de una bombilla • Estado encendido de una bombilla •

• •

Interruptor abierto Interruptor cerrado

Marcha a derechas de un motor • Marcha a izquierdas • Motor parado •

• •

Final de carrera accionado Final de carrera no accionado

16.6.- Etapas En un grafcet todos los Estados estables del sistema tienen asociado un elemento de memoria llamado etapa. Las etapas se representan con un cuadrado, o bien con un doble cuadrado en el caso de las etapas iniciales.

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Las etapas están numeradas de forma ordenada al desarrollo del automatismo. La etapa 0 es una etapa inicial, i la 12 es una etapa normal con una acción asociada.

16.7.- Antecedentes Graphe de Comande Etape-Transition

Se creó en Francia, en el año 1977, por AFCET (Association Française pour la Cybernétique Economique et Technique) y ADEPA (Association pour le Développement de Production Automatisée). Surgió necesidad de disponer de un método de descripción de procesos secuenciales que ante fueralaeficaz, simple e interpretable por técnicos de diferentes campos.

16.8.- Tipos de GRAFCET •

GRAFCET de Nivel 1 -descripción funcionalSe trabaja con las especificaciones funcionales del automatismo, de forma independiente a la tecnología que lo llevará a la práctica. Describe las acciones que se deben efectuar y los elementos de control que intervendrán, sin indicar los elementos concretos que serán utilizadas.

•

GRAFCET de Nivel 2 -descripción tecnológicaDeben indicarse todas las especificaciones de los órganos operativos. Deben detallarse los elementos tecnológicos que intervendrán.

•

GRAFCET de Nivel 3 -descripción operativaDeben especificarse todos los elementos, con los distintivos propios de las entradas y salidas, así como las marcas o relés internos que serán utilizados.

16.9.- Elementos del Grafcet

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16.9.1.- Etapas iniciales

Etapa inicial sin retorno •

Etapa inicial con retorno

Etapa inicial con retorno y con activación forzada

Una etapa inicial se representa con un doble cuadrado.

• •

Las de un las sistema se iniciales activan altienen iniciarelelmismo GRAFCET. Unaetapas vez seiniciales han iniciado, etapas tratamiento que las otras etapas. • Un sistema debe tener como a mínimo una etapa inicial.

16.9.2.- Etapas normales

Etapa normal

Etapa normal activa

Las etapas representan los estados estables del sistema. Las etapas del GRAFCET se representen mediante un cuadrado numerado. Las etapas deben estar numeradas; aún que no necesariamente de forma correlativa. No puede haber dos etapas con el mismo número. • Las etapas poden estar activas o inactivas. Al representar el estado del GRAFCET en un momento dado, se puede indicar que una etapa está activa, con un punto de color (etapa 4). • En las etapas, puede o no haber acciones asociadas. • • •

16.9.3.- Acciones asociadas

Etapa sin ninguna acción asociada

Etapa con una acción asociada Etapa con dos acciones asociadas Hacer girar el motor a la derecha Hacer girar el motor a la derecha y hacer funcionar el ventilador

Una etapa sin ninguna acción asociada (etapa 2) pude servir para hacer detener una acción mono estable que se realizaba en la etapa anterior, o como etapa de espera. • Una acción asociada (etapa 3). Nos indica que al estar activa la etapa, el motor girara a la derecha. •

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En una etapa puede haber múltiples acciones asociadas (etapa 4). Al estar la etapa 4 activa, el motor girara a la derecha, y al mismo tiempo el ventilador estará funcionando. • Si en un sistema en un momento concreto solo hay una sola etapa activa, entonces, solo estarán funcionando las elementos activados por las acciones asociadas en esa etapa. (a no ser que en otra etapa se haya activado de forma bi estable otra acción) •

16.9.4.- Acciones asociadas condicionadas La acción a realizar en una o más de les acciones asociadas a una etapa, puede estar condicionada a una función booleana adicional. En esté caso el motor girara a la derecha mientras esté activa la etapa 3 y además la puerta no haya llegado ya a la derecha. En el rectángulo donde se representa la acción asociada, hay una entrada para las condiciones. • La norma IEC-848 propone las representaciones siguientes para las acciones asociadas condicionadas. •

Acción condicionada

Supongamos un sistema en que tenemos un cuadro electrónico, para la regulación unas de maquinas. Si estando activa ladeetapa espera 2, y el termostato indica un sobre calentamiento, el ventilador se pondrá en marcha. Esta condición, la podemos representar dentro del recuadro de la acción, o bien fuera. Acción retardada

Delayed El motor A es pondrá en marcha 5 segundos después de activar se la etapa 10; si la transición r se activa antes de ese tiempo el motor no llegara a ponerse en marcha. Acción limitada

Limit La bomba es pondré en funcionamiento durante 10'' después de haberse activado la etapa 11, pasado este tiempo aún que no se active la transición s, la bomba dejará de funcionar.

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Acción de impulso

Al activarse la etapa 12, se activará la electro válvula K con un impulso de señal. Acción memorizada

Cuando se active la etapa 13, el motor A se pondrá en marcha de forma bi estable (set), y al salir de la etapa, continuara funcionando hasta que se haga un reset a la acción. Al activarse la etapa 14, el motor A se detendrá, ya que en esa etapa, la acción hace un reset al funcionamiento del motor.

16.9.5.- Transiciones Las transiciones representan las condiciones que el sistema debe superar para poder pasar de una etapa a la siguiente. Al pasar una transición, el sistema deja de estar en una etapa y inmediatamente va a la siguiente. Validar la transición implica un cambio en las etapas activas del GRAFCET Las transiciones se representan con un pequeño segmento horizontal que corta la línea de enlace entre dos etapas. •

Son etapas de entrada a una transición, todas las etapas que conducen a una transición. •

•

Son etapas de salida a una transición, las etapas

que salen de una transición.

16.9.6.- Receptividades asociadas a les transiciones La condición o condiciones que se deben superar per poder pasar una transición, reciben el nombre de receptividades. En una transición podemos tener: • Una condición simple [Pm] • Una función booleana [(Pm+Pk]*Pp'] • El señal de un temporizador o contador [T03] En este caso, es habitual que el temporizador se haya activado a contar en la acción asociada de la etapa de entrada.

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•

La activación de otra etapa del GRAFCET [ X12 ] Donde X nos indica que la receptividad esta condicionada al hecho que la etapa (en este caso la 12) esté activa.

16.9.7.- Líneas de enlace

Las líneas de enlace son

líneas verticales o horizontales, que unen con una dirección significativa (a no ser que se indique lo contrario de arriba a abajo), las distintas etapas con las transiciones, y las transiciones con las etapas.

16.9.8.- Diseño y estructuras Desarrollo del sistema •

El diagrama se dibuja con una sucesión alternada de etapas y transiciones.

