Proyecto de automatizacion

Universidad Nacional de Piura Industrial

Sistemas de Control

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURA

FACULTAD DE CIENCIAS

ESCULEA DE ING. ELECTRONICA Y TELECOMUNICACIONES

Empresa Hidrobiologica CNC SAC. “Automatización del sistema de supervisión de las etapas de Recepción, Laminado y Enfriamiento”

Curso Sistemas de Control Industrial Docente Ing. Eduardo Ávila Regalado Integrantes Antón Barrientos, Carlos Enrique Lachira Santos, Cedrid Douglas Pasache Sernaque, Erick Frank

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RESUMEN El trabajo que tratamos a continuación intenta explicar los pasos para el desarrollo de un proyecto de automatización para empresas que lo requieran, usando como modelo la empresa CNC SAC. Para tal efecto, se comentan los motivos que dieron lugar al estudio, y a la implementación de un sistema de supervisión y adquisición. Se detallan los requerimientos de la empresa, la descripción de hardware y software utilizado. Además de pruebas y resultados.

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INDICE GENERAL

CAPITULO I: INTRODUCCION………………………………………..

Pág. 3

CAPITULO II: ANTECEDENTES…………………………….....……..

Pág. 9

CAPITULO III: SOLUCION PROPUESTA………………………….…

Pág. 10

CAPITULO IV: PROCEDIMIENTO METODOLOGICO……………..

Pág. 14

CAPITULO V: DESCRIPCION DEL HARDWARE UTILIZADO ………………………………………….….

Pág. 15

CAPITULO VI: DESCRIPCION DEL SOFTWARE DEL SISTEMA…………………………………………... CAPITULO VII: ANALISIS Y RESULTADOS………………

Pág. 27 Pág. 34

CAPITULO VIII: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES………………………………..

Pág. 37

BIBLIOGRAFIA………………………………………………………….

Pág. 38

ANEXOS………………………………………………………………….

Pág. 39

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CAPITULO I INTRODUCCION 1.1

Introducción El objetivo principal de la automatización industrial consiste en gobernar la actividad y la evolución de los procesos sin la intervención continua del hombre humano. En los últimos años, se ha estado desarrollado un sistema de supervisión y adquisición de datos, denominado SCADA, el cuál permite supervisar y controlar, las distintas variables que se encuentran en un proceso o planta determinada. Para ello se deben utilizar distintos periféricos, software de aplicación, unidades remotas, sistemas de comunicación, etc., los cuales permiten al operador mediante la visualización en una pantalla de computador, tener el completo acceso al proceso. Existen como sabemos varios sistemas que permiten controlar y supervisar, como lo son: PLC, DCS y ahora SCADA, que se pueden integrar y comunicar entre sí, mediante una red Ethernet, y así mejorar en tiempo real, la interfaz al operador. Ahora no sólo se puede supervisar el proceso, sino además tener acceso a los datos relacionados, presentar en un simple computador, por ejemplo, una plantilla excel, documento Word, todo en ambiente Windows, siendo así todo el sistema más amigable. Conociendo que es un sistema SCADA, nuestro proyecto consiste en desarrollar un sistema de supervisión y adquisición pequeño, pues no es SCADA debido a que las variables a controlar son pocas.

1.1.1

Descripción de la empresa

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Universidad Nacional de Piura Sistemas de Control Industrial CNC S.A.C. está localizada en la ciudad de Piura, capital de la provincia de Piura y fue establecida en Marzo del 2001. El CNC es una compañía de la industria pesquera que procesa principalmente los calamares gigantes para su exportación. 1.1.2

Organigrama de la empresa

Gerente General

Jefe de Aseguramiento de la Calidad

TAC’S

Jefe de Producción

Jefe de Recursos Humanos

Jefe de Planta

Jefe de Línea

Supervisor

Supervisor

Supervisor

Supervisor

“Recepción/ Lavado”

“Envasado”

“Congelado”

“Cámara”

1.1.3

Descripción de la Producción La producción se dedica solo al proceso del calamar gigante, en la etapa de fileteo se separa el tubo (cuerpo), de la cabeza y aletas, y cada parte pasa a un proceso distinto. Nuestra investigación solo se enfoca al proceso del tubo, conocido como Filete de calamar. A continuación se describen sus etapas.

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Universidad Nacional de Piura Sistemas de Control Industrial • Recepción: Es la etapa inicial del proceso donde ingresa la materia prima (calamar gigante), aquí se recibe, se pesa y se anota manualmente el peso que ingresa por caja, para luego ser llevado al proceso de fileteo. •

Fileteo: Aquí, personas se encargan de cortar la cabeza y aletas del molusco y los separan del tubo. La cabeza y las aletas lo envían a otra sección para su proceso. El tubo lo cortan y separan en partes de 25 cm. aprox. y le sacan la primera piel.

•

Lavado: En esta etapa, un grupo de personas se encargan de lavar el tubo ya seccionado en 25cm, le sacan la segunda piel para luego colocarlo en cajas y enviarlo a laminado.

