Sistema Scada
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UNIVERSIDAD POLITÉCNICA SALESIANA SEDE GUAYAQUIL FACULTAD DE INGENIERÍAS CARRERA: INGENIERÍA ELECTRÓNICA MENCIÓN: SISTEMAS INDUSTRIALES SISTEMAS COMPUTACIONALES PROYECTO FINAL DEL TÓPICO DE AUTOMATIZACIÒN INDUSTRIAL PREVIA A LA OBTENCIÓN DEL TITULO DE INGENIERO EN ELECTRÓNICA TEMA: CONTROL DEL PROCESO DE PRODUCCIÓN DE BIOCOMBUSTIBLE UTILIZANDO PLC’s Y EL PROGRAMA “INTOUCH” COMO SISTEMA DE INTERACCIÓN HUMANO-MÁQUINA (HMI) AUTORES: RONALD BRAVO ARAGUNDI GERMANIA MONTALVO VALENCIA VICENTE AVELINO SÁENZ DIRECTOR: ING. JACINTO ECHEVERRIA GUAYAQUIL 2006-2007
1
DECLARACIÓN EXPRESA “Las ideas, análisis, desarrollo y conclusiones implementados en el presente proyecto son exclusiva responsabilidad nuestra”. Guayaquil, Marzo 15 del 2007
-----------------------------------Ronald Bravo Aragundi
--------------------------------Germania Montalvo Valencia
-------------------------------------Vicente Avelino Sáenz
2
AGRADECIMIENTO
Primero nuestro sincero agradecimiento a Dios por darnos la vida y ver cumplido uno de nuestros principales objetivos. A todas las personas que colaboraron con nosotros durante todo el proceso estudiantil y en especial en este proyecto hasta su culminación.
3
DEDICATORIA
A nuestros Padres quienes con su ejemplo y respaldo nos supieron encaminar por la senda del bien.
4
RESUMEN Con el objetivo de cubrir las etapas en el diseño e implementación de la programación en proyectos de automatización basados fundamentalmente en controladores del tipo de autómatas programables industriales y sistemas de supervisión y control, se implementa un prototipo para la producción de Biocombustible cuya base es el aceite vegetal. Inicialmente se presenta como fundamento toda la información importante acerca de los sistemas y dispositivos referentes a este proyecto. Seguidamente se indica el proceso a automatizar, con sus componentes y especificaciones fundamentales. Las siguientes fases en el desarrollo del proyecto van encaminadas al diseño y realización del programa de control. Se construye una maqueta a escala de una planta de producción de Biocombustible estándar para la simulación del proceso, este prototipo cuenta con elementos sensores, transmisores, preaccionadores, accionadores, cableado lógico siguiendo normas de dimensionamiento, además de una tarjeta electrónica de relés de control que hará la función de interfase física entre las salidas digitales del autómata (PLC) y los accionadores del proceso tales como motores, resistencias eléctricas, válvulas solenoides. Para la realización del diseño del programa de control se cuenta con el software Wpl Soft que permitirá programar los autómatas de Delta Electronics, Inc.; DVP- 20EX (Entradas y salidas digitales/analógicas) y DVP- 14ES (Entradas y salidas digitales) con puertos RS-232C para interfase de comunicación.
Para establecer la comunicación o el diálogo entre el autómata y el software de supervisión y control se utilizará el programa KEPServerEx a través del protocolo DDE (Intercambio Dinámico de Datos). Se contará con un sistema guiado por computador, con software de arquitectura abierta e integral (InTouch 9.5), que trabajará como control centralizado de 5
interacción humano-máquina (HMI) y que realizará la visualización, toma de datos y registro del proceso.
6
ÍNDICE
Resumen
55
Índice General
77
Índice de Figuras
10
Índice de Tablas
13 13
Lista de Abreviaturas
15 15
INTRODUCCIÓN
17 17
CAPÍTULO 1
SISTEMAS SCADA
1.1. Introducción a la Automatización.
18 18
1.1.1. Concepto de Automatización Industrial.
19 19
1.1.2. Objetivos de la Automatización.
20 20
1.1.3. Estructura de un Sistema Automatizado.
20 20
1.2. Introducción a los Sistemas SCADA.
21 21
1.3. Concepto del Sistema.
23 23
1.4. Interfase Humano-Máquina (HMI).
24 24
1.5. Componentes de un Sistema SCADA.
24 24
1.5.1. Estación Maestra y computador con HMI.
25 25
1.5.2. Unidad Terminal Remota.
26 26
1.5.3. Infraestructura de Comunicación.
26 26
CAPÍTULO 2
DISPOSITIVOS SENSORES Y ACTUADORES
2.1. Introducción.
29 29
2.2. Sensores.
30 30
2.2.1 Sensor de Temperatura RTD.
30 30
2.2.1.1. Sensor PT-100.
32 32
2.2.2. Sensor Capacitivo.
35 35
2.2.3 Sensor de Nivel Vibratorio.
39 39
2.2.3.1. Detector de Nivel Liquiphant T FTL20. 2.2.4. Sensor de Contraste.
39 39 43 43
2.3. Transmisores.
44 44
2.3.1. Transmisor de Temperatura TMT 187 2.4. Actuadores.
47 47 48 48
7
2.4.1. Motores Eléctricos.
48 48
2.4.2. Sistemas de Calentamiento.
50 50
2.4.2.1. Resistencia Eléctrica. 2.4.3. Válvulas Solenoides. CAPÍTULO 3
50 50 5151
EL CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMABLE
3.1. Introducción.
5454
3.2. Funcionamiento del PLC.
5454
3.3. El PLC Delta DVP.
6262
3.3.1. Especificaciones generales de la Serie DVP-E.
6262
3.3.2. Protocolo de comunicación Delta PLC.
6363
3.3.3. Direcciones de dispositivos del PLC.
64 64
3.3.4. Introducción a componentes internos.
64 64
3.3.5. Ciclo de la MPU Delta DVP-ES Y EX.
6666
3.3.6. Programación del DVP-PLC Series.
6767
3.3.6.1. Editor de Modo Instrucciones.
68 68
3.3.6.2. Editor de Modo Diagrama.
68 68
3.3.6.3. Instrucciones Básicas.
70 70
3.3.6.4. Crear un programa.
7272
3.3.6.5. Compilar y cargar un programa en el PLC.
7474
CAPÍTULO 4
INTOUCH
4.1. Introducción.
7676
4.2. Características.
76 76
4.3. Diccionario de datos (Tagname.)
7777
4.4. Tipos de Etiquetas.
7979
4.5.1. Tipo de Memoria (Memory).
80 80
4.5.2. Tipo Entrada/Salida (I/O).
80 80
4.6. Enlace de Animación (Animation Link).
8181
4.7. Asistentes.
82 82
4.8. Programación Lógica (Scripts).
83 83 84 84
4.8.1 Tipos.
84 84
4.9. Alarmas.
85 85
4.9.1. Tipos.
8
4.10. Comunicación.
86 86
4.10.1. DDE/ FastDDE.
8686
4.10.2. Configuración de InTouch para Direcciones I/O.
8686
4.10.3. El InTouch Access Names.
87 87
4.11. El Servidor I/O KEPServerEX.
8888
4.11.1. Componentes básicos del KEPServerEX.
8888
4.11.1.1. Canal de comunicación (Channel).
89 89
4.11.1.2. Dispositivos (Device).
90 90
4.11.1.3. Tags.
90 90
4.11.2. Comunicación InTouch/KEPServerEX. .CAPÍTULO 5
94 94
SISTEMA DE CONTROL Y VISUALIZACIÓN PLANTA PROTOTIPO BIOCOMBUSTIBLE.
5.1. Descripción del Proceso.
99 99
5.1.1. Componentes.
100 100
5.1.2. Funcionamiento.
10 1 102
5.1.3. Configuración del PLC necesario.
103
5.2. Solución de control con Delta PLC.
102 103
5.2.1. Programas PLC.
102 104
5.2.1.1. Programa de Control WPL Editor PLC1.
10 2 104
5.3.1.2. Programa de Control WPL Editor PLC2.
10 7 107
5.3. Interfase Humano- Máquina (HMI).
10 9 111
5.3.1. Diseño de Pantallas.
109 111
5.3.2. Creación de la aplicación en el Servidor KEPServerEx.
112 114
5.3.3. Creación del nombre de acceso en InTouch.
120 122
5.3.4. Creación de los Scripts.
122 124
CAPÍTULO 6
COSTOS
6.1. Lista de materiales utilizados.
129
6.2. Actividades realizadas.
132
9
Anexo A. 133 123
Datos Técnicos PLC DELTA. Anexo B.
140 134
RS-232C. Anexo C.
145 139
Distribución de puertos DB25. Anexo D. Tarjeta Electrónica Interfase PLC- Actuadores.
147 141
BIBLIOGRAFÍA.
145 151
10
ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1.1
Estructura de un Sistema Automatizado
21 21
Figura 1.2
Ejemplo de un sistema SCADA
22 22
Figura 1.3
Componentes de un Sistema SCADA
2525
Figura 2.1
Sensor PT100
32 32
Figura 2.2
Curva característica sensor PT100
32 32
Figura 2.3
Conexión PT100 2 Hilos
33 33
Figura 2.4
Conexión PT100 3 Hilos
34 34
Figura 2.5
Conexión PT100 4 Hilos
35 35
Figura 2.6
Sensor Capacitivo. Electrodo intermedio Z entre placas
36 36
Figura 2.7
Sensor Capacitivo. Condensador abierto
36 36
Figura 2.8
Sensor Capacitivo. Elemento de accionamiento
37 37
Figura 2.9
Función Capacitancia vs Distancia
37 37
Figura 2.10 Líneas Campo eléctrico Sensor Capacitivo
38 38
Figura 2.11 Esquema Interno Sensor Capacitivo.
38 38
Figura 2.12 Campo de detección del sensor capacitivo
38 38
Figura 2.13 Sensor Capacitivo Sick
39 39
Figura 2.14 Conexión eléctrica Sensor Capacitivo Sick
3939
Figura 2.15 Sensor de nivel por vibración
39 39
Figura 2.16 Sensor Liquiphant FTL20
40 40
Figura 2.17 Liquiphant FTL20. Ejemplos de Instalación
41 41
Figura 2.18 Liquiphant FTL20. Ejemplos de Instalación. Forma Correcta
42 42
Figura 2.19 Liquiphant FTL20. Ejemplos de Instalación. Forma Incorrecta
42
Figura 2.20 Liquiphant FTL20. Conexión Eléctrica
43 43
Figura 2.21 Sensor de contraste Visolux
44
Figura 2.22 Conexión transmisor de temperatura 2 Hilos
44
Figura 2.23 Ejemplo conexión varios transmisores de temperatura
45
Figura 2.24 Esquema funcional Transmisor vs Sensor
46 46
Figura 2.25 Transmisor de temperatura Pt100 TMT187
47
Figura 2.26 Asignamiento de terminales Pt100 TMT187
48 48
Figura 2.27 Motor de inducción AC
49 49
Figura 2.28 Bomba centrífuga
50
Figura 2.29 Resistencia eléctrica
51
Figura 2.30 Movimiento del émbolo dentro de una bobina
52 52
Figura 2.31 Campo producido por una bobina
52
11
Figura 2.32 Válvula solenoide de dos vías de acción directa
53
Figura 3.1. El PLC Delta DVP-20EX.
63 63
Figura 3.2. Cable DVPACAB215 (PC →PLC, 1.5m) para RS-232
63 63
Figura 3.3. Diagrama de tiempo de reacción del PLC Delta DVP-E
67
Figura 3.4. El WPLSoft Editor
67
Figura 3.5. Editor Modo Instrucciones
68
Figura 3.6. Editor Modo Diagramas
69
Figura 3.7. Estructura de instrucción
70
Figura 3.8. Línea de instrucción
70
Figura 3.9. Formato de datos
71
Figura 3.10. Rangos de datos
71
Figura 3.11. Direccionamiento del PLC
71
Figura 3.12. Ejemplo de función comparador
72 72
Figura 3.13. Ejemplo de temporizador
72 72
Figura 3.14. Herramientas con acceso rápido desde el teclado
72
Figura 3.15. Pantalla principal del programa
73
Figura 3.16. Ventana de comandos básicos
73
Figura 3.17. Bloque de funciones
74
Figura 3.18. Compilación de un programa
74
Figura 3.19. Cargar programa en el PLC
75
Figura 4.1.
Programa InTouch
76
Figura 4.2.
Método Manual para crear un tag
78
Figura 4.3. Método Automático para crear un tag
79
Figura 4.4. Tipos de Tag
79
Figura 4.5. Tipos de Enlace
82
Figura 4.6.
Librería de objetos prediseñados Wizard Selection
82 82
Figura 4.7.
Librería Symbol Factory
83 83
Figura 4.8.
Tipos de Scripts
84 84
Figura 4.9.
Listado de Access Name
87 87
Figura 4.10. Crear un Access Name
87 87
Figura 4.11. Ventana principal del KEPServerEx
89
Figura 4.12. Crear un canal nuevo desde la barra de herramientas o
89 89
con el botón derecho del ratón del PC Figura 4.13. Crear un dispositivo nuevo desde la barra de herramientas o con el botón derecho del ratón del PC
12
90 90
Figura 4.14. Crear un tag nuevo desde la barra de herramientas o
91 91
con el botón derecho del ratón del PC. Figura 4.15. Propiedades del Tag
91
Figura 4.16. Menú herramientas-opciones KEPServerEx
94
Figura 4.17. Ventana de Diálogo FastDDE/SuiteLink
95
Figura 4.18. Ejemplo aplicación en el servidor KEPServerEx
96 96
Figura 4.19. Ejemplo configuración del Access Name de InTouch.
97 97
Figura 4.20. Ejemplo configuración del Tagname Dictionary de InTouch.
98 98
Figura 5.1.
Diagrama de Flujo del Proceso de Biocombustible
99
Figura 5.2.
Maqueta representativa del Proceso de Biocombustible.
101
Figura 5.3.
Tarjeta de Interfase entre salidas del PLC y dispositivos de campo. 101
Figura 5.4.
Módulos con PLC´s DELTA utilizados en el proyecto.
Figura 5.5.
PantallaMenú Principal
111 109
Figura 5.6.
Pantalla Tanque Alcohol
111 110
Figura 5.7.
Pantalla Catalizador-Aceite
112 110
Figura 5.8.
Pantalla Reactor
113 111
Figura 5.9.
Pantalla Decantador - Tanques Finales
114 111
103
Figura 5.10. Pantalla Registrador de temperatura Reactor
115 112
Figura 5.11. Creación del canal de acceso.
113
Figura 5.12. Configurando el controlador del PLC Delta
115 114
Figura 5.13. Puerto de comunicación en la estación maestro, velocidad de
115 115
transmisión y características de la trama
116
Figura 5.14. Creación del Dispositivo
116 115
Figura 5.15. Selección del modelo del Dispositivo
117 115
Figura 5.16. Asignación de dirección o ID del Dispositivo
118 116
Figura 5.17. Resumen de propiedades del Dispositivo creado
119 116
Figura 5.18. Ventana de la Aplicación para PLC1 Y PLC2
120 117
Figura 5.19. Configuración de un Tag
120 118
Figura 5.20. Lista de Tags del PLC1 en el Servidor de Datos
121 119
Figura 5.21. Lista de Tags del PLC2 en el Servidor de Datos
121 120
Figura 5.22. Access Name para el PLC1
122 120
Figura 5.23. Access Name para el PLC2
123 121
Figura 5.24. Lista de tags en InTouch
123
Figura 5.25. Escritura de Aplicación
124
Figura 5.26. Configurando una condición de Escritura
127
13
ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1. Direcciones de dispositivos del PLC Delta
64 64
Tabla 2. Rangos Temporizadores PLC Delta
6565
Tabla 3. Algunas Instrucciones Básicas
68 68
Tabla 4. Comparación comandos Modo Diagrama y Modo Instrucciones
69 69
Tabla 5. Tipos de Función Comparación
71 71
Tabla 6. Tipos de Script
84 84
Tabla 7. Simbólico PLC1
102 102
Tabla 8. Simbólico PLC2
107 107
Tabla 9. Direccionamiento para dispositivos Modbus ASCII
117 117
Tabla 10. Direcciones utilizadas del PLC DELTA DVP-ES y EX Series
118 118
14
LISTA DE ABREVIATURAS CPU
Unidad Central de Procesamiento (Central Processing Unit)
DCS
Sistema de control distribuido (Distributed Control System)
DDE
Intercambio Dinámico de Datos (Dynamic Data Extrange)
DLL
Librerías Dinámicas de enlace (Dynamic Link Libraries)
EEPROM
Memoria de sólo lectura, alterables por medios eléctricos (Electric Eraser Programmable Read Only Memory).