•

No puede haber dos etapas seguidas, ni tampoco dos transiciones seguidas Entre las etapas 200 y 201 o entre las etapas 200 y 202 hay dos condiciones para la transición (000 y 001 o 000 y 002).

En este caso esto se puede resolver haciendo que la receptividad de la transición se cumpla si es valida la función And (000 * 001) o la (000 * 002)

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Al superar la condición 003 de la transición, el motor debe girar a la derecha y también se debe accionar el ventilador. Para realizar esto se han de poner todas les acciones asociadas en la misma etapa.

No puede haber dos etapas seguidas, ni tampoco dos transiciones seguidas.

16.9.9.- Evolución del sistema Para que el sistema pueda evolucionar es necesario: Validar la transición. Todas las etapas de entrada a la transición deben estar activas. • Que sea cierta la receptividad asociada. Deben ser ciertas las condiciones de la transición. •

La primera transición se podrá validar, si la etapa 123 esta activa, y ademas se cumple la condición000. En este momento deja de estar activa la etapa 123, y le toma el relevo la 124. El grafcet evolucionara a la etapa 125, si estando activa la etapa 124 se cumple la condición 002 y también la 005

Las etapas 200 y 210 son etapas de entrada a la transición. Para validar la transición, deben estar activas las dos etapas. Para poder entrar a la etapa 220, la transición tiene que estar validada y se debe de cumplir la receptividad asociada (003) a la transición. Pág 39

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Secuencia única Un GRAFCET será de secuencia única, cuando en el diagrama solo hay una sola rama; el conjunto de etapas se irán activando una tras la oltra, después de validarse las recepciones asociadas a las transiciones.

Bifurcación en O. Selección de secuencia.

Habrá una selección de secuencias, cuando al llegar a un punto encontremos una bifurcación en O, En el será necesario escoger cual, de les distintas sucesiones de etapas y transiciones se debe seguir. No es necesario que los diferentes caminos tengan el mismo número de etapas; pero sí conviene que las receptividades asociadas a las transiciones, sean excluyen tes entre si.

Giro a derecha o a izquierda de un motor. Para seleccionar el sentido de giro de un motor, utilizaremos la bifurcación en O. Un motor puede girar: A la derecha O a la izquierda

Bifurcación en Y. Trabajos en paralelo En automatismo, habrá una bifurcación en Y o "Trabajos paralelos", cuando a partir de un punto, debe evolucionar de forma simultánea por todas les ramas. Al final de estas, encontraremos unas etapas de espera. (108, 132, 155) El sistema continuara su evolución, cuando cada una de les ramas haya llegado a su etapa de espera. Pág 40

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El nombre de etapas de las diferentes ramas puede ser distinto de una a la otra. Motores con trabajos simultáneos

Dos motores MA i MB, desplazan unas piezas. Primero el motor MA va desde FcAe a FcAd, entonces es el MB quien lo hace desde FcBe hasta FcBd. Después los dos vuelven a las posiciones iniciales FcAe y FcBe. El ciclo se re inicia cuando los dos están de nuevo en las posiciones iniciales.

Saltos de etapas

En un punto, puede haber una bifurcación que provoque un salto sobre un conjunto de etapas. Que se siga o no la secuencia completa o bien el salto, esta determinado por el estado de la condición a la transición (H). Hemos de tener presente que les condiciones de entrada o no, deben ser excluyen tes. (H y H') También puede realizarse el salto en sentido ascendente (en este caso lo indicaremos en las líneas de enlace) como pasa en los "bucles"

En un tren de lavado de coches, si no esta activa la selección RBajos (Lavado a presión de los bajos y las ruedas del coche), al llegar a la etapa 5 el automatismo debe hacer un salto hasta la etapa 7. Por el contrario si esta activa esta selección, entrara a la etapa 6 y la Bomba Pág 41

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de presión, y las pistolas dirigibles y el temporizador T04 actuaran.

Bucles.

Habrá un "bucle" o estructura repetitiva (mientras), cuando una, o un conjunto de etapas se repitan, varias veces, (controladas por un temporizador, un contador, o hasta que es cumpla una condición determinada). El ciclo de lavado de una lavadora repite varias veces esta estructura (giro a la derecha, espera, giro a izquierda, espera)

Subrutinas Una subrutina es una parte de un programa que realiza una tarea concreta, a la que se puede invocar una o varias veces porcontinua parte delen programa Un vez realizadas las acciones de la subrutina el programa el puntoprincipal. donde estaba. Los trabajos a desarrollar en un automatismo se pueden dividir entre diferentes diagramas. Puede haber un diagrama principal (05) y otros de secundarios (10-14) que hacen

determinadasfunciones que una vez realizadas devuelven el control al diagrama principal.

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Al llegar a la etapa 2 o 4 del primer diagrama se valida la transición X2+X4 y empieza la subrutina. Al llegar a la etapa 14 se valida la transición X14 y continua la evolución del diagrama principal a las etapas 3 o 5 respectivamente. Macro-etapas Al hacer la descripción del automatismo, el Grafcet permite empezar desde un punto de vista muy general y a partir de él hacer descripciones cada vez más concretas del proceso de control. El diseño se realiza de forma descendente, en grandes bloques que es van resolviendo de forma modular. Una Macro-etapa es la representación mediante una única etapa, de un conjunto de etapas, transiciones y acciones asociadas, a las que llamamos expansión de la macroetapa. La expansión de la macro-etapa, es en realidad una parte del diagrama del Grafcet, con sus etapas, transiciones y normas de evolución, pero que en un diseño descendiente hemos englobado en una macro-etapa. Podríamos decir que al hacer la expansión de la macro etapa, en realidad lo que hacemos es una especie de zoom, que nos enseña en detalle, etapas, transiciones y acciones concretas, a las que antes nos hemos referido de forma general. El diagrama principal evoluciona a partir de la etapa 0 i la transición a, una vez esta activa la etapa 1, la transición b estará receptiva, y al validarse, entraremos a la macro etapa M2, la etapa E2 estará activa, y según el estado de la transición d, evolucionara hacia la etapa 10 o la 12, y al llegar a la etapa S2 volverá al diagrama principal. La etapa E2 es la etapa de entrada a la macro 2, la etapa S2, es la etapa de salida de la macro 2.

Diagramas paralelos Para resolver un automatismo, se pueden describir diferentes diagramas paralelos, que evolucionaran cada uno de ellos por separado y al su ritmo. Estos, pueden en varios puntos, tener o no relación entre sí.

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16.10.- Implementación t ecnològica 16.10.1.- Normas de la evolución del Grafcet Norma 1: Inicialización En la inicialitzación del sistema se deben activar las etapas iniciales, las otras etapas deben estar inactivas Norma 2: Evolución de las transiciones Para poder validar una transición, es necesario que todas sus etapas de entrada estén activas. Para poder la superar hace falta que la receptividad asociada a la transición sea cierta. Norma 3: Evolución de les etapas activas. En el momento de superar una transición se deben todas sus etapas de salida, i al mismo tiempo desactivar las etapas de entradaactivar a la transición.

