Sist. Control Local-remoto a Traves de La Internet

DISEÑO E IMPLEMENTACION DE UN SISTEMA DIDACTICO DE CONTROL LOCAL Y REMOTO A TRAVÉS DE LA INTERNET PARA UN FLUJO DE AGUA.

MAURICIO TRISTANCHO MUÑOZ ARNOLD ARLEY PEREZ RINCÓN Tecnólogos en Electromecánica (UTS)

UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER CONVENIO UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES E INGENIERÍAS INGENIERIA EN CONTROLE ELECTRONICO E INSTRUMENTACION BUCARAMANGA 2010

DISEÑO E IMPLEMENTACION DE UN SISTEMA DIDACTICO DE CONTROL LOCAL Y REMOTO A TRAVÉS DE LA INTERNET PARA UN FLUJO DE AGUA.

MAURICIO TRISTANCHO MUÑOZ ARNOLD ARLEY PEREZ RINCÓN Tecnólogos en Electromecánica (UTS)

Trabajo de grado presentado como requisito para optar al título de Ingeniero en Control Electrónico e Instrumentación.

Director de proyecto: JAIME FREDDY RICARDO BARRERA Ingeniero Electrónico

UNIDADES TECNOLÓGICAS DE SANTANDER CONVENIO UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES E INGENIERÍAS INGENIERIA EN CONTROLE ELECTRONICO E INSTRUMENTACION BUCARAMANGA 2010

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Nota de Aceptación: ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________ ______________________________

______________________________ Firma del presidente de Jurado

______________________________ Firma del Jurado

______________________________ Firma del Jurado

Bucaramanga 22, Agosto, 2011. iii

DEDICATORIA El desarrollo y culminación del proyecto lo dedico especialmente, a: DIOS, que ha logrado maravillosos cambios en mi vida y la de mi familia. Me ha fortalecido de amor y paciencia para alcanzar esta nueva meta profesional. Solo a él, ofrezco mi proyecto con el único interés de ayudar y contribuir con el desarrollo de las personas que lo utilicen y quieran aprender. Mi madre Flor y hermanos Neila Isabel, Adrian y Miguel Ángel, por su amor, sacrificio y confianza ofrecida durante cada día de mi vida. Gracias por arrimar el hombro en los momentos difíciles y permitirme ser partícipe de sus éxitos. Mi novia Sulderi, por la gran fortaleza que DIOS le ha dado para amarme y soportar a mi lado días de arduo trabajo y estudio. Que su compañía y apoyo crezcan en los nuevos proyectos. Mis tíos, Mary e Isidro, quienes permitieron compartir su hogar y alimentos desde los inicios como tecnólogo en electromecánica y hasta la finalización de este gran ciclo de profesionalización. Mi compañero de proyecto, Arnold Pérez, quien siguió pasó a paso las fallas y alegrías ofrecidas en el desarrollo del proyecto. Que los éxitos y bendiciones que DIOS me ofrezca en este nuevo nivel, sean derramados sobre mis padres, hermanos, novia y compañeros.

Mauricio.

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DEDICATORIA Dedicamos este proyecto a DIOS PADRE todo poderoso quien me dio la oportunidad de culminar estudios profesionales y que día a día con amor y paciencia a estado allí acompañando nuestras vidas. A mis padres Carlos y Gilma por su apoyo y colaboración quienes desean lo mejor para mi, ellos que han sido la base de mi formación y han estado siempre a mi lado con su cariño y animo incondicional. A mi hermana Nancy quien a la distancia me animo con su fortaleza y sonrisa y sus mejores deseos de corazón. A mi novia DALGY por su paciencia y comprensión por su sencillez y alegría que hacen de mi vida una bella realidad. A mi compañero de proyecto Mauricio Tristancho un excelente profesional comprometido con su trabajo y carácter de responsabilidad. A todos mis compañeros de estudio quienes con su aportes en la academia hicieron de la universidad un sitio muy agradable para estudiar.

Arnold.

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AGRADECIMEINTO Agradecemos infinitamente la especial e incondicional colaboración a: DIOS por darnos la oportunidad de concluir exitosamente nuestra formación como ingenieros. Por rodearnos de su compañía e inmenso amor día tras día por los a caminos de nuestro existir. Nuestros padres, hermanos y novias, quienes soportaron durante meses pasar fines de semana y fechas especiales, sin nuestras compañías. Gracias por que nunca renunciaron ni desfallecieron en el amor y apoyo que DIOS les ofreció, para con nosotros. Milton Reyes por su paciencia, al permitirnos como coordinador de Electromecánica, utilizar equipos SIEMENS para el desarrollo de un proyecto que esperamos contribuya con el crecimiento de los estudiantes a nivel tecnológico y de ingeniería. Los profesores Jorge Meneses –UIS-, Alirio Pérez y Víctor Zafra –UTS- quienes nos confiaron el uso de herramientas, equipos, bancos de prueba y laboratorios, que permitieron el correcto avance del proyecto. Jaime Freddy Ricardo, como director del trabajo de investigación, quien aporto al mejoramiento continúo de los avances técnicos del proyecto. Los ingenieros Mauricio Jaimes y Cristian Villamizar, quienes brindaron tips de ayuda. Además, a los compañeros Maiger Jacome, Diego Ordoñez y demás, amigos y vecinos que formaron parte del crecimiento personal y profesional. A todos los anteriores, que el amor y sabiduría de DIOS le permita seguir contribuyendo al crecimiento de las Unidades Tecnológicas de Santander y la academia en general.

Mauricio y Arnold.

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CONTENIDO pág. INTRODUCCION .................................................................................................. 19 1. MODULO DE VISUALIZACION Y MANIPULACION LOCAL/REMOTA DE CAUDAL ............................................................................................................... 20 1.1 CONDICIONES OPERACIONALES ............................................................... 20 1.2 VISUALIZACION GRAFICA DE EQUIPOS ..................................................... 20 1.2.1 Diseño 3D del módulo en Solid-Edge. ......................................................... 21 1.2.2 Descripción de partes. ................................................................................. 22 1.2.3 Funcionamiento básico. ............................................................................... 25 1.3 DISEÑO E IMPLEMENTACION DE SISTEMA ELECTRICO .......................... 27 1.3.1 Diagrama general de conexión eléctrico de equipos e instrumentos. ........... 27 1.3.2 Diseño de planos del sistema eléctrico. ....................................................... 27 1.4 MEJORAMIENTO FISICO DEL SISTEMA HIDRAULICO ............................... 30 2. CARACTERISTICAS TECNICAS DE EQUIPOS E INSTRUMENTOS .............. 32 2.1 EQUIPOS DE MONITOREO Y MANDO ......................................................... 32 2.1.1 Panel Táctil - TP177Micro. ........................................................................... 32 2.1.1.1 Vistas y principales medidas del dispositivo HMI. ..................................... 33 2.1.1.2 Accesorios TP177 Micro. .......................................................................... 34 2.1.1.3 Conexiones del dispositivo HMI. ............................................................... 35 2.1.1.4 Datos técnicos. ......................................................................................... 35 2.1.1.5 Protocolo PPI. ........................................................................................... 36 2.1.1.6 Comunicación de la HMI con un PLC S7-200. .......................................... 36 2.1.1.7 Programación del dispositivo HMI. ............................................................ 37 2.1.2 Botones pulsadores y lámparas de señalización. ......................................... 37 2.2 EQUIPOS DE CONTROL ............................................................................... 38 2.2.1 Micro PLC S7-200, CPU 224 de SIEMENS. ................................................ 38 2.2.1.1 Aplicaciones. ............................................................................................. 38

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2.2.1.2 Características. ......................................................................................... 38 2.2.1.3 Áreas de memoria y funciones de las CPUs S7-200. ................................ 40 2.2.1.4 Tipos de CPU para PLC’s S7-200. ............................................................ 41 2.2.1.5 CPU 224 – DC/DC/DC .............................................................................. 41 2.2.1.6 Conexión Eléctrica CPU 224. .................................................................... 42 2.2.1.7 Comunicación PC – PLC S7200. .............................................................. 43 2.2.1.8 Conexión cable multimaestro PPI: ............................................................ 43 2.2.1.9 Datos técnicos de las CPU’s. .................................................................... 45 2.2.1.10 Diagramas de cableado eléctrico CPU 224 DC/DC/DC........................... 45 2.2.1.11 Módulos de ampliación. .......................................................................... 46 2.2.1.12 Autosintonización del PID. ...................................................................... 46 2.2.2 Módulo de Entradas/Salidas Analógicas – EM235. ...................................... 47 2.2.2.1 Datos técnicos de los módulos de ampliación analógicos. ........................ 48 2.2.2.2 Diagrama de conexión eléctrica módulo EM 235. ..................................... 50 2.2.2.3 Disposición Switches EM 235 para E/S análogas 0-20[mA] ...................... 50 2.2.2.4 Calibración entradas analógicas de un EM235 ......................................... 52 2.2.2.5 Configuración de Entradas y Salidas del EM235 ...................................... 53 2.2.2.6 Manejo y adecuación de entradas análogas en un EM235 ....................... 54 2.2.2.7 Manejo y adecuación de salidas análogas en un EM235 .......................... 55 2.2.2.8 Escalamiento de valores analógicos en un PLC S7-200 ........................... 56 2.2.3 Módulo de ampliación Profibus – EM277. .................................................... 56 2.2.3.1 Datos técnicos del módulo de ampliación EM 277 PROFIBUS-DP. .......... 57 2.2.3.2 Tipos de CPU’s S7-200 que soportan módulos inteligentes. ..................... 58 2.3 EQUIPOS DE INSTRUMENTACION .............................................................. 59 2.3.1 Equipo de medición de caudal “SITRANS F M - MAGFLO” ......................... 59 2.3.1.1 Tipos de caudalímetros SITRANS F. ........................................................ 59 2.3.1.2 Caudalímetros electromagnéticos SITRANS F M. .................................... 61 2.3.1.3 Caudalímetro SITRANS F M MAGFLO. .................................................... 63 2.3.1.4 Características SITRANS FM MAGFLO. ................................................... 63 2.3.1.5 Partes SITRANS FM MAGFLO. ................................................................ 63 2.3.1.6 Condiciones físicas de instalación. ........................................................... 66

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2.3.1.7 Conexiones eléctricas. .............................................................................. 67 2.3.1.8 Indicador y teclado. ................................................................................... 68 2.3.2 Equipos de medición de presión “SITRANS P, serie DS III” ......................... 70 2.3.2.1 Serie de SITRANS P. ................................................................................ 70 2.3.2.2 Medidor de presión SITRANS P DS III. ..................................................... 71 2.3.2.3 Partes SITRANS P DS III. ......................................................................... 72 2.3.2.4 Funcionamiento. ....................................................................................... 73 2.3.2.5 Características SITRANS P DS III. ........................................................... 76 2.3.2.6 Datos Técnicos transmisor SITRANS P. ................................................... 76 2.3.2.7 Parametrización Local:.............................................................................. 77 2.4 EQUIPO PRE-ACTUADOR ............................................................................ 78 2.4.1 Convertidor de frecuencia MICROMASTER 440 .......................................... 78 2.4.2 Tipos de convertidores de frecuencia Micromaster. ..................................... 78 2.4.3 Micromaster 440, tamaño constructivo B. .................................................... 80 2.4.3.1 Prestaciones. ............................................................................................ 80 2.4.3.2 Características. ......................................................................................... 81 2.4.3.3 Protecciones. ............................................................................................ 81 2.4.3.4 Datos técnicos del MM440. ....................................................................... 82 2.4.3.5 Disposición de bornes MM440. ................................................................. 84 2.4.3.6 Esquema de Bloques. ............................................................................... 85 2.4.3.7 Accesorios Generales MM440 (combinaciones posibles). ........................ 86 2.4.3.8 Paneles de operador. ................................................................................ 86 2.4.3.9 Módulos externos...................................................................................... 87 2.4.3.10 Puesta en servicio. .................................................................................. 88 2.4.3.11 Conexión eléctrica y de control. .............................................................. 88 2.4.3.12 Formas de operación. Un micromaster 440 posee varias formas de operación dependientes por el tipo de control....................................................... 92 2.4.3.13 Funcionamiento a través de contactos físicos. ........................................ 92 2.4.3.14 Trabajar el MM440 con entrada Analógica 0-20mA ................................ 92 2.4.3.15 Corrección error intermitencia de frecuencia baja. .................................. 96 2.5 EQUIPO ACTUADOR ..................................................................................... 97 2.5.1 Datos de placa Motor trifásico marca SIEMENS. ......................................... 97 ix

2.5.2 Datos de placa Bomba marca EVANS. ........................................................ 97 3. SOFTWARE DE PROGRAMACION ................................................................. 98 3.1 STEP 7 - Micro/WIN........................................................................................ 98 3.1.1 Requisitos del sistema. ................................................................................ 98 3.1.2 Instalación. .................................................................................................. 98 3.2 SIMATIC WinCC flexible. ................................................................................ 99 3.2.1 SIMATIC WinCC flexible ES: ....................................................................... 99 3.2.2 SIMATIC WinCC flexible RT: ..................................................................... 100 3.2.3 Componentes de WinCC flexible. .............................................................. 100 3.2.3.1 SIMATIC WinCC flexible Engineering System o WinCC flexible ES ........ 100 3.2.3.2 SIMATIC WinCC flexible Runtime. .......................................................... 102 3.2.3.3 Sm@rtClient/Sm@rtServer ..................................................................... 103 3.3 SIMATIC WinCC V7.0. .................................................................................. 104 3.3.1 Particularidades de WinCC. ....................................................................... 104 3.3.2 Qué caracteriza a WinCC .......................................................................... 105 3.3.3 Componentes del sistema. ......................................................................... 105 3.3.3.1 Sistema base WinCC. ............................................................................. 105 3.3.3.2 Opciones de WinCC ............................................................................... 106 3.3.3.3 Licencias. ................................................................................................ 107 3.3.3.4 Licencias DEMO ..................................................................................... 107 3.3.3.5 Configuraciones características. ............................................................. 108 3.3.3.6 Sistema monopuesto. ............................................................................. 108 3.3.3.7 Sistema Multipuesto ................................................................................ 109 3.3.3.8 Sistema de clientes Web......................................................................... 110 3.3.4 Comunicación: ........................................................................................... 112 3.3.4.1 Comunicación con los autómatas programables ..................................... 112 3.3.4.2 Unidades de canal, conexiones lógicas y variables de proceso .............. 113 3.3.5 Introducción a los sistemas “Cliente-Servidor” en WinCC .......................... 113 3.3.5.1 Escenarios Cliente-Servidor. ................................................................... 114 3.3.5.2 Sistemas multipuestos. ........................................................................... 114

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3.3.5.3 Sistemas distribuidos. ............................................................................. 114 3.3.5.4 Configuración de un sistema Multipuesto ................................................ 114 3.3.6 Clientes en sistemas Cliente-Servidor........................................................ 115 3.3.6.1 Clientes. .................................................................................................. 115 3.3.6.2 WebClients. ............................................................................................ 116 3.3.6.3 ThinClients. ............................................................................................. 116 3.3.7 Número máximo de clientes y servidores. .................................................. 116 3.3.8 SIMATIC WinCC/WebNavigator y WinCC/DataMonitor ............................. 118 3.3.8.1 SIMATIC WINCC/WebNavigator ............................................................. 118 3.3.8.2 WinCC WebNavigator Server.................................................................. 118 3.3.8.3 WinCC WebNavigator Client. .................................................................. 119 3.3.9 Instalación WinCC/WebNavigator 7.0+SP1 ............................................... 119 3.3.9.1 Requisitos Instalación Servidor WinCC/WebNavigator ........................... 119 3.3.9.2 Internet Information Service (IIS) ............................................................ 120 3.3.9.3 Instalación IIS. ........................................................................................ 120 4. PRACTICAS PARA APLICACIÓN DE HARDWARE ....................................... 122 4.1 PRACTICA A NIVEL DE TECNOLOGIAS ..................................................... 122 4.1.1 PRACTICA No. 1. ...................................................................................... 122 PROGRAMACION Y COMUNICACIÓN DE UN “PLC S7-200” UTILIZADO PARA CONTROLAR CAUDAL EN UN SISTEMA DE AUTOMATIZACION. .................. 122 4.1.2 PRACTICA No. 2. ...................................................................................... 134 PROGRAMACION Y COMUNICACIÓN DE UNA INTERFAZ HMI “TP177MICRO” UTILIZADOS PARA LA VISUALIZACION Y MANIPULACION LOCAL DE CAUDAL ........................................................................................................................... 134 4.2 PRACTICA A NIVEL DE INGENIERIA .......................................................... 151 4.2.1 PRACTICA No. 3. ...................................................................................... 152 PROYECTO PARA ESTACION MONOPUESTO IMPLEMENTADO EN UN PC1 CONECTADO POR PROFINET A UN PLC S7-300 MAESTRO DE UNA RED PROFIBUS-DP QUE POSEE UN S7-200 COMO ESCLAVO. ............................ 152 4.2.2 PRACTICA No. 4. ...................................................................................... 268

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PROYECTO PARA ESTACION MULTIPUESTO IMPLEMENTADO EN PC1 (SERVIDOR), PC2 (CLIENTE) Y PLC S7-300 MAESTRO INTERCONECTADOS POR PROFINET EN RED LAN........................................................................... 268 4.2.3 PRACTICA No. 5. ...................................................................................... 332 IMPLEMENTACIÓN CON WINCC V7.0 DE UN PROYECTO PARA ESTACION MULTIPUESTO A TRAVÉS DE INTERNET ....................................................... 332 5. DISEÑO DE UN SISTEMA DE CONTROL PID DE CAUDAL ......................... 342 5.1 DESCRIPCION DE UN CONTROL PID ........................................................ 342 5.2 COMPONENTES DE UN CONTROL PID ..................................................... 342 5.2.1 P: acción de control proporcional ............................................................... 342 5.2.2 I: Acción de control integral: ....................................................................... 343 5.2.3 PI: acción de control proporcional-integra .................................................. 344 5.2.4 PD: acción de control proporcional-derivativa. ........................................... 345 5.2.5 PID: acción de control proporcional-integral-derivativa .............................. 346 5.3 INTRODUCCION AL AUTO SINTONIZODOR PID ....................................... 346 5.3.1 Auto histéresis y auto desviación. .............................................................. 347 5.3.2 Secuencia de auto sintonía ........................................................................ 348 5.3.3 Condiciones de advertencia ....................................................................... 348 5.4 AUTOSINTONIZACION DE UN LAZO PID CON UN S7-200........................ 349 5.4.1 Algoritmo de lazo PID en un PLC S7-200. ................................................. 350 5.4.1.1 Término proporcional (MP n) de la ecuación PID en un S7-200 ............... 353 5.4.1.2 Término integral (MIn) de la ecuación PID en un S7-200......................... 353 5.4.1.3 Término diferencial de la ecuación PID en un S7-200 ............................. 353 5.4.2 Tabla del lazo PID...................................................................................... 353 5.4.3 Asistente de operaciones PID de MicroWIN. Permite configurar y generar hasta ocho subrutinas o bloques lógicos de control PID (PID0_xx hasta PID7_xx). ........................................................................................................................... 355 5.4.4 Subrutinas de inicialización. ....................................................................... 365 5.4.5 Tabla de estado. ........................................................................................ 368 5.4.6 Panel de control de sintonía PID. ............................................................... 369 5.4.6.1 Compatibilidad con la sintonía PID. ........................................................ 371 5.4.6.2 Compatibilidad del Micro PLC S7-200 – CPU 224 – Firmware 1.01 ........ 371

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5.4.7 Control Proporcional. Puesta en marcha. ................................................... 372 5.4.8 Autosintonía de lazo PID............................................................................ 372 5.4.8.1 Requisitos previos de Autosintonía. ........................................................ 373 5.4.8.2 Autohistéresis y autodesviación. ............................................................. 374 5.4.9 Secuencia de autosintonía PID. ................................................................. 375 6. CONCLUCIONES ........................................................................................... 378 RECOMENDACIONES ....................................................................................... 379 BIBLIOGRAFIA ................................................................................................... 380 ANEXOS ............................................................................................................ 382

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LISTA DE TABLAS pág. Tabla 1. Tipos y características de CPU’s para PLC S7-200. ............................... 39 Tabla 2. Áreas de memoria y funciones de las CPUs S7-200. .............................. 40 Tabla 3. Numero de referencia de la CPU’s. ......................................................... 45 Tabla 4. Tipos y características de CPU’s para PLC S7-200. ............................... 46 Tabla 5. Números de referencia de los módulos de ampliación analógicos. ......... 48 Tabla 6. Datos de las entradas de los módulos de ampliación analógicos. ........... 49 Tabla 7. Datos de las salidas de los módulos de ampliación analógicos............... 49 Tabla 8. Tabla de interruptores de configuración módulo EM 235. ....................... 51 Tabla 9. Datos técnicos del módulo de ampliación EM 277 PROFIBUS-DP. ........ 57 Tabla 10. CPU’s S7-200 compatibles con el módulo EM 277 PROFIBUS-DP. ..... 58 Tabla 11: Equipos SITRANS F para medición de caudal. ..................................... 60 Tabla 12. Descripción de la referencia del sensor MAG 5100W ........................... 64 Tabla 13. Descripción referencia Transmisor SITRANS P, serie DS III. ................ 73 Tabla 14. Unidades físicas disponibles en la indicación para el DS III HART. ...... 78 Tabla 15. Información para selección convertidor Micromaster. ........................... 79 Tabla 16. Datos técnicos MICROMASTER 440. ................................................... 82 Tabla 17. Continuación datos técnicos MM 440. ................................................... 83 Tabla 18. Fin datos técnicos MM 440. .................................................................. 83 Tabla 19. Datos de placa motor trifásico. .............................................................. 97 Tabla 20. Datos de placa bomba Evans. .............................................................. 97 Tabla 21. Opciones de WinCC flexible Runtime. ................................................ 103 Tabla 22: Campos asignado para cálculo del algoritmo de lazo PID. .................. 354 Tabla 23: Campos asignado para Autosintonía de lazo PID. .............................. 355

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LISTA DE FIGURAS pág. Figura 1. Vista isométrica 3D en Solid-Edge del sistema de automatización. ....... 21 Figura 2. Imagen real del sistema de automatización. .......................................... 22 Figura 3. Descripción de partes físicas del sistema de automatización. ................ 23 Figura 4. Niveles y equipos del Módulo de control PID de flujo. ............................ 25 Figura 5. Diagrama general de conexión eléctrica. ............................................... 28 Figura 6. Diagrama final de conexión eléctrica. .................................................... 29 Figura 7. Montaje inicial de Motobombas. ............................................................. 30 Figura 8. Montaje final de Motobombas. ............................................................... 31 Figura 9. Vista isométrica Touch Panel TP 177micro. ........................................... 33 Figura 10. Principales medidas Touch Panel TP 177micro. .................................. 34 Figura 11. Comunicación y programación de una TP177micro. ............................ 36 Figura 12. Interfaz USB-RS485 para programar TP177micro. .............................. 37 Figura 13. Imagen real de botones y lámparas de señalización. ........................... 37 Figura 14. Vista 3D en Solid Edge de una CPU 224 – DC/DC/DC. ....................... 41 Figura 15. Principales partes de una CPU 224. .................................................... 42 Figura 16. Conexión eléctrica CPU 2XX para PLC S7-200. .................................. 42 Figura 17. Cable multimaestro RS-232/PPI para S7-200. ..................................... 43 Figura 18. Cable multimaestro USB/PPI para S7-200. .......................................... 44 Figura 19. Diagrama de cableado CPU 224 DC/DC/DC. ...................................... 45 Figura 20. Vista isométrica EM 235. ..................................................................... 47 Figura 21. Descripción de partes EM 235. ............................................................ 48 Figura 22. Diagrama cableado eléctrico módulo EM 235. ..................................... 50 Figura 23. Disposición de Switches EM235 para E/S 0-20mA. ............................. 52 Figura 24. Conexiones analógicas de entrada al EM235. ..................................... 53 Figura 25. Conexión analógica de salida EM235 con Micromaster 440. ............... 54 Figura 26. Vista frontal del módulo EM 277 PROFIBUS-DP. ................................ 57 Figura 27. Equipos medidores de caudal. a) Electromagnéticos, b) Ultrasónicos, c) Coríolis, d) Rotámetros, e) Embolo rotativos, f) Placa orificios, g) Indicador de flujo. ............................................................................................................................. 61 xv

Figura 28: Aplicación ley Faraday a sensor electromagnético SITRANS F M. ...... 62 Figura 29: Caudalímetro electromagnético SITRANS F M MAGFLO. a) Equipo montado en módulo, b) otras formas y tamaños. .................................................. 63 Figura 30. Partes de un SITRANS F M MAGFLO. a) Sensor, b) Placa de conexiones, c) Memoria y d) Transmisor. ............................................................. 64 Figura 31: Placa conexiones del sensor MAG 5100W. ......................................... 65 Figura 32: Condiciones de montaje SITRANS F. .................................................. 66 Figura 33: Condiciones de montaje aguas arriba y aguas debajo del SITRANS F. ............................................................................................................................. 67 Figura 34: Indicador y teclado de un SITRANS F M MAGFLO. ............................. 68 Figura 35. Clasificación de las presiones. ............................................................. 70 Figura 36. Series transmisores presión SITRANS P. ............................................ 71 Figura 37. Vistas y partes del transmisor SITRANS P, serie DSIII. ....................... 72 Figura 38. Célula de medida para presión manométrica de un SITRANS P. ........ 74 Figura 39. Funcionamiento electrónico de un transmisor SITRANS P. ................. 75 Figura 40. Convertidor de frecuencia MICROMASTER 440. ................................. 78 Figura 41. Convertidor de frecuencia MICROMASTER 440. ................................. 80 Figura 42. Bornera Micromaster 440..................................................................... 84 Figura 43. Disposición grafica de bornes MM440. ................................................ 84 Figura 44. Esquema de bloques MM440. ............................................................. 85 Figura 45. Tipos de paneles de operador para MICROMASTER. ......................... 86 Figura 46. Tipos de módulos externos para MICROMASTER. ............................. 87 Figura 47. Pasos para retirar tapas y panel en un micromaster 440. .................... 89 Figura 48. Pasos para retirar tapas y panel en un micromaster 440. .................... 90 Figura 49. Posición interruptores DIP para ajuste de frecuencia. .......................... 90 Figura 50. Conexión eléctrica MICROMASTER 440 y motor. ............................... 91 Figura 51. Configuración Switches para entrada/salida análoga MM440. ............. 93 Figura 52. Versiones para WinCC flexible. ......................................................... 101 Figura 53: Sistema monopuesto. ........................................................................ 108 Figura 54: Sistema multipuesto........................................................................... 109 Figura 55: Sistema de cliente Web. .................................................................... 111 Figura 56. Estructura básica de un lazo de control PID. ..................................... 350

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Figura 57. Asistente de operaciones PID, Configuración de lazo PID. ................ 356 Figura 58. Escalado de valor real de entrada Set Point. ..................................... 358 Figura 59. Subrutina de escalamiento Set Point (TP177micro) a lazo PID. ......... 358 Figura 60. Asistente de operaciones PID, opciones de entrada y salida de lazo. 359 Figura 61: Trayectoria variable de proceso “caudal” a la entrada del lazo PID.... 361 Figura 62. Escalamiento entrada variable “Caudal” a entrada subrutina de lazo PID. .................................................................................................................... 361 Figura 63: Trayectoria señal de salida lazo PID a preactuador y actuador. ......... 362 Figura 64. Escalamiento salida subrutina de lazo PID a convertidor MM440. ..... 362 Figura 65. Asistente de operaciones PID, nombres subrutina/rutina y activación control manual. ................................................................................................... 364 Figura 66. Asistente de operaciones PID, fin de configuración. .......................... 365 Figura 67: Subrutinas de inicialización del lazo PID, modo automático. .............. 366 Figura 68: Subrutinas de inicialización del lazo PID, modo automático/manual. . 367 Figura 69. Inclusión de variables en Tabla de estado. ........................................ 368 Figura 70: Tabla de estado. ................................................................................ 369 Figura 71. Panel de control de sintonía PID. ....................................................... 370 Figura 72. Efecto de la acción proporcional ante una entrada Set Point (SP). .... 372 Figura 73. Proceso de Autosintonía para una consigna (SP) de 0.6 (85.2 [L/min]) ........................................................................................................................... 376

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RESUMEN El “Módulo de visualización y manipulación local/remota de caudal” esta desarrollado para ofrecer a estudiantes y docentes en área como las redes de comunicación, automatización e instrumentación industrial de las Unidades Tecnológicas de Santander (UTS), la oportunidad de interactuar con un proceso industrial real, el cual permite “localmente” al alumno/docente visualizar y manipular por medio de una Interfaz Hombre-Máquina HMI (TP177micro) el estado de la variable “Caudal” medida con un transmisor electromagnético SITRANS F M MAGFLO y controlada a través de un PLC S7-200 y variador de frecuencia Micromaster 440 de SIEMENS. Finalmente, el alumno/docente podrá ser capaz de montar un PLC S7-300 y configurar con WinCC V7.0 un sistema SCADA de manera práctica (guías), útiles además, para la visualización y manipulación “remota” de “Caudal” en un “proyecto para estación monopuesto” a través de un PC1 ubicado en una red LAN dentro de las UTS y “remota” en un “proyecto para estación multipuesto” a través de un PC2 ubicado en una red WAN.

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INTRODUCCION Hoy por hoy, las Unidades Tecnológicas de Santander (UTS) no cuentan con aplicaciones de sistemas para la visualización y manipulación local y remota de variables industriales presentes en algunos de sus procesos académicos, dentro de sus laboratorios. Por ello, el “Módulo de visualización y manipulación local/remota de caudal” refleja los avances tecnológicos de las redes de comunicación, automatización e instrumentación Industrial, para la aplicación directa de un sistema didáctico para la adquisición de datos, supervisión y control (SCADA), implementado sobre la variable caudal. El desarrollo del proyecto busca que el alumno de tecnología e ingeniería de las UTS este en capacidad técnica y profesional de implementar y mantener procesos que involucren equipos y software’s industriales como PLC’s S7-200 y S7-300, módulo PROFIBUS, módulo de entrada/salida analógica, Panel Táctil TP177micro, variador de frecuencia MM440, motores trifásicos, transmisores de presión y flujo, entre otras, como redes PROFIBUS, PROFINET, serial RS 485, analógica 0/420mA. Igualmente, se destaca el uso básico y adecuado de software’s tales como SIMATIC STEP7-Micro/WIN, Administrador SIMATIC, SIMATIC WinCC Flexible Advance y SIMATIC WinCC V7.0 para la programación de PLC’s, entornos gráficos HMI (PC y pantallas) y sistemas SCADA, respectivamente. El desarrollo de guías prácticas del proyecto se compone principalmente de tres fases. La primera, aplica con el “diseño e implementación física de un sistema didáctico básico de monitoreo y control” de caudal de agua, el cual pretende que el estudiante aprenda la configuración y programación básica de Autómatas programables y entornos gráficos HMI de visualización y maniobra. La segunda fase, busca montar y configurar una red LAN (Local Area Network, del inglés) para desarrollar el mismo objetivo de la fase 1 utilizando la red LAN de las UTS. La tercera fase, emplea los mismos equipos de las fases 1 y 2, para el “diseño teórico (probado) sin implementación física fija de un sistema completo de monitoreo y control Web” a través de una red WAN (Wide Area Network). Finalmente el proyecto brinda a estudiantes de carreras afines con el campo de la manufactura, la familiarización con la conexión y funcionamiento de equipos reales de común uso a nivel de Procesos y protocolos de comunicación industriales.

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1. MODULO DE VISUALIZACION Y MANIPULACION LOCAL/REMOTA DE CAUDAL El “Modulo de visualización y manipulación local/remoto de caudal” también llamado “Sistema de Automatización”, consta principalmente de algunos elementos de captación de señal, control de información y visualización grafica de los estados en las variables del proceso. La interacción de dichos equipos e instrumentos SIEMENS, marcan la pauta con el fin de permitir que los ponentes del siguiente proyecto de grado, generen la necesidad de crear una solución industrial didáctica a escala, sobre la cual alumnos y docentes de las UTS puedan interactuar de forma física y real en la visualización y manipulación local y remota del caudal de agua. La selección, compra y montaje de la instrumentación y equipos utilizados en el desarrollo del “Sistema de Automatización” fueron ajenos a los autores del presente texto, es decir, fue realizada por el personal de mantenimiento de las UTS. Por el contrario, se destaca la participación de los ponentes en la readecuación física de equipos (bombas), instrumentos, sistema hidráulico (tubería, válvulas, etc.) y conexionado eléctrico del tablero de potencia y control que gobierna la totalidad de dispositivos instalados sobre el módulo. 1.1 CONDICIONES OPERACIONALES Es claro para muchos la importancia de una buena ubicación. Para ello, se recomienda a las directivas de la facultad de electromecánica, disponer el módulo en un aula o laboratorio que posea una red de alimentación trifásica a 220VAC, con polo a tierra para la protección de los equipos. Además, se recomienda poseer sistemas hidráulicos cercanos para el abastecimiento de agua potable y evacuación de aguas residuales, con el fin de poder realizar semestralmente cambios y/o mantenimientos continuos a las aguas depositadas en el interior de los tanques del módulo. 1.2 VISUALIZACION GRAFICA DE EQUIPOS Este capítulo describe algunas de las principales características gráficas del módulo. Diseño 3D en Solid Edge, descripción de parte y funcionamiento básico, son algunas de ellas. Aprovechando la experiencia laboral en el campo del diseño con Solid Edge y AutoCAD, los ponentes pretenden concientizar a los estudiantes sobre la

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importancia del uso de herramientas CAD1, aplicado principalmente al diseño gráfico de partes mecánicas y equipos de control e instrumentación. 1.2.1 Diseño 3D del módulo en Solid-Edge. La representación gráfica de la siguiente ilustración detalla una vista isométrica 3D realizada en Solid Edge (Figura 1) comparada con una imagen real del módulo (Figura 2) dentro del laboratorio. Figura 1. Vista isométrica 3D en Solid-Edge del sistema de automatización.

Fuente: Autores (Solid Edge). 1

Diseño asistido por computadora (Computer Aided Desing, del inglés).

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Figura 2. Imagen real del sistema de automatización.

Fuente: Autores. Actualizar foto de modulo con etiquetas de señalización. 1.2.2 Descripción de partes. En la descripción se detallan equipos, instrumentos y elementos que componen el modulo en su estado natural.

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Figura 3. Descripción de partes físicas del sistema de automatización.

Fuente: Autores (Solid Edge). 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.

Panel Táctil “TP177Micro”. Botones pulsadores y lámparas de señalización. Variador de frecuencia MICROMASTER 440. Micro PLC S7-200, CPU 224 de SIEMENS. Módulo analógico - 4 Entradas / 1Salida “EM-235”. Sensor de Presión “SITRANS P, DS III”. Transmisor de flujo “MAG 6000”.

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8. Sensor electromagnético de flujo “MAG 5100”. 9. Tubería acero Inoxidable “304” Ø1” x 150 [psi]. 10. Tubería acero inoxidable “304” Ø2” x 150 [psi]. 11. Válvula de bola acero Inoxidable Ø1”. 12. Manómetros 0-100 [Psi]. 13. Motor trifásico 220[VAC]. 14. Tanque No. 1 de 200 [litros]. 15. Tanque No. 2 de 200 [litros]. Continuación Figura 3.

Fuente: Autores (Solid Edge).

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1.2.3 Funcionamiento básico. La finalidad de este capítulo no tiene relación directa con el objetivo final del proyecto de grado. Por el contrario, lo que pretende es que el estudiante aprenda cual es el funcionamiento básico de cada uno de los equipos, dentro del módulo de control de caudal. El nivel de tecnología mostrado en la siguiente figura permite observar la trayectoria que debe seguir el agua y los equipos involucrados directa e indirectamente en él. Debe ser claro, que éste nivel representa la totalidad de la planta, es decir, es un proceso cerrado cuyas variables y acciones a ejecutar están limitadas por ciertas características asociadas a los equipos que le conforman. Figura 4. Niveles y equipos del Módulo de control PID de flujo. “Modem USB”

WAN

RS-485

PANEL TACTIL TP-177 Micro “WinCC flexible”

Variador de Frecuencia

“PC2 - Cliente” Cualquier lugar del mundo.

0-20 [mA]

PLC S7-200 CPU 224 “MicroWIN”

“Modem USB”

“Microsoft Internet Explorer” “WinCC / WebNavigator Cliente” V7.0+SP1

Módulo E/S Análogas EM-235

Módulo PROFIBUS EM-277

PLC S7-300 CPU 315F 2PN/DP “STEP 7” HUB ó SW-L2

PROFINET

PROFINET

“PC1 - Servidor” Laboratorio UTS

“WinCC Runtime” “WinCC / WebNavigator Server” V7.0+SP1

PROFIBUS

RED TRIFÁSICA

MICROMASTER 440 TRANSMISOR DE PRESION

LAN

TRANSMISOR DE CAUDAL

4-20 [mA]

“PC2 - Cliente” Cualquier lugar LAN - UTS

Manómetro

“Microsoft Internet Explorer” “WinCC / WebNavigator Cliente” V7.0+SP1

Válvula Bola

Motobomba 1

Tanque 1

Motobomba 2

Fuente: Autores. Actualizar grafica.

Tanque 2

NIVEL TECNOLOGIA

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NIVEL INGENIERIA

El nivel de ingeniería por el contrario, brinda aplicaciones adicionales de comunicación web útiles para la visualización y maniobra proceso desde internet, más no para la aplicación en sí, de una mejora al funcionamiento básico del módulo. Hablar de condiciones básicas para el funcionamiento del módulo, es hablar únicamente del funcionamiento básico a nivel de tecnología. Para empezar, se debe tener presente que los tanques se encuentren con los niveles de agua y conexiones eléctricas adecuadas. Procedimiento: La Motobomba 1 (véase figura 4), mueve el liquido desde el Tanque 1 a través del sistema de tuberías de acero inoxidable ø1" hasta al Tanque 2. El movimiento de agua permite que los transmisores de Presión y Caudal, generen señales analógicas al EM235. La continuidad de este proceso depende únicamente del nivel de agua almacenado en el Tanque 1; para lo cual la Motobomba 2 se encarga de abastecerle con el agua almacenada en el Tanque 2. La seguridad en los niveles de los tanques, están asociados exclusivamente al punto máximo y minino medidos por boyas mecánicas en el Tanque 1. La señal emitida por el transmisor de caudal2 y presión, entran al PLC por el módulo EM235. Dicho autómata programable compara la información analógica de corriente 4-20 [mA] proveniente del transmisor de caudal, con la información configurada previamente por el operario -Set point- en la Pantalla Táctil. El resultado de la operación, produce errores que son transformados en información analógica tipo corriente 0-20 [mA] de salida. Esta información, sale directamente del PLC a través del módulo EM-235 y llega al MICROMASTER 440, quien se encarga de variar proporcionalmente de 0-60Hz la frecuencia de la red trifásica que alimenta el motor de la Motobomba 1. La rapidez de respuesta y estabilidad del proceso, depende directamente del tipo de control (P, PI, PD, PID) que se quiera utilizar. El monitoreo y control local están a cargo de la Pantalla Táctil. En ella, el operario/alumno es quien deberá configurar el modo de operación, es decir, manual o automático. En modo manual, no se podrá aplicar alguna técnica de control diferente a la ON/OFF, es decir, el operario/alumno deberá estabilizar manualmente es sistema a un valor de consigna deseado. El modo automático, permitirá por el contrario elegir el tipo de control (P, PI, PD, PID), valor de consigna (SP), visualización de graficas y entre otras.

2

A partir de este capítulo se hará referencia únicamente a caudal, por ser la variable de análisis directo en el “Modulo de control PID”. Dentro del proyecto la variable Presión solo podrá ser monitoreada, mas no controlada.

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Los equipos y elementos utilizados en el nivel de ingeniería (véase figura 4), no hacen parte del funcionamiento básico de la planta o proceso, es decir, no se requieren para que el nivel de tecnología tenga funcionalidad. Por el contrario, al momento de ser requeridos, deberán ser solicitados e instalados por docentes o personal con conocimiento previo en aéreas como la automatización de procesos, comunicación industrial e instrumentación. El montaje, configuración y puesta en marcha del nivel de ingeniería, podrá ser implementado siguiendo los respectivos procedimientos descritos en las prácticas 3,4 y 5, expuestas en los subcapítulos 4.2.1, 4.2.2 y 4.2.3. 1.3 DISEÑO E IMPLEMENTACION DE SISTEMA ELECTRICO La etapa del sistema eléctrico, muestra la ubicación de los dispositivos eléctricos de protección, maniobra y control utilizados en la adecuación eléctrica requerida para la puesta en marcha del módulo. 1.3.1 Diagrama general de conexión eléctrico de equipos e instrumentos. El procedimiento y terminales de conexión eléctrica de algunos equipos utilizados, están disponibles en los anexos adjuntos en el presente documento, o en su defecto, en los catálogos de los respectivos equipos. 1.3.2 Diseño de planos del sistema eléctrico. Con el fin de diferenciar rápidamente la conexión de los equipos de alterna (AC) y de continua (DC), la figura siguiente representa de forma general el tipo de alimentación eléctrica que se debe aplicar a cada uno de los dispositivos e instrumentos montados en el banco.

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Figura 5. Diagrama general de conexión eléctrica. Protección 3φ AC (15 Amp.)

BALIZA SEÑALIZACION ON/OFF BANCO

Protección DC (2 Amp.) Fuente de Alimentación IN: 220 VAC OUT: 24VDC

TOMA AEREA

+ --

Borne “3” – MM440 Cambio Hz, Salida “Io” EM 235

TP177Micro HMI Panel Táctil

PLC S7-200 “CPU 224” DC/DC/DC

RS-485

PE

Borne “5” MM440- ON/OFF, Salida Q0.1 PLC

EM-235 Módulo I/O Analógicas

SITRANS FM MAG 6000 Transmisor Caudal

RELE IN: 24 VDC OUT: 220 VAC

RST MM440

ON

OFF

Contactor 3φ 220VAC – 5A Motor 2HP

Variador de Frecuencia Pulsadores

M1 3φ

M2 3φ

Fuente: Autores. 28

SITRANS P DS III Transmisor Presión

Figura 6. Diagrama final de conexión eléctrica. CONEXIÓN TRIFÁSICA (3f y GND)

SITRANS FM (2f , GND y Señal)

SITRANS P (± 24VDC, GND y Señal)

A+,A- (EM235) B+,B- (EM235)

Q0.2 (PLC) (± 24VDC) TP177 Micro (± 24VDC) PLC S7-200 (BORNERA) (± 24VDC) EM235 (± 24VDC) NIVEL ANALÓGICO TANQUE No.1 (+ 24VDC) MM440 (Borne 9)

(GND) MM440 (GND) MOTOR No. 2 (GND) TP177 Micro (GND) PLC S7-200 (GND) EM235

(3f ) MM440 (3f ) MOTOR No. 2

Fuente: Autores (Auto CAD).

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1.4 MEJORAMIENTO FISICO DEL SISTEMA HIDRAULICO Una vez realizada la conexión eléctrica y puesta en marcha de los equipo, se detecto que la Motobomba 2, utilizada para desplazar líquido del Tanque 2 al Tanque 1, presentaba un sonido ensordecedor producto de un rápido e inadecuado montaje del equipo. Aprovechando el conocimiento y largos años de experiencia de uno de los ponentes como operario de la empresa ECOPETROL, se determino que el montaje original de la Motobomba sobre el cual se iniciaron pruebas, presentaba una incorrecta instalación de la tubería de succión y descarga de la misma. En las siguientes imágenes se podrán apreciar el montaje preliminar con el cual se iniciaron pruebas y, el montaje final utilizado para el desarrollo a cabalidad de pruebas y correcto funcionando del modulo. Antes: Figura 7. Montaje inicial de Motobombas.

Fuente: Autores

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Después: Figura 8. Montaje final de Motobombas.

Fuente: Autores.

31

2. CARACTERISTICAS TECNICAS DE EQUIPOS E INSTRUMENTOS A diferencia del subcapítulo “1.2.3 Funcionamiento básico”, éste describe específicamente las partes y características de que se componen los instrumentos y equipos que conforman el proyecto a nivel de tecnología e ingeniería. Dentro de las siguientes clasificaciones podremos encontrar todos y cada uno de los elementos a usar. - Equipos de monitoreo y mando. o Panel Táctil TP 177 micro. o Lámparas de señalización y botones pulsadores. - Equipos de control. o PLC S7-200  Módulo de Entradas/Salidas Analógicas – EM235.  Módulo de comunicación Profibus - EM 277 o PLC S7-300 - Equipos de instrumentación. o Transmisor de caudal SITRANS F M MAGFLO. o Transmisor de presión SITRAN P, serie DS III. - Equipos preactuador. o Variador de frecuencia MM440. 2.1 EQUIPOS DE MONITOREO Y MANDO Estos equipos permiten que el operario/alumno visualice y manipule las variables del proceso en tiempo real. Existen para éste proyecto dos dispositivos de monitoreo y control gráficos (HMI3), denominados Pantalla Táctil y PC cliente/servidor (WinCC4); y además, de un conjunto de dispositivos físicos de monitoreo como Botones pulsadores y lámparas de señalización. 2.1.1 Panel Táctil - TP177Micro. Es una pantalla de visualización gráfica sensible al tacto. En ella podemos observar los estados de las variables (análogas y digitales), introducir valores de consigna (Set Point) y manipular el encendido/apagado de los diferentes equipos del proceso. El panel HMI utilizado es la TP177 Micro de SIEMENS.

3 4

Interfaz Hombre Maquina, o del Inglés, Human Machine Interface Windows Control Center, software SCADA de SIEMENS.

32

La TP177 Micro es especialmente fabricada para trabajar con PLC’s S7-200. Requiere que se utilice el software de ingeniería SIMATIC WinCC flexible (Micro, Compact, Standard o Advanced) para su programación 5. 2.1.1.1 Vistas y principales medidas del dispositivo HMI. Figura 9. Vista isométrica Touch Panel TP 177micro.

Fuente: Autores (Solid Edge).

5

[1] SIEMENS. Manual del sistema de automatización S7-200 [articulo de internet].

33

Figura 10. Principales medidas Touch Panel TP 177micro.

Fuente: Autores (Solid Edge). 2.1.1.2 Accesorios TP177 Micro. El kit de accesorios que contiene una TP al momento de adquirirse son: Abrazadera de montaje. Inserte las 4 abrazaderas en las hendiduras ubicadas a los costados del dispositivo HMI. Ajuste los tornillos para fijar las mordazas.

Fuente: Autores.

34

Bloque de terminales. Conecte los cables de alimentación como se muestra a continuación. Asegúrese de que los cables no se cruzan. Recuerde que el dispositivo se alimenta a 24 VDC, pero puede trabajar entre 20.4V y 28.8V.

Fuente: Autores. Tenga en cuenta que el dispositivo HMI está equipado con un circuito de protección de inversión de polaridad. 2.1.1.3 Conexiones del dispositivo HMI. Conecte el dispositivo en el siguiente orden 6: Conectar la puesta a tierra (GND). Conectar la alimentación eléctrica. Realice una prueba de encendido para corroborar que el dispositivo esta correctamente alimentado. Conectar a la interfaz RS-485 el cable que comunica la HMI con el PLC. 2.1.1.4 Datos técnicos. La siguiente lista son algunos de los principales datos técnicos que se deben tener presente al momento de utilizar una TP177micro. Pantalla STN de 5.7” con resolución de 320 x 240 (240 x 320 posición vertical). Colores en 4 niveles de azules. Panel Táctil con estradas alfanuméricas y numéricas. Memoria 256 KB. Interfaz integrada 1 x RS485 con conexión a un PLC S7-200. 0.7 Kg de peso, con inclinación vertical máxima de ±35° sobre tablero eléctrico. 250 pantallas de proceso, 500 objetos de texto, 20 variables por pantalla, 20 campos por pantalla y 500 objetos gráficos. 250 variables. Protección por contraseña y 5 idiomas en línea.

6

[2] SIEMENS. HMI device OP 73micro, TP 177micro (WinCC flexible) [articulo de internet].

35

2.1.1.5 Protocolo PPI. [PPI es un protocolo maestro esclavo. Los maestros envían peticiones a los esclavos y estos responden. Los esclavos no inician mensajes, sino que esperan a que el maestro les envié una petición o solicite una respuesta] 7. [Los maestros se comunican con los esclavos vía un enlace compartido que es gestionado por el protocolo PPI. El protocolo PPI no limita el número de maestros que se pueden comunicar con un mismo esclavo. Sin embargo, la red no puede comprender más de 32 esclavos].

2.1.1.6 Comunicación de la HMI con un PLC S7-200. El dispositivo HMI puede comunicarse “al tiempo” solo con un PLC S7-200. Para ello se puede usar conexión punto a punto (PtP) -siguiente figura- o conexión a través de una red (no aplica al proyecto). La conexión PtP solo permite conectar la HMI con un único PLC. Utilice un cable MPI o cable Profibus con conectores DB9 a cada extremo, como medio para comunicar el dispositivo gráfico con el dispositivo controlador. Figura 11. Comunicación y programación de una TP177micro.

Panel Táctil TP177 Micro

1

PLC S7-200 CPU 224

2 “WinCC flexible”

1. Cable MPI o Profibus - Conexión Punto a Punto (PtP) 2. Interfaz RS232 ó USB a RS485 – Interfaz de programación Fuente: Autores.

7

[2] SIEMENS. Manual del sistema de automatización S7-200 [articulo de internet].

36

2.1.1.7 Programación del dispositivo HMI. Para la programación de una TP177micro se requieren tener una interfaz RS232 ó USB a RS485 y un computador con “SIMATIC WinCC Flexible Micro” instalado. Figura 12. Interfaz USB-RS485 para programar TP177micro.

Fuente: Autores. 2.1.2 Botones pulsadores y lámparas de señalización. Estos elementos permiten realizar algunas acciones descritas en la imagen que se muestra a continuación. Figura 13. Imagen real de botones y lámparas de señalización.

Fuente: Autores. Actualizar foto de modulo con etiquetas de señalización. 37

2.2 EQUIPOS DE CONTROL Los equipos de control como los PLC’s, están diseñados básicamente para adquirir, procesar y evaluar la información de las variables de un proceso. Permiten controlar desde un simple proceso ON/OFF hasta la más compleja línea de producción de una empresa. Su selección depende por ejemplo, del número de entradas/salidas (E/S) analógicas (A), entradas/salidas digitales (D), comunicación con otros equipos y algunas otras que obedecen principalmente a las características propias del proceso. Para efectos del desarrollo final del proyecto, se dio uso a dos gamas de controladores PLC’s fabricados por SIEMENS. El primero, hace parte de la gama baja denominada “Micro PLC S7-200” y el segundo, de la gama media denominada “PLC S7-300”. Obsérvese en los siguientes apartes una breve descripción de algunos de ellos. 2.2.1 Micro PLC S7-200, CPU 224 de SIEMENS. El Micro PLC S7-200 de SIEMENS, es un controlador lógico programable capaz de incluir dentro de sus programas operaciones de lógica booleana, operaciones con contadores y temporizadores, operaciones aritméticas complejas, así como la comunicación con otros aparatos inteligentes. Una vez cargado el programa en el equipo, éste vigilara las entradas de campo (Pulsadores, boyas de nivel, etc.) y, conforme a la lógica de control programada, activar o desactivar los aparatos de salida de campo (Preactuadores - actuadores). 2.2.1.1 Aplicaciones. Lazos de control PID con Autosintonía. Control de posición mediante contadores rápidos integrados en la CPU para generadores de pulsos. Enlace y mantenimiento remoto de estaciones de automatización utilizando una línea telefónica y Ethernet. Posicionamiento preciso utilizando motores pasó a paso. 2.2.1.2 Características. SIEMENS ofrece dentro de la gama baja, diferentes modelos de CPU’s para la familia de los S7-200; desde las más bajas que permiten realizar funciones básicas hasta las más altas, que brindan una gran variedad de funciones y prestaciones para crear soluciones efectivas de automatización. En la siguiente tabla se comparan de forma resumida algunas de las principales características de las CPU’s.