•

Laminado: Es la cuarta etapa del proceso, en la cual el producto proveniente de la etapa de lavado, es recibido y pesado, para luego ser puesto a la maquina laminadora. Esta maquina esta calibrada de tal manera que el producto ingresado con 30mm. de grosor se reduzca a 10mm.

•

Cocina: En cocina, colocan la carga que proviene de laminado en cajas grandes que están hirviendo a temperatura de 100ºC, la cocinan por un tiempo de 10min. Lo sacan y lo llevan a enfriamiento.

•

Enfriamiento: En esta etapa la carga se introduce a tinajas llenas de agua que se encuentran a 2ºC de temperatura. Son cajas grandes llenas de hielo, allí se coloca la carga cocinada para su enfriamiento y que el producto llegue a tomar una temperatura de 6ºC.

•

Clasificado: Aquí seleccionan los filetes del tubo de los filetes de la cabeza y aletas, y los ordenan para ser transportados por una caja a la etapa de prensado.

•

Prensado: En esta parte, el producto precocido es colocado en bandejas con capacidad de 600 kg. Y sometidos a una presión originada por 12 sacos de 50 kg. cada uno llenos de sal

•

Deshidratación: La carga es colocada en bandejas que tienen una malla, estas mallas se colocan en racks, cada rack contiene 22 mallas, los racks son llevados a maquinas para su secado (deshidratación), las maquinas secan la carga a 40º C.

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Universidad Nacional de Piura Sistemas de Control Industrial • Envasado: En envasado, las personas sacan la carga y la envasan en bandejas de 7 1/2kg. para luego ser llevadas a congelado. •

Congelado: Aquí, la carga se coloca en maquinas congeladoras, estas maquinas congelan a –21ºC durante 2 1/2h a 3h. Luego la carga es sacada y colocada en sacos de 50kg. los sacos poseen etiquetado y un lazo para ser diferenciado de los otros productos.

•

Almacén: En almacén, los sacos de la etapa de congelado son llevados al almacén, que se encuentra a una temperatura de –22ºC, allí se dejan hasta que sean embarcados.

1.1.4

Delimitación del Problema Dentro de las delimitaciones del problema, vamos a identificar todos aquellos aspectos que son importantes para el desempeño de la investigación. En la etapa de recepción y laminado nos enfocaremos en la medición del peso de la carga que ingresa, esta información es muy importante para el estudio de la producción de la planta, pues se observa lentitud y poca precisión. En la etapa de enfriamiento también se observa lentitud, debido a que no hay herramientas que permita conocer la temperatura de manera eficiente, esto es importante para que se realice un mejor control de la temperatura y así el filete no demore mucho en esta etapa.

1.1.5 Descripción de la Realidad Problemática Nos enfocaremos en las etapas donde seria importante hacer un estudio detallado para mejorar estas limitaciones. En la etapa de Recepción: Limitaciones: •

Anotación manual de la medición del peso de la carga que ingresa.

•

Usan como medio de almacenamiento libretas.

Anomalías:

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Universidad Nacional de Piura Sistemas de Control Industrial • Error de medición del operador, debido a cansancio, distracción, emergencias, etc. Deficiencia: •

Al terminar el turno los datos obtenidos en las mediciones, recién se ingresaban a una base de datos en la oficina de producción.

•

Lentitud y poca precisión.

En la etapa de laminado: Limitaciones y deficiencias •

Anotación manual en la medición del peso de la carga que ingresa a la maquina laminadora.

•

Usan como medio de almacenamiento libretas.

•

Después de terminar el turno se ingresan los datos obtenidos a una base de datos en la oficina de producción.

Anomalías: •

Error de medición del operador, debido a cansancio, distracción, emergencias, etc.

En la etapa de enfriamiento: Limitaciones y deficiencias: •

Uso de hielo para enfriar el tanque de agua.

•

Uso de un termómetro para medir la temperatura.

Carencias: •

No hay buen control de temperatura.

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1.1.6

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Definición del Problema El problema de lentitud y poca precisión del proceso se encontró en las etapas de recepción, laminado y enfriamiento. Pues esto debido a que no se cuenta con un sistema de supervisión eficiente. Por ello que estas etapas serán materia de investigación para dar solución a este problema.

1.1.7

Importancia del estudio La presente investigación es importante pues ayudará a la empresa CNC SAC. a solucionar los problemas de lentitud, y poca precisión de su sistema de supervisión. Además ayuda a llenarse de conocimientos del tema.