Norma 4: Simultaniedad en la validación de las transiciones. Si dos transiciones son simultaneamente franqueables deben poderse pasar de forma simultanea. Norma 5: Prioridat de la activación Si una etapa del Grafcet se activa y se desactiva al mismo tiempo, debe quedar activa. 16.10.2.- Implementación Con elementos monoestables Con puertas logicas

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Con esquemas de reles

Utilizando bascuals biestables

Con funciones biestables

Las funciones biestables son muy útiles para poder hacer más facil la implementación. Si estando activa la etapa anterior se cumplen las condiciones de la transición, se debe activar la etapa seguiente y desactivarse la (actual) anterior.

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16.11.- Activación de las etapas iniciales Al poner en marcha o reinicialitzar el sistema se deben activar todas las etapas iniciales y desactivar las otras etapas. Algunos automatas incorporan funciones o marcas internas especiales que facilitan esta función, com por ejemplo: FI - Festo 777- Hitachi sèrie E 967- Hitachi sèrie 967 OB1- Siemens Si no disponemos de estas funciones, podemos crear un impulso inicial PI con el siguiente circuito. Pi es el impulso que quermos usar para activar las etapas iniciales, mm és un relé interno cualquiera.Inicialmente mm esta desactivado y en el primer scan Pi estara activo. En los següientes ciclos d'scan Pi estara desactivado.

16.12.- Conclusiones El grafcet es un método para resolver problemas de automatización de forma sistematizada. Una vez planteado el problema y diseñado ya el Grafcet de nivel 1, la adaptación a la solución tecnológica concreta deseada, se realiza mecánicamente. (hay programas que lo hacen de forma directa) Aún que podemos implementar el Grafcet sobre cualquier tecnología, es un método muy indicado para circuitos integrados programables o en los autómatas programables. El Grafcet describe los procesos a automatizar, remarcando las acciones y los eventos que las provocan. Es una representación directamente relacionada a la evolución del proceso, facilitando el dialogo entre personas de especialidades distintas y de diferentes niveles de formación, a partir ya de el momento de la concepción del automatismo, y después en las fases de mantenimiento. En la reparación de averías, un vez ya está en funcionamiento los problemas quedan delimitados sobre una etapa y entre unas transiciones. El Grafcet ayuda en les diferentes fases de desarrollo del automatismo: Pág 46

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•

Planteamiento

El Grafcet es un metodo gráfico de representación. Es independiente de la tecnología empleada en la resolución final. Esto permite plantear el problema, discutirlo y resolverlo entre todos (en la pizarra), por lo menos en su componente funcional •

Resolución tecnologica En esta fase, la discusión sobre la tecnología a emplear, se hace valorando las ventajas y los inconvenientes de cada tecnología o sistema. Podemos también plantear el mismo problema sobre diferentes tecnologías y una vez realizados los proyectos, discutir y valorar los costes y ventajas. Realización del automatismo La metodología del Grafcet ayuda a hacer la implementación de forma mecánica. Es importante documentar el proyecto de forma completa.

•

Comprobación del funcionamiento En esta fase, el Grafcet permite hacer el seguimiento, etapa a etapa del automatismo. Si aparece alguna difunción, estará localizada en una etapa o bien en una transición concreta, facilitando así la solución. Con el Grafcet la localización de averías se hace de forma sistematizada . • Ampliación

y mejora

Una vez el sistema se ha comprobado y esta en funcionamiento, una revisión en grupo a partir del grafcet de nivel I, permitirá añadir especificaciones para la mejora del sistema . • Elementos de seguridad. • Sistemas de detección de averías. • Ampliación

y mejora de los tipos de sistemas de marcha y de parada.

• Añadir programa de control o visualización (Scada).

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17.- Ventajas de los autómatas programables Hasta no hace mucho tiempo el control de procesos industriales se venia haciendo de forma cableada por medio de contactores y relés. Al operario que se encontraba a cargo de este tipo de instalaciones, se le exigía tener altos conocimientos técnicos para poder realizarlas y posteriormente mantenerlas. Además cualquier variación en el proceso suponía modificar físicamente gran parte de las conexiones de los montajes, siendo necesario para ello un gran esfuerzo técnico y un mayor desembolso económico. En la actualidad no se puede entender un proceso complejo de alto nivel desarrollado por técnicas cableadas. El ordenador y los autómatas programables ha intervenido de forma considerable para que este tipo de instalaciones se hayan visto sustituidas por otras controladas de forma programada. El Autómata Programable Industrial (API) nació como solución al control de circuitos complejos de automatización. Por lo tanto se puede decir que un API no es más que un aparato electrónico que sustituye los circuitos auxiliares o de mando de los sistemas automáticos. A él se conectan los captadores (finales de carrera, pulsadores,...) por una parte, y los actuadores (bobinas de contactores, lámparas, peque os receptores,...) por otra.

17.1.- Partes de un Autómata Programable La estructura básica de cualquier autómata es la siguiente: • • • • • • •

Fuente de alimentación CPU Módulo de entrada Módulo de salida Terminal de programación Periféricos.

Respecto a su disposición externa, los autómatas pueden contener varias de estas secciones en un mismo módulo o cada una de ellas separadas por diferentes módulos. Así se pueden distinguir autómatas Compactos y Modulares. 17.1.1.- Fuente de alimentación Es la encargada de convertir la tensión la red,en220v c.a., a baja tensión de que c.c, normalmente 24 v. Siendo esta la tensión de de trabajo los circuitos electrónicos forma el Autómata. 17.1.2.- CPU La Unidad Central de Procesos es el auténtico cerebro del sistema. Se encarga de recibir las ordenes, del operario por medio de la consola de programación y el modulo de entradas. Posteriormente las procesa para enviar respuestas al módulo de salidas. En su memoria se encuentra residente el programa destinado a controlar el proceso. Pág 48

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17.1.3.- Modulo de entradas A este módulo se unen eléctricamente los captadores (interruptores, finales de carrera, pulsadores,...). La información recibida en él, es enviada a la CPU para ser procesada de acuerdo la programación residente. Se pueden diferenciar dos tipos de captadores conectables al módulo de entradas: los Pasivos y los Activos. Los Captadores Pasivos son aquellos que cambian su estado lógico, activado no activado, por medio de una acción mecánica. Estos son los Interruptores, pulsadores, finales de carrera, etc. Los Captadores Activos son dispositivos electrónicos que necesitan ser alimentados por una tensión para que varíen su estado lógico. Este es el caso de los diferentes tipos de detectores (Inductivos, Capacitivos, Fotoeléctricos). Muchos de estos aparatos pueden ser alimentados por la propia fuente de alimentación del autómata. El que conoce circuitos de automatismos industriales realizados por contactores, sabrá que puede utilizar, como captadores, contactos eléctricamente abiertos o eléctricamente cerrados dependiendo de su función en el circuito. Sin embargo en circuitos automatizados por autómatas, los captadores son generalmente abiertos. El mismo arrancador paro/marcha realizado con un autómata es el de la figura 6. En él se ve que ambos pulsadores y el relé térmico auxiliar son abiertos. 17.1.4.- Modulo de salidas El modulo de salidas del autómata es el encargado de activar y desactivar los actuadores (bobinas de contactores, lámparas, motores peque os, etc). La información enviada por las entradas a la CPU, una vez procesada, se envía al módulo de salidas para que estas sean activadas y a la vez los actuadores que en ellas están conectados. Según el tipo de proceso a controlar por el autómata, podemos utilizar diferentes módulos de salidas. Existen tres tipo bien diferenciados: - A relés. - A triac. - A transistores.