EPROM
Memoria de sólo lectura, reprogramables con borrado por ultravioletas (Eraser Programmable Read Only Memory).
. HMI
Interfase Humano – Máquina (Human Machine Interface)
I/O
Entrada/Salida (Input/Output).
MPU
Unidad Principal de Procesamiento (Main Processing Unit).
MTU
Unidad Terminal Maestra (Master Terminal Unit).
15
NTC
Resistor con coeficiente de temperatura negativo (Negative Temperatura Coeficient).
PC
Computador Personal (Personal Computer)
PLC
Controlador Lógico Programable (Programmable Logic Controllers)
PTC
Resistor con coeficiente de temperatura positivo (Positive Temperatura Coeficient).
PT-100
Termoresistencia de Platino (Platinum Thermometer)
RAM
Memoria de lectura y escritura (Random Access Memory)
ROM
Memoria de solo lectura, no reprogramable (Read Only Memory)
RTD
Detector resistivo de temperatura (Resistive Temperatura Detector)
RTU
Unidad Terminal Remota (Remote Terminal Unit)
SCADA
Control Supervisor y Adquisición de Datos (Supervisory Control and Data Adquisition).
16
INTRODUCCIÓN
Este proyecto se divide en dos partes fundamentales. Una parte teórica donde revisamos las características que debe presentar un sistema SCADA; así como, la configuración, estructura e integración de sus componentes: Software y Hardware; es decir, la parte lógica y física del sistema que permite el funcionamiento de las distintas partes de la industria donde se aplica, como un único sistema funcional. La segunda parte es práctica. Mediante dos PLC´s de Delta Electronics, un PC y el programa InTouch implementaremos una pequeña aplicación SCADA en nuestro computador. Cabe decir que esta aplicación es una introducción a la supervisión mediante software SCADA en formato HMI. Aunque en dicha parte aparezcan datos teóricos más específicos sobre estos sistemas, estos tendrán relación práctica con el trabajo realizado en éste proyecto. La finalidad es implementar un sistema de control y de visualización del proceso de producción de biocombustible desde un PC el cual será representado por una maqueta con dispositivos industriales reales y simulados. El control lógico secuencial lo realizarán los PLC´s a donde ingresan todas las señales de entrada del sistema (parámetros del proceso como nivel, temperatura) el cual procesará toda la información y enviará señales de salida para controlar y regular el proceso (controles como arranque de motores, control de válvulas, etc.) La interfase HMI desarrollada en InTouch permitirá supervisar el control de la planta y no solamente monitorear las variables que en un momento determinado están actuando sobre la planta; esto es, podemos actuar y cambiar las variables de control en tiempo real, algo que pocos sistemas permiten con la facilidad intuitiva que dan los sistemas SCADA.
17
CAPÍTULO 1 SISTEMAS SCADA 1.1. INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN. Las primeras máquinas eran simples que sustituían una forma de esfuerzo en otra forma que fueran manejadas por el ser humano, tal como levantar un gran peso con sistema de poleas o con una palanca. Posteriormente las máquinas fueron capaces de sustituir formas naturales de energía renovable, tales como el viento, mareas, o un flujo de agua. Los botes a vela sustituyeron a los botes de remos. Todavía después, algunas formas de automatización fueron controladas por mecanismos de relojería o dispositivos similares utilizando algunas formas de fuentes de poder artificiales, algún resorte, un flujo canalizado de agua o vapor para producir acciones simples y repetitivas, tal como figuras en movimiento, creación de música etc. Dichos dispositivos caracterizaban a figuras humanas, fueron conocidos como autómatas y datan posiblemente desde el año 300 AC. La parte más visible de la automatización actual puede ser la robótica industrial. Algunas ventajas son repetibilidad, control de calidad más estrecho, mayor eficiencia, integración con sistemas empresariales, incremento de productividad y reducción de trabajo. Algunas desventajas son requerimientos de un gran capital, decremento severo en la flexibilidad, y un incremento en la dependencia del mantenimiento y reparación. Para mediados del siglo 20, la automatización había existido por muchos años en una escala pequeña, utilizando mecanismos simples para automatizar tareas sencillas de manufactura. Sin embargo el concepto solamente llego a ser realmente práctico con la adición y evolución de las computadoras digitales, cuya flexibilidad permitió manejar cualquier clase de tarea. Las computadoras digitales con la combinación requerida de velocidad, poder de cómputo, precio y tamaño empezaron a aparecer en la década de 1960s. Antes de ese tiempo, las computadoras industriales era exclusivamente computadoras analógicas y computadoras híbridas. Desde entonces las computadoras digitales tomaron el control de la mayoría de las tareas simples, repetitivas, tareas semiespecializadas y especializadas, con algunas excepciones notables en la producción e inspección de alimentos. Como un famoso dicho anónimo dice, "para muchas y muy cambiantes tareas, es difícil remplazar al ser
18
humano, quienes son fácilmente vueltos a entrenar dentro de un amplio rango de tareas, más aún, son producidos a bajo costo por personal sin entrenamiento." Existen muchos trabajos donde no existe riesgo inmediato de la automatización. Ningún dispositivo ha sido inventado que pueda competir contra el ojo humano para la precisión y certeza en muchas tareas; tampoco el oído humano. La mayoría de los seres humanos puede identificar y distinguir mayor cantidad de esencias que cualquier dispositivo automático. Las habilidades para el patrón de reconocimiento humano, reconocimiento de lenguaje y producción de lenguaje se encuentran más allá de cualquier expectativa de los ingenieros de automatización. Las computadoras especializadas, referidas como Controlador Lógico Programable, son utilizadas frecuentemente para sincronizar el flujo de entradas de sensores y eventos con el flujo de salidas a los actuadores y eventos. Las interfaces Humano-Máquina (HMI), son comúnmente empleadas para comunicarse con los PLCs y otras computadoras, para labores tales como introducir y monitorear temperaturas o presiones para controles automáticos o respuesta a mensajes de alarma.
1.1.1. CONCEPTO DE AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL. Automatización Industrial. (Automatización; del griego antiguo: guiado por uno mismo) es el uso de sistemas o elementos computarizados para controlar maquinarias y/o procesos industriales substituyendo a operadores humanos. El alcance va más allá que la simple mecanización de los procesos ya que ésta provee a operadores humanos mecanismos para asistirlos en los esfuerzos físicos del trabajo, la automatización reduce ampliamente la necesidad sensorial y mental del humano. La automatización como una disciplina de la ingeniería es más amplia que un mero sistema de control, abarca la instrumentación industrial, que incluye los sensores y transmisores de campo, los sistemas de control y supervisión, los sistemas de transmisión y recolección de datos y las aplicaciones de software en tiempo real para supervisar y controlar las operaciones de plantas o procesos industriales. 1.1.2.
OBJETIVOS DE LA AUTOMATIZACIÓN.
Los objetivos principales que hacen de la automatización un factor importante son:
19
a) Mejorar la productividad de la empresa, reduciendo los costes de la producción y mejorando la calidad de la misma. b) Mejorar las condiciones de trabajo del personal, suprimiendo los trabajos penosos e incrementando la seguridad. c) Realizar las operaciones imposibles de controlar intelectual o manualmente. d) Mejorar la disponibilidad de los productos, pudiendo proveer las cantidades necesarias en el momento preciso. e) Simplificar el mantenimiento de forma que el operario no requiera grandes conocimientos para la manipulación del proceso productivo. f) Integrar la gestión y producción. 1.1.3. ESTRUCTURA DE UN SISTEMA AUTOMATIZADO. Un sistema automatizado consta de dos partes principales: Parte de Mando Parte Operativa La Parte Operativa es la parte que actúa directamente sobre el proceso o máquina. Son los elementos que hacen que el proceso funcione y realice la operación deseada. Los elementos que forman la parte operativa son los accionadores del proceso como motores, servomotores, cilindros neumáticos o hidráulicos, compresores, etc., y los captadores o sensores como interruptores de nivel, sensores de temperatura, finales de carrera, etc. La Parte de Mando suele ser un autómata programable (tecnología programada), aunque hasta hace bien poco se utilizaban relés electromagnéticos, tarjetas electrónicas o módulos lógicos neumáticos (tecnología cableada). En un sistema de fabricación automatizado el autómata programable está en el centro del sistema. Este debe ser capaz de comunicarse con todos los constituyentes de sistema automatizado.
20
D I A L O G O
Figura 1.1. Estructura de un Sistema Automatizado 1.2. INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS SCADA. SCADA, por sus siglas en inglés Supervisory Control and Data Adquisition (en español, Control supervisorio y adquisición de datos). Comprende todas aquellas soluciones de aplicación para referirse a la captura de información de un proceso o planta industrial (aunque no es absolutamente necesario que pertenezca a este ámbito), con esta información es posible realizar una serie de análisis o estudios con los que se pueden obtener valiosos indicadores que permitan una retroalimentación sobre un operador o sobre el propio proceso, tales como: Indicadores sin retroalimentación inherente (no afectan al proceso, sólo al operador): Estado actual del proceso. Valores instantáneos; Desviación o deriva del proceso. Evolución histórica y acumulada; Indicadores con retroalimentación inherente (afectan al proceso, después al operador): ✔
Generación de alarmas;
✔
HMI Human Machine Interface (Interfase humano-máquina);
✔
Toma de decisiones:
21
➢
Mediante operatoria humana;
➢
Automática (mediante la utilización de sistemas basados en el conocimiento o sistemas expertos).
El sistema SCADA lee las medidas de flujo y nivel y envía los puntos de ajuste a los PLCs.
PLC1 compara la medida de flujo con el punto de ajuste, controla la velocidad de la bomba hasta igualar el flujo ajustado.
PLC2 compara la medida de nivel con el punto de ajuste, controla el flujo a través de la válvula hasta igualar el nivel ajustado
Figura 1.2. Ejemplo de un sistema SCADA Esta información capturada es de aplicación en plantas industriales tal y como pueden ser: ✔
Monitorear procesos químicos, físicos o de transporte en sistemas de suministro de agua, para controlar la generación y distribución de energía eléctrica de gas o en oleoductos y otros procesos de distribución.
✔
Gestión de la producción (facilita la programación de la fabricación);
✔
Mantenimiento (proporciona magnitudes de interés tales para evaluar y determinar modos de fallo, índices de fiabilidad, entre otros);
✔
Control de Calidad (proporciona de manera automatizada los datos necesarios para calcular índices de estabilidad de la producción);
22
✔
Administración (actualmente pueden enlazarse estos datos del SCADA con un servidor ERP (Enterprise Resource Planning o sistema de planificación de recursos empresariales), e integrarse como un módulo más);
✔
Tratamiento histórico de información (mediante su incorporación en bases de datos).
1.3. CONCEPTO DEL SISTEMA. Un sistema SCADA es una aplicación o conjunto de aplicaciones software especialmente diseñada para funcionar sobre ordenadores de control de producción, con acceso a la planta mediante la comunicación digital con los instrumentos y actuadores e interfaz gráfica de alto nivel con el usuario (pantallas táctiles, ratones o cursores, lápices ópticos, etc.). Las funciones contenidas están restringidas casi siempre al sitio base o un nivel de capacidad supervisada. Por ejemplo un PLC puede controlar la temperatura del material contenido en un tanque a través de un proceso, pero un sistema SCADA puede permitirle a un operador el cambio del punto de control para la temperatura y podrá permitir grabar y mostrar cualquier condición de alarma como una alta temperatura. El control cíclico de retroalimentación es cerrado a través del RTU o el PLC; el sistema SCADA monitorea el desempeño en conjunto y su retorno. La adquisición de datos inicia al nivel del RTU o del PLC e incluye lectores de medidores y equipo de estado que están comunicados con SCADA según su requerimiento. Los datos son recopilados y formateados de tal manera que un operador en el centro de control usando la interfase humano-máquina puede supervisar apropiadamente decisiones que pueden ser requeridas para ajustar o normalizar una variable en los controles RTU (o PLC). En consecuencia, supervisamos el control de la planta y no solamente monitoreamos las variables que en un momento determinado están actuando sobre la planta; esto es, podemos actuar y modificar las variables de control en tiempo real. Esto es posible al adquirir un sistema SCADA o sistema de control distribuido (DCS) por un proveedor simple, es posible también al ensamblar un sistema SCADA por componentes como Wonderware InTouch, WinCC de Siemens, Allen-Bradley & General Electric PLCs, equipos de comunicación Ethernet etc, PLC's Simatic.
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1.4. INTERFASE HUMANO-MÁQUINA (HMI) Una interfase Humano - Maquina o HMI (por su siglas en inglés) es el dispositivo que presenta los datos a un operador (humano) y a través del cual este controla el proceso. La industria de HMI nació esencialmente de la necesidad de estandarizar la manera de monitorear y de controlar múltiples controles remotos, PLCs y otros mecanismos de control. Mientras que un PLC provee automáticamente un control pre-programado sobre un proceso, ellos usualmente se distribuyen a lo largo de toda la planta, haciendo difícil recoger los datos de manera manual. Históricamente los PLC no tienen una manera estándar de presentar la información al operador. La obtención de los datos por el sistema SCADA parte desde el PLC y otros controladores por medio de algún tipo de red y luego esta información es combinada y formateada. Un HMI puede tener también vínculos con una base de datos para proveer las tendencias, los datos de diagnóstico y manejo de la información así como un cronograma de procedimientos de mantenimiento, información logística, esquemas detallados para un sensor o máquina en particular, incluso sistemas expertos con guía de resolución de problemas. Desde cerca de 1998, virtualmente todos los productores principales de PLC ofrecen integración con sistemas HMI/SCADA, muchos de ellos usan protocolos de comunicaciones abiertos y no propietarios. Numerosos paquetes de HMI/SCADA de terceros ofrecen compatibilidad incorporada con la mayoría de PLCs, incluyendo la entrada al mercado de ingenieros mecánicos, eléctricos y técnicos para configurar estas interfases por sí mismos, sin la necesidad de un programa hecho a medida escrito por un desarrollador de software. SCADA es popular debido a esta compatibilidad y seguridad. Esta se usa desde aplicaciones pequeñas, como controladores de temperatura en un espacio, hasta aplicaciones muy grandes como el control de plantas nucleares. 1.5. COMPONENTES DE UN SISTEMA SCADA. Los tres componentes de un sistema SCADA son: 1. Estación Maestra y Computador con HMI (MTU). 2. Múltiples Unidades de Terminal Remota (RTU, PLC o Estaciones Externas).