Justificación del estudio La falta de un sistema que permita la supervisión eficiente de las variables, es la razón por la cual se procede a realizar esta investigación. Este trabajo de investigación trae como conveniencia el conocimiento y la experiencia para poder solucionar problemas similares en el futuro utilizando herramientas de automatización. Y como beneficio tener un modelo de solución para empresas que no cuenten con herramientas adecuadas de supervisión. 1.2

Objetivos de la Investigación OBJETIVO GENERAL El objetivo general del proyecto consiste en mejorar el control de producción de la empresa, así como minimizar la poca precisión y lentitud al automatizar el proceso de supervisión de las etapas delimitadas, significando un ahorro de tiempo y aumento de producción para la empresa. OBJETIVOS ESPECIFICOS

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Universidad Nacional de Piura Sistemas de Control Industrial • Realizar una investigación para conocer las características y requisitos de un sistema de supervisión. •

Investigar los diferentes instrumentos y dispositivos de medición de peso y temperatura para determinar el más óptimo para el proyecto.

•

Determinar la interface y el bus de comunicación.

•

Determinar los dispositivos HMI que mas se adapte al sistema.

•

Investigar el distinto software de supervisión para establecer el más adecuado.

CAPITULO II ANTECEDENTES 2.1

Antecedentes No hay estudios de investigación para la implementación de un sistema de supervisión y adquisición de datos en el proceso del calamar gigante. Además tampoco hay estudios para mejorar el control de la producción de la planta.

2.2

Requerimientos de la empresa Hemos notado que la empresa urge de un sistema de supervisión y de adquisición de datos, teniendo como objetivo principal ahorro de tiempo y

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Universidad Nacional de Piura Sistemas de Control Industrial aumento de la producción, por ello hemos realizado una tabla de los requerimientos tanto en hardware como en software que la empresa requiere. Requerimientos de hardware: •

Instrumentos de medición de peso, con mucha precisión y rapidez

•

Instrumentos de medición de temperatura

•

Bus de comunicaciones

Requerimientos de software: •

Software de supervisión

•

Base de datos

•

Generación de históricos

CAPITULO III SOLUCION PROPUESTA 3.1

Diagrama de Instrumentación del Proceso Actual

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Simbología y Explicación de Figuras WE: Elemento primario de medición de Peso, montado en campo. S1: Entrada de producto a la etapa de Fileteo. S2: Salida de producto de la etapa de Fileteo e ingresada a la etapa de lavado. S3: Salida de producto de la etapa de lavado. S4: Salida de producto de primera cuchilla. S5: Salida de producto de segunda cuchilla. S6: Salida de producto de tercera cuchilla. S7: Salida de producto de la etapa de cocina. S8: Salida de producto de la etapa de enfriamiento. NH: Actuador manual. FV: Válvula de flujo de agua. X: Cuchilla Longitudinal. YH: Operación manual.

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Universidad Nacional de Piura Industrial TI: Indicador de Temperatura montado en campo.

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Simbología de Líneas ____________________ ------------------------

Señal de conexión a proceso

Señal eléctrica

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Universidad Nacional de Piura Sistemas de Control Industrial 3.2 Diagrama de Instrumentación de la Solución propuesta

Simbología y explicación WE: Elemento primario de medición de peso. WT 1: Transmisor de peso del producto numero 1. WT2: Transmisor de peso del producto numero 2. NH: Actuador manual. FV: Válvula de flujo de agua. X: Cuchilla Longitudinal. YH: Operación manual. TI: Indicador de Temperatura. TT: Transmisor de temperatura. FK: Adaptador de bus. ZRC: controlador, Registrador e Interfase de supervisión.

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Simbología de Líneas _____________________

Señal de conexión a proceso

----------------------------------

Señal eléctrica Señal de enlace digital

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CAPITULO IV PROCEDIMIENTO METODOLOGICO Se estableció un procedimiento o serie de pasos que fueran los más aptos para llevar a cabo los objetivos de este proyecto de automatización, la siguiente es la metodología seguida para el cumplimiento de los objetivos: 1. Se conoció detalladamente el proceso de las etapas delimitadas, y se determino la importancia que tienen en el proceso de producción. 2. Se determinaron las limitaciones, carencias y anomalías que existen en las etapas estudiadas. 3. Se definieron las variables de supervisión y control. 4. Se determino las características y requisitos del sistema de supervisión. 5. Se investigo y determino los dispositivos que permitirán conocer con precisión y rapidez el peso de la carga en las etapas de recepción y laminado. 6. Se investigo y determino los dispositivos para medir y controlar la temperatura de la etapa de enfriamiento. 7. Se investigo y determino el dispositivo AnyBus Communicator. 8. Se investigo las características de diferentes buses y protocolos de comunicación para establecer el que mas se acomode a nuestra aplicación. 9. Se determino el bus y protocolo de comunicación. 10. Se investigo las características de diferente software de supervisión para elegir el más adecuado para la aplicación. 11. Se investigo y determino las características de los diferentes dispositivos HMI para establecer el más óptimo. 12. Se realizaron conclusiones y recomendaciones

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CAPITULO V DESCRIPCION DEL HARDWARE UTILIZADO 5.1 Instrumentos de medición de peso Básculas industriales Factory FC-X Esta báscula se colocará en la etapa de recepción, pues es allí donde llega la materia prima y donde se necesita una balanza con gran capacidad de medición.