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17.1.5.- Módulos de salidas a relés. Son usados en circuitos de corriente continua y alterna. Están basados en la conmutación mecánica, por la bobina del relé, de un contacto eléctrico normalmente abierto. 17.1.6.- Módulos de salidas a Triacs Se utilizan de enconmutación circuitos de muy corriente continua y corriente alterna que necesiten maniobras rápidas. 17.1.7.- Módulos de salidas a Transistores a colector abierto. El uso del este tipo de módulos es exclusivo de los circuitos de c.c. Igualmente que en los de Triacs, es utilizado en circuitos que necesiten maniobras de conexión/desconexión muy rápidas. La forma de conectar los actuadores a los módulos de salidas, dependerá del tipo de módulo utilizado. La forma de conectar los actuadores a los módulos de salidas, dependerá del tipo de módulo utilizado. 17.1.8.- PERIFÉRICOS Los periféricos no intervienen directamente en el funcionamiento del autómata, pero sin embargo facilitan la labor del operario. Los más utilizados son: - Grabadoras a cassettes. - Impresoras. - Cartuchos de memoria EEPROM. - Visualizadores y paneles de operación OP

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18.- Comunicación PC-PLC La comunicación entre los autómatas y el PC es a través de antena. Existe una antena para cada uno de los autómatas y una tercera para el PC. La comunicación será por ETHERNET con protocolo TCP/IP. Aunque autómatas y CPU tengan su dirección IP, las antenas se comportan de forma "transparente", sin tener que preocuparnos de más una vez asignadas las direcciones. Las antenas ubicarán de forma que podamos asegurar que la comunicación sea correcta en todosemomento. La conexión vía Ethernet permite integrar los sistemas de control (la capa de control, destinada a la comunicación entre iguales, nivel superior de la jerarquía de comunicaciones. Los dispositivos propios de esta capa son los autómatas y el PC), con sistemas de administración y monitorización (capa de información, destinada a monitorizar y supervisar el funcionamiento de todo el proceso desde una ubicación centralizada). Por otra parte, se ha optado por la implantación del protocolo TCP/IP (Protocolo de Control de Transmisión/Protocolo de Internet), por tratarse este de un protocolo de información muy extendido y ampliamente utilizado en redes exteriores (Internet). El protocolo TCP/IP proporciona a las computadoras acceso a las bases de datos abiertas que usan el lenguaje de consultas estructurado (SQL). La red Ethernet es ideal para aplicaciones como la que nos concierne, tales como monitorización y supervisión.

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19.- El SCADA El objetivo principal de la automatización industrial consiste en gobernar la actividad y la evolución de los procesos sin intervención continua del operador humano. Los sistemas de interfaz entre usuario y planta basados en paneles de control repletos de indicadores luminosos, instrumentos de medida y pulsadores e interruptores cableados de forma rígida y con elevados costes de instalación y mantenimiento, que cubrían tradicionalmente estas necesidades, están siendo sustituidos por sistemas digitales que utilizan la informática industrial para implementar el panel sobre la pantalla de un ordenador. Con una supervisión inteligente, que permite al operario interactuar con el proceso de forma dinámica, apoyándose en factores como la capacidad de almacenamiento y proceso del ordenador y su facilidad de comunicación con los controladores de planta, el operador conoce inmediatamente cualquier variación significativa del proceso mientras observa su evolución a lo largo del tiempo y sus probables tendencias. En un sistema típico, el control directo de planta es realizado entonces por los controladores autónomos digitales y/o autómatas programables, mientras que el ordenador, conectado con ellos, realiza las funciones de diálogo con el operador, tratamiento de la información del proceso y control de producción. En esta estructura, el ordenador no actúa directamente sobre la planta, sino que se limita a la supervisión y control de los elementos de regulación locales instalados en ella, además de procesar y presentar(lectura la información. Eventualmente, podría también ejercer acciones directas de control de sensores, activación/desactivación de actuadores) por medio de un hardware adicional conectado a sus buses internos, aunque no es ésta la opción más frecuente. El ordenador se apoya en la estructura de dispositivos locales, uniéndose a ellos mediante líneas de interconexión digital (buses de campo, redes locales), y envía las órdenes o comandos para el gobierno del mismo: arranque, parada, cambios de producción,... Los programas necesarios y en su caso el hardware adicional que necesiten, se denominan en general sistemas SCADA (Supervisory Control And Data Adquisition). Estos paquetes ofrecen las siguientes prestaciones: •

Posibilidad de crear paneles de alarma, que exigen la presencia del operador

para reconocer una parada o situación de alarma, con registro de incidencias. Generación de históricos de señal de planta, que pueden ser volcados para su proceso sobre una hoja de cálculo. • Creación de informes, avisos y documentación en general. • Ejecución de programas, que modifican la ley de control, o incluso el programa total sobre el autómata, bajo ciertas condiciones. • Posibilidad de programación numérica, que permite realizar cálculos aritméticos de elevada resolución sobre la CPU del ordenador y no sobre la del autómata, menos especializado,... •

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Con ellas, se pueden desarrollar aplicaciones basadas en el PC, con captura de datos, análisis de señales, presentaciones en pantalla, envío de resultados a disco o impresora, control de actuadores,... Los paquetes SCADA suelen estar formados por dos programas: Editor y Ejecutor. Con el primero se generan las aplicaciones descritas, aprovechando los editores, macros, lenguajes y ayudas disponibles y con el segundo se compilan para obtener el fichero EXE de ejecución continua tras el arranque. Con lo visto hasta ahora puede ya definirse un sistema SCADA como una aplicación software especialmente diseñada para funcionar sobre ordenadores de control de producción, con acceso a la planta mediante comunicación digital con los reguladores locales básicos, e interfaz con usuario mediante interfaces gráficas de alto nivel: pantallas táctiles, ratones o cursores,... Un SCADA debe cumplir varios objetivos para que su instalación sea perfectamente aprovechada: Deben ser sistemas de arquitecturas abiertas, capaces de crecer o adaptarse según las necesidades cambiantes de la empresa. • Deben comunicarse con total facilidad y de forma transparente para el usuario con el equipo de planta y con el resto de la empresa (acceso a redes locales y de gestión). • Deben ser programas sencillos de instalar, sin excesivas exigencias hardware y fáciles de utilizar, con interfaces amables con el usuario. •