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3. Infraestructura de Comunicación
Figura 1.3. Componentes de un Sistema SCADA 1.5.1. ESTACIÓN MAESTRA Y COMPUTADOR CON HMI. El término "Estación Maestra" o MTU se refiere a los servidores y el software responsable de comunicarse con el equipo del campo (RTUs, PLCs, etc.) en estos se encuentra el software HMI ejecutándose para las estaciones de trabajo en el cuarto de control, o en cualquier otro lado. En un sistema SCADA pequeño, la estación maestra puede estar en un solo computador, A gran escala, en los sistemas SCADA la estación maestra puede incluir muchos servidores, aplicaciones de software distribuido, y sitios de recuperación de desastres. El sistema SCADA usualmente presenta la información al personal operativo de manera gráfica, en la forma de un diagrama de representación. Esto significa que el operador puede ver un esquema que representa la planta que está siendo controlada. Por ejemplo un dibujo de una bomba conectada a la tubería puede mostrar al operador cuanto fluido esta siendo bombeado desde la bomba a través de la tubería en un momento dado. El software HMI mostrará el promedio de fluido en la tubería decrementándose en tiempo real.
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Los diagramas de representación pueden consistir en gráficos de líneas y símbolos esquemáticos para representar los elementos del proceso, o pueden consistir en fotografías digitales de los equipos sobre los cuales se animan las secuencias. El paquete HMI para el sistema SCADA típicamente incluye un programa de dibujo con el cual, los operadores o el personal de mantenimiento del sistema usan para cambiar la manera que estos puntos son representados en la interfase. 1.5.2. UNIDAD TERMINAL REMOTA. Estos computadores están situados en los nodos estratégicos del sistema gestionando y controlando las subestaciones del sistema, reciben las señales de los sensores de campo, y comandan los elementos finales de control ejecutando el software de la aplicación SCADA. Se encuentran en el nivel intermedio o de automatización, a un nivel superior está el MTU y a un nivel inferior los distintos instrumentos de campo que son los que ejercen la automatización física del sistema, control y adquisición de datos. Estos computadores no tienen porque ser PCs, ya que la necesidad de soportar un HMI no es tan grande a este nivel, por lo tanto suelen ser ordenadores industriales tipo armarios de control, aunque en sistemas muy complejos puede haber subestaciones intermedias en formato HMI. Una tendencia actual es la de dotar a los PLCs (en función de las E/S a gestionar) con la capacidad de funcionar como RTUs gracias a un nivel de integración mayor y CPUs con mayor potencia de cálculo. Esta solución minimiza costes en sistemas donde las subestaciones no sean muy complejas sustituyendo el ordenador industrial mucho más costoso. 1.5.3. INFRAESTRUCTURA DE COMUNICACIÓN. · RED DE COMUNICACIÓN: Éste es el nivel que gestiona la información que los instrumentos de campo envían a la red de ordenadores desde el sistema. El tipo de BUS utilizado en las comunicaciones puede ser muy variado según las necesidades del sistema y del software escogido para implementar el sistema SCADA, ya que no
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todos los programas (así como los instrumentos de campo como PLCs) pueden trabajar con todos los tipos de BUSES. Hoy en día, gracias a la estandarización de las comunicaciones con los dispositivos de campo, podemos implementar un sistema SCADA sobre prácticamente cualquier tipo de BUS. Podemos encontrar SCADA´s sobre formatos estándares como los RS232, RS-422 y RS-485, hasta formas más modernas de comunicación como Bluetooth (Bus de Radio), Micro-Ondas, Satélite, Cable. A parte del tipo de BUS, existen interfaces de comunicación especiales para la comunicación en un sistema SCADA como puede ser módems para estos sistemas que soportan los protocolos de comunicación SCADA y facilitan la implementación de la aplicación. Otra característica de las comunicaciones de un sistema SCADA es que la mayoría se implementan sobre sistemas WAN de comunicaciones, es decir, los distintos terminales RTU pueden estar deslocalizados geográficamente. · GESTIÓN Y ARCHIVO DE DATOS: Se encarga del almacenamiento y procesado ordenada de los datos, según formatos inteligibles para periféricos hardware (impresoras, registradores) o software (bases de datos, hojas de cálculo) del sistema, de forma que otra aplicación o dispositivo pueda tener acceso a ellos. Pueden seleccionarse datos de planta para ser capturados a intervalos periódicos, y almacenados como un registro histórico de actividad, o para ser procesados inmediatamente por alguna aplicación software para presentaciones estadísticas, análisis de calidad o mantenimiento. Esto último se consigue con un intercambio de datos dinámico entre el SCADA y el resto de aplicaciones que corren bajo el mismo sistema operativo. Por ejemplo, el protocolo DDE de Windows permite intercambio de datos en tiempo real. Para ello, el sistema SCADA actúa como un servidor DDE que carga variables de planta y las deja en memoria para su uso por otras aplicaciones Windows, o las lee en memoria para su propio uso después de haber sido escritas por otras aplicaciones.
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Una vez procesados, los datos se presentan en forma de gráficas analógicas, histogramas, etc., que permiten después analizar la evolución global del proceso. · EL MÓDULO DE COMUNICACIONES: contiene los controladores o drivers de conexión con el resto de elementos digitales conectados, entendiendo el driver como un programa (software) que se encarga de la iniciación del enlace, aplicación de los formatos, ordenación de las transferencias, etc., en definitiva, de la gestión del protocolo de comunicación. Estos protocolos pueden ser abiertos (Modbus, Fieldbus, Map, etc.), o propios de fabricante. Estos controladores, propios del sistema SCADA, deben comunicarse con otros paquetes de software por medio de DDE (Dynamic Data Exchange) DLL (Dynamic Link Libraries) como canal de comunicación, implementados por el sistema operativo, que permite que diversos paquetes de software envíen y reciban datos comunes. Por ejemplo se puede relacionar una celda de una hoja de cálculo con una variable del sistema y así variar puntos de consignas del proceso, o bien comunicación directa con los controladores de E/S de los dispositivos de campo.
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CAPÍTULO 2 DISPOSITIVOS SENSORES Y ACTUADORES 2.1. INTRODUCCIÓN. En un sistema automatizado, el sensor es el elemento dispuesto expresamente con la misión de obtener información, en forma de señal eléctrica, sobre la propiedad medida. Sensor y transductor se emplean a veces como sinónimos, pero sensor sugiere un significado más extenso: la ampliación de los sentidos para adquirir un conocimiento de cantidades físicas que, por su naturaleza o tamaño, no pueden ser percibidas directamente por los sentidos. Transductor, en cambio, sugiere que la señal de entrada y la salida no deben ser homogéneas. Para el caso en que lo fueran se propuso el término “modificador”, pero no tuvo aceptación. La distinción entre transductor de entrada (señal física/señal eléctrica) y transductor de salida (señal eléctrica presentación) está prácticamente en desuso. La tendencia actual, particularmente en robótica, es emplear el término sensor para designar al transductor de entrada, y el término actuador o accionamiento para designar el transductor de salida. Los primeros pretenden la obtención de información, mientras que los segundos buscan la conversión de energía. A veces, sobre todo en el caso de la medida de magnitudes mecánicas, puede señalarse la presencia de un elemento designado como sensor primario, que convierte la variable de medida en una señal de medida, siendo el sensor electrónico quien la convierte en una señal eléctrica. Por ejemplo un método para medir una diferencia de presiones, consiste en emplear un diafragma cuya deformación se mide mediante una galga extensiométrica. En este caso el diafragma es el sensor primario y la galga hace de transductor. No obstante se denomina transductor al conjunto de ambos elementos.
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2.2. SENSORES. Un sensor o captador, como prefiera llamársele, no es más que un dispositivo diseñado para recibir información de una magnitud del exterior y transformarla en otra magnitud, normalmente eléctrica, que seamos capaces de cuantificar y manipular. Normalmente estos dispositivos se encuentran realizados mediante la utilización de componentes pasivos (resistencias variables, PTC, NTC, LDR, etc. todos aquellos componentes que varían su magnitud en función de alguna variable), y la utilización de componentes activos. Pero el tema constructivo de los sensores lo dejaremos a un lado, ya que no es el tema que nos ocupa,
pretendemos explicar brevemente los tipos de sensores
utilizados para este proyecto. 2.2.1 SENSOR DE TEMPERATURA RTD. Los metales puros tienen un coeficiente de resistencia de temperatura positivo bastante constante. El coeficiente de resistencia de temperatura, generalmente llamado coeficiente de temperatura es la razón de cambio de resistencia al cambio de temperatura. Un coeficiente positivo significa que la resistencia aumenta a medida que aumenta la temperatura. Si el coeficiente es constante, significa que el factor de proporcionalidad entre la resistencia y la temperatura es constante y que la resistencia y la temperatura se graficarán en una línea recta. Termómetros de Resistencia: La medición de temperatura utilizando sondas de resistencia depende de las características de resistencia en función de la temperatura que son propias del elemento de detección. El elemento consiste usualmente en un arrollamiento de hilo muy fino del conductor adecuado bobinado entre capas de material aislante y protegido con un revestimiento de vidrio o de cerámica. El material que forma el conductor se caracteriza por el llamado "coeficiente de temperatura de resistencia" que expresa, a una temperatura especificada, la variación de la resistencia en ohmios del conductor por cada grado que cambia su temperatura.
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La relación entre estos factores puede verse en la expresión lineal siguiente: Rt = R0 (1 + a t) En la que: R0 = Resistencia en ohmios a 0°C. Rt = Resistencia en ohmios de la temperatura t en °C. a = Coeficiente de temperatura de la resistencia. t = Temperatura en °C Cuando se usa un alambre de metal puro para la medición de temperatura, se le refiere como detector resistivo de temperatura, o RTD (por las siglas en ingles de resistive temperature detector). El detector resistivo de temperatura (RTD) se basa en el principio según el cual la resistencia de todos los metales depende de la temperatura. La elección del platino en los RTD de la máxima calidad permite realizar medidas más exactas y estables hasta una temperatura de aproximadamente 500 ºC. Los RTD más económicos utilizan níquel o aleaciones de níquel, pero no son tan estables ni lineales como los que emplean platino. Los termómetros de resistencia de platino (PRT) ofrecen excelente exactitud por encima de un amplio rango de temperatura (de -200 a 850 °C) y están disponibles de muchos fabricantes con varias especificaciones de exactitud y las numerosas opciones del empaquetamiento para satisfacer la mayoría de las aplicaciones. El principio de funcionamiento es medir la resistencia de un elemento de platino. El tipo más común (PT100) tiene una resistencia de 100 ohmios a 0°C y 138.4 ohmios a 100 °C. Hay también PT1000 sensores que tienen una resistencia de 1000 ohmios a 0 °C.
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La relación entre temperatura y la resistencia es aproximadamente lineal encima de un rango de temperatura pequeño: por ejemplo, si usted asume que es lineal encima de los 0 a 100 °C, el error a las 50 °C es 0.4 °C. Para precisión de la medida, es necesario linealizar la resistencia para obtener una temperatura exacta. 2.2.1.1. SENSOR PT-100. Un Pt100 es un sensor de temperatura tipo RTD. Consiste en un alambre de platino que a 0 °C tiene 100 ohms y que al aumentar la temperatura aumenta su resistencia eléctrica.
Figura 2.1. Sensor PT100 El incremento de la resistencia no es lineal pero si creciente y característico del platino de tal forma que mediante tablas es posible encontrar la temperatura exacta a la que corresponde.
Figura 2.2. Curva característica sensor PT100
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Normalmente las Pt100 industriales se consiguen encapsuladas en la misma forma que las termocuplas, es decir dentro de un tubo de acero inoxidable ú otro material en un extremo está el elemento sensible (alambre de platino) y en el otro está el terminal eléctrico de los cables protegido dentro de una caja redonda de metal. Los Pt100 pueden fácilmente entregar precisiones de una décima de grado con la ventaja que la Pt100 no se descompone gradualmente entregando lecturas erróneas, si no que normalmente se abre, con lo cual el dispositivo medidor detecta inmediatamente la falla del sensor y da aviso. Este comportamiento es una gran ventaja en usos como cámaras frigoríficas donde una desviación no detectada de la temperatura podría producir algún daño grave. Además la Pt100 puede ser colocada a cierta distancia del medidor sin mayor problema (hasta unos 30 metros) utilizando cable de cobre convencional para hacer la extensión. Conexión de la PT-100: Existen 3 modos de conexión para las Pt100, cada uno de ellos requiere un instrumento lector distinto. El objetivo es determinar exactamente la resistencia eléctrica R (t) del elemento sensor de platino sin que influya en la lectura la resistencia de los cables Rc. Conexión con dos hilos: El modo más sencillo de conexión (pero menos recomendado) es con solo dos cables. En este caso las resistencias de los cables Rc1 y Rc2 que unen la Pt100 al instrumento se suman generando un error inevitable. El lector medirá el total R (t)+Rc1+Rc2 en vez de R (t). Lo único que se puede hacer es usar cable lo más grueso posible para disminuir la resistencia de Rc1 y Rc2 y así disminuir el error en la lectura.
Figura 2.3. Conexión PT100 2 Hilos
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Por ejemplo si la temperatura es 90°C, entonces R (t) = 134.7 ohmios, pero si el cable Rc1 tiene 1.3 ohmios y el Rc2 tiene 1.2 ohmios entonces la resistencia medida será 134.7+1.3+1.2 = 137.2 ohmios y la lectura del instrumento será 96 °C. Un cable común razonablemente grueso sería uno de diámetro equivalente a 18 AWG. La resistencia de este cable es 0.0193 ohmios por metro. Por ejemplo si se usa este cable para medir una resistencia a 15 metros de distancia, la resistencia total de los cables será 15*2*0.0193 = 0.579 ohmios lo que inducirá un error de 1.5°C en la lectura. Conexión con tres hilos: El modo de conexión de 3 hilos es el más común y resuelve bastante bien el problema de error generado por los cables.
Figura 2.4. Conexión PT100 3 Hilos El único requisito es que los tres cables tengan la misma resistencia eléctrica pues el sistema de medición se basa (casi siempre) en el "puente de Wheatstone". Por supuesto el lector de temperatura debe ser para este tipo de conexión. Se hace pasar una corriente conocida a través de los cables comunes con lo cual el instrumento mide 2Rc. Luego mide la resistencia por el cable independiente y uno de los cables comunes para finalmente restarle 2Rc al valor medido y obtener R (t). Conexión con cuatro hilos: El método de 4 hilos es el más preciso de todos, los 4 cables pueden ser distintos (distinta resistencia) pero el instrumento lector es más costoso.
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Figura 2.5. Conexión PT100 4 Hilos Por los cables 1 y 4 se hace circular una corriente I conocida a través de R (t) provocando una diferencia de potencial V en los extremos de R (t). Los cables 2 y 4 están conectados a la entrada de un voltímetro de alta impedancia luego por estos cables no circula corriente y por lo tanto la caída de potencial en los cables Rc2 y Rc3 será cero (dV=Ic*Rc=0*Rc=0) y el voltímetro medirá exactamente el voltaje V en los extremos del elemento R(t). Finalmente el instrumento obtiene R (t) al dividir V medido entre la corriente I conocida. 2.2.2. SENSOR CAPACITIVO Un condensador en su forma tradicional se compone de dos placas de electrodo y un dieléctrico, un medio no conductivo, o bien, sólo de conductibilidad débil. La capacidad C = ξ (A/d) es determinada por la superficie A, la distancia d, y la constante dieléctrica ξ = (ξ0 × ξr). ξ; indica la propiedad dieléctrica de este medio. ξ0; es la constante dieléctrica absoluta del vacío. ξr; es la constante dieléctrica, una constante del material (dependiente de la densidad). El electrodo del sensor y su efecto se explican mediante una deducción paso a paso de su forma geométrica. Los campos de dispersión en los bordes de placas no deben tenerse en cuenta.
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En el centro, entre dos placas circulares A1 y A2 de un condensador, se encuentra a una distancia d/2 un “electrodo intermedio” Z adicional plegado, de buena conductibilidad, de grosor D = 0.