38

Tabla 1. Tipos y características de CPU’s para PLC S7-200.

Fuente: Manual del sistema de automatización S7-2008.

8

[1] SIEMENS. Manual del sistema de automatización S7-200, pág. 17 [articulo de internet].

39

2.2.1.3 Áreas de memoria y funciones de las CPUs S7-200. Tabla 2. Áreas de memoria y funciones de las CPUs S7-200.

Fuente: Manual del sistema de automatización S7-200, pág. 545.

40

2.2.1.4 Tipos de CPU para PLC’s S7-200. Los PLC’s de la gama S7-200 de SIEMENS están disponibles en cualquiera de las siguientes versiones por parte del fabricante: Referencia DC/DC/DC Alimentación DC Entradas DC Salidas DC Referencia AC/DC/Relé Alimentación AC Entradas DC Salidas Relé

24 V 24 V 24 V

DC ACMAX

85-260 V 24 V 5 V – 30V 250 V

Además, SIEMENS ofrece otras combinaciones posibles: Referencia AC/AC/Relé Alimentación AC Entradas AC Salidas Relé

DC ACMAX

85-264 V 140 V 5 V – 30V 250 V

2.2.1.5 CPU 224 – DC/DC/DC Las siguientes figuras representan el diseño 3D en Solid Edge de una CPU 224. Figura 14. Vista 3D en Solid Edge de una CPU 224 – DC/DC/DC.

Fuente: Autores (Solid Edge).

41

Figura 15. Principales partes de una CPU 224.

Fuente: Autores (Solid Edge). 2.2.1.6 Conexión Eléctrica CPU 224. Proceda a utilizar una fuente de 24 [VDC] para la CPU 224 DC/DC/DC utilizada en el proyecto de grado ó, una fuente de alterna (85-265 V) en caso que se quiera cambiar a una CPU 244 AC/DC/RLY. Antes de realizar la conexión eléctrica del equipo, asegúrese que la fuente de alimentación DC ó AC se encuentra totalmente desenergizada. Las figuras que se muestran a continuación representan con facilidad los pines y cables de las respectivas fuentes y CPU’s. Figura 16. Conexión eléctrica CPU 2XX para PLC S7-200.

Fuente: Autores (Solid Edge). 42

2.2.1.7 Comunicación PC – PLC S7200. Siemens ofrece dos opciones de programación para conectar el PC al S7-200, a saber: una conexión directa vía un cable PPI multimaestro 9, o bien un procesador de comunicaciones (Comunication Processor, CP) con un cable MPI. El cable de programación PPI multimaestro es el método más usual y más económico de conectar el PC al S7-200. Este cable une el puerto de comunicación del S7-200 con el puerto serie o USB del PC. El cable de programación PPI multimaestro también se puede utilizar para conectar otros dispositivos de comunicación al S7--200. 2.2.1.8 Conexión cable multimaestro PPI: El cable multimaestro RS-232/PPI sustituye al cable PC/PPI que se empleaba anteriormente. Actualmente está disponible el cable multimaestro USB/PPI para programadoras (PC) que no posean puertos de comunicación serial RS-232 (COM1). Multimaestro RS-232/PPI. El cable multimaestro RS-232/PPI S7-200 viene ajustado de fábrica para garantizar un rendimiento óptimo con STEP 7--Micro/WIN 3.2 Service Pack 4 (o posterior). Los ajustes del cable se puede configurar de manera que funcione como un cable PC/PPI para que sea compatible con cualquier versión del paquete de programación STEP 7-Micro/WIN. Ajuste para ello el interruptor 5 al modo PPI/Freeport y, a continuación, seleccione la velocidad de transferencia deseada. Figura 17. Cable multimaestro RS-232/PPI para S7-200.

Fuente: Manual del sistema de automatización S7-200, pág. 508.

9

Cable de programación de la TP-177 micro

43

Continuación figura 17.

Fuente: Manual del sistema de automatización S7-200, pág. 508. Multimaestro USB/PPI Para poder utilizar el USB deberá tener instalado STEP 7-Micro/WIN 3.2 Service Pack 4 (o posterior). Se recomienda utilizar el cable USB sólo con una CPU22x S7--200 o posterior. Figura 18. Cable multimaestro USB/PPI para S7-200.

Fuente: Manual del sistema de automatización S7-200, pág. 509.

44

2.2.1.9 Datos técnicos de las CPU’s. Tabla 3. Numero de referencia de la CPU’s.

Fuente: Manual del sistema de automatización S7-200, pág. 438. 2.2.1.10 Diagramas de cableado eléctrico CPU 224 DC/DC/DC. Figura 19. Diagrama de cableado CPU 224 DC/DC/DC.

Fuente: Manual del sistema de automatización S7-200, pág. 432. 45

2.2.1.11 Módulos de ampliación. La gama S7-200 incluye una gran variedad de módulos de ampliación para poder satisfacer aún mejor los requisitos de la aplicación. Estos módulos se pueden utilizar para agregar funciones a la CPU S7-200. La siguiente tabla muestra una lista de los módulos de ampliación disponibles en la actualidad. Tabla 4. Tipos y características de CPU’s para PLC S7-200.

Fuente: Manual del sistema de automatización S7-200, pág. 18. 2.2.1.12 Autosintonización del PID. La función de autosintonía PID se ha incorporado en las CPUs S7-200. Ello mejora en gran medida y facilita el uso de la operación PID disponible en la gama de Micro-PLC’s S7-200. Es posible autosintonizar los lazos PID individualmente (uno por uno) o simultáneamente (los ocho lazos de una sola vez). 46

La autosintonía PID calcula los valores de sintonía propuestos (casi óptimos) para la ganancia, el tiempo de acción integral y el tiempo de acción derivativa. Asimismo, permite seleccionar la sintonía de la respuesta rápida, media, lenta o muy lenta del lazo. 2.2.2 Módulo de Entradas/Salidas Analógicas – EM235. El módulo de entradas y salidas analógicas EM 235, le permite al PLC S7-200, CPU 224 poder adquirir señales analógicas de voltaje o corriente generadas por ejemplo, por transmisores de presión, caudal, nivel, entre otros. Un PLC SIMATIC S7-200 CPU 224, no posee incorporado entradas (E) y salidas (S) analógicas (A). Para ello es necesario agregar un modulo externo EM 235 que realice esta aplicación. El EM 235 cuenta con cuatro (4) entradas y una (1) salida analógica, las cuales se pueden identificar con AIW0, AIW2, AIW4 y AIW6 para las entradas (expandibles con módulos extras hasta AIW62 en una CPU224) y, AQW0, para las salidas (expandibles hasta AQW62). Cada E/S análoga tiene el tamaño de una “Palabra” (Word = 2 Bytes = 16bits). Recuerde que del W0 al W1 existen una palabra, al igual que del W2 al W3 y así hasta llegar del W61 al W62. 15 14 13 12 11 10

9

8

W1

7

6

5

4

3 W0

Figura 20. Vista isométrica EM 235.

Fuente: Autores (Solid Edge).

47

2

1

0

Figura 21. Descripción de partes EM 235.

Fuente: Autores (Solid Edge). 2.2.2.1 Datos técnicos de los módulos de ampliación analógicos. Tabla 5. Números de referencia de los módulos de ampliación analógicos.

Fuente: Manual del sistema de automatización S7-200, pág. 448.

48

Tabla 6. Datos de las entradas de los módulos de ampliación analógicos.

Fuente: Manual del sistema de automatización S7-200, pág. 448. Tabla 7. Datos de las salidas de los módulos de ampliación analógicos.

Fuente: Manual del sistema de automatización S7-200, pág. 449. 49

2.2.2.2 Diagrama de conexión eléctrica módulo EM 235. Figura 22. Diagrama cableado eléctrico módulo EM 235.

Fuente: Manual del sistema de automatización S7-200, pág. 451. 2.2.2.3 Disposición Switches EM 235 para E/S análogas 0-20[mA] La siguiente tabla muestra cómo configurar el módulo EM 235 utilizando los interruptores DIP. El rango de entradas analógicas y la resolución se seleccionan con los interruptores 1 a 6. Todas las entradas se activan en un mismo rango y formato.

50

Tabla 8. Tabla de interruptores de configuración módulo EM 235.

Fuente: Manual del sistema de automatización S7-200, pág. 453. Algunos autómatas de la familia S7-300 pueden configurarse con E/S analógicas de tipo voltaje (0…10V ó -10…10V) y corriente (0…20mA ó 4…20mA) independientemente, sin afectar a las otras. Los S7-200 por el contrario, no permiten dichas combinaciones. Esto quiere decir, que al configurar los DIP Switches se deberá elegir únicamente E/S de tipo corriente ó voltaje. Las E/S análogas del EM235 montado en el proyecto, trabajaran en configuración de corriente de 0 a 20mA y no Voltaje. A continuación se muestra gráficamente cómo deben permanecer los interruptores del EM 235 montado en el “Modulo de caudal”, es decir, formato “Unipolar” y rango “0 a 20 mA” (interruptores en ON, OFF, OFF, OFF, OFF, ON). Los ajustes de los interruptores se leen sólo cuando está conectada la alimentación.

51

Figura 23. Disposición de Switches EM235 para E/S 0-20mA.

Fuente: Autores. 2.2.2.4 Calibración entradas analógicas de un EM235 Para calibrar las entradas del módulo EM235 siga el siguiente procedimiento: 1 Desconecte la alimentación del módulo y configure los DIP Switches para el rango de entrada deseado. 2 Conecte la alimentación del modulo y espere que se estabilice por algunos minutos. 3 Abra MicroWIN (véase subcapítulo 4.1.1) e inserte en el primer “Network” la operación “Transferir palabra” ó “MOV_W”, como se muestra:

AIW0

MW0

4 Utilice el segundo Network para devolver el valor MW0 a la salida analógica AQW0 del EM235, como se muestra a continuación:

AIW0

MW0

5 Compile , guarde y cargue el programa en el CPU del S7-200. 6 Utilice una fuente variable para aplicar corriente mínimo (0V) a una de las entradas del modulo (p. ej., A+/A-). 7 Verifique con un multímetro que la corriente de entrada (A+/A-) del modulo es igual al de salida (Mo/Vo), es decir, 0A. 8 Lea el valor de AIW0 y MW0 desde el PC, pulsando el icono “Estado del programa” que se encuentra en el “Menú Test”. 9 Con el potenciómetro OFFSET, lleve a cero u otro valor digital a AIW0. 10 Aplique un valor máximo (20mA) y lea el valor de AIW0 y MW0.

52

11 Verifique con un multímetro que la corriente de entrada (A+/A-) es igual al de salida (Mo/Vo), es decir, 20mA. 12 Con el potenciómetro GAIN, lleve a 32000 u otro valor digital a AIW0. 13 De ser necesario vuelva y repita el proceso de calibración. 2.2.2.5 Configuración de Entradas y Salidas del EM235 Las señales analógicas proveniente de los transmisores, entran al EM235 por los pines A+/A-, B+/B-, C+/C- y D+/D-. Las señales de salida van por los pines Mo y Vo/Io a los actuadores o preactuadores del sistema, es decir, el convertidor de frecuencia MICROMASTER 440. Cada cambio en el comportamiento de los transmisores se ven reflejado al instante sobre las entradas (AIW0, AIW2, AIW4 y AIW6), y cada cambio en la respuesta de control, el PLC lo reflejada sobre la salida AQW0. Para efectos prácticos se utilizará los pines de E/S del EM235 como se disponen a continuación: A+/AB+/BC+/CD+/D-

(AIW0): Entrada del transmisor de Caudal (SITRANS FM MAGFLO). (AIW2): Entrada de transmisor de Presión (SITRANS P DS III) (AIW4): Puenteadas para evitar ruido en el EM235. (AIW6): Puenteadas para evitar ruido en el EM235.

Figura 24. Conexiones analógicas de entrada al EM235. “Caudal” “Presión”

No Utilizado

EM235

Fuente: Autores.

53

Mo/Vo (AQW0): Salida a pines 3 y 4 del MICROMASTER 440. Recuerde puentear en el convertidor el negativo del EM23 (Mo) con el negativo de la fuente 10V (pin 2) del convertidor. Figura 25. Conexión analógica de salida EM235 con Micromaster 440. MICROMASTER 440

EM235

+10

1

0V

2

ADC1+ 3

ADC1-

A/D

CPU MM440

4

Fuente: Autores. 2.2.2.6 Manejo y adecuación de entradas análogas en un EM235 Es necesario convertir a tipo “REAL” (4 Bytes) la información de entrada AIWx (x=0, 2, 4 y 6) proveniente de los transmisores (EM235), debido a que un PLC no procesa datos en formato “WORD” (2 Bytes). Transferiremos como ejemplo el valor analógico recibido por el EM235 en la entrada AIW0 a un espacio de marcas MW0 (2 Bytes) de la CPU224. Para ello, abra MicroWIN e inserte la operación “Transferir palabra” ó “MOV_W”, como se muestra.

AIW0

MW0

La operación Transferir palabra (MOV_W) transfiere la palabra de entrada (IN) a la palabra de salida (OUT), sin modificar el valor original. Es necesario garantizar que la marca tipo palabra MW0 a la cual se transfiere el valor de entrada AIW0, posee el mismo formato W y se encuentra libre. La CPU224 soporta un rango de marcas tipo “WORD” entre MW0 a MW30, es decir, 15 marcas de 2 Bytes. Recordemos que el modulo EM235 trabaja con E/S análogas de tipo palabras, es decir, 2 Bytes ó 16 bits (216=65536). Por ello, es correcto también decir que su rango máximo de trabajo va desde -32768 a +32767 números enteros. Esto indica realmente que para una configuración Unipolar, el EM235 tomara valores entre 0 a 32767 y para Bipolar, entre -32768 a +32767. Por ejemplo, para efectos de trabajo las precisiones 20mA ó 10V generadas por los transmisores no son

54

siempre las máximas (pueden ser mayores). Por lo tanto, para evitar errores, inclusive, si recibe un valor mayor a 20mA ó 10V se utilizara 32000 como límite máximo y -32000 como límite mínimo. En resumen, si el tipo de señal de los transmisores y la posición de los DIP Switches están configuradas para trabajar con voltajes positivos de 0 a 10V, esto indica que las entradas del EM235 poseen un formato palabra de datos “Unipolar”, es decir, que AIW0 y MW0 tomaran valores de tipo entero entre 0 y 32000 directamente proporcionales a la señal de entrada (0 a 20mA). Para entender con facilidad los valores enteros de AIW0 y MW0 el usuario deberá convertir a real los resultados de las señales de entrada. Igualmente como no existe una operación que convierta de entero a real, se tendrá de proceder a hacer una operación intermedia, como se muestra a continuación.

MW0

MD0

La operación Convertir entero en entero doble (I_DI) convierte el valor de entero (IN) en un valor de entero doble y deposita el resultado en la variable indicada por OUT. El signo se amplía. Es necesario garantizar que la marca tipo “palabra doble” MD0 a la cual se convierte el entero ó palabra MW0 se encuentra libre. La CPU 224 soporta un rango de marcas tipo palabra doble (DOUBLE WORD) entre MW0 a MW28, es decir, 7 marcas de 4 Bytes. Finalmente el usuario podrá convertir a REAL QD0 la información de entrada proveniente del transmisor y utilizarla dentro de un lenguaje y programación amigable en MicroWIN, como se muestra:

QD0

MD0

La operación Convertir entero doble en real (DI_R) convierte un entero de 32 bits con signo (IN) en un número real de 32 bits y deposita el resultado en la variable indicada por OUT. Es necesario garantizar que la marca tipo REAL QD0 a la cual se convierte el entero doble ó palabra doble MD0 se encuentra libre. 2.2.2.7 Manejo y adecuación de salidas análogas en un EM235 Es necesario convertir a tipo “WORD” (2 Bytes) la información de salida AQW0 proveniente de la memoria del PLC, debido a que un EM235 no procesa datos en formato “REAL” (4 Bytes). 55

Para entender mejor el manejo y adecuación de salidas, debemos aplicar el procedimiento contario a las entradas analógicas. Para ello monte como ejemplo la secuencia de operaciones que se muestra a continuación. ROUND

AIW0

MW0

La operación Redondear (ROUND) convierte un valor de real (IN) en un valor de entero doble y deposita el resultado redondeado en la variable indicada por OUT. Si la fracción es 0,5 o superior, el número se redondeará al próximo entero superior. DI_I

AIW0

MW0

MOV_W

AIW0

MW0

Carreta del correo Hotmail de siemens. 2.2.2.8 Escalamiento de valores analógicos en un PLC S7-200 Al escalar los valores analógicos de entrada y salida de un modulo EM235 garantizamos mayor exactitud en la medición. La representación de los valores de entrada y salida analógicos en un módulo EM235 (EM 231 y EM 232, también) adicionados a un PLC S7-200 se realiza de forma digital con el formato de tipo palabra INTEGER. Para la interpretación correcta y consiguiente elaboración de los datos, es necesaria una conversión. 2.2.3 Módulo de ampliación Profibus – EM277. El módulo de comunicación Profibus EM 277, le permite al PLC S7-200, CPU 224 poder conectarse a una red Profibus DP.

56

Figura 26. Vista frontal del módulo EM 277 PROFIBUS-DP.

Fuente: Manual del sistema de automatización S7-200, pág. 453. 2.2.3.1 Datos técnicos del módulo de ampliación EM 277 PROFIBUS-DP. Tabla 9. Datos técnicos del módulo de ampliación EM 277 PROFIBUS-DP.

57

Continuación Tabla 9.

Fuente: Manual del sistema de automatización S7-200, pág. 477. 2.2.3.2 Tipos de CPU’s S7-200 que soportan módulos inteligentes. El módulo esclavo EM 277 PROFIBUS-DP es un módulo de ampliación inteligente diseñado para ser usado con las CPUs S7-200 que muestra en la siguiente tabla. Tabla 10. CPU’s S7-200 compatibles con el módulo EM 277 PROFIBUS-DP.

Fuente: Manual del sistema de automatización S7-200, pág. 478.

58

2.3 EQUIPOS DE INSTRUMENTACION El “Módulo de visualización y manipulación local/remota de caudal” está formado por un transmisor de caudal y un trasmisor de presión marca SIEMENS. La aplicación principal del proyecto hace énfasis principalmente sobre la medición, transmisión y control de la variable “Caudal”. La variable “Presión” por el contrario, únicamente es utilizada para monitorear y no presenta relevancia dentro del desarrollo final del proyecto. 2.3.1 Equipo de medición de caudal “SITRANS F M - MAGFLO” Con su probada familia SITRANS F, Siemens ofrece una gama completa de instrumentos que abarca del simple indicador de flujo hasta transmisores inteligentes de última generación con conectividad a bus y sensores desde 2[mm] hasta 2000[mm] 2.3.1.1 Tipos de caudalímetros SITRANS F. Para describir la completa gama de potentes instrumentos, SIEMENS utiliza los más diversos principios de medición: electromagnéticos, de Coríolis, ultrasónicos o mecánicos10. La siguiente tabla muestra las clasificaciones y características más comunes de los equipos SITRANS F.

10

[4] SIEMENS. Instrumentos para medida de caudal SITRANS F [articulo de internet].

59

Tabla 11: Equipos SITRANS F para medición de caudal.

Fuente: Caudalímetros SITRANS F, pág. 3 11. A manera de asociar los principios básicos de medición, la siguiente figura muestra algunos ejemplos gráficos de los principales equipos medidores de caudal.

11

[I5] SIEMENS. Caudalímetros SITRANS F [articulo de internet].

60

Figura 27. Equipos medidores de caudal. a) Electromagnéticos, b) Ultrasónicos, c) Coríolis, d) Rotámetros, e) Embolo rotativos, f) Placa orificios, g) Indicador de flujo.

Fuente: Caudalímetros SITRANS F. 2.3.1.2 Caudalímetros electromagnéticos SITRANS F M. Todos los caudalímetros electromagnéticos se basan en la ley de inducción electromagnética de Faraday para la medición de flujo, según la cual el sensor de medida convierte el caudal en un voltaje eléctrico proporcional a la velocidad de flujo12.

12

[4] SIEMENS. Instrumentos para medida de caudal SITRANS F [articulo de internet].

61

donde:

UM: Valor de medida de la tensión inducida en el fluido en dirección vertical al campo magnético y al sentido de flujo. La tensión se toma por dos electrodos de punta. B: Densidad del campo magnético que traspasa el fluido en dirección vertical al sentido de flujo v: Velocidad de flujo del fluido d: Diámetro interior del tubo de medida K: Factor proporcional o constante del sensor

Las bobinas de la figura generan un campo electromagnético pulsante con una densidad de campo magnético “B” perpendicular a la dirección que lleva el fluido electro-conductor. El valor de la señal de tensión “UM “aplicado en los electrodos es proporcional a la densidad de campo “B”, velocidad “v” y distancia “d” entre los mismos. La señal “UM “pasa a un transmisor encargado de convertirla en una señal estándar, p. ej. 4…20 [mA]. Figura 28: Aplicación ley Faraday a sensor electromagnético SITRANS F M.

Fuente: Autores (Solid Edge). La gama de aplicación de los caudalímetros electromagnéticos SITRANS F M comprende plantas de aguas limpias y residuales, industrias químicas y farmacéuticas, industria alimenticia y de bebidas, producción y suministro de energía, entre otras.

62

2.3.1.3 Caudalímetro SITRANS F M MAGFLO. Son idóneos para medir el caudal de prácticamente cualquier líquido conductor de electricidad, sedimentos, pastas y lodos. Ningunas de las variables como temperatura, presión, viscosidad y densidad tienen efecto sobre la medida. Para efectos del presente proyecto, solo se hará énfasis en las características y funcionamiento de los caudalímetro SITRANS FM MAGFLO. Figura 29: Caudalímetro electromagnético SITRANS F M MAGFLO. a) Equipo montado en módulo, b) otras formas y tamaños.

Fuente: SITRANS FM MAGFLO F 13. 2.3.1.4 Características SITRANS FM MAGFLO. Instalación compacta o remota utilizando los mismos transmisores y sensores. Estructura robusta y materiales resistentes, sin partes móviles. Posibilidad de comprobar in situ, y sin interrumpir la instalación, todo el equipo de medición de caudal MAGFLO. Módulos de comunicaciones adicionales permite ampliar funcionalidades sin necesidad de sustituir los caudalímetros. Permiten comprobar el estado del sensor, alarmas por alto caudal, llenado parcial y tubería vacía. 2.3.1.5 Partes SITRANS FM MAGFLO. El caudalímetro completo esta compuestos básicamente de un sensor y su correspondiente transmisor. Además, permite integrársele algunos accesorios como módulos de comunicación y memorias (SENSORPROM).

13

[6] SIEMENS. SITRANS F M MAGFLO [articulo de internet].

63

Figura 30. Partes de un SITRANS F M MAGFLO. a) Sensor, b) Placa de conexiones, c) Memoria y d) Transmisor.

Fuente: Autores. Sensor MAG 5100W: Ha sido diseñado especialmente para las aplicaciones de los sectores de agua subterránea, agua potable, aguas residuales y lodos. Gracias a su diseño cónico, tiene mayor precisión en condiciones de bajo caudal, lo que lo hace especialmente útil para detección de fugas. Puede adaptarse para utilizarlo enterrado o sumergido. Referencia No.:

7ME6520-2YJ13-2AA2

Este tipo de sensores se encuentra fabricado principalmente con electrodos de Hastelloy y bridas de acero al carbono. Tabla 12. Descripción de la referencia del sensor MAG 5100W REFERENCIA 7ME6520 2Y J 1 3 2

CARACTERISTICAS Referencia fija de fabricante. Diámetro nominal Norma de brida y, Presión nominal -- (no aplica) Material de revestimiento -- (no aplica)

DESCRIPCION SIEMENS DN 50 (2”) ANSI B16.5 Clase 150 (1”… 24”) -- (no aplica) Goma dura NBR -- (no aplica) Sensor para transmisor de montaje separado (pedir transmisor por separado) Ninguna

A Transmisor A Comunicación Pasacables y Caja de 2 bornes Fuente: Autores.

½” NPT.

64

Transmisor MAG 6000: El transmisor considerando el diámetro del tubo de medida, evalúa la señal recibida por parte del sensor electromagnético y calcula el caudal volumétrico actual. Además, realiza la función de una fuente de alimentación que abastece a las bobinas de excitación del sensor con corriente constante. Referencia 7ME6920-1AA10-1AA0 El MAG 6000, es un transmisor de medida que opera a base de microprocesador con indicador. Constituyen unos componentes potentes y se caracterizan por un montaje fácil y una puesta en servicio y un mantenimiento poco complicados. Posee salidas de funciones múltiples para el control de procesos, configuración mínima con salida analógica, de impulso/frecuencia y de relé. Memoria SENSORPROM: La unidad de memoria almacena datos de configuración, programación y calibración definidos por el usuario. Un nuevo transmisor adopta automáticamente todos los datos importantes contenidos en la SENSORPROM. Placa de conexiones: Tarjeta o board sobre la cual se conecta el suministro eléctrico trifásico que alimenta al caudalímetro. De ella se derivan la alimentación del sensor y transmisor. Soporta las señales analógicas generadas por los electrodos del sensor. Figura 31: Placa conexiones del sensor MAG 5100W.

Fuente: SITRANS FM MAGFLO F 14.. Módulos de comunicación: Llamado también “Módulo Plug & Play”. Permite ser compatible con casi todos los estándares de comunicación utilizados hoy en día, como PROFIBUS PA/DP, HART, Modbus RTU, DeviceNet y CANopen. Para

14

[6] SIEMENS. SITRANS F M MAGFLO [articulo de internet].

65

efectos del proyecto, este equipo no se encuentra montado en el instrumento de medición. Si se requiere, se debe pedir al proveedor. 2.3.1.6 Condiciones físicas de instalación. Hacen parte de los requisitos básicos de montaje para tener en cuenta a la hora de montar el dispositivo de medición-véase figura 32. Se deberá evitar oscilaciones fuertes (a), en caso contrario se recomienda montar por separado el transmisor del sensor. El sensor debe estar siempre lleno de líquido (b, h), es decir, las tuberías deben permanecer completamente llenas. Evite que en el tubo de medida se forme un vacío (g). Algunos revestimientos podrían resultar dañados. NOTA:

Si desea profundizar más sobre el tema, refiérase a la pág. 24 del archivo “pdf” denominado “Instrumentos para medida de caudal SITRANS F” que encontrara en la carpeta de “Manuales” guardada en el CD del proyecto.

Figura 32: Condiciones de montaje SITRANS F.

Fuente: Instrumentos para medida de caudal SITRANS F, pág. 24 15.

15

[4] SIEMENS. Instrumentos para medida de caudal SITRANS F [articulo de internet].

66

El equipo no debe montarse en tuberías verticales con caída libre (c), esto ayuda a evitar en su mayor parte que las burbujas de gas o de aire en el líquido tomen influencia en la medición. No montar en puntos de tuberías altas (f). En caso de tubos parcialmente llenos (g) o tuberías con sentido de flujo descendente y salida libre es necesario montar el caudalímetro en un codo (h). Para evitar que los electrodos queden dispuestos en la parte de arriba (m), el sensor debe montarse hasta 45° con la vertical, según la ilustración (n). Esto con el fin de evitar burbujas de aire en la parte de arriba y sedimentación de lodos o arenas en la parte de abajo. A manera de evitar flujo turbulento, la tubería debe cumplir con algunos estándares aguas arriba y aguas abajo con el fin de obtener una medida de caudal lo más precisa posible. Para ellos se requieren tramos de entrada y de salida recta a una distancia determinada entre el caudalímetro y las bombas o válvulas – véase figura siguiente. Figura 33: Condiciones de montaje aguas arriba y aguas debajo del SITRANS F.

Fuente: Instrumentos para medida de caudal SITRANS F, pág. 25. 2.3.1.7 Conexiones eléctricas. El sensor MAG 5100W recibe la alimentación directamente del transmisor, mientras el transmisor MAG 6000 se alimenta a una red trifásica con polo a tierra. Para mayor organización, el Apéndice A contiene las conexiones eléctricas de sensor y transmisor SITRANS FM MAGFLO.

67

2.3.1.8 Indicador y teclado. El indicador y teclado hacen parte de los dispositivos de visualización y maniobra respectivamente, del caudalímetro electromagnético SITRANS F M MAGFLO. Figura 34: Indicador y teclado de un SITRANS F M MAGFLO.

Fuente: Autores. Indicador. El indicador es una pantalla o display LDC alfanumérico integrado con 3 líneas a 20 dígitos, en 11 idiomas. Permite visualizar los valores de caudal, ajustes del equipo y mensajes de error. La línea superior del indicador es para mostrar el caudal instantáneo. La segunda línea o línea central muestra los títulos con información adicional. Por último, la línea inferior muestra los subtítulos 16. Teclado. El teclado es usado para configurar el caudalímetro. Contiene 6 teclas que permite adentrarnos en el menú de operación y menú de configuración del transmisor. A continuación se muestra los nombres y características más relevantes de las teclas.

16

Si desea profundizar más sobre el tema, refiérase a la pág. 10 del archivo “pdf” denominado “Manual de operador SITRANS FM MAGFLO” que encontrara en la carpeta de “Manuales” guardada en el CD del proyecto.

68

Flecha arriba: Si se pulsa de forma sostenida durante 2s, cambia del menú operador al menú configuración. Si se pulsa brevemente, hace volver desde un submenú. Avanzar página:

Permite avanzar por los menús.

Retroceder página:

Permite avanzar por los menús.

Cambiar:

Cambia los ajustes o valores numéricos.

Seleccionar:

Selecciona los valores que se desea cambiar.

Bloquear/Desbloquear: Activación del proceso

Ajustes Básicos. Dentro de esta opción el operario del caudalímetro podrá utilizar los botones del teclado para realizar algunas configuraciones como: o o o o o o

Frecuencia de red eléctrica, Dirección de flujo, Caudal máximo, Corte por bajo caudal, Nivel de error, Detección de tubería vacía.

Otros ajustes. Además de los ajustes básicos usted deberá configurar: o o o o o o NOTA:

Salidas de corriente, Salidas digitales, Entradas externas, Características del sensor, Idioma, Modo de servicio,

El procedimiento de ajustes básicos del SITRANS F M MAGFLO utilizado en el proyecto, lo podrá ver en detalle en el Anexo B.

69

2.3.2 Equipos de medición de presión “SITRANS P, serie DS III” El transmisor SITRANS P es sinónimo de precisión de medida y robustez pero, sobre todo, facilidad de uso avanzada. Con una parametrización adecuada, la familia de medidores de presión SITRANS P de SIEMENS, son un conjunto completo de instrumentos útiles para la medición y transmisión de presiones relativas B (presión manométrica), presiones absolutas A, presiones diferenciales C-C’, nivel, nivel de masa, nivel volumétrico, caudal volumétrico. Figura 35. Clasificación de las presiones. B’’ B

A

C’

B’

Variaciones en la Presión Atmosférica

PRESION

C

Presión Atmosférica estándar

A’

D´´ D

D’

CERO ABSOLUTO Fuente: Autores. La presión relativa es la determinada por un elemento que mide la diferencia entre la presión absoluta (A) y la atmosférica del lugar donde se efectúa la medición (punto B de la figura). Hay que señalar que al aumentar o disminuir la presión atmosférica, disminuye o aumenta respectivamente la presión leída. Ver puntos (B-B') de la figura anterior, si bien ello es despreciable al medir presiones elevadas. 2.3.2.1 Serie de SITRANS P. Los transmisores de presión SITRANS P se clasifican en varios tipos o series de nominadas MPS, Z, ZD, MS, DS III, y Compact. El tipo de instrumentos a utilizar se ve reflejado por el proceso y tipo de presión a medir, es decir, presiones relativa, absoluta y diferencia.

70

Figura 36. Series transmisores presión SITRANS P.

Fuente: Instrumentos para medida de caudal SITRANS P17. Serie MPS:

Medición de niveles en base a la presión Hidrostática.

Serie Z:

Transmisor absolutas.

Serie ZD:

Similar a la serie Z, incluyendo indicador digital y caja de acero Inoxidable.

Serie MS:

Transmisor Digital con comunicación HART.

Serie DS III:

Transmisor digital con función de diagnostico integrado, comunicación con HART o PROFIBUS PA y fácil manejo por teclado.

Serie Compact:

Transmisores y sensores especialmente diseñados para exigencias especificas del área alimenticia, farmacéutica y biotecnológica.

monorango

para

presiones

manométrica

y

2.3.2.2 Medidor de presión SITRANS P DS III. Son transmisores digitales que miden presiones por encima de la presión atmosférica, es decir, presión manométrica llamada también presión relativa, presión normal ó presión de gauge. Ofrecen un amplio confort y alta precisión. Aptos para la aplicación en sectores industriales con altas solicitaciones mecánicas y químicas. Para la programación o parametrización del transmisor montado en el módulo, se utilizan teclas integradas que posee el dispositivo. Este poderoso equipo también

17

[7] SIEMENS. Instrumentos para medida de presión SITRANS P. [articulo de internet].

71

permite parametrizar vía comunicación HART, interfaz PROFIBUS PA o FOUNDATION Fieldbus que no aplican en el proyecto. Esta versión se utiliza para la medición de gases agresivos, no agresivos y peligrosos, vapores y líquidos. 2.3.2.3 Partes SITRANS P DS III. El transmisor está compuesto especificaciones del cliente.

de

diferentes

componentes

según

las

Figura 37. Vistas y partes del transmisor SITRANS P, serie DSIII.

Fuente: Operating instruction. Pressure transmitter SITRANS P, DS III serie with HART communication 18. 1. Placa de características. 2. Entrada de cables con prensaestopas. 3. Tapa de plástico para acceder a las teclas de manejo. 4. Tapa destornillable para mirilla digital. 5. Indicador digital. 6. Placa de punto de medición. 7. Tornillo de retención. 8. Conexión al proceso. 9. Tapón.

18

[8] SIEMENS. Operating instruction. Pressure transmitter SITRANS P, DS III serie with HART communication [articulo de internet].

72

10. Tapa destornillable para acceder a terminales eléctricos. 11. Conexión del conductor de protección. 12. Placa alternativa de puntos de medición. 13. Placa de homologación. Las primeras características técnicas que describe el transmisor SITRANS P con referencia 7M7M4033-1EA10-2AC6 utilizado en el proyecto, se explican en la siguiente tabla. Tabla 13. Descripción referencia Transmisor SITRANS P, serie DS III. REFERENCIA

CARACTERISTICAS

7M7M4033 Referencia fija de fabricante. 1

Relleno de la célula y, Limpieza de la célula:

0.63… 63 bar g (9.14… 914 psi g) Membrana separadora: Acero inox Conexión al proceso: Acero inox

Material de la pieza en contacto con el fluido

1| Conexión al proceso 0

Rosca interior ½ - 14 NPT

Material de las pieza sin contacto con el fluido

Caja de fundición de aluminio. Versión internacional. Rotulación de placas en inglés. Documentación en 5 idiomas, en CD.

2 Versión A

SIEMENS Aceite de silicona. Normal.

E Alcance de medida A

DESCRIPCION

Protección contra explosiones.

Sin protección.

C Conexión eléctrica de cables Pasacables ½” -14 NPT 6 Indicador

Indicador digital visible, ajuste: mA

Fuente: Autores. 2.3.2.4 Funcionamiento. Las figuras expuestas a continuación representan un diagrama del principio físico del sensor y describe componentes electrónicos del transmisor de presión SITRAN P, serie DS III. Una vez conectado el instrumento, la presión Pe del fluido (agua) se transmite a través de la conexión al proceso (3) –figura 38– a la célula de medida (2), para luego transmitirse a la membrana separadora (4), el líquido de relleno (5) y finalmente al sensor de presión manométrica (6). 73

La presión actuante provoca la deflexión de la membrana de medida, es decir, las piezoresistencias implantadas en la membrana modifican su valor de resistencia, generando una tensión de salida del puente, proporcional a la presión de entrada. Los transmisores con alcance de medición ≤ 63 bar, comparan la presión de entrada con la atmosférica y los ≥ 160 bar, frente al vacío.19 Figura 38. Célula de medida para presión manométrica de un SITRANS P.

1. Orificio presión de referencia (Atmosférica). 2. Célula de medida. 3. Conexión al proceso. 4. Membrana de separación (Acero Inox.). 5. Relleno líquido (Aceite de silicona). 6. Sensor de presión manométrica. pe. Presión de entrada. Fuente: Operating instruction. Pressure transmitter SITRANS P, DS III serie with HART communication.

19

[8] SIEMENS. Operating instruction. Pressure transmitter SITRANS P, DS III serie with HART communication [articulo de internet].

74

Figura 39. Funcionamiento electrónico de un transmisor SITRANS P.

1. Sensor del cabezal de medición. 2. Amplificador de medida. 3. Convertidor analógico-digital. 4. Microcontrolador. 5. Convertidor digital-analógico. 6. Memorias EEPROM20. 7. Modem HART. 8. Teclas (manejo in situ). 9. Indicador digital. 10. Conexión para amperímetro externo. IA. Corriente de salida. UH. Energía auxiliar. Fuente: Operating instruction. Pressure transmitter SITRANS P, DS III serie with HART communication. La señal eléctrica producida por el sensor (1) – figura anterior – se amplifica (2), y se digitaliza con el convertidor análogo/digital (3). La señal digital se procesa en el

20

Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory o memorias no volátiles ROM programable y borrable eléctricamente.

75

microcontrolador (4) y sale finalmente en forma de el convertidor digital/análogo (5).

corriente de 4 a 20 [mA] por

El diodo (10) en el circuito de entrada ofrece protección contra la inversión de la polaridad. Los datos específicos de la célula de medida, los datos de la electrónica y los de la parametrización se guardan en dos memorias EEPROM (6) no volátiles. La primera memoria está acoplada a la célula de medida; la segunda a la electrónica. Esta estructura modular permite descambiar la electrónica y la célula de medida por separado. Por medio de las 3 teclas integradas (8) existe la posibilidad de parametrizar o programar el transmisor de presión manométrica directamente en el punto de medida (in sitiu). Además, las teclas permiten controlar la indicación de resultados de medida, mensajes de error y de los modos de operación, utilizando el indicador digital (9). El módem HART (7) ofrece la posibilidad de parametrización, utilizando un protocolo conforme a las especificaciones HART. No aplica para este documento. 2.3.2.5 Características SITRANS P DS III. Trabajan en presencia de cargas químicas, mecánicas y electromagnéticas en rangos desde 1 [mbar] a 400 [bar], para DSIII con comunicación HART. Disponibles en materiales de acero inoxidable, tantalio, Hastelloy, Monel o recubrimientos de oro para las piezas que están en contacto con el líquido. Poseen función de autotest, para funcionamiento sin incidencias. Reparación In Situ rápida, simple y económica. Instrumentos para ambientes explosivos. Puede programarse de forma local, usando las 3 teclas integradas, o por comunicación HART o a través del interfaz PROFIBUS PA o FOUNDATION Fieldbus desde el exterior. 2.3.2.6 Datos Técnicos transmisor SITRANS P. Alimentación auxiliar (UH): o Tensión bornes : del Transmisor. Entrada: o Magnitud de medida : o Rango de medida o Límite sobre rango

10.5… 45 [VDC]. 10.5… 30 [VDC] en caso de modo con seguridad intrínseca. Presión Relativa. : 0.63 a 63 [bar] / (9.14 a 914[psi]) : -1 a 100 [bar] / (-14.5 a 1450.4 [psi])

76

Salida: o Señal de salida o Límite inferior o Límite superior o Característica o Carga sin HART (UH: Alimentación Auxiliar)

: : : :

Condiciones de aplicación: o Error de medida o Temperatura del fluido : o Grado de Protección : Construcción Mecánica: o Peso (sin opciones) : o Material de la caja o Material partes  Conexión roscada :  Membrana : o Liquido de relleno o Conexión al proceso : Conexión eléctrica

4 a 20 [mA] 3.84 [mA] 23 [mA] Lineal Creciente. : RB ≤ (UH -10.5[V]) en [Ω] 0.023[A] : ≤ 2.5 % -40 a +100 ºC (-4 a 212 ºF) IP65 1.5 [Kg.] (3.3 [lb.]) : Fundición de aluminio baja en cobre Acero Inox. Acero Inox. : Aceite de silicona Boquilla C½B Rosca interior ½-14 NPT : Bornes de tornillo, entrada de cable (Adaptador), M20x1.5 o ½ - 14 NPT o conector Han 7D/Han 8U.

2.3.2.7 Parametrización Local: La parametrización vía comunicación HART no está contemplada en el presente proyecto. Por el contrario, utilizaremos la parametrización con mando local. Ésta permite ajustar los parámetros más importantes con gran facilidad y sin necesidad de ningún otro medio auxiliar. Los parámetros frecuentes son los siguientes: Inicio y fin de medida con aplicación de presión. Amortiguación eléctrica. Ajuste ciego del inicio y final de medida. Corrección del cero. Generador de corriente. Corriente de defecto. Bloqueo del teclado y protección de escritura. Tipo de unidad, unidad. Característica (lineal/radicada).

77

Tabla 14. Unidades físicas disponibles en la indicación para el DS III HART.

Fuente: Instrumentos para medida de caudal SITRANS P21. 2.4 EQUIPO PRE-ACTUADOR 2.4.1 Convertidor de frecuencia MICROMASTER 440 Los Micromaster 440 son una gama de convertidores de frecuencia, también denominados variadores. Utilizado grandemente en la variación de velocidad de motores trifásicos. Son una herramienta poderosa al aplicar toda su funcionalidad. 2.4.2 Tipos de convertidores de frecuencia Micromaster. Figura 40. Convertidor de frecuencia MICROMASTER 440.

Fuente: [3] Convertidores MICROMASTER 410/420/430/440. Catalogo DA 51.2 2002

21

[I7] SIEMENS. Instrumentos para medida de presión SITRANS P. [articulo de internet].

78

Tabla 15. Información para selección convertidor Micromaster. MM410

MM420

MM430 Con OP optimizado (conmutación manual/automático), funcionalidad de software adaptada. 7.5 a 90 [KW].

Características.

Para velocidades variables con motores trifásicos en redes monofásicas.

Para redes trifásicas y conexión opcional del bus de campo,

Gama potencias.

0.12 a 0.75 [KW].

0.12 a 11 [KW].

Gama de tensión.

1 AC 100 V a 120 V 1 AC 200 V a 240 V

1 AC 200 V a 240 V 3 AC 200 V a 240 V 3 AC 380 V a 480 V

3 AC 380 V a 480 V

Regulación.

• Característica V/f • Característica multipunto (característica V/f parametrizable) • FCC (regulación corriente-flujo)

• Característica V/f • Característica multipunto (característica V/f parametrizable) • FCC (regulación corriente-flujo)

• Característica V/f • Característica multipunto (característica V/f parametrizable) • FCC (regulación corriente-flujo)

Regulación del proceso.

- No tiene -

Regulador PI interno

Regulador PID interno

Entradas.

3 entradas digitales 1 entrada analógica

3 entradas digitales 1 entrada analógica

Salidas.

1 salida por relé

1 salida analógica 1 salida por relé

El partner PLC para LOGO! y SIMATIC S7-200

El partner ideal para sus tareas de automatización, tanto SIMATIC S7-200 como SIMATIC S7-300/400 (TIA) y SIMOTION

Conexión al sistema de automatización.

6 entradas digitales 2 entradas analógicas 1 entrada PTC/KTY 2 salidas analógicas 3 salidas por relé El partner ideal para sus tareas de automatización, tanto SIMATIC S7-200 como SIMATIC S7300/400 (TIA) y SIMOTION

Fuente:[3] Convertidores MICROMASTER 410/420/430/440. Catalogo DA 51.2 2002

79

MM440 Con regulación vectorial perfeccionada (con y sin realimentación desensores). 0.12 a a250 [KW]. 1 AC 200 V a 240 V 3 AC 200 V a 240 V 3 AC 380 V a 480 V 3 AC 500 V a 600 V • Característica V/f • Característica multipunto (característica V/f parametrizable) • FCC (regulación corriente-flujo) • Vector Control Regulador PID interno (autotuning) 6 entradas digitales 2 entradas analógicas 1 entrada PTC/KTY 2 salidas analógicas 3 salidas por relé El partner ideal para sus tareas de automatización, tanto SIMATIC S7-200 como SIMATIC S7300/400 (TIA) y SIMOTION

2.4.3 Micromaster 440, tamaño constructivo B. El convertidor de frecuencia MICROMASTER 440, denominado también MM440, es utilizado en grandes aplicaciones industriales para el accionamiento de velocidad variable en motores eléctricos. Algunas aplicaciones incluyen el posicionamiento de grúas y elevadores, peletizadores, además de maquinas en campos de la industria alimenticia y farmacéutica. Permiten gran margen de tensiones de alimentación a una red eléctrica. El equipo variador MICROMASTER utilizado para controlar la velocidad de la motobomba No. 1 montada sobre el “Modulo de caudal” es un Micromaster 440, tamaño constructivo B y referencia: Referencia: 6SE6440-2UC21-5BA1 Figura 41. Convertidor de frecuencia MICROMASTER 440.

Fuente:[3] Convertidores MICROMASTER 410/420/430/440. Catalogo DA 51.2 2002 2.4.3.1 Prestaciones. Control en lazo cerrado utilizando una función PID (proporcional, integral y diferencial), con auto ajuste. Rampa de subida y bajada seleccionable. Característica V/F multipunto. Se puede conmutar entre tres juegos de parámetros, permitiendo a un único convertidor controlar varios procesos de forma alternada. Control motor V/f lineal, controlador por potenciómetro analógico. 80

Potencia motor = 0-2000 [W]. Vel. Max. Motor 3000min-1 a 50Hz (3600 min-1 a 60Hz) usando un potenciómetro mediante las entradas analógicas del inversor. Tiempo de aceleración y deceleración = 10 s. Frenado por inyección de corriente continua, frenado combinado y frenado dinámico. Métodos de control como: lineal V/f, Flux Current Control (FCC), cuadrática V/f, multipunto V/f, ahorro de energía, sensorless vector, vectorial en lazo cerrado, control de par. 2.4.3.2 Características. Dentro de las características más relevantes podemos destacar las siguientes: Fácil de instalar con puesta en servicio rápida y sencilla. Control digital por microprocesador. Utilizan tecnología IGBT22 de última generación. Protección para motor y convertidor integrada. Programas de puesta en servicio desde PC bajo Windows 95/98 y NT/2000. Automatismo de reconexión tras fallo de red o anomalía. Condensador “Y” desmontable para aplicación en redes IT (en redes no puestas a tierra se tiene que quitar el condensador “Y” e instalar una bobina de salida). 2.4.3.3 Protecciones. El convertidor micromaster 440 posee integrada algunas protecciones que amparan los circuitos internos del equipo y motores trifásicos conectados al mismo. Protección de sobretensión / tensión mínima. Protección de sobretemperatura para el convertidor. Conexión especial directa para PTC23 o KTY24 para proteger el motor. Protección de defecto a tierra. Protección contra corto circuitos. Protección térmica del motor. Protección contra el bloqueo del motor. Protección contra el vuelco del motor. Bloqueo de parámetros.

22

Isolated Gate Bipolar Transistor, del inglés, o transistor bipolar de puerta de salida. Sensor de Temperatura que se monta en el motor y conecta a los terminales de control 14-15 del MM440. 24 Termo-sensor semiconductor (Diodo). 23

81

2.4.3.4 Datos técnicos del MM440. Las tablas mostradas en éste apartado hace referencia a las características, conexiones eléctricas, funcionalidad, terminales de entradas/salidas, accesorios, entre otros datos técnicos, requeridos para la correcta selección y funcionamiento de un MM440. Tabla 16. Datos técnicos MICROMASTER 440.

Fuente:[3] Convertidores MICROMASTER 410/420/430/440. Catalogo DA 51.2 2002

82

Tabla 17. Continuación datos técnicos MM 440.

Tabla 18. Fin datos técnicos MM 440.

Fuente:[3] Convertidores MICROMASTER 410/420/430/440. Catalogo DA 51.2 2002

83

2.4.3.5 Disposición de bornes MM440. Las siguientes dos graficas muestran la disposición real y grafica de los bornes de un Micromaster 440 de siemens. Figura 42. Bornera Micromaster 440.

Fuente: Autores. Figura 43. Disposición grafica de bornes MM440.

Fuente: [3] Convertidores MICROMASTER 410/420/430/440. Catalogo DA 51.2 2002 84

3 salidas programables a Relé 30VDC/5A (carga R), 250VAC/2A (carga R). 2 Salida analógica (0-20mA) 6 entradas digitales NPN / PNP 2 entradas analógicas o AIN1: 0-10V, 0-20mA y -10 a +10V o AIN2: 0-10V, 0-20mA Interface Serie RS-232 y RS-485 2.4.3.6 Esquema de Bloques. El esquema de la figura describe en resumen el número de entradas y salidas análogas/digitales de un Micromaster 440. Allí podemos destacar 2 entradas analógicas, 6 a 8 entradas digitales, 1 entrada Motor PTC, 2 salidas analógicas, 3 salidas a relé y un pin de comunicación. Figura 44. Esquema de bloques MM440.

Fuente: Autores.

85

2.4.3.7 Accesorios Generales MM440 (combinaciones posibles). Para los convertidores MICROMASTER, SIEMENS ofrece una amplia gama de accesorios como Paneles de operador (SDP, BOP y AOP), módulos externos (PROFIBUS, DeviceNet y Generador de pulsos), filtros, bobinas, placas de conexión de pantallas, entre otros accesorios de montaje.

2.4.3.8 Paneles de operador. Existen tres tipos de paneles de denominados SDP (Status Display Panel), BOP (Basic Operator Panel) y AOP (Advance Operation Panel). Figura 45. Tipos de paneles de operador para MICROMASTER.

Fuente: MM440 MICROMASTER 440.

Instrucciones

de

Uso.PDF.

Instrucciones

de

uso

SDP. Todos los MICROMASTER 440 se suministran con panel SDP (Status Display). Los paneles BOP, AOP y de más accesorios se deberán pedir por separado. A continuación se hará referencia a algunos tipos de accesorios y sus características. 86

BOP (Basic Operator Panel): permite efectuar ajustes personalizados de parámetros. Los valores y las unidades se visualizan en un display de 5 dígitos. Puede utilizarse para varios convertidores y enchufarse directamente en el convertidor o montarse en una puerta de armario utilizando el kit correspondiente. AOP (Advance Operation Panel): permite leer y modificar cómodamente parámetros del MICROMASTER 440. A diferencia del BOP, los parámetros se pueden representar directamente en varios idiomas, con el valor y el significado en texto explícito, desplazando (scroll) rápidamente la dirección. Ofrece una comunicación en bus de hasta 30 convertidores con una velocidad de transmisión de 38 [kbaudios]. (RS485, USS). 2.4.3.9 Módulos externos. Son módulos que permiten crear aplicaciones adicionales dentro de la configuración básica de un convertidor de frecuencia. Están divididos en Módulos PROFIBUS, Módulo DeviceNet y Modulo Generador de pulsos. Figura 46. Tipos de módulos externos para MICROMASTER.