Se utilizan normalmente ordenadores convencionales como soporte hardware de los programas SCADA, desde miniordenadores PC hasta estaciones de trabajo, e incluso ordenadores personales de sobremesa con alguna protección adicional para ambientes industriales. Aunque pueden emplearse arquitecturas basadas en ordenador PC con sistema operativo DOS/Windows y paquetes de software que incluyen funcionalidades para mejorar sus prestaciones, la disponibilidad de máquinas con sistemas operativos más completos (VAX/VMS, Unix, Windows NT,...) y arquitecturas cliente-servidor que comparten recursos informáticos, permite ofertar programas que atienden varios servicios a la vez. Para muy grandes aplicaciones se utilizan estas arquitecturas cliente-servidor para distribuir los datos procesados entre diferentes ordenadores y así reducir la carga de cada uno de ellos. Finalmente, otros aspectos a tener en cuenta a la hora de diseñar un sistema de este tipo son : la comunicación con los elementos de campo (normalmente efectuado mediante puertos serie RS-232 ó RS-485) • cantidad de sinópticos (pantallas gráficas de representación) que el sistema puede soportar, así como el número máximo de variables que manipula. •

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•

capacidad de intercambio de datos con otros programas o entornos como bases de datos,...

Para realizar la simulación del presente proyecto se ha recurrido al scada WINCC de SIEMENS. Simatic WinCC, el sistema de supervisión de procesos abierto de Siemens, es fácil de manejar y configurar, y puede integrarse en cualquier sistema de automatización existente, permitiendo reducir sus costes de configuración y software. SIMATIC WinCC es un Sistema básico con módulos de función de altas prestaciones:

Control Center Graphics Designer Alarm Logging Tag Logging Archiv Report Designer Global Scripts User Administration

Para una rápida panorámica de todos los datos del proyecto y los ajustes centrales Para personalizar la visualización y manejo de sinópticos del proceso Para la adquisición y archivo de eventos, y el tratamiento de recetas basado en DIN 19235 Para el almacenamiento de valores medidos actuales o comprimidos Para un sistema de almacenamiento orientado a registros de los datos de usuario con estructura personalizable Para documentación del proyecto activada por tiempo o evento con maquetación definida por usuario Para abrir el sistema del usuario y para configurar acciones para objetos Para una cómoda administración de los derechos de acceso de usuarios

Tarragona, Septiembre de 2001

Ingeniero Técnico Industrial en Electrónica Industrial Ivan Marcos Ruiz

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1.- Entradas del autómata. ENTRADAS DIGITALES ENTRADA E 0.0 E 0.1 E 0.2 E 0.3 E 0.4 E 0.5 E 0.6 E 0.7 E 1.0 E 1.1 E 1.2 E 1.3 E 1.4 E 1.5 E 1.6 E 1.7

SÍMBOLO PARO/MARCHA

DESCRIPCI N PARAMOS Y ARRANCAMOS EL PROCESO DE BOMBEO

RESET ALARMS

RESETEAMOS LAS ALARMAS QUE SE HAYAN DADO

ENTRADAS ANALÓGICAS ENTRADA EW40 EW42 EW44 EW46 EW48 EW50 EW52 EW54 EW56 EW58 EW60

SÍMBOLO NIVEL1 CAUDAL1 CB1 CB2 CB3 VB1 VB2 VB3 TB1 TB2 TB3

DESCRIPCIÓN NIVEL DEL DEPÓSITO CAUDAL DE LAS TUBERÍAS CONSUMO DEL ARRANCADOR DE LA BOMBA1 CONSUMO DEL ARRANCADOR DE LA BOMBA2 CONSUMO DEL ARRANCADOR DE LA BOMBA3 VIBRACIÓN DE LA BOMBA1 VIBRACIÓN DE LA BOMBA2 VIBRACIÓN DE LA BOMBA3 TEMPERATURA DE LA BOMBA1 TEMPERATURA DE LA BOMBA2 TEMPERATURA DE LA BOMBA3

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2.- Salidas del autómata. SALIDAS DIGITALES ENTRADA A32.0 A32.1 A32.2 A32.3

SÍMBOLO AEVM11 AA1 AA2 AA3

SÍMBOLO ACTUAMOS SOBRE LA ELECTROVÁLVULA EVM11 ACTUAMOS SOBRE EL ARRANCADOR1 ACTUAMOS SOBRE EL ARRANCADOR2 ACTUAMOS SOBRE EL ARRANCADOR3

A32.4 A32.5 A32.6 A32.7 A33.0 A33.1 A33.2 A33.3 A33.4 A33.5 A33.6 A33.7

ALA1 ALA2 ALA3 ALLT1 ALFT1 ALSV1 ALSV2 ALSV3 ALST1 ALST2 ALST3 LED MARCHA

ALARMA DEL ARRANCADOR1 DEBIDO A UN CONSUMO IRREGULAR ALARMA DEL ARRANCADOR2 DEBIDO A UN CONSUMO IRREGULAR ALARMA DEL ARRANCADOR3 DEBIDO A UN CONSUMO IRREGULAR ALARMA DE FALLO DEL MEDIDOR PROPORCIONAL ALARMA DE FALLO DEL CAUDALÍMETRO ALARMA DEL SENSOR DE VIBRACIÓN1 ALARMA DEL SENSOR DE VIBRACIÓN2 ALARMA DEL SENSOR DE VIBRACIÓN3 ALARMA DEL SENSOR DE TEMPREATURA1 ALARMA DEL SENSOR DE TEMPREATURA2 ALARMA DEL SENSOR DE TEMPREATURA3 LED DE MESA ACTIVADA

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3.- Como Queda Estructurado el Mapa de Marcas del Autómata. Nº BIT Nº BYTE 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42

.0

.1

.2

.3

.4

.5

.6

.7

FUNCIONA

COMP1 COMP2 COMP3 FBNIVEL BUNIVEL FBCB1 BUCB1 FBVB1 BUVB1 FBTB1 BUTB1 EJ PB1 MARCAS UTILIZADAS TEMPORALMENTE POR PB12 PARA REALIZAR LAS COMPARACIONES MARCAS UTILIZADAS POR PB16 PARA LAS COMPARACIONES MARCAS UTILIZADAS POR PB18 PARA LAS COMPARACIONES PB20 PB22 PB30 PB58 RCCB1 RCVB1 RCTB1 RCCAUB1 RCCB2 RCVB2 RCTB2 RCCAUB2 RCCB3 RCVB3 RCTB3 RCCAUB3 X10 X13