Las básculas intrínsecamente seguras con protección frente a explosiones de la gama Factory combinan la más alta exactitud con una funcionalidad única y facilidad de operación. El display retroiluminado y las lecturas configurables aseguran constantemente una legilibilidad excelente. Características: •

Intrínsecamente segura

•

Capacidad de pesada de 0,001g hasta 300 kg

•

Pesa de calibración interna accionada por motor

•

Función isoTEST para permitir la integración en su sistema de aseguramiento de calidad

•

Todos los modelos están también a disposición verificados para el uso en metrología legal

•

Display retroiluminado utilizable en áreas potencialmente explosivas

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Universidad Nacional de Piura Sistemas de Control Industrial • Alta comodidad en el manejo gracias a una guía de usuario con textos claros •

Display con gráfico de barras

•

Salida de datos RS232 estándar en todos los modelos

•

Salida RS485 opcional

•

Conexión en red hasta de 8 básculas

•

A petición puede suministrarse con el paquete de software "SartoPac basic" o el software de terminal "Control de productos envasados" (CPE)

•

Modelos FCA para display en acero inoxidable

FCG64EDE-S Báscula precisión Factory FC 64kg La siguiente bascula se colocara en la etapa de laminado, para medir la carga que ingresa a la maquina laminadora. De estas básculas se necesitan tres, debido a que hay tres maquinas laminadoras en el proceso.

Características: •

Función isoTEST integrada, es decir, que la báscula se calibra y ajusta automáticamente con la pesa de calibración interna. al pulsar la tecla isoTEST.

•

Construcción robusta, protección contra sobrecargas

•

Manejo fácil gracias a un menú de operador con textos de aviso

•

Programas de aplicación prácticos

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Universidad Nacional de Piura Sistemas de Control Industrial • Combinación de programas de aplicación para tareas complejas •

Mensajes en el display con texto claro

•

Entrada de los datos de producción por medio de código de barras y/o teclado de PC

•

Display nítido, mostrando continuamente la capacidad de pesada máxima y la resolución

•

Rápidos resultados de pesada

•

Interfaz bidireccional estándar RS232 y RS485

•

Posibilidad de conectar hasta 32 básculas en una red

Especificaciones Técnicas: Conexión a la red, tensión de red

por medio de alimentador 230V~ o 115V~, -20%...+15%

Frecuencia de red

48 - 60 Hz.

Potencia de conexión

0 ... +40 °C (273 ... 313 K, 32 °F ... 104 °F)

Rango de temperatura de operación

0 ... +40 °C (273 ... 313 K, 32 °F ... 104 °F)

Programas de aplicación seleccionables

Pesar, conmutación de unidades, contaje, cálculo, pesaje en porcentaje, formación de valor promedio (pesaje de animales), recálculo, determinación de densidad, pesaje de control, funciones controladas por tiempo, totalización

Aplicaciones combinables

sí, 3 niveles

Tamaño de platillo de pesada

400 x 300 x 122 mm.

Capacidad de pesada

64 kg.

Legibilidad

1 g.

5.2 Medidor y transmisor de temperatura Medidor de temperatura sin contacto digital PCE-IR10 El medidor de temperatura sin contacto digital PCE-IR10 está compuesto por un cabezal de medición en miniatura y un componente electrónico por separado. El

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Universidad Nacional de Piura Sistemas de Control Industrial sensor del medidor de temperatura sin contacto digital es tan pequeño que se puede instalar en cualquier lugar. A pesar de ello, el aparato ofrece las mismas prestaciones que otros sistemas mayores. El componente electrónico del PCEIR10 posibilita el uso de funciones de procesamiento de señales que habitualmente no se buscan en aparatos de esta calidad. Entre dichas funciones se encuentra el ajuste del grado de emisión, el mantenimiento de los valores máximo y mínimo o el cálculo del valor medio que se pueden programar con el software opcional para el PC o por medio de la pantalla LCD. Debido a sus reducidas dimensiones, este medidor de temperatura sin contacto digital es ideal para diferentes instalaciones dentro de los procesos de producción. El aparato es preciso, fácil de instalar y económico. La medición de temperatura sin contacto con el PCE-IR10 se convierte así en una alternativa económica con respecto a los aparatos con contacto. Para aprovechar la máxima precisión del sistema, tiene la posibilidad de ajustar los grados de emisión. La emisión es diferente dependiendo de los diferentes materiales a medir (ver la tabla de los grados de emisión). Si mide un material que no está en la tabla, puede establecer usted mismo el grado de emisión y ajustar la temperatura en el medidor de temperatura sin contacto digital.

El cabezal de medición en miniatura puede colocarse en espacios de difícil acceso. El cabezal tiene una resolución óptica estándar de 15:1. Las dimensiones son 28 x 14 mm y el cable tiene un diámetro de 5 mm y una longitud de 1m.

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El medidor de temperatura sin contacto digital se emplea especialmente en los lugares de trabajo donde se deben valorar diferentes zonas de temperatura. Se puede realizar un control de hasta 32 sensores con una red RS-485.