Fuente: Autores. Módulo PROFIBU: Este módulo permite controlar el convertidor a distancia con velocidades ≤12 [Mbaudios]. Es posible alimentarse externamente con 24VDC, con lo que permanece activo aunque se desconecte el convertidor de la red. Las conexiones se establecen a través de un conector Sub D de 9 polos (suministrable como accesorio). 87

Módulo DeviceNet: útil para la interconexión en red de los convertidores con el sistema de bus de campo DeviceNet, muy extendido en el mercado americano. Se puede alcanzar una velocidad de transmisión de máx. 500 [kbaudios]. Permite controlarse a distancia La conexión al bus DeviceNet se efectúa a través de un conector de 5 polos enchufable con bornes. Modulo Generador de Impulsos: El módulo generador de impulsos permite conectar los más extendidos generadores de impulsos digitales directamente al convertidor. Se caracteriza por generar par total con velocidad cero, regulación de velocidad lineal con alta precisión, mayor dinámica de la regulación de la velocidad y del par de giro. Este módulo se puede emplear con generadores de impulsos HTL y TTL (High-voltage Transistor Logic, 24 V y Transistor Logic, 5 V). 2.4.3.10 Puesta en servicio. Este procedimiento se puede realizar por medio de dos programas o manualmente, in situ. Los programas forman parte del CD-ROM de la documentación que se adjunta al adquirir un convertidor. La configuración in situ se realiza directa y manualmente sobre el convertidor utilizando los paneles BOP ó AOP. STARTER: es un software de puesta en servicio asistido gráficamente para convertidores de frecuencia MICROMASTER 410/420/430/440 bajo Windows NT/2000. Se pueden leer, modificar, memorizar, cargar e imprimir las listas de parámetros. DriveMonitor: es un software de puesta en servicio para parametrizar los convertidores de frecuencia. Este programa funciona bajo Windows 95/98/NT/2000. 2.4.3.11 Conexión eléctrica y de control. Asegúrese que el voltaje de la red eléctrica sea igual al soportado por el convertidor de frecuencia que se encuentra montado. El micromaster 440 ubicado sobre el módulo de control de flujo es de tamaño constructivo B y se alimenta a 230V monofásico/trifásico. El siguiente procedimiento le ayudara a corroborar y/o conectar el convertidor. Paso 1 Quite o trabaje sin la alimentación del módulo para control de caudal. Paso 2 Retire las tapas y panel BOP del micromaster 440 como se indica en la siguiente figura.

88

Figura 47. Pasos para retirar tapas y panel en un micromaster 440.

Fuente: Instrucciones de Uso MICROMASTER 440.

89

Paso 3 Retire cuidadosamente con un destornillador de pala (1) la tarjeta de entradas/salidas (3) del convertido. Figura 48. Pasos para retirar tapas y panel en un micromaster 440.

Fuente: Instrucciones de Uso MICROMASTER 440. Paso 4 Verifique y/o mueva a 60 Hz los interruptores DIP de ajuste de frecuencia ubicado en el panel de control, bajo la tarjeta de E/S. Figura 49. Posición interruptores DIP para ajuste de frecuencia.

Fuente: Autores. 90

Paso 5 Monte la tarjeta de E/S y el panel BOP. Paso 6 Enchufe y/o verifique la conexión trifásica de alimentación de entrada al convertidor y salida al motor – véase figura siguiente. Recuerde conectar/verificar la puesta a tierra de los dos equipos, de lo contrario, realice el procedimiento de desactivación del condensador “Y” que ofrece siemens en el manual de instrucciones de uso adquirir el equipo. Figura 50. Conexión eléctrica MICROMASTER 440 y motor.

Fuente: Autores. El convertidor debe ponerse a tierra, de lo contrario pueden presentarse condiciones potencialmente fatales para el equipo. Para usar el micromaster desde redes sin puesta a tierra, es necesario desenchufar o desactivar el condensador “Y” situado en el interior del convertidor. Para evitar interferencias electromagnéticas, asegúrese que la puesta a tierra del equipo de control PLC sea la misma que la del convertidor y otros equipos. Paso 7 Enchufe y/o verifique la conexión que controla el convertidor.

91

BOP (Opción 1) AOP (Opción 2) Las herramientas "Drive Monitor" o "STARTER", para la puesta en servicio con el PC, que se suministran en el CD-ROM adjunto al equipo. 2.4.3.12 Formas de operación. Un micromaster 440 posee varias formas de operación dependientes por el tipo de control. Manejo a través de Paneles de Operador. o Panel de Operador Básico (BOP). o Panel Operador Avanzado (AOP). No aplica a este documento. Manejo a través de contactos físico. o Señal Analógica: Potenciómetro (10k) y/o PLC (EM 235). o Señal digital: Tres interruptores y/o PLC (Q0.0, Q0.1 y Q0.3) Manejo mediante documento). o Profibus DP. o DeviceNet. o USS.

protocolos

de

comunicación

(No

aplica

a

este

2.4.3.13 Funcionamiento a través de contactos físicos. Para iniciar el encendido de un motor asociado a un MM440, es fundamental configurar el variador de frecuencia con los valores nominales de placa de dicho motor. Inicialmente se deberá utilizar el BOP para seleccionar la forma de operación estándar a la que se desee trabajar el variador. Para mayor entendimiento se realizaran algunos procedimientos que involucran tres formas de operación de un Micromaster 440. 2.4.3.14 Trabajar el MM440 con entrada Analógica 0-20mA Recuerde que si desea manejar el MM440 con una entrada analógica de 0-20mA deberá configurar el parámetro P0756 del MM440 que por defecto viene configurado para voltaje. Ver la figura siguiente.

92

Figura 51. Configuración Switches para entrada/salida análoga MM440.

PARAMETROS P0003 =

Nivel de acceso de usuario. 1. Estándar (aplicación simple) 2. Extendido (aplicación estándar). Modificar P1040 3. Experto (aplicación compleja)

P0004 = 0

Filtro de parámetro. 0. Sin filtro 1. Estándar (aplicación simple) 2. Extendido (aplicación estándar) 3. Experto (aplicación compleja) 4. Transductor velocidad 4. Modifica parámetro P1040.

P0010 = 0

Parámetro de puesta en marcha 0. Preparado 1. Guía básica 30. Ajustes de fábrica

93

P0100 = 2

Europa / América (frecuencia de red) 0. Europa [kW], 50 Hz 1. Norte América [hp], 60 Hz 2. Norte América [kW], 60 Hz

P0100 = 2

Aplicación del convertidor (par). Este parámetro actúa en convertidores ≥ 5,5 kW / 400 V. 0. Par constante (p. ej. compresores y máquinas procesadoras) 1. Par variable (p. ej. bombas y ventiladores)

P0300 = 1

Selección tipo de motor 1. Asíncrono 2. Síncrono NOTA: Para P0300 = 2 (síncrono) solo se admiten los tipos de regulación V/f (p1300 < 20).

P0304 = 220V

Tensión nominal del motor.

P0305 = 5.7A

Corriente nominal del motor.

P0307 = 1.5KW

Potencia nominal del motor.

P030825 = 0.82

Cos φ del motor.

P0309

Rendimiento nominal del motor en [%] de la placa de características.s NOTA: El ajuste a P0100 = 0 motiva el cálculo interno del valor, es decir, carece de importancia, no es necesario dar un valor

P0310 = 60

Frecuencia nominal del motor.

P0311 = 3440

Velocidad nominal del motor.

P0314

Pares de polos del motor

P0320 =

Corriente de magnetización (0-99%).

P0335 = 0

Refrigeración del motor 0 Autoventilado (ventilador en el eje del motor) 1. Ventilación forzada (ventilador independientemente)

25

P0308 y P0309 solo se pueden ver si P0003≥2

94

accionado

2. Autoventilado y ventilador interno 3. Ventilación forzada y ventilador interno P0640 = 150 %

Factor de sobrecarga del motor

P0700

Selección fuente de órdenes. 0. Ajuste por defecto de fábrica 1. BOP (teclado) 2. Terminal 4. USS en conexión BOP 5. USS en conexión COM 6. CB en conexión COM

P1000 = 2

Selección consigna de frecuencia 1 Consigna MOP 2 Consigna analógica, vía entrada analógica 1 3 Frecuencia fija 4 USS en conexión BOP 5 USS en conexión COM 6 CB en conexión COM 7 Consigna analógica 2 10 Sin consigna principal + Consigna MOP 11 Consigna MOP + Consigna MOP 12 Consigna analógica + Consigna MOP ... 76 CB en conexión COM + Consigna analógica 2 77 Consigna analógica 2 + Consigna analógica 2

P1040 = 60Hz

Frecuencia de inicio o RUN del convertidor (en Hz)

P1080 = 0Hz

Frecuencia mínima (en Hz)

P1082 = 50 Hz

Frecuencia máxima

P1120 = 10s

Tiempo de aceleración (en s)

P1121 = 10 s

Tiempo de deceleración (en s)

P1300 = 0

Modo de control (modo de control deseado) 0 V/f con característica lineal 1 V/f con FCC 2 V/f con característica parabólica 3 V/f con característica programable 5 V/f para aplicaciones textiles 6 V/f con FCC para aplicaciones textiles 95

(en Hz)

19 Control V/f con consigna de tensión independiente 20 Regulación vectorial sin sensor 21 Regulación vectorial con sensor 22 Regulación vectorial de par sin sensor 23 Regulación vectorial de par con sensor P1500 = 0

Selección de la fuente de consignas para el par (fuente para la consigna del par) 0 Sin consigna principal 2 Consigna analógica 4 USS en conexión BOP 5 USS en conexión COM (bornes de control 29 y 30) 6 CB en conexión COM (CB = tarjeta de comunicación) 7 Consigna analógica 2

P1910 = 0

Selección de la identificación de los datos del motor * 0 Deshabilitado

P1960 = 0

Optimación del regulador de velocidad. 0 Deshabilitado

P3900 = 1

Fin de la puesta en servicio rápida (comienza cálculo motor) 0 Sin puesta en marcha rápida (sin cálculos de motor) 1 Cálculo del motor y reinicialización al ajuste de fábrica del resto de parámetros que no están en la puesta en servicio rápida (atributo "puesta en servicio rápida“ = no). 2 Cálculo del motor y reinicialización al ajuste de fábrica de entradas/salidas. 3 Solo cálculo del motor. Sin reinicialización del resto de parámetros.

2.4.3.15 Corrección error intermitencia de frecuencia baja. Téngase presente que en algunos casos al cambiar los parámetros del MM440 de panel de operador a manipulación por bornes, el micromaster podrá pasar a un estado de intermitencia de frecuencia baja, es decir, permanentemente y de manera intermitente el display mostrara una frecuencia por ejemplo de 5Hz. Para corregir el problema realice el procedimiento de parametrización mostrado continuación.

96

P0003=2 P0004=10 P1040=60[Hz]

2.5 EQUIPO ACTUADOR 2.5.1 Datos de placa Motor trifásico marca SIEMENS. Tabla 19. Datos de placa motor trifásico. MOTOR TRIFASICO DE INDUCCION ABIERTO TIPO: IRA3 958-29K39 Servicio : Continuo CP: 2.0 / KW: 1.492 Aisl. Clase : B / FS : 1.15 Min-1: 3440 / Hz: 60 F S A : 6.6 / 3.3 V: 220YY / 440Y Temp. Amb. : 40 oC A: 5.7 / 2.85 INC. Temp. : 80 oC Armazón: 56C / APG DIS. NEMA : B Efic. Nom. n=77% L COD. KVA : H Rod. Lado Eje: 6203 ZZ Peso : 12 Kgr Rod. Lado Ventilador 6203 ZZ Serie No. J08 NO LUBRICAR 2.5.2 Datos de placa Bomba marca EVANS. Tabla 20. Datos de placa bomba Evans. MOTO BOMBA CENTRIFUGA Lote : 11-1108-51694 Voltaje : 220 / 440 V Corriente : 5.7 / 2.85 A r/min : 3440 Flujo máx. : 2942 L/min Altura máx. : 38 m Succión : 3.81 cm (1 ½ “ NP) Succión : 3.81 cm (1 ¼ “ NP)

97

3. SOFTWARE DE PROGRAMACION Para disponibilidad en línea de la documentación técnica disponible para productos y sistemas en varios idiomas. SIMATIC Guide Technische Dokumentation in http://www.ad.siemens.de/simatic/portal/html_00/techdoku.htm SIMATIC Guide for Technical Documentation in http://www.ad.siemens.de/simatic/portal/html_76/techdoku.htm

Deutsch: English:

Para soportes online sobre los productos SIMATIC: http://www.siemens.com/automation/service&support 3.1 STEP 7 - Micro/WIN. El paquete de programación STEP 7-Micro/WIN constituye un entorno de fácil manejo para desarrollar, editar y observar el programa necesario con objeto de controlar la aplicación de un micro PLC S7-200 de SIEMENS. Provee tres editores que permiten desarrollar de forma cómoda y eficiente un programa de control 26. 3.1.1 Requisitos del sistema. El PC sobre el cual se desea instalar el software, debe cumplir con los siguientes requisitos: Sistema operativo: Windows 2000, Windows XP, Vista. 350 Mbytes libres en el disco duro (como mínimo). 3.1.2 Instalación. Inserte el CD de STEP 7 - Micro/WIN en la unidad de CD-ROM. El asistente de instalación arrancará automáticamente y le conducirá por el proceso de instalación. Para más información sobre cómo instalar STEP 7--Micro/WIN, consulte el archivo Léame.

26

[1] SIEMENS. Manual del sistema de automatización S7-200, pág. 19 [articulo de internet].

98

3.2 SIMATIC WinCC flexible. Un sistema HMI representa la interfaz entre el hombre (operador) y el proceso (máquina/instalación). El autómata (PLC) posee el verdadero control sobre el proceso. Por lo tanto existe una interfaz entre el operador y WinCC flexible (TP177micro) y una interfaz entre WinCC flexible y el autómata. Dentro de las principales tareas de un sistema HMI podemos destacar la visualización y control de procesos, entre otros como la transmisión, archivo y documentación de avisos. SIMATIC HMI de SIEMENS ofrece gran variedad de Panels y PC’s para tareas de manejo y visualización gráfica. Para la configuración están disponibles dos familias de software’s denominados SIMATIC WinCC flexible y SIMATIC WinCC. El primero, son pequeños Panels y/o PC’s que se instalan a pie de máquina para manejo y visualización de las variables; el segundo, aplica a nivel superior para el manejo y visualización de plantas que requieran sistemas cliente-servidor complejos y basado en PC’s27. WinCC flexible soporta la configuración de muchos conceptos de automatización a pie de máquina y a pie de proceso. Permite crear de forma estándar aplicaciones con uno o varios panels de operador, soporte de procesos desde equipos móviles y sistemas HMI con funciones centralizadas conectadas a PC’s a través de Ethernet28. SIMATIC WINCC es utilizado principalmente para aplicaciones más complejas basadas en PC’s para la construcción de instalaciones automáticas. WinCC proporciona funcionalidad SCADA (Supervisory Control and Data Acquisition, del inglés) bajo Windows. Esta aplicación HMI abarca desde sistemas “monopuesto” hasta sistemas “multipuesto” distribuidos con servidores redundantes y soluciones diversificadas geográficamente con clientes web. Posee una gran base de datos de procesos integrada (MS SQL-Server) al WinCC, que proporcionan una plataforma de información para la integración vertical y a nivel de empresa. 3.2.1 SIMATIC WinCC flexible ES: SIEMENS ofrece dentro de su gama aplicación “HMI” SIMATIC WinCC flexible, las versiones: Micro, Compact, Standard y Advanced. Éstas, son un conjunto de innovadoras herramientas de ingeniería para configurar paneles SIMATIC HMI, la parte HMI de equipos SIMATIC C7, los Panel PCs para SIMOTION/SINUMERIK así como el sistema de visualización basado en PC: WinCC flexible Runtime.

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brochure_simatic-wincc-flexible_es.pdf F1 de WinCC. (Conceptos de automatización con WinCC flexible)

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3.2.2 SIMATIC WinCC flexible RT: SIMATIC WinCC flexible Runtime es el potente software para tareas de visualización sencillas basado en PC’s para sistemas Monopuestos29 a pie de maquina ejecutable bajo Windows 2000/XP Profesional. Para efectos de este documento, la centralización de información del proceso fue realizada con SIMATIC WinCC V7.0. SIMATIC WinCC flexible Runtime se puede adquirir como paquete de software con 128, 512 y 2048 PowerTags. Se consideran PowerTags exclusivamente a las variables de proceso que poseen conexión con el PLC. SIMATIC WinCC flexible Runtime se configura únicamente con la versión Advance del software SIMATIC WinCC flexible. 3.2.3 Componentes de WinCC flexible. WinCC flexible Engineering System o WinCC flexible ES. WinCC flexible Runtime o WinCC flexible RT. Sm@rtClient/Sm@rtServer. 3.2.3.1 SIMATIC WinCC flexible Engineering System o WinCC flexible ES El Sistema de ingeniería WinCC flexible es una familia homogénea de herramientas creada para configurar panels SIMATIC HMI, panels de mando de los equipos SIMATIC C7, panels PC para SIMOTION/SINUMERIK, así como el software de visualización basado en PC, WinCC flexible Runtime . Ejecutable solo bajo Windows XP Profesional SP2/SP3 (32 bits), Windows VISTA Business y Ultimate (32 bits) y adicionalmente, Windows PX Home para SIMATIC WinCC flexible Micro.

WinCC flexible permite realizar todas las tareas de configuración gráfica necesarias en un proyecto de automatización. El tipo de edición de WinCC flexible determina qué paneles de operador de la gama SIMATIC HMI se pueden configurar. Las versiones actuales de WinCC flexible inician desde la edición

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Sistema formado por un solo computador el cual centraliza la totalidad de la información del estado de las variables de una planta.

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Micro, pasando por la Compact, Standard y terminando en la Advanced, (vease siguiente figura). Figura 52. Versiones para WinCC flexible.

Fuente: Ayuda (F1) del WinCC flexible. El modelo de licencia utilizado depende de la edición de WinCC flexible adquirida. Entre mayor sea la edición, mayor número de equipos HMI de destino y funciones se soportan. El tipo de edición se puede actualizar en cualquier momento utilizando un Powerpack30 mayor, a excepción de la edición “Micro”. Comercialmente SIMENS ofrece actualizaciones de Powerpack que van de Compact a Advance, de Standard a Advanced y de Compact a Advance. Para la configuración de panel habilitados después del comienzo del suministro de WinCC flexible 2008 se requiere un Hardware Support Package (HSP) que se puede obtener descargándolo gratis desde la siguiente dirección: A diferencia de otros, los proyectos realizados en WinCC flexible pueden transferirse a diversas plataformas HMI y ejecutarse en ellas sin necesidad de operaciones de conversión. Además, permite seguir utilizando los proyectos anteriores de ProTool. (Confirmar antes de Borrar) Un alumno deberá tener presente que muchas de las aplicaciones de WinCC flexible ES descritas con anterioridad, se ven limitadas por el tipo de panels que se está utilizando para nuestra práctica. Por ejemplo, es inconcebible realizar control y monitoreo web a través de nuestra TP177micro.

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Licencia que determina el número de variables a utilizar en un proyecto.

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3.2.3.2 SIMATIC WinCC flexible Runtime. SIMATIC WinCC flexible Runtime es el potente software para tareas de visualización sencillas a nivel de maquinas. Puede aplicarse como solución monopuesto para todo tipo de aplicaciones de automatización31. La configuración de SIMATIC WinCC flexible RT se realiza a través del software SIMATIC WinCC flexible Advance. SIMATIC WinCC flexible runtime puede utilizar combinaciones de Panels PC’s SIMATIC, Panels PC’s SIMOTION, Panels PC’s SINUMERIK y PC’s estándar con resoluciones de 640x480, 800x600, 1024x768, 1280x1024 y 1600x1200. Según la licencia adquirida, la funcionalidad de SIMATIC WinCC flexible Runtime permite utilizar un número determinado de "Powertags" o también llamadas variables de proceso e indicadores de área que poseen conexión con un PLC. La cantidad de variables de proceso se puede aumentar al comprar una Powertags mayor. Comercialmente SIEMENS ofrece licencias para 128, 512, 2048 o 4098 variables de proceso. Opciones de WinCC flexible Runtime Las opciones de Runtime (RT) dependen del sistema de destino empleado. Para cada opción se suministra una licencia y una clave de licencia en una USB. La funcionalidad de las opciones de WinCC Runtime ya está incluida en WinCC flexible Engineering System. Las siguientes opciones de WinCC flexible Runtime están disponibles:

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WinCC_Flexible_2008_RT.pdf

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Tabla 21. Opciones de WinCC flexible Runtime. OPCION WinCC flexible /Archives

CARACTERISTICA Registro histórico de valores de proceso y avisos.

WinCC flexible /Recipes

Administra registros de recetas que contienen datos de máquina y producción.

WinCC flexible /Sm@rtAccess

Manejo y visualización remota así como comunicación entre los diferentes sistemas SIMATIC HMI.

WinCC flexible /Sm@rtService

WinCC flexible /OPC-Server

Tareas de mantenimiento y servicio técnico remotos de máquinas/instalaciones a través de la web (Internet/Intranet). Utilización de un panel de operador como servidor OPC

WinCC flexible /ProAgent

Diagnóstico de procesos en runtime

WinCC flexible /Logon

Opción para conectar PC con WinCC flexible RT y SIMATIC Panels a una administración centralizada de usuarios

WinCC flexible /Audit

Informes de interacciones según FDA

APLICACION Recopilar y postprocesar datos de proceso de una máquina o planta industrial. Permite que los datos de registros que contiene un panel de operador se transmitan a un PLC para cambiar la producción a otra variante del producto. Manejo y visualización de maquinas separadas con varias estaciones de mando por un solo operador vía industrial Ethernet o intranet/ internet. Eliminación rápida de averías y tiempos de parada. Aumento de la productividad mediante acceso global. Integra distintos fabricantes a un sistema automatizado. Diagnostico dl proceso puntual y rápido en instalaciones y maquinas para SIMATIC S7 y SIMATIC HMI. Crea una administración de usuarios en un ordenador central al que pueden conectarse uno o varias estaciones WinCC flexible a través de una red Ethernet. Permite registrar intervenciones del operador en una base de datos.

3.2.3.3 Sm@rtClient/Sm@rtServer Los conceptos basados en los denominados Sm@rtClient/Server permiten un acceso desde toda la instalación a variables e imágenes y estaciones de operador

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distribuidas, así como el manejo remoto y el diagnóstico a través de la web (internet, LAN), también en conexión con paneles SIMATIC. 3.3 SIMATIC WinCC V7.0. WinCC es un sistema HMI eficiente para la entrada bajo Microsoft Windows 2000 y Windows XP. HMI significa "Human Machine Interface", es decir, interfaz entre el hombre (el usuario/alumno) y la maquina (el proceso/modulo caudal). El control sobre el proceso en sí lo tiene el autómata programable (PLC). Es decir, por un lado hay una comunicación entre WinCC y el operador, y por otro lado entre WinCC y los autómatas programables (PLC) que gobiernas plantas o sistemas de automatización.

Fuente: Autores. 3.3.1 Particularidades de WinCC. Con WinCC se visualiza el proceso y se programa la interfaz gráfica de usuario para el operador. Estas son algunas particularidades:  WinCC permite que el operador observe el proceso, para lo cual el proceso es visualizado gráficamente en la pantalla. En cuanto cambia un estado en el proceso (PLC) se actualiza la visualización.  WinCC permite que el operador maneje el proceso; así, desde la interfaz gráfica de usuario él puede predeterminar un valor de consigna, abrir una válvula, etc.  Cuando se presenta algún estado crítico en el proceso se activa automáticamente una alarma; si se rebasa un valor límite predeterminado, por ejemplo, aparece un aviso en la pantalla.

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 Los avisos y los valores de proceso se pueden imprimir y archivar en formato electrónico. El usuario documenta así la evolución del proceso y puede acceder posteriormente a los datos de producción del pasado. 3.3.2 Qué caracteriza a WinCC El usuario puede integrar WinCC de modo óptimo en soluciones de automatización y en soluciones IT (Information Technology):  WinCC opera con autómatas programables de la serie de productos SIMATIC con un grado de coordinación y cooperación especialmente eficaz. También están soportados los sistemas de automatización de otros fabricantes.  Por medio de interfaces estandarizadas se intercambian los datos de WinCC con otras soluciones IT, por ejemplo con programas tales como Microsoft Excel.  WinCC puede ser adaptado de modo óptimo a los requisitos de cada proceso. Se soporta un gran número de configuraciones, desde un sistema monopuesto hasta los sistemas redundantes distribuidos que tienen varios servidores, pasando por sistemas cliente - servidor.  La configuración WinCC se puede modificar en cualquier momento, también a posteriori, sin que por ello se vean afectados los proyectos existentes.  WinCC es un sistema HMI apto para utilizarlo con Internet, pudiendo implementar soluciones de cliente basadas en la Web. 3.3.3 Componentes del sistema. WinCC tiene una estructura modular. Está formado por: Sistema básico de WinCC Opciones WinCC. AddOns WinCC. 3.3.3.1 Sistema base WinCC. El sistema básico WinCC se compone de los siguientes subsistemas: Software de configuración (CS), WinCC Explorer: se usa para confeccionar el proyecto. Software de Runtime (RT), WinCC Runtime: se usa para ejecutar el proyecto durante el proceso.

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Software de configuración (CS) Al iniciar WinCC se abre el programa WinCC Explorer, el cual constituye el núcleo del software de configuración. En WinCC Explorer se representa la estructura global del proyecto y se gestiona el proyecto. El software de configuración dispone de los siguientes editores: Sistema de gráficos: el editor para confeccionar las imágenes es Graphics Designer Sistema de avisos: el editor para configurar los avisos se llama Alarm Logging. Sistema de archivo: el editor para determinar los datos a archivar es Tag Logging. Sistema de informes: el editor para elaborar el diseño de los informes se llama Report Designer. Administración de usuarios: el editor para administrar los usuarios y sus respectivos derechos es User Administrator. Comunicación: se configura directamente en WinCC Explorer Software de Runtime (RT) Con el software de Runtime el usuario puede visualizar y manejar el proceso. En este contexto, el software de Runtime tiene fundamentalmente las siguientes tareas: Leer los datos memorizados en la base de datos CS Visualizar las imágenes en la pantalla Realizar la comunicación con los autómatas programables Archivar los datos Runtime, por ejemplo valores de proceso y eventos de avisos Manejar el proceso, por ejemplo predeterminando valores de consigna o activando/desactivando 3.3.3.2 Opciones de WinCC Con las opciones de WinCC se puede ampliar la funcionalidad del sistema básico de WinCC. Para cada opción se necesita una licencia específica. Estas son algunas opciones: WinCC/Server: Permite implementar una solución multipuesto con un máximo de 32 clientes, los cuales pueden recibir directamente desde el servidor datos, avisos e imágenes vía TCP/IP. En un sistema distribuido, la aplicación se puede distribuir por un máximo de 12 servidores, ya sea siguiendo criterios de distribución funcionales o distribuyendo por áreas de la instalación.

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WinCC/WebNavigator: Combinando servidores y clientes de Web Navigator y utilizando los instrumentos estándar de WinCC, el usuario puede implementar un nuevo tipo de distribución de las funciones de manejo y visualización del autómata programable a través de Internet o de Intranet. WinCC/DataMonitor WebEdition: El WinCC/DataMonitor sirve para la clara visualización y valoración de estados de proceso actuales y datos históricos en los PCs Office con herramientas estándar como Microsoft Internet Explorer o Microsoft Excel. Como cliente Web será alimentado por un Web Navigator Server con datos de procesos actuales e históricos. 3.3.3.3 Licencias. Se distingue entre licencias RC (Runtime y configuración) y licencias RT (sólo Runtime). Si en un PC solamente se quiere utilizar WinCC en Runtime, sin modificar desde allí la configuración, únicamente se necesita una licencia RT para ese PC. Las licencias están clasificadas, además, atendiendo al número máximo de variables de proceso y de variables de fichero que se pueden utilizar en RT. Con la licencia "WinCC RC (2048)", se pueden emplear como máximo 2048 variables de proceso. Generalmente esas licencias modulares le permiten el empleo de 512 variables de fichero, sin que Usted requiera una licencia de fichero propia. 3.3.3.4 Licencias DEMO Si falta la licencia, WinCC corre en el modo de demostración. Si WinCC pasa al modo de demostración, transcurrida una hora se cierran todos los editores abiertos. Si en ese momento está activo RT, WinCC Explorer y el sistema Runtime seguirán ejecutándose. Si por el contrario RT no está activo, WinCC Explorer se cierra igualmente. Después de reiniciar un editor se puede trabajar con el programa otros 10 minutos. Al iniciarse Runtime (licencia RTxxx) aparece una ventana con acuse obligatorio que solicita pedir la licencia válida. El aviso de acuse obligatorio se visualiza cada 10 minutos. Si la ventana de aviso ha sido desplazada, ésta aparecerá de manera central a más tardar después de 30 minutos. Mientras usted esté en Runtime no finalizará el WinCC Explorer. Si usted sale de Runtime, finalizará también el WinCC Explorer. Las opciones también se validan mediante licencias especiales. Si falta la licencia para una opción que se utilice en un proyecto se activa automáticamente el modo de demostración. Esto se efectúa independientemente de que se disponga de otras licencias, afectando siempre a todo el repertorio de funciones de WinCC. Extralimitación de la máxima cantidad de variables 107

Si en un proyecto se sobrepasa la máxima cantidad de variables de proceso y/o de variables de fichero disponibles para la licencia que se tiene, el programa pasa al modo de demostración. En ese caso se necesitará una licencia de actualización. Con la licencia de actualización se validan variables de proceso ("PowerTags") y variables de fichero ("ArchTags") adicionales. 3.3.3.5 Configuraciones características. Con WinCC son posibles básicamente las configuraciones de sistema siguientes: Sistema monopuesto. Sistema multipuesto con un servidor y varios clientes. Sistema distribuido con varios servidores y varios clientes. Servidor de archivos central. Servidor de archivo de larga duración central. Sistema redundante para lograr la máxima disponibilidad. Sistema de clientes Web para conectar los clientes a través de Intranet o de Internet. 3.3.3.6 Sistema monopuesto. Modo de funcionamiento: La configuración más sencilla es el sistema monopuesto. El PC donde está instalado WinCC opera simultáneamente como servidor para las bases de datos WinCC y como cliente que accede a estas bases de datos. El sistema monopuesto está enlazado con los autómatas programables mediante un bus de proceso. El PC puede estar integrado además en una red LAN. Figura 53: Sistema monopuesto.

Fuente: Menú ayuda WinCC 108

Campos de aplicación: En la mayoría de los casos, los sistemas monopuesto se aplican a pie de producción, pero también pueden manejar y visualizar funciones autónomas del proceso o partes de la instalación dentro de proyectos de mayor envergadura. Requisitos de software: Para el funcionamiento monopuesto se tiene que instalar en el PC una licencia para el sistema básico de WinCC. La máxima cantidad de variables de proceso disponibles varía de una licencia a otra. 3.3.3.7 Sistema Multipuesto Modo de funcionamiento: Un sistema multipuesto está compuesto de un servidor y varias estaciones de operador (clientes). Puede configurar un sólo servidor con conexión al proceso de forma típica en instalaciones pequeñas, en las que no es necesaria una distribución de los datos a varios servidores. Varias estaciones de mando acceden al proyecto de un servidor con conexión al proceso. Las estaciones de operador pueden asumir tareas iguales o diferentes. En total pueden operar en un servidor hasta 32 estaciones clientes. Figura 54: Sistema multipuesto.

Fuente: Menú ayuda WinCC

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Los clientes y el servidor están enlazados mediante una LAN o ISDN 32. Para la comunicación con el servidor se utiliza el protocolo estándar TCP/IP. El servidor está enlazado con los autómatas programables mediante un bus de proceso. Campos de aplicación: Se requieren sistemas multipuesto en los siguientes casos: Cuando se quiere visualizar en diferentes estaciones de operador diferentes informaciones del mismo proceso. Por ejemplo se puede utilizar una estación de operador para visualizar las imágenes del proceso, y otra estación de operador exclusivamente para visualizar y acusar recibo de los avisos. El hecho de que todas las estaciones de operador estén situadas en el mismo lugar o en diferentes ubicaciones no influye en absoluto. El servidor pone a disposición los datos. Cuando se quiere manejar un proceso desde varios lugares, por ejemplo a lo largo de una cadena de producción. Requisitos de software: Para el funcionamiento cliente-servidor se debe haber instalado en el servidor la licencia para el sistema base WinCC, el WinCC Option Server, así como un sistema operativo Microsoft Windows 2003 Server. Para un cliente basta con tener la mínima licencia Runtime (Runtime 128). 3.3.3.8 Sistema de clientes Web Modo de funcionamiento: El Web Client System le permite utilizar y controlar sus procesos a través de Internet o Intranet. Para acceder al WinCC Web Navigator, el cliente web debe identificarse. Dependiendo de los derechos de acceso configurados, el cliente Web podrá sólo observar o también manejar el proceso. El WinCC Web Navigator se basa en el protocolo HTTP estándar y soporta los mecanismos de seguridad habituales.

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Red Digital de Servicios Integrados (RDSI o ISDN en ingles) facilitan conexiones digitales extremo a extremo como p. ej., voz.

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Si se realizan modificaciones en el proceso, los clientes Web son informados automáticamente por el WinCC Web Navigator Server. A los clientes Web se les muestran constantemente los valores de proceso actuales o avisos. Por medio del WinCC Web Navigator Server el cliente Web puede acceder simultáneamente a un máximo de 12 servidores. De esta forma pueden realizarse incluso evaluaciones de la instalación en su totalidad. Se distingue entre Web Navigator Control Clients (manejo y observación) y Management Clients (observación). Figura 55: Sistema de cliente Web.

Fuente: Menú ayuda WinCC Campos de aplicación: Los clientes Web se utilizan en los siguientes casos: Cuando el acceso remoto sólo se puede realizar por Internet o Intranet. Para posibilitar la diagnosis a distancia y la eliminación de errores. Para implementar un gran número de clientes con una inversión mínima. Si se utilizan aplicaciones marcadamente descentralizadas en su estructura o con acceso únicamente esporádico a las informaciones de proceso. Para implementar soluciones Thin-Client por medio de tecnologías de servidor terminal, por ejemplo soluciones móviles como Handhelds, PDA o potentes estaciones de trabajo locales como por ejemplo Operator Panels.

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Para posibilitar evaluaciones en Excel por medio de datos de archivos WinCC Online en Internet / Intranet. Para las evaluaciones se utiliza el DataMonitor. Peculiaridades de la configuración: El Web Publishing Wizard integrado convierte sus imágines automáticamente en un formato apropiado para la Web. En la configuración, no obstante, debe tener en cuenta una serie de particularidades para el acceso Web. Encontrará más información al respecto en la documentación del WinCC Web Navigator. Requisitos de software: Para el funcionamiento de servidores WinCC Web Navigator, además de la licencia del sistema básico de WinCC, se tiene que instalar en el servidor la licencia de la opción de WinCC Web Navigator. Existen licencias para 3 / 10 / 25 / 50 clientes que pueden acceder al servidor Web simultáneamente. Los clientes Web Navigator pueden accedes simultáneamente a varios servidores Web Navigator diferentes. Para los clientes Web se soportan los sistemas operativos WinME, WinNT, Win2000, WinXP. En los clientes ha de estar instalado Internet Explorer 6 o superior. Los clientes no necesitan una instalación, sino que toman los componentes necesarios por Web de su Web Navigator Server. 3.3.4 Comunicación: La comunicación entre WinCC y los autómatas programables se realiza a través del respectivo bus de proceso, por ejemplo Ethernet o PROFIBUS. Controladores de comunicación especializados, denominados canales, se encargan de gestionar la comunicación. La comunicación con otras aplicaciones, por ejemplo con Microsoft Excel o con SIMATIC ProTool, se realiza utilizando el estándar OPC (OLE for Process Control). A través de los servidores OPC de WinCC se ponen datos de WinCC a disposición de otras aplicaciones. A través del cliente OPC, también integrado, WinCC puede recibir los datos de otros servidores OPC. 3.3.4.1 Comunicación con los autómatas programables Las variables de proceso constituyen el eslabón de enlace para intercambiar datos entre WinCC y los autómatas programables. A cada variable de proceso de

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WinCC le corresponde un determinado valor de proceso en la memoria de uno de los autómatas programables conectados. En Runtime, WinCC lee en la memoria el autómata programable el área de datos donde está guardado ese valor de proceso y determina así cuál es el valor de la variable de proceso. Viceversa, WinCC también puede volver a escribir datos en el autómata programable. El usuario maneja el proceso con WinCC en la medida en que el autómata programable procesa estos datos. 3.3.4.2 Unidades de canal, conexiones lógicas y variables de proceso La comunicación entre WinCC y los autómatas programables se realiza por medio de conexiones lógicas. Las conexiones lógicas están clasificadas jerárquicamente en varios niveles. Dichos niveles se reflejan en la estructura jerárquica de WinCC Explorer. En el nivel superior están los controladores de comunicación, a los cuales también se les denomina canales (ej.: el canal "SIMATIC S7 PROTOCOL SUITE"). Para las comunicaciones por un canal se dispone de uno o varios protocolos. El protocolo define la unidad de canal que se va a utilizar (ej.: "TCP/IP"). A través de cada unidad de canal se tramita el acceso a un determinado tipo de autómata programable con un protocolo determinado. A través de una unidad de canal se pueden establecer conexiones lógicas con varios autómatas programables que realicen la comunicación por dicha unidad de canal (ej.: el autómata programable "PLC"). Es decir, una conexión lógica describe la interfaz con un único autómata programable definido. Con cada conexión lógica se muestran en la ventana de datos de la derecha las variables de proceso del autómata programable. 3.3.5 Introducción a los sistemas “Cliente-Servidor” en WinCC WinCC permite configurar sistemas Cliente-Servidor con varios clientes y varios servidores los cuales pueden manejar y observar así eficientemente grandes instalaciones. Los sistemas Cliente-Servidor se aplican por ejemplo en: En grandes instalaciones donde se necesitan varios puestos de visualización y de manejo (clientes) para las mismas tareas. Cuando se quiere distribuir diferentes tareas de manejo y visualización entre varios puestos de operador, por ejemplo un cliente centralizado para indicar todos los avisos de una instalación.

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3.3.5.1 Escenarios Cliente-Servidor. Según sea el caso, se pueden realizar con WinCC diferentes escenarios para clientes y servidores, tales como: Sistema para estación multipuesto. (Un servidor - varios clientes) Sistema distribuido (Varios servidores – varios clientes) No aplica a ninguna práctica del proyecto actual. 3.3.5.2 Sistemas multipuestos. Principalmente usado de manera típica en instalaciones pequeñas en las que no es necesario distribuir los datos en varios servidores. Su implementación se realiza sobre un computador PC1 servidor con conexión al proceso que es responsable de todas las funciones centrales, y varias estaciones clientes para la visualización y/o mando. De acuerdo a la autorización de uso, los clientes pueden: Únicamente visualizar la instalación. Visualizar y controlar. Configurar vía remota el proyecto guardado en el servidor, por ejemplo como si fuera un equipo de mantenimiento. De acuerdo a la configuración, los clientes pueden: Mostrar todas las mismas vistas del proyecto, por ejemplo, se debe manejar desde varios lugares de la instalación. Mostrar diferentes vistas del proyecto, por ejemplo únicamente avisos. 3.3.5.3 Sistemas distribuidos. Normalmente se utilizan los sistemas distribuidos con varios servidores en instalaciones grandes, especialmente cuando se deben procesar grandes cantidades de datos. La distribución de las tareas a varios servidores permite conseguir mayores rendimientos en el sistema. Debido a la naturaleza simple del proyecto de grado (un servidor - un cliente), no ahondaremos en el campo de los sistemas distribuidos. 3.3.5.4 Configuración de un sistema Multipuesto En un sistema multipuestos se proyectan varios clientes que en Runtime visualizan la vista del servidor. Los clientes reciben sus datos exclusivamente del servidor y no tienen configuración propia.

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Para proyectar un servidor en un sistema multipuestos se necesitan los siguientes pasos: Crear en el equipo servidor PC1 un nuevo "Proyecto para estación multipuesto". Proyectar en el servidor los datos necesarios del proyecto (imágenes, ficheros, variables...). Incluir en la lista de equipos del servidor a los clientes de la LAN que desean configurar remoto o que deben observar. Otorgar autorizaciones de uso a los clientes que deben configurar remoto ("Configurar remoto"). Activar la importación automática de paquetes en el servidor. Configurar en un proyecto de servidor las propiedades de los clientes (imagen inicial, bloquear combinaciones de teclas...). 3.3.6 Clientes en sistemas Cliente-Servidor. De acuerdo a las exigencias, se puede configurar diversas soluciones ClienteServidor. Para hacerlo tiene la posibilidad de aplicar: Clientes. WebClients. ThinClients. 3.3.6.1 Clientes. Con clientes en un sistema Cliente-Servidor, y de acuerdo a la configuración, usted puede: Visualizar desde varios clientes el estado de un servidor (Sistemas de estación multipuesto). Visualizar desde varios clientes el estado de varios servidores (Sistemas distribuidos, no aplica al proyecto de grado). Configurar remotamente un servidor desde un cliente. Visualizar y controlar un servidor desde un cliente. Sistemas de estación multipuesto: Varios clientes acceden al proyecto de un servidor con conexión al proceso. En un sistema de estación multipuesto no es necesario hacer la configuración de los clientes, todos los datos son ofrecidos por el servidor. Sistemas distribuidos: Los clientes pueden mostrar datos de diferentes servidores distribuidos por una planta con conexión al proceso. En un sistema distribuido cada cliente tiene una configuración individual, los datos necesarios del

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servidor se importan en los clientes y, cuando se hace cualquier modificación, se actualizan automáticamente. Los datos del proceso son ofrecidos por los servidores. 3.3.6.2 WebClients. Para configurar WebClients usted necesita una instalación mínima de WinCC y la opción "WinCC WebNavigator". Usted utiliza WebClients en un sistema ClienteServidor cuando por ejemplo. Es necesario acceder al sistema incluso a través de conexiones de banda pequeña Se accede únicamente de manera temporal a los datos. Es necesario acceder a los datos desde grandes distancias, por ejemplo vía Internet. Ventajas: Se pueden usar equipos clientes con diferentes sistemas operativos. Simultáneamente varios “WebClients” pueden acceder a un servidor. Se pueden realizar grandes recursos disponibles. 3.3.6.3 ThinClients. Para configurar ThinClients usted necesita la instalación mínima de WinCC y la opción "WinCC/WebNavigator". Los “ThinClients” tienen las características más importantes del “WebClients”, unidas con las siguientes: Es posible su aplicación en formas de plataformas robustas de clientes en Windows CE Basis (por ejemplo MP370) Es posible usar clientes móviles (por ejemplo Mobic) 3.3.7 Número máximo de clientes y servidores. De acuerdo al tipo de clientes y a la cantidad de tipos de clientes utilizados existen diferentes configuraciones. Se pueden realizar sistemas mixtos, es decir, el uso paralelo de clientes y WebClients en un sistema Cliente-Servidor.

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Si sólo usa clientes pueden acceder en una red WinCC hasta 32 cliente paralelos a un servidor. En Runtime un cliente puede acceder hasta 12 servidores. Se pueden utilizar máximo 24 servidores en forma de 12 pares de servidores redundantes.

Cuando se trabaja con clientes web (WebClients) se pueden crear estructuras grandes de hasta 51 clientes (1 cliente y 50 clientes de web).

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3.3.8 SIMATIC WinCC/WebNavigator y WinCC/DataMonitor El SIMATIC WinCC Information System pone a su disposición información importante sobre las opciones: SIMATIC WinCC/WebNavigator SIMATIC WinCC/DataMonitor. 3.3.8.1 SIMATIC WINCC/WebNavigator Con SIMATIC WinCC/WebNavigator puede manejar y observar su equipo WinCC a través de la red interna (intranet) o bien a través de Internet. Se encuentra dividido en dos grandes partes: WinCC WebNavigator Server. WinCC WebNavigator Client. La versión WinCC WebNavigator a instalar para un proyecto, debe coincidir con la versión del sistema de configuración de WinCC que se tiene instalada en el equipo, es decir, la versión WinCC WebNavigator 7.0+SP1 sólo está autorizada para funcionar en un equipo que posee instalado el sistema básico WinCC V7.0+SP1. 3.3.8.2 WinCC WebNavigator Server. Los requisitos del sistema operativo corresponden a la del servidor WinCC.

del

servidor

WinCC/WebNavigator

NOTA: No está autorizado el uso de un WebNavigator Server en un cliente WinCC sin proyecto propio (Proyecto distribuido). WinCC/WebNavigator Server funciona sin licencia durante 30 días en el modo Demo. Para poder utilizar WinCC/WebNavigator Server durante más tiempo es necesario adquirir una licencia. Existen licencias para 3 / 10 / 25 / 50 clientes que pueden acceder al servidor Web simultáneamente. Si por el lado del servidor se obtiene la licencia en el servidor Web, entonces no se necesita una licencia en el equipo en el que se ejecuta el WebNavigator Client. NOTA:

Si en un equipo se instala un “WebNavigator Server” después de un “WebNavigator Client”, entonces se deberá instalar nuevamente el cliente.

Ud. puede instalar el WebNavigator Client también en su servidor Web. Esto se recomienda, p. ej., cuando desee verificar localmente su configuración WinCC en el servidor en el Internet Explorer.

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3.3.8.3 WinCC WebNavigator Client. El WinCC WebNavigator es lo que se conoce como Thin Client, que, integrado en un equipo cliente en el navegador web (del inglés, Web Browser) o navegador de Internet, permite manejar y observar un proyecto WinCC que se está ejecutando, sin que se necesite en el equipo todo el sistema básico WinCC. En un cliente no se precisa una configuración adicional en el WebNavigator Client. Ya que el proyecto y la aplicación WinCC relacionada con él están en un equipo servidor. NOTA: No está autorizado el uso de un WebNavigator Server en un cliente WinCC sin proyecto propio. 3.3.9 Instalación WinCC/WebNavigator 7.0+SP1 La instalación del WinCC/WebNavigator 7.0+SP1 se realiza con el mismo DVD utilizado para instalar WinCC 7.0+SP1. Para ello, realice primero la instalación básica de WinCC y, seguidamente la instalación de WinCC/WebNavigator. Generalmente el DVD de instalación de WinCC/WebNavigator contiene: Controles del cliente de WebNavigator Control de cliente de diagnóstico WebNavigator WebNavigator Server Software Documentación Release Notes Abrir WinCC desde otro equipo WebNavigator Plug-In Builder Proyecto Demo. 3.3.9.1 Requisitos Instalación Servidor WinCC/WebNavigator Para obtener una buena instalación y funcionamiento del WinCC/WebNavigator se han de cumplir las siguientes condiciones: Poseer un sistema operativo Windows autorizado (Windows Professional SP3 u otros). WinCC Basic está instalado. Internet information Service33 (IIS) está instalado. Acceso a Internet Explorer V6.0 SP1, V6.0 SP2, V7.0 o superior. Se ha configurado el Internet Explorer.

33

Es necesario poseer el CD de instalación del sistema operativo instalado en su equipo

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XP

Java está instalado. 3.3.9.2 Internet Information Service (IIS) El “Internet Information Server” (IIS) también llamado “Servidor de información de internet”, es el servidor de páginas web avanzado de la plataforma Windows. Es un componente adicional que no se incluye cuando se instala algún sistema operativo. Este servicio convierte a un PC en un servidor web para “Internet” o una “Intranet”, es decir, en todo aquel PC que posea este servicio instalado se pueden publicar páginas web tanto local como remotamente. Los servicios de Internet Information Services proporcionan las herramientas y funciones necesarias para administrar de forma sencilla un servidor web seguro 3.3.9.3 Instalación IIS. Para agregar el componente IIS de Windows debe disponerse de un CD que contenga todos los componentes de instalación de Microsoft Windows XP Profesional, SP3. Para la instalación del IIS realice los siguientes pasos: Procedimiento:  Inserte el CD de Windows XP Profesional en la unidad de CD del equipo.  Abra el menú “Inicio > Panel de control > Agregar o quitar programas".  Busque en la ventana abierta el campo "Agregar o quitar componentes de Windows".

 En la lista, marcamos la opción "Servicios de Internet Information Server (IIS)".

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 Seleccione “Detalles” para agregar otros componentes de ser necesarios. Si no sabemos qué componentes instalar podemos dejar las opciones que aparecen activas por defecto, pues para la mayoría de los casos serán válidas.

 Cierre el cuadro de diálogo con el botón "Aceptar". Los datos necesarios se transmiten y el IIS se configura de modo correspondiente.  Una vez hemos cargado los componentes deseados, pulsamos el botón "Siguiente" para comenzar la instalación, que se alargará unos minutos.

121

4. PRACTICAS PARA APLICACIÓN DE HARDWARE La funcionalidad del “Módulo de visualización y manipulación local/remota de caudal” fue diseñada con el fin de que docentes y alumnos de niveles tecnológicos e ingenieriles puedan compartir y reforzar el conocimiento teórico de asignaturas referentes a la Instrumentación y comunicación industrial, Automatización de procesos, programación de PLC´s y creación de sistemas HMI. Aplica principalmente a los dos niveles académicos ofertados actualmente por las UTS; el primero, cubre estudiantes de Tecnología y el segundo, estudiantes de Ingeniería. Es necesario antes de empezar a describir el funcionamiento que el modulo cumpla con las condiciones de operación mencionadas en capítulos anteriores, es decir, energizado, con nivel de agua. 4.1 PRACTICA A NIVEL DE TECNOLOGIAS Para estudiantes de tecnología este documento presenta el desarrollo de dos prácticas denominadas Practicas 1 y 2. 4.1.1 PRACTICA No. 1. PROGRAMACION Y COMUNICACIÓN DE UN “PLC S7-200” UTILIZADO PARA CONTROLAR CAUDAL EN UN SISTEMA DE AUTOMATIZACION.

122

o Conexión eléctrica del PLC S7-200. Procedimiento:  Confirmar que el “Módulo de caudal” se encuentra desenergizado.  Certificar que la CPU 244 a utilizar posee conectado el terminal positivo, negativo y GND provenientes de la fuente de alimentación de 24 V (para el caso de la CPU 224 DC/DC/DC montada en el módulo).

 Energizar la fuente de 24 VDC del “Modulo de caudal” o PLC. o Conexión de cable multimaestro USB/PPI. Procedimiento:  Conectar el terminal USB del cable de programación “USB/PPI” a uno de los puertos USB del PC con Micro/WIN.

 Acoplar el terminal DB-9 Macho (RS-485) del cable de programación “USB/PPI” al “Puerto 0” del PLC S7-200.

123

o Abrir STEP7 Micro/WIN. Procedimiento:  Abrir “STEP 7 - MicroWIN” desde “Inicio > Todos los programas > SIMATIC > STEP 7 – MicroWIN VX.X.X > STEP 7 - MicroWIN” en Windows XP. NOTA: La numeración mostrada en algunas gráficas de la presente práctica, denota la secuencia de pasos a seguir en la configuración de algún proceso.

 Igualmente, puede abrir “STEP 7 - MicroWIN” desde el escritorio haciendo doble clic sobre el icono:

o Configurar parámetros de comunicación de STEP7 Micro/WIN. Procedimiento:  En la barra de navegación, hacer clic en el icono “Comunicación” para abrir el cuadro de diálogo correspondiente. Utilice este cuadro de diálogo para configurar la comunicación de STEP 7 Micro/WIN.

124

 Verificar que los parámetros de comunicación en su PC se encuentran igual a los de la siguiente grafica, de lo contrario, proceda a realizar los siguientes pasos.

 Sobre la ventana de configuración abierta, hacer clic en “Ajustar interface PG/P” para configurar los parámetros de comunicación.

125

 Verificar que en “Parametrización utilizada” se muestre “PC/PPI cable (PPI)”.  Hacer clic sobre “Propiedades…” para iniciar la configuracion.  Sobre la pestaña “PPI” de la ventana “Propiedades”, verificar que la dirección del cable PC/PPI este ajustada a “0”.

9.6 Kbit/s

 Verificar que “PPI avanzado” se encuentre activo y que la “Velocidad de transferencia” y “Dirección de estación” más alta estén en “9.6 Kbit/s” y “31”, respectivamente.

126

 Hacer clic sobre la pestaña “Conexión local” para verificar que está activa la interfaz “USB” requerida para el cable USB/PPI que se va a utilizar. Seleccionar “COM3” en caso de utilizar un “Cable SR-232/PPI”.

 Terminar la configuración con “Aceptar”, “Aceptar” y “Aceptar”. La velocidad de transferencia mide cuántos datos se pueden transmitir en un determinado período. Por ejemplo, una velocidad de transferencia de 19,2 kbit/s significa que se transmiten 19.200 bits por segundo. Todos los aparatos que conforman la red se deben configurar de manera que transfieran datos a una misma velocidad de transferencia. Por tanto, el aparato más lento de la red determina la velocidad de transferencia máxima. o Establecer la comunicación con el PLC S7-200. Procedimiento:  En la barra de navegación, hacer clic nuevamente en el icono “Comunicación” para abrir el cuadro de diálogo correspondiente.  En el cuadro de diálogo “Comunicación”, hacer doble clic sobre el icono “Actualizar”.