X11 X14

X12 X15

X16

X17

MAXIMO LT1 MÍNIMOLT1 X20

X21

X22

X23

X24

TIEMPO1 TIEMPO2 TIEMPO3

X30

X31 HORACTUAL

MAXIMO TOTAL MÍNIMO TOTAL

X40

X41 X42 MARCAS PB60

PB63

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X18

X19

43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91

MARCAS UTILIZADAS TEMPORALMENTE POR PB64 PARA REALIZAR LAS COMPARACIONES YTEMPORIZACIONES

X50

X51

VALLE LLANO MAXLT1 MINLT1 LSHD1 LSLD1

X52

PUNTA

AEVM11 X60

X61

X62 DIA DE LA SEMANA MES DIA HORA AÑO SEGUNDOS MINUTOS

X70

X71 X78

X72

X73

X74

X75

X76

X77

X80

X81

X82

X83

X84

X85

X86

X87

X88 X99 X111

X89 X104 X112

X93 X105 X113

X94 X106 X114

X95 X107 X115

X96 X108

X97 X109

X98 X110

X90

X91

X92

Pág 4

92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140

CCONS3 CCONS1 CCONS2

CVIB3 CVIB1 CVIB2

CTEMP3 CTEMP1 CTEMP2

CCAU3 CCAU1 CCAU2

X100

X101

X102

X103

X230

X231

X232

X233

X238 X250 X260 X270

X239 X251 X261 X271

X240 X252 X262 X272

X263

PALABRA DE ESTADO

Pág 5

X234

X235

X236

X237

141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189

X150

X151

X152

X153

X154

X155

X156

X157

X158

X159

X160

X161

X162

X163

X170

X171

X172

X173

X174

X175

X176

X177

X178

X179

X180

X181

X182

X183

Pág 6

190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237

CONSUMO MÁXIMO DE LA BOMBA1 CONSUMO MÁXIMO DE LA BOMBA2 CONSUMO MÁXIMO DE LA BOMBA3 VIBRACIÓN MÁXIMA DE LA BOMBA1 VIBRACIÓN MÁXIMA DE LA BOMBA2 VIBRACIÓN MÁXIMA DE LA BOMBA3 TEMPERATURA MÁXIMA DE LA BOMBA1 TEMPERATURA MÁXIMA DE LA BOMBA2 TEMPERATURA MÁXIMA DE LA BOMBA3 CAUDAL MÍNIMO ACEPTABLE EN LA INSTALACIÓN X220

X221

X222

NIVEL1 CAUDAL 1 CB1 CB2 CB3 VB1 VB2

Pág 7

238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256

VB3 TB1 TB2 TB3

Pág 8

3.- Como Queda Estructurado el Mapa de Marcas del Autómata. Nº BIT Nº BYTE 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42

.0

.1

.2

.3

.4

.5

.6

.7

FUNCIONA

COMP1 COMP2 COMP3 FBNIVEL BUNIVEL FBCB1 BUCB1 FBVB1 BUVB1 FBTB1 BUTB1 EJ PB1 MARCAS UTILIZADAS TEMPORALMENTE POR PB12 PARA REALIZAR LAS COMPARACIONES MARCAS UTILIZADAS POR PB16 PARA LAS COMPARACIONES MARCAS UTILIZADAS POR PB18 PARA LAS COMPARACIONES PB20 PB22 PB30 PB58 RCCB1 RCVB1 RCTB1 RCCAUB1 RCCB2 RCVB2 RCTB2 RCCAUB2 RCCB3 RCVB3 RCTB3 RCCAUB3 X10 X13

X11 X14

X12 X15

X16

X17

MAXIMO LT1 MÍNIMOLT1 X20

X21

X22

X23

X24

TIEMPO1 TIEMPO2 TIEMPO3

X30

X31 HORACTUAL

MAXIMO TOTAL MÍNIMO TOTAL

X40

X41 X42 MARCAS PB60

PB63

Pág 3

X18

X19

43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91

MARCAS UTILIZADAS TEMPORALMENTE POR PB64 PARA REALIZAR LAS COMPARACIONES YTEMPORIZACIONES

X50

X51

VALLE LLANO MAXLT1 MINLT1 LSHD1 LSLD1

X52

PUNTA

AEVM11 X60

X61

X62 DIA DE LA SEMANA MES DIA HORA AÑO SEGUNDOS MINUTOS

X70

X71 X78

X72

X73

X74

X75

X76

X77

X80

X81

X82

X83

X84

X85

X86

X87

X88 X99 X111

X89 X104 X112

X93 X105 X113

X94 X106 X114

X95 X107 X115

X96 X108

X97 X109

X98 X110

X90

X91

X92

Pág 4

92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140

CCONS3 CCONS1 CCONS2

CVIB3 CVIB1 CVIB2

CTEMP3 CTEMP1 CTEMP2

CCAU3 CCAU1 CCAU2

X100

X101

X102

X103

X230

X231

X232

X233

X238 X250 X260 X270

X239 X251 X261 X271

X240 X252 X262 X272

X263

PALABRA DE ESTADO

Pág 5

X234

X235

X236

X237

141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189

X150

X151

X152

X153

X154

X155

X156

X157

X158

X159

X160

X161

X162

X163

X170

X171

X172

X173

X174

X175

X176

X177

X178

X179

X180

X181

X182

X183

Pág 6

190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237

CONSUMO MÁXIMO DE LA BOMBA1 CONSUMO MÁXIMO DE LA BOMBA2 CONSUMO MÁXIMO DE LA BOMBA3 VIBRACIÓN MÁXIMA DE LA BOMBA1 VIBRACIÓN MÁXIMA DE LA BOMBA2 VIBRACIÓN MÁXIMA DE LA BOMBA3 TEMPERATURA MÁXIMA DE LA BOMBA1 TEMPERATURA MÁXIMA DE LA BOMBA2 TEMPERATURA MÁXIMA DE LA BOMBA3 CAUDAL MÍNIMO ACEPTABLE EN LA INSTALACIÓN X220

X221

X222

NIVEL1 CAUDAL 1 CB1 CB2 CB3 VB1 VB2

Pág 7

238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256

VB3 TB1 TB2 TB3

Pág 8

4.- Marcas Mas Significativas.