Figura 2.6. Electrodo intermedio Z entre placas Una tensión aplicada genera un campo eléctrico entre A1 y A2. Éste induce en el electrodo Z el potencial U/2. Como consecuencia de ello, el “electrodo intermedio” asume la función de otra placa de condensador. De este modo, el condensador queda dividido tanto geométrica como eléctricamente en dos condensadores conectados en serie. Si se desensamblan estos condensadores parciales, las placas A1 y A2 se encuentran una junto a otra en un mismo plano y el “electrodo intermedio” Z en un segundo plano a la distancia d/2. Así se obtiene un condensador “abierto”.
Figura 2.7. Condensador abierto
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Los campos están orientados en sentido opuesto en las mitades de condensador. En sensores capacitivos este condensador “abierto” se emplea como elemento sensor. La placa A2 está, sin embargo, concebida para la simetría del campo eléctrico como un electrodo en anillo concéntrico respecto a A1 (carcasa), y el “electrodo intermedio” es el “elemento de accionamiento”. La “superficie activa” de este elemento sensor corresponde al electrodo en anillo A2.
Figura 2.8. Elemento de accionamiento La fórmula de capacidad también sigue siendo válida con las premisas definidas anteriormente para esta geometría de condensador. Por tanto, el valor de capacidad C como función de la distancia disminuye de forma hiperbólica (con 1/d).
Figura 2.9. Función capacitancia vs distancia
Los materiales no conductivos (plásticos, vidrio y también líquidos) pueden ser detectados por sensores capacitivos si ξr es muy superior a ξ0; las consideraciones realizadas hasta ahora se basaban en que para las líneas de campo el recorrido de menor resistencia pasa por el elemento de accionamiento. Si ahora falta el elemento de accionamiento (d → ∞; ξr = 1, C → 0) las líneas discurren en forma de arco del electrodo central al electrodo en anillo. El recorrido de menor resistencia está determinado por el efecto de rechazo de las líneas de campo de idéntico sentido. De este modo, los arcos y sus distancias van aumentando cada vez más hacia fuera. 37
Figura 2.10. Líneas Campo eléctrico Sensor Capacitivo Si un elemento de accionamiento eléctrico no conductivo penetra en el campo de el sensor, la capacidad varía proporcionalmente a ξr y a la profundidad de penetración, o bien, a la distancia respecto a la “superficie activa”. Los grupos funcionales de un detector de proximidad capacitivo son los siguientes:
Figura 2.11. Esquema Interno Sensor Capacitivo. Superficie activa es la zona a través de la cual el campo de sensor de alta frecuencia penetra en el espacio de aire. Está determinada principalmente por la superficie básica de la cubierta protectora y corresponde aproximadamente la superficie del electrodo de sensor externo.
Figura 2.12. Campo de detección del sensor capacitivo Ejemplos de aplicación: Vigilancias de nivel de llenado en caso de: Líquidos
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Sustancias pulverizadas y granuladas Detección y cómputo de piezas de los siguientes materiales: Metales Plásticos Vidrio Para nuestra aplicación hemos utilizado un sensor capacitivo como interruptor de nivel. Se trata de un sensor marca SICK modelo CM18-12NPP KW1
Figura 2.13 Sensor capacitivo Sick
Figura 2.14 Conexión eléctrica
2.2.3. SENSOR DE NIVEL VIBRATORIO. Su función es detectar nivel por vibración ya que dispone de un sistema de diapasón vibratorio. El circuito electrónico actúa sobre un sistema piezoeléctrico, el cual hace vibrar el diapasón a su frecuencia natural. El cambio de frecuencia en presencia de un líquido o de amplitud en presencia de un sólido, es detectado por el circuito de control, que cambia el estado de la señal de salida.
Figura 2.15 Sensor de nivel por vibración 2.2.3.1. INTERRUPTOR DE NIVEL LIQUIPHANT FTL20. El Liquiphant FTL 20 es un interruptor de límite de nivel para todos los tipos de fluidos y se usa en tanques, recipientes y tuberías.
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Es usado en tanques como un protector de sobrellenado o como un protector de la bomba cuando los depósitos a descargar se quedan vacíos. El FTL 20 es ideal para las aplicaciones en las qué previamente se usó un interruptor de nivel tipo flotador y sensores conductivo, capacitivo y óptico. También funciona en aplicaciones que son impropias para los métodos anteriores midiendo debido a conductibilidad, incrementos de flujo, turbulencia, burbujas de aire. El FTL 20 no es conveniente para áreas peligrosas, áreas de higiene y áreas donde la temperatura media esta por encima de los 100°C. Entre los beneficios importantes podemos mencionar los siguientes: La seguridad operacional, fiabilidad y aplicabilidad universal a través del uso del principio de medición por vibración de horquillas. Opción de prueba externa por medio de un imán natural. Control en sitio gracias a la luz piloto integrada. Fácil para instalar incluso en puntos de difícil acceso debido a su construcción compacta. Cubierta resistente en acero inoxidable.
Figura 2.16. Sensor Liquiphant FTL20
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Descripción funcional: Las horquillas de sintonización del FTL 20 son excitadas a su frecuencia de resonancia por medio de un accionador piezoeléctrico. Esta frecuencia cambia si las horquillas son cubiertas por el fluido. La electrónica del FTL20 monitorea la frecuencia de resonancia e indica si las horquillas de sintonización están oscilando libremente o si el fluido está cubriéndolo. Ejemplos de instalación: El Liquiphant FTL 20 puede instalarse en cualquier posición en un tanque o tubería. La formación de espuma no deteriora su función.
Figura 2.17 Ejemplos de Instalación Liquiphant FTL20. Ejemplo 1: Protección de sobrellenado o detección de nivel alto. Ejemplo 2: Protección de bombas en depósitos vacíos. Ejemplo 3: Detección de nivel bajo. Instrucciones de aplicación: Es conveniente para cualquier fluido, considerando que las horquillas del FTL 20 puedan oscilar libremente. El fluido también puede contener sólidos más pequeños que 5 mm. El FTL 20 incluso funciona cuando un ligero depósito se ha formado en las horquillas. Cuando es instalado en espacios confinados o cuando es usado en fluidos viscosos, las horquillas no pueden oscilar suficientemente. Entonces el sensor detecta incorrectamente, las horquillas han sido cubiertas por el fluido.
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Figura 2.18. Forma Correcta
Figura 2.19. Forma Incorrecta
El FTL 20 puede conectarse en dos modos de operación. Estos pueden ser modo Máximo o Mínimo. Nosotros podemos seleccionar el tipo de operación a trabajar. MAX– Modo máximo El FTL 20 mantiene el interruptor electrónico cerrado siempre que el nivel del fluido esté debajo de las horquillas. Ejemplo aplicación: protección del sobrellenado MIN– Modo mínimo El FTL 20 mantiene el interruptor electrónico cerrado siempre que las horquillas se sumerjan en el fluido. Ejemplo aplicación: protección para bombas en depósitos vacíos. Como se muestra en la figura 2.20 se requiere de un relé externo para el funcionamiento del circuito de control del sensor. Ya sea en el modo para nivel mínimo o máximo cualquier cambio de estado en el sensor se reflejará en el relé externo que a su vez con sus contactos independientes conmutarán la señal requerida por el elemento de control, en nuestro caso el controlador lógico programable.
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Figura 2.20. Conexión Eléctrica. 2.2.4. SENSOR DE CONTRASTE Los detectores de contraste funcionan según el principio de los sensores de proximidad fotoeléctricos. En una distancia constante de la exploración, hasta 30 tonos grises, de una escala que se extiende de negro al blanco, pueden ser distinguidos. Esta característica es esencial para detectar las marcas de contraste, por ejemplo barras de color impresas. La diferencia de contraste entre la marca y el fondo es el factor principal que determina la legibilidad de una marca. La superficie del material puede ser mate o brillante, y se puede hacer sobre papel, plástico o metal. Para nuestra aplicación hemos utilizado un sensor escáner de luminiscencia marca Visolux el cual cubre un espectro de frecuencia visible grande, las varias versiones pueden detectar diferencias de contraste desde 9.5mm hasta 120mm. Transmiten luz ultravioleta que se reflejan fuera de marcas luminiscentes u objetos. El escáner evalúa las reflexiones del color del objeto y proporciona una salida o pulso de voltaje.
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Figura 2.21. Sensor de contraste Visolux 2.3. TRANSMISORES El primer instrumento en la línea, después del sensor de temperatura, es a menudo un instrumento que condiciona la señal. Más a menudo es un dispositivo llamado transmisor de temperatura. Los transmisores de temperatura se emplean para convertir la señal producida por el sensor en una señal eléctrica reconocible por el instrumento final. Los transmisores de temperatura son de dos tipos básicos; de cuatro cables y de dos cables. Los transmisores de 4 cables usan una entrada de alimentación que está separada de los cables que transportan la señal. Los transmisores de dos cables emplean una fuente de alimentación que alimenta al transmisor por los mismos dos cables que se usan para transmitir la señal. Ver figura 2.22.
Figura 2.22. Conexión transmisor 2 Hilos De hecho, más de un transmisor de dos cables puede ser alimentado por la misma fuente mientras el consumo de los transmisores no exceda la capacidad de la fuente. Vea figura 2.23. Los transmisores para termocupla y termorresistencias tienen ventajas sobre la transmisión directa de la señal del sensor al instrumento receptor,
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ya sea con cable de extensión de termocupla, en el caso de las termocuplas o cable común de cobre en el caso de las termorresistencias.
Figura 2.23. Ejemplo conexión varios transmisores. Ante todo debemos recordar que con las termocuplas estamos tratando con señales del orden de los milivoltios. Cuando estos milivoltios son transmitidos por medio de alambres de extensión de termocupla por distancias largas, son muy susceptibles a la interferencia por ruido eléctrico generado por la maquinaria cercana. Este ruido puede hacer a la señal de la termocupla inútil. Los circuitos de termocupla son también propensos a problemas con lazos de tierra, los que ocasionan lecturas erróneas. Los transmisores de termocupla convierten los pocos milivoltios de salida de una termocupla en una señal de corriente (típicamente 4-20mA CC) que es inmune al ruido y a las caídas de tensión sobre distancias muy largas. Los transmisores de termocupla aislados eliminan el problema de los lazos de tierra aislando la entrada del transmisor de la salida del mismo. Los transmisores para termorresistencia de platino (RTD) convierten la medición de resistencia en una señal de corriente y así eliminan los problemas inherentes en la 45
transmisión de señales de termorresistencia por cable que es la resistencia del cable. Los errores en los circuitos con termorresistencia (especialmente con dos y tres cables) son causados a menudo por la resistencia agregada de los cables entre el sensor y el instrumento. Ver la figura 2.23.
Figura 2.24. Esquema funcional Transmisor vs Sensor. Otro hecho que a menudo hace ventajoso el uso de transmisores en circuitos con termocuplas o termorresistencias, es el costo. Los cables de extensión de termocuplas son muy caros porque están hechos de aleaciones semejantes a la del elemento en sí mismo. Además si la distancia es larga se debe emplear un calibre grueso para disminuir la caída de voltaje dentro del espacio de montaje. Si la distancia entre el sensor y el instrumento receptor es sustancial, la diferencia en costo entre el cable especial y el alambre de cobre usado con el transmisor es significante es decir que es mas conveniente para este caso el uso de un transmisor. Lo mismo sucede con las termorresistencias, el cable de extensión es de cobre, pero se deben usar tres conductores en lugar de dos y también es necesario que sean de mayor sección para disminuir su resistencia. Otra razón para usar transmisores es que muchos instrumentos no aceptan la señal producida por termocuplas y termorresistencias en forma directa. Gran parte de la instrumentación de hoy en día consiste en sistemas basados en computadoras y en controladores de lógica programable (PLC). Estos sistemas normalmente aceptan la corriente de un transmisor sin problema.
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2.3.1. TRANSMISOR DE TEMPERATURA TMT 187 Aplicación: Alternativa económica y técnica para instalación eléctrica directa a DCS o PLC. Transmisor de temperatura que convierte una señal de Pt100 en un señal de salida analógica escalable 4 a 20 mA. 2-cables de transmisión para una temperatura lineal proporcional a la salida analógica. Características y beneficios: Exactitud alta: 0.08% del span. Información de la avería en evento de interrupción del sensor o cortocircuito, habilita una intervención de mantenimiento rápida Aislamiento galvánico 2 kV (de la entrada del sensor a la salida) Periodo de estabilidad larga: LD< LD LD=
Condición de continuidad Condición de discontinuidad S1=S2 S1≠S2 S1>S2 S1≤S2 S1S2 S1≤S2 S1 code
en la barra de
herramientas, proceda a guardar el programa creado antes de cargarlo en el PLC, seleccione File > Save as
.
Figura 3.18. Compilación de un programa
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Si la compilación no reporta errores, el programa se carga en el PLC, para ello debe seleccionarse la opción PCPLC
, luego en la ventana de transferencia de datos
en la opción tipo de trabajo seleccionar escoja Write PLC.
Figura 3.19. Cargar Programa en el PLC Para poder ejecutar el programa ya cargado se selecciona el comando Communication > PLC Run
, si desea parar la ejecución del programa en el
mismo menú Communication se escoge PLC Stop.
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CAPÍTULO 4 INTOUCH 4.1. INTRODUCCIÓN. InTouch de Wonderware, es un software que fue diseñado para crear y desarrollar
interfaces gráficas las cuales permitirán interactuar al usuario con la máquina o proceso.
Figura 4.1 Programa Intouch
4.2. CARACTERÍSTICAS. Es una herramienta potente y flexible, diseñada para automatizar, monitorear, supervisar y controlar procesos. Permite a los operadores, ingenieros, administradores y supervisores, observar en pantalla mediante representaciones gráficas de procesos en tiempo real, todas las operaciones de una planta industrial. Usando InTouch, las aplicaciones desarrolladas pueden explotar las principales características del Microsoft Windows, incluyendo el Intercambio Dinámico de Datos (Dynamic Data Exchange DDE), Enlace de Objetos y Empotrado (Object Linking and Embedding OLE) y gráficos. También se puede lograr un intercambio dinámico de datos (DDE) con otras aplicaciones de control avanzado tales como: Sistemas Expertos, Hojas de cálculo y diferentes programas de base de datos. 76
El DDE en línea puede efectuarse tanto con aplicaciones que estén siendo ejecutadas en el nodo local, como aquellas que se ejecutan en otros nodos, dentro de una red en arquitectura Cliente-Servidor. Las herramientas de desarrollo de gráficos permite la creación de rectángulos rellenos, círculos, elipses, polígonos, arcos, y demás objetos, cuya forma sólo es limitado por la imaginación del ingeniero. VISUALIZACIÓN Las principales facilidades de visualización que posee el operador cuando se encuentra utilizando el sistema InTouch HMI son: El sistema brinda el acceso al operador a múltiples pantallas de visualización a la vez, incluyendo partición de pantallas donde se puede visualizar más de un área del proceso al mismo tiempo. Adicionalmente, el sistema soporta el uso ilimitado de pantallas de aparición repentina para ayuda adicional, o información de algún suceso que haya ocurrido. El acceso a todas las pantallas de visualización y a las demás funciones de comando, está dado por un nivel de acceso de seguridad, que protege al sistema contra el uso por parte de operadores no autorizados. El nivel de acceso de seguridad se establece durante el procedimiento de identificación del operador. Un sistema de control de supervisión es utilizado para controlar procesos delicados y equipos de alto costo, es por esto, que la protección es esencial para prevenir acciones no autorizadas, o daños accidentales al sistema. El sistema permite al usuario ver gráficos animados del proceso, incluyendo tanques, bombas, válvulas y motores. 4.3. DICCIONARIO DE DATOS TAGNAME. El Diccionario de Bases de Datos o Diccionario TagName (tagname dictionary) es el corazón de InTouch. Para crear la base de datos en runtime, InTouch requiere la información necesaria acerca de todas las entradas y datos (tagname) que están siendo creados. Cada variable necesita ser asignada a un tipo de tagname.