Salidas

Entradas Longitud del cable Consumo Alimentación Clase de protección Temperatura ambiente - Cabezal Temperatura de almacenaje Humedad relativa de aire EMI Peso Cabezal Componente electrónico Rango de temperatura

Parámetros eléctricos analógica: 4 ... 20 mA, 0 ... 20 mA, 0 ... 5 V (regulable), sensores J o K cabezal de temperatura propia 10 mV / °C relé de alarma (dirigido desde el software) salidas digitales opcionales: USB, RS-232, RS-485, de relé grado de emisión, compensación de la temperatura de fondo, disparador trigger (por software) 1m estándar, se pueden solicitar otras longitudes máx. 100 mA 8 ... 36 VDC Parámetros generales IP65 (NEMA-4) - 20 ... + 180 °C - 40 ... + 85 °C 10 ... 95 % sin condensación IEC 801-3, nivel 3 (longitud de cable máxima 3 m) 40 g 420 g Parámetros técnicos - 40 ... + 600 °C

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Rango espectral Resolución óptica 1 Precisión del sistema 2 Reproducibilidad Coeficiente de temperatura Resolución de temperatura Tiempo de respuesta Grado de transmisión

8,0 ... 14 µm 15 : 1 ± 1 % o bien ± 1°C3 ± 0,5 % o bien ± 0,5 °C3 ± 0,05 °C / °C o bien ± 0,05 % / °C3 0,1 °C5 150 ms (95 %) 0,100 - 1,100 ajustable de modo digital amplitud de paso 0,001 0,100 - 1,000 ajustable de modo digital amplitud de paso 0,001 mantenimiento de valores máximo y mínimo, valor medio, con threshold e histéresis

Grado de transmisión Elaboración de señal

5.3 AnyBus Communicator ABC Pasarela de conexión serie RS-232/422/485 a conexión de red industrial (bus de campo). Ideal para conectar dispositivos con interfaz de tipo serie con las principales redes industriales. Como: Profibus, Profinet, DeviceNet, Ethernet/IP, ControlNet, CANopen, CC-Link, Modbus – TCP, Modbus Plus, Modbus RTU, FIPIO, Interbus.

El Communicator establece una conversión inteligente entre el protocolo serie y la red industrial elegida. Este proceso de conversión entre el protocolo serie y la red se configura a través del “ABC Config Tool”. Una vez completada la configuración para su red, podrá reutilizar datos y parámetros para otras configuraciones. “ABC Config Tool” una configuración valida para muchas redes.

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Universidad Nacional de Piura Sistemas de Control Industrial La conversión entre la red superior y la sub-red serie se define a través de Abc Config Tool. Este software, basado en Windows, tiene una interfaz de usuario muy sencilla para la configuración. No se requiere programación. Todas las funciones se configuran fácilmente a través de funciones predefinidas. Durante el proceso de configuración, el usuario puede definir cómo y que datos de la red superior se transmitirán a la sub.-red. Además pueden definirse caracteres específicos de inicio y/o caracteres de terminación, incluye mecanismos para tratar suma de control de trama y de ese modo establece un telegrama de subred. En ningún momento se requiere programación. El ABC Config Tool proporciona una eficiente ayuda on-line y asistentes para guiar al usuario a través del procedimiento de configuración. Al terminar, la configuración se descarga desde el PC al Communicator. En ese momento, el Anybus Communicator ya está listo para iniciar la comunicación con los dispositivos que le han sido asignados en la sub-red. El ABC Config Tool permite salvar el proyecto de configuración en un fichero. Esto permite a los fabricantes OEM usar configuraciones predefinidas, y así un uso inmediato del Communicator por parte de sus clientes. CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES •

Interfaz disponible a elegir con ABC Config Tool: RS-232 / 422 / 485.

•

Hasta 512 bytes de datos de entrada y hasta 512 bytes de datos de salida.

•

Soporta Modbus RTU, modo genérico, y configuración de protocolos especiales.

•

Tasa de baudios en la interfaz serie seleccionable entre 9,6 kbit/s y 57,6 kbit/s.

•

En modo múlti-Drop: Hasta 31 nodos en la sub-red.

•

Supervisor de línea para analizar telegramas serie en la sub-red.

•

Protección con contraseña para evitar cambios de configuraciones no deseados.

•

Herramienta de configuración y asistente para una fácil configuración de la subred serie.

•

Disponible en varios idiomas: Inglés, Alemán, Italiano y Francés, Sueco, Chino.

• ESPECIFICACIONES TÉCNICAS •

Tamaño: 120 x 75 x 27 mm.

•

Protección IP20.

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Universidad Nacional de Piura Industrial Montaje en rail DIN.