MARCAS MARCA SÍMBOLO FUNCIONANDO M 0.0 M 1.0,1.1,1.2 COMPROB M10.0 RCCB1 M10.1 RCVB1 M10.2 RCTB1 M 10.3 RCCAUDAL1 M11.0 RCCB2 M11.1 RCVB2 M11.2 RCTB2 M 11.3 RCCAUDAL2 M12.0 RCCB3 M12.1 RCVB3 M12.2 RCTB3 M 12.3 RCCAUDAL3 M 100.0 MARCA 100.0 M 100.1 MARCA 100.1 M 100.2 MARCA 100.2 M 100.3 MARCA 100.3 M 101.0 MARCA 101.0 M 101.1 MARCA 101.1 M 101.2 MARCA 101.2 M 101.3 MARCA 101.3 MARCA 99.0 M 99.0 M 99.1 MARCA 99.1 MARCA 99.2 M 99.2 M 99.3 MARCA 99.3 MW200 MAXCB1 MW202 MAXCB2 MW204 MAXCB3 MW206 MAXVB1 MW208 MAXVB2 MW210 MAXVB3 MW212 MAXTB1 MW214 MAXTB2 MW216 MAXTB3 MW218 MINCAUDAL

DESCRIPCI N INDICAMOS SI ESTÁ ACTIVADO ELBOMBEO COMPROBAMOS EL ESTADO DE LAS BOMBAS COMPROBAMOS EL CONSUMO DE LA BOMBA1 COMPROBAMOS LA VIBRACIÓN DE LA BOMBA1 COMPROBAMOS LA TEMPERATURA DE LA BOMBA1 COMPROBAMOS EL CAUDAL DE LA BOMBA1 COMPROBAMOS EL CONSUMO DE LA BOMBA2 COMPROBAMOS LA VIBRACIÓN DE LA BOMBA2 COMPROBAMOS LA TEMPERATURA DE LA BOMBA2 COMPROBAMOS EL CAUDAL DE LA BOMBA2 COMPROBAMOS EL CONSUMO DE LA BOMBA3 COMPROBAMOS LA VIBRACIÓN DE LA BOMBA3 COMPROBAMOS LA TEMPERATURA DE LA BOMBA3 COMPROBAMOS EL CAUDAL DE LA BOMBA3 HAY QUE COMPROBAR EL CONSUMO DE B1 HAY QUE COMPROBAR LA VIBRACIÓN DE B1 HAY QUE COMPROBAR LA TEMPERATURA DE B1 HAY QUE COMPROBAR EL CAUDAL DE B1 HAY QUE COMPROBAR EL CONSUMO DE B2 HAY QUE COMPROBAR LA VIBRACIÓN DE B2 HAY QUE COMPROBAR LA TEMPERATURA DE B2 HAY QUE COMPROBAR EL CAUDAL DE B2 HAY QUE COMPROBAR EL CONSUMO DE B3 HAY QUE COMPROBAR LA VIBRACIÓN DE B3 HAY QUE COMPROBAR LA TEMPERATURA DE B3 HAY QUE COMPROBAR EL CAUDAL DE B3 CONSUMO MÁXIMO ACEPTABLE PARA LA BOMBA1 CONSUMO MÁXIMO ACEPTABLE PARA LA BOMBA2 CONSUMO MÁXIMO ACEPTABLE PARA LA BOMBA3 VIBRACIÓN MÁXIMA ACEPTABLE PARA LA BOMBA1 VIBRACIÓN MÁXIMA ACEPTABLE PARA LA BOMBA2 VIBRACIÓN MÁXIMA ACEPTABLE PARA LA BOMBA3 TEMPERATURA MÁXIMA ACEPTABLE PARA LA BOMBA1 TEMPERATURA MÁXIMA ACEPTABLE PARA LA BOMBA2 TEMPERATURA MÁXIMA ACEPTABLE PARA LA BOMBA3 MÍNIMO CAUDAL ACEPTABLE EN LA TUBERÍA

Pág 9

CONTROL DE DOS ESTACIONES DE BOMBEO MEDIANTE PLC Y SCADA

5.- Grafcets del proyecto.

Pág 10

MARCA 104

100

SI DAMOS AL MARCHA

101

Indicar que está EN MARCHA

Si se da al PARO

103

Paramos todas las bombas y la electrov. Forzamos todos los grafcets a su etapa inicial

Cuando todos los grafcets estén en sus etapas iniciales y hayamos desconectado la electroválvula y todas las bombas estén paradas

Figura 1.

Grafcet general de nivel 1

Pág 11

M104.0

100

Si pulsamos MARCHA

LED MARCHA

101

PARO

103

Reseteamos AA1, AA2 y AA3 y AEVM11 Forzamos todos los grafcets a su etapa inicial FUNCIONANDO 105 XX14 X20 X220 X30 X40 X50 90 X60 X X150 X152 X155 X158 X161 X170 X172 X175 X178 X181 X70 X80 AEVM11 AA1 AA2 AA3

Figura 2.

Grafcet general de nivel 2.

Pág 12

M104.0

100 E0.0

A33.7

101

E0.0

103

R

A32.1 A32.2 A32.3 A32.0 SPA PB1

105.0 M M14.0 M20.0 M220.0 30.0 M M40.0 M50.0 M90.0 M60.0 M150.0 M152.0 M155.0 M158.0 M161.0 M170.0 M172.0 M175.0 M178.0 M181.0 70.0 M M80.0 A32.1 A32.2 A32.3

Figura 3.

Grafcet general de nivel 3.

Pág 13

MARCA 105

300

SI PEDIMOS LLEVAR LOS GRAFCETS A SU SITUACIÓN INICIAL

CERRAMOS LA ELECTROVÁLVULA AEVM11 PARAMOS TODOS LOS MOTORES

301

CUANDO LA VALV. ESTÁ CERRADAY LOS MOTORES PARADOS

FORZAMOS LOS GRAFCETS A SU SITUACIÓN INICIAL. TODOS EXCEPTO EL GENERAL Y ÉSTE POR SUPUESTO.

302

CUANDO TODOS TENGAN SU ETAPA PRINCIPALACTIVADA.

Figura4.

Grafcet de nivel 1 para llevar a todos los grafcets a sus etapas iniciales.

Pág 14

MARCA 105

300 INICIO

301

R R

AEVM11 AA1 AA2 AA3

EVM11A AA1 AA2 AA3

302

F/ G10:{10} F/ G20:{20} F/ G220:{220} F/ G30:{30} F/ G150:{150} F/ G170:{170} F/ G70:{70} F/ G80:{80}

10 X20 X X220 30 X40 X X50 X90 X60 X150 X152 X155 158 X161 X X170 172 X175 X X178 X181 70 X80 X

Figura 5.

Grafcet de nivel 2 para llevar a todos los grafcets a sus etapas iniciales.

Pág 15

M105.0

300 M0.1

301

R R

A32.0 A32.1 A32.2 A32.3

32.0 A32.1 A A32.2 A32.3

302

F/ G10:{10} F/ G20:{20} F/ G220:{220} F/ G30:{30} F/ G150:{150} F/ G170:{170} F/ G70:{70} F/ G80:{80}

M14.0 M20.0 M220.0 30.0 M M40.0 M50.0 M90.0 M60.0 M150.0 M152.0 M155.0 M158.0 M161.0 M170.0 M172.0 M175.0 M178.0 M181.0 0.0 M7 M80.0

Figura 6.