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Un TagName es un nombre simbólico que es ingresado al diccionario de base de datos. Este nombre simbólico puede ser configurado (valor mínimo, máximo, alarmas, etc.) y definido con un tipo específico, por ejemplo, un tagname DDE. El tagname DDE llega a ser el enlace entre InTouch, el servidor de E/S y el mundo real.
El diccionario de tagname es el mecanismo usado para ingresar la información necesaria acerca de las variables y entradas. La creación del diccionario de tagnames puede ser logrado mediante tres diferentes métodos. Método Manual. Es donde se accede al diccionario de tagnames y se los define individualmente, hasta completar la base de datos, de manera similar a la creación de la tabla de E/S en un PLC. Para acceder a la caja de diálogo del diccionario de tagname usando el método manual, se selecciona el comando Special/Tagname Dictionary.
Figura4.2. Método Manual
Método Automático Es cuando se crea un objeto gráfico, se le asignan los enlaces de animación y el sistema define dicho tagname. Para acceder a la caja de diálogo usando el método automático, primero se anima al objeto utilizando la caja de diálogo de los enlaces de animación, si al objeto que hemos seleccionado no se le ha asignado tagname alguno, entonces WindowMaker rápidamente hará aparecer el mensaje mostrado.
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Figura 4.3. Método Automático 4.4. TIPOS DE ETIQUETAS. Existen diferentes tipos de tagname de acuerdo a su uso. Por ejemplo, si los valores de un tagname son leídos o escrito desde otra aplicación de Windows, como un servidor DDE, este tagname será de tipo DDE.
Figura 4.4. Tipos de TagName
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Debemos también conocer si el tag es discreto, tal como una simple entrada de PLC, o un tag análogo, como un registro de 16, 32 o 64 bits. Los tags análogos son de dos tipos: enteros y reales. 4.4.1. TIPOS DE MEMORIA (MEMORY). Los tipos de tagnames existen solamente dentro del programa InTouch pueden ser usados para crear constantes, demos y simulaciones, también para crear variables y poder acceder a otros programas de Windows. En las simulaciones, los tagnames de memoria pueden ser usados para controlar las acciones de las escrituras lógicas (logic script). Por ejemplo, un tagname de memoria "t" puede ser cambiado por medio de la acción de un pulsador, para causar varios efectos de animación. Existen cuatro tipos de tagname de memoria: Memoria Discreta (Memory Discrete) Es un tagname interno discreto que puede tomar el valor de 0 (Falso, Apagado), o 1 (Verdad, Encendido). Memoria Entera (Memory Integer) A 32 bits que significan valores enteros entre –2.147, 483,648 y 2.147, 483,647. Memoria Real (Memory Real) Con un punto flotante decimal. El valor del punto flotante deberá estar entre +/3.4e38. Todos los cálculos con puntos flotantes son ejecutados con una resolución de 64 bits, pero el resultado es guardado en 32 bits. Memoria de Mensaje (Memory Message) Tagname de texto que puede tener un largo de 131 caracteres. 4.4.2. TIPOS ENTRADA/ SALIDA (I/O). Todos los tagnames que leen y escriben valores hacia o desde otro programa de Windows son tagnames DDE. Estos incluyen todas las entradas y salidas desde controladores programables PLC, computadoras de procesos, otros programas de Windows y desde nodos de red. Los tagnames DDE son ingresados por medio del protocolo de Microsoft Intercambio Dinámico de Datos. Cuando el valor de lectura/escritura de un tagname tipo DDE cambia, esto es inmediatamente escrito en la aplicación remota vía DDE. El tagname también puede ser actualizado desde la aplicación remota siempre que el dispositivo al cual el tagname se encuentra enlazado, cambie en la aplicación remota.
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Los datos remotamente adquiridos son guardados automáticamente así como también los cambios de datos que suceden en la fuente. Wonderware ofrece Servidores DDE para la mayoría de los fabricantes de dispositivos de control y sus variados protocolos. Existen cuatro tipos de tagnames DDE: DDE Discreta. Tagname discreto de E/S con valores de 0 (Falso, Apagado), ó 1
(Verdadero, Encendido). DDE Entero. 32 bits que significan valores enteros entre –2.147, 483,648 y 2.147, 483,647. DDE Real. Con un punto flotante decimal. El valor del punto flotante deberá estar entre +/- 3.4e38. Todos los cálculos con puntos flotantes son ejecutados con una resolución de 64 bits, pero el resultado es guardado en 32 bits. DDE Mensaje Tagname de texto que puede tener un largo de 131 caracteres.
4.5. ENLACE DE ANIMACIÓN (ANIMATION LINK). Los enlaces de animación pueden combinarse para ofrecer movimientos, colores, cambios de tamaños y/o de posición a los objetos. Incluyen entradas de contacto discretas y analógicas; deslizadores horizontales y verticales; pulsadores discretos y de acción; pulsadores para mostrar y ocultar ventanas; enlaces de color de línea, relleno y texto para valores y alarmas discretos y analógicos; enlaces de altura y ancho de objetos enlaces de posición horizontal y vertical, y demás. Una vez que un objeto o símbolo ha sido creado, este puede ser animado eligiendo los correctos enlaces de animación. Los enlaces de animación provocan que los objetos, símbolos o celdas cambien su apariencia por medio de la variación del valor de la base de datos de los tagnames. Cuando un objeto es seleccionado y el comando Special/Animation Links es elegido, entonces aparecerán dos cajas de diálogos, la descripción del Ítem y la selección de los enlaces.
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Figura 4.5. Tipos de Enlace 4.6. ASISTENTES. InTouch posee una biblioteca completa de asistentes preconfigurados llamada Wizard Selection.
Figura 4.6. Librería de objetos prediseñados Wizard Selection
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El wizard selection posee una gama de interruptores, deslizadores, alarmas, botoneras, paneles, luces pilotos, interrptores, tendencias en tiempo real e históricas y medidores, que los usuarios pueden modificar y duplicar libremente. En la figura 4.6 se muestra la ventana de Selección del Wizard, sirve para optimizar tiempo durante el desarrollo de una aplicación, además cuenta con la prestación Symbol Factory .
Symbol Factory es una colección de más de 4,000 wizards de automatización industrial y símbolos para el uso en InTouch. Symbol Factory
también puede
guardar cualquier wizard de terceros, wizard de Wonderware, u objeto de InTouch.
Figura 4.7. Librería Symbol Factory
4.7. PROGRAMACIÓN LÓGICA (SCRIPT). El lenguaje script de InTouch es flexible y fácil de utilizar. El Wonderware scripts incrementa la capacidad de InTouch de proveer la habilidad de ejecutar comandos y operadores lógicos. 83
Utilizando los scripts, una gran variedad de sistemas personalizados y automáticos pueden ser creados. 4.7.1. TIPOS. Application Scripts Window Scripts Key Scripts Condition Scripts Data Change Scripts
Figura 4.8. Tipos de Scripts
Tipo de script Descripción Application
Enlace al uso de enteros
Window
Enlace de una ventana especifica
Key
Enlace de una llave específica o a una combinación dominante en el teclado.
Condition
Enlace de un tagname a una expresión discreta
Data Change
Enlace de un tagname y/o a un dotfield del tagname solamente.
Tabla 6. Tipos de Script. Fuente: Los autores. 4.8. ALARMAS. InTouch provee al sistema, los datos necesarios para informar a los operadores las
condiciones del sistema y del proceso. El sistema soporta el despliegue, la anotación
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y la impresión de las alarmas del proceso y de los eventos del sistema. Las alarmas nos sirven para advertirnos sobre las condiciones del proceso. 4.8.1. TIPOS DE SISTEMAS DE ALARMA. InTouch incluye dos sistemas de alarmas:
Sistema Estándar Sistema Distribuido Sistema Estándar Es usado para mostrar y reconocer eventos y alarmas, generado por la aplicación local de InTouch. Sistema Distribuido Permite mostrar y reconocer las alarmas generadas por el sistema de alarmas local de otras aplicaciones de InTouch. El tipo de alarma que será utilizada por un tagname, es seleccionado en el Diccionario de Tagname. Las condiciones para el tipo de alarma seleccionada, también son configuradas en el Diccionario de Tagname. Esta función admite a varios servidores o suministradores de alarmas simultáneamente, lo que da la capacidad de observar la información de varias alarmas a la vez, desde algunas ubicaciones remotas. El sistema permite la visualización de alarmas o cualquier sistema de prevención, mediante un objeto cuyo tamaño sea definido por el usuario, el cual puede ser colocado sólo o junto con otros objetos dentro de una ventana. Existen tres tipos de alarmas para los tagnames enteros o reales. Estas son: Valor de alarma Alarma mínima (Low) Alarma máxima (Max) Alarma mínima-mínima (LoLo) Alarma máxima-máxima (HiHi) Desviación Menor
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Estado normal Mayor 4.9. COMUNICACIÓN. 4.9.1. DDE/ FastDDE. El Intercambio Dinámico de Datos (DDE) es un protocolo de comunicación desarrollado por Microsoft para permitir aplicaciones en el ambiente de Windows para enviar o recibir datos e instrucciones. Implementa una relación de clienteservidor entre dos aplicaciones que están ejecutándose. La aplicación del servidor proporciona los datos y acepta demandas de cualquier otra aplicación interesada en sus datos. Las aplicaciones solicitantes de datos son llamadas clientes. Algunas aplicaciones como InTouch y Microsoft Excel pueden ser simultáneamente un cliente y un servidor. FastDDE es una variación o formato del DDE, proporciona medios de empaquetamiento para muchos mensajes DDE Wonderware en un simple mensaje microsoft DDE. Este empaquetamiento mejora la eficiencia y desempeño reduciendo el número total de transacciones DDE requeridas entre el cliente y servidor. Aunque el FastDDE de Wonderware ha extendido la utilidad de DDE en la industria, esta extensión está impulsándose para desempeñarse en ambientes distribuidos. 4.9.2. ESTÁNDAR DE INTOUCH PARA DIRECCIONES I/O. InTouch identifica un elemento de datos en un programa servidor I/O usando tres
nombres por convención que incluye el nombre de la aplicación (application name) que proporciona los datos, nombre del tema (topic name) que contiene los datos y el nombre del elemento específico dentro del tema (item name). Para obtener datos de otra aplicación, el programa cliente (InTouch) abre un canal al programa servidor (KEPServerEx) especificando estos tres nombres. Además, InTouch necesita saber el tipo de los datos; discreto, entero, real (punto flotante), o mensaje (arreglo). Esta información determina el tipo de I/O para el tagname cuando es definido en la base de datos de InTouch. Ahora, cuando WindowViewer está corriendo, automáticamente actualizará todos los valores y
ejecutará las acciones según el programa.
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Por ejemplo, en el caso de Excel, el nombre de la aplicación es “Excel,” el nombre del tema es el nombre de la hoja de cálculo específica que contiene los datos y el nombre del artículo es la identificación de la celda en la hoja de cálculo cuyos datos son para ser leídos o escritos. 4.9.3. EL INTOUCH ACCESS NAMES. Cuando se crean tagnames tipo I/O o referencias de un tagname remoto, ellos deben asociarse con un Nombre de Acceso (Access Name). Para crear un Access Name: En el menú special, seleccione Access Name, o en el Explorador de la Aplicación en Configure,
de doble-click en Access Name. La caja de dialogo Access Names
aparece.
Figura 4.9. Access Name Pulse el botón Add. (Agregar). Automáticamente aparece la caja de diálogo Add Access Name (Agregar Nombre del acceso).
Figura 4.10. Crear un Access Name
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En el campo de texto Access, se escribe el nombre que InTouch usará para este Access Name, el cual sirve para obtener información de entradas y salidas (I/O) en
tiempo real. En el campo de texto Aplication Name, se escribe el nombre del programa en uso para el Servidor I/O del cual se adquirirá los datos. En el campo de texto Topic Name, se escribe el nombre del tema al que se quiere acceder. El Topic Name es una aplicación específica de un grupo subalterno de elementos de datos. En el caso de datos que vienen de un programa servidor de I/O, el nombre del Topic Name debe ser exactamente el mismo nombre configurado para en el programa servidor de I/O. Por ejemplo al comunicar con Microsoft Excel, el nombre del Topic Name debe ser el nombre dado a la hoja de cálculo cuando fue guardado. Por ejemplo, Libro1.xls. En el campo del protocolo a usar se selecciona DDE. En el campo de cuando avisar al servidor (When advise to server) seleccione la opción avisar solamente los ítems activos (Advise only active ítems), ya que la opción (Advise all ítems) consume mas recursos en la comunicación DDE afectando su funcionamiento por consiguiente no se recomienda su uso. 4.10. EL SERVIDOR I/O KEPServerEX. El programa servidor al cual accede InTouch para tomar los datos que se originan en el PLC, y escribir en las entradas se llama KEPServerEX, utilizando el protocolo de comunicación DDE. Este servidor se comunica con una amplia lista de diferentes marcas de PLC’s, incluyendo a Delta como dispositivo Modbus ASCII Serial. Toma los datos directamente de la interfase de comunicación al que está conectado el PLC o la red. 4.10.1. COMPONENTES BÁSICOS DEL KEPServerEX. La base del servidor proporciona un interfaz uniforme a todos sus drivers o controladores disponibles para establecer comunicación.
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Figura 4.11.Ventana principal KEPServerEx 4.10.1.1. CANAL DE COMUNICACIÓN (CHANNEL). Un channel o canal representa un medio de comunicación del PC a uno o más dispositivos externos. Un canal puede usarse para representar un puerto serial o una tarjeta instalada en el PC. Antes de agregar dispositivos a un proyecto, se debe definir el canal que se usará al comunicar con los dispositivos. Un canal y un controlador de un dispositivo (Device driver) van unidos para la comunicación. Después de crear un canal, solamente los dispositivos que soporta el controlador seleccionado se pueden agregar a este canal.
Figura 4.12. Crear un canal nuevo desde la barra de herramientas o con el botón derecho del ratón del PC.
Cuando se empieza un nuevo proyecto el primer paso es determinar qué controladores de comunicación requiere la aplicación es decir de que familia o fabricante es el dispositivo (PLC) ya que de eso depende su funcionamiento. Un controlador de comunicación en el servidor es llamado channel. En aplicaciones
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normales habrá páginas del diálogo adicionales que permiten la configuración de parámetros como puerto y protocolo de comunicación. Dependiendo del controlador o controladores que se tiene instalado se pueden definir varios canales dentro de un solo proyecto. 4.10.1.2. DISPOSITIVOS (DEVICE). Una vez que el canal se ha definido en un proyecto, debe agregarse un dispositivo al canal. Los dispositivos representan los PLCs u otro hardware con los cuales el servidor se comunicará. El controlador del dispositivo que el canal está utilizando, restringe la selección del dispositivo. El nombre de dispositivo es definido por el usuario. Éste será el nombre para tener acceso a los tags asignados a este dispositivo. Debe contar con una dirección ID representada por un número que lo identifica únicamente en una red de dispositivos, así las demandas del servidor para los datos puedan encaminarse correctamente.
Figura 4.13. Crear un dispositivo nuevo desde la barra de herramientas o con el botón derecho del ratón del PC 4.10.1.3. TAGS. Una tag o etiqueta representa direcciones en el PLC u otro dispositivo de hardware con los cuales el servidor se comunica. El servidor admite ambos tags, los dinámicos, (los tags creados en el cliente en este caso Intouch) y tags estáticos definidos por el usuario. El método más común para obtener datos de un dispositivo a una aplicación del cliente usando el servidor requiere que el usuario defina un juego de tags en el proyecto creado en el servidor y entonces use el nombre que le asignó a cada tag como el item de cada enlace OPC/DDE entre el cliente y el servidor.