127

 Si se genera la siguiente advertencia, posiblemente es porque el cable de programación “USB/PPI” esta desconectado. Intentar conectar y probar nuevamente la comunicación.

o Ajustar velocidad de transferencia y dirección de estación del S7-200 Procedimiento:  En la barra de navegación, hacer clic en el icono “Bloque del sistema” para abrir el cuadro de diálogo correspondiente o desde el menú “Ver > Componente > Bloque de sistema”.

 Verificar que Micro/WIN posea configurada la siguiente información.

128

o Crear y guardar un proyecto nuevo en STEP 7 - MicroWIN. Procedimiento:  Seleccionar “KOP” como el lenguaje de programación a utilizar. Para ello hacer clic en el menú “Ver > KOP”.

 Utilizar las herramientas de la “Barra de operaciones” para montar la secuencia de segmentos necesarios para crear un programa.

 Insertar línea, contactos, bobinas, cuadros y segmentos de tal forma que el proyecto sea igual al mostrado en la siguiente secuencia de segmentos.

129

130

131

132

 Sobre la barra de menús elegir el menú “Archivo > Guardar como…” para guardar el nuevo programa ó, realícese el mismo procedimiento desde el botón “Guardar como” de la “Barra estándar”.

 Si se desea, proceda a cambiar la ubicación “Guardar en:” que STEP 7 le asigna al proyecto.  Terminar con “Aceptar”. o Cargar un proyecto en el PLC S7-200. Procedimiento:  En la “Barra de estándar (herramientas)”, hacer clic en el botón “Cargar en CPU” o elegir el comando de menú “Archivo > Cargar en CPU” para cargar el programa en la CPU.  Hacer clic en “Aceptar” para cargar los elementos del programa en el PLC S7200.  Hacer clic en “Si” para cambiar a “STOP” la CPU y así poder cargar el nuevo programa.  Una vez cargado el programa, hacer clic en “Si” para cambiar a “RUN” la CPU. o Cargar proyecto fuente en el PLC S7-200. Procedimiento:  Abrir “STEP 7 - MicroWIN” desde “Inicio > Todos los programas > SIMATIC > STEP 7 – MicroWIN VX.X.X > STEP 7 - MicroWIN” en Windows XP.  Buscar y abrir en el CD del proyecto de grado el archivo fuente “Control PID local-Remoto CPU 224 (DC-DC-DC)” haciendo clic sobre el menú “Archivo >

133

Abrir > Unidad DVD PC > CD > Archivos fuentes > MicroWIN” ó, desde la “Carpeta amarilla” que aparece en la barra de herramientas.

 Realizar el procedimiento anterior para cargar el proyecto fuente al PLC S7-200, CPU 224. 4.1.2 PRACTICA No. 2. PROGRAMACION Y COMUNICACIÓN DE UNA INTERFAZ HMI “TP177MICRO” UTILIZADOS PARA LA VISUALIZACION Y MANIPULACION LOCAL DE CAUDAL

o Descripción general de WinCC flexible. Ofrecer al estudiante la descripción general de la herramienta de programación gráfica SIMATIC WinCC flexible de SIEMENS. Procedimiento:  Iniciar SIMATIC WinCC flexible desde el icono ubicado en el escritorio una vez se instala el programa ó, desde INICIO>Todos los programas>SIMATIC>WinCC flexible 2008>WinCC flexible.  Sobre el asistente de proyectos que aparece, seleccionar la opción “Crear proyecto vacio”, para iniciar la creación de nuestra práctica.

134

NOTA:

Si por el contrario desea utilizar la opción “Crear proyecto nuevo con el asistente de proyecto” deberá realizar primero el “Getting Started - Básico” que aparece en “Menú Ayuda> Contenido> Primeros pasos> Getting Started – Básico” de WinCC flexible como ayuda.

 SeleccionAR dentro del menú “Micro Panels” la opción que refiere al “TP177micro 6” a utilizar en la presente práctica.

135

 Al crear un nuevo proyecto o al abrir uno existente, WinCC flexible le mostrara una estación de trabajo similar a la que aparece a continuación.

-Ventana Proyecto:

visualiza un árbol que contiene todos los elementos configurables de un proyecto.

-Área de trabajo:

Espacio donde el usuario crea y edita imágenes que contienen todos los elementos de un proyecto en función de su necesidad.

-Imágenes:

Representan el espacio de diseño grafico en WinCC, así como lo con las hojas de cálculo de “Excel” o las diapositivas en “PowerPoint”.

-Ventana de propiedades:

permite editar las propiedades de los objetos creados en las imágenes, p. ej. Color, animación, tipo variable, evento, etc. 136

-Ventana de herramienta:

Contiene los objetos a crear. p. ej. Botones, Barras, textos, etc., que se pueden insertar en las imágenes de los proyectos.

o Recomendaciones.  Antes de iniciar en la creación de un proyecto, se recomienda al estudiante realizar un breve sondeo de cada uno de las herramientas de las diferentes “Barras de menú” y “Ventanas”.  Personalice la posición y el comportamiento de las ventanas y barras de herramientas. Esto le permite configurar el entorno de trabajo en función de sus necesidades. Para ello cierre

y abra las ventanas de trabajo de WinCC

flexible desde el menú “Ver”. Reacomódelas y ánclelas están en la anterior figura.

a su gusto ó, como

o Configuración de Hardware en el software. Si se eligió un Panel incorrecto o por el contrario se desea cambia de tipo de Panel, realice el siguiente procedimiento. Procedimiento:  Ubicar la “Ventana de Proyecto” en el software.  Desplegar el menú y sobre “Panel de operador_1 (TP177micro 6”)” y hacer Clic derecho.  Seleccionar “Modificar tipo de panel de operador”.

137

 Escoger la familia y elegir el nuevo panel.  Terminar el proceso de cambio de panel con clic en “Finalizar”. o Crear conexión y comunicación. Aquí aprenderá a realizar en WinCC flexible la configuración necesaria para conectar un Panel de operador (TP177micro) y un Autómata (PLC S7-200). Procedimiento:  En la “Ventana de Proyecto”, abrir el menú “Comunicación”, seleccionar con clic derecho “Conexiones” y elegir la opción “Agregar conexión”.

 Al tiempo que realiza esta acción, se abrirá una pestaña con dicho nombre sobre el área de trabajo. Comparar e igualar la configuración de su proyecto con la mostrada en la siguiente figura.

138

-Interfaz:

es un parámetro único TP177micro y S7-200.

para

un

sistema

-Velocidad de transferencia:

debe ser la misma que se le configura en SIMATIC MicroWIN al PLC S7-200.

-Dirección Panels:

es la dirección que posee nuestro panel dentro de la red de equipos.

-Perfil:

Medio físico por el cual se desea transmitir la información desde el panel al autómata. Confirmar el tipo de conexión.

-Dirección Autómata:

es la dirección que posee nuestro PLC dentro de la red de equipos.

o Crear variables. Las “Variables” en WinCC flexible se crean para representar “variables físicas reales” encontradas en cualquier maquina/proceso. Cada cambio de la información contenida en una variable se transfiere vía el enlace de comunicación entre el autómata y el panel de operador. La forma de diferenciar una variable de otras, depende de la asignación única de un “Nombre”, “Tipo” y “Dirección”. Nombre: Nombre asignado a la variable. Por lo general se utiliza un nombre relacionado a la variable real, p. ej., Nivel tanque, Temperatura 1, Pulsador ON, Apagar Motor, etc. Tipo: representa el tipo de dato asociado a ella. Algunos de los más importantes pueden ser los tipo Char, Byte, Int, Word, Real, Bool (bits). Dirección: lugar de la memoria de un dispositivo donde se quiere guardar el valor del cambio que tome una variable. Se precede siempre por una letra V (Variable), E (Entrada), A (Salida) o M (Marca), p. ej: Procedimiento:  Teniendo en cuenta la información de la tabla subsiguiente realizar los pasos mostrados en la figura siguiente.

139

TIPO DE DATO Char Byte String Char Int Word Int (Doble entero) DWord (Doble palabra) Real Bool Timer

DIRECCION VB0, EB0, AB0, MB0 VW0, EW0, AW0, MW0 VD0, ED0, AD0, MD0 V0.0, E0.0, A0.0, M0.0 T0

NOTA: La creación de variables se puede realizar como primera opción siempre y cuando se sepa con cuantas variables se va a trabajar, de lo contrario se pueden crear al tiempo de se van insertando objetos en las imágenes.

140

 Completar la totalidad de las variables requeridas para nuestra práctica como se muestran en la figura.

o Programación grafica básica. El desarrollo completo de este objetivo le enseñara al estudiante a crear imágenes, configurar la Plantilla y aplicar el uso de la ventana de herramienta para introducir botones, interruptores, listas de texto, gráficos de barra, gráficos de curvas, indicadores analógicos, alarmas, avisos, entre otras, de gran uso para la programación grafica de nuestro proyecto. Creación de Imágenes: Las imágenes son los elementos principales del proyecto que contienen objetos tales como campos de salida, campos de texto o campos de visualización.  Si desea agregar más imágenes, ubique el cursor sobre el menú “Imágenes” 1

de la “Ventana de Proyecto” y haga clic derecho para elegir la opción 2

“Agregar imagen” ó, directamente con doble clic sobre “Agregar imagen” del mismo menú. Además, podrá abrir, cambiar nombre, copiar o borrar cualquiera de las imágenes creadas, haciendo “clic derecho” sobré ella.

141

 Para efectos de la práctica cambiar el nombre de “Imagen_1” por el de 3

“Control Auto” y crear cuatro Imágenes más denominadas “Control Manual”, “Gráfica de Flujo y Nivel”, “Presentación” y “Tipo de Arranque”. En total la interfaz de usuario para nuestro proyecto se compone de cinco imágenes.

Uso de la Ventana Herramienta: Aquí aprenderá a usar en cualquier imagen, algunos de los objetos básicos que se encuentran dentro de la “Ventana de herramienta”. OBJETO Campo de texto Botón Interruptor Barra Vista de gráfico

SIMBOLO

 Seleccionar la imagen “Control Manual” y hacer zoom en los iconos de la “Barra de herramienta” para agrandar el área de trabajo.

142

ó

 Utilizar cualquiera de las siguientes tres formas para insertar objetos básicos sobre las imágenes. En la primera, deberá hacer un clic sostenido sobre el objeto y arrastrarlo hasta cualquier lado dentro del área punteada de la imagen “Tanques” u otra imagen. La segunda, convendrá hacer un clic sobre el objeto para copiar y un clic sobre cualquier punto de la imagen para pegar. La tercera, al igual que la segunda, deberá hacer un clic para copiar y un clic sostenido arrastrando hasta ajustar al tamaño querido para pegar. La última aplica más para botones e interruptores. NOTA: Es de gran importancia tener presente el número de objetos a crear en una presentación grafica de WinCC flexible. La cantidad total de objetos por imagen no debe sobrepasar de 50 unidades al momento de diseñar un proyecto en un panel TP177micro.

Los siguientes son algunos ejemplos de uso de objetos en WinCC flexible: o Campo de texto: Desde la “Ventana de herramientas” insertar un campo de texto y, en la opción “Generar” de la ventana de propiedades escribir “CONTROL MANUAL”. En “Propiedades” configurar como “Negro” en “Color de primer plano”, “Blanco” en “Color de fondo” y en “Tipo de fuente” seleccionar “Tahoma, Negrilla y 12”. Completar el resto de textos según lo muestra anterior. o Botón: La creación de un botón tiene infinidad de configuración de las cuales se destacan dos, la forma física y un evento. En la opción física al botón puede ofrecérsele

143

tener una forma “Gráfica” (a y b), de “Texto”(c) o “Invisible”, según sea la aplicación dentro de la imagen en el proyecto. El evento, son las reacciones típicas que percibe una variable asociada al “Pulsar” y “Soltar” un botón.

 Para crear el Botón gráfico el alumno debe seleccionar la forma que se quiere 1

tome el botón. Para ello sobre la “Ventana de Herramientas” 2

D Pushbuttons Etc” imagen “Control Manual”.

los dos primeros botones

3

arrastre en “3-

y póngalos en la

3

 Los dos botones (figura anterior) representan los estados “Pulsado” y “no Pulsado” que tiene cualquier pulsador de uso industrial. Inserte el botón que quiere tome los dos estado y, sobre la “Ventada de propiedades” del mismo (figura siguiente), ubique “General” despliegue

4

1

, “Grafico”

2

para elegir la opción “no Presionado”

pulsador cuando está desactivado. Acepte

144

6

, “Grafico” 5

para terminar.

3

y

asignada a un

 Para crear el Botón gráfico (b) realizar el procedimiento anterior con la diferencia que en

5

se debe seleccionar la opción “Flecha_izquierda”.

 Para crear el Botón gráfico (c) inserte un botón y sobre la “Ventada de propiedades” del mismo (figura siguiente), ubique “General” “Texto”

3

y escriba en “Texto desact”

4

1

, “Texto”

2

,

el nombre que se quiere aparezca 5

sobre el botón cuando esta “no Presionado”. Active “Texto activ” y escriba el nombre que se quiere aparezca sobre el botón cuando esta “Presionado”.

Hasta ahora solo se ha creado el aspecto físico de muestro botón. A continuación presentaremos el procedimiento de asignación de una variable y un evento al pulsador. 1

 Sobre la “Ventana de propiedades” del botón seleccionar “Eventos” . En esta opción se asignaran los dos estados “Pulsar” y “Soltar” típicos de un botón. En “Pulsar” realizar el procedimiento grafico de la figura siguiente ó escribir “Act” sobre y seleccionar la opción “ActivarBit” que permite seleccionar la variable asociada al Botón. 145

 Realizar el mismo procedimiento para “Soltar” con la diferencia de escribir “desact” y seleccionar “DesactivarBit”. Recuerde en los dos casos asociar la variable que se activara al “Pulsar” y “Soltar”. Complete el resto de botones. o Barra

y Campo de Entrada/Salida

:

Estos objetos son muy utilizados en los panel para la visualización de los niveles de llenado de depósitos de líquidos, niveles de Temperatura y presión, entre otros.  Para una correcta visualización del nivel líquido en el Tanque No. 1 de nuestra práctica, se requerirá insertar en la imagen “Grafica de Flujo y Nivel” una “Barra”, un “Campo de Entrada/Salida y crear una variable Tipo Int con nombre Nivel_TQ1 (AN) y dirección VW0 que guarde los cambios del nivel.  En la “Ventana de propiedades” de seleccionar “General” y eligir la configuración mostrada en la siguiente figura. Si se desean personalizar más la Barra utilice la opción “Propiedades”.

146

 En la “Ventana de propiedades” del configuración mostrada en la siguiente figura.

seleccione “General” y elija la

 Utilizar el grafico de la siguiente figura como guía para completar la configuración final de la Barra, Campo ES y Texto.

Configuración de la Plantilla. La plantilla es la imagen estándar sobre la cual se monta una estructura grafica fija y que se desea visualice en unas o todas las imágenes del proyecto, p. ej., hora, fecha, logo de una empresa, menús, etc. Para ocultar esta plantilla de una imagen es necesario deseleccionar el comando “Utilizar plantilla” ubicado en “General” de las propiedades de la Imagen. o Compilar y Simular el proyecto.  Para realizar la Compilación se deberá hacer clic sobre el icono

“Generar”.

Este procedimiento se realiza con el fin de iniciar la detección de posibles errores en muestro proyecto. Si dicha acción produce errores o advertencias, búsquelos en el menú contextual de la “Vista de resultados” y haga sobre ellos doble clic para

147

saltar directamente a la ubicación en el proyecto. Realice la respectiva acción correctiva de errores antes de transferir el proyecto al panel, de lo contrario su proyecto podría no transferirse o generar inconveniente al utilizarse.

 Gracias a la Simulación es posible detectar errores de configuración lógicos en un proyecto. SIMATIC WinCC flexible ofrece la opción “Generar Runtime”

y

“Generar Runtime con simulador” . El primero no es propiamente un simulador, pero permite realizar comprobación real de los movimientos entre imágenes asociadas a botones. La segunda por el contrario, si ofrece simulación de todas las variables asociadas a objetos básicos, ampliados y gráficos. Generar Runtime:  Use el icono “Generar Runtime” de la barra de herramienta para realizar un seguimiento de los saltos de imágenes, visualización correcta de objetos, entre otros, que permiten detectar errores. La siguiente distribución de graficas muestra el seguimiento de saltos entre imágenes realizadas a un proyecto.

148

Generar Runtime con Simulador:  Oprimir el icono después de la compilación para “Generar Runtime con Simulador” donde seguidamente se abrirán al tiempo dos ventanas. La primera, representa la misma ventana de visualización que se creó en “Generar Runtime” figura anterior, mientras la segunda, representa el simulador como tal (figuras siguiente).

149

2

 Cargar sobre la ventana simuladora una variable y ajustar acorde con el tipo de dato y rango de trabajo de la misma.

3

un valor

 Realizar el mismo procedimiento con el resto de las variables a simular en el proyecto. Esta herramienta de simulación permite p. ej., desde casa, comprobar el funcionamiento de un proyecto básico sin necesidad de tener a la mano un Panel unido al proceso. o Transferir proyecto al Panel.

150

o Ayudas complementarias a la práctica. Las siguientes ayudas o Tips se utilizan para mejoran el trabajo al momento de programar con WinCC flexible.  Cambio de idioma: para ellos busque el menú “Herramientas> Configuración> Estación de trabajo> Idioma de la interfaz de usuario, y confirme los cambios efectuados. Confirmar ¡¡¡¡¡¡ No encontré.  Cambiar la imagen inicial en Runtime: Haga clic derecho sobre el menú de “Configuración del panel de operador” y elija “Abrir editor”. En “Imagen inicial” cambie la imagen actual por la nueva que se quiere cargar al generar runtime.  Insertar en imágenes objetos externos a WinCC: Tome el archivo .jpg y arrástrelo hasta el “Área de trabajo” de WinCC y suéltelo.

4.2 PRACTICA A NIVEL DE INGENIERIA Para estudiantes de ingeniería este documento presenta el desarrollo de tres prácticas denominadas Practicas 3, 4 y 5.

151

4.2.1 PRACTICA No. 3. PROYECTO PARA ESTACION MONOPUESTO IMPLEMENTADO EN UN PC1 CONECTADO POR PROFINET A UN PLC S7-300 MAESTRO DE UNA RED PROFIBUS-DP QUE POSEE UN S7-200 COMO ESCLAVO.

INTRODUCCIÓN: Esta guía le ayudara a la creación de un primer proyecto, el cual comunica directamente un computador (PC1) y un autómata programable (PLC S7-300) a través de una Red de Área Local, LAN (Local Area Network, del inglés), con el fin de poder manipular desde el computador las variables asociadas a entradas y salidas de un proceso industrial gobernado por dicho PLC. El alumno utilizará el Administrador SIMATIC de STEP 7, para programar y cargar un proyecto sobre el PLC S7-300 (CPU 315F2PN/DP) de SIEMENS. Además, programará con la interfaz gráfica de WinCC Explorer (software SCADA de SIEMENS) una aplicación HMI (Interfaz Hombre Máquina) básica en un computador (PC1).

152

El bus de campo a utilizar entre el PC1 y el PLC es el ProfiNet y, el medio físico de transmisión de la comunicación puede ser un cable de red cruzado (Crossover) o directo (straight) con terminales RJ-45 conectados a las tarjetas de red de cada uno de los equipos. Dicha conexión, es el punto de partida para la creación de una Red ProfiNet entre los dos equipos. Si la comunicación mediante ProfiNet entre las dos estaciones (PC1-PLC) tiene éxito, entonces se podrá decir que la funcionalidad del proyecto puede ser adaptada con gran facilidad a la red LAN de las UTS, ó en el mejor de los casos, a una red WAN (la Internet, limitada por los permisos de red), que es uno de los objetivos principales del proyecto final (Práctica No. 5). Al finalizar la guía el estudiante podrá monitorear y controlar de forma local las variables del PLC usando un equipo PC1, haciendo uso de WinCC Runtime e Internet Explorer. Para el correcto desempeño de la práctica con WinCC V7.0+SP1, se necesita tener claro los requerimientos de software (Windows XP con SP3) y hardware para el PC1 que SIEMENS recomienda tener presente antes de instalar WinCC V7.0+SP1. En la actualidad las UTS poseen el software y licencias para WinCC V6.2. OBJETIVOS: 1. Configurar un sistema Maestro/esclavo en una red Profibus-DP entre un PLC S7-300 y S7-200 de SIEMENS. 2. Crear proyecto HMI en PC1 con WinCC Explorer (SCADA). 3. Cargar proyectos fuentes sobre PLC S7-300 Maestro-DP y PC1. MATERIALES: o

Un computador (PC1) que posea instalado STEP7 V5.4+SP4 y WinCC V7.0+SP1 (Sistema Básico WinCC = WinCC Explorer + WinCC Runtime). Nota: Para la Práctica No.3 WinCC “NO” requiere componentes adicionales como p. ej. WebNavigator y DataMonitor.

o Licencias “STEP 7 - BASIC V5.4”, “WinCC RC - V7.0” y “WinCC RT - V7.0” instaladas en el equipo PC1. o Sistema de automatización. “Modulo de visualización y control local/remoto de caudal”.

153

o Banco Maestro con fuente 24VDC y PLC S7-300, CPU315F 2PN/DP. o Memoria SD de SIEMENS, p. ej., referencia SIMATIC MMC 64KB. o Módulo de comunicación Profibus/EM-277 para PLC S7-200. o Cable Profibus o MPI para la comunicación del sistema Maestro/esclavo entre la CPU 315 y el EM-277. o Cable cruzado para ProfiNet (programación y comunicación del PLC S7300). o 4 Bananas. o 1 destornillador de pala pequeño. REQUISITOS: o Es necesario que el estudiante posea un conocimiento previo en programación de Controladores Lógicos Programables (PLC) y manipulación de sistemas HMI como paneles táctiles (Manejo de WinCC flexible). o Para el desarrollo práctico de esta guía se asumirá que el estudiante tiene claro los requerimientos de software y hardware que SIEMENS recomienda se tengan presente en su computador (PC), antes de instalar las herramientas de programación. Véase el archivo “Guía de instalación.pdf” que poseen los CD’s de cada unos de los software a instalar en su equipo.

154

1.1

OBJETIVO No. 1:

CONFIGURACION DE SISTEMA MAESTRO/ESCLAVO EN UNA RED PROFIBUS-DP ENTRE UN PLC S7-300 Y S7-200 El presente objetivo enseñará fácilmente al estudiante como con cablear, configurar y programar un PLC S7-300 utilizado como “MAESTRO”, además como cablear y configurar un módulo Profibus “EM 277” a un PLC S7-200 usado como “ESCLAVO” en una Red Profibus-DP. MATERIALES: o Un computador (PC1) con tarjeta de red y software STEP 7 V5.4 instalado. o Licencia “STEP 7-BASIC V5.4” instalada en el equipo PC1. o Sistema de automatización. “Modulo de visualización y control local/remoto de caudal”. o Banco Maestro con fuente 24VDC y PLC S7-300, CPU315F 2PN/DP. o Memoria SD para CPU 315 de SIEMENS, p. ej., referencia SIMATIC MMC 64KB. o Módulo de comunicación Profibus/EM-277 para PLC S7-200. o Cable Profibus o MPI para la comunicación del sistema Maestro/esclavo entre la CPU 315 y el EM-277. o Cable cruzado para ProfiNet (programación y comunicación del PLC S7300). o 4 Bananas. o 1 destornillador de pala pequeño. REQUISITOS: o Conocimientos eléctricos y electrónicos básicos. o Conocimiento básico de redes Profibus y ProfiNet. o Programación básica de PLC’s. CONTENIDO: o o o o o o

Sistema Maestro/Esclavo Profibus-DP entre un PLC S7-300 y un S7-200. Equipos y accesorios de una red Maestro/Esclavo Profibus-DP. Conexión y configuración física del sistema Maestro/Esclavo. Configuración en STEP 7 de un PLC S7-300 como Maestro-DP. Configuración en STEP7 de un EM277 como Esclavo-DP. Transferencia de datos en el sistema Maestro/Esclavo Profibus-DP.

155

1.1.1 SISTEMA MAESTRO/ESCLAVO PROFIBUS-DP ENTRE UN PLC S7-300 Y UN S7-200. Al hablar de “Profibus-DP” hace referencia a un protocolo de comunicación definido en la norma “EN 50170”. Dicha norma establece que todo equipo que sea cumplidor de la misma, podrá ser compatible con uno o varios del mismo u otro fabricante. PROFIBUS es la abreviación inglesa de “PROcess FIeld BUS” la cual hace referencia a un Bus de procesos de campo. El termino DP, igualmente es la abreviación de “Distributed Peripherals” o periferia descentralizada. La configuración y comunicación entre un Maestro-DP (PLC S7-300) y el EsclavoDP (PLC S7-200 con módulo EM 277) se produce a través del maestro DP.

Red PROFIBUS DP

El Maestro DP efectúa sucesivamente un sondeo de cada uno de los Esclavos DP de su lista de llamada (lista de sondeo) dentro del sistema del maestro DP, y transfiere los datos de salida o recibe como respuesta sus valores de entrada.

156

Esta configuración también se denomina “Sistema Monomaestro”, puesto que a una subred Profibus-DP físicamente hay conectados un único maestro DP con sus esclavos DP correspondientes. 1.1.2 EQUIPOS Y ACCESORIOS DE UNA RED MAESTRO/ESCLAVO PROFIBUS-DP Para el desarrollo práctico de un sistema maestro/esclavo Profibus-DP, se utilizará un banco maestro, un cable Profibus, un cable ProfiNet y un módulo EM 277 conectado al sistema de automatización y/o planta. Obsérvese a continuación una breve descripción de cada uno. El “BANCO MAESTRO” es un módulo de trabajo didáctico con el que cuenta las Unidades Tecnológicas de Santander (UTS), para el desarrollo práctico de los estudiantes en áreas como la automatización y las redes de comunicaciones industriales. Consta principalmente de una fuente de 24VDC que alimenta a un PLC S7-300 con CPU 315F 2PN/DP, montados en su respectivo riel soporte.

Banco Maestro PLC S7-300

157

El “EM 277” es un módulo de interfaz para comunicación de un PLC S7-200 a una red PROFIDUS DP.

Módulo EM 277

Cable Profibus

Cable ProfiNet

El “Cable Profibus” es el medio físico de interconexión entre el PLC S7-300 del “MODULO MAESTRO” y el “EM 277” del sistema de automatización.

El “Cable ProfiNet” es el medio físico utilizado para comunicar y programar el PLC S7-300 con un PC (STEP 7 instalado).

158

El “Sistema de Automatización” es una representación física a escala de un proceso real controlado por un PLC S7-200 y utilizado a nivel industrial. La aplicación básica del sistema de automatización se fundamenta en la visualización y control local/remoto de caudal de agua.

El préstamo del Banco Maestro, Módulo EM 277, cable Profibus y cable ProfiNet deberá gestionarse con el laboratorio de electrónica o laboratorio de instrumentación. Igualmente, el uso del sistema de automatización estará a cargo de la coordinación del programa de electromecánica de la institución. 1.1.3 CONEXIÓN Y CONFIGURACION FÍSICA DEL SISTEMA MAESTRO/ESCLAVO. En esta sección el alumno aprenderá a cablear y configurar un módulo Profibus “EM 277” sobre el PLC S7-200 “ESCLAVO” montado en el sistema de automatización. Luego, procederá a cablear y configurar la CPU 315F-2PN/DP del “BANCO MAESTRO”. Dichos equipos son básicos para la creación de un sistema “Maestro/esclavo Profibus-DP”.

159

Conexión eléctrica y de comunicación del módulo Profibus “EM 277”

Procedimiento:  Desconectar la alimentación eléctrica del “Modulo de visualización y control Loca/remoto de caudal”.  Soltar los tornillos del módulo de entrada/salida análogas EM235 e instalar un riel DIN sobre él, de tal forma que sirva de soporte para el modulo Profibus EM 277. Véase la figura anterior.  Apretar nuevamente los tornillos del EM 235 para fijar el riel DIN.  Montar el módulo EM 277 sobre el riel DIN.  Conectar el Buffer de comunicación del EM 277 al EM 235.  Utilizar los bornes de 24 VDC para “Alimentación de sensores” de la CPU 224, con el fin de suministrar potencia eléctrica al módulo Profibus EM 277.

160

 Ajustar con un destornillador de pala, el interruptor rotativo del EM 277 a la dirección PROFIBUS-DP “2” pre-configurada en STEP 7.

Dirección de STEP 7 = 2 Dir. EM 277 = X10 + X1 = 0 + 2 = 2

 Montar sobre el EM 277 el extremo libre del cable Profibus. NOTA: Ubicar en “ON” las resistencias (R) situadas en los conectores DB9 montados en los extremos del cable Profibus, para evitar reflexiones en la red Profibus-DP.

 Conectar la alimentación eléctrica de la CPU para guardar la nueva configuración de los interruptores del EM 277. NOTA: Alimentar eléctricamente primero el maestro y luego el esclavo EM 277 de la RED Profibus-DP con el fin de que sea él, el primero en observar y guardar la configuraciones de los equipos en la red. Por defecto el PLC S7-200 tiene cargado previamente el programa con la debida rutina de operación básica y rutina de comunicación Profibus que opera el funcionamiento del “Modulo de visualización y control local/remoto de caudal” desde WinCC. De no ser así, se deberá buscar y cargar o, introducir con “MicroWIN” el código fuente y código de comunicación Profibus del Sistema de Automatización a utilizar.

161

Conexión eléctrica y de comunicación del “BANCO MAESTRO”

Procedimiento:  Certificar que el “Banco maestro” no se encuentra conectado a la red eléctrica de alterna (110 VAC).  Revisar que el “Interruptor electromagnético”, “Interruptor auxiliar” e “Interruptor de la fuente DC” se encuentran en “OFF”.

 Conectar o puentear la alimentación eléctrica AC de la fuente y DC del PLC como se muestra en la siguiente figura.

162

 Acoplar en el PLC maestro S7-300 el “Cable Profibus” y “Cable ProfiNet” a los puestos X1 (MPI/DP) y X2 (PN/LAN), respectivamente.

Módulo EM 277

PLC S7-300

Computador PC1

NOTA: Ubicar en “ON” las resistencias (R) situadas en los conectores DB9 montados en los extremos del cable Profibus, para evitar reflexiones en la red Profibus-DP.  Conectar la alimentación eléctrica del Banco maestro a un punto de 110VAC.  Cambiar a “ON” la posición del “Interruptor electromagnético”, “Interruptor auxiliar” e “Interruptor fuente 24 VDC”.  Cambiar a “ON” la alimentación del Esclavo EM 277 en el “Sistema de automatización”. 1.1.4 CONFIGURACION EN STEP 7 DE UN PLC S7-300 COMO MAESTRO-DP. Al terminar de realizar la secuencia de pasos siguientes el alumno estará en capacidad de montar en STEP 7 una configuración básica de un PLC S7-300 para cualquier proyecto. Configuración interfaz PG/PC Procedimiento:  Elegir “Inicio > Todos los programas > SIMATIC > STEP7 > Ajustar interface PG/PC”. NOTA: La numeración mostrada en algunas gráficas de la presente práctica, denota la secuencia de pasos a seguir en la configuración de algún proceso.

163

 Igualmente, puede abrir “Ajustar interface PG/PC” desde “Inicio > Panel de control > Ajustar interface PG/PC”.

 Sobre la ventana “Ajustar interface PG-PC” abierta, buscar la pestaña “Vía de acceso”.  Elegir “S7ONLINE (STEP7)...” en el campo “Punto de acceso…”.  Seleccionar en el campo “Parametrización utilizada” el protocolo “TCP/IP” asociado a la tarjeta de red de su equipo, p. ej., “TCP/IP (Auto) > Realtek RTL81...”

164

 Hacer un clic sobre “Propiedades” de la tarjeta de red configurada, para abrir la ventana propiedades. NOTA: Si al tratar de configurar “Ajustar interface PG-PC” desde SIMATIC STEP7 se genera una advertencia que indique “El interface utilizado está comunicando…” mientras está “Activo” un proyecto en WinCC Runtime, se deberá “Desactivar”, durante la configuración.

 Sobre la pestaña “Acceso IE-PG” verificar la activación del campo “Asignar dirección IP especifica del proyecto”.  Terminar con “Aceptar” y “Aceptar”, el proceso de configuración de la interface PG/PC.

165

Crear un proyecto nuevo con STEP7. Procedimiento:  Abrir el “Administrador SIMATIC” desde “Inicio > Todos los programas > SIMATIC > STEP 7 > Administrador SIMATIC” en Windows XP.

 Si se desea utilizar el “Asistente de STEP 7” para crear un nuevo proyecto hacer clic en “Siguiente”. Para efectos de la práctica actual oprima “Cancelar”, es decir, no se utilizará el asistente.

166

 Por defecto se abrirá el último programa cargado en el STEP 7.

 Sobre la barra de menús elegir el menú “Archivo > Nuevo…” para abrir un nuevo programa ó, realícese el mismo procedimiento desde la “Hoja en blanco” que aparece en la barra de herramientas.

 Sobre la ventana “Nuevo proyecto” asignar en el campo “Nombre” el nombre “Profibus_PLCs_300-200”.

 Si se desea, proceda a cambiar la “Ubicación (ruta)” que STEP 7 le asigna al proyecto.

167

 Terminar con “Aceptar”. Insertar un nuevo equipo S7-300 en STEP7. Procedimiento:  Sobre el nombre del proyecto creado “Profibus_PLCs_300-200” hacer clic derecho y seleccionar “Insertar nuevo objeto > SIMATIC 300”. Por defecto se abrirá la ventana “HW-Config”.

Insertar el perfil soporte en STEP7. Procedimiento:  Sobre la ventana “HW-Config” abierta, hacer clic derecho en algún lugar del espacio en blanco de la ventana y seleccionar “Insertar objeto”.

168

 Para insertar el perfil soporte proceda a seleccionar “SIMATIC 300 > BASTIDOR 300 > Perfil soporte”. Este paso equivale físicamente a montar el “Riel soporte” del PLC 300 sobre un tablero eléctrico.

Insertar la fuente de alimentación en STEP7. Procedimiento:  Sobre la “Ventana de objeto UR” abierta, hacer clic derecho sobre el primer “Slot” de la lista y seleccionar “Insertar objeto”.

 Seleccionar la fuente de alimentación “PS 307 2A”. Este paso equivale físicamente a montar la fuente de 2 amperios en el riel soporte.

 Utilizar también como opción el “Catalogo de Hardware” para seleccionar los equipos requeridos en la “Ventana de objeto UR” del proyecto (figura página siguiente).

169

 Bórrese la fuente (clic derecho) y despliéguese la lista del “Catalogo de Hardware” hasta encontrarla ó, escríbase en el campo buscar el nombre “PS 307 2A” y “ENTER”  Hacer doble clic sobre la fuente encontrada en el catálogo para agregarla a la “Ventana de objeto UR”.

Insertar la CPU en STEP7. Procedimiento:  Sobre la “Ventana de objeto UR”, hacer clic derecho sobre el segundo “Slot” de la lista y seleccionar “Insertar objeto > CPU 315F-2PN/DP > 6ES7-3152FH13-0AB0 > V2.6”. Este paso equivale físicamente a montar la CPU en el riel soporte.

170

 De ser necesario realizar el mismo procedimiento desde el “Catalogo de Hardware”.  Cerrar la ventana “Propiedades – Interface Ethernet PN-IO” y observar que se ha agregado la CPU en la “Ventana de objeto UR”.

 Terminar la configuración con “Aceptar”.

 Elegir el comando de menú "Equipo > Guardar y compilar" para guardar y comprobar la nueva configuración.  Hacer clic en “Aceptar” de la ventana “Asignar número de avisos…”  Realizar el mismo procedimiento del icono “Guardar y compilar” que se encuentra en la barra de herramienta.

 Cerrar la ventana de “HW-Config”.

Cambiar nombre del PLC dentro del proyecto. Se puede dejar el nombre que por defecto STEP 7 le asigna al PLC o realizar el siguiente procedimiento para cambiarlo. 171

Procedimiento:  Sobre el “Administrador SIMATIC” seleccionar con clic derecho el nombre del equipo “SIMATIC 300(1)” y se elegir “Cambiar nombre”.

 Reemplazar el antiguo nombre del PLC por “MAESTRO_DP” y oprimir “ENTER” para asignar.

Configurar interfaz Ethernet PN-IO. Procedimiento:  Abrir la ventana “HW-Config” del “Administrador SIMATIC” haciendo clic derecho sobre el equipo “MAESTRO_DP > Abrir objeto”.

 Sobre “X2” o “PN-IO” de la “Ventana de objeto UR”, hacer doble clic para abrir la ventana “Propiedades – PN-IO” que se cerró en pasos anteriores.

172

 En el campo “Interface” de la pestaña “General” seleccionar “Propiedades” para abrir la ventana “Propiedades – Interface Ethernet PN-IO”.

192.168.0.10

 Sobre el campo “Dirección IP” escribir p. ej., “192.168.0.10” como la dirección que representa al PLC en una red LAN o una red tipo ProfiNet.

192.168.0.10 255.255.255.0 192.168.0.10

173

NOTA: Todo equipo con tarjeta de red debe tener una dirección IP diferente dentro de la misma red IP.  Sobre el campo “Mascara de subred” verificar el número “255.255.255.0”. La máscara de subred se utiliza para determinar la cantidad de direcciones IP que se pode asignar en nuestra red IP.  Sobre el campo “Routing” escoger cualquiera de las dos opciones “Con router” o “Sin router”. Para efectos de la práctica se trabajará sin router. Un Router es el encargado de direccionar la información que envía el PLC hacia su destino final.  Para poder trabajar “Con router” se deberá escribir en el campo “Dirección” la IP que representa al router en la RED.  Hacer clic sobre el campo “Nueva” y sobre la ventana de “Propiedades – Nueva subred Industrial Ethernet” asignar un nombre a la nueva red Ethernet. Por defecto deje el nombre que aparece y termine con “Aceptar”. Esta red permite conectar el PLC con otros dispositivos a la red IP.  Terminar la configuración de propiedades con “Aceptar > Aceptar”.  La ventana de “HW - Config” deberá tomar la siguiente forma después de la configuración de la interfaz Ethernet PN-IO. De no ser así, mueva la “Ventana de objetos UR” hasta que tome la forma.

 Para adicionar más configuraciones, entonces hacer doble clic sobre “2” o “CPU 315F PN/DP”.  Elegir el comando de menú "Equipo > Guardar y compilar" o desde el icono “Guardar y compilar” de la barra de herramienta.

174

Configurar RED PROFIBUS-DP EN EL MAESTRO S7-300 Procedimiento:  Abrir la ventana “HW-Config” del “Administrador SIMATIC” haciéndose clic derecho sobre el equipo “MAESTRO_DP > Abrir objeto”.

 Sobre el slot “X1” ó “MPI/DP” de la “Ventana de objeto UR”, hacer doble clic para abrir la ventana “Propiedades MPI y Profibus DP”.

 En el campo “Tipo” de la pestaña “General” seleccionar “PROFIBUS”.

175

 Sobre “Propiedades” del campo “Interface”, abrir la ventana “Propiedades – Interface PROFIBUS”.

1

 En el campo “Dirección” escribir “1” para asignar la nueva dirección que tendrá el PLC S7-300 MAESTRO en la red Profibus. NOTA: Cada equipo de la red Profibus debe tener una dirección Profibus diferente. Un sistema Profibus-DP admite hasta 126 estaciones en una RED.  Haga clic en “Nueva…” para crear una nueva subred Profibus.

176

 Cambiar a la pestaña “Ajustes de la red”.  Activar el campo “Cambiar” y seleccionar “2” en la lista de “Dirección Profibus más alta” de la red Profibus.  Sobre el campo “Velocidad de transferencia” seleccionar la velocidad de “12 Mbit/s”. NOTA: Téngase en cuenta que la velocidad de transferencia seleccionada en una red Profibus es inversamente proporcional a las distancia que separan los equipos DP.  Verificar “DP” en el campo “Perfil” y oprimir en “Aceptar” para cerrar.  Concluir la configuración con “Aceptar > Aceptar”.  La ventana de “HW - Config” deberá tomar la siguiente forma después de la configuración de la interfaz Profibus.

 Elegir el comando de menú "Equipo > Guardar y compilar" o desde el ícono “Guardar y compilar” de la barra de herramienta.

177

1.1.5 CONFIGURACION EN STEP 7 DE UN EM 277 COMO ESCLAVO-DP. Siemens ofrece a partir de la versión 5.2 del STEP 7 la posibilidad de incluir en el “Administrador SIMATIC” nuevos componentes individuales sin necesidad de tener que instalar un nuevo Service Pack. CPUs y dispositivos de periferia descentralizada (EM277) son algunos de los componentes más incluidos.

Comprobación existencia del modulo EM277. Es posible que en el “STEP 7 V5.4” que se tiene instalado, no posea dentro de sus aparatos de campo el módulo “EM 277”. Este equipo permite que un PLC S7-200 actué como esclavo de una red Profibus-DP que contiene un PLC S7-300 como maestro. Realícese la siguiente prueba para conocer si el software instalado posee el EM277 entre sus aparatos de campo. Si STEP 7 no lo tiene, deberá descargarse desde los servidores de SIEMENS el archivo GSD del módulo. Procedimiento:  Abrir el “HW-Config” del “Administrador SIMATIC”.  Sobre el “Catalogo de hardware” despliéguese “PROFIBUS DP > Otros aparatos de campo > PLC > SIMATIC > EM 277 PROFIBUS DP”.

 Si no aparece el “EM 277” es la lista, es porque posiblemente no está incluido este aparato de campo en la versión de STEP 7 instalada.

178

 Para mayor seguridad escriba “EM 277” en el campo “Buscar” del “Catalogo de hardware”.

 Si se genera una advertencia que indica que “No se ha encontrado el concepto de búsqueda” es porque definitivamente el STEP 7 instalado no posee el módulo EM 277.

Descargar archivo GSD del módulo EM277 en STEP 7. Para corregir la faltante del EM 277, se deberá descargar el archivo GSD de la página de siemens para poder configurar la estación Profibus DP en el STEP 7. Procedimiento:  Desde un computador con acceso a Internet, abrir la página de soporte de siemens: https://support.automation.siemens.com/  Sobre la barra de búsqueda de SIEMENS, escribir “GSD EM 277” y seleccionar de la lista de títulos la opción que permita descargar el archivo.

179

 Buscar los dispositivos de campo “EM 277 PROFIBUS-DP” dentro de la lista de estaciones mostradas.

 Guardar y descomprimir en el PC1 la carpeta que contiene el archivo GSD.  Abrir el “HW-Config” del “Administrador SIMATIC”.  Sobre el menú “Herramientas” buscar “Instalar archivos GSD…”.

 Sobre “Examinar” buscar y cargar el archivo GSD descomprimido.  Seleccionar “siem089d.gsd” e iniciar la instalación.  Confirmar con “Si” la instalación del archivo GSD y hacer clic en “Aceptar” para salir de la instalación.  Cerrar la ventana de instalación del archivo GSD.  Sobre el menú “Herramienta” del “HW-Config” seleccionar “Actualizar catálogo”.

180

 Sobre el “Catálogo de hardware” despliéguese “PROFIBUS DP > Otros aparatos de campo > PLC > SIMATIC > EM 277 PROFIBUS DP”.

 Observar que la instalación del archivo GSD ha insertado el EM 277 como aparato de campo.

Agregar módulo EM 277 del esclavo en el maestro S7-300. Procedimiento:  Abrir la ventana “HW-Config” del “Administrador SIMATIC” haciéndose clic derecho sobre el equipo “MAESTRO_DP > Abrir objeto”.

 Sobre el “Catálogo de hardware” despliéguese “PROFIBUS DP > Otros aparatos de campo > PLC > SIMATIC > EM 277 PROFIBUS DP”.  Arrastrar el elemento de campo “EM 277 PROFIBUS DP” sobre la red “PROFIBUS (1)” creada con anterioridad.

181

 En la pestaña “Parámetros” de la ventana abierta, asignar en el campo “Dirección” la dirección “2” que se quiere que tome el ESCLAVO PLC S7-200 en la red Profibus.

2

 Terminar la configuración con “Aceptar”. NOTA: Recuerde que un sistema Profibus-DP se admite hasta 126 estaciones en una red, de las cuales el EM 277 puede tomar una de las 100 primeras, es decir, de la 0 hasta la 99. Por lo general la dirección 0 es asignada por defecto al programador.  La ventana de “HW - Config” deberá tomar la siguiente forma después de agregar un esclavo EM 277 a la red Profibus.

 Elegir el comando de menú "Equipo > Guardar y compilar" o desde el ícono “Guardar y compilar” de la barra de herramienta.

182

Configuración física del esclavo S7-200. La dirección Profibus-DP sobre el módulo EM277, está definida físicamente por las posiciones de los dos interruptores rotativos multiplicadores “X1” y “X10” del dispositivo. La dirección asignada en software (STEP 7) al esclavo, debe ser la misma que la asignada físicamente en el módulo EM 277. Cada vez que cambie una dirección física Profibus-DP, deberá reiniciarse la CPU. En un sistema maestro/esclavo, el maestro (PLC S7-300) transfiere los datos a todos los esclavos de la red Profibus-DP, con la diferencia de que solo los interpretará el esclavo (módulo EM 277) quien tiene asignada la dirección destino mediante los dos interruptores rotativos, ésta dirección destino la conoce el maestro gracias a la configuración hecha sobre él.

Procedimiento:  Desconectar la alimentación eléctrica (24VDC) del EM 277.  Establecer la dirección Profibus-DP “2” pre-configurada en STEP 7 con un destornillador de pala sobre los interruptores rotativos del EM 277. Dirección de STEP 7 = 2 Dir. EM 277 = x10 + x1 = 0 + 2 = 2

 Conectar el EM 277 a la alimentación eléctrica.

Configurar el formato de la transferencia de datos entre el maestro y el esclavo. Para la transferencia de datos entre un sistema maestro/esclavo es necesario primero determinar el tipo de dato a mover entre las dos estaciones. STEP 7 permite elegir entre datos de tipo Byte, WORD o Byte Buffer.

183

Procedimiento:  Abrir el “HW-Config” del “Administrador SIMATIC” de STEP 7 haciéndose clic derecho sobre el equipo “MAESTRO_DP > Abrir objeto”.  Desplegar los “Tipos de datos” que posee el “EM 277 PROFIBUS DP” de la lista en el “Catalogo de hardware”.

Para efectos de la siguiente práctica y tomándose en cuenta cualquier nueva configuración, se trabaja con “16 Word Out / 16 Word In” como el número de palabras que se desean transferir entre el esclavo (PLC S7-200) y el maestro (PLC S7-300). NOTA: Téngase en cuenta que solo se puede seleccionar un solo “Tipo o formato de datos” de la lista de transferencia. Entre mayor sea el nivel seleccionado, mayor será la información que podrá transmitir. Si por el contrario, lo único que se quiere es intercambiar las entradas y las salidas de los PLC basta con seleccionar solamente “2 Bytes Out / 2 Bytes In”.

184

Configuración de direccionamientos para la transferencia de datos. La “Memoria-V” o “Memoria de variables” se utiliza en el PLC S7-200 para almacenar los valores intermedios calculados por las operaciones del programa. A esta memoria se puede acceder en formato de bit, byte, palabra o palabra doble. PLC S7-300 CPU 315F 2PN/DP

PLC S7-200 CPU 224 1 Byte = 8 Bits

. . .

01234567 32 Byte = 16 Word 16 Word = 8 Doble Word 8 Doble Word = 8 Reales

PEB256 PEB260

AREAS DE ENTRADA (I) DE LA MEMORIA-V PLC S7-200 16 WORD IN

PEB264 VB5000

PEB268

VB5004

PEB272

VB5008

PEB276

VB5012

PEB280

VB5016

PEB284 PEB287

VB5020

DIRECCIONES DE ENTRADA PERIFERICA (PE) PLC S7-300 16 WORD IN

VB0

VB5024 VB5028

VB5036 VB5040 VB5044

PAB256

VB5048

PAB260

VB5052

PAB264

VB5056

PAB268

VB5060

PAB272

VB5064

PAB276

. . . VB8191

PAB280 PAB284 PAB287

DIRECCIONES DE SALIDA PERIFERICA (PA) PLC S7-300 16 WORD OUT

AREAS DE SALIDA (O) DE LA MEMORIA-V PLC S7-200 16 WORD OUT

VB5032

VB: Byte de la memoria de variable. PE: Entrada periférica. PA: Salida periférica.

En la gráfica anterior, se puede observar que el área de dirección de salida de los datos en el maestro (PAB 256 hasta PAB 287) son escritos o trasladados hacia el 185

área de entrada en el memoria-V del esclavo (VB5000 hasta VB5031, CPU224), a través de la red Profibus-DP. Igualmente, el maestro lee los datos de entrada que están ubicados en las posiciones PEB256 hasta PEB287, los cuales provienen desde el área de memoria-V 5032 hasta 5063 del esclavo (CPU224), estos datos también viajan a través de la red Profibus-DP. Realícese el siguiente procedimiento para configurar solo en el Maestro, el direccionamiento de la transferencia de datos. En un sistema maestro/esclavo Profibus-DP, el esclavo S7-200 nunca se configura. Procedimiento:  Seleccionar con un clic el elemento de campo EM 277 agregado en la red Profibus-DP.

 Con clic sostenido arrastrar desde la lista el elemento “16 Word Out / 16 Word In” hasta la “Zona de envío y recepción” que se muestra con la barra de color verde que aparece en la parte baja de la ventana “HW-Config”.

NOTA: Solo se puede incluir un elemento de la lista que se despliega en el “EM 277 PROFIBUS-DP”. El tamaño del tipo de dato de las entradas y salidas de la lista depende directamente de las E/S que se tengan que transferir en nuestro proyecto. La selección del elemento 16 Word, permite poder realizar transferencia en el sistema maestro/esclavo Profibus de hasta 32 datos tipo Bytes o 16 datos tipo palabra (Entero) o 8 datos tipo doble palabra (Real-Coma flotante) o cualquier

186

combinación de los mismos, p., ej., 12 Bytes (256-267) + 4 palabras (268-275) + 3 palabras dobles (276-287).  Obsérvese que la línea verde desaparece quedando cargada con la información general del tipo de dato a transferir.

 Hacer doble clic sobre el elemento agregado en el paso anterior para abrir la ventana de “Propiedades – Esclavo DP”.

 Se abrirá una ventana sobre la cual se adaptará las direcciones del buzón de “Entrada” y buzón de “Salida” de los datos en el maestro S7-300.  En el campo “Salida” verifique que aparezca el valor “256” como la dirección donde el maestro deposita el paquete de información que se quiere enviar al esclavo.  En el campo “Entrada” verifique que aparezca el valor “256” como la dirección donde el maestro deposita el paquete de información que se quiere recibir del esclavo. NOTA: El maestro en cada intercambio con el esclavo, escribe en las salidas y lee de las entradas indefinidamente. 187

Configuración del área de menoría-V del esclavo en el Maestro. El “Área de memoria-V” es donde se alojarán temporalmente los datos que el MAESTRO (S7-300) va a intercambiar con el ESCLAVO (S7-200). El EM 277 no solo permite recibir datos de entradas/salidas (E/S), sino que también puede recibir información de contadores y temporizadores, entre otros. Procedimiento:  Seleccionar con “Doble clic”, el elemento de campo EM 277 agregado en la red Profibus-DP del “HW-Config”.

 Sobre la ventana de “Propiedades – Esclavo DP” abierta, seleccionar la pestaña “Parametrizar”.  Escribir en “I/O Offset in the V-memory” el valor “5000” equivalente al área o dirección de memoria-V donde el esclavo lee (I) y/o escribe (O) la información que el maestro escribe (S) y/o lee (E). NOTA: Se usan valores altos en el área de memoria-V para evitar interferencias generadas por los valores guardados en el cálculo de autosintonía del lazo PID.