Grafcet de nivel 3 para llevar a todos los grafcets a sus etapas iniciales.

Pág 16

MARCA 14

10

SI ESTÁ ACTIVADO EL BOMBEO

11

ABRIMOS LA ELECTROVÁLVULA AEVM11 2 MINUTOS DESPUÉSDE ABRIRLA Y QUE EL BOMBEO SIGUA FUNCIONANDO O SI PARAMOS EL BOMBEO

12

CERRAMOS LA ELECTROVÁLVULA AEVM11

CUANDO LA VÁLVULAESTÉ CERRADAPOR COMPLETO

Figura7.

Grafcet de nivel 1 para el llenado inicial de las tuberías.

Pág 17

MARCA 14

10 FUNCIONANDO

11

AEVM11

(2min/X11 FUNCIONANDO)+FUNCIONANDO

12

AEVM11

AEVM11

Figura8.

Grafcet de nivel 2 para el llenado inicial de las tuberías.

Pág 18

M14.0

10 M0.0

11

A32.0

min/X11 (2 M0.0)+M0.0

12

A32.0

A32.0

Figura9.

Grafcet de nivel 3 para el llenado inicial de las tuberías.

Pág 19

MARCA 20

20

30 seg. DESPUES DE CERRAR LA ELECTROVALVULAAEVM11 Y SI SE ACTIVA EL NIVEL MÍNIMO ESTABLECIDO PARA EL MEDIDOR DE NIVEL PROPORCIONAL

21 1

22

CUANDO SE ACTIVE LA ETAPA INICIAL DEL G80 Y YA NO ESTEMOS EN EL MINIMO ASIGNADO, PARA EVITAR LLEGAR A ESTA ETAPA AL MOMENTO, FORZANDO AL GRAFCET Y, EN CONSECUENCIA, BLOQUEARLO ENNUEVAMENTE LA ETAPA FORZADA SIN DEJARLO EVOLUCIONAR

Figura10 .

Grafcet de nivel 1 para el control del nivel mínimo asignado al medidor de nivel proporcional.

Pág 20

MARCA 20

20 0s/X12) (3 MINLT1

21 1

22

0 MINLT1 X8

Figura11 .

Grafcet de nivel 2 para el control del nivel mínimo asignado al medidor de nivel proporcional.

Pág 21

M20.0

20 (30s/X12) E 0.4

21 1

22

X80 E 0.4

Figura12 .

Grafcet de nivel 3 para el control del nivel mínimo asignado al medidor de nivel proporcional.

Pág 22

MARCA 220

220

SI SE ACTIVA EL NIVEL MÁXIMO ESTABLECIDO PARA EL MEDIDOR DE NIVEL PROPORCIONAL Y NO SE DE LA ALARMA DEL PROPORCIONAL

221

FORZAMOS AL G70 ETAPA 78 PARA PARAR EL BOMBEO 1

222

CUANDO SE ACTIVE LA ETAPA INICIAL DEL G70 Y YA NO ESTEMOS EN EL MÁXIMO ASIGNADO, PARA EVITAR LLEGAR A ESTA ETAPA AL MOMENTO, FORZANDO AL GRAFCET Y, EN CONSECUENCIA, BLOQUEARLO ENNUEVAMENTE LA ETAPA FORZADA SIN DEJARLO EVOLUCIONAR

Figura13 .

Grafcet de nivel 1 para el control del nivel máximo asignado al medidor de nivel proporcional.

Pág 23

MARCA 220

220 AXLT1 ALFT1 M

221

F/G70:{78} 1

222

70 MAXLT1 X

Figura14 .

Grafcet de nivel 2 para el control del nivel máximo asignado al medidor de nivel proporcional.

Pág 24

M220.0

220 E 0.3 A32.7

221

F/G70:{78} 1

222

X70 E 0.3

Figura15 .

Grafcet de nivel 3 para el control del nivel máximo asignado al medidor de nivel proporcional.

Pág 25

MARCA 30

30

SI HAY PETICIÓN DE COMPROBACIÓNDE LA BOMBA 1

ACTIVO LA MARCA PARA COMPROBAR EL CONSUMO DE LA BOMBA 1 ACTIVO LA MARCA PARA COMPROBAR LA VIBRACI N DE LA BOMBA 1 ACTIVO LA MARCA PARA COMPROBAR LA TEMPERATURA DE LA BOMBA 1 ACTIVO LA MARCA PARA COMPROBAR EL CAUDAL DE LA BOMBA 1

31

CUANDO ESTENDE ACTIVAS LAS MARCAS LA ETAPA ANTERIOR

Figura16.

Grafcet de nivel 1 para comprovar el correcto funcionamiento de la bomba 1.

Pág 26

MARCA 30

30 COMPROBAR1

MARCA CONSUMO DE LA BOMBA 1 MARCA VIBRACIÓN DE LA BOMBA 1 MARCA TEMPERATURA DE LA BOMBA 1 MARCA CAUDAL DE LA BOMBA 1

31

MARCAS BOMBA1 ACTIVAS

Figura17.

Grafcet de nivel 2 para comprovar el correcto funcionamiento de la bomba 1.

Pág 27

MARCA 30

30 COMPROBAR1

MARCA CONSUMO DE LA BOMBA 1 MARCA VIBRACIÓN DE LA BOMBA 1 MARCA TEMPERATURA DE LA BOMBA 1 MARCA CAUDAL DE LA BOMBA 1

31

MARCAS BOMBA1 ACTIVAS

Figura17.

Grafcet de nivel 2 para comprovar el correcto funcionamiento de la bomba 1.

Pág 27

M30.0

30 E0.7

M100.0 M100.1 M100.2 M100.3

31

M100.0 M100.1 M100.2 M100.3

Figura18.

Grafcet de nivel 3 para comprovar el correcto funcionamiento de la bomba 1.

Pág 28

MARCA 40

40

SI SE ACTIVA LA MARCA QUE INDICA QUE HAY QUE COMPROBAR EL CONSUMO DE LA BOMBA1

COMPARAMOS EL CONSUMO ACTUAL CON LOS MÁRGENES ESTABLECIDOS COMO ACEPTABLES

41

SI PARAMOS LA BOMBA SI EL CONSUMO NO ES ACEPTABLE Y LA BOMBA SIGUE FUNCIONANDO

42

DESACTIVAMOS LA BOMBA DAMOS LA ALARMA

SI LA BOMBA ESTÁ PARADA Y HEMOS DADO LA ALARMA

Figura19 .

Grafcet de nivel 1 para la comprovación del correcto consumo de la bomba 1.

Pág 29

MARCA 40

40 MARCA 100.0

41

0