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Tierra de Protección a través del carril DIN. •

Alimentación: 24 VDC ± 10 %

•

Consumo: Max. 280 mA en 24 VDC. Típico: 100 mA

•

Temperatura: En funcionamiento: De –5 ºC hasta +55 ºC No operativo: De –55 ºC hasta 55 ºC Humedad: 0 - 95 % no condensada

•

Conformidad EMC: Certificado CE Emisión: EN 50081-2: 1993 Inmunidad: EN 61000-6-2: 1999

•

Conformidad UL y cUL: E214107

•

Conformidad probado y verificado con las organizaciones de buses de campo y redes industriales.

•

Conformidad RoHS

5.4 Interfaces de comunicación Es la que permite a los MTUs acceder a los dispositivos de campo a través de los RTUs. Así la interfaz de comunicación enlazara el MTU con los distintos RTUs del sistema a través del bus de campo. 5.4.1

A nivel de Campo: La interfase de comunicación para las conexiones entre los instrumentos de medición con el dispositivo AnyBus será RS485. Estándar RS485 Es un estándar de comunicación utilizado cuando se necesita transmitir a mayor distancia que el RS232. Este estándar pertenece a la capa física del modelo OSI. Está definido como un sistema en bus de transmisión multipunto diferencial, es ideal para transmitir a altas velocidades sobre largas distancias (35 Mbps. hasta 10 m. y 100 Kbps. en 1.200 m.) y a través de canales ruidosos, ya que reduce los ruidos que aparecen en los voltajes producidos en la línea de transmisión. El medio físico de transmisión es un par entrelazado que admite hasta 32 estaciones en 1 solo hilo, con una longitud máxima de 1.200 m.

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Universidad Nacional de Piura Sistemas de Control Industrial operando entre 300 y 19200 bps. y la comunicación half-duplex (semiduplex). Soporta 32 transmisiones y 32 receptores. La transmisión diferencial permite múltiples drivers dando la posibilidad de una configuración multipunto. Al tratarse de un estándar bastante abierto permite muchas y muy diferentes configuraciones y utilizaciones. 5.4.2 A nivel de planta: Esta interfaz conectara dispositivo AnyBus con los RTUs o PCs donde se supervisara las variables estudiadas. El Protocolo de comunicación que se estableció después de realizar una exhaustiva investigación es Ethernet IP. Ethernet Industrial Es similar a ethernet convencional,

esta rediseñada para ser utilizada en

plantas tanto de procesos continuos como de manufacturación. utiliza

chips,

componentes,

cableado

ethernet

estándar.

La misma Incorpora

características de robustez, redundancia y durabilidad, que permiten a los dispositivos seguir conectados a pesar de las condiciones agresivas que a menudo se trabaja en planta. Todos los dispositivos de I/O pueden trabajar con la Web: con solo dar una dirección IP a los sistemas, toda la información de diagnostico de los dispositivos esta disponible en tiempo real. Características: •

Comunicación de sistemas de automatización entre si con PCs o estaciones de trabajo para lograr una comunicación homogénea.

•

Posibilidad de realizar amplias soluciones mediante redes abiertas.

•

Elevado rendimiento de transmisión.

•

Diferentes soportes de transmisión (cable triaxial, par trenzado industrial y FO).

Ventajas: •

Su alta velocidad de transferencia (ancho de banda)

•

Su escalabilidad 10/100/1000/10000 Mbps.

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Universidad Nacional de Piura Sistemas de Control Industrial • Su gran estandarización independiente de fabricantes (IEEE) •

Su independencia de medios físicos de comunicación. par trenzado con y sin pantalla, fibra óptica multimodo, industriales.

Protocolos utilizados: •

Modbus /TCP

•

Ethway

•

OLE

•

PROFINET

•

IDA (Interface for Distrubuted Automation)

•

Ethernet/IO

•

Fundation FIELDBUS HSE

•

CANopen

•

Devicenet

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monomodo y plástica, redes

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CAPITULO VI DESCRIPCION DEL SOFTWARE DEL SISTEMA 6.1 Software de Supervisión HMI Wonderware InTouch HMI El software InTouch ofrece funciones de visualización gráfica que llevan sus capacidades de gestión de operaciones, control y optimización a un nivel completamente nuevo. Aquello que ahora se conoce en la industria como HMI (Human Machine Interface) comenzó hace más de veinte años con el software InTouch. Ningún otro HMI en el mercado puede compararse al software InTouch en términos de innovación, integridad de arquitectura, conectividad e integración de dispositivos, ruta de migración de versiones de software sin interrupciones y facilidad de uso. Esto se traduce en sistemas basados en estándares que permiten incrementar al máximo la productividad, optimizar la efectividad del usuario, mejorar la calidad y reducir los costos operacionales, de desarrollo y de mantenimiento.

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Beneficios: •

Facilidad de uso que le permite a desarrolladores y operarios ser más productivos de manera simple y rápida.

•

Gran integración de dispositivos sin y conectividad a prácticamente todos los dispositivos y sistemas.

•

Sus capacidades de representación gráfica y la interacción con sus operaciones permiten entregar la información correcta a las personas correctas en el momento correcto.