5000

Si se trabaja con una transferencia de “16 Word Out / 16 Word In”, se podrá decir que en el área de Memoria-V del esclavo (S7-200) primero figuran 32 Bytes de

188

entrada (I) y luego 32 Bytes de salida (O). Con lo cual, los Bytes del “5000 al 5031” hacen referencia a los 32 Bytes que Entran al Esclavo proveniente del Maestro S7-300. Igualmente, los siguientes 32 Bytes del “5032 al 5063” hacen referencia a los 32 Bytes que Salen del Esclavo directo al Maestro.  Elegir el comando de menú "Equipo > Guardar y compilar" o desde el ícono “Guardar y compilar” de la barra de herramienta.

Cargar al PLC S7-300 Maestro-DP las configuraciones ProfiNet y Profibus. Procedimiento:  Elegir el comando de menú "Sistema de destino > Cargar en módulo".

 Sobre el cuadro de diálogo “Seleccionar el módulo de destino” se debe confirmar con “Aceptar”.

 Sobre la ventana “Seleccionar dirección de estación” hacer clic en “Mostrar” para publicar todas las direcciones MAC de las estaciones accesibles.

189

192.168.0.10

 Seleccionar la dirección MAC que aparece en la lista y confirmar con “Aceptar”.  Oprimir “Aceptar” y,  Confirmar con "Sí" el aviso “Cargar en módulo” para asignar a la CPU la dirección IP y cargar la configuración.



 Aceptar que la CPU pase a modo “RUN”.  Elegir el comando de menú "Equipo > Guardar y compilar" o desde icono “Guardar y compilar” de la barra de herramienta.

Comando en el D.O.S. para hacer “ping” a la dirección IP del PLC. Realizar la prueba de “ping” a la dirección IP asignada en STEP 7 a la tarjeta de red del PLC para saber si existe comunicación entre el PLC y el PC1.

190

Procedimiento:  Sobre el menú “Inicio > Ejecutar” de Windows escríbase “cmd” para abrir la ventana de D.O.S.

cmd

 Escriba “ping + espacio + dirección IP del PLC”, p. ej., “ping 192.168.0.10”.

 Comprobar que el número de paquetes enviados sea igual al número de paquetes recibidos, es decir, ningún paquete perdido.

NOTA: Esta prueba de comunicación aplica para cualquier tipo de equipo que posea una tarjeta de red y estén conectados a una red IP o ProfiNet.  Cierre el “HW-Config”.

191

1.1.6 TRANSFERENCIA DE DATOS EN EL SISTEMA MAESTRO/ESCLAVO PROFIBUS-DP La transferencia de datos entre el Maestro-DP (S7-300) y el Esclavo-DP (S7-200) representa el movimiento de información concerniente al estado de las variables observadas y/o manipuladas entre el PLC S7-200 y la “Interfaz Hombre Máquina” del computador PC1. El siguiente diagrama muestra a manera de ejemplo el funcionamiento del movimiento de un dato tipo Byte transferido a la red Profibus-DP del sistema Maestro/Esclavo. Obsérvese que al accionar p. ej., el pulsador M0.1 y M0.2 desde el PC1 se genera un cambio binario en el PLC Maestro de valor “00000110” representado por el Byte MB0.

El Byte MB0 en el maestro, representa binariamente la acumulación de los estados lógicos de los bits M0.0 hasta M0.7 (8 Bits) que se desean mover a la dirección de salida PAB256 la cual tiene conexión directa vía Profibus con el área de entrada VB5000 en el esclavo. Véase también siguientes graficas.

192

Igualmente, el Byte QB0 en el esclavo, representa binariamente la acumulación de los estados lógicos en las salida del PLC S-200 (bits Q0.0 hasta Q0.7, 8 Bits) que se desean mover al área de salida VB5034 la cual tiene conexión directa vía Profibus con la dirección de entrada PEB258 en el maestro. Programación del OB1 en STEP 7 para la transferencia de datos por Profibus en el Maestro. Procedimiento:  Abrir el “Administrador SIMATIC” de STEP 7.  Desplegar los submenús que aparecen debajo del nombre del proyecto “MAESTRO_DP” hasta llegar a “Bloques”.

 Hacer doble clic sobre bloque “OB1” para abrir la ventana de configuración.

193

 Elegir “KOP” como el “Lenguaje” de programación a utilizar. Puede seleccionar cualquier otro de la lista.  Finalizar con “Aceptar” para abrir la ventana de programación de OB1 en STEP7.

 Dentro de la ventana de programación del OB1, insertar la siguiente secuencia de movimientos de datos que representa la totalidad de la información a transferir desde el maestro (entradas/salidas) vía Profibus.

194

Entrada de datos transferidos desde el esclavo S7-200.

PEB256

PEB257

PEB258

EB0

MB4

AB0

Segmento. 1: Mover el estado de la dirección de entrada tipo Byte “EB256” del maestro a la entrada “EB0” del mismo. Usado para representar en “WinCC Runtime” el nivel del “Tanque No. 1 del esclavo (I0.2 y I0.3). Segmento. 2: Mover el estado de la dirección de entrada “EB257” del maestro a la marca “MB4” del mismo. Usado para representar en “WinCC Runtime” el estado del pulsador Manual/automático del control PID del esclavo. Segmento. 3: Mover el estado de la dirección de entrada tipo Byte “EB258” del maestro a la salida “AB0” del mismo. Usado para representar en “WinCC Runtime” el estado del Byte 0 de salida del esclavo (bombas e indicadores).

NOTA: La entrada tipo Byte “EB259” queda libre para arreglos futuros.

PED260

PED264

MD8

MD12

Segmento. 4: Mover el estado de la dirección de entrada tipo doble palabra (REAL) “ED260” del maestro a la marca “MD8” del mismo. Usado para representar en “WinCC Runtime” el estado de la frecuencia de funcionamiento del MICROMASTER 440 en el esclavo. Segmento. 5: Mover el estado de la dirección de entrada tipo doble palabra (REAL) “ED264” del maestro a la marca “MD12” del mismo. Usado para representar en “WinCC Runtime” el estado del caudal real de salida en el esclavo.

195

PED268

PED272

PED276

MD16

MD20

MD28

Segmento. 6: Mover el estado de la dirección de entrada tipo doble palabra (REAL) “ED268” del maestro a la marca “MD16” del mismo. Usado para representar en “WinCC Runtime” el estado de la señal del controlador del lazo PID en el esclavo. Segmento. 7: Mover el estado de la dirección de entrada tipo doble palabra (REAL) “ED272” del maestro a la marca “MD20” del mismo. Usado para representar en “WinCC Runtime” el estado del porcentaje de funcionamiento del MICROMASTER 440 en el esclavo. Segmento. 8: Mover el estado de la dirección de entrada tipo doble palabra (REAL) “ED276” del maestro a la marca “MD28” del mismo. Usado para representar en “WinCC Runtime” el estado de la presión actual de salida en el esclavo.

NOTA: Las entradas tipo doble palabra “ED256” y “ED260” quedan libres para arreglos futuros.

Salidas de datos transferidos desde el maestro S7-300.

MB0

PAB256

Segmento. 9: Mover el estado de la entrada tipo Byte “MB0” del maestro hacia la dirección de salida periférica “PAB256” del mismo. Usado para cargar en el esclavo las acciones realizadas en “WinCC Runtime”.

196

MB3

PAB257

Segmento. 10: Mover el estado de la entrada tipo Byte “MB3” del maestro hacia la dirección de salida periférica “PAB257” del mismo. Usado para cargar en el esclavo las acciones realizadas en “WinCC Runtime”.

NOTA: Las salidas tipo Byte “EB259” hasta “EB287” quedan libres para arreglos futuros.

Cargar programación del OB1 al PLC S7-300 Maestro-DP. Procedimiento:  Abrir el “Administrador SIMATIC” de STEP 7.  Desplegar los submenús que aparecen debajo del nombre del proyecto “MAESTRO_DP” hasta llegar a “Bloques”.

 Hacer clic sobre bloque “OB1” y oprimir el botón “Cargar” de la barra de herramientas del “Administrador SIMATIC”.

Transferencia de datos PROFIBUS en el Esclavo S7-200 usando “MicroWIN”. Por defecto el PLC S7-200 tiene cargado previamente el programa con la debida rutina de operación básica que controla el funcionamiento del “Modulo de visualización y control local/remoto de caudal” desde el PC1.

197

Por motivos de garantizar una continuidad en el proceso de funcionamiento del módulo (seguridad), no se manipularan en esta práctica el programa fuente cargado sobre el PLC S7-200, es decir, la rutina de transferencia de datos Profibus se encuentra inmersa en la programación básica del autómata y por ello el estudiante no se involucrará con la programación del mismo. Obsérvese la siguiente secuencia de movimientos de datos que representa la totalidad de la información a transferir desde el esclavo (entradas/salidas) vía Profibus.

Salida de datos transferidos desde el esclavo S7-200. La transferencia de datos de entrada (dirigidos al maestro) se copia en la memoria-V en el EM 277 para transmitirlos simultáneamente al maestro.

IB0

MB4

QB0

VB5032

VB5033

VB5034

Network 29: Mover el estado de la entrada tipo Byte “IB0” del esclavo (S7200) hacia el área de memoria-V “VB5032” del mismo. Usado para cargar en el maestro el estado del “Byte 0” de entrada en el PLC (I0.0 hasta la I0.7). Network 30: Mover el estado de la marca “MB4” del esclavo (S7-200) hacia el área de memoria-V “VB5033” del mismo. Usado para cargar en el maestro el estado del interruptor Manual/automático del controlador PID (M4.0). Network 31: Mover el estado de la salida tipo Byte “QB0” del esclavo (S7200) hacia el área de memoria-V “VB5034” del mismo. Usado para cargar en el maestro el estado del Byte 0 de salida (Q0.0 hasta la Q0.7)

198

MD8

MD12

MD16

MD20

MD28

VD5036

VD5040

VD5044

VD5048

VD5052

Network 32: Mover el estado del REAL “MD8” del esclavo hacia el área de memoria-V “VB5036” del mismo. Usado para cargar en el maestro el estado del valor actual del “Set Point (SP)”. Network 33: Mover el estado del REAL “MD12” del esclavo hacia el área de memoria-V “VB5040” del mismo. Usado para cargar en el maestro el estado del valor actual de la “Variable de proceso (PV)”. Network 34: Mover el estado del REAL “MD16” del esclavo hacia el área de memoria-V “VB5044” del mismo. Usado para cargar en el maestro el estado del valor actual de la “Salida (OUT)” del controlador PID. Network 35: Mover el estado del REAL “MD20” del esclavo hacia el área de memoria-V “VB5048” del mismo. Usado para cargar en el maestro el porcentaje de salida del Convertidor de frecuencia Micromaster 440 “MM440 (%)”. Network 36: Mover el estado del REAL “MD28” del esclavo hacia el área de memoria-V “VB5052” del mismo. Usado para cargar en el maestro el estado de la “Presión de salida”.

199

Entrada de datos transferidos desde el Maestro S7-300.

VB5000

VB5001

Network 37: Mover el estado del área de memoria-V “VB5000” del esclavo a la entrada “MB0” del mismo. Usado para cargar en el S7200 modificaciones realizadas en el esclavo desde “WinCC Runtime”.

MB0

Network 38: Mover el estado del área de memoria-V “VB5001” del esclavo a la entrada “MB3” del mismo. Usado para cargar en el S7200 los cambios de imágenes hechas desde “WinCC Runtime”.

MB3

Los datos de salida que envíe el maestro DP se depositan en la memoria V inmediatamente después de haberse ejecutado la correspondiente parte del ciclo de programa de usuario. Los datos de salida sólo se escriben en la memoria-V cuando el maestro suministra nuevos datos.

200

1.2

OBJETIVO No. 2.

CREAR PROYECTO HMI EN PC1 CON WinCC EXPLORER (SCADA). “SIMATIC WinCC” es un software HMI (del inglés, Human Machine Interface) para la visualización, control, mantenimiento, creación de bases de datos, etc. de procesos industriales manipulados a través de autómatas de forma local (LAN, Local Area Network) y/o remota (WAN, Wide Area Network). Debe ser claro que el control del proceso lo tiene el PLC, es decir, por un lado el alumno/operario se comunica con el entorno gráfico de WinCC Runtime (PC1) y, por el otro, WinCC Runtime (PC1) se comunica con el PLC (y viceversa). La versión “WinCC V7.0 + SP1” solo puede ser usada en computadores bajo el sistema operativo Windows XP con SP3. Versiones para sistemas operativos diferentes están disponibles en las siguientes tablas de compatibilidad de software.

WinCC tiene forma modular, es decir, está formado por el sistema básico, las opciones y AddOns. Para familiarizarse más con SIMATIC WinCC véase el siguiente cuadro sinóptico. 201

 SISTEMA BASICO. Gráficos. Avisos. Archivos. Informes. Comunicación. Admon. Usuarios.

o Software de configuración (CS) Se confecciona el proyecto.

 WinCC Explorer

o Software de Runtime (RT) Ejecuta el proyecto durante proceso.

 WinCC Runtime el

o Configuraciones escalables.

o Archivamiento, evaluación de los datos y la integración IT.

SIMATIC WinCC

 OPCIONES. Amplían la funcionalidad del sistema básico de Cada opción de WinCC requiere una licencia específica. o Aumentar la disponibilidad.

 WinCC Server. Permite implementar un sistema multipuesto de hasta 32 clientes vía TCP/IP.  WinCC Web/Navigator. Con servidores y clientes Web Navigator se puede implementar manejo y visualización del PLC a través de intranet o de Internet.  WinCC/DataMonitor. Sirve para la clara visualización y valoración de estados de proceso actuales y datos históricos en los PCs Office con herramientas estándar como Microsoft Internet Explorer o Microsoft Excel.  WinCC/UserArchives. Para almacenar registros libremente estructurables en la base de datos WinCC integrada. También importa y exporta funciones para leer y escribir en memoria datos con aplicaciones externas como Excel.  WinCC/Redundancy. Permite la implementación de dos equipos servidores en paralelo acoplados entre sí, en caso de fallar uno de ellos.  WinCC/ProAgent. Permite configurar diagnósticos de proceso.

potentes

 WinCC/Basic Process Control. Permiten utilizar perfectamente un equipo WinCC en aplicaciones de control de procesos. o Ingeniería de procesos. o…

 AddOns de WinCC

 WinCC/Advanced User Admon. Permite administrar todos los usuarios de la instalación con numerosos mecanismos de seguridad para el administrador y los usuarios.

Pueden solucionar tareas como, p. ej., la gestión del mantenimiento (software MES), la gestión de la energía, los filtros de importación.

Con las opciones podemos ampliar la funcionalidad del sistema básico de WinCC, p. ej., WinCC Server, WinCC/WebNavigator y WinCC/DataMonitor.

202

Para la creación de un proyecto con SIMATIC WinCC V7.0 + SP1 (software base) necesitaremos realiza varios configuraciones al PC1 y a WinCC como tal. El siguiente Objetivo le mostrará cómo crear fácilmente un proyecto HMI. MATERIALES: o Un computador (PC1) con tarjeta de red y software WinCC V7.0+SP1 instalado (Sistema Básico WinCC = WinCC Explorer + WinCC Runtime). Nota: Para la Práctica No.3 WinCC “NO” requiere componentes adicionales como p. ej. WinCC Server y WinCC/WebNavigator. o Licencias “WinCC RC” y “WinCC RT” instaladas en el equipo PC1, con un mínimo de 128 PowerTag. o Un cable de red (UTP) cruzado y/o directo con terminales RJ-45. REQUISITOS: o Haber desarrollado el Objetivo No.1 de la Práctica No.3. o Creación y/o manipulación de sistemas HMI como p. ej. paneles táctiles. CONTENIDO: o Crear de un proyecto Monopuesto. o Introducción al entorno WinCC Explorer. o Configurar un computador PC1 servidor. o Comunicación WinCC-PLC. o Creación de variables de proceso. o Diseño de imágenes de proceso. o Activar/desactivar proyecto (WinCC Runtime). o Diagnostico en la comunicación WinCC-PLC. o Simulación de proyecto.

203

1.2.1 TIPOS DE PROYECTOS EN WinCC Para crear un “Proyecto Monopuesto” en WinCC, se deberá antes conocer un poco más acerca de los tipos de proyectos que se pueden crear en SIMATIC WinCC: Proyectos monopuesto (Objetivo No. 2 de Práctica No. 3). Proyectos multipuesto. o Proyecto multipuesto (un servidor - varios clientes) (Práctica No. 4). o Proyecto distribuido (varios servidores - varios clientes) Proyectos cliente (intranet/internet). Un "Proyecto para estación Monopuesto" es un proyecto de manejo “Standalone” (independiente), es decir, que desde un único equipo (PC1) con WinCC Runtime se asumen todas la tareas, como p. ej., conexión al proceso (PLC), operación, observación, procesamiento de datos, archivamiento, etc. Éste tipo de proyecto es grandemente usado en plantas pequeñas y se comunica con el sistema de automatización a través de la comunicación de procesos (ProfiNet). Un "Proyecto para estación Multipuesto" permite trabajar un proyecto desde varios equipos servidores y/o clientes. Comúnmente implementado en plantas con procesos grandes e independientes. Existen dos formas de proyectos multipuestos; la primera, utiliza un solo servidor con uno o varios clientes (los datos están en el servidor). La segunda, también llamada “Proyecto distribuido”, utiliza varios servidores con uno o varios clientes (los datos pueden estar distribuidos en varios servidores). Un "Proyecto cliente” se crea únicamente cuando se desea uno o varios cliente en un “Proyecto para estación distribuido”, es decir, varios servidores-varios clientes. En cada equipo que se va a ejercer la función de cliente, se deberá crear un proyecto de cliente propio que pueda acceder a varios servidores. Un sistema multipuesto en donde el o los clientes acceden a un único servidor, no requiere crear un “Proyecto de cliente” propio en el cliente WinCC. Un “Cliente Web” puede configurar un cliente que acceda al servidor a través de la intranet o por acceso a Internet usando Microsoft Internet Explorer, Práctica No.4 y No.5. Para ello debe crear un cliente Web con la opción WinCC WebNavigator.

204

1.2.2 CREAR UN PROYECTO PARA ESTACION MONOPUESTO Procedimiento:  Iniciar o arrancar “SIMATIC WinCC Explorer” desde el escritorio (a) o desde, “INICIO > Todos los programas > SIMATIC > WinCC > WinCC Explorer” desde Windows XP (b).

 Cuando se abre WinCC Explorer por primera vez, aparecen varias opciones de proyecto. Escoger “Proyecto para estación monopuesto” el cual se utiliza para realizar la comunicación directa entre un PLC y un PC1.

 Si WinCC Explorer ya ha sido usado con anterioridad en el equipo, abrir la ventana de nuevo proyecto con clic sobre el menú “Archivo>nuevo” ó, desde la hoja en blanco que aparece en la barra de herramientas.

NOTA: Seleccionar “Proyecto para estación multipuesto” al momento de realizar la Práctica No. 4 (PC1-Servidor, PC2-Cliente y PLC). Utilizar “Proyecto Cliente” para crear los clientes de un “Proyecto distribuido” o elegir “Abrir un proyecto existente” en caso de ya haberse creado algún proyecto inicialmente.

205

 Asignar un nombre como p. ej. LAN_directa_PC1_PLC y ubicación (cualquiera) para guardar el proyecto. Esta opción genera un archivo con extensión “.mpc” que permite utilizar la opción “Abrir un proyecto existente”.  Si se cerrara el programa, WinCC en el próximo automáticamente el último proyecto creado.

arranque abrirá

1.2.3 INTRODUCCION AL ENTORNO WINCC EXPLORER

WinCC Explorer es el sistema básico donde se podrán crear gráficos, administrar variables, generar avisos, archivos e informes, comunicar y administrar los usuarios del proyecto. Al abrir WinCC Explorer se da paso al software de configuración de WinCC V7.0. La siguiente figura representa la imagen principal de que se compone el entorno grafico de WinCC Explorer.

206

BARRA DE MENU En la barra de menú de WinCC Explorer encontrará la mayoría de los comandos que puede ejecutar en el explorador de Windows. Los comandos que no puede ejecutar en cada momento aparecen en gris. BARRA DE HERRAMIENTA Los botones de la barra de herramientas le permiten ejecutar comandos individuales. Oculte o muestra la barra de herramientas desde el menú “Ver” de la “Barra de menú” en el WinCC Explorer. VENTANA DE NAVEGACION: Contiene la lista de los editores y de las funciones de WinCC Explorer. Equipo: Permite configurar todos los parámetros relacionados con el entorno de trabajo de la aplicación en general, entre las que se destaca configuración de un computador como equipo servidor y/o cliente. Administrador de variables: administra la creación de variables internas/externas y el controlador de comunicación que usa las mismas en el proyecto. Estructura de las variables: Estructuras de datos o variables de diferentes formatos, tamaños o procedencias (de comunicaciones o internas), cuya relación entre ellos viene definida por una funcionalidad común de cara al proceso. Graphics Designer: Es un editor que se utiliza para la creación y la dinamización de imágenes de proceso que contienen el sistema gráfico que representan la planta con la que un operario interactúa para el control del proceso. Alarm Logging: Editor de alarmas que nos permite configurar las ventanas y tratamiento de alarmas del proceso. Tag Logging: Editor de archivos y gráficas que se encarga de configurar el almacenamiento de datos y su posterior visualización en forma de curvas o de tablas. Report Designer: Editor de informes a impresora. Se encarga de configurar todo lo referente al envío a impresora de informes. Global Script: Abre los editores de C y VBS que permite programar nuestras propias acciones y ejecutarlas de manera periódica o mediante eventos de cambio de variables.

207

Text Library: Editor de texto que nos permite asignar diferentes configuraciones de textos según el idioma seleccionado en el WinCC. User Administrator: Administrador de usuarios que nos permite activar o desactivar usuarios mediante activación de passwords. Cross Reference: Referencias cruzadas de los diferentes componentes del Runtime de nuestro proyecto. Mediante este editor podremos conocer, p. ej., en qué pantallas o funciones de proyecto se utiliza una determinada variable. VENTANA DE DATOS: En la ventana de datos de WinCC Explorer se visualizan en cada ocasión los contenidos del directorio que se ha seleccionado en la ventana de navegación. BARRA DE ESTADO: La barra de estado puede mostrar las siguientes informaciones dependiendo de qué objeto se haya seleccionado.  Ruta de directorios actual en el proyecto WinCC abierto o consejos para el manejo del mismo.  Variables externas: cantidad de variables de proceso configuradas.  Licencia: numero de variable cubiertas por la licencia (Power Tags) adquirida. 1.2.4 CONFIGURAR UN COMPUTADOR “PC1” SERVIDOR En el editor “Equipo” se podrán configurar las secuencias de arranque, idiomas, presentación de imágenes, entre otras. Además, se configuran las distintas estaciones de operador y se determinan los componentes Runtime que se iniciarán al activar el proyecto. Procedimiento:  Seleccionar con un clic izquierdo el icono “Equipo” que aparece en la “Ventana de navegación”, debajo del nombre del proyecto

208

.

 Sobre la “Ventana de datos” (lado derecho WinCC Explorer), seleccionar con clic derecho el icono que representa el “Equipo servidor” y elegir “Propiedades” del menú contextual.

 Seleccionar en la pestaña “Arranque” los componentes de Runtime que se van a activar y las funciones que van a estar disponibles en Runtime. Escoger las opciones pertinentes; por defecto aparecerá únicamente activa la secuencia .

209

 Seleccionar en la pestaña “Parámetros” el idioma “Español” con el que deberá iniciar el Runtime en el cliente. De esta manera se podrá proyectar p. ej., dos clientes que visualicen los mismos datos en dos idiomas diferentes.

 En la pestaña “Graphics-Runtime” buscar la imagen inicial con la que se quiere cargar el servidor en Runtime. Proceda a ajustar en esta pestaña los atributos de ventana necesarios.

210

NOTA: Al crear un proyecto nuevo, la pestaña “Graphics-Runtime” no muestra ninguna imagen inicial debido a que aun no se han creado imágenes. Espere a crear primero las imágenes del proyecto (véase capitulo “Crear imágenes”) para luego determinar la “Imagen inicial”. 1.2.5 COMUNICACIÓN WINCC-PLC Este capítulo contiene información sobre la configuración de la comunicación entre WinCC Runtime y el “Sistema de automatización” (Modulo de visualización y manipulación local/remoto de caudal).

La comunicación industrial configurada en el WinCC Explorer, intercambia información sobre las variables y valores de proceso entre el WinCC Runtime (PC1) y el PLC S7-300 del “Banco Maestro” que se comunica vía Profibus con el esclavo del sistema de automatización (ver objetivo No. 1 de esta práctica). Para el registro de los valores del proceso, el controlador de comunicación de WinCC Runtime hace un paquete de requerimiento al PLC S7-300 Maestro-DP. Éste remite a su vez un paquete de respuesta con el estado de las variables y valores del proceso requeridos por WinCC. La configuración de la comunicación entre el PLC Maestro y el sistema HMI creado en WinCC Explorer (y viceversa), se realiza dentro del componente "Administrador de variables" de la “Ventana de navegación” de WinCC Explorer. Téngase presente que una mala configuración conlleva a la incomunicación de los valores actuales de las dos estaciones. Para evitar esto, se deberá realizar los siguientes pasos:

211

Agregar un “Driver o controlador de comunicación”. Seleccionar una Unidad Canal (TCP/IP). Agregar una Conexión lógica sobre la cual se crearan las Variables requeridas para intercambiar datos con el PLC Maestro de la red ProfibusDP que acopla el sistema de automatización. Configurar la conexión para la unidad de canal TPC/IP. Configurar los parámetros del sistema – TCP/IP

Agregar un Driver o Controlador de comunicación: Un controlador de comunicación es un componente de software, que establece una conexión de los valores de proceso entre el PLC del “Banco Maestro” y el “Administrador de variables” de WinCC. Existen en WinCC Explorer diferentes clases de controladores de comunicación asociados directamente a las familias de autómatas programables a utilizar. Por efectos de la presente guía se utilizará un PLC S7-300 de la familia SIMATIC S7 de SIEMENS. Procedimiento:  Agregar un “Driver o Controlador” de comunicación haciéndose clic derecho sobre el editor “Administrador de variables para elegir . En la ventana escoger la opción .

Un controlador de comunicación posee distintas unidades de canal para diferentes redes de comunicación. Seleccionar Unidad de canal para comunicación. Cada unidad de canal (Industrial Ethernet, MPI, PROFIBUS, TCP/IP, etc.) forma la interfaz entre el driver o controlador de comunicación de WinCC en modo Runtime y un controlador hardware de comunicación en el PC1 (tarjeta de red). Para la 212

práctica, se escogerá la unidad de canal TCP/IP utilizada considerablemente para la comunicación con las redes a través del protocolo TCP/IP. Procedimiento:  Seleccionar la “Unidad de Canal” desplegando el (más) del menú hasta llegar y seleccionar el submenú “TCP/IP” Obsérvese que sobre el driver o controlador agregado se encuentran todos los protocolos de comunicación que se pueden utilizar en la familia SIMATIC S7.

NOTA: Para mayor información referente a los demás protocolos utilizados por el controlador “SIMATIC S7 Protocol Suite” refiérase al capítulo 10 de la ayuda A5E00391327 (WinCC: Comunicación.pdf) que podrá descargar de la página web http://support.automation.siemens.com/ de SIEMENS. La unidad de canal "TCP/IP" sirve para el acoplamiento de WinCC Runtime a los controladores SIMATIC S7-300 y S7-400 mediante un Industrial Ethernet con protocolo "ISO-on-TCP Transport". Para evitar utilizar módulos adicionales en la práctica, se utilizará un autómata programable de SIEMENS con CPU 315F 2PN/DP, la cual ya posee embebido un puerto de comunicación IE abierta mediante TCP/IP, ISO-on-TCP, UDP. Agregar nueva Conexión Lógica. En WinCC, una conexión es una asignación lógica configurada de dos interlocutores de comunicación (el de WinCC Runtime y el del PLC Maestro) para la ejecución de un servicio de comunicación determinado. Cada conexión tiene dos puntos extremos que también contienen las informaciones necesarias para el

213

direccionamiento del interlocutor de comunicación así como otros atributos para el establecimiento de la conexión. Procedimiento:  Agregar una “Conexión”, haciendo clic derecho sobre la unidad de canal para luego seleccionar .  En la ventana de “Propiedades del enlace”, cambiar el nombre existente por “ConexiónWinCC-PLC” o cualquier otro. Terminar con “Aceptar”.

Dependiendo del controlador de comunicación a utilizar, se podrán crear varias conexiones en una unidad de canal, es decir, si un controlador soportara crear varias conexiones, se podrá comunicar WinCC con varios PLC.

Configurar conexión de la unidad de canal TCP/IP. Aquí se podrá configurar las principales características del PLC montado sobre el “Banco Maestro” que conecta por Profibus-DP el Sistema de automatización. Procedimiento:  Seleccionar con un clic la

creada en el canal TCP/IP.

214

 Abrir las "Propiedades" de la conexión haciendo clic en el icono de herramientas.

de la barra

 Sobre la pestaña “General” de la ventana "Propiedades de enlace" , hacer clic en “Propiedades” para abrir la ventana "Parámetros de enlace - TCP/IP".

 Introducir en el campo "Dirección IP" p. ej., el número “192.168.0.10“como la dirección IP asignada al PLC S7-300 del “Banco Maestro”.

215

 Introducir en el campo "Número de bastidor" el número “0” que corresponde al número bastidor o rack sobre el cual se encuentra la CPU que se va a direccionar. Rango de valores: 0-7.  Introducir en el campo "Numero de slot" el número “2” que corresponde a la ranura de enchufe de la CPU en el rack citado. Rango de valores: 0-18. NOTA: Si el número de rack o de ranura es erróneo no se establecerá la conexión de la comunicación. Téngase presente estos números después de configurar y programar el PLC S7-300 (véase “Configurar interfaz Ethernet PN-IO” del Objetivo No. 1 de esta práctica).  Desactivar la casilla de verificación "Enviar/Recibir bloque de datos sin formato", si se van a transferir bloques de datos BSEND/BRCV a través de la conexión. Si la casilla de verificación está ajustada, también se activa el campo "Recursos de conexión". Introduzca el valor hexadecimal para el recurso de conexión. Rango de valores (hex): 10-DF. El recurso de conexión de STEP7 se asigna en la configuración de la conexión en el PLC.  Cerrar la configuración de los parámetros de enlace con clic en "Aceptar”.

Configuración de parámetros del sistema – TCP/IP. Esta sección muestra como se podrán configurar los parámetros del sistema del canal "SIMATIC S7 Protocol Suite". 216

Procedimiento:  Sobre el canal de seleccionar sistema – TCP/IP”.

comunicación hacer clic derecho y para abrir el cuadro de dialogo “Parámetros del

 Sobre la pestaña “SIMATIC S7” activar en el campo “Formación de ciclos” la casilla de verificación "por PLC" y "con transferencia de modificaciones" para utilizar servicios cíclicos en el PLC.

NOTA: Encontrará información más detallada en "Servicios de lectura cíclica del PLC". 217

 Activar en el campo "Control de señal vida" la casilla de verificación "Activar", si se va a utilizar esta función.  Introducir en el campo "Intervalo" el valor en segundos para el intervalo de tiempo para enviar telegramas o paquetes de vida.  Ingresar en el campo "Tiempo de control" el valor en segundos para la vigilancia de una respuesta al telegrama de vida.  Activar en el campo "Control de STOP de la CPU" la casilla de verificación "Activar", si WinCC debe marcar en estado de parada de la CPU la comunicación como fallida.  Sobre la pestaña “Unidad”, desplegar el menú “Nombre lógico dispositivo” y elegir el nombre de la tarjeta de red del computador. Si el PC1 posee varias tarjetas seleccionar la que va a conectar con el PLC.

218

NOTA: Para conocer el nombre de la tarjeta de red de un equipo, buscar con clic derecho sobre Mi PC > Propiedades > Hardware > Administrador de dispositivos > Adaptadores de red > Realtek RTL8168D34

 Activar la casilla de verificación “Configurar automáticamente", si se debe configurar automáticamente el nombre del equipo al iniciar el Runtime, si se ha instalado para este tipo de comunicación un solo procesador de comunicación.  Activar la casilla de verificación "Escribir con prioridad", si órdenes de escritura con una prioridad superior se tengan que editar como órdenes de lectura. NOTA: Al copiar el proyecto a otro equipo, se mantienen las propiedades de la ficha Unidad, pero no las de la ficha SIMATIC S7.  Terminar haciendo clic en “Sí” para aceptar salir de WinCC. De esta manera se guardarán lo cambios en la nueva configuración.

 Abra WinCC y por defecto se cargara nuevamente el último proyecto creado.

34

Recuerde que cada fabricante de PC’s trabaja con tarjeta de red diferentes.

219

1.2.6 VARIABLES DE PROCESO El administrador de variables del WinCC Explorer es el editor que permite crear las variables que tienen acceso a determinados datos que el PLC del “Banco Maestro” recibe del sistema de automatización vía Profibus-DP. Se pueden crear en WinCC dos tipos de variables denominadas Externas e Internas. Las variables externas representan valores reales asignados por el proceso o planta que se gobierna, p. ej., el estado ON/OFF de una motobomba, un final de carrera, numero de botellas que pasan por una banda o el nivel de un tanque de almacenamiento de agua. El número de variables externas es limitado por el número de licencia adquirida o de “Power Tags” al comprar el software. Las variables internas solo llevan los valores internos de WinCC, es decir, sus valores no tienen conexión con el proceso. Un claro ejemplo, es cuando las usamos para cambiar imágenes dentro del proyecto o guardar información que nos permita librar las variables externas. Recuerde que entre mayor número de variables externas, mayor será el costo de la licencia a adquirir. Los siguientes pasos ayudarán a la creación de variables Internas y externas en WinCC Explorer.

Crear Variables internas. Procedimiento:  Para crear variables internas desplegar el menú y sobre , hacer clic derecho y seleccionar . En la pestaña “General” de la ventana “Propiedades de variable” asignar un “Nombre” p. ej., “Presión” y un “Tipo de dato” p. ej., “Coma flotante 32 bits” según se muestra en la figura de la derecha. Realice el mismo procedimiento con las dos variables restantes de caudal y nivel.

220

Crear Variables externas. Procedimiento: El formato de datos de las variables externas de WinCC debe coincidir con las del PLC S7-300 del “Banco maestro”.  Crear tres “Grupos nuevos” llamados “Presentación”, “Funcionamiento” y “Lazo PID” para guardar ordenadamente las variables externas. Para ello, sobre hacer clic derecho y seleccionar “Grupo nuevo”.

 Hacer clic derecho sobre cada uno de los tres grupos creados y seleccionar “Variable nueva” para crear las variables externas.

 En la pestaña “General” de la ventana “Propiedades de variable” abierta, asignar un “Nombre”, un “Tipo de dato” y una “Dirección” a la variable.

221

NOTA: si está seleccionando el “Área de datos - DB”, introduzca en el campo activado “N° de DB” el numero del modulo de datos.  En el grupo “Funcionamiento”, proceda a crear la lista de variables externas mostrada en la siguiente tabla.

IT 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

NOMBRE LUZ_ON_Banco Bomba1 Bomba2 Bajo_Nivel_TQ1 Alto_Nivel_TQ1 OFF_Banco ON_Banco ON_Bomba1 ON_Bomba2 OFF_Bomba1 OFF_Bomba2

12 Presion_Sitrans P

TIPO DE DATO Binario Binario Binario Binario Binario Binario Binario Binario Binario Binario Binario Real Coma flotante

222

DIRECCION Área de Direccionadatos miento Salida A0.0 Salida A0.1 Salida A0.2 Entrada E0.2 Entrada E0.3 Marca M0.0 Marca M0.1 Marca M0.2 Marca M0.3 Marca M0.4 Marca M0.5 Marca

MD28

NOTA: Si al utilizar una versión “DEMO” no se permite agregar más variables, proceda a cerrar WinCC Explorer y volver a abrir e intentar agregar una nueva.  En el grupo “Lazo_PID”, crear la lista de variables externas mostrada en la siguiente tabla.

IT

NOMBRE

TIPO DATO

1 2 3 4 5

PID0_PV PID0_Out MM440(%) PID0_SP PID_Manual/Auto

Real Real Real Real Binario

DIRECCION Área de Direccionadatos miento Marca MD 12 Marca MD 16 Marca MD 20 Marca MD 8 Marca M 4.0

NOTA: Utilizar de ser necesario la propiedad “Tipo de conversión” para convertir el formato de dato desde WinCC sin necesidad de hacerse directamente desde el PLC. La propiedad “Escala lineal” permitirá asignar el rango de valores de una variable de proceso a un rango de valores determinados de una variable de proceso en el WINCC. Ver siguiente figura.

223

Por ejemplo, al linealizar el valor del rango de una variable de proceso de un sensor de temperatura que está entre -20 y 20, éste entra a trabajar en WinCC entre 0 y 100 grados. NOTA: Al utilizar una versión “DEMO” del WinCC Explorer se generará un aviso de advertencia indicando que “Ha expirado el tiempo de vigencia de su licencia software. Adquiera una licencia valida.” Si da “Aceptar” en la advertencia el programa se cerrara. Para evitar que WinCC se cierre, abrir y “Activar el proyecto” inmediatamente desde el menú “Archivo > Activar” que aparece en el WinCC Explorer. Téngase en cuenta que después de hacer esto, la advertencia aparecerá cada 10 minutos, pero el programa no se cerrara.

 En el grupo “Presentación”, cree la lista de variables externas mostrada en la siguiente tabla.

IT

NOMBRE

TIPO DATO

1 2 3

Presentación Funcionamiento Lazo_PID

Binario Binario Binario

224

DIRECCION Área de Direccionadatos miento Marca M3.0 Marca M3.2 Marca M3.4

1.2.7 IMÁGENES DE PROCESO Las “Imágenes de proceso” son archivos en forma de hoja de dibujo en las que se configuran el sistema gráfico (HMI), que originan el proceso en Runtime del proyecto en WinCC. Su creación y configuración se lleva a cavo en el editor “Graphics Designer” de la ventana de navegación del WinCC Explorer. Un proyecto en WinCC puede componerse de una o varias Imágenes de proceso que contienen múltiples dispositivos gráficos. El número total de imágenes a utilizar depende de la complejidad del proyecto. Agregar y renombrar imágenes de proceso: Puede usar el editor para Abrir una nueva imagen, crear una Nueva imagen, Convertir imágenes, entre otras. Además, cuando se tienen creadas imágenes, permite en la Ventana de datos poder Abrir imagen, cambiar nombre, eliminar, etc. En cualquiera de los casos basta con hacer clic derecho para elegir cualquiera de las siguientes opciones. Procedimiento:  Agregar la primera Imagen de proceso haciendo clic derecho sobre y seleccionar . Todas las imágenes que se agreguen aparecerán en la Ventana de datos de WinCC Explorer.

 Para cambiar el nombre de la Imagen, hacer clic derecho sobre la imagen agregada y seleccionar . Escribir p. ej., “3.0_Presentacion” y oprimir “ENTER” para confirmar el nuevo nombre. NOTA: WinCC no diferencia imágenes con nombres iguales. Téngase presente elegir nombres diferentes para evitar conflictos. 225

 Procédase a crear dos imágenes más y cambiar a “3.2_Funcionamiento” y “3.4_Lazo_PID” los nombres.

 Recuérdese asignar en “Equipo > Propiedades > Graphics Runtime>Buscar” la imagen “3.0_Presentacion” como imagen inicial al “Activar el proyecto” (Runtime).

Configurar imágenes. Configúrese una imagen maestra que servirá entonces de base para las demás imágenes de un proyecto en WinCC. Procedimiento:  Abra el editor de “Diseño grafico” (figura siguiente) haciendo doble clic sobre cualquiera de las tres imágenes creadas en el paso anterior.

226

 Para personalizar una imagen seleccionar el menú "Herramientas > Preferencias”, y sobre la ventana de Configuración abierta, realizar los arreglos pertinentes. El editor de “Diseño grafico” está estructurado según el estándar de Windows. Tiene un aspecto y manejo similar al de cualquier programa grafico HMI. Además, permite importar gráficos desde programas gráficos externos. Posee una “Paleta de objetos” y una “Biblioteca” útiles para el diseño HMI. La “Paleta de objetos” contiene objetos que se seleccionan con el botón izquierdo y se pegan (no arrastrar) al hacer clic izquierdo sobre la superficie de trabajo.

227

La “Biblioteca” almacena y administra los objetos gráficos complejos que se seleccionan, arrastran y sueltan sobre la superficie de trabajo. Posee una librería global que almacena variedad de objetos prefabricados y una librería de proyecto que puede almacenar los proyectos de fabricación propia.

El “Asistente dinámico” contiene las principales funciones básicas de WinCC. En ellas podemos encontrar funciones de cambio de imagen, activar/desactivar varios bits, importación de avisos, cambio de idioma, salir de WinCC Runtime, entre otras.

228

Diseño de imágenes aplicado al “Modulo de visualización y control local/remosto de caudal”. El siguiente procedimiento le ayudara a diseñar el entrono grafico de tres imágenes que representan un proceso especifico. Para efectos de la presente práctica, se busca controlar desde el Runtime de WinCC el encendido manual y automático de dos bombas montadas en un “Modulo de visualización y manipulación local/remota de caudal”. Principalmente una imagen de proceso se componen de: o Objetos estáticos: permanecen sin cambio en tiempo de ejecución (Runtime). o Objetos dinámicos: cambian individualmente de acuerdo a los valores de proceso. La temperatura y presión son un claro ejemplo. o Objetos de control: permite tener una influencia activa en el proceso. Estos incluyen los botones, deslizadores o campos de Entrada y Salida (E/S) utilizados para introducir ciertos parámetros del proceso. 1.2.7.1.1 IMAGEN No. 1. Crear, configurar y ajustar los objetos necesarios para obtener aproximadamente la siguiente imagen:

229

Procedimiento:  Sobre la Ventana de datos de WinCC Explorer, hacer doble clic en para abrir el editor de “Diseño gráfico”. Cerrar la ventana “Recomendaciones y trucos” que aparece por defecto.  Observar los siguientes Tips que ayudarán a crear y personalizar algunos objetos dentro de una imagen.

Tip 1. Configurar resolución de pantalla:  Abrir la imagen a modificar.  Revisar la resolución de pantalla de su equipo desde Escritorio > clic derecho > propiedades > Configuración > Resolución de pantalla > p. ej., 1280 por 800 pixeles.  Igualar la resolución de pantalla de su PC con la de su imagen de trabajo. Para ello diríjase en el “Graphics designer” al menú Ver > Propiedades > Geometría > p. ej., 1280 por 800 pixeles.

 Observar en la parte inferior derecha de la imagen de WinCC el valor del tamaño de la pantalla configurado para nuestra imagen.

Tip 2. Crear Botón para pasar de una imagen a otra:

 Abrir la imagen en la que desea agregar el objeto.  Hacer un clic sobre el campo “Botón” del grupo “ Objetos Windows” e insertarlo con otro clic en el lugar deseado del área de trabajo.

230

 Sobre la ventana “Botón configuración” abierta por defecto, escribir “NEXT” en el campo “Texto”.

 Sobre el campo “Cambiar imagen con clic” de la misma ventana, seleccionar la imagen “3.2_Funcionamiento.pdl” y terminar con clic en “Aceptar”.  Seleccionar con un clic el botón “NEXT” y oprimir el icono “Mostrar propiedades del objeto” que aparece en la barra de herramientas.

231

 Sobre la ventana “Propiedades del objeto” abierta, seleccionar “Fuente” para cambiar a los atributos de texto del botón mostrados en la figura anterior.  Utilizar el icono para Activar/desactivar la visualización continua de la ventana de propiedades de objeto.

Tip 3. Crear Botón para Salir de WinCC Runtime:

 Abrir la imagen en la que desea agregar el objeto.  Insertar otro “Botón” del grupo “

Objetos Windows”.

 Asignar el nombre “SALIR” en el campo “Texto” y terminar con aceptar.  Seleccionar con un clic el botón “SALIR” creado y,  Seguidamente (sin deseleccionar el botón) hacer doble clic sobre la función “Salir de WinCC Runtime” que aparece en la ventana “Funciones del sistema” de la barra de Herramientas “Asistente Dinámico”.

232

NOTA: En caso de no estar habilitada la barra de herramienta “Asistente Dinámico”, actívela desde el menú Ver > Barra de herramientas >

.

 Aparecerá un asistente de manera que en la primera pantalla se deberá hacer clic en “Siguiente”. En la segunda, se escogerá la opción “Botón izquierdo del ratón” y en la última, se hará clic en “Finalizar”.

Tip 4. Crear un Texto estático.

 Abrir la imagen en la que desea agregar el objeto.  Hacer un clic sobre el campo “Texto estático” del grupo “ Objetos estándar” e insertar con otro clic en el lugar deseado del área de trabajo.  Hacer doble clic sobre el campo de texto y reemplazar los signos de interrogación con el texto deseado. Oprimir “ENTER” para guardar los cambios. NOTA: Si el texto tiene varias líneas, utilizar la combinación de teclas “Mayús+ENTER” o “Ctrl+M” para generar un salto de línea.  Hacer clic derecho sobre el texto y seleccionar “Propiedades”.

233

 En la propiedad “Color” definir “Blanco” en los atributos “Color de borde” y “Color de fondo”.  En la propiedad “Representación” definir “No” en el atributo “Esquema cromático global”.  Seleccionar con un clic el campo “Texto estático” agregado y cambiar el tamaño y tipo de letra desde la barra de herramienta.

 Cerrar la ventana de propiedades del objeto.  Insertar tantos “Texto estático” se necesiten para parecer a la imagen “3.0_Presentacion” mostrada al inicio de la configuración de la Imagen No. 1.

Tip 5. Crear un Objeto gráfico.

 Abrir la imagen en la que desea agregar el objeto.  Hacer un clic sobre el campo “Objeto gráfico” del grupo “ Objetos Smart” e insertarlo con otro clic en el lugar deseado del área de trabajo.  Sobre la ventana “Configuración de objeto gráfico” seleccionar “Buscar” para escoger la imagen que se quiere cargar en el objeto grafico.

 Ajustar el tamaño apropiado para su objeto.

234

1.2.7.1.2 IMAGEN No. 2. Crear, configurar y ajustar los objetos necesarios para obtener aproximadamente la siguiente imagen:

Procedimiento:  Sobre la Ventana de datos de WinCC Explorer, hacer doble clic en para abrir el editor de “Diseño gráfico”. Cerrar la ventana “Recomendaciones y trucos” que aparece por defecto.  Observar los siguientes Tips que ayudarán a crear y personalizar algunos objetos dentro de una imagen.

Tip 1. Botón para Activar/desactiva una variable Bool:

 Abrir la imagen en la que desea agregar el objeto.

235

 Hacer un clic sobre el campo “Botón” del grupo “ Objetos Windows” e insertarlo con otro clic en el lugar deseado del área de trabajo.

 Sobre la ventana “Botón configuración” abierta por defecto, escribir “ON MÓDULO” en el campo “Texto”.

 Sobre el campo “Fuente” seleccionar “Arial Black” en “Tipo…” y en “Color…” el color verde o código de color “00B500”.  Cerrar la ventana con “Aceptar”.

236

 Abrir la ventana “Propiedades del objeto” con clic derecho sobre el botón.

 En la pestaña propiedades, seleccionar la propiedad “Geometría” y sobre los atributos “Ancho” y “Altura” definir “170” y “60” respectivamente para el botón.  En la propiedad “Representación” definir “No” en el atributo “Esquema cromático global”.  En la pestaña “Evento” seleccionar los eventos asociados al pulsar y soltar de un botón con el ratón.

 Sobre la “Acción” de “Pulsar a la izquierda” hacer clic derecho y seleccionar “Conexión directa”.

237

 Activar “Constante” y asignar “1” al estado “Alto” del bit que produce el botón al “Pulsar a la izquierda”.

 Activar “Variable” y seleccionar la variable asociada a la acción del botón.

 Repetir el procedimiento sobre la “Acción” de “Soltar a la izquierda” teniendo en cuenta activar “Constante” y asignar “0” al estado “Bajo” del bit que produce el botón al “Soltar a la izquierda”.  Activar “Variable” y seleccionar la variable asociada a la acción del botón.  Las acciones asociadas al botón en la pestaña “Evento” deberán tomar la forma mostrada en la siguiente figura.

238

 Insertar tantos “Botones” se necesiten para parecer a la imagen “3.2_Funcionamiento” mostrada al inicio de la configuración de la Imagen No. 2.  Relacionar los eventos de todos los botones con las respectivas variables mostradas en forma de Texto Estático de color rojo cerca a cada objeto.

Tip 2. Crear Botones para pasar de una imagen a otra:

 Abrir la imagen en la que desea agregar el objeto.  Hacer un clic sobre el campo “Botón” del grupo “ Objetos Windows” e insertar con otro clic en el lugar deseado del área de trabajo.

 Sobre la ventana “Botón configuración” abierta por defecto, escribir “BACK” en el campo “Texto”.

239

 Sobre el campo “Cambiar imagen con clic” de la misma ventana, seleccionar la imagen “3.2_Funcionamiento.pdl” y terminar con “Aceptar”.

 Seleccionar con un clic el botón “NEXT” y oprimir el icono “Mostrar propiedades del objeto” que aparece en la barra de herramientas.

 Sobre la ventana “Propiedades del objeto” abierta, seleccionar “Fuente” para cambiar los atributos de texto del botón creado.  Insertar otro “Botón”.  Escribir “NEXT” en el campo “Texto” y seleccionar “3.4_Lazo_PID.pdl”. Cerrar la ventana con “Aceptar”.

la

imagen

Tip 3. Campo de entrada y salida.

 Abrir la imagen en la que desea agregar el objeto.  Hacer un clic sobre el “Campo E/S” del grupo “ Objetos Smart” e insertarlo con otro clic, en el lugar deseado del área de trabajo.  Sobre la ventana “Configuración campo E/S” abierta por defecto (figura siguiente), seleccionar en el campo “Variable”, la variable externa creada con anterioridad (Administrador de variable) asociada a la marca MD8 y nombre PID0_SP.  Sobre el campo “Actualización” de la misma ventana, seleccionar “Al cambiar” como el tiempo de actualización del valor de la variable.  En el campo “Fuente” ajustar a “20”, “Arial Black” y verde “00FF00” el tamaño, tipo y color de la fuente, respectivamente. Terminar con “Aceptar”.

240

 Seleccionar con clic derecho el “Campo E/S” creado y elegir “Propiedades”.

 En la propiedad “Representación” definir “No” en el atributo “Esquema cromático global”.  En la propiedad “Fuente” definir “Derecha” y “Centrado” en los atributos “Alineación X” y “Alineación Y”.  En la propiedad “Estilos” definir “2” en el atributo “Ancho de borde”.  Pulsar la propiedad “Salida/Entrada” y seleccionar en el atributo “Formato de dato” de la ventana derecha, el formato “Decimal”.  En el atributo “Formato de salida” sobrescribir “99,9”.

241

Tip 4. Usar librerías para insertar objetos.

 Abrir la imagen en la que desea agregar el objeto.  Abrir la librería del “Graphics designer” desde el menú Ver > Librería ó directamente sobre el icono “Mostrar librería” de la barra de herramientas.

 Desplegar las carpetas hasta llegar al elemento “Bomba química 2” de la librería. Arrástrela hasta el lugar deseado del área de trabajo.

 Hacer “doble clic” sobre el objeto bomba química para abrir la ventana “Propiedades de Siemens HMI…” pagina siguiente.

242

 Sobre la pestaña “Estilos” seleccionar “Sombreado” en el campo “Modo primer plano”.

 Sobre la pestaña “Color” seleccionar con un clic “Color Primer Plano” y luego con doble clic sobre elegir “Rojo” para simular el color de estado para la bomba cuando está encendida (ON). Terminar la configuración del nuevo color con “Aceptar” 243

 Terminar con “Aplicar” y “Aceptar”.  Realizar el mismo procedimiento de configuración para una bomba de color “Gris” la cual representa el estado de la bomba cuando no está encendida (OFF). NOTA: Consérvese siempre las dos bombas de igual tamaño con el fin de poder simular fácilmente el encendido/apagado de la misma.  Utilizar las herramientas “Objeto en primer plano” y “Objeto al fondo” para superponer la bomba “Roja” sobre la bomba “Gris”.