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Figura 4.14. Crear un tag nuevo desde la barra de herramientas o con el botón derecho del ratón del PC. Después de dar doble click izquierdo con el ratón del PC en el tag creado se presentará la caja de diálogo de propiedades del tag. Como se muestra en la fig.4.15, este cuadro de diálogo permite nombrar el tag, especificar la dirección específica para un dispositivo, seleccionar el tipo de datos, y el método de acceso del tag.
Figura 4.15. Propiedades del Tag (Etiqueta)
Propiedades del Tag El parámetro del Tag “Name” permite ingresar la secuencia que representará los
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datos disponibles de este tag. El nombre del tag puede ser de hasta 256 caracteres en longitud y debe ser único para cada dirección asignada. El parámetro "Address" permite ingresar la dirección del controlador o driver deseada para este tag. El formato de la dirección ingresado aquí está basado enteramente sobre el controlador que esta usándose. Para determinar cómo debe ingresarse una dirección se puede usar el botón Hints
que se encuentra próximo
del parámetro de dirección y proporciona una guía de la referencia rápida al formato de dirección del driver. Una vez ingresada una dirección, puede probarse usando el botón de chequeo de la dirección
. Cuando este botón es accionado intenta validar
la dirección con el driver. Si el driver acepta la dirección como se ingresó ningún mensaje se mostrará. Si un error es detectado un mensaje en pantalla informará del error. El parámetro “Description” permite unir un comentario a este tag. Una cadena de hasta 64 caracteres se puede ingresar para la descripción. La selección “Data Type” o tipo de dato permite especificar el formato de los datos del tag tal como se encuentran en el dispositivo físico (PLC). En la mayoría de los casos éste es también el formato de los datos como retorna a un cliente DDE o a un OPC. El tipo de datos configurado es una parte importante de cómo un controlador de comunicación lee y escribe datos a un dispositivo. Para muchos controladores el tipo de datos de un grupo particular de datos es fijado rígididamente. En estos casos el controlador sabe qué formato necesita utilizar cuando este leyendo datos desde el dispositivo. Sin embargo en algunos casos, la interpretación de los datos del dispositivo está en gran parte en las manos del usuario. Un ejemplo sería un dispositivo que utiliza un registro de datos de 16 bit. Esto indicaría normalmente que los datos son o un short o palabra (word). Muchos dispositivos basados en registros también soportan valores que alcanzan dos registros. En estos casos los valores del registro doble podrían ser largos (long), un Dword, o un flotante (float). Cuando el controlador que se está utilizando soporta este nivel de flexibilidad se debe decir al controlador cómo quiere leer los datos para ese tag. Seleccionando el tipo de datos apropiado se le está diciendo al controlador que lea o un registro o dos o posiblemente un valor booleano. El controlador gobierna el formato de datos que se elige. La selección de tipo de datos disponible es:
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Default – Valor por defecto, este tipo de dato permite al driver escoger su tipo de dato predefinido.
Boolean - Simple dato de bit On o Off (1 o 0)
Char – datos con signo 8 bits
Byte - datos sin signo 8 bits
Short - datos con signo 16 bits
Word - datos sin signo 16 bits (palabra)
Long - datos con signo 32 bits
Dword - datos sin signo 32 bits (doble palabra)
Float - Valor Real 32 bits formato IEEE
Double - Valor Real 64 bits formato IEEE
String – Término nulo ASCII cadena de caracteres.
BCD - Dos bytes empaquetados en formato BCD el rango es 0 - 9999
LBCD - Cuatro bytes empaquetados en formato BCD el rango es 0 99999999.
La selección "Client access" permite especificar si el tag es sólo lectura ("Read only") o lectura/ escritura ("Read/Write"). Seleccionando "Read only" se puede impedir a las aplicaciones del cliente cambiar los datos contenidos en este tag. Seleccionando "Read/Write" se está permitiendo a las aplicaciones del cliente cambiar el valor de este tag según se requiera. El parámetro "DDE scan rate" permite especificar el intervalo de actualización para un tag cuando se usa en un cliente DDE. Los clientes de OPC pueden controlar la velocidad a la que los datos son analizados usando la velocidad de actualización que es parte de todos los grupos de OPC. Normalmente los clientes DDE no tienen esa prestación. El servidor le permite especificar una velocidad de actualización en un tag por la base del tag para los clientes DDE. Usando el "DDE scan rate" se puede
cubrir los requerimientos de banda ancha del servidor para satisfacer las necesidades de la aplicación. Si, por ejemplo, se necesita leer datos que cambian muy lentamente no hay ninguna razón para leer frecuentemente el valor. Usando el "DDE scan rate" el tag puede ser forzado a leerlo en una velocidad lenta reduciendo la demanda en el canal de comunicaciones. El rango válido es 10 a 999999 milisegundos. El valor por defecto es 100 milisegundos.
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4.11.2. COMUNICACIÓN INTOUCH/KEPServerEX. Las Opciones FastDDE & SuiteLink: Los servidores soporte de Corporación Wonderware; FastDDE y SuiteLink simplifican la tarea de conectar el servidor con
aplicaciones de FactorySuite como InTouch. Usando el conjunto de herramientas de Wonderware, el servidor puede proporcionar simultáneamente OPC y conectividad FastDDE/SuiteLink para dirigir las necesidades de comunicaciones entre
Cliente/Servidor, el servidor permite acceder rápidamente a datos del dispositivo sin la necesidad de usar un software intermediario como puente como se hace al usar un OPC solamente como servidor de comunicaciones. Para usuarios de Wonderware la apariencia familiar de la configuración de la base de datos del tag FastDDE/SuiteLink se mantiene.
El servidor hace el mejor uso de estas tecnologías usando sólo los componentes necesarios para los usuarios de Wonderware. Si no es un usuario de Wonderware no se requiere su uso, no obstante el servidor usa su propia tecnología de OPC para mantener el mejor funcionamiento disponible para las aplicaciones de cliente OPC.
Figura. 4.16. Menú herramientas-opciones La ventana de diálogo FastDDE/SuiteLink (Fig.4.17) sólo se desplegará en el menú de las opciones del servidor si un producto Wonderware FactorySuite está instalado en el PC. Específicamente, el Wonderware FS2000 Componentes Comunes deben instalarse en el PC para el funcionamiento apropiado de FastDDE/SuiteLink.
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Figura. 4.17. Ventana de Diálogo FastDDE/SuiteLink. La opción "enable FastDDE/SuiteLink" permite activar o desactivar el soporte de estos protocolos Cliente/Servidor.
Por defecto este parámetro estará habilitado
cuando un producto de Wonderware esta instalado en el PC. Si el funcionamiento de FastDDE/SuiteLink se desactiva, el servidor no responderá a cualquier demanda para datos FastDDE o SuiteLink. Si se piensa sólo usar como un servidor de OPC, se puede desactivar el funcionamiento de FastDDE/SuiteLink. Haciendo eso, se puede aumentar la seguridad de los datos y mejorar el funcionamiento total del servidor. La opción "Update active clients" configura con qué frecuencia se enviarán nuevos datos a las
aplicaciones cliente FastDDE/SuiteLink.
El rango es 20 a 32000
milisegundos, con un valor por defecto de 100 milisegundos y es usado para permitir a los datos FastDDE/SuiteLink ser dosificados para la transferencia a las aplicaciones del cliente. Al usar un protocolo de Cliente/Servidor como FastDDE o SuiteLink, las ganancias del funcionamiento sólo se dan cuando pueden enviarse bloques grandes de datos del servidor en una sola respuesta. Para mejorar la habilidad del servidor de recoger un bloque grande de datos, el cronómetro de actualización puede configurarse para permitir una agrupación de nuevos datos para acumularlos antes de enviarse a una aplicación del cliente. Una cosa importante para recordar es que esta
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velocidad de actualización aplica a cuan frecuente los datos se envían a la aplicación del cliente y no a cuan frecuente los datos son leídos desde el dispositivo. Se puede usar la ventana de configuración "DDE scan rate" para ajustar cuan rápido o lento el servidor adquiere datos de un dispositivo conectado. Usando el Servidor de Datos en Wonderware El servidor es por encima de todo un servidor de OPC, como tal es común FastDDE/SuiteLink, la nomenclatura como nombre del servicio DDE (Access Name), nombre del Tema (Topic Name), y nombre del Artículo (Item Name) son
aplicados diferentemente de su equivalente OPC. Como cualquier servidor de DDE, este debe registrarse con el sistema como un proveedor
de
servicio
DDE.
Para
el
funcionamiento
apropiado
de
FastDDE/SuiteLink, este nombre debe ser igual al nombre del archivo ejecutable servidor que es "Servermain". Con esto en mente, se debe usar este nombre cuando se configura un Nombre de Acceso (Access Name) en la aplicación de FactorySuite. Si se piensa usar SuiteLink como protocolo Cliente/Servidor también se debe configurar un PC Node Name. Esto aplica aun cuando el servidor y su aplicación de FactorySuite existen en el mismo PC.
En una aplicación típica del servidor se puede ver una configuración que es muy similar a la siguiente:
Figura. 4.18. Ejemplo aplicación en el servidor.
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Para el ejemplo de la figura 4.19 pueden accederse a los datos DDE usando la información siguiente en el Access Name de InTouch: Application Name
= Servermain
Topic Name
= Channel1_Device1_Machine1_Cell2
Item Name
= ToolDepth
Figura. 4.19. Ejemplo configuración del Access Name de InTouch. Esta información es necesaria para acceder a los datos del item en el servidor. Como se muestra en la figura 4.19, en el diálogo del Nombre de Acceso (Access Name), el " Node Name " o nombre del Nodo debe ser igual al nombre del PC dónde se desarrolla la aplicación si se intenta usar SuiteLink. El "Topic Name " o Nombre de la Aplicación debe ser igual al predefinido en el Servicio DDE cuyo nombre es "Servermain" para ambas operaciones FastDDE y SuiteLink.
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Figura. 4.20. Ejemplo configuración del Tagname Dictionary de InTouch.
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CAPÍTULO 5 SISTEMA DE CONTROL Y VISUALIZACIÓN PLANTA PROTOTIPO BIOCOMBUSTIBLE
5.1. DESCRIPCIÓN DEL PROCESO. Para describir de manera gráfica el proceso que se realiza para la elaboración del biocombustible a partir de aceites vegetales, se muestra el siguiente diagrama de flujo. DIAGRAMA DE FLUJO PRODUCCIÓN BIOCOMBUSTIBLE Inicio Químico Catalizador TQ. ALCOHOL TQ.CATALIZADOR Cargar Alcohol
Dosificar
MEZCLA TQ.ACEITE VEGETAL
Cargar Mezcla Catalizador TQ.REACTOR Cargar Aceite
MEZCLA Y TEMP
NO
TQ.DECANTADOR
INTERFASE DE COLOR
TQ. RECIBIDOR BIOCOMBUSTIBLE
TQ.RECIBIDOR GLICEROL
Figura. 5.1. Diagrama de Flujo del Proceso de Biocombustible.
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5.1.1. COMPONENTES. Para la demostración de este automatismo se cuenta con una maqueta que representa a una planta de obtención de Biocombustible hasta la etapa primaria, es decir sin el proceso de refinación, filtrado y enfriamiento. Se dispone de siete depósitos metálicos que representan los tanques del proceso: El primer depósito representa el tanque de almacenamiento de Alcohol, cuenta con una bomba de descarga hacia el tanque catalizador. El segundo depósito representa el tanque de catalización, cuenta con un sensor capacitivo como interruptor de nivel, un motor agitador, un pequeño depósito acoplado con una válvula manual para dosificación del químico catalizador, una bomba de descarga y una válvula solenoide que permite el vaciado hacia el tanque Reactor. El tercer depósito representa el tanque de almacenamiento de Aceite Vegetal, cuenta con una bomba de descarga hacia el tanque Reactor. El cuarto depósito representa el tanque reactor, cuenta con un motor agitador, una resistencia eléctrica tubular interior para calentamiento, un sensor PT-100 con un transmisor de conversión de 4 a 20 mA, una bomba de descarga hacia el tanque decantador. El quinto depósito representa el tanque decantador, cuenta con un sensor de tipo vibratorio para nivel máximo, un sensor de contraste para detección de cambio de fase o color en la decantación. Asimismo consta de tres válvulas solenoides: la primera ubicada en la bajante del depósito permite el control de la decantación, las dos restantes permiten el vaciado en conjunto con dos bombas hacia los tanques recibidores de biocombustible y glicerol respectivamente. El sexto depósito representa el tanque recibidor de Glicerol. El séptimo depósito representa el tanque recibidor de biocombustible, cuenta con un sensor PT-100 con un transmisor de conversión de 4 a 20 mA. Se cuenta con un botón de emergencia que interrumpirá todo el proceso si la situación así lo requiere.
100
Figura. 5.2. Maqueta representativa del Proceso de Biocombustible. En la figura 5.3 se muestra la tarjeta de interfase entre los PLC´s y los dispositivos de campo tales como motores, válvulas solenoides y la resitencia eléctrica para calentamiento,
el objetivo de su implementación es proteger las salidas de los
PLC´s.
Figura. 5.3. Tarjeta de Interfase entre salidas del PLC y dispositivos de campo.
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5.1.2. FUNCIONAMIENTO. El esquema fundamental del control del proceso para esta planta prototipo se detalla a continuación: 1. Inicia con el bombeo desde el tanque de almacenamiento de alcohol hasta el tanque de catalización. 2. El sensor capacitivo ubicado en el tanque de catalización interrumpe la entrada de alcohol, una luz piloto advierte que se inicie la dosificación del químico catalizador. 3. Se activa el agitador del catalizador para realizar la mezcla entre el químico y el alcohol a un tiempo de agitación determinado. 4. Terminado este proceso por medio de una bomba se descarga esta mezcla hacia el tanque Reactor. 5. Inicia el bombeo desde el tanque de almacenamiento de aceite vegetal hacia el tanque Reactor. 6. La dosificación de los porcentajes tanto de la mezcla del catalizador como la del aceite vegetal hacia el tanque de reacción se simulará con una aplicación en InTouch. 7. Se ajusta el control de temperatura y el tiempo de agitación del Reactor. 8. La reacción termina cuando alcance la temperatura y el tiempo de agitación determinado. 9. A continuación se acciona la bomba de descarga del tanque Reactor hacia el tanque decantador, el sensor de nivel alto en el tanque decantador apaga la bomba de descarga del tanque reactor y protege contra sobrellenado. 10. Por efecto de densidad el coproducto de la reacción en este caso el glicerol desciende hacia el fondo del tanque decantador. 11. Se activa la válvula de control de decantación la cual permite el paso de los fluidos hacia la mirilla en dónde se encuentra un sensor de contraste que detectará las dos fases producto de la reacción y decantación. 12. El sensor de contraste detecta el glicerol, activa la bomba y válvula de vaciado hasta el depósito de glicerol. 13. Luego de haber descargado el glicerol el sensor de contraste detecta el cambio en la interfase es decir el color del biocombustible. 14. Se desactiva la bomba de descarga de glicerol y se activa la bomba y válvula de vaciado del biocombustible hacia su respectivo depósito.
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5.1.3. CONFIGURACIÓN DEL PLC NECESARIO. Según lo descrito en componentes y funcionamiento del proceso, da como resultado la configuración del PLC siguiente: Entradas, salidas y puertos de comunicaciones necesarios: 4 entradas digitales de 24 Vcc. 2 entradas analógicas de 4 a 20 mA. 12 salidas digitales de 24 Vcc, 0,5 A. 2 puertos de comunicaciones serie RS232. 5.2. SOLUCIÓN DE CONTROL CON DELTA PLC. Para este proyecto hemos utilizado 2 PLCs Delta modelos DVP20EX00R, consta de entradas analógicas, entradas discretas y salidas discretas de tipo relé y el DVP14ES00R, consta de entradas discretas y salidas discretas de tipo relé.