•

Migración de versiones de software sin interrupción, lo que significa que la inversión en sus aplicaciones HMI está protegida.

Capacidades: •

Gráficos de resolución independiente y símbolos inteligentes que visualmente dan vida a su instalación directamente en la pantalla de su computadora.

•

Sofisticado sistema de scripting para extender y personalizar aplicaciones en función de sus necesidades específicas.

•

Alarmas distribuidas en tiempo real con visualización histórica para su análisis.

•

Graficación de tendencias históricas integrada y en tiempo real.

•

Integración con controles Microsoft ActiveX y controles .NET

•

Librería extensible con más de 500 de objetos y gráficos prediseñados, “inteligentes” y personalizables.

Wonderware HMI Reports

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Wonderware HMI Reports es la solución para generación de reportes más intuitiva y fácil de usar que existe en el mercado. Con ella usted podrá generar reportes de manera fácil y rápida desde Wonderware InTouch HMI, al igual que a partir de muchas otras fuentes de datos. Wonderware HMI Reports no requiere de habilidades informáticas o conocimientos de programación previos para diseñar, programar y producir reportes dinámicos. Usted puede configurar Reportes HMI a través de sencillas operaciones de “arrastrar y soltar”” dentro del Report Studio. El Studio de diseño también ofrece características de facilidad de uso tales como los objetos de reporte inteligente y cuadros de diálogo amigables. Wonderware HMI Reports ayuda a reducir el tiempo de desarrollo de reportes de manera significativa, simplifica las modificaciones a reportes existentes y permite traducir datos sin procesar en reportes atractivos e informativos. Además, permite la creación de reportes personalizados de manera fácil, rápida y a bajo costo a través del uso de herramientas de programación que permiten entregarlos a cualquier persona, en cualquier lugar y en cualquier momento. Wonderware HMI Reports funciona con Wonderware Information Server o con un portal web, incluido para extender la disponibilidad de reportes ya sea a través de la red de su empresa o más allá. Características: •

Reduce el tiempo y el esfuerzo necesarios para crear, distribuir y revisar reportes.

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Universidad Nacional de Piura Sistemas de Control Industrial • Permite crear reportes de manera significativamente más rápida que Crystal Reports o Excel. •

Permite la consolidación fácil y rápida de sus datos de InTouch o Historian/InSQL en reportes concisos y visualmente atractivos para comprender mejor sus procesos y su negocio.

•

Configuración a través de sencillas interfaces, menús, objetos de reporte inteligentes y cuadros de diálogo amigables. No requiere de habilidades informáticas o conocimientos de programación.

•

Disponibilidad de reportes de manera fácil y segura para cualquier persona autorizada a través de su portal web-integrado

Capacidades: •

Disfrute de su versatilidad. Sus objetos de Reporte Inteligente incluyen Tablas a Base de Datos, Gráficos Circulares, Gráficos de Barras y Gráficos de Líneas y Puntos XY.

•

Permite definir fácilmente quién tiene acceso a reportes y quién puede crear, modificar o generar reportes con seguridad integrada. Usted puede incluso personalizar estos parámetros para reportes individuales.

•

Generación y distribución de reportes

personalizados de manera

automática en Excel, formato Adobe Acrobat (PDF), correo electrónico y formato HTML •

Configuración de reportes generados en base a Eventos (por ejemplo Proceso por Lotes Completo), Calendarios (por ejemplo, Turnos) o bajo demanda (ad-hoc).

•

Fácil extracción de datos desde InTouch, Wonderware Historian/InSQL, y cualquier fuente de datos a través del uso de OPC, OLEDB y ODBC, incluyendo HMIs de otros proveedores.

Wonderware Historian El componente Wonderware Historian de la System Platform es una base de datos para información histórica de alto desempeño en tiempo real. Combina el poder y la flexibilidad de una base de datos relacional con la velocidad y la compresión de un

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Universidad Nacional de Piura Sistemas de Control Industrial verdadero historiador de proceso, integrando a la oficina con la zona de producción de la fábrica o cualquier operación industrial. Wonderware Historian está diseñado para recolectar una amplia variedad de datos de planta a resolución completa y a alta velocidad, garantizando que los tomadores de decisiones a todos los niveles cuenten con los datos que necesitan para impulsar iniciativas de mejoramiento de la productividad. Wonderware Historian es cientos de veces más rápido que los sistemas de bases de datos estándar y sólo usa una pequeña fracción del espacio para almacenar los datos. Sus avanzadas funciones de recuperación de datos le permiten al personal generar rápidamente la información detallada y focalizada que necesitan para acelerar el proceso de toma de decisiones y permitir el acceso a la información correcta al momento de identificarse un problema o descubrirse una oportunidad. Beneficios: •

Diseñado para todas las operaciones de infraestructura y manufactura industrial.

•

Genera información accionable, permitiendo tomar decisiones de manera más rápida y precisa.

•

Unifica la información proveniente de múltiples sistemas de manufactura y HMI/SCADA.