 Ábrase nuevamente la ventana de propiedades de la bomba roja con el fin de asociar la visualización del objeto bomba, al estado de una variable de salida tipo “bool”.  En la propiedad “Otros”, hacer clic derecho sobre el campo “Dinámica” del atributo “Visualización” y seleccionar “Cuadro de dialogo dinámico”.

 Cambiar a “Bool” el tipo de dato, hacer doble clic para pasar a “No” el campo visualización y búsquese la variable “Bomba1” que deseamos asociar al objeto.

244

 En la ventana “Modificar Trigger”, pasar a “Al cambiar” el ciclo predeterminado de actualización de la variable.  Terminar con “Aceptar” y “Aplicar”. NOTA: Cuando active el proyecto notara que la bomba roja se visualiza únicamente cuando se encuentra activa en el PLC la salida que representa la bomba (Q0.1 o Q0.2).  Utilice la “Librería” para agregar “Tuberias”, “Codos” y otros objetos de tal forma que se parezca a la imagen “3.2_Funcionamiento” que se presento al inicio de la configuración de la imagen No. 2.

245

1.2.7.1.3 IMAGEN No. 3. Crear, configurar y ajustar los objetos necesarios para obtener aproximadamente la siguiente imagen:

Procedimiento:  Sobre la Ventana de datos de WinCC Explorer, hacer doble clic en para abrir el editor de “Diseño gráfico”. Cerrar la ventana “Recomendaciones y trucos” que aparece por defecto.  Observar los siguientes Tips que ayudarán a crear y personalizar algunos objetos dentro de una imagen.

Tip 1. Crear una Salida de datos de proceso. El comportamiento de los datos de proceso analógicos de una variable se puede mostrar gráficamente o imprimir a manera de informe según su importancia (no aplica a guía). Para la representación de datos de proceso existen los siguientes controles en el Graphics Designer:

246

Presentación gráfica: WinCC OnlineTrendControl (Tendencia de control en línea). WinCC FunctionTrendControl (Función tendencia de control). Presentación tabulada: WinCC OnlineTableControl (Tabla de control en línea). Usted puede imprimir los valores de proceso de la base de datos del fichero, como informe. También puede elegir en esta forma de salida entre forma de tabla y forma de curva. En el Report Designer tiene usted a disposición las dos formas de salida como formato prediseñado. A continuación se muestra algunos pasos para representar gráficamente el comportamiento de una señal analógica en WinCC. Procedimiento:  Abrir la imagen en la que desea agregar el objeto.  Sobre la pestaña “Controles” de la “Paleta de objetos” desplegar el menú de “Controles ActiveX”.  Seleccionar con un clic “WinCC OnlineTrendControl” y pegar con otro clic sobre el lugar deseado del área de trabajo

247

 Sobre la ventada “Propiedades de WinCC OnlineTrendControl” abierta, seleccionar la pestaña “Curvas” y agregar tres curvas denominadas SP (SetPoint), PV (Variable de procedo, caudal) y OUT (acción de control del PID).

 Pulsar con un clic sobre “SP” para iniciar la configuración de la curva Set Point.  En el campo “Conexiones de datos” seleccionar “2-Variables online” y asociar el nombre la primera variable a graficar.  Configurar en “Representación” el tipo de curva, tipo de línea, color...

248

Tip 2. Crear un cambio de color de un objeto.  Abrir la imagen en la que desea agregar el objeto.  Hacer un clic sobre el campo “Circulo” del grupo “ Objetos estándar” e insertarlo con otro clic en el lugar deseado del área de trabajo.  Hacer clic derecho sobre el objeto y elegir el comando “Propiedades”.  Seleccionar la propiedad “Colores” y en la columna “Dinámica” hacer clic derecho sobre el atributo “Color de fondo” para elegir la opción “Cuadro de dialogo dinámico…”.

 Sobre la ventana abierta de “Rangos de valores dinámicos”, activar el tipo de dato “Bool”, seleccionar la variable en “Expresión/formula” y configurar el color de fondo que se quiere tome el objeto cuando se activa o desactiva, como p. ej., “Rojo” y “Verde”.

249

 Con doble clic sobre “Color de fondo” elegir el color de fondo que se quiere tome el objeto cuando se activa o se desactiva, como p. ej., “Rojo” y “Verde”.  Pulsar sobre el botón booleana.

de “Expresión/formula” para seleccionar la variable

 Terminar la configuración del cambio de color para un objeto con “Aplicar” y “Cerrar ventana de propiedades”.

Tip 3. Crear una barra  Abrir la imagen en la que desea agregar el objeto.  Hacer un clic sobre el campo “Barra” del grupo “ Objetos Smart” e insertarlo con otro clic en el lugar deseado del área de trabajo.  Sobre la ventana “Configuración de barras” abierta por defecto, buscar en la carpeta del campo “Variable”, la variable externa analógica que desea observar, p. ej., el nivel de un tanque.

 Sobre el campo “Actualización” de la misma ventana, seleccionar p. ej., “2s” como el tiempo de actualización del valor de la variable.  En el campo “Limites”, escribir los valores máximos y mínimos que llegará a alcanzar el tanque, p. ej., “100” y “20”, respectivamente  Terminar con “Aceptar”.

250

Tip 4. Forzar una salida analógica con objeto deslizante.

 Abrir la imagen en la que desea agregar el objeto.  Hacer un clic sobre el campo “Objeto deslizante” del grupo “ Objetos Windows” e insertarlo con otro clic en el lugar deseado del área de trabajo.  Sobre la ventana “Configuración del deslizador” abierta por defecto, buscar en la carpeta del campo “Variable”, la variable externa analógica que desea forzar, p. ej., el nivel de un tanque.

 Sobre el campo “Actualización” de la misma ventana, seleccionar p. ej., “2s” como el tiempo de actualización del valor de la variable.  En el campo “Limites”, escribir los valores máximos, mínimos y el paso de los incrementos de la variable.  Terminar la configuración con “Aceptar”.

251

1.2.8 ACTIVAR/DESACTIVAR PROYECTO (WinCC Runtime).

El “WinCC Runtime” es el estado que nos permite arrancar el proyecto como una interfaz HMI, es decir, solo cuando el proyecto esta “Activo” o en “Runtime” el alumno/operario podrá visualizar y controlar los estados de las variables externas del PLC S7-300 desde el mismo PC1. Para “Activar” el inicio del “WinCC Runtime” del proyecto siga las siguientes instrucciones: Procedimiento:  Buscar en el menú “Archivo > Activar” ó menú “Archivo > Desactivar” para Activar o Desactivar un proyecto desde WinCC Explorer.

 Utilizar también los iconos “Desactivar/Activar” herramientas del WinCC Explorer.

de la barra de

NOTA: Recordar activar la opción venta completa del campo atributo de venta de la pestaña Graphics_runtime para obtener la pantalla completa al generar Runtime.

1.2.9 DIAGNOSTICO DE COMUNICACION (WINCC Y PLC) Para el diagnostico de la comunicación de los canales y conexiones entre WinCC con otros equipos (PLC) están disponibles dos métodos:  La función "Estado de las conexiones"  WinCC "Channel Diagnosis" (no aplica a esta guía) 252

Función "Estado de las conexiones" La visualización de esta función solo puede ser posible cuando se tiene Activo el proyecto creado en WinCC. Procedimiento:  Activar esta función a través del menú Herramientas > Estado de las conexiones, dentro del WinCC Explorer.

 Realizar la actualización manual de la conexión pulsado el botón de comando "Actualizar" o activando la casilla de “Actualización cíclica”.

 En la columna "Nombre" se visualizan las conexiones configuradas.  La columna "Estado" muestra el estado de la respectiva conexión.  Una visualización "Desconectado" puede hacer referencia a un error en la configuración o en el hardware.  Una visualización "Aceptar" indica que si hay comunicación. WinCC "Channel Diagnosis" Permite al usuario de WinCC la posibilidad de conseguir rápidamente, durante Runtime, una visión de conjunto del estado de las conexiones activas. Este módulo de diagnostico no será utilizado en la presente guía. Para mayor información al respecto busque en la Ayuda de WinCC > Comunicación >

253

Diagnostico de comunicación > Diagnostico de canales > diagnostico de canales con cannel diagnosis. Requisitos de comunicación (WinCC-PLC) Antes de realizar la conexión física entre WinCC (PC1) y el sistema de automatización (PLC), es necesario verificar en forma de lista los siguientes requisitos:  WinCC debe tener agregado el controlador de comunicación, seleccionado la unidad canal y creado la conexión para las variables.  El PLC posee una tarjeta de red o interfaz de comunicación TCP/IP compatible con la del PC.  El PLC debe poseer parámetros de configuración conocidos, de modo que WinCC pueda acceder a él. Dirección IP, Mascara de subred y puerta de enlace.  Las direcciones de las variables en WinCC y el PLC deben ser las mismas. 1.2.10 SIMULACION DE UN PROYECTO CON “WinCC TAG Simulator” El proceso de simulación con “WinCC TAG Simulator” permite ver el estado de algunos objetos que tengan asociadas “solo” variables internas, sin necesidad de estar conectadas (Online) a un sistema automatizado (PLC). Es necesario que WinCC este activo (Runtime). Éste simulador permite realizar pruebas de un proyecto que todavía está en fase de desarrollo. Para entenderlo mejor insertaremos en una imagen (p. ej.) un elemento “Tank1” que posee asociado una variable interna llamada “Nivel_tanque”. Procedimiento: Para ver la simulación de un elemento o un proyecto completo basta con:  Abrir una imagen cualquiera del proyecto.  Insertar el elemento a simular “Tank1” y asociarle una variable interna “Nivel”.  Activar la imagen donde se inserto el elemento, pulsando el icono de activación .

254

 Abrir el Simulador “WinCC TAG Simulator” desde INICIO > Todos los Programas > SIMATIC > WinCC > Tools > WinCC TAG Simulator.  Cargar la variable que quiere simular desde el menú Edit > New Tag > Variables de WinCC > Variables internas > .

 Definir las propiedades de la simulación que se muestran en la siguiente figura.

 Iniciar la simulación pulsando el botón “Start Simulation”.

 Pare la simulación pulsando el botón “Stop Simulation”.

255

1.3

OBJETIVO No. 3.

CARGAR PROYECTO FUENTE SOBRE PLC S7-300 MAESTRO-DP Y PC1SERVIDOR Para la aplicación práctica de esta guía, el alumno cargara sobre el PLC S7-300 Maestro-DP y computador (PC1), los archivos fuentes u originales creados, cargados y avalados por los autores del proyecto de grado. MATERIALES: o Materiales utilizados en Objetivos No. 1 y 2 de la Práctica No.3. o Archivo fuente “Profibus” de STEP7 V5.4. o Archivo fuente “LAN_directa_PC1_PLC” de WinCC V7.o + SP1. REQUISITOS: o Haber desarrollado el Objetivo No.1 y 2 de la Práctica No.3. o Conocimiento básico de redes. o Programación básica de PLC’s. o Creación y manipulación de sistemas HMI como p. ej. paneles táctiles. CONTENIDO: o Cargar proyecto fuente en PLC S7-300 Maestro-DP con STEP 7. o Cargar proyecto fuente en computador PC1 con WinCC Explorer. o Manipular y visualizar “Sistema de Automatización” desde PC1.

256

1.3.1 CARGAR PROYECTO FUENTE EN PLC S7-300 MAESTRO-DP CON STEP 7. Inicializar proyecto fuente. Procedimiento:  Iniciar o arrancar el “Administrador SIMATIC” de “STEP 7” desde el icono en el escritorio ó, desde el menú “Inicio > Todos los programas > SIMATIC > STEP 7 > Administrador SIMATIC” en Windows XP.  Oprimir en “Cancelar” para cerrar la ventana del “Asistente de STEP 7” y abrir el último programa cargado en el STEP 7.

 Buscar y abrir el archivo fuente “Profibus” haciendo clic sobre el menú “Archivo>Abrir” ó, desde la “Carpeta amarilla” que aparece en la barra de herramientas.

Comprobación existencia del modulo EM277. Procedimiento:  Abrir el “HW-Config” del “Administrador SIMATIC” haciendo clic derecho sobre el equipo “MAESTRO_DP > Abrir objeto”.

257

 Comprobar el estado del modulo EM 277 configurado en “HW-Config”.  Si se tiene una secuencia de signos de interrogación “?????” quiere decir que su “Administrador SIMATIC” no posee agregado el archivo “GSD” del módulo Profibus “EM 277”.

Agregar archivo GSD del modulo EM277 en STEP 7. Procedimiento:  Abra el “HW-Config” del “Administrador SIMATIC” haciendo clic derecho sobre el equipo “MAESTRO_DP > Abrir objeto”.  Sobre el menú “Herramientas” busque “Instalar instalar archivos GSD…”.

258

 Sobre “Examinar” buscar y cargar el archivo GSD descomprimido.  Seleccionar “siem089d.gsd” e iniciar la instalación.  Confirmar con “Si” la instalación del archivo GSD y hacer clic en “Aceptar” para salir de la instalación.  Cerrar la ventana de instalación del archivo GSD.  Sobre el menú “Herramienta” del “HW-Config” seleccione “Actualizar catalogo”.  Sobre el “Catalogo de hardware” desplegar “PROFIBUS DP > Otros aparatos de campo > PLC > SIMATIC > EM 277 PROFIBUS DP” para confirmar la instalación.

Cargar configuración Hardware al PLC S7-300 Maestro-DP. Procedimiento:  Abrir el “HW-Config” del “Administrador SIMATIC” haciendo clic derecho sobre el equipo “MAESTRO_DP > Abrir objeto”.  Elegir el comando de menú "Sistema de destino > Cargar en módulo".

259

 Sobre el cuadro de diálogo “Seleccionar el módulo de destino” confirmar con “Aceptar”.

 Sobre la ventana “Seleccionar dirección de estación” hacer clic en “Mostrar” para publicar todas las direcciones MAC de las estaciones accesibles.

192.168.0.10

 Seleccionar la dirección MAC que aparece en la lista y confirmar con “Aceptar”.  Oprimir “Aceptar” y,  Confirmar con "Sí" el aviso “Cargar en módulo” para asignar a la CPU la dirección IP y cargar la configuración.

260



 Aceptar poner en “RUN” la CPU.  Elegir el comando de menú "Equipo > Guardar y compilar" o desde icono “Guardar y compilar” de la barra de herramienta.  Cerrar la ventana del “HW-Config”.

Cargar el OB1 al PLC S7-300 Maestro-DP. Procedimiento:  Abrir el “Administrador SIMATIC” de STEP 7.  Desplegar los submenús que aparecen debajo del nombre del proyecto “MAESTRO_DP” hasta llegar a “Bloques”.

 Hacer clic sobre bloque “OB1” y oprimir el botón “Cargar” de la barra de herramientas del Administrador SIMATIC.

261

1.3.2 CARGAR PROYECTO FUENTE EN COMPUTADOR PC1 CON WINCC EXPLORER. Iniciar servidor local. Procedimiento:  Iniciar o arrancar “SIMATIC WinCC Explorer” desde el icono en el escritorio ó, desde “INICIO > Todos los programas > SIMATIC > WinCC > WinCC Explorer”, desde Windows XP.

 Abrir el archivo fuente “LAN_directa_PC1_PLC” haciendo clic sobre el menú “Archivo>Abrir” ó, desde la hoja en blanco que aparece en la barra de herramientas.

 Sobre la ventana “WinCC Explorer - Servidor no disponible” hacer clic en “Iniciar servidor local”

Cambiar nombre del equipo servidor. Procedimiento:  Hacer clic derecho sobre el nombre del “Equipo servidor” y elegir “Propiedades” para abrir la ventana “Propiedades del equipo”.

262

 Reemplazar el nombre “HOME-FA927E6719” del servidor actual, por el nuevo nombre que tiene el equipo, p. ej., “PAVILION”.

NOTA: Si no se sabe cuál es el nombre del equipo, búsquele con clic derecho sobre “Mi PC > Propiedades > Nombre de equipo > Nombre completo del equipo”.  Confirmar con “Aceptar” la ventana de advertencia “Modificar el nombre del equipo”.

263

 Cerrar WinCC Explorer para que las nuevas configuraciones del proyecto surjan efecto. Cambiar tarjeta de red. Procedimiento:  Iniciar o arrancar “SIMATIC WinCC Explorer”.  Desplegar el editor “Administrador de variables” y sobre el canal de comunicación hacer clic derecho y seleccionar para abrir el cuadro de dialogo “Parámetros del sistema – TCP/IP”.

 Sobre la pestaña “Unidad”, desplegar el menú “Nombre lógico dispositivo” y elegir el nombre de la tarjeta de red del computador (PC1). Si el PC1 posee varias tarjetas selecciónese la que va a conectarse con el PLC. NOTA: Si no sabe cuál es el nombre de la tarjeta de red, búsquele con clic derecho sobre Mi PC > Propiedades > Hardware > Administrador de dispositivos > Adaptadores de red > Realtek RTL8168D. Al copiar el proyecto a otro equipo, se mantienen las propiedades de la ficha Unidad, pero no las de la ficha SIMATIC S7.

264

 Cierre WinCC Explorer para que las nuevas configuraciones del proyecto surjan efecto. Confirmar “Estado de las conexiones". Procedimiento:  Iniciar o arrancar “SIMATIC WinCC Explorer”.  Conectar con cable ProfiNet o cable de red (UTP o STP) directo y/o cruzado el PC1 y el PLC S7-300 Maestro-DP que se comunica con el sistema de Automatización vía Profibus-DP.  Activar el proyecto (Runtime) desde el WinCC Explorer.

 Activar la función “Estado de las conexiones” a través del menú Herramientas > Estado de las conexiones, dentro del WinCC Explorer.

 Actualizar manualmente la conexión pulsado el botón de comando "Actualizar" o activar la casilla de “Actualización cíclica”.

265

1.3.3 MANIPULAR Y VISUALIZAR “SISTEMA DE AUTOMATIZACION” DESDE PC1. Procedimiento:  Oprimir “NEXT” para cambiar de la imagen “Presentación” del proyecto a la imagen “Funcionamiento básico” (figura siguiente).  Manipular los botones “ON” para energizar el “Módulo” y las “Bombas”. Utilizar los botones “OFF” para desenergizar las mismas. NOTA: El encendido de las bombas solo será posible después de la activación del botón de “ON MÓDULO”. Las bombas 1 y 2 son independientes en sus maniobras.  Observar los valores de caudal y presión que reflejan los transmisores.

 Oprimir “NEXT” para cambiar de la imagen “Funcionamiento básico” a la imagen “Control PID de caudal” (figura página siguiente).

266

 Manipular el botón “ON” para energizar el “Módulo” y la “Bomba No. 1”. Utilizar los botones “OFF” para desenergizar las mismas. NOTA: El encendido de la bomba No.1 solo será posible después de la activación del botón de “ON MÓDULO”. La bomba No. 1 se mantendrá activa mientras no se presione “OFF” (continuidad en el caudal). El estado ON/OFF de la bomba No. 2 es dependiente del nivel del tanque No. 1.  Observar las graficas del “Set Point-SP”, “Variable de Proceso-PV” y “Salida PID-OUT” usadas en la implementación de un control PID de caudal.

267

4.2.2 PRACTICA No. 4. PROYECTO PARA ESTACION MULTIPUESTO IMPLEMENTADO EN PC1 (SERVIDOR), PC2 (CLIENTE) Y PLC S7-300 MAESTRO INTERCONECTADOS POR PROFINET EN RED LAN.

268

INTRODUCCIÓN. A diferencia de la Practica No. 3 donde el estudiante realizaba la observación y manejo local desde un solo equipo PC1; la Practica No. 4, le permitirá al estudiante realizar las mismas acciones desde dos o más (si se desea) estaciones ubicadas dentro de una red LAN cableada o inalámbrica. La configuración a utilizar aplica directamente a un proyecto para estación Multipuesto, donde se tiene un equipo servidor y varios equipos clientes. Para efectos de la siguiente práctica solo se creará un equipo cliente; la creación de más clientes estará a cargo del estudiante y/o la necesidad del proceso. Para ello, se utilizará un computador PC1 como servidor que contendrá el proyecto WinCC principal en “Runtime” y un computador PC2 como cliente, el cual ingresará al servidor a través del “Microsoft Internet Explorer”. 1.4

OBJETIVOS: 1. Configuración de proyecto para estación multipuesto sobre un PC1Servidor. 2. Visualización de proyecto para estación multipuesto desde un PC1-Servidor y PC2-Cliente.

MATERIALES: o Un computador (PC1) con tarjeta de red y software WinCC V7.0+SP1 con opciones WinCC Server, WinCC/WebNavigator Server y Client instalados. o Un computador (PC2) con tarjeta de red. o Licencias “WinCC-RC”, “WinCC-RT”, “WinCC-Server” y “WinCCWebNavigator Server y Client” instaladas en el equipo PC1, con un mínimo de 128 PowerTag. o Tres cables de red (UTP) directos con terminales RJ-45. o Un HUB o SWITCH (L2). o Archivo fuente “LAN_directa_PC1_PLC” de WinCC V7.o + SP1, para proyecto Monopuesto. o Banco Maestro con fuente 24VDC y PLC S7-300, CPU315F 2PN/DP. o Memoria SD de SIEMENS, p. ej., referencia SIMATIC MMC 64KB. o Módulo de comunicación Profibus/EM-277 para PLC S7-200.

269

o Sistema de automatización. “Modulo de visualización y control local/remoto de caudal”. o Cable Profibus o MPI para la comunicación del sistema Maestro/esclavo entre la CPU 315 y el EM-277. o 4 Bananas. o 1 destornillador de pala pequeño. REQUISITOS: o Haber desarrollado la Práctica No.3. o Todos los equipos en un sistema Cliente-Servidor deben estar enlazados entre sí con una red (LAN). Equipos de subredes vecinas, que están conectados con Router, también se pueden identificar (login) en el sistema como si fueran clientes o servidores.

270

1.5

OBJETIVO No. 1.

CONFIGURACION DE PROYECTO PARA ESTACION MULTIPUESTO SOBRE UN PC1-SERVIDOR El presente objetivo enseñará fácilmente al estudiante como configurar e implementar en un computador PC1 como equipo servidor un proyecto para estación Multipuesto utilizando el WinCC Explorer. MATERIALES: o Un computador (PC1) con tarjeta de red y software WinCC V7.0+SP1 con opciones WinCC Server, WinCC/WebNavigator Server y Client instalados. o Licencias “WinCC-RC”, “WinCC-RT”, “WinCC-Server” y “WinCCWebNavigator Server y Client” instaladas en el equipo PC1, con un mínimo de 128 PowerTag. o Archivo fuente “LAN_directa_PC1_PLC” de WinCC V7.o + SP1, para proyecto Monopuesto. CONTENIDO: o Convertir Proyecto Monopuesto en Multipuesto. o Crear y configurar clientes en el equipo PC1-Servidor. o Crear y configurar usuarios y asignar autorizaciones. o Importar y exportar paquetes. o Configurar el Microsoft Internet Explorer del PC1. o Configurar tarjeta de red del equipo PC1. o Configurar el WebNavigator. o SIMATIC WinCC/DataMonitor.

271

1.6

CAMBIAR TIPO DE PROYECTO

Utilizando WinCC Explorer se puede cambiar un tipo de proyecto de dos maneras: Proyecto Multipuesto a Proyecto Monopuesto. Proyecto Monopuesto a Proyecto Multipuesto. Proyecto para estación Multipuesto a Proyecto para estación Monopuesto. Esta posibilidad resulta útil por ejemplo si desea aplicar una configuración ya existente en un proyecto nuevo. Las configuraciones adicionales y clientes de un proyecto para estación multipuesto no tendrán efecto sobre un proyecto para estación monopuesto debido a que en éste sólo hay un equipo. Proyecto para estación Monopuesto a Proyecto para estación Multipuesto. El cambio de proyecto Monopuesto a Multipuesto resulta útil por ejemplo si se desea crear y probar un proyecto antes de que funcione en un sistema de estación multipuesto. Es necesario que el estudiante realice primero el procedimiento “Cargar proyecto fuente en PC1 con WinCC Explorer” del objetivo 3 de práctica No. 1, para así garantizar que el equipo a utilizar ejecuta a la perfección el proyecto Monopuesto. Procedimiento:  Iniciar o arrancar “SIMATIC WinCC Explorer” desde el icono en el escritorio ó, desde “INICIO > Todos los programas > SIMATIC > WinCC > WinCC Explorer”, desde Windows XP.

 Abrir el archivo del proyecto Monopuesto fuente “LAN_directa_PC1_PLC” haciendo clic sobre el menú “Archivo>Abrir” ó, desde el icono de la carpeta amarilla que aparece en la barra de herramientas.

272

 Sobre la ventana de navegación del WinCC Explorer, hacer clic derecho sobre el “Nombre del proyecto” (LAN_directa_PC1_PLC) y elegir “Propiedades”.

 Sobre la pestaña “General” de la ventana de “Propiedades del proyecto” abierta, desplegar el campo “Tipo” y seleccionar “Proyecto para estación multipuesto”.  Confirmar el cambio de proyecto con “Aceptar”.

 Confirmar con “NO” en el cuadro de dialogo “Modificar tipo de proyecto” para no borrar la lista de arranque en el proyecto modificado.

273

 Hacer clic en “Aceptar” y proceder a cerrar el proyecto en todos los equipos que se crean tengan el proyecto abierto, para que así sea efectivo el cambio.

1.7

CREAR Y CONFIGURAR CLIENTES EN EL EQUIPO PC1-SERVIDOR CON PROYECTO PARA ESTACION MULTIPUESTO.

Es necesario que en un equipo servidor se creen, renombren y configuren el o los clientes pertinentes en un proyecto para estación multipuesto. Si uno o varios clientes no se encuentran registrados dentro del equipo servidor, jamás podrán ingresar al mismo. Cuando se proyecta un sistema de estación multipuesto en el que varios clientes representan una vista a un solo servidor, no es necesario crear un proyecto propio para los clientes, sino que basta con configurar el comportamiento de los clientes en el proyecto del equipo servidor. Para que un PC2-Cliente acceda de forma remota a un equipo PC1-Servidor con proyecto para estación multipuesto, se deberá registrar y configurar el cliente PC2 en la lista de equipos del servidor PC1. Proceda a realizar los siguientes pasos para incluir clientes, en la lista de equipos, del equipo servidor. Crear clientes en un equipo servidor. Procedimiento:  Iniciar o arrancar el proyecto Multipuesto desde el “SIMATIC WinCC Explorer” en el PC1-Servidor, p. ej., HOME-FA927E6719.  Hacer clic derecho sobre el ícono “Equipo” del proyecto multipuesto para desplegar y elegir “Equipo nuevo…” del menú emergente.

274

 Sobre la ventana “Propiedades del equipo” escribir p. ej., “PAVILION” en el campo “Nombre del equipo”. Éste nombre debe identificar al PC2-Cliente dentro de una red IP. NOTA: Escriba en el servidor correctamente el nombre que tiene el equipo Cliente o de lo contrario tendrá que borrar el cliente creado y sus configuraciones. Si el nombre real del PC2-Cliente no coincide con el guardado en el PC1-Servidor, jamás se podrá acceder remotamente el servidor. Busque el nombre del cliente desde PC2, Inicio > clic derecho Mi PC > Propiedades > pestaña Nombre equipo > campo Nombre completo equipo.

 Confirmar con “Aceptar” la asignación del nombre del cliente.  Observar en la “Ventana de datos” de WinCC Explorer los nombres de los equipos PC1-Servidor (p. ej., HOME-FA927E6719) y PC2-Cliente (p. ej., PAVILION).

275

Configurar clientes en un equipo servidor. Procedimiento:  Hacer clic derecho sobre el equipo cliente “PAVILION” y seleccionar “Propiedades” para abrir la ventana de configuración del equipo cliente.

 Se abrirá la ventana de diálogo "Propiedades del equipo" para este cliente.

 En la pestaña “Arranque” marcar los editores que deben estar activos en el cliente en Runtime, por ejemplo Global Script Runtime, cuando usted trabaje con scripts.

276

 En la pestaña “Parámetros” seleccionar el idioma “Español” con el que se debe iniciar Runtime en el cliente. De esta manera se puede proyectar por ejemplo dos clientes que visualicen los mismos datos en dos idiomas diferentes.

 En la pestaña “Runtime de gráficos” indique la imagen “3.0_Presentacion” como imagen inicial para el “cliente_pc2”. Usted puede elegir la imagen inicial de manera individual para cada cliente. Ajuste aquí, de ser necesario, otros atributos de ventana.

 Terminar las configuraciones con “Aceptar”.  De ser necesario, realizar el mismo procedimiento para agregar y configurar los equipos clientes que en el sistema Cliente-Servidor deban tener acceso al servidor actual.  Cierrar el WinCC explorer y vuélvalo a abrir para que se modifique la lista de equipos.

277

1.8

CONFIGURAR LAS AUTORIZACIONES DE USO EN EL EQUIPO PC1-SERVIDOR.

Para el uso de clientes en un proyecto Multipuesto se deberán configurar las autorizaciones de uso en WinCC y en el Sistema operativo (Windows XP) instalados en el equipo servidor. 1.8.1 AUTORIZACIONES DE USO EN WinCC Para que un cliente pueda abrir y editar remoto (WebClients) o en Runtime (Cliente) un proyecto de servidor, se deberá proyectar en el equipo servidor las correspondientes autorizaciones de uso para el cliente. En un servidor se pueden realizar las siguientes autorizaciones de uso respecto de un cliente: Configurar remoto: El cliente puede abrir remoto un proyecto de servidor y tiene acceso completo al proyecto. Activar remoto: El cliente puede activar remoto un proyecto de servidor, es decir ponerlo en Runtime. Sólo observar: El WebClient solo puede observar la instalación. De ninguna manera podrá activar o configurar remotamente. Cuando un cliente tiene el permiso para proyectar un proyecto de servidor, desde el cliente también se podrán modificar en el proyecto de servidor las autorizaciones de uso. Los equipos que hay en la red no serán influenciados cuando se modifican las autorizaciones de uso; la modificación tendrá efecto cuando un cliente desea registrarse por primera vez en un servidor. La autorización de uso será consultada en el servidor tan pronto como el cliente quiera abrir, activar o desactivar un proyecto en el servidor. Si en el servidor no existe la autorización de uso correspondiente, el proyecto no podrá ser editado. Si en el cliente se cierra el proyecto de servidor, cuando éste se vuelva a abrir la próxima vez se necesitará iniciar otra vez la sesión (login). NOTA: Las autorizaciones de uso proyectadas están relacionadas al usuario, y no al equipo. Esto quiere decir que una autorización de uso otorgada vale para todas las estaciones de manejo con el mismo inicio de sesión (login). 1.8.2 AUTORIZACIONES DE USO EN SISTEMA OPERATIVO WINDOWS XP Para que los clientes puedan acceder al proyecto de servidor, el directorio correspondiente del proyecto en el servidor deberá estar autorizado para accesos de red. Prepare en su sistema operativo las autorizaciones con todos los derechos

278

(escribir, leer, modificar) para los operadores a los que se les debe otorgar el acceso a los proyectos. NOTA: Para tener un funcionamiento seguro de la red usted puede otorgar diferentes autorizaciones de uso de Windows para los directorios de proyectos autorizados. En su documentación de Windows encontrará información detallada acerca del otorgamiento de autorizaciones de uso.

Procedimiento para Autorizaciones de uso en WinCC en Equipo PC1Servidor Procedimiento:  Seleccionar el icono “User Administrator” del WinCC Explorer con clic derecho y elegir “Abrir”. Utilizar también doble clic para abrir este editor.

 Sobre la ventana “User Administrator” abierta, hacer clic en el menú “Usuario> Crear grupo” ó, utilizar el ícono de la barra de herramientas. Asignar por ejemplo el nombre “cliente_servidor”.

 Agregar un usuario nuevo desde la barra de menú “Usuario > Crear usuario…” ó, desde el ícono de la barra de herramientas. Asignar por ejemplo el nombre “cliente_pc2”. 279

cliente_pc2

 Sobre los campos “Contraseña” y “Repetición” escribir “cliente”. Terminar con “Aceptar”. NOTA. La contraseña debe tener al menos 6 caracteres.  Desplegar el menú del grupo “cliente_servidor” y seleccionar con un clic el usuario “cliente_pc2” para abrir la ventana de configuración del cliente en el “User Administrator”. cliente_pc2

3.0_Presentacion

 Seleccionar el botón del campo “Imagen inicial” en las “Opciones web” para elegir la imagen que queremos se vea inicialmente en el PC2-Cliente. NOTA: Sólo se pueden seleccionar las imágenes que hayan sido publicadas con el “Web View Publisher” en el servidor WebNavigator. Realice el proceso de publicación ahora o después. Véase más adelante “Publicación web de imágenes”.  Verificar que en campo “Idioma” este seleccionado “Español”. De lo contrario, utilice el botón

para cambiarlo.

NOTA: Se podrán seleccionar únicamente los idiomas que fueron instalados en WinCC  Activar con doble clic el acceso "(1000) Activar remoto" para que el usuario pueda iniciar o finalizar el Runtime desde otro equipo.

280

 Activar con doble clic el acceso "(1001) Configurar remoto" para que el usuario pueda configurar el proyecto o efectuar en él, modificaciones desde otro equipo  Si el usuario no requiere tener acceso a Activar y Configurar remotamente, es necesario que como mínimo se active el acceso “(1002) Acceso web – Sólo observar”. Este acceso, permite que el usuario sólo puede abrir el proyecto desde otro equipo, pero no puede efectuar modificaciones ni manejos.  De ser necesario active otros accesos que se requieran estén habilitados para el cliente en cuestión. Véase figura siguiente.

Administración de usuarios: Si está activada esta autorización, entonces el usuario puede llamar a la administración de usuarios y puede efectuar modificaciones. 281

Entrada de valores: le permite al usuario poder introducir manualmente valores, p. ej., campos E/S. Operaciones de bajo nivel: permite al usuario efectuar manejos, p. ej., conmutación manual / automática. Administración de proyectos: autoriza al usuario el acceso a WinCC Explorer.  Cerrar la ventana del “User Administrator”.

1.9

IMPORTAR Y EXPORTAR PAQUETES EN UN PROYECTO DE WinCC

Los paquetes de datos son todos los datos actuales de la configuración del proyecto (variables, avisos, ficheros, etc.) que se ponen a disposición de todos los clientes conectados en un sistema distribuido o en un sistema de estación multipuesto. Los paquetes se exportan en el equipo servidor y se importan en los equipos clientes. La primera exportación en el servidor y la importación en un cliente se realizan manualmente. La siguiente actualización del paquete en el servidor y cliente se puede realizar automáticamente. Usted puede ajustar cuándo se debe ejecutar la actualización del paquete y con qué ha de ser activada. Generación manual de paquetes En caso de ser necesario, en el equipo servidor se generan manualmente nuevos paquetes. Los clientes podrán entonces hacer uso de estos datos para la importación. Actualización automatizada de paquetes Con la función "Actualización implícita" usted puede automatizar la exportación de paquetes en el servidor así como también la importación de paquetes en el cliente. Exportación manual de paquetes en Equipo Servidor. Procedimiento:  Sobre la ventana de navegación del WinCC Explorer, seleccionar con clic derecho el editor y en el menú emergente elegir la orden "Crear":

282

 En la ventana "Propiedades del paquete" abierta hacer clic en “Aceptar”, para confirmar el “Nombre simbólico del equipo” y el “Nombre Físico” del servidor. Por medio de estas indicaciones se identificará el origen del paquete en el cliente.

NOTA: Siempre que sea posible, indique el nombre simbólico y el nombre físico se los equipos del servidor al inicio de la configuración. Si cambia el nombre simbólico, tendrá que adaptar todos los datos de configuración. El nombre simbólico del equipo se obtiene de manera predeterminada sumando el nombre de proyecto y el nombre físico del equipo.  Los datos del servidor serán generados. De acuerdo al tamaño de la configuración este proceso puede durar algún tiempo. Termine el cuadro de dialogo con “Aceptar”.

283

 Observe que la ventana de datos del “Server Data” muestra el paquete de datos exportado.

Resultado: El paquete con los datos del servidor está en el WinCC Explorer de la lista "Datos del servidor". Los paquetes se memorizan en el sistema de archivos del usuario dentro del directorio del proyecto, en la ruta: \\Paquetes\*.pck. Exportación automática de paquetes en Equipo Servidor. Procedimiento:  Sobre la ventana de navegación del WinCC Explorer, seleccionar con clic derecho "Server Data" y en el menú emergente elegir la orden "Actualización implícita…".

 Seleccionar las opciones mostradas en la figura anterior. Es posible hacer una selección múltiple.

284

NOTA: Para mayor información sobre la aplicación de lo ítem seleccionados en la ventana de “Configuración de actualización implícita” véase las tablas que aparecen en la ayuda del WinCC explorer en el menú “Ayuda > Contenido e índice > Configuraciones > Sistema distribuido > Configuración de servidor > Manera de proyectar la exportación de paquetes”  Confirmar la selección con “Aceptar”. Resultado: Los paquetes con los datos de servidor del propio servidor serán generados en los momentos elegidos por usted o se actualizarán paquetes ya importados de otros servidores, por ejemplo cuando se cierra el proyecto. Representación de los paquetes creados Una vez que hayan creado los paquetes, ellos serán mostrados en la ventana de datos del WinCC Explorer de la siguiente manera: Teclado a la derecha: Teclado a la izquierda: Monitor verde : Monitor rojo : Monitor azul : reimportado). Dos monitores consecutivos : reimportado en el propio proyecto.

Paquetes cargados Paquete exportado por el servidor Sin servidor predeterminado Con servidor predeterminado Paquete exportado que es del servidor (no Paquete generado localmente, que fue

1.10 CONFIGURAR EL MICROSOFT INTERNET EXPLORER DEL PC1SERVIDOR Los siguientes pasos detallan la configuración que se debe hacer al Internet Explorer del PC1-Servidor para un correcto acceso al proyecto Web mediante un PC2-Cliente: Configuración de la “Intranet local” del equipo PC1-Servidor. Procedimiento:  Abrir el “Microsoft Internet Explorer”. 285

 Hacer clic en el menú "Herramientas > Opciones de Internet”.  Sobre la ventana “Opciones de Internet” abierta, seleccionar la pestaña "Seguridad" y elegir el campo "Intranet local” o “Internet”.

 Hacer clic sobre el ícono "Nivel personalizado…” del campo “Nivel de seguridad para esta zona”.

286

 Desplácese sobre el menú hasta encontrar el campo “Controles y complementos de ActiveX” y verificar que este “Habilitado” el campo “Descargar los controles ActiveX firmados”.

 Nuevamente desplácese sobre el menú hasta encontrar el campo “Automatización” y verificar que este “Habilitado” el campo “Active scripting”.

 Hacer clic en "Aceptar”.

Configuración de los “Sitios de confianza” del equipo PC2-Servidor. Procedimiento:  Sobre la ventana “Opciones de Internet” abierta, seleccionar en la pestaña "Seguridad" el campo “Sitios de confianza”.

287

 Hacer clic en el ícono "Sitios” y sobre el campo “Agregar este sitio web a la zona de:” escribir la dirección “http://192.168.0.11” del servidor web.

http://192.168.0.11

NOTA: Recuérdese que para efectos de la práctica el PLC tiene asignada la IP 192.168.0.10, el Servidor tiene la IP 192.168.0.11 y el cliente tiene la IP 192.168.0.12.  Desactivar el campo “Requerir comprobación del servidor (https:)…”.  Hacer clic en “Agregar” y “Cerrar”.  Selecciónese nuevamente el campo “Sitios de confianza”.  Elegir primero con un clic el campo “Nivel predeterminado” y seguidamente el campo “Nivel personalizado” para abrir la ventana de “Configuración de seguridad: zona de sitios de confianza”.

288

 Desplácese sobre el menú hasta encontrar el campo “Controles y complementos de ActiveX” y verifíquese que el campo “Inicializar y generar scripts de los controladores ActiveX no marcados como seguros para scripts” se encuentre “Habilitado”.

 Hacer clic en “Aceptar” y confirmar la entrada con “Si”.

289

Configuración del “Historial de exploración” del equipo PC1-Servidor. Procedimiento:  Sobre la ventana “Opciones de Internet” abierta, seleccionar en la pestaña "General" el ícono “Configuración” del campo “Historial de exploración”.

 Sobre la ventana abierta, verificar que este activo “Automáticamente” en el campo “Archivos temporales de internet” y oprimir “Aceptar” para cerrar.

 Oprimir “Aplicar” y “Aceptar” para cerrar la ventana “Opciones de internet”.  De esta manera se habrá entonces realizado la configuración necesaria en el Internet Explorer.

290

1.11 CONFIGURACION DE LA TARJETA DE RED DEL EQUIPO PC1SERVIDOR

Antes de cargar el proyecto fuente en PC1 con WinCC Explorer, deberemos configurar la tarjeta de red del equipo que queremos trabaje como Servidor. Este procedimiento puede hacerse al inicio o al final de un proyecto. Procedimiento:  Sobre “Inicio > Panel de control” de Windows XP, hacer doble clic en “Conexiones de red” para abrir la ventana que muestra todas las conexiones de red de nuestro equipo.

 Hacer doble clic en “Conexión de área local”.  Sobre la pestaña “General” la ventana “Propiedades de conexión de área local”, buscar y seleccionar con un clic el último elemento de la lista denominado “Protocolo internet TCP/IP”.

 Hacer clic sobre el icono “Propiedades” para abrir la ventana “Propiedades de protocolo (TCP/IP)”.

291

 Inserte los valores de la siguiente tabla para hacer que nuestro equipo servidor PC1 pueda ser detectado por otros equipos en una red LAN. Dirección IP

192.168.0.11

Mascara de subred

255.255.252.0

Puerta de enlace

xxx.xxx.xxx.xxx

Servidor DNS preferido

xxx.xxx.xxx.xxx

Servidor DNS alternativo xxx.xxx.xxx.xxx

NOTA: Recuerde que un PC solo se comunica con un PLC (y viceversa), si y solo si, comparten la misma “Mascara de subred”. Por ello es de gran importancia realizar una correcta asignación de direcciones al PLC y a los PC.

292

1.12 CONFIGURAR EL WEB NAVIGATOR EN EL PC1-SERVIDOR El paquete opcional "WinCC Web Navigator" de WinCC permite crear a través de Intranet/Internet una solución para el tema "Manejar y observar". Con esto, y con el medio estándar de WinCC se puede realizar a través de Internet o Intranet, fácil y rápidamente una distribución de las funciones de manejo y observación de una planta ó, para nuestro caso el “Sistema de automatización”. Al instalar en el equipo servidor la opción WinCC Web/Navigator, la ventana de navegación del WinCC Explorer mostrará el icono el cual posee los siguientes menús de configuración: o o o o

Web View Publisher. Web Configurator. Exportación de datos de configuración. Configuraciones web.

Para hacer dinámico el aprendizaje y uso práctico de esta guía en el manejo de WinCC/WebNavigator se tratarán los siguientes pasos: Configuración del servidor WebNavigator Configuración del Firewall de Windows. Verificación de la activación del sitio Web. Publicación de imágenes de proceso para que puedan ejecutarse en el WinCC WebNavigator Client. Configuraciones Web.

Configuración del parámetro “Web Configurator” del Web Navigator. Para que un PC2-Cliente pueda tener acceso a los datos y a las imágenes de proceso disponibles por un PC1-Servidor, deberemos realizar diversos ajustes en la configuración web. El siguiente procedimiento le ayudará de forma fácil y sencilla a administrar la configuración del “Web Navigator” en el servidor desde el WinCC explorer. Procedimiento:  En la ventana de navegación de WinCC Explorer oprimir con clic derecho sobre el editor “Web Navigator” para desplegar el menú emergente y seleccionar “Web Configurator”.

293

 Sobre la ventana “WinCC Web Configurator” pulsar “Siguiente”.

 En la nueva ventana, .verificar que esté activo “Crear un sitio web estándar (stand alone)” al abrir por primera vez el “WinCC Web Configurator”.

294

NOTA: Si desea agregar la página Web del WinCC Web Navigator como subdirectorio a la página Web existente, proceda a activar la opción "Añadir a un sitio web existente (directorio virtual)”. Esta opción puede resultar útil si la hasta ahora página Web estándar debe permanecer activa en el futuro o si el sistema operativo solo soporta el funcionamiento de una página Web.  Oprimir “Siguiente” para continuar con las ventanas de configuración. Véase la tabla que aparece en la ayuda de WinCC > opciones > WinCC/WebNavigator > Documentación de WinCC/WebNavigator > Configuración del servidor WebNavigator > Inicializar el directorio web > Crear un sitio web (stand alone).

WebNavigator

80

(Todos sin asignar)

MainControl.asp

10

 En el campo “Nombre de sitio web” verificar y/o escribir “WebNavigator” para el nombre de la página web.  En el campo “Puerto” verificar y/o escribir “80” como el número del puerto que se va a utilizar para acceder a internet mediante el protocolo http.  En el campo de “Dirección IP” seleccionar del menú la IP configurada previamente al equipo PC1-Servidor ó, elegir la opción “Todos sin asignar” la cual permite tomar automáticamente la dirección que representa al servidor que se está configurando dentro de una red.

295

Si su equipo debe estar accesible a través de Intranet e Internet, entonces elija "Todos sin asignar”.

 En el campo de “Sitio "MainControl.asp" del menú.

web

predeterminado”

elegir

la

opción

NOTA: Utilícese el ajuste "WebClient.asp" para inicializar el cliente Web de la manera usual, con las imágenes del proceso (directorio virtual). Con el ajuste "MainControl.asp" se iniciará el cliente Web únicamente con la interfaz de navegación (stand alone). El ajuste “DataMoniitor.asp” es utilizado cuando se quiere desde el cliente manejar las herramientas Reports, Excell Workbooks, Process Screens, WebCenter y Trends & Alarms.  Escriba “10” en el “Intervalo de conexión”.  Hacer clic en "Siguiente” para cambiar de ventana. NOTA: Si la opción “Siguiente” no está activa es porque el equipo no posee el “Firewall” de Windows activo, para ello, haga clic en “Finalizar” y proceda a activar el “Firewall”. Por defecto, casi siempre se tiene activo el “Firewall”. Proceda a realizar la siguiente configuración del “Firewall” desde la ventana del WinCC Web Configurator. 1.12.1 Configuración del “Firewall de Windows” desde el “Web Configurator”. Procedimiento:  Hacer clic en "Firewall de Windows" para configurar el firewall. Este es el “Centro de seguridad”, “Corta fuegos” o como lo llama Microsoft “Servidor de seguridad de conexión a Internet” que ayuda a proteger un equipo de usuarios que no poseen autorización a través de internet o una red.

296

 Verificar que la ventana “Firewall de Windows” abierta, posea habilitada la opción “Activado (recomendado)”. Véase figura siguiente.

 Sobre la pestaña “Opciones avanzadas” seleccionar con doble clic “Conexión de área local” o LAN.

297

 Activar el campo “Servidor Web (HTTP)” y terminar con clic en “Aceptar”, “Aceptar” para cerrar los cuadros de dialogo.

 Cerrar con "Aceptar" la ventana de configuración del "Firewall de Windows” de Windows.  Hacer clic en "Finalizar" para terminar la configuración del “Web Configuration” en WinCC Explorer.

298

 Reiniciar el equipo para guardar los cambios de la configuración en el servidor.

Verificación del sitio Web Activado (Web). Procedimiento:  Hacer clic derecho sobre “Mi PC” del menú “Inicio” o del escritorio de Windows y seleccionar del menú emergente la opción “Administrar” para abrir la ventana de “Administración de equipos”.  Desplegar el mas del submenú “Servicios y aplicaciones”, “Servicios de Internet Information Service” y “Sitios Web”.

 La ventana de datos del “Administración de equipos” debe mostrar los sitios web pertenecientes. Verificar la visualización de los sitios web. Si el sitio web deseado, p. ej. "WebNavigator" se observa "Finalizado" en el campo “Estado”, entonces deberá iniciar el sitio web. Para ello, hacer clic derecho sobre el sitio web y en el menú emergente elegir la opción "Iniciar”.  Ahora, el sitio web estará conectado y en estado “Activo”. Cierre la ventana del “Administración de equipos”. 299

Configuración del parámetro “Web View Publisher” del Web Navigator. La publicación de imágenes se realiza con el fin de habilitar la visualización de las imágenes disponibles en el servidor DataMonitor desde un cliente DataMonitor. Procedimiento:  En la ventana de navegación de WinCC Explorer, hacer clic derecho sobre el editor "Web Navigator" para desplegar el menú emergente y seleccionar “Web View Publisher”.

 Sobre la ventana “Introducción” del asistente “WinCC Web Publisherr” pulsar “Siguiente”.

300

 Sobre la ventana “Seleccionar archivos y carpetas” pulsar “Siguiente”.

 Sobre la ventana “Seleccionar imágenes” hacer clic en el botón ">>” o “>”, para seleccionar todas las imágenes a publicar, es decir, las imágenes creadas con el “Graphics Designer” y que se quieren ver en el PC2-Cliente.

301

 Sobre la ventana “Seleccionar funciones” pulsar “Siguiente”. Utilice esta ventana para publicar las funciones del proyecto C programadas en WinCC.

 Sobre la ventana “Gráficos referenciados” hacer clic en el botón ">>” o “>”, para seleccionar y publicar los gráficos adicionales (*.jpg, *.bmp, etc.) que no hacen parte de la base grafica de WinCC para el diseño de imágenes del proyecto.

302

 Sobre la ventana “Finalizar” pulsar “Finalizar” para dar inicio a la publicación de las imágenes en el WebServer.

 Oprimir “Aceptar” en la ventana que indica la correcta publicación de las imágenes en el servidor.

 Para finalizar el proceso de publicación hacer clic en el botón de comando "Finalizar”.

303

NOTA1: Téngase presente que si se modifica una imagen del proyecto se deberá realizar nuevamente el proceso de publicación con “Web View Publisher” para que sean cargadas las modificaciones. NOTA2: Recuerde que una vez se han publicado las imágenes del proyecto con el “WinCC Web Publishing” se deberá seleccionar la imagen inicial que queremos que aparezca en el cliente. Si aun no aparece ninguna imagen es porque deben publicarse primero. Véase capitulo de publicación web.

Configuración del parámetro “Configuraciones Web” del Web Navigator. Procedimiento:  En la ventana de navegación de WinCC Explorer oprimir con clic derecho sobre el editor “Web Navigator” para desplegar el menú emergente y seleccionar “Configuraciones Web”.

Se abrirá una ventana donde se determinan los ajustes Web específicos del proyecto. Existen 4 tipos de configuraciones Web que puede realizar desde el WinCC Explorer: Compatibilidad. Runtime. Gadget. WebCenter.  Sobre la pestaña “Compatibilidad” verificar que este activo “Nombre de imagen y ruta”. Véase siguiente figura.

304

 Sobre la pestaña “WebCenter” buscar en el campo “Nombre” la imagen “3.0_Presentacion” publicada.

305

 En el campo “Idioma” seleccionar “Español”.  Utilice el campo “Recorte” para mostrar la porción o sección de la imagen de proceso que se visualiza en el cliente.  “Activar” el campo “Sello de tiempo” y ajustar a “30” el campo “Ciclo de actualización (seg)”  Pulsar “Añadir” para agregar al “WebCenter” la imagen del proceso que ha creado en el servidor y se quiere observar desde el cliente.  Repetir el procedimiento para todas las imágenes del proyecto que desean publicar.  Oprimir “Aceptar” para iniciar el proceso de publicación por WebCenter.

1.13 OPCION SIMATIC WINCC/DATAMONITOR Con SIMATIC WinCC/DataMonitor se pueden poner a disposición una colección de herramientas de análisis o funciones para la visualización de datos interactiva y para el análisis de estados de procesos actuales y de datos históricos a través de Intranet o Internet. o DataMonitor Server. o DataMonitor Client: representa un sistema puramente visualizador y evaluador para valores del proceso de WinCC. Para usar el WinCC/DataMonitor se instala e inicializa un servidor DataMonitor como servidor web. 1.13.1 HERRAMIENTAS DE WINCC/DataMonitor WinCC DataMonitor contiene 5 herramientas de análisis, las que se pueden seleccionar dependiendo del caso de aplicación. o o o o o

Process Screens. Webcenter. Trends and Alarms. Excel Workbooks. Reports.