Figura. 5.4. Módulos con PLC´s DELTA utilizados en el proyecto.
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5.2.1. PROGRAMAS PLC. Para mejor comprensión de los programas se detalla en la tabla 5.1 y 5.2 la descripción de los elementos utilizados, así como las direcciones internas y externas en el PLC. 5.2.1.1. PROGRAMA DE CONTROL WPL EDITOR PLC1. ENTRADAS DIGITALES
COMENTARIO
X0
Límite de Nivel TQ. Catalizador
X1
Límite de Nivel TQ. Decantador
X2
Sensor cambio de Fase Decantación
X3
Parada de Emergencia General
SALIDAS DIGITALES Y0
Relé de accionamiento Bomba TQ. Alcohol
Y1
Relé de accionamiento Bomba TQ. Catalizador
Y2
Relé de accionamiento Bomba TQ. Aceite.
Y3
Relé de accionamiento Bomba TQ. Reactor.
Y4
Y5
Relé de accionamiento bomba TQ. Decantador hacia TQ. Biocombustible. Relé de accionamiento bomba TQ. Decantador hacia TQ. Glicerol.
ENTRADAS ANALÓGICAS (4 a 20 mA) A0I
Temperatura Reactor
A1I
Temperatura Biocombustible
VARIABLES AUXILIARES M0
Marca activación bomba alcohol
M2
Marca activación bomba aceite vegetal
M3
Marca activación calentamiento Reactor
M4
Marca de indicación dosificación químico catalizador
M6
Marca activación bomba Catalizador
M10
Marca activación bomba Reactor
M11
Marca activación válvula solenoide descarga decantador
M12
Marca paro de emergencia X3
M16
Marca condicional calentamiento Reactor
M17
Marca condicional bomba decantador-biocombustible
104
M19
Marca activación bomba decantador-biocombustible
M21
Marca activación bomba decantador-glicerol
M22
Marca condicional bomba decantador-glicerol
M24
Marca de reset dosificación químico catalizador
M25
Marca de reinicio nueva dosificación químico catalizador
D2
Registro ingreso temperatura de calentamiento reactor (°C)
D3
Registro conversión (°C) a valor decimal
D4
Registro valor decimal para comparación con entrada analógica
D5
Registro control temperatura alcanzada.
D1110
Registro de lectura entrada analógicaA0I
TEMPORIZADORES T0
Temporizador desactivación manual Y0
T1
Temporizador estabilidad sensor de nivel X0
T2
Temporizador desactivación manual Y1
T3 T4
Temporizador desactivación manual Y2
T5 T6
Temporizador desactivación manual Y3
T7
Temporizador desactivación manual Y4,Y5
Tabla 7. Simbólico PLC1. Fuente: Los autores.
105
106
107
108
5.2.1.2. PROGRAMA DE CONTROL WPL EDITOR PLC2. SALIDAS DIGITALES
COMENTARIO
Y0
Relé de accionamiento válvula de control decantación.
Y1
Relé de accionamiento válvula TQ. Biocombustible.
Y2
Relé de accionamiento válvula Solenoide TQ. Glicerol.
Y3
Relé de accionamiento motor agitador Reactor.
Y4
Relé de accionamiento resistencia calentamiento Reactor.
Y5
Relé de accionamiento motor agitador Catalizador.
VARIABLES AUXILIARES M1
Marca activación Agitador Catalizador
M5
Marca activación M1
M7
Marca activación resistencia calentamiento Reactor
M8
Marca activación M9
M9
Marca activación Agitador Reactor
M13
Paro de emergencia X3(PLC1)
M15
Marca activación válvula Y0
M18
Marca activación válvula Y1
M23
Marca activación válvula Y2
D0
Registro ingreso tiempo de agitación catalizador (minutos)
D1
Registro conversión tiempo de agitación catalizador (seg)
D6
Registro ingreso tiempo de agitación reactor (minutos)
D7
Registro conversión tiempo de agitación reactor (seg)
TEMPORIZADORES
T0
Temporizador desactivación manual Y5
T1
Temporizador agitador catalizador (D1)
T2
Temporizador desactivación manual Y3
T3
Temporizador agitador reactor (D7)
Tabla 8. Simbólico PLC2. Fuente: Los autores.
109
110
5.3. INTERFASE HUMANO - MÁQUINA (HMI). 5.3.1. DISEÑO DE PANTALLAS. Para el control y supervisión del presente proyecto realizamos una interfase gráfica HMI SCADA con el desarrollador WindowMaker del programa InTouch 9.5 de Wonderware.
La aplicación se ordena entorno a una pantalla de selección. Contiene 4 accesos directos a diferentes pantallas principales de la aplicación (figura 5.2).
Figura 5.5. Menú Principal
111
Pantallas de procesos: Se han creado 4 pantallas que reflejan el proceso que se está llevando a cabo en la planta en sus diferentes ubicaciones, mostrando todos los elementos susceptibles de activación o programación, permitiendo el acceso a los mismos y con ayuda visual para facilitar la comprensión por parte del operario.
Figura 5.6. Tanque Alcohol
Figura 5.7. Catalizador-Aceite
112
Figura 5.8. Reactor
Figura 5.9. Decantador - Tanques Finales
113
Pantalla de tendencias: Se desarrolla una pantalla en la que se visualiza una serie de gráficas de evolución de variables presentes en el proceso tales como la temperatura interior del material en el Reactor (figura 5.6).
Figura 5.10. Registrador de temperatura Reactor
5.3.2. CREACIÓN DE LA APLICACIÓN EN EL SERVIDOR KEPServerEX. Una vez realizadas las pantallas de la interfaz gráfica, creamos la aplicación en el servidor de datos KEPServerEx. Como ejemplo tomaremos la configuración para el PLC1.
114
Figura 5.11. Creación del canal de acceso. Debido a que los PLCs utilizados en este proyecto utilizan el protocolo de comunicación Modbus ASCII escogemos el correspondiente controlador para este dispositivo como se muestra en la figura 5.9.
115
Figura 5.12. Configurando el controlador del PLC Delta.
Figura 5.13. Puerto de comunicación en la estación maestro, velocidad de transmisión y características de la trama.
116
Figura 5.14. Creación del Dispositivo.
Figura 5.15. Selección del modelo del Dispositivo.
117
Figura 5.16. Asignación de dirección o ID del dispositivo. Las siguientes ventanas de diálogo tales como parámetros de comunicación y ajustes para la trama se configuran por defecto cuando las tramas son construidas para comunicarse con un dispositivo Modbus.
Figura 5.17. Resumen de propiedades del dispositivo creado.
118
Figura 5.18. Ventana de la aplicación para PLC1 Y PLC2 Direccionamiento para dispositivos Modbus ASCII: Los tipos de datos por defecto para los tags definidos dinámicamente se muestran en la siguiente tabla: Dirección
Rango
Tipo de Dato
Salidas
000001 - 065535
Boolean
Entradas
100001 - 165535
Boolean
Registros Internos Registros de
300001 – 365535
Word, Short, BCD
300001 – 365534
Float, DWord, Long
3xxxxx.0 - 3xxxxx.15
Boolean
400001 – 465535
Word, Short, BCD
400001 – 465534
Float, DWord, Long
Acceso Lectura/Escri tura Solamente lectura. Solamente lectura. Lectura/Escri
operación tura 4xxxxx.0 - 4xxxxx.15 Boolean Tabla 9. Direccionamiento para dispositivos Modbus ASCII. Fuente: Los autores.
119
Las Direcciones de dispositivos del PLC DELTA DVP-ES y EX Series para comunicación utilizados en esta aplicación se muestran en base numérica hexadecimal y decimal la siguiente tabla: Dispositivo
Rango
Dirección (Hex)
Dirección (Dec)
X
000~377(Octal)
0400~04FF
1024~1279
Y
000~377(Octal)
0500~05FF
1280~1535
T
000~255
0600~06FF
1536~1791
M
000~255
0800~08FF
2048~2303
D
000~255
1000~10FF
4096~4351
D
1024~1279
1400~14FF
5120~5375
Tabla 10. Direcciones de dispositivos del PLC DELTA DVP-ES y EX Series. Fuente: Los autores. Como ejemplo tomamos el direccionamiento de la entrada analógica del transmisor que indica la temperatura presente en el Tanque Reactor. Por tratarse de un Registro especial de operación (Vea Tabla 9) tomamos el valor inicial 400001 sumado al valor del registro correspondiente a la entrada analógica CH0 del PLC, D1110 cuya dirección en base numérica decimal es 5206 (Vea Tabla 10) resulta 405207 este valor es ingresado como dirección de la entrada analógica CH0 en el servidor de datos KEPServerEX.
Figura 5.19. Configuración de un Tag. 120
Siguiendo el ejemplo anterior configuramos todos los tags utilizados en el proceso, en la ventana de tags vemos la vinculación de las distintas variables del sistema con las señales E/S del PLC. Así, podemos ver el nombre del tag, dirección de memoria interna en el PLC, tipo de dato y la velocidad de actualización de datos.
Figura 5.20. Lista de Tags del PLC1 en el Servidor de Datos.
121
5.21. Lista de Tags del PLC2 en el Servidor de datos. 5.3.3. CREACIÓN DEL NOMBRE DE ACCESO EN INTOUCH. Ahora creamos los Access Names en el InTouch
Figura 5.22. Access Name para el PLC1.
122
Figura 5.23. Access Name para el PLC2. Vinculamos los distintos elementos del dibujo y los botones a las marcas y salidas de los PLCs mediante los tags del sistema que representan a los dispositivos o elementos que queremos visualizar del proceso.
Figura 5.24. Lista de tags en InTouch.
123
El sistema de referencia para los tags es la unidad terminal master (MTU) del SCADA en este caso el PC, así vemos que los datos que salen de la interfase hacia el PLC son de tipo salida y los datos que van del PLC al PC son de tipo entrada. 5.3.4. CREACIÓN DE LOS SCRIPTS. En el script o escritura de aplicación tenemos:
Figura 5.25. Escritura de Aplicación. Formula de presentación de temperatura del Reactor: temp1= (150/965)*AIW0; Donde temp1 es el valor de la temperatura en grados centígrados presente en el reactor, (150/965) es el factor de relación entre el rango de medición del transmisor de temperatura y el valor de lectura máximo en el PLC y AIW0 representa la entrada analógica del PLC para el transmisor de temperatura del PT-100 del reactor en tiempo real. Paro de emergencia.- Las siguientes líneas son para activar el paro de emergencia en el PLC 2: IF M12==1 THEN M13=1;
124
ELSE M13=0; ENDIF; Donde M12 es la marca que se habilita cuando se pulsa el paro de emergencia de la entrada X3 del PLC1 M13 es la marca que detiene el sistema en el PLC 2 Control de descarga de decantador IF Y02==1 THEN M11=1; ELSE M11=0; ENDIF; Donde Y02 es la salida que activa la válvula solenoide de control de descarga del decantador y se encuentra en el PLC2. M11 es la marca que habilita las bombas de descarga Glicerol y la de Biocombustible ubicadas en el PLC1. La condición consiste que cuando se active dicha válvula podrán funcionar las bombas de descarga del Decantador. Fórmula de presentación de temperatura del Biocombustible: temp2= (150/965)*AIW2; Donde temp2 es el valor de la temperatura en grados centígrados presente en el tanque de Biocombustible, (150/965) es el factor de relación entre el rango de medición del transmisor de temperatura y el valor de lectura máximo en el PLC y AIW2 representa la entrada analógica del PLC para el transmisor de temperatura del PT-100 del tanque de Biocombustible en tiempo real. Nivel tanque Catalizador Las siguientes líneas de programación son para observar el nivel de llenado en el tanque catalizador. IF Y0==1 THEN NIVC = NIVC +1; ENDIF; IF Y1== 1 THEN
125
NIVC = NIVC - 1; ENDIF; Donde Y0 es la salida que activa la bomba de descarga del alcohol NIVC es la variable de nivel del tanque catalizador Y1 es la bomba de descarga del catalizador Cuando se activa la bomba de descarga del alcohol comienza a incrementarse NIVC aumentando así el nivel de tanque del catalizador, caso contrario ocurre cuando se activa la bomba de descarga del catalizador la variable NIVC se decrementa disminuyendo el contenido del tanque. Nivel tanque Reactor Las siguientes líneas de programación son para observar el nivel de llenado en el tanque reactor IF Y1 == 1 OR Y2 == 1 AND NIVR < 440 THEN NIVR = NIVR+1; ENDIF; IF Y31 == 1 AND NIVR > 0 THEN NIVR = NIVR - 1; ENDIF; Y1 es la bomba de descarga del catalizador Y2 es la bomba de descarga del aceite NIVR es la variable de nivel del tanque reactor Donde Y31 es la salida que activa la bomba de descarga del reactor Cuando se activa la bomba de descarga del alcohol o del catalizador comienza a incrementarse NIVR aumentando así el nivel del tanque del catalizador, caso contrario ocurre cuando se activa la bomba de descarga del reactor la variable NIVR se decrementa disminuyendo el contenido del tanque. En los scripts de condición tenemos:
126
Figura 5.26. Configurando una condición de Escritura. Activación y desactivación desde el PLC1 de sistema de calentamiento del Reactor cuya salida se encuentra en el PLC2: M3 tipo de condición: ON True M7=1; M16 tipo de condición: ON False M7=0; Activación de Sonido para temperatura alcanzada en el Reactor: temp1 >= D2tipo de condición: ON True PlaySound( "C:\windows\media\Sonido de inicio de sesión de Windows XP.wav", 1);
alarma = 1; Activación y desactivación desde el PLC1 de válvula de descarga de Biocombustible cuya salida se encuentra en el PLC2: M17 tipo de condición: ON True M18=1; Y41 tipo de condición: ON False M18=0; Activación y desactivación desde el PLC1 de válvula de descarga de Glicerol cuya salida se encuentra en el PLC2:
127
M22 tipo de condición: ON True M23=1; Y51 tipo de condición: ON False M23=0;
Figura 5.27. Imagen del proyecto terminado.
128
CAPÍTULO 6 COSTOS Las siguientes tablas muestran de forma independiente los costos de materiales y mano de obra e ingeniería para la elaboración de este proyecto. 6.1. LISTA DE MATERIALES UTILIZADOS.