•

Escalable para cualquier tamaño de aplicación.

•

Completamente integrado con la arquitectura ArchestrA de Wonderware y el Wonderware System Platform.

Capacidades: •

Hostilización y compresión de datos de Alta Velocidad

•

Facilita la generación de reportes regulatorios y de operaciones de negocios

•

Clientes de tendencias y reportes avanzados

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CAPITULO VII ANALISIS Y RESULTADOS Explicación del diseño •

El desarrollo de la solución de este proyecto nació de la necesidad que tiene la oficina de producción en conocer con rapidez y exactitud la cantidad de materia prima que ingresa al proceso, el peso del producto de filete de calamar antes de

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Universidad Nacional de Piura Sistemas de Control Industrial ser laminado, además de mejorar la medición de la temperatura en la etapa de enfriamiento, con el objetivo de agilizar el proceso, ahorrar tiempo, trayendo como beneficio aumento, control de la producción y por ultimo dar mayores ganancias a la empresa. •

Después de escoger los instrumentos primarios de medición (básculas, sensor de temperatura), se paso al diseño del sistema de supervisión.

•

Se implementa una red de dos hilos con interfase RS485 para interconectar los instrumentos de medición con el dispositivo Anybus. Este dispositivo será el encargado de conectar los instrumentos con la red Ethernet Industrial (Ethernet/IP). Se implemento una red Ethernet/IP ya que se puede conectar mas PCs o dispositivos HMI a la red.

•

El sistema de supervisión se completa con la instalación de una o más PCs que harán de dispositivos HMI, estos dispositivos se conectaran a la red Ethernet industrial. En los dispositivos HMI se instalaran el software de supervisión, base de datos y de reportes.

•

A continuación se muestra el diagrama de conexión del sistema de supervisión.

Alcances y limitaciones

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Universidad Nacional de Piura Sistemas de Control Industrial • Las básculas utilizadas son de gran precisión, tienen la capacidad de censar desde 0,001g hasta los kg, tienen mucha confiabilidad, es por eso que estas básculas es difícil que fallen o produzcan mediciones erradas. •

El sensor de temperatura sin contacto digital PCE – IR10 está compuesto por un cabezal en miniatura y un componente electrónico por separado, es preciso y fácil de instalar, este sensor es optimo ya que su instalación será muy cerca del agua congelada en la etapa de enfriamiento, pues sin hacer contacto al agua este puede censar la temperatura y enviarla al sistema de supervisión.

•

Después de instalar el sistema de supervisión se alcanzará mejoras en las mediciones de la carga, con mucha precisión y rapidez, además la oficina de producción podrá conocer en tiempo real las variables mediadas, almacenarlas y poder gestionar reportes.

•

Una limitación encontrada es el control de la temperatura en la etapa de enfriamiento, pues nuestro proyecto solo se dedica a medirlo.

•

Otra limitación es que el sistema planteado solo supervisa la planta principal más no sucursales que pueda tener la empresa.

CAPITULO VIII CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

•

Con el sistema de supervisión automatizado

se mejora el control de la

producción. •

Se conoció las características que tiene un sistema de supervisión y un SCADA.

•

Se conoció las características que debe reunir un bus de comunicación para un sistema de supervisión.

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Universidad Nacional de Piura Sistemas de Control Industrial • Se escogió el software de supervisión más adecuado para el sistema, de los muchos que existen hoy en día. •

Las básculas utilizadas resultaron óptimas por sus características y prestaciones.

•

Para optimizar el proceso en la etapa de enfriamiento se pude utilizar un controlador de temperatura, con el objetivo de mejorar el sistema y aumentar más la rapidez del proceso.

•

Si llegara a ser necesario se pueden instalar dispositivos RTUs al sistema para enlazar la empresa con sucursales que pueda tener, sin cambiar el diseño original del sistema.

BIBLIOGRAFIA • •

Catálogos de basculas industriales de la marca Signum® y Factory FC “Mini proyecto Automatización SCADA” – Autores: Jaume Romagosa Cabús, David Gallego Navarrete, Raúl Pacheco Porras.

•

"Automatización del proceso de engrasado de las bandejas de pan en la línea de bollería" BIMBO – Autor: Raúl Barrantes Domínguez

•

http://sistemas.itlp.edu.mx/tutoriales/desproyectos/tema4_1.htm

•

http://www.angelfire.com/emo/tomaustin/Met/guiadosproblema.HTM

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Universidad Nacional de Piura Sistemas de Control Industrial • http://www.automation.siemens.com/simatic/compact_info/html_78/simatichmi.htm •

http://global.wonderware.com/LA/Pages/WonderwareHMISCADA.aspx#

•

http://iaci.unq.edu.ar/materias/laboratorio2/HMI%5CIntroduccion%20HMI.pdf

•

http://www.disa.bi.ehu.es/spanish/asignaturas/10574/5.00.pdf

•

http://www.cncsac.com

APENDICES

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Fotos captadas desde el sitio Web de la empresa

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