306

Para efectos del desarrollo del proyecto solo se hará énfasis en el análisis de la herramienta “Process Screens”. Las demás herramientas no son utilizadas en la configuración del WinCC/DataMonitor de esta práctica. 1.13.2 PROCESS SCREENS. "Process Screens" o “Imágenes de proceso” sirve únicamente para observar y navegar a través de imágenes de proceso de WinCC con Microsoft Internet Explorer como el llamado "View Only Client". Para ello, por el lado del servidor, el DataMonitor hace uso de los mismos mecanismos que el WinCC Web Navigator, p. ej., para la comunicación, administración de usuarios y representación de datos gráficos. 1.13.3 APLICACIÓN DATAMONITOR. Un usuario posee dos alternativas disponibles para iniciar sesión con el uso de las funciones DataMonitor: o El usuario DataMonitor y el usuario del WinCC son idénticos en cuanto a su nombre y contraseña. Este usuario debe estar configurado en Windows y en el WinCC. o El inicio de sesión SIMATIC permite la administración central de los usuarios. Para ello, se deberá agregar usuarios al grupo "SIMATIC HMI VIEWER" (no aplica al proyecto). Como DataMonitor usa también mecanismos del WebNavigator, el capítulo "WebNavigator - Documentación" también es relevante para el usuario de DataMonitor. 1.13.4 CONFIGURACION DATAMONITOR SERVER. Para el uso de la herramienta “Process screens” del DataMonitor es necesario definir primero los usuarios y derechos para acceder en Windows. Cuando se instala el “DataMonitor Server” se crean automáticamente en Windows dos grupos de usuarios: o DM_Admin: o DM_User: El siguiente procedimiento describe los pasos necesarios para la configuración para todas las funciones de DataMonitor.

307

Creación de un usuario DataMonitor y asignación del usuario al grupo “DM_Admin” en Windows XP. Procedimiento:  Hacer clic derecho sobre “Mi PC” del menú “Inicio” de Windows y seleccionar la opción “Administrar” para abrir la ventana de “Administración de equipos”.

 Desplegar “Herramientas del sistema” y “Usuarios locales y grupos”

308

 Hacer clic derecho sobre “Usuarios” para desplegar el menú emergente y seleccionar “Usuario nuevo…”.

 En el campo "Nombre de usuario" asignar el nombre "Cliente1" al nuevo usuario.  En el campo "Nombre completo" escribir alguna nota para su usuario, p. ej., “Primer cliente para DataMonitor”.  En el campo “Contraseña” escribir “Unidades” como clave o Password que deberá tener el usuario creado.  Confirmar la contraseña y crear más usuarios de ser necesarios. Cerrar la ventana “Usuario nuevo”.  Hacer doble clic sobre “Grupos”.  Buscar y seleccionar con clic derecho “DM_Admin” del grupo para abrir el menú emergente. Elegir la opción “Agregar a grupo…”

309

 Sobre la ventana “Propiedades de DM_Admin” hacer clic en “Agregar”.

310

 Se abrirá una ventana donde se escribirá “Cliente1” el cual representa el nombre del usuario creado con anterioridad y que además, se quiere agregar al grupo “DM_Admin”.

Cliente1

 Cerrar la ventana con “Aceptar”.

Cliente1

 Observar que se creará el nuevo usuario dentro del grupo “DM_Admin”. Cerrar la ventana de propiedades con “Aceptar”.  Ciérrese la ventana “Administración de equipos”.

311

Creación de un grupo, usuario y derechos de acceso en un proyecto de WinCC. El “User Administrator” de WinCC Explorer permite la estructuración de la administración de grupos, usuarios y derechos de acceso de manera segura para el manejo y observación de los diferentes editores del “Sistema de configuración” y las funciones del “Sistema Runtime”. o Sistema de configuración: efectúa la administración de los usuarios y las autorizaciones. Aquí se anotan los nuevos usuarios, se otorgan contraseñas, se administran las autorizaciones en una tabla y se ejecuta el enlace con SIMATIC Logon. o Sistema Runtime: La tarea principal es la vigilancia de los inicios de sesión en el sistema y los derechos de acceso. Procedimiento:  Seleccionar el “User Administrator” del WinCC Explorer con clic derecho y elegir “Abrir”. Utilizar también doble clic para hacer este paso.

 En la lista de usuarios crear un “Grupo nuevo” y llámarlo “cliente_servidor”.

 Seleccionar las correspondientes autorizaciones del grupo “cliente_servidor”.  Agregar un “Usuario nuevo” dentro del grupo nuevo creado en el paso anterior. Sobre el campo “Nombre usuario” escribir “Cliente1” y contraseña “unidades”.

312

 Seleccionar con un clic el usuario recién creado y “Activar” la casilla “WebNavigator” para mostrar el campo de “Opciones web”. Cliente1

3.0_Presentacion

 Seleccionar el botón de “Imagen inicial” en las “Opciones web” para elegir la imagen que queremos se vea inicialmente. NOTA: Sólo se pueden seleccionar las imágenes que hayan sido publicadas con el “Web View Publisher” en el servidor WebNavigator. Realice el proceso de publicación ahora o después. Véase capitulo de publicación web.  Verificar en el campo “Idioma” este seleccionado “Español”. De lo contrario, utilizar el botón

.

NOTA: Se podrán seleccionar únicamente los idiomas que fueron instalados en WinCC  Activar con doble clic el derecho de acceso "(1000) Activar remoto" para que el usuario pueda iniciar o finalizar el Runtime desde otro equipo.

 Activar con doble clic el acceso "(1001) Configurar remoto". En este caso, un usuario podrá configurar el proyecto o efectuar en él, modificaciones desde otro equipo

313

 Si el usuario no requiere tener acceso a Activar y Configurar remotamente, es necesario que como mínimo se active el acceso “(1002) Acceso web – Sólo observar”. Este acceso, permite que el usuario sólo puede abrir el proyecto desde otro equipo, pero no puede efectuar modificaciones ni manejos.

 Cerrar la ventana del “User Administrator”.

314

1.14 OBJETIVO No. 2. VISUALIZACION DE PROYECTO PARA ESTACION MULTIPUESTO DESDE UN PC1-SERVIDOR Y PC2-CLIENTE El presente objetivo enseñará fácilmente al estudiante como visualizar el entorno grafico HMI configurado en el computador PC1-Servidor utilizando WinCC Runtime y en el computador PC2-Cliente utilizando Microsoft Internet Explorer. MATERIALES: o Un computador (PC1) con tarjeta de red y software WinCC V7.0+SP1 con opciones WinCC Server, WinCC/WebNavigator Server y Client instalados. o Un computador (PC2) con tarjeta de red. o Licencias “WinCC-RC”, “WinCC-RT”, “WinCC-Server” y “WinCCWebNavigator Server y Client” instaladas en el equipo PC1, con un mínimo de 128 PowerTag. o Tres cables de red (UTP) directos con terminales RJ-45. o Un HUB o SWITCH (L2). o Banco Maestro con fuente 24VDC y PLC S7-300, CPU315F 2PN/DP. o Memoria SD de SIEMENS, p. ej., referencia SIMATIC MMC 64KB. o Módulo de comunicación Profibus/EM-277 para PLC S7-200. o Sistema de automatización. “Modulo de visualización y control local/remoto de caudal”. o Cable Profibus o MPI para la comunicación del sistema Maestro/esclavo entre la CPU 315 y el EM-277. o 4 Bananas. CONTENIDO: o Visualizar proyecto Multipuesto desde PC1 como servidor y cliente. o Conexión y configuración física del sistema Cliente-Servido. o Visualizar proyecto Multipuesto desde PC2-Cleinte

315

1.15 VISUALIZACION DE PROYECTO MULTIPUESTO SOBRE UN PC1 ACTUANDO SIMULTANEAMENTE COMO SERVIDOR Y CLIENTE Para garantizar que el proyecto HMI ha sido correctamente configurado en el equipo PC1-Servidor, se procederá a realizar una primera prueba con el PC1Servidor cargando el proyecto en modo “Runtime”. Además, simultáneamente se trabajará una segunda prueba para cargar sobre el mismo PC1-Servidor la aplicación cliente, utilizando el “Microsoft Internet Explorer”. 1.15.1 PC1 ACTUANDO COMO SERVIDOR Para observar el comportamiento gráfico del proyecto en el PC1 actuando como servidor será necesario activar el proyecto, es decir, “WinCC Runtime”. Recuérdese de la Practica No. 3, que el modo Runtime es el estado que le permite al alumno/operario observar y manipular el proyecto desde la interfaz HMI del equipo PC1-Servidor. La Activación, visualización y funcionamiento del proyecto Multipuesto deberá ser idéntica a la mostrada en la práctica No. 3 para el proyecto Monopuesto. Proceda a Activar el proyecto en WinCC y podrá observar las siguientes tres imágenes:

316

317

1.15.2 PC1 ACTUANDO COMO CLIENTE Para utilizar el PC1-Sevidor como PC1-Cliente simultáneamente, es necesario tener instalado en el equipo PC1 la opción de WinCC “WebNavigator Client” la cual permite verificar localmente el estado de la configuración de un proyecto WinCC en el equipo servidor con Microsoft Internet Explorer. Antes de iniciar el cliente desde el internet explorer es necesario: Haber creado un usuario con permisos en el “User Administrator” del proyecto WinCC. El proyecto en el PC1-Servidor se encuentre configurado, publicado y activado para el acceso. Procedimiento:  Abrir el “Microsoft Internet explorer” en el PC1-Servidor desde “Inicio > Todos los programas > Internet Explorer“.

 Sobre la barra de búsqueda del internet Explorer, escribir la “Dirección IP” (192.168.0.11) o el “Nombre del equipo servidor” (HOME-FA927E6719).

http://192.168.0.11

 Escribir en el campo “Usuario” el nombre del usuario creado (cliente_pc2) en el “User Administrator” de WinCC explorer.  Introducir en el campo “Contraseña” la clave “cliente”.

318

cliente_pc2 cliente

NOTA: El usuario debe ser miembro de los grupos de usuarios de WinCC. Véase capitulo de creación de usuarios en WinCC.  Al ingresar el usuario y la contraseña aparecerán en pantalla un aviso de anuncia que se “Internet explorer” se está tratando de conectar al servidor (Connecting to Server…). Además, aparecerá otro indicando que ya se conectó y está cargando (Done) el proyecto en la página.

 Después de algunos segundos se ingresará a la página de inicio configurada para el cliente. Véase tres graficas siguientes.  Si se observan las imágenes desde el internet explorer del equipo PC1-Servidor como cliente, se puede decir que la visualización desde otro equipo PC2-Cliente es un éxito. Tenga presente que solo lo limitan las condiciones de software en el equipo cliente. 319

320

INTERFAZ DE NAVEGACION DE WINCC WEB Para abrir la interfaz de navegación de WinCC Web, es necesario pasar el cursor del mouse cerca al margen izquierdo de la página abierta en el Microsoft internet Explorer. La versión básica de la interfaz tiene integrada las siguientes funciones: Menú "Cambiar servidor”

Menú "Servidores visitados” Navegación a los servidores Web visitados hasta ahora. [192.168.0.11]. Menú del “Servidor actual”  Imágenes de proceso: Visualización o navegación a imágenes del proceso del servidor Web actual.  Diagnóstico: Para el diagnóstico de proyectos WinCC y la conexión con el servidor Web.

321

Tabla información Clients. CAMPO Inicio de sesión (login)

Time Esta página sirve para el diagnóstico del WinCC Web Navigator Server y de sus clientes activos conectados. Las informaciones de estado se muestran en dos bloques:

Type

o Un bloque de información para el servidor. o Un bloque de información para cada cliente conectado o cliente de diagnóstico. Tabla información Server. CAMPO Cantidad de clientes View Only conectados Last Update

Connected Clients Connected Diagnose Clients Clientes View Only conectados

PID

WebNavigator

WebNavigator

DESCRIPCION Nombre de usuario del usuario actual Duración de la sesión del usuario actual o bien momento del último establecimiento de conexión automático (Reconnect). Tipo del cliente Web, p. ej. Estándar, Demo, View Only. ID de proceso de la instancia de WebNavigatorRT.exe en el servidor Web con él que comunica este cliente Web

 Herramientas adicionales.

DESCRIPCION Muestra la versión del Web Navigator Server Fecha y hora de la última actualización de la visualización Cantidad de los clientes conectados Cantidad de los clientes de diagnóstico conectados. Cantidad de clientes View Only conectados.

 Área de descargas: descarga de ampliaciones para WebNavigator y el sistema.

322

Menú "Configuración” Configuración del cliente Web, como p.ej. adaptación del tamaño de las imágenes de proceso, activación del teclado de la pantalla, bloqueo de las combinaciones de teclas.

Menú "Actualidad” Enlaces a páginas Web como p.ej. "SIMATIC HMI", "WinCC" o "WinCC flexible”. Menú "Idioma” Cambio de idioma de la interfaz de navegación. Normalmente existen cinco idiomas. Alemán, Inglés, Francés, Italiano y Español.

323

1.16 CONEXIÓN ELECTRICA Y DE COMUNICACIÓN DEL SISTEMA CLIENTE/SERVIDOR Realice a continuación la conexión eléctrica y de comunicación de los equipos PC1-Servidor, PC2-Cliente y PLC de la red LAN utilizada para controlar el sistema de automatización. Conexión eléctrica y de comunicación del “HUB o SWITCH L2”

Procedimiento:  Certificar que el “HUB ó SWITCH (L2)” no se encuentra conectado a la red eléctrica de alterna (110 VAC).  Conectar en las ranuras libres del “HUB ó SWITCH” los terminales RJ-45 de los cables de red (UTP) directos que comunicarán los dispositivos PC1-Servidor, PC2-Cliente y PLC S7-300

324

 Acoplar en las tarjetas de red de cada uno de los equipos PC1, PC2 y PLC, los extremos libres RJ-45 de los cables conectados al HUB.

Computador PC1-Servidor

Computador PC2-Cliente

PLC S7-300

 Conectar la alimentación eléctrica del HUB a un punto de 110VAC.  Realizar el procedimiento de “Conexión y configuración física del sistema Maestro/Esclavo” al sistema de automatización descrito en el objetivo 1 de la práctica 3.

Red PROFIBUS DP

325

Prueba de comunicación entre equipos PC1-Servidor y PC2-Cliente. Realizar la prueba de “ping” al PC1-Servidor desde el PC2-Cliente y viceversa con el fin de verificar el estado del la comunicación entre los equipos del sistema cliente/servidor. Procedimiento:  Sobre el PC2-Cliente hacer clic en “Inicio > Ejecutar” de Windows y escribir “cmd” para abrir la ventana de D.O.S.

cmd

 Escriba “ping + espacio + dirección IP del PLC”, p. ej., “ping 192.168.0.11”.  Comprobar que el número de paquetes enviados sea igual al número de paquetes recibidos, es decir, ningún paquete perdido.  Realizar el mismo procedimiento de “ping” desde el PC1-Servidor al PC2Cliente.

1.17 VISUALIZACION DE PROYECTO MULTIPUESTO DESDE UN PC2CLIENTE Una vez configurado el PC1 como equipo Servidor y comprobado su visualización y funcionamiento, se podrá decir también que su visualización y funcionamiento desde otro equipo PC2-Cliente es válida. Por lo general, el computador PC2 que se utilizará como cliente requiere que tenga inicialmente algunas características de software y permisos de acceso que podrán ser evaluados y configurados antes ó durante la interacción del PC2Cliente desde Microsoft Internet Explorer con el equipo PC1-Servidor. Para efectos prácticos de esta guía, se realizará la configuración del PC2-Cliente durante la interacción con el equipo PC1-Servidor.

326

1.17.1 CONFIGURACION DEL EQUIPO PC2-CLIENTE El procedimiento para acceder a un equipo PC1-Servidor desde un equipo PC2Cliente, es tan sencillo e idéntico al realizado en el paso anterior, es decir, “PC1 actuando como cliente”. La diferencia se refleja cuando deseamos abrir por primera vez el proyecto remotamente desde el PC2-Cliente, debido a que normalmente el cliente debe cumplir con algunos requerimientos de software que deberán ser configurados a medida que se intenta abrir la aplicación del proyecto desde el cliente web. Procedimiento:  Abrir el “Microsoft Internet explorer” en el PC2-Cliente desde “Inicio > Todos los programas > Internet Explorer“.

 Sobre la barra de búsqueda del internet Explorer, escribir la “Dirección IP” 192.168.0.11 o el “Nombre del equipo servidor”, por ejemplo HOMEFA927E6719.

http://192.168.0.11

 Escribir en el campo “Usuario” el nombre del usuario creado (cliente_pc2) en el “User Administrator” de WinCC explorer.  Introducir en el campo “Contraseña” la clave “cliente”.

327

cliente_pc2 cliente

NOTA: El usuario debe ser miembro de los grupos de usuarios de WinCC. Véase capitulo de creación de usuarios en WinCC.  Esperar algunos minutos hasta que aparezca la ventana que se muestra a continuación.

328

 Por defecto, en el proceso de interacción entre el Cliente con el Servidor se generarán en el PC2-Cliente algunos complementos. Proceda a ejecutar todos y cada uno de los complementos requeridos por “Microsoft” y “Siemens”.  Proceda a hacer clic sobre “Click here to install” mostrado en la gráfica anterior, con el fin de proceder a descargar desde el PC1-Servidor el software “SIMATIC WinCC / DataMonitor Client”.

 Iniciar la instalación del paquete “SIMATIC WinCC / DataMonitor Client” sobre el equipo PC2-Cliente.

329

 Después de la instalación del “DataMonitor” aparecerá la siguiente ventana.

 Presionar “OK” para iniciar la descarga desde el PC1-Servidor e instalación sobre el PC2-Cliente del software “WinCC WebNavigator Client”.  Aparecerá por ultimo una ventana informando la necesidad de instalación de más software que no son requeridos para la aplicación de la presente práctica.

330

 Terminar de ejecutar los complementos faltantes y despliegue la interfaz de navegación que aparece al pasar el cursor del mouse sobre el margen izquierdo del internet Explorer.

 Hacer clic sobre “192.168.0.11” para dar inicio a la conexión del PC2-Cliente con el PC1-Servidor.  Aparecerá en pantalla un aviso de anuncia que se “Internet explorer” se está tratando de conectar al servidor (Connecting to Server…). Además, aparecerá otro indicando que ya se conectó y está cargando (Done) el proyecto en la página.

 Después de algunos segundos se ingresará a la página de inicio configurada para el cliente. Obsérvese las tres graficas mostradas que deberán ser idénticas a las mostradas en las pruebas hechas al “PC1 actuando como cliente”.

331

4.2.3 PRACTICA No. 5. IMPLEMENTACIÓN CON WINCC V7.0 DE UN PROYECTO PARA ESTACION MULTIPUESTO A TRAVÉS DE INTERNET

332

INTRODUCCIÓN. En la Practica No. 5, el estudiante podrá utilizar la tecnología del internet inalámbrico portátil (USB) ofrecida por empresas de telefonía celular, para observar y manipular remotamente desde cualquier lugar del mundo las variables que gobiernan un proceso industrial ó específicamente las variables del “Módulo de visualización y manipulación local/remota de agua”. El alumno/operario utilizará cualquier equipo PC2-Cliente para acceder (con los respectivos permisos) a un PC1-Servidor y disponer a su acomodo el estado de las variables del proyecto para estación Multipuesto que controla el sistema de automatización. De la misma forma, el PC1-Servidor reflejará a todos y cada uno de sus clientes (PC2), la información actual de las variaciones que el alumno/operario realice localmente al proceso. REQUISITOS: o Haber desarrollado la Práctica No.3 y 4. MATERIALES: o Un computador (PC1) con tarjeta de red y software WinCC V7.0+SP1 con opciones WinCC Server, WinCC/WebNavigator Server y Client instalados. o Un computador (PC2) con tarjeta de red y configuración previa utilizada en la práctica No. 4. o Licencias “WinCC-RC”, “WinCC-RT”, “WinCC-Server” y “WinCCWebNavigator Server y Client” instaladas en el equipo PC1, con un mínimo de 128 PowerTag. o Dos (2) Modem USB inalámbricos para conexión de un equipo a Internet. CONTENIDO: o Configuración del equipo PC1-Servidor a Internet. o Estado de la conexión a Internet del equipo PC1-Servidor. o Configuración del equipo PC2-Cliente a Internet. o Visualización desde Internet de un proyecto para estación multipuesto utilizando un PC2-Cliente.

333

1.18 CONFIGURACIÓN DEL EQUIPO PC1-SERVIDOR A INTERNET

Procedimiento:  Insertar el primer modem USB inalámbrico a cualquiera de los puertos USB del equipo PC1-Servidor.

 En caso de no ser detectado el dispositivo USB en el primer puerto, proceda a mover el modem por todos y cada uno de los puertos hasta encontrar el adecuado.  Esperar a que el PC1 inicie el “Autorun” una vez se ha insertado el dispositivo o buscar en la carpeta que crea el modem en “Mi PC” y hacer doble clic sobre el archivo “Autorun”.  Conectar a Internet el PC1-Servidor desde el software que carga por defecto el dispositivo USB inalámbrico de Internet.  Abrir el “Microsoft Internet explorer” en el PC1-Servidor desde “Inicio > Todos los programas > Internet Explorer“.

334

 Buscar cual es la dirección IP del PC1 ó escribir sobre la barra de búsqueda del internet Explorer “http://whatismyipaddress.com” para abrir una página de internet que ayudará a determinar cuál es la dirección IP actual para el equipo PC1-Servidor.

http://whatismyipaddress.com

NOTA: Recuerde que esta no es una IP fija, por el contrario, es una IP dinámica y al momento de caerse la red, el proveedor de internet asignará una nueva dirección IP diferente a la anterior.

 Nótese que el equipo PC1-Servidor posee momentáneamente asignada la IP “186.97.141.213”.

335

NOTA: Téngase presente que la dirección IP “186.97.141.213” es la dirección por la cual el equipo PC2-Cliente va a acceder a través de Internet al PC1-Servidor. Si el proveedor del servicio de Internet cambia la dirección IP, se le deberá recordar nuevamente la IP al usuario del PC2-Cliente.

1.19 ESTADO DE LA CONEXIÓN A INTERNET DEL EQUIPO PC1-SERVIDOR Utilizar una prueba de “ping continuo” (-t) en el equipo PC1-Servidor a cualquier página conocida de Internet, con el fin de garantizar que haya continuidad en el estado de la dirección IP asignada momentáneamente al PC1-Servidor. Procedimiento:  Sobre el PC1-Servidor hacer clic en “Inicio > Ejecutar” de Windows y escribir “cmd” para abrir la ventana de D.O.S.

cmd

 Escriba “ping + espacio + pagina reconocida + - + t”, por ejemplo: “ping www.yahoo.com -t”.  Comprobar que el número de paquetes enviados sea igual al número de paquetes recibidos, es decir, ningún paquete perdido.

336

1.20 CONFIGURACIÓN DEL EQUIPO PC2-CLIENTE A INTERNET Realizar al equipo PC2-Cliente el mismo procedimiento de configuración a Internet realizado al equipo PC1-Servidor.

Procedimiento:  Insertar e instalar en el PC2-Cliente el segundo Modem USB inalámbrico para comunicar el equipo cliente a Internet.

 Conectar a Internet el PC2-Cliente desde el software que carga por defecto el dispositivo USB inalámbrico de Internet.  Abrir sobre el PC2-Cliente el “Microsoft Internet explorer” desde “Inicio > Todos los programas > Internet Explorer“.  Buscar cual es la dirección IP del PC2 ó escribir sobre la barra de búsqueda del internet Explorer “http://whatismyipaddress.com” para abrir una página de internet que ayudará a determinar cuál es la dirección IP actual para el equipo PC2-Cliente.  Anótese la dirección IP momentáneamente asignada al equipo PC2-Cliente.

337

 Comprobar y garantizar la conexión a Internet del equipo PC2-Cliente haciéndose “ping” continuo a una página de internet conocida, p. ej.: “ping www.yahoo.com -t”.  Realizar desde el PC2-Cliente prueba de “ping” a la dirección IP “186.97.141.213” asignada momentáneamente al equipo PC1-Servidor.  Realizar desde el PC1-Servidor prueba de “ping” a la dirección IP asignada momentáneamente al equipo PC2-Cliente.

1.21 VISUALIZACIÓN DESDE INTERNET DE UN PROYECTO PARA ESTACIÓN MULTIPUESTO UTILIZANDO UN PC2-CLIENTE

Procedimiento:  Desde WinCC Explorer “Abrir” y “Activar” sobre el equipo PC1-Servidor el proyecto para estación multipuesto configurado y comprobado en la Práctica No. 4.  Abrir sobre el equipo PC2-Cliente el “Microsoft Internet explorer” desde “Inicio > Todos los programas > Internet Explorer“.  Sobre la barra de búsqueda del internet Explorer en el PC2-Cliente, escribir la “Dirección IP” dinámica actual “186.97.141.213” asignada por el proveedor de internet al equipo PC1-Servidor.

http:// 186.97.141.213

 Escribir en el campo “Usuario” el nombre del usuario creado (cliente_pc2) en el “User Administrator” de WinCC explorer.  Introducir en el campo “Contraseña” la clave “cliente”. 338

cliente_pc2 cliente

NOTA: El usuario debe ser miembro de los grupos de usuarios de WinCC. Véase capitulo de creación de usuarios en WinCC.  Al ingresar el usuario y la contraseña aparecerán en pantalla un aviso de anuncia que se “Internet explorer” se está tratando de conectar al servidor (Connecting to Server…). Además, aparecerá otro indicando que ya se conectó y está cargando (Done) el proyecto en la página.

 Después de algunos segundos se ingresará a la página de inicio configurada para el cliente. Véase tres graficas siguientes.

339

340

341

5. DISEÑO DE UN SISTEMA DE CONTROL PID DE CAUDAL 5.1 DESCRIPCION DE UN CONTROL PID Los controladores PID son una herramienta implementada a nivel industrial con el fin de ayudar en la optimización de sistemas los cuales tiene la capacidad de eliminar errores en estado estacionario mediante la acción integral, y puede anticipar el futuro con la acción derivativa. Estos se combinan a menudo con cierta capacidad lógica, funciones secuenciales, selectores y bloques de funciones sencillos para construir así los complicados sistemas de automatización utilizados en la producción de energía, transporte y procesos de fabricación Los controladores PID, son suficientes para muchos problemas de control, particularmente cuando las dinámicas del proceso son benignas y los requisitos de comportamiento son modestos. 5.2 COMPONENTES DE UN CONTROL PID El controlador PID está basado en las siguientes acciones: 1. Proporcionales 2. Integrales 3. Proporcionales-Integrales 4. Proporcionales-Derivativos 5. Proporcionales-Integrales-Derivativos 5.2.1 P: acción de control proporcional Un controlador proporcional puede controlar cualquier planta estable, pero posee un desempeño limitado y un error muy notable en régimen permanente (off-set). Esta acción da una salida del controlador que es Proporcional al error, es decir: u (t) = KP e (t) Que descrita desde su función de transferencia queda: U(s)/E(s) = Kp Donde Kp es una ganancia proporcional ajustable.

342

Este tipo de controlador puede ser visto como un amplificador con una ganancia ajustable, su representación es la mostrada en la imagen

5.2.2 I: Acción de control integral: Esta acción de control en ocasiones es denominada también control de reajuste (reset). Esta acción da una salida del controlador que es proporcional al error acumulado, lo que implica que es un modo de controlar lento. La ecuación definida para esta acción es:

Y su equivalente en función de transferencia es: U(s)/E(s)= Kis Donde la señal de control u(t) tiene un valor diferente de cero cuando la señal de error e(t) es cero. Por lo que se concluye que dada una referencia constante, o perturbaciones, el error en régimen permanente en cero Su representación en diagrama de bloques es el representado en la figura

343

5.2.3 PI: acción de control proporcional-integra La gran mayoría de los controladores industriales conocidos son de tipo PI. Se puede demostrar que un control PI es adecuado para todos los procesos donde la dinámica es esencialmente de primer orden. A continuación se muestra la ecuación que define la acción PI:

Donde Ti se denomina tiempo integral y es quien ajusta la acción integral, y la equivalencia en función de transferencia resultante es: U(s) / E(s)= Kp (1 +1/Tis) Donde: Kp= Ganancia proporcional Ti= Tiempo Integral Ambos parámetros son ajustables, el tiempo integral ajusta la acción de control integral mientras que un cambio en el valor de la ganancia proporcional, afecta las partes integral y proporcional de la acción de control. Su representación en diagrama de bloques es el mostrado en la figura

Estas son algunas ventajas de este tipo de accion de control por el controlador PI: * Mejora el amortiguamiento y reduce el sobre paso máximo. * Incrementa el tiempo de levantamiento. * Disminuye el ancho de banda. * Mejora el margen de ganancia y de fase y la magnitud de pico de resonancia. * Filtra el ruido a alta frecuencia. * El error en estado estable se mejora con un orden es decir, si el error en estado estable a una entrada dada es constante, el control PI lo reduce a cero. 344

5.2.4 PD: acción de control proporcional-derivativa. Esta acción llamada también control de velocidad es de carácter predictivo, lo que hace más rápida la acción de control, aunque tiene la desventaja que limita su utilización y es que amplifica las señales de ruido y puede provocar saturación en el actuador. Está acción está definida mediante:

Y la función de transferencia del controlar PD resultante es: U(s)/E(s) = Kp(1 + Tds) Cuando una acción de control derivativa se agrega a un controlador proporcional, permite obtener un controlador de alta sensibilidad, es decir que responde a la velocidad del cambio del error y produce una corrección significativa antes de que la magnitud del error se vuelva demasiado grande. Aunque el control derivativo no afecta en forma directa al error en estado estacionario, añade amortiguamiento al sistema y por tanto, permite un valor más grande que la ganancia K, lo cual provoca una mejora en la precisión en estado estable. La acción de control derivativa nunca se utiliza por sí sola, debido a que solo es eficaz durante períodos transitorios. Diagrama de bloques de un controlador PI

La aplicación de este tipo de control produce algunos efectos sobre sistema a controlar: * Mejora el amortiguamiento y reduce el sobrepaso máximo. * Reduce el tiempo de levantamiento y el tiempo de asentamiento. * Incrementa el ancho de banda. * Mejora el margen de ganancia y de fase y la magnitud de pico de resonancia. * Puede acentuar el ruido en altas frecuencias.

345

* No es efectivo para sistemas ligeramente amortiguados o inicialmente estables. * El error en régimen permanente no es afectado a menos que se varíe con el tiempo. 5.2.5 PID: acción de control proporcional-integral-derivativa Esta acción combinada reúne las ventajas de cada una de las tres acciones de control individuales este es el control ideal para las necesidades a nivel industrial y que se toma como modelo de referencia para el desarrollo de trabajos que presentan retos de ingeniería moderna. La ecuación de un controlador con esta acción combinada se obtiene mediante:

Y su función de trasferencia es:

Su representación en diagramas de bloques es la mostrada en la figura

5.3 INTRODUCCION AL AUTO SINTONIZODOR PID El auto sintonizador PID seleccionado para el proyecto se encuentra radicado al S7-200 basado en la técnica de realimentación con relé la cual provoca una oscilación pequeña sin desajustar el proceso manteniéndolo estable Los limites del proceso que son la frecuencia y la ganancia son determinados de acuerdo a las oscilaciones y los cambios de amplitud en la variable de proceso una vez obtenidos estos valores el auto sintonizador PID proponen 346

diferentes alternativas de sintonía, los valores propuestos dependen de la velocidad de respuesta del proceso, donde hay respuestas rápidas, media, lenta o muy lenta Una respuesta rápida puede tener un sobre impulso correspondiente a una acción de sintonía sud amortiguada. Una respuesta media a punto de tener un sobre impulso correspondiente a una acción críticamente amortiguada Una respuesta lenta no podría tener sobre impulso correspondiente a una acción de sintonía sobre amortiguada Una respuesta muy lenta no podría tener sobre impulso correspondiente a una acción de sintonía altamente sobre amortiguada. Además de proponer valores de sintonía, el auto sintonizador PID puede determinar automáticamente los valores de histéresis y de desviación de la variable de proceso. El objetivo del auto sintonizador PID consiste en determinar un juego de parámetros de sintonía que ofrezcan una aproximación razonable a los valores óptimos del lazo. A partir de los valores de sintonía propuestos, el usuario puede efectuar la sintonización fina y optimizar realmente el proceso. Unos de los requisitos previos para poder efectuar la auto sintonía es que se encuentre en automático y estable el lazo que se desea ajustar, esto implica que la variable de proceso debe haber alcanzado el punto de consigna, o su salida del lazo este próxima al centro del rango de control. 5.3.1 Auto histéresis y auto desviación. Cuando se realiza la auto sintonía es necesario calcular el parámetro de histéresis el cual indica la excursión (positiva o negativa) de la consigna que puede tener la variable de proceso sin que el controlador del relé modifique la salida. Este valor se utiliza para minimizar el efecto del ruido en la señal de la variable de proceso, con el objetivo de poder determinar más exactamente la frecuencia natural de oscilación del proceso, para este proceso es necesario la toma de 100 muestras como mínimo que toma alrededor de 20 segundos, una vez realizados todos los muestreos se calcula la desviación estándar de los mismos. El valor de histéresis debe ser el doble de la desviación estándar.

347

5.3.2 Secuencia de auto sintonía Una vez obtenidos los valores de histéresis y de desviación se procede con la Secuencia de auto sintonía. El proceso de sintonía comienza cuando el paso de salida inicial se aplica a la salida del lazo, este cambio del valor de salida debería causar un cambio correspondiente del valor de la variable de proceso cuando el cambio de la salida aleje la PV de la consigna lo suficiente de manera que se exceda el límite de la histéresis, el auto sintonizador detectará un evento de paso por cero. En cada evento de paso por cero, el auto sintonizador accionará la salida en el sentido opuesto, para completar la secuencia se requiere doce pasos por cero en total. La magnitud de los valores pico a pico y de la frecuencia dinámica del proceso

dependen

de la

Los valores límite de ganancia y de frecuencia se calculan conforme con la información obtenida acerca de la frecuencia y la ganancia del proceso durante el proceso de auto sintonía. A partir de estos valores se calculan los valores propuestos para la ganancia proporcional, así como para los tiempos de acción integral y derivativa. 5.3.3 Condiciones de advertencia Cuando se está realizando la auto sintonía pueden ocurrir tres valores de advertencia los cuales se depositan en tres bits de campo ASTAT de la tabla del lazo - La advertencia 0 se genera si el valor de desviación no es por lo menos 4 veces superior al de la histéresis. Esta comprobación se efectúa al conocerse realmente el valor de histéresis, lo que depende del ajuste de auto histéresis. - La advertencia 1 se genera si la diferencia entre los dos valores de error de pico obtenidos durante los primeros 2,5 ciclos de la auto sintonía es 8 veces superior. - La advertencia 2 se genera si el error de pico promedio medido no es por lo menos 4 veces superior al valor de histéresis. El auto sintonizador considera que la variable de proceso se encuentra dentro del rango permitido si su valor es mayor que 0,0 y menor que 1,0. Si durante la secuencia de auto histéresis se detecta que la PV está fuera de rango, la auto sintonía se cancelará inmediatamente con un error de fuera de rango.

348

Si se detecta que la PV está fuera de rango entre el comienzo de la secuencia de sintonía y el cuarto paso por cero, el valor del paso de salida se cortará a la mitad y la secuencia de sintonía se reiniciará desde el principio. Si se detecta un segundo evento de PV fuera de rango tras el primer paso por cero siguiente al reinicio, la auto sintonía se cancelará con un error de fuera de rango. Cualquier evento de PV fuera de rango que ocurra después del cuarto paso por cero cancelará inmediatamente la auto sintonía y producirá un error de fuera de rango. 5.4 AUTOSINTONIZACION DE UN LAZO PID CON UN S7-200 La sintonización consiste en el hecho de encontrar los parámetros óptimos de la Ganancia proporcional, Tiempo de acción integral y Tiempo de acción derivativo en un controlador PID Con el fin de ayudar a la estabilización de las Variables de Proceso (PV), SIEMENS ha implementado en los autómatas programables S7-200, sistemas de control PID Autosintonizarbles, es decir, autónomos para la generación de las constantes Proporcional (P), Integral (I) y Derivativa (D) presentes en un lazo cerrado de control PID. Su implementación no es tan exacta como los métodos analíticos de control, pero ofrece una aproximación razonable a los valores óptimos del lazo y de donde el operario/alumno puede partir para efectuar la sintonización fina y optimizar realmente el proceso, sin un conocimiento profundo en técnicas clásicas de control. Para la autosintonización de un lazo de control PID en un PLC S7-200, es necesario que el usuario/alumno examine la secuencia de pasos descritos a continuación; con el fin de conocer desde el funcionamiento básico realizado por el autómata, hasta la implementación de autosintonía aplicado a un “Modulo de visualización y control local/remoto de flujo” ubicado en los laboratorios de las Unidades Tecnológicas de Santander UTS. Algoritmo de lazo PID en un PLC S7-200. Tabla de lazo PID Asistente de operaciones PID de MicroWIN. Subrutina de inicialización. Tabla de estado. Panel de control de sintonía PID. Control Proporcional. Puesta en marcha. Autosintonía de lazo PID. Secuencia de autosintonía PID.

349

5.4.1 Algoritmo de lazo PID en un PLC S7-200. Las últimas generaciones de CPUs de familia S7-200 de SIEMENS35, poseen un algoritmo PID el cual permite hacer regulación con acción proporcional, integral y derivativa. Para la implementación del algoritmo PID se utilizan 9 parámetros, de 4 bytes cada uno (palabra doble), almacenados en una tabla de lazo que abarca 36 Bytes. Figura 56. Estructura básica de un lazo de control PID. CONTROLADOR

Gc(s)

K P e(t) r(t)

e(t)

SP

ERROR

KI

e( )d

PV

KD

M(t) CV

PLANTA

y(t) PV

de(t ) dt Fuente: Autores.

En un lazo de control PID en estado estable (figura anterior), el valor de la salida CV (Control Value) varia de tal forma que garantice que el error de regulación (e) sea cero. El error (e) se deriva de la diferencia del Set Point (SP) llamado también “Punto de trabajo deseado” y la variable de proceso PV llamada “Punto de trabajo real”. El principio de una regulación PID se basa en la ecuación (1) que se indica a continuación y que expresa la salida M(t) como una función de un término proporcional, uno integral y uno diferencial:

Donde: 35

M(t):

Salida del lazo en función del tiempo.

CPUs con referencia 6ES7 21x-0xx23-0XB0, donde el 23 indica que es la última generación.

350

KC: e: MINICIAL:

Ganancia del lazo. Error de regulación. Salida del lazo en función del tiempo

Para poder implementar esta función de regulación (1) en un sistema digital, el valor de la función continua del error deberá cuantificarse mediante muestreos periódicos, calculándose seguidamente el valor de la salida 36. La ecuación que constituye la base de la solución en un sistema digital es:

Donde:

Mn: Valor de salida del lazo calculado en el muestreo n-ésimo. KC: Ganancia del lazo. en: Valor del error del lazo en el muestreo n-ésimo. en-1: Valor previo del error de regulación [en muestreo (n-1)-ésimo]. KI: Constante proporcional del término integral. MINICIAL: Valor inicial de la salida del lazo. KD: Constante proporcional del término diferencial.

Para esta ecuación (2), el término integral se muestra en función de la sumatoria de todos los términos del error, desde el primer muestreo hasta el muestreo actual. El término diferencial es una función del muestreo actual (en) y del muestreo previo; mientras que el término proporcional sólo es función del muestreo actual (en-1). En un sistema digital no es práctico almacenar todos los muestreos del término del error, además de no ser necesario. Puesto que un sistema digital debe calcular el valor de salida cada vez que se muestre el error, comenzando en el primer muestreo, sólo es necesario almacenar el valor previo del error y el valor previo del término integral. Debido a la naturaleza repetitiva de la solución basada en un sistema digital, es posible simplificar la ecuación a resolver en cada muestreo. La ecuación simplificada es:

Donde:

36

Mn: KC: en:

Valor de salida del lazo calculado en el muestreo n-ésimo. Ganancia del lazo. Valor del error del lazo en el muestreo n-ésimo.

Ayuda de STEP 7 – MicroWIN. “PID > Calculo PID > Algoritmo del lazo PID”

351

en-1: KI: KD: MX:

Valor previo del error de regulación [en muestreo (n-1)-ésimo]. Constante proporcional del término integral. Constante proporcional del término diferencial. Valor previo del término integral [en muestreo (n-1)-ésimo].

Para calcular el valor de salida del lazo (Mn), la CPU utiliza una forma modificada de la ecuación simplificada anterior. Esta ecuación modificada equivale a:

Donde:

Mn: Valor de salida del lazo calculado en el muestreo n-ésimo. MPn: Valor del término proporcional de salida del lazo en el muestreo n-ésimo. MIn: Valor del término integral de salida del lazo en el muestreo n-ésimo. MDn: Valor del término diferencial de salida del lazo en el muestreo n-ésimo.

De lo cual se tiene que:

, si SPn = SPn-1 En resumen,

Donde:

KC: Ganancia del lazo. SPn: Valor de la consigna en el muestreo n-ésimo. SPn-1: Valor de la consigna en el muestreo (n-1)-ésimo. PVn: Valor de la consigna en el muestreo (n-1)-ésimo. PVn-1: Valor de la consigna en el muestreo n-ésimo. T S: Tiempo de muestreo del lazo. TI: Período de integración del lazo (también llamado tiempo de acción integral). MX: Valor previo del término integral [en muestreo (n-1)-ésimo]. T D: Período de diferenciación de lazo (también llamado tiempo de acción derivativa).

352

5.4.1.1 Término proporcional (MPn) de la ecuación PID en un S7-200

El término proporcional MP es el producto de la ganancia KC, la cual controla la sensibilidad del cálculo de la salida y, del error (e) que es la diferencia entre el valor de consigna (SP) y la variable del proceso (PV) para un instante de muestreo n-ésimo. 5.4.1.2 Término integral (MIn) de la ecuación PID en un S7-200

El término integral MI es proporcional a la suma del error (e) a lo largo del tiempo. Además, incluye también varias constantes tales como la ganancia (KC), el tiempo de muestreo (TS), que define el intervalo con que se recalcula periódicamente el valor de salida del lazo PID, y el tiempo de acción integral (TI), que es un tiempo utilizado para controlar la influencia del término integral en el cálculo de la salida. 5.4.1.3 Término diferencial de la ecuación PID en un S7-200

El término diferencial MD es proporcional a la tasa de cambio del error. Para evitar cambios o saltos bruscos de la salida debidos a cambios de la acción derivativa o de la consigna, se ha modificado esta ecuación bajo la hipótesis de que la consigna es una constante SPn = SPn-1. En consecuencia, se calcula el cambio en la variable del proceso en lugar del cambio en el error. 5.4.2 Tabla del lazo PID. La tabla del lazo PID representa los campos de la memoria V del autómata que contiene los parámetros del mismo. Inicialmente, contenía un tamaño de 36 bytes de longitud, la cual debido a que se agrego la Autosintonía PID, se ha ampliado a una longitud de 80 bytes, a partir de la dirección inicial 0 y continuando de 4 en 4. Los primeros 9 bytes (0 al 32, tabla siguiente) representan los campos utilizados en el cálculo del algoritmo de lazo PID descrito más adelante.

353

Tabla 22: Campos asignado para cálculo del algoritmo de lazo PID. OFFSET

CAMPO

0

PVn

4 8

12

FORMATO

TIPO

Variable de proceso (Valor real)

Palabra Doble (Real)

IN

Contiene la variable del proceso que debe estar escalada entre 0.0 y 1.0.

SPn

Set Point (Consigna)

Palabra Doble (Real)

IN

Contiene la consigna que debe estar escalada entre 0.0 y 1.0.

Mn

Salida (OUT) (Acción de control)

Palabra Doble Contiene la salida calculada, IN/OUT (Real) escalada entre 0.0 y 1.0.

Ganancia

Palabra Doble (Real)

KC

NOMBRE

DESCRIPCION

IN

Contiene la ganancia, que es una constante proporcional. Puede ser un número positivo o negativo.

IN

Contiene el tiempo de muestreo en segundos. Tiene que ser un número positivo.

16

TS

Tiempo de muestreo

Palabra Doble (Real)

20

TI

Tiempo de acción integral

Palabra Doble (Real)

IN

Contiene el tiempo de acción integral en minutos. Tiene que ser un número positivo.

24

TD

Tiempo de acción derivativa

Palabra Doble (Real)

IN

Contiene el tiempo de acción derivativa en minutos. Tiene que ser un número positivo.

28

MX

Sumas integrales (bias)

Palabra Doble Contiene el valor de la suma IN/OUT (Real) integral entre 0.0 y 1.0.

Ultimo valor real

Contiene el último valor real Palabra Doble IN/OUT almacenado al ejecutar por (Real) última vez la instrucción PID.

32

PVn-1

Fuente: Tutorial MicroWIN. Los siguientes 14 campos que soporta la tabla de lazo PID (36 al 76, tabla siguiente) son utilizados para la Autosintonía del controlador PID.

354

Tabla 23: Campos asignado para Autosintonía de lazo PID. OFFSET 36 40 41 42 43 44 48 52 56 60 64 68 72 76

CAMPO ID de la tabla del lazo PID ampliada Control AT (ACNTL) Estado AT (ASTAT) Resultado AT (ARES) Configuración AT (ACNFG) Desviación (DEV) Histéresis (HYS) Paso de salida inicial (STEP) Tiempo de vigilancia (WDOG) Ganancia propuesta (AT_KC) Tiempo de acción integral propuesto (AT_TI) Tiempo de acción derivativa propuesto (AT_TD) Tamaño real del paso (ASTEP) Histéresis real (AHYS)

FORMATO ASCII BYTE BYTE BYTE BYTE REAL REAL REAL REAL REAL

TIPO Constante IN OUT IN/OUT IN IN IN IN IN OUT

REAL REAL REAL REAL

OUT OUT OUT OUT

Fuente: Tutorial MicroWIN. 5.4.3 Asistente de operaciones PID de MicroWIN. Permite configurar y generar hasta ocho subrutinas o bloques lógicos de control PID (PID0_xx hasta PID7_xx). La siguiente figura muestra un ejemplo de una subrutina de inicialización llamada “PID0_INT” configurada en modo “Automático” (izquierda) y en modo “Automático/manual” (derecha).

Realice el siguiente procedimiento para configurar y generar un regulador de lazo PID.

Paso A. Seleccionar operación PID. Para crear y configurar en MicroWIN un bloque PID deberá inicialmente compilar el programa y luego desplegar Menú Herramientas > Asistente de 355

operaciones > PID., o bien, desplegar desde la barra de navegación, Asistentes > PID > Configuración PID para 0 (PID 0). Si el código de programa contiene algún error, es necesario que se corrija antes o de lo contrario no podrá ejecutar el asistente Figura 57. Asistente de operaciones PID, Configuración de lazo PID.

Fuente: Asistente PID de MicroWIN. Nota: El asistente de operaciones PID solo está disponible en la 2ª generación de CPUs. Si ha creado una configuración en un proyecto de la versión 3.1x de Micro/WIN, el proyecto seguirá funcionando. No obstante, el asistente no la reconocerá, por lo que no será posible modificar la configuración antigua. Paso B. Consigna y parámetros del lazo. Para introducir los “Límites superior e inferior de la consigna del lazo” (Set Point, SP), el asistente PID ofrece un rango de 0.0 a 100.0 unidades de una variable. Si el SP sobrepasa éste rango, se deberá necesariamente escalar la variable. En la industria pocas variables de procesos cubren rangos tan pequeños, es decir, algunas como la temperatura van de 0.0 a 800.0 [°C] ó, como en nuestro caso (proyecto), el flujo, se mueven en rangos que van desde 0.0 hasta 143.0 [L/min] (Motobomba No. 1).

356

Fuente: Asistente PID de MicroWIN. El operario/alumno asigna valores fijos a la Consigna o Set Point (SP) directamente desde un Panel Táctil TP177micro que posee un “Campo de entrada”, asociado a la variable MD0 (por ejemplo, el caudal entre 0-143 [L/min] que debe trasegar la Motobomba 1 del proyecto). Es necesario asignar al lazo PID un valor de consigna (SP) escalado entre 0.0 y 1.0 para un valor REAL de entrada (TP177micro) comprendido entre 0.0 y 143.0 [L/min]. Esto quiere decir, que para un valor Set Point real MD0 de entrada (Input) (Véase figura siguinete) el lazo PID interpreta un valor de consigan escalado VD4 (Output) entre 0 y 1.

357

Set Point de entrada escalado

Figura 58. Escalado de valor real de entrada Set Point.

OSH=1.0

Output (VD4)

OSL=0 ISL=0.0

[L/min] Input (MD0)

ISH=143.0

Set Point de entrada real (TP177micro)

Fuente: Autores. SIEMENS permite descargar de su página web una herramienta o subrutina (figura siguiente) que permite realizar rápidamente el escalamiento de señales tipo real (doble palabra). Figura 59. Subrutina de escalamiento Set Point (TP177micro) a lazo PID.

MD0 143.0 0.0 1.0 0.0

VD4

Fuente: Autores. Los “Parámetros de lazo” del asistente de operaciones, como tiempo de muestreo (VD16), Ganancia GAIN (VD12), tiempo de acción integral (VD20) y tiempo de acción derivativa (VD24) podrán ser asignados directamente en el asistente o modificados desde la TABLA DE ESTADO de MicroWIN.

358

Para efectos prácticos de la primera experiencia, se configurara el lazo solo con acción de control Proporcional (P) y no una acción de control PID. Para ello, se tendrá que anular de la ecuación No. 8 las constantes Integral y Derivativa. Es necesario aplicar un tiempo muy grande (infinito, 999999) a la acción integral y un tiempo muy pequeño (0) a la acción derivativa para su respectiva anulación. Paso C. Opciones de entrada y salida del lazo. Permite introducir datos sobre las entradas/salidas del autómata que se utilizaran. En esta ventana podemos ajustar las opciones de entrada como escalamiento (Unipolar, bipolar y offset de 20%) y limite de variable de proceso. Además, opciones de salida, como tipo de salida (analógica y digital), escalamiento y limites. Figura 60. Asistente de operaciones PID, opciones de entrada y salida de lazo.

6400 32000

Fuente: Autores.

359

El ajuste de la salida y entrada del lazo PID (figura anterior) depende de la naturaleza de las señales que entran y salen del autómata a utilizar. Escalamiento: (Entradas y salidas): Unipolar:

Rango entre 0 y 32000 (Modificable EM-235). (0-10V, 0-20mA, 0-5V, 0-1V, 0-500mV, 0-100mV, 0-50mV). Bipolar: Rango entre -32000 y 32000 (Modificable EM-235). (±10, ±5V, ±2.5V, ±1, ±500mV, ±250mV, ±100mV, ±50mV, ±25mV). Offset (20%): Rango entre 6400 y 32000 (Inmodificable). (4-20mA) Tipo de salida:

Analógica. Digital.

La entrada y la salida Unipolar de lazo PID pueden trabajar simultáneamente en rangos de 0-32000 ó 6400-32000 (offset) según lo prefiera el programador. Para efectos del presente trabajo de grado se configurara la entrada utilizando Offset de 20%, es decir, en rango de 6400-32000 (4-20mA) y la salida con rango de 0-32000 (0-20mA). Nota: Para que el algoritmo PID se pueda escalar correctamente, el límite inferior de la consigna del lazo (SP) debe corresponder al límite inferior de la variable del proceso (PV), en tanto que el límite superior de la consigna del lazo debe corresponder al límite superior de la variable del proceso. La entrada de lazo también denominada Variable de proceso (PV) es una magnitud relacionada con la salida del lazo (figura anterior, lazo PID) y que mide por ello el efecto que tiene la misma sobre el sistema regulado. En el ejemplo de la Motobomba1 (Consigna y parámetros del lazo), la variable del proceso PV sería la entrada AIW2 del EM235 (figura siguiente) proveniente del transmisor de flujo (SITRANS FM MAGFLO) el cual genera una señal proporcional al caudal que mide el instrumento.