ELEMENTO
UNIDAD
CANT
VALOR VALOR UNITARIO TOTAL
Tanques metálicos Tanque en acero inoxidable para dosificación
U
7
5.00
35.00
U
1
5.00
5.00
Plywood 79,2 x 59,1 x 12 cm
U
1
4.40
4.40
Alfombra de polievinil.
m
1
5.95
5.95
Mesa metálica (material y mano de obra)
U
1
50.00
50.00
Base para tanques de aluminio
U
5
5.00
35.00
Riel de aluminio
m
10
0.75
7.5
Racor codo de 1/8”- 6mm
U
12
1.76
21.12
Racor Recto de 1/8”- 6mm
U
12
1.76
21.12
Racor recto 1/8”- 8mm
U
3
1.90
3.80
Manguera neumática 6 mm
m
8
2.42
19.36
Manguera neumática 8 mm
m
1
2.50
2.50
Cable de control # 18 AWG
m
50
0.35
17.5
Canaleta plástica 4 x 3 cm
U
2
0.80
2.40
Canaleta plástica 1 x 0.5 cm
U
2
0.50
1.00
129
Tarjeta de relés para interfase
U
1
30.00
30.00
Caja para tarjeta de relés para interfase Paquete de marquillas con terminales para bornera
U
1
9.00
9.00
U
1
14.00
14.00
Válvulas Solenoides con bobinas 110VAC
U
4
37.46
149.84
Resistencia tubular de 1000 W – 120Vac
U
1
40.00
40.00
Sensor RTD PT-100
U
2
50.00
100.00
Rele de 120 Vac Telemecanique
U
1
15.00
15.00
Transmisor Temperatura TMT187 RTD/ 4-20mA
U
2
100.00
200.00
Sensor de Contraste
U
1
250.00
250.00
Sensor Liquiphant FTL20 PLC DELTA 12 Entradas/8 Salidas digitales, 4 Entradas/ 2 Salidas analógicas. PLC DELTA 8 Entradas/6 Salidas digitales. Cable de comunicación PC→PLC DVPACAB215
U
1
250.00
250.00
U
1
312.71
312.71
U
1
214.91
214.91
U
2
18.25
36.50
Sensor capacitivo Sick
U
1
180.00
180.00
Válvulas de bola ¼ NPT
U
2
2.50
5.00
Mirilla de vidrio
U
1
20.00
20.00
Bomba de limpia parabrisas 12VDC
U
7
8.00
42.00
Motor 110Vac para agitador
U
2
15.00
30.00
Acople y eje para agitador
U
2
5.00
10.00
Fuente de poder ATX 540 W
U
1
20.00
20.00
Breaker (1P) 2A
U
2
15.00
30.00
Cable concéntrico 2x14
m
2
0.70
1.40
130
Riel DIN
m
2
2.00
4.00
Portafusibles para tablero
U
2
0.50
1.00
Caja tablero (30x23x7.5) cm
U
1
15.00
15.00
Caja tablero (18x23x8.5) cm
U
1
10.00
10.00
Conector DB25 macho
U
4
0,35
1.40
Cable conector DB25 hembra
U
4
2.50
10.00
Cable conector DB9 macho
U
2
0.35
0.70
Cable conector DB9 hembra
U
2
0.35
0.70
Cables de alimentación 110 Vac
U
2
1.00
2.00
Bornas y plug
U
2
0.50
1.00
Enchufe polarizado
U
1
1.50
1.50
Conector romex 1” Misceláneos (tornillos, amarras plásticas, pegamento, cinta aislante, silicón, fusibles, transporte).
U
1
0.45
0.45
U
1,00
10,00
10,00
TOTAL
2,249.76
131
6.2. ACTIVIDADES REALIZADAS.
DESCRIPCIÓN
TOTAL
Costos por montaje, cableado, programación, pruebas del sistema y puesta en marcha. IVA 12%
1,500.00
180.00
TOTAL
1,680.00
132
ANEXO A DATOS TÉCNICOS PLC DELTA DVP SERIES ES Y EX
Modelo de PLC Alimentación Especificación del Módulo de Salida Código de control y # Serie Versión
Figura A1. Placa del PLC En la figura 3.2 podemos ver la forma en que se codifican los modelos de PLC
Figura A2. Descripción de modelos de PLC PERFIL DEL EQUIPO Y CONTORNO
Figura A3. Perfil del equipo y contorno
133
1. Clip del Riel DIN 2. Riel DIN 3. Orificios para montajes 4. Puerto de comunicación (RS-232) 5. Puerto para unidad de expansión 6. Terminales de entradas y salidas 7. Terminales de entradas y salidas 8. Indicadores de entradas 9. Indicadores de salidas 10. Indicador de estado: POWER, RUN y ERROR 11. Tapa de Terminales de entrada y salida 12. Tapa de Terminales de entrada y salida 13. Placa con los nombres de terminales 14. Placa con los nombres de terminales 15. Puerto de comunicación RS-485 MODELOS Los modelos utilizados son el DVP20EX00R y el DVP14ES00R según se muestra en las figura A4 y A5 respectivamente
Figura A4. PLC Delta DVP20EX00R
Figura A5. PLC Delta DVP14ES00R
134
ESPECIFICACIONES GENERALES Modelo Ítem Alimentación Fusible Consumo Fuente de 24VDC Resistencia de Aislamiento Entradas digitales Salidas digitales Entradas Analógicas de Voltaje Entradas Analógicas de Corriente Convertidor Analógico Digital de Voltaje Convertidor Analógico Digital de Corriente Peso
DVP14ES00R
DVP20EX00R 100/240VAC 2A/250VAC
20VA
30VA 400mA
>5MΩ Ω a 500VDC(Entre todas las entradas /salidas y tierra) 8
8
6
6
0
4
0
4
0
2
0
2
400
536
Tabla A1. Especificaciones Generales de los PLCs usados en el proyecto Fuente: Los autores.
Ítems Análogo I/O Rango Conversión digital
Entrada Analógica (A/D) Entrada de Entrada de Voltaje Corriente
Salida Analógica (D/A) Salida de Salida de Voltaje Corriente
±10V
±20mA
0-10V
0-20Ma
-512 - +511
-512 - +511
0 – 255
0 – 255
Resolución
10bits (1lsb=19.5 3125Mv)
10bits (1lsb=39.0625µ µA )
8bits (1lsb=39.0625m V)
8bits (1lsb=78.125)
Impedancia de entrada
> 112 KΩ Ω
250 Ω
____
Tabla A2. Entradas y Salidas Analógicas (DVP 20EX) Fuente: Los autores.
135
INSTALACIÓN
Figura A6. Conexión eléctrica. Todas las versiones del DVP PLC tienen circuitos Entrada / Salida, que pueden unir a una gran variedad de dispositivos de campo. Las señales de entrada serán de voltaje DC y tiene dos maneras de conexión: SINK y SOURCE: Sink = La corriente circula hacia el terminal común S/S Source = La corriente circula fuera del terminal común S/S Por ejemplo, conectamos al terminal común S/S al positivo de la fuente de alimentación (+), agregando el interruptor, entre el negativo (-) y la entrada, hemos completado el circuito.
Figura A7. Forma de conexión de entradas.
136
Figura A8. Forma de conexión de salidas (1). Voltaje DC (2). Paro de emergencia (3). Fusible (4)-(5) Conexión de salidas de Y0 y Y1 con diodo de protección (6) Conexión Y4 y Y5 con un hardware externo (7) No se conecta Power LED Este indicador enciende cuando el PLC esta energizado, cundo el led no enciende indica que la fuente de 24 VDC del PLC esta sobrecargada y debe desconectarse las cargas conectadas a dicha fuente y conectar una fuente externa a las cargas. Si el led de error parpadea continuamente significa que debe cambiarse la fuente externa ya que es de baja capacidad. Operación y Test Se debe verificar que los cables estén bien conectados Cargar el programa al PLC y el LED de ERROR debe estar apagado. Cuando el LED de RUN esta apagado el PLC esta en modo STOP Se ejecuta el comando RUN y en el PLC deberá encender el LED de RUN, indicando así el buen funcionamiento del equipo.
137
FLUJOGRAMA DE FUNCIONAMIENTO.
Encendido
Inicialización
Verificación de Hardware Y Memoria de Programa
No ¿OK? Si Reporte de error, Set registro bandera, Enciende LED
Fijar tiempo Watchdog
STOP ¿Modo? ¿?? ? RUN Ejecutar programa
Verificar tiempo de scan
1
2
138
2
El sistema espera hasta que se cumpla el tiempo de scan seteado
Actualización de entradas y salidas Verificación de Periféricos Diagnóstico
Si ¿Voltaje bajo? No Si
Error LED intermitente Guarda los datos en Memoria
¿Ok?
No Reporte de error, Set registro flag, Enciende LED
No ¿Buen encendido?
Si Forzar al PLC en modo STOP
Parada del PLC
1
139
ANEXO B RS232C El puerto serie RS-232C, presente en todos los computadores actuales, es la forma más comúnmente usada para realizar transmisiones de datos entre computadores de manera serial. El RS-232C es un estándar que constituye la tercera revisión de la antigua norma RS-232, propuesta por la EIA (Asociación de Industrias Electrónicas), realizándose posteriormente un versión internacional por el CCITT, conocida como V.24. Las diferencias entre ambas son mínimas, por lo que a veces se habla indistintamente de V.24 y de RS-232C (incluso sin el sufijo "C"), refiriéndose siempre al mismo estándar. El RS-232C consiste en un conector tipo DB-25 de 25 pines, aunque es normal encontrar la versión de 9 pines DB-9, más barato incluso para cierto tipo de periféricos (como el ratón serie del PC). Las señales con las que trabaja este puerto serie son digitales, de +12V (0 lógico) y 12V (1 lógico), para la entrada y salida de datos, y a la inversa en las señales de control. El estado de reposo en la entrada y salida de datos es -12V. Cada pin puede ser de entrada o de salida, teniendo una función específica cada uno de ellos. Las más importantes son: Pin
Función
TXD (Transmitir Datos) RXD (Recibir Datos) DTR (Terminal de Datos Listo) DSR (Equipo de Datos Listo) RTS (Solicitud de Envío) CTS (Libre para Envío) DCD (Detección de Portadora) TABLA B1. FUNCIONES DE PINES RS-232 Fuente: Los autores. Las señales TXD, DTR y RTS son de salida, mientras que RXD, DSR, CTS y DCD son de entrada. La masa de referencia para todas las señales es SG (Tierra de Señal).
140
Existen otras señales como RI (Indicador de Llamada), y otras poco comunes que no se explican en este artículo por rebasar el alcance del mismo.
Numero
de Pin
Señal
Descripción
E/S
En DB-25 En DB-9 1
1
-
Masa chasis
-
2
3
TxD
Transmisión de datos
S
3
2
RxD
Recepción de datos
E
4
7
RTS
Dispuesto para transmitir S
5
8
CTS
Listo para recibir
E
6
6
DSR
Equipo de Datos Listo
E
7
5
SG
Línea de masa
-
8
1
CD/DCD
15
-
TxC(*)
Transmit Clock
S
17
-
RxC(*)
Receive Clock
E
20
4
DTR
Terminal de Datos Listo
S
22
9
RI
Indicador de Llamada
E
24
-
RTxC(*) Transmit/Receive Clock
(Data) Detección de Portadora
(*) = Normalmente no conectados en el DB-25 TABLA B2. DESCRIPICIÓN DE PINES RS-232 Fuente: Los autores. Conector DB 25
Conector DB 9
Figura B1. Puertos RS-232
141
E
S
El computador controla el puerto serie mediante un circuito integrado específico, llamado UART (Transmisor-Receptor-Asíncrono Universal). Para controlar al puerto serie, la CPU emplea direcciones de puertos de E/S y líneas de interrupción (IRQ). Mediante los puertos de E/S se pueden intercambiar datos, mientras que las IRQ producen una interrupción para indicar a la CPU que ha ocurrido un evento (por ejemplo, que ha llegado un dato, o que ha cambiado el estado de algunas señales de entrada). El RS-232 puede transmitir los datos en grupos de 5, 6, 7 u 8 bits, a unas velocidades determinadas (normalmente, 9600 bits por segundo o más). Después de la transmisión de los datos, le sigue un bit opcional de paridad (indica si el numero de bits transmitidos es par o impar, para detectar fallos), y después 1 o 2 bits de Stop.
Normalmente, el protocolo utilizado es 8N1 (que significa, 8 bits de datos, sin bit de paridad y un bit de stop). Una vez que ha comenzado la transmisión de un dato, los bits tienen que llegar uno detrás de otro a una velocidad constante y en determinados instantes de tiempo. Por eso se dice que el RS-232 es asíncrono por carácter y síncrono por bit. Los pines que portan los datos son RXD y TXD. Las demás se encargan de otros trabajos: DTR indica que el computador esta encendido, DSR que el aparato conectado a dicho puerto esta encendido, RTS que el computador puede recibir datos (porque no esta ocupado), CTS que el aparato conectado puede recibir datos, y DCD detecta que existe comunicación. Tanto el dispositivo a conectar (ejemplo el PLC), como el computador (o el programa terminal) tienen que usar el mismo protocolo serie para comunicarse entre si. Puesto que el estándar RS-232 no permite indicar en que modo se esta trabajando, es el usuario quien tiene que decidirlo y configurar ambas partes. Como ya se ha visto, los parámetros que hay que configurar son: protocolo serie (8N1), velocidad del puerto serie, y protocolo de control de flujo. Este último puede ser por hardware (RTS/CTS, coordinación de operaciones entre la parte transmisora y la parte receptora llamada también handshaking, que en español es el acto con el cual dos partes manifiestan estar de acuerdo) o bien por software (XON/XOFF, el cual no es muy recomendable ya que no se pueden realizar transferencias binarias). La velocidad del puerto serie no tiene por que ser la misma que la de transmisión de los
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datos, de hecho debe ser superior. Por ejemplo, para transmisiones de 1200 baudios es recomendable usar 9600, y para 9600 baudios se pueden usar 38400 (o 19200). Limitaciones de la RS-232 C La RS-232 C tiene una limitación de distancia máxima de 15 metros. Si bien no es una desventaja considerable cuando los equipos a conectar se encuentran cerca, sí es un inconveniente cuando la RS-232 se utiliza para conectar terminales lejanas. La norma RS-232 especifica que la capacidad en la línea no debe superar los 2.500 picofaradios. Los cables que se suelen utilizar tienen una capacidad de 120 a 150 picofaradios por metro de longitud, por lo que la RS-232 tiene como límite de 15 m de distancia, como se vio anteriormente. Una segunda limitación de la RS-232 es su método de toma de tierra o retorno común. Este método, llamado transmisión no balanceada, funciona bien la mayor parte del tiempo. Sin embargo, si hay diferencia de potencial entre los dos extremos del cable (lo cual es bastante probable en recorridos largos), se reduce la región de transición entre marca y espacio. Cuando ocurre esto, existe la posibilidad que no se interpreten bien los distintos estados de la señal. Otra dificultad es su máximo de 20 KB/s para la velocidad de transmisión. Si bien en el momento de aparición del estándar era suficiente, en la actualidad, comparando con las velocidades alcanzadas por las redes de área local, 10 y 100 MB/s y las exigencias de ancho de banda que las aplicaciones requieren, la RS-232 C en algunos casos está disminuyendo su aplicación. A partir de la RS-232 se desarrollaron nuevas interfaces que pretenden transmitir a mayor velocidad alcanzando mayor distancia. Estas nuevas interfaces como la RS422 y la RS-423 eliminan algunas de las restricciones de la RS-232, por ejemplo, la de poseer un retorno común para todas las señales.
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Figura B2. Diagrama de conexiones puerto RS-232 usando un controlador Modbus.
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ANEXO C DISTRIBUCIÓN DE PUERTOS DB25 ENTRADAS DIGITALES PLC1
•
Descripción 24VDC (común) X5 X6 X7 X2 X3 X4 X0 X1 0v
Pin 1 7 8 9 11 12 13 14 15 18
Marquillas 15 16 17 12 13 14 10 11 4
SALIDAS DIGITALES PLC1
•
Pin 1 2 3 4 5 6 7 8
Descripción 0v Sin uso Y1 Y2 Y3 Y4 Y5 Y0
145
Marquilla
23 24 25 26 27 22
ENTRADAS SALIDAS/ANALÓGICAS PLC1
•
Pin 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Descripción A0I+ A0IA1I+ A1IA2I+ A2IA3I+ A3ID0I+ D0ID1I+ D1I-
Marquilla 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42
SALIDAS DIGITALES PLC2
•
Pin 1 3 5 7 9 11
Descripción Y0 Y1 Y2 Y3 Y4 Y5
146
Marquilla 28 29 30 59 60 61
ANEXO D TARJETA ELECTRÓNICA INTERFASE PLC-ACTUADORES
Figura B1. Diagrama de la tarjeta
147
Figura B2. Borneras de tarjeta
148
Figura B3. Circuito impreso de la tarjeta
149
Figura B4. Conexión de elementos
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BIBLIOGRAFÍA. Libros: Física I Raymond A. Serway Manuales: PLC-DVP Delta, Manual de usuario Wonderware Intouch, Manual de ayuda para usuario. KEPServerEx, Manual de ayuda para usuario.