360

Figura 61: Trayectoria variable de proceso “caudal” a la entrada del lazo PID. SUBRUTINA DE LAZO PID

SITRANS FM MAGFLO

EM 235

PLC

B+ (PV)

AIW2

B-

AIW2

6400 32000

Fuente: Autores. El valor real de la Variable de Proceso PV (Caudal) ó señal de entrada analógica de corriente 4-20 [mA] proveniente del transmisor SITRANS FM MAGFLO (figura anterior), ingresa al puerto de entrada (B+/B-) del módulo EM235 con el fin de ser escalada entre 6400 y 32000 (AIW2). El valor de entrada (Input) cargado en AIW2 es asignado a “PV_I” de la subrutina de lazo PID (figura siguiente).

Entrada subrutina lazo PID

Figura 62. Escalamiento entrada variable “Caudal” a entrada subrutina de lazo PID. 32 000

Output (PV_I) 6 400 0

[mA] 0.0

4.0

Input (AIW2)

20.0

Entrada señal analógica al EM-235

Fuente: Autores. La Salida del lazo PID del asistente de operaciones trabaja de forma contraria a la entrada. Al observar las siguientes figuras, notará que la salida o respuesta de la acción de control PID es cargada directamente a la variable de salida “AQW0”. Esta señal de salida es escalada y enviada a la salida Mo-Io del modulo EM-235,

361

el cual genera una señal analógica unipolar de 0-20 [mA] convertida linealmente por el variador de velocidad (MM440) en frecuencia de 0-60 [Hz]. Figura 63: Trayectoria señal de salida lazo PID a preactuador y actuador.

SUBRUTINA DE LAZO PID

EM 235

PLC

0-20 [mA]

Io AQW0

AQW0

0 32000

0 32000

Mo MM440 (0-60hZ)

Fuente: Autores.

Figura 64. Escalamiento salida subrutina de lazo PID a convertidor MM440.

Salida analógica del Em235

[mA] 20

Output (AQW0)

0 0

Output 32 000 Lazo PID Salida de subrutina de lazo PID

Paso D. Ajustar las opciones de alarma. El asistente ofrece salidas para diversas condiciones del lazo. Las salidas se activan cuando se cumple la respectiva condición de alarma. Para efectos prácticos del presente documento no se hará uso de estas opciones.

362

Al activar las opciones de alarma, se crean sobre la subrutina salidas binarias como las mostradas en la siguiente figura.

Opciones de alarma

Fuente: Autores.

Paso E. Asignar tipo variable al área de memoria para cálculo del asistente. El autómata S7-200 utiliza el espacio de memoria V para almacenar los parámetros calculados y utilizados para regular el funcionamiento del lazo PID (Véase tabla de lazo PID). Se dejara el valor que por defecto el asistente carga: VB16. El cálculo PID requiere también una memoria "borrador" para los resultados intermedios. Es preciso indicar la dirección (de byte) de la memoria V donde debe comenzar el área de cálculo.

Paso F. Indicar la subrutina de inicialización y la rutina de interrupción. En este paso el “Asistente de operaciones” creara una “Subrutina de inicialización” y una “Rutina de interrupción”, denominadas PID_Inicio y PID_Interrupción, respectivamente. El usuario puede asignar un nombre cualquiera. En un proyecto en MicroWIN el nombre de las subrutinas de inicialización debe ser diferente. El nombre de la rutina de interrupción es único para todas las subrutinas de inicialización. Ninguna configuración que se agregue al proyecto podrá modificar el nombre de esa rutina.

363

Figura 65. Asistente de operaciones PID, nombres subrutina/rutina y activación control manual.

Fuente: Autores. Si desea que el bucle PID o subrutina de inicialización se active manualmente con una entrada externa del autómata, seleccione “Activar control manual del PID”. Si no se marca esta casilla, el control PID comenzara a ejecutarse automática al arrancar el autómata. Para el presente documento se activara la casilla. Paso G. Generación de código PID: En la ventana final se muestra una lista de las unidades de organización del programa generadas por el asistente PID y describe brevemente cómo se deben integrar en el programa.

364

Figura 66. Asistente de operaciones PID, fin de configuración.

Fuente: Autores. Para terminar oprima “Finalizar” y el asistente de operaciones incluirá en el proyecto la subrutina de inicialización y rutina de interrupción. Al finalizar el asistente, debemos generar manualmente el código pedido que llama a la subrutina de inicialización del controlador PID. Esta llamada la haremos utilizando la marca especial SM0.0 (activa siempre). El código a generar consta sólo de una línea, y se muestra en el capitulo siguiente. 5.4.4 Subrutinas de inicialización. Para insertar la subrutina de inicialización creada con el asistente (subcapítulo anterior), despliegue el menú subrutinas de la barra de navegación. Seleccione y arrastre la subrutina de inicialización creada “PID_Inicio” al área de trabajo del proyecto. El asistente de operaciones de MicroWIN permite configurar dos modos para trabajar la subrutina de inicialización: la subrutina en modo Automático y la subrutina en modo Automático/Manual. 365

5.4.4.1 Subrutina de inicialización en modo Automático. Se habilita automáticamente al activarse la marca especial SM0.0 (figura siguiente). El algoritmo es quien determina la salida de control (AQW0). Figura 67: Subrutinas de inicialización del lazo PID, modo automático.

AQW0

AIW2

Fuente: Autores. PID_Inicio: Nombre asignado en el “Asistente de operaciones” a la subrutina de inicialización. SM0.0: Marca especial de habilitación de la subrutina en cada ciclo de programa. PV_I: Entrada analógica del autómata por el EM235 que se utilizará para leer los datos del proceso (en nuestro caso, caudal). Se elegirá la entrada AIW2. Output: Salida analógica del autómata por el EM235 que se utilizará para enviar órdenes o acciones de control al proceso (en este caso tensiones entre 0-10V al convertidor de frecuencia que gobierna la motobomba 1). Se elegirá la salida AQW0. Setpoint_R: Posición de memoria donde se indicarán las consignas que debe alcanzar la variable de proceso (valores deseados de caudal). Por defecto, la tabla del primer lazo PID guarda el valor en la posición de memoria VD4. NOTA:

Para ver el nombre “PID0_SP” junto con la posición VD4 (PID0_SP:VD4) es necesario activar menú Ver > Direccionamiento simbólico (Ctrl+Y).

5.4.4.2 Subrutina de inicialización en modo Automático/Manual. Permite que el operario/alumno seleccione entre un funcionamiento Manual o Automático del lazo de control PID (figura siguiente). Este modo de inicialización es el utilizado para el desarrollo del presente documento. Para dar inicio a este modo, la casilla de verificación del asistente de operaciones "Activar control manual del PID" deberá estar activa (ver Paso F, subcapítulo “Asistente de configuración lazo PID”). La siguiente figura

366

muestra un ejemplo de una subrutina en modo Automático/manual con activación de salidas de alarma. Figura 68: Subrutinas de inicialización del lazo PID, modo automático/manual.

AQW0

AIW2 M1.0

Fuente: Tutorial MicroWIN. Para que la subrutina Automático/manual trabaje en modo Automático, SM0.0 & M1.0 deberán estar activas (1), es decir, la entrada booleana "Auto_Manual" de la subrutina debe estar en “ON”. Su funcionamiento es idéntico al de la subrutina de inicialización en modo Automático. Para que la subrutina Automático/manual trabaje en modo Manual, SM0.0 = 1 & M1.0 = 0, es decir, la entrada booleana "Auto_Manual" debe estar en “OFF” (figura siguiente). Cuando el PID está en modo manual (M1.0 = 0), la salida Output es controlada escribiendo un valor real normalizado entre 0,0 y 1,0 en la entrada ManualOutput, operando así Output entre los valores límite indicados en el asistente. Por ejemplo, si el rango de Output ajustado en el asistente está comprendido entre 2000 y 26000, cuando el valor de la entrada ManualOutput sea 0,00, el valor de Output debería ser 2000. De forma similar, cuando el valor de la entrada ManualOutput sea 1,00, el valor de Output debería ser 26000. Para cualquier otro valor comprendido entre 0.0 y 1.0 corresponderá linealmente entre 2000 y 26000. La anterior figura muestra un ejemplo extraído de MicroWIN con el fin de mostrar una subrutina de inicialización con entrada binaria de activación manual (I0.0) y salidas de alarma activas (Q0.0, Q0.1 y Q0.2). Nota: Las entradas y salidas de la operación PID0_INIT dependen de lo que se haya seleccionado en el asistente PID. Por ejemplo, si ha seleccionado "Habilitar alarma baja (PV)" en la pantalla de opciones de alarma del asistente PID, la salida "LowAlarm" se visualizará en la operación.

367

5.4.5 Tabla de estado. La tabla de estado se creó con el fin de supervisar o modificar los valores de las variables del regulador PID de forma cómoda mientras el autómata ejecuta el programa. Para abrir la “Tabla de estado” diríjase al menú Ver > Componentes > Tabla de estado, o directamente sobre el icono “Tabla de estado” en la barra de navegación:

Para INSERTAR las variables del regulador PID en la Tabla de estado, introduzca por ejemplo, en el campo “Dirección” el nombre (PID0_SP) o dirección (VD4). Continúe de una en una hasta agregar VD4, VD8, VD12, VD16, VD20 y VD24 u otras de ser necesario. Seleccione “Coma flotante” como tipo de dato, en la columna formato. Figura 69. Inclusión de variables en Tabla de estado.

Fuente: Autores. Donde: PID0_SP : Referencia o Set Point. PID0_Output : Acción de control. PID0_GAIN : Valor del efecto proporcional del controlador. PID0_SampleTime : Periodo de muestreo. PID0_I_Time : Valor del efecto integral del controlador (t. integral). PID0_D_Time : Valor del efecto diferencial del controlador (t. diferencial) Para supervisar el estado de las variables del regulador PID en el S7-200, elija el comando menú Test > Iniciar estado de Tabla o directamente desde el icono “Estado de tabla”

en la barra de herramientas 368

(figura siguiente).

Figura 70: Tabla de estado.

Fuente: Autores. La tabla de estado también permite forzar o modificar los valores de las variables del regulador PID configuradas en el “Asistente de operaciones”. Para modificar el “Valor actual” de cualquier variable (SP, proporcional, integral, derivativo, etc., del algoritmo PID), es necesario escribir el valor deseado en la casilla “Nuevo valor” y pulsar el botón “Escribir todo”

.

5.4.6 Panel de control de sintonía PID. Es el panel que facilita desde STEP7-MicroWIN (PC) el uso de la función de Autosintonía PID disponible en la gama de Micro PLC’s S7-200, utilizado comúnmente para el control de procesos en plantas industriales. Abra el Panel de sintonía desde la Barra de Menú Herramientas > Panel de sintonía PID o desde la Barra de Navegación > (figura siguiente). Una vez abierto el Panel de control de sintonía PID (figura siguiente), es posible iniciar y detener el proceso de autosintonía (1), así como vigilar en un grafico a color (2) los resultados de la variable del proceso (PV), la consigna (SP) y la salida como función del tiempo. La PV y la SP comparten una misma escala vertical ubicada en el lado izquierdo del gráfico, en tanto que la escala vertical de la salida se encuentra en el lado derecho. Allí se muestran también todas las condiciones de error o de advertencia que pudieran presentarse (3). Asimismo, el panel de control permite aplicar los valores de ganancia, acción integral y acción derivativa calculados por la autosintonía (4).

369

Figura 71. Panel de control de sintonía PID.

8 7

9 4

2

6

3

1 5

Fuente: Autores. Para poder utilizar el panel de control, se deberá haber establecido un enlace con una CPU S7--200 y en ésta deberá existir una configuración de un lazo PID generada con el asistente PID. La CPU deberá estar en modo RUN para que el funcionamiento PID pueda visualizarse en el panel de control. La dirección de estación (”Dirección remota”) de la CPU de destino se visualiza en el lado izquierdo superior del panel de control (7). En el lado superior derecho (8) se indican el tipo de CPU y el número de versión (ver 7.8.6.2). Debajo del campo “Dirección remota”, el valor de la variable de proceso se representa en una barra vertical junto con sus valores escalados y no escalados. El área “Valores actuales” se encuentra inmediatamente a la derecha de la barra que representa la variable de proceso. En ella se muestran el valor de la consigna, el tiempo de muestreo, la ganancia, el tiempo de acción integral y el tiempo de acción derivativa, configurados desde el “Asistente de operaciones PID”. El valor de la salida se visualiza en una barra horizontal (9) junto con su valor numérico.

370

Para transferir los valores visualizados de la ganancia, así como del tiempo de acción integral y derivativa a la CPU cuyo lazo PID se está vigilando, haga clic en el botón de comando ”Actualizar CPU”. En el área “Frecuencia de muestreo” puede seleccionar la frecuencia de muestreo a visualizar en el gráfico. Ésta puede estar comprendida entre 1 y 480 segundos por muestreo. La frecuencia de muestreo se puede modificar. Pulse luego el botón “Ajustar tiempo” para aplicar el cambio. La escala de tiempo del gráfico se ajusta automáticamente para visualizar los datos de la mejor forma posible a la nueva frecuencia. Si desea congelar el gráfico, haga clic en el botón “Pausar”. Para reiniciar el muestreo a la frecuencia deseada, pulse el botón “Reanudar”. Para borrar el gráfico, haga clic con el botón derecho del ratón en el mismo y elija el comando del menú contextual “Borrar”. A la derecha del área “Tiempo” se visualiza una leyenda que identifica los colores utilizados para plotear los valores de la variable de proceso, de la consigna y de la salida. 5.4.6.1 Compatibilidad con la sintonía PID. La autosintonía del lazo PID no está disponible en las operaciones PID que se ejecuten en CPUs cuyo firmware sea anterior a la versión 2.00. Las operaciones PID generadas con el asistente PID o creadas a mano en versiones anteriores a STEP7-Micro/WIN 4.0 se pueden sintonizar ajustando manualmente los parámetros de sintonía. La autosintonía no está disponible para estas operaciones PID. Las tablas del lazo para las operaciones PID creadas con el asistente PID en versiones anteriores a STEP7-Micro/WIN 4.0 no concuerdan con el formato de autosintonía. No obstante, si modifica una tabla del lazo para que concuerde con dicho formato, es posible que el algoritmo de autosintonía se pueda ejecutar en esas operaciones. 5.4.6.2 Compatibilidad del Micro PLC S7-200 – CPU 224 – Firmware 1.01 Debe ser claro que el planteamiento del anteproyecto previo a este documento trazo como objetivo especifico, la necesidad de “Implementar un sistema de control PID de flujo de agua utilizando un Micro PLC S7-200 como Controlador…”. Pero solo durante el desarrollo del proyecto se descubrió que la CPU 224 del PLC utilizado poseía un firmware versión 1.01, el cual, no cumple con la condición de tener un firmware mayor a la versión 2.00, requerido para el cálculo de Autosintonía PID donde se definen los parámetros P, I y D del lazo de control a utilizar. 371

No obstante, con el fin de dar total y correcto cumplimiento al objetivo planteado, se recurrió al reemplazo temporal del PLC S7-200 CPU224 por uno superior de la misma familia cuya CPU es la 224XP, la cual posee un firmware versión 2.00. La sustitución de CPU no es definitiva, es decir, los cálculos que arroje durante el proyecto el algoritmo de lazo PID en el autómata con CPU 224XP, serán trasladados posteriormente al autómata con CPU224, versión 1.01. 5.4.7 Control Proporcional. Puesta en marcha. Una vez realizado el proceso de configuración del asistente de operaciones PID y montada la CPU224XP como controlador, procederemos a: Transferir al autómata, el programa que contiene la subrutina de inicialización creada en el asistente de operaciones (ganancia 2.0, integral 999999 y derivativa 0.0). Active el icono para ver el “Estado de tabla”. Modifique desde la “Tabla de estado” los valores de la ganancia proporcional configurados en el asistente de operaciones. Inicie con valores pequeños (0.2, 0.5, 1) y aumente (3, 4, 5) hasta observar grandes oscilaciones a la salida del controlador (figura siguiente). Active “Panel de sintonía PID” y visualice en cada cambio de ganancia, la grafica de comportamiento de salida. Figura 72. Efecto de la acción proporcional ante una entrada Set Point (SP).

5.4.8 Autosintonía de lazo PID. La autosintonía PID que realiza el autómata S7-200 de SIEMENS, consiste en una operación que calcula automáticamente los valores de sintonía propuestos (casi óptimos) para la ganancia, el tiempo de acción integral (T I) y el tiempo de acción derivativa (TD) de un sistema de control PID. Asimismo, permite seleccionar la sintonía de la respuesta rápida, media, lenta o muy lenta del lazo.

372

MicroWIN permite que sea posible autosintonizar los lazos PID individualmente (uno por uno) o simultáneamente (los ocho lazos de una sola vez). El algoritmo de autosintonía utilizado en el S7-200, se basa en una técnica denominada "realimentación con relé", propuesta por K. J. Åström y T. Hägglund en 1984. En los últimos 20 años, la realimentación con relé se ha utilizado en numerosos sectores de la industria. La realimentación con relé consiste en provocar una oscilación pequeña pero mantenida en un proceso por lo demás estable. La frecuencia y la ganancia límites del proceso se determinan según el período de las oscilaciones y los cambios de amplitud observados en la variable del proceso. Utilizando dichos valores límite de la ganancia y de la frecuencia, el autosintonizador PID propone (subcapítulo siguiente) los valores de sintonía de la ganancia, así como de los tiempos de acción integral y derivativa. Además de proponer valores de sintonía, el autosintonizador PID puede determinar automáticamente los valores de histéresis y de desviación de la variable del proceso. Estos parámetros se utilizan para reducir el efecto del ruido del proceso, limitando asimismo la amplitud de las oscilaciones mantenidas que ha ajustado el autosintonizador PID37. El autosintonizador PID puede determinar valores de sintonía propuestos para los lazos P, PI, PD y PID de actuación tanto directa como inversa, es decir, determina si al 100% de la salida su valor normalizado es máximo (directo) o mínimo (inverso) 5.4.8.1 Requisitos previos de Autosintonía. Los requisitos para llevar a cavo una Autosintonía son: Lazo PID en automático. Proceso en estado estable. Salida de lazo no próxima a los extremos. El lazo PID que se desea autosintonizar debe estar en modo automático. La ejecución de la operación PID debe controlar la salida del lazo. La autosintonía fallará si el lazo está en modo manual. [Antes de iniciar la autosintonía, el proceso deberá encontrarse en un estado estable. Ello significa que la variable del proceso (PV) deberá haber alcanzado el valor de consigna (o bien, tratándose de un lazo P, una diferencia constante entre la PV y la consigna) y la salida no deberá cambiar de forma errática].

37

[1] SIEMENS. Manual del sistema de automatización S7-200, pág. 17 [articulo de internet].

373

[Lo ideal es que el valor de la salida del lazo esté próximo al centro del rango de control cuando se inicie la autosintonía (SP entre 0.2 y 0.9, es decir, 28.4 y 127.8 [L/min]). La autosintonía crea una oscilación en el proceso, efectuando pequeños cambios escalonados en la salida del lazo. Si la salida del lazo está próxima a alguno de los extremos de su rango de control, los cambios escalonados introducidos en la autosintonía pueden provocar que el valor de salida intente exceder el límite mínimo o máximo. Si ello sucede, es posible que se genere una condición de error en la autosintonía y, de todas formas, los valores propuestos no serán los óptimos]38. 5.4.8.2 Autohistéresis y autodesviación. El parámetro de histéresis indica la excursión (positiva o negativa) de la consigna que puede tener la PV (variable del proceso) sin que el controlador del relé modifique la salida. Este valor se utiliza para minimizar el efecto del ruido en la señal de la PV, con objeto de poder determinar más exactamente la frecuencia natural de oscilación del proceso. Si selecciona que el valor de histéresis se determine automáticamente, el autosintonizador PID iniciará una secuencia de determinación de la histéresis. Esta secuencia incluye el muestreo de la variable del proceso durante un período de tiempo determinado y, a continuación, el cálculo de la desviación estándar de los resultados del muestreo. Para obtener un valor de muestreo significativo desde el punto de vista estadístico, es preciso realizar 100 muestreos como mínimo. En un lazo con un tiempo de muestreo de 200 ms (0.2s), la obtención de 100 muestreos dura 20 segundos. En lazos con un tiempo de muestreo más prolongado, dicho proceso tomará más tiempo. Aunque es posible realizar 100 muestreos en menos de 20 segundos para lazos cuyo tiempo de muestreo sea inferior a 200 ms, la secuencia de determinación de la histéresis obtiene siempre muestreos durante 20 segundos como mínimo. Una vez realizados todos muestreos se calcula la desviación estándar de los mismos. El valor de histéresis debe ser el doble de la desviación estándar. El valor de histéresis calculado en la Autosintonización se escribe en el campo de histéresis real (AHYS, VD76) de la tabla del lazo PID. El parámetro de desviación especifica la oscilación pico a pico deseado de la variable de proceso (PV) alrededor de la consigna. Si selecciona que este valor se determine automáticamente, la desviación deseada de la PV se calculará multiplicando el valor de histéresis por 4,5. La salida se accionará

38

[1] SIEMENS. Manual del sistema de automatización S7-200, pág. 17 [articulo de internet].

374

proporcionalmente para provocar esta magnitud de oscilación en el proceso durante la autosintonía. 5.4.9 Secuencia de autosintonía PID. La secuencia de autosintonía se inicia tras haberse determinado los valores de histéresis (VD76) y desviación (4.5 veces la histéresis). Inicie MicroWIN (INICIO > Todos los programas > SIMATIC > STEP 7MicroWIN V4.0.6.35 > STEP 7-MicroWIN). Cree una subrutina de inicialización (Herramientas > Asistente de operaciones > PID. Cargue la subrutina al PLC. Abra el “Panel de sintonía PID” (Herramientas > Panel de sintonía PID). Revise que se cumplan los requisitos previos de Autosintonía (7.8.8.1). Oprima el botón “Iniciar Autosintonía”. Transfiera los parámetros calculados a la CPU. Realice pruebas con la acción propuesta por la Autosintonía (P, PI, PD, PID). De ser necesario, utilice la “Tabla de estado” para hacer manualmente ajustes finos del lazo de control PID. Establezca en MicroWIN los valores definitivos de los parámetros P, I y D. Descripción: El proceso de sintonía comienza (figura siguiente) cuando el paso de salida inicial se aplica a la salida del lazo. Este cambio del valor de salida (línea azul de grafica siguiente, Out) debería causar un cambio correspondiente del valor de la variable de proceso (PV). Cuando el cambio de la salida aleje la PV de la consigna lo suficiente, de manera que se exceda el límite de la histéresis, el autosintonizador detectará un evento de paso por cero. En cada evento de paso por cero, el autosintonizador accionará la salida en el sentido opuesto. El sintonizador continuará muestreando la PV y esperará a que se produzca el siguiente evento de paso por cero. Para completar la secuencia se requieren doce pasos por cero en total. La magnitud de los valores pico a pico de la PV (error de pico) y la frecuencia a la que pueden ocurrir los pasos por cero dependen directamente de la dinámica del proceso. Al comienzo del proceso de autosintonía, el valor del paso de salida se ajusta proporcionalmente una vez para provocar posteriores oscilaciones pico a pico de la PV, de manera que concuerde mejor con la desviación deseada. Tras efectuar

375

el ajuste, el nuevo valor del paso de salida se escribe en el campo”Tamaño real del paso” (ASTEP, VD72) de la tabla del lazo. NOTA:

La secuencia de autosintonía terminará con un error si el tiempo entre los pasos por cero excede el intervalo de vigilancia de paso por cero. El valor estándar de este intervalo es dos horas.

Figura 73. Proceso de Autosintonía para una consigna (SP) de 0.6 (85.2 [L/min])

Fuente: Autores. La figura anterior muestra el comportamiento de la salida (Out, controlador) y de la variable de proceso (PV, transmisor de caudal) durante una secuencia de autosintonía en un lazo de actuación directa. El panel de control de sintonía PID se ha utilizado para iniciar y vigilar la secuencia de sintonía. Observe cómo el autosintonizador conmuta la salida para que ocurran pequeñas oscilaciones en el proceso (según lo demuestra el valor de la PV). La frecuencia y la amplitud de las oscilaciones de la PV indican la ganancia y la frecuencia natural del proceso. Los valores límite de ganancia y de frecuencia se calculan conforme con la información obtenida acerca de la frecuencia y la ganancia del proceso durante el proceso de autosintonía. A partir de estos valores se calculan los valores propuestos para la ganancia proporcional, así como para los tiempos de acción integral y derivativa. Por ejemplo:

376

Consejo:

El tipo de lazo determina los valores de sintonía que calcula el autosintonizador. Por ejemplo, tratándose de un lazo PI, el autosintonizador calculará la ganancia proporcional y el tiempo de acción integral, pero el tiempo propuesto para la acción derivativa será 0,0 (es decir, sin acción derivativa).

Una vez finalizada la secuencia de autosintonía, la salida del lazo se reseteará a su valor inicial. El cálculo PID se realizará la próxima vez que se ejecute el lazo. Si trabajamos con plantas bastante robustas durante el proceso de autosintonía, puede ser posible que se generen condiciones de advertencia o errores. Para ello es necesario que el usuario consulte el capitulo 15 “Condiciones de advertencia” del Manual de sistema de automatización S7-20039.

39

[1] SIEMENS. Manual del sistema de automatización S7-200, pág. 17 [articulo de internet].

377

6. CONCLUCIONES 1. Desarrollar proyectos en aéreas como las redes de comunicación, instrumentación y automatización industrial son un foco para el avance y desarrollo futuro de nuevos profesionales o nuevas empresas. 2. El desarrollo de un modulo de visualización y monitoreo local/remoto de caudal a través de internet, refleja la posibilidad futura de implementar sistemas SCADA a laboratorios, aulas informáticas e incluso sistemas de seguridad para toda las Unidades Tecnológicas de Santander.

378

RECOMENDACIONES Fortalecer académicamente día tras día el uso de herramientas CAD (AutoCAD, Solid Works,…) a estudiantes de tecnología e ingeniería. Estimular el conocimiento y la manipulación práctica de equipos e instrumentos eléctricos de tipo industrial en carreras como Tecnología e Ingeniería en Electrónica y Telecomunicaciones. Complementar en laboratorios el conocimiento científico de los estudiantes en aéreas como las redes de comunicación, instrumentación y automatización industrial. Reemplazar a futuro el convertidor de frecuencia Micromaster 440 por uno de gama más baja y utilizar el existente en un proyecto de mayor envergadura. Adquirir equipos de comunicación (EM 277) y control (PLC) que se puedan ensamblar de forma indefinida sobre el modulo de caudal a fin de implementar físicamente el sistema SCADA. Implementar un aprovechamiento de la medición generada por el transmisor de presión para la creación de alguna aplicación de tipo industrial. Adicionar medidores de nivel industrial que complementen el conocimiento de instrumentación y automatizacion al modulo de caudal. Cuando el cliente se encuentra detrás de un servidor proxy, dicho servidor se debe configurar correctamente para permitir el paso de la información solicitada a un equipo con WinCC server instalado. Fabricar a futuro Bancos Maestros con PLC S7-300 más portátiles. Usar Modem USB de diferente operador (Tigo, Comcel, Movistar,…) para conexión a Internet del sistema cliente/servidor. Utilizar una CPU para el S7-200 que posea un firmware de versión superior a la 2.00 para poder desarrollar guías prácticas de Autosintonía PID.

379

BIBLIOGRAFIA [1] SIEMENS. Manual del sistema de automatización S7-200 [articulo de internet]. Disponible en http://support.automation.siemens.com/WW/llisapi.dll?query=6ES7298--8FA24-8DH0&func=cslib.cssearch&content=adsearch%2Fadsearch.aspx&lang=es&siteid =cseus&objaction=cssearch&searchinprim=0&nodeid0=10805397 [Consulta: 8 octubre de 2010]. [2] SIEMENS. HMI device OP 73micro, TP 177micro (WinCC flexible) [articulo de internet]. Disponible en http://support.automation.siemens.com/WW/llisapi.dll?query=A5E0100674002+&func=cslib.cssearch&content=adsearch%2Fadsearch.aspx&lang=es&siteid=c seus&objaction=cssearch&searchinprim=0&nodeid0=10805397 [Consulta: 11 febrero de 2011]. [3] SIEMENS. Manual del sistema de automatización S7-200 [articulo de internet]. Disponible en http://support.automation.siemens.com/WW/llisapi.dll?query=6ES7298--8FA24-8DH0&func=cslib.cssearch&content=adsearch%2Fadsearch.aspx&lang=es&siteid =cseus&objaction=cssearch&searchinprim=0&nodeid0=10805583 [Consulta: 1 marzo de 2011]. [4] SIEMENS. Instrumentos para medida de caudal SITRANS F [articulo de internet]. Disponible en http://pdf.directindustry.es/pdf/siemens-processinstrumentation/sitrans-f/18343-98447.html> [Consulta: 4 marzo de 2010] [5] SIEMENS. Caudalímetros SITRANS F [articulo de internet]. Disponible en http://www.grupdap.es/ficheros/descrip_tecnicas/SITRANS%20F%20Caudalimetro s.pdf> [Consulta: 18 mayo de 2010] [6] SIEMENS. SITRANS F M MAGFLO [articulo de internet]. Disponible en http://distferretera.com/download/5470_SFI_MAGFLO_2004_ESP.pdf> [Consulta: 27 Febrero de 2010] [7] SIEMENS. Instrumentos para medida de presión SITRANS P. [articulo de internet]. Disponible en http://www.automation.siemens.com/scstatic/catalogs/catalog/pi/FI01/es/FI01_es_kap02.pdf> [Consulta: 20 febrero de 2010] [8] SIEMENS. Operating instruction. Pressure transmitter SITRANS P, DS III serie with HART communication [articulo de internet]. Disponible en http://support.automation.siemens.com/WW/view/en/7353802> [Consulta: 20 febrero de 2010]

380

[9] SIEMENS. Instrucciones de uso MICROMASTER 440. [articulo de internet]. Disponible en http://support.automation.siemens.com/WW/adsearch/pdfviewer.aspx?HitsPerSite =10&ehbid=24294529&lang=es&nodeid=24296090&siteid=cseus&query=instrucci ones de uso mm440&page=1&view=new> [Consulta: 14 enero de 2010] [10] RODRIGUEZ P, Aquilino. «Capitulo 6: Seguridad y Sistemas Industriales.» En Comunicaciones Industriales. Guía práctica, de Aquilino RODRIGUEZ P, 176, 178. Colombia: Marcombo Ediciones Técnicas, Mayo 2008. [11] Villegas, TSU: Guillermo Zeferino Garcia. Profesor: Manuiel Pérez. «Controlador Logico Programable.» En Automatizacion y Redes Industriales: Principios y Aplicaciones de un PLC, de TSU: Guillermo Zeferino Garcia. Profesor: Manuiel Pérez Villegas., Pág.45. Tecamachalco, 2006.

381

ANEXOS ANEXO A CONEXIÓN ELECTRICA CAUDALIMETRO SITRANS F M MAGFLO A-1

ALIMENTACION ELECTRICA DEL TRANSMISOR “MAG 6000”

El transmisor MAG 6000 con referencia 7ME6920-1AA10-1AA0 utilizado en el módulo, solo permite una alimentación 115/230 VAC, 50/60 Hz. Algunos otros dispositivos SITRANS F M, permiten conectar el equipo a redes de 11-24 VDC ó 11-30 VAC. Figura A-1. Diagrama general de conexión caudalímetro.

Fuente: Instrumentos para medida de caudal SITRANS F 40.

40

[4] SIEMENS. Instrumentos para medida de caudal SITRANS F [articulo de internet].

382

Figura A-2. Conexión eléctrica transmisor MAG 6000.

Fuente: Instrumentos para medida de caudal SITRANS F A-2

ALIMENTACION ELECTRICA DEL SENSOR “MAG 5100W”

La conexión eléctrica del sensor MAG 5100W depende directamente de la alimentación del transmisor. Figura A-3. Conexión eléctrica sensor MAG 5100W.

Fuente: Instrumentos para medida de caudal SITRANS F

383

Cuando son necesarios dar avisos de tubo vacio ó se utiliza una línea larga para alimentar los electrodos del sensor, es necesario manejar cables con apantallamiento individual, como los representados con líneas a trazos en la figura anterior. A-3

SALIDA DE CORRIENTE

El transmisor MAG 6000, únicamente genera señales de salida analógicas de corriente entre 0/4-20Ma, carga < 800 [Ω] y constante de tiempo 0, 1-30 [s] ajustables. Figura A-4. Salida de corriente transmisor caudal MAG 6000.

Fuente: Instrumentos para medida de caudal SITRANS F A-4

SALIDA DE VOLTAJE

Para efectos del presente proyecto configuraremos las entradas/salidas analógicas del modulo EM235 para que trabaje con voltajes y no corrientes. Por ello se hace necesario convertir la señal analógica de corriente (0/4-20mA) generada por el transmisor, a señal analógica de voltaje (0-10V) requerida por el EM235. El procedimiento de transformación de corriente a voltaje es muy sencillo. Basta con aplicar la formula básicas de circuitos eléctricos:

donde:

De lo anterior, decimos que necesitamos una resistencia de 500Ω para generar un voltaje de 0-10V. Para conectar la resistencia es necesario utilizar el siguiente grafico como guía.

384

Figura A-5. Salida de voltaje transmisor MAG 6000 a EM235.

B

B Fuente: Autores. A-5

SALIDA DE RELE

Todas las salidas y entradas están galvánicamente aisladas. Además, permite el manejo de cargas a 42VAC /2 A, 24 VDC/1 A Figura A-6. Salida de voltaje transmisor MAG 6000 a EM235.

Fuente: Instrumentos para medida de caudal SITRANS F A-6

SALIDA DIGITAL

Impulso (pasivo): 3-30 V DC, máx. 110 mA, 200 Ω ≤ Ri ≤ 10 kΩ (alimentación por el aparato conectado) Impulso (activo): 24 V DC, 30 mA, 1 kΩ ≤ Ri ≤ 10 kΩ, resistente a cortocircuitos (alimentación desde el caudalímetro) Constante de tiempo: 0, 1-30 [s] ajustables

385

Figura A-7. Salida digitales transmisor MAG 6000 a PLC.

Fuente: Instrumentos para medida de caudal SITRANS F A-7

ENTRADA DIGITAL

Voltajes de 11-30V DC, Ri= 4,4kΩ. Corrientes de I11 VDC = 2,5 [mA], I30 VDC = 7 mA. Duración de activación. Figura A-8. Salida digitales transmisor MAG 6000 a PLC.

Fuente: Instrumentos para medida de caudal SITRANS F A-8

Instalación eléctrica SITRANS F M MAGFLO

A continuación se presenta en breves pasos la forma rápida y segura de instalar eléctricamente un caudalímetro SITRANS FM MAFLO. Desarrolle el procedimiento con la ayuda de las figuras mostradas.

386

Paso 1: Suelte los tornillos que mantienen unidos el sensor (MAG 5100W) con el transmisor (MAG 6000). Ubique en un lugar seguro el transmisor mientras se trabaja con el sensor. Paso 2: Reemplace de la caja de bornes los dos tapones negros por las prensaestopas ½” NPT ubicadas en dirección de los bornes L1, N, GND y bornes 31, 32 de la placa de conexiones. Figura A-9. Desacople sensor y transmisor SIRANS F M MAGFLO.

Fuente: Instrumentos para medida de caudal SITRANS F Paso 3: Conecte los cables de la bobina (85, 86) y el electrodo (82, 0, 83) del sensor a los correspondientes terminales numerados en la placa de conexiones – véase figura A-2 de este apéndice.

387

Paso 4 Conecte el cable de tierra entre PE de la placa de conexiones y el tornillo de tierra del interior del cabezal del sensor (caja de bornes). Figura A-10. Instalación eléctrica SITRANS FM MAGFLO.

Fuente: Instrumentos para medida de caudal SITRANS F Paso 5: Monte la placa de conexiones sobre la caja de bornes y fíjela con los dos tornillos suministrados por fabricante. Nota: Las conexiones de la unidad SENSOPROM ® se establecerán automáticamente al montar la placa de conexiones en la caja de bornes. Paso 6: Instale el cable de salida de corriente 0/4-20mA y el cable de alimentación eléctrica trifásica. Ajuste las prensaestopas una vez se conecten los respectivos cables. Paso 7: Monte y acople con cuidado los pines del convertidor o transmisor sobre los pines de la placa de conexiones ubicada en la caja de bornes.

388

ANEXO B PUESTA EN MARCHA DE CAUDALIMETRO SITRANS F M MAGFLO La puesta en marcha del caudalímetro se puede llevar a cavo de dos formas. La primera y más rápida, consiste en instalar una memoria SENSORPROM (accesorio) con la configuración previa, lo que para nosotros no es el caso. La segunda opción, consiste en realizar la puesta en marcha directamente desde la Interfaz de usuario local (LUI) que posee el transmisor MAG 6000. Finalmente el resultado de la configuración es guardado en la SENSORPROM y podrá ser usada en otro caudalímetro de ser necesario. Figura B- 1. Interfaz de usuario local (LUI) de transmisor MAG 6000.

Fuente: Autores. B-1

TECLADO

El teclado del transmisor MAG 6000 lo conforman 6 botones cuyos nombre y aplicaciones se muestran en la siguiente tabla

389

Tabla B- 1. Teclas de configuración del caudalímetro. TECLA

NOMBRE

DESCRIPCION Una pulsada sostenida de 2s, cambia del menú operador al menú configuración. Una pulsada breve, hace volver desde un submenú.

FLECHA ARRIBA

AVANZAR

Permite avanzar por los menús.

RETROCEDER

Permite retroceder por los menús.

CAMBIAR

Cambia los ajustes o valores numéricos.

SELECCIONAR

Selecciona los valores que se desea cambiar.

BLOQUER/DESBLOQUEAR Activación del proceso. Fuente: Autores. B-2

PANTALLA

La pantalla es alfanumérica e indica valores de caudal, ajustes del caudalímetro y mensajes de error. Figura B- 2. Pantalla de un transmisor MAG 6000.

Fuente: Autores. La línea superior es para el caudal instantáneo, pero también puede ser configurada para porcentaje de caudal, totalizador 1 ó totalizador 2. Esta línea está dividida en 3 campos. S: Campo para signo P: Campo primario para valor numérico. U: Campo de medida (Unit field).

390

La línea central es la línea de títulos (T) con información individual según lo seleccionado en los menús. T: Línea de títulos con información individual según el menú de operador o de configuración seleccionado. F: Campo de alarma. Dos triángulos manifieste una alarma. M:

intermitentes aparecerán cuando se

Campo del modo de menú. Los símbolos indicados son los siguientes.

Tabla B- 2. Símbolos del campo de modo menú.

Fuente: Autores. La línea inferior es la línea de subtítulos (ST) la cual tiene la información de la línea de titulo o tiene información con independencia. ST: Línea de subtítulos la cual tiene la información de la línea de títulos o bien información independiente. L: Campo del candado. Indica la función de la tecla de candado. Los símbolos de candado son los siguientes: Tabla B- 3. Símbolos del campo candado.

391

B-3

MENUS DE OPERACIÓN Y CONFIGURACION

El transmisor MAG 6000 posee dos tipos de menús. Un Menú de operador y Menú de configuración. El menú operador permite visualizar el estado de la variable que previamente se ha configurado en el menú de configuración. Menú de operador: El menú de operador se utiliza a diario. Se personaliza en la configuración del menú de operador. El transmisor siempre arranca en el menú de operador No. 1. Las teclas avanzar página utilizan para moverse por los menús de operador.

y retroceder

página

se

Menú Configuración: El menú de configuración se utiliza únicamente para la puesta en servicio y labores de servicio. Para acceder al menú de configuración se debe pulsar la tecla inicio en dos modos:

por 2 segundos. El menú de configuración funciona

Modo de visualización: es un modo de sólo lectura. Los ajustes preseleccionados solamente se pueden leer. Modo de configuración: es un modo de lectura y escritura. Los ajustes preseleccionados se pueden leer y modificar. El acceso al modo de configuración está protegido por contraseña. La contraseña ajustada de fábrica es 1000. Para acceder a un submenú en el menú de configuración se debe pulsar la tecla bloquear . Pulse brevemente la tecla inicio para regresar al menú previo. Pulse esta tecla por más tiempo (2 seg.) para salir del menú de configuración y regresar al menú de operador No. 1. La siguiente lista describe las divisiones y subdivisiones de que se componen el menú de operación y el menú de configuración. Del menú de configuración se analizaran solo las subdivisiones (submenús) que se resaltan en negrilla, es decir, ajustes básicos, salida y entrada externa, características del sensor y modo de selección de idioma.

392

Menú de operador. o Caudal. Menú de configuración. o Contraseña (0405).  Ajustes básicos.  Frecuencia de red eléctrica  Direcc. Flujo  Q máx.  Q máx. 2 (noche)  Totalizador.  Totalizador 1.  Totalizador 2.  Corte por bajo caudal  Corte por tubería vacía  Tipo de error  Salida.  Salida de corriente.  Salida de corriente41  Salida de corriente  Salida de corriente  Salida de corriente (Constante de tiempo)  Salida digital.  Salida digital.  Salida a relé.  Salida a relé.  Entrada externa.  Entrada externa.  Características del sensor.  Sensorprom  Diámetro sensor  Factor calibración  Factor de calibración  Factor de corrección  Excitación de bobina  Suprimir P4042

41

= = = =

[60 Hz]. [Positivo]. [L/s]. [L/s].

= = = = =

[no aplica]. [no aplica]. [1.5%]. [Apagado]. [Fatal].

= = = =

[Conectado] [Unidireccional] [4-20 mA] [5.0s]

=

[Apagado]

=

[Apagado]

=

[Apagado]

= = = = = = =

[Instalada]. [DN 20 2 IN]. [1.7392090]. [0001.000]. [1.0000]. [7.5Hz (60Hz)]. [No]43.

La salida de corriente debe desconectarse cuando no se usa. Código utilizado para determinar un error de medida por falta de la SENSORPROM. 43 Este ítem no está en el sensor. 42

393

 Módulo de servicio.  Caudal  Corte por bajo caudal  Excitación bobina  Salida de corriente.  Salida de corriente  Forzada  Salida digital.  Salida digital  Forzada  Forzada  Salida de relé.  Salida de relé  Tiempo de operación  Errores pendientes.  Error acumulado.  Clave de acceso.  Modo de selección del idioma B-4

= = =

[0.0%-xx.x %]. [1.5%]. [Encendido].

= =

[normal]. [20mA].

= = =

[normal]. [Nivel alto] [1.0 Hz].

= =

[normal]. [0.d-xxxx dias]

= =

[1000] [Español]

CLAVE DE ACCESO

La clave de acceso se utiliza para proteger el “Menú configuración”. Solo personal autorizado podrá realizar cambios en la configuración del transmisor. Realice el siguiente procedimiento para cambiar la clave del dispositivo, de lo contrario, omita este paso y trabaje con la contraseña de fábrica: 1000. 1. Presione la tecla Inicio por dos segundos. 2. Introduzca la contraseña actual: 1000. 3. Use la tecla avanzar “Contraseña”.

ó la tecla retroceder

para acceder al menú

4. Oprima bloquear/desbloquear

para desbloquear la contraseña.

5. Pulse la tecla seleccionar contraseña.

y la tecla cambiar

para modificar la

6. Presione bloquear/desbloquear

para confirmar la nueva clave.

7. Oprima dos veces la tecla inicio

para salir del “Modo configuración”.

394

Restablecer contraseña: El ajuste de fábrica de la contraseña se puede restablecer en tres pasos: 1. Apague el equipo. 2. Mantenga pulsada la tecla inicio y prenda el equipo. 3. Suelte la tecla inicio después de 10 segundos. Figura B- 3. Diagrama cambio de clave y selección de idioma.

B-5

MODO SELECCIÓN DE IDIOMA

Es posible que no tenga que cambiar el idioma cuando valla a trabajar el caudalímetro. Si desea otro idioma diferente al “Español”, siga los pasos siguientes: 1. Presione la tecla Inicio por dos segundos. 2. Introduzca la contraseña actual: 1000. 3. Use la tecla avanzar “Idioma”.

ó la tecla retroceder

4. Oprima bloquear/desbloquear

para acceder al menú

para desbloquear el idioma.

395

5. Pulse la tecla seleccionar idioma deseado.

y la tecla cambiar

para seleccionar el

6. Presione bloquear/desbloquear

para confirmar el nuevo idioma.

7. Oprima dos veces la tecla inicio

para salir del “Modo configuración”.

B-6

AJUSTES BASICOS

Los ajustes básicos son los arreglos estándar que debe presentar el transmisor MAG 6000 antes de ponerse en marcha. Algunos de ellos son la frecuencia de la red, dirección de flujo, caudal máximo, corte por bajo caudal, detección de tubería vacía, entre otros. Tabla B- 4. Ajustes básicos transmisor MAG 6000. AJUSTE Frecuencia de red eléctrica Dirección de flujo Q máx.

Q máx. 2 (noche)

Totalizadores Corte por bajo caudal Nivel de error Detección de tubería vacía

CARACTERISTICA Para seleccionar la frecuencia de red eléctrica correspondiente al país donde el caudalímetro está calibrado. Selección de la correcta dirección de flujo en la tubería. Ajuste del rango de medida, es el fondo de escala de la salida de corriente y de frecuencia. El valor, punto decimal y unidades de medida se pueden seleccionar individualmente (en función de dimensiones del sensor). Misma función que Q máx. pero es usada para los caudales nocturnos y así reducir los fondos de escala de la salida de corriente y frecuencia para una medida más precisa. Solo es visible cuando se selecciona la entrada digital para realizar esta función. Se configuran las unidades de medida y la posición del punto decimal. Se pueden configurar para acumular caudales positivos, inversos o netos. Se fija en % de la Q máx. para filtrar los ruidos en la instalación. La pantalla y las salidas se ven afectadas en la medición de caudal. Para seleccionar el relé como nivel de error, solo se manifestaran los errores de ese nivel o de un nivel superior. Cuando se activa - una alarma nos indica que el sensor mide cuando está vacío. Todas las lecturas y salidas indicaran caudal cero.

Fuente: Autores.

396

Procedimiento: 1. Presione la tecla

por dos segundos para entrar al “Menú configuración”.

2. Ingrese la clave. 3. Use la tecla

ó la tecla

para desbloquear “Ajustes básicos”.

4. Presione 5. Use la tecla

ó la tecla

6. Presione

para buscar “Frecuencia de red”.

para desbloquear submenú.

7. Pulse la tecla 8. Oprima

para buscar el menú “Ajustes básicos”.

para seleccionar y

para cambiar a 60 Hz la frecuencia.

para confirmar la nueva configuración.

9. Repita los pasos del 5-8 para continuar modificando los submenús mostrados en la siguiente lista.  Ajustes básicos:  Frecuencia de red eléctrica  Direcc. Flujo  Q máx.  Q máx. 2 (noche)  Totalizador.  Totalizador 1.  Totalizador 2.  Corte por bajo caudal  Corte por tubería vacía  Tipo de error (Nivel de error)

10. Presione dos veces la tecla B-7

4.9L/s

= = = =

[60 Hz]. [Positivo]. [L/s]. [L/s].

= = = = =

[no aplica]. [no aplica]. [1.5%]. [Desconectado]. [Fatal, Error grave].

para salir del menú.

SALIDAS

Dentro de las salidas, únicamente se configurara la salida analógica de corriente (terminales 31 y 32) que es proporcional al caudal instantáneo. La salida digital

397

(pulso-frecuencia, terminales 56, 57 y 58) y salida a relé (terminales 44, 45 y 46) se configuraran en estado “Desconectado”, es decir, su uso no aplican para el desarrollo del proyecto, pero queda abierto para aplicaciones posteriores.

 Salida.  Salida de corriente.  Salida de corriente44  Salida de corriente  Salida de corriente  Salida de corriente (Constante de tiempo)  Salida digital.  Salida digital  Salida a relé.  Entrada externa. B-8

= = = =

[Conectado] [Unidireccional] [4-20 mA] [5s]

= = =

[Desconectada] [Desconectada] [Desconectada]

ENTRADAS EXTRENAS

Las entradas externas se deben configurar como “Desactivada”. B-9

CARACTERISTICAS DEL SENSOR

 Características del sensor.  Sensorprom  Suprimir P4045  Tamaño del sensor  Factor de calibración  Factor de corrección

= = = = =

[Instalada]. [No]. [DN yyy yy In]. [0001.000]. [1.0000].

=

[xx.x %].

B-10 MODO DE SERVICIO  Caudal

44 45

La salida de corriente debe desconectarse cuando no se usa. Código utilizado para determinar un error de medida por falta de la SENSORPROM.

398

 Bajo caudal corte al  Excitación bobina  Salida de corriente.  Salida de corriente  Forzada  Salida digital.  Salida digital  Forzada  Forzada  Salida de relé.  Salida de relé  Tiempo de operación  Errores pendientes.  Error acumulado.

= =

[1.5%]. [Conectado].

= =

[normal]. [20mA].

= = =

[normal]. [Nivel alto] [1.0 Hz].

= =

[normal]. [xxxx dias]

B-11 OTRAS CONFIGURACIONES Las siguientes aplicaciones se configuran “Desactivadas” debido a que se utilizan con salidas digitales y relé. Nivel de error:

[Desactivada]

Numero de error:

[Desactivado]

Dirección/Limite:

[Desactivada]

Batch:

[Desactivada]

Cleaning:

[Desactivada]

NOTA:

Si desea profundizar más sobre los temas, refiérase al capítulo del archivo “pdf” denominado “Caudalímetros electromagnéticos SITRANS FM MAG 5000/6000 Instrucciones de servicio” que encontrara en la carpeta de “Manuales” guardada en el CD del proyecto.

399

ANEXO C CONEXIÓN ELECTRICA MEDIDOR DE PRESION SITRANS P, serie DS III. C-1

ALIMENTACION ELECTRICA DEL TRANSMISOR DS III.

Para la conexión electrica del transmisor asegurese de trabajar con puntas frias, es decir, sin alimentacion. Retire la tapa "FIELD TERMINAL"que encontrara al respaldo del indicador digital e introduzca los cables por el pasa cables hasta conectar la alimentacion de 24 voltios DC como lo indica la siguiente figura. Agregue adicionalmente los cables y conexión electrica de la señal de corriente de 4-20mA Figura C- 1. Conexión eléctrica esquemática transmisor de presión.

± 24VDC Fuente DC

+ _

_ 4-20mA

+

EM 235 R = 500Ω

A+ A-

GND

Fuente: Autores. Al igual que el transmisor de flujo, la señal del SITRANS P debe adaptarse a un nivel de voltaje y no de corriente. Para ellos, utilice una resistencia de 500Ω que genere un voltaje de 0-10V proporcional al valor de presión medido.

400

ANEXO D PUESTA EN MARCHA MEDIDOR DE PRESION SITRANS P, serie DS III D- 1

PARTES INDICADOR DIGITAL Y TECLAS

El indicador digital sirve para visualizar localmente el valor medido y las teclas se utilizan para el manejo del transmisor in situ. Si va a utilizar el aparato con el teclado, es preciso anular el bloqueo de las teclas de manejo (ver pág. 85). Figura D- 1. a) Indicador digital y b) teclas de un SITRAN P, serie DS III.

Fuente: Operating instruction. Pressure transmitter SITRANS P, DS III serie with HART communication [articulo de internet]. Disponible en http://support.automation.siemens.com/WW/view/en/7353802Placa de características. 1. Valor medido. 2. Unidad/diagrama de barra. 3. Indicación de raíz. 4. Modo/bloqueo de teclas. 5. Valor límite inferior no alcanzado. 6. Signo precedente al valor medido. 7. Valor límite superior. 8. Indicación de comunicación

9. Tecla de Modo. 10. Tecla de incremento. 11. Tecla de decremento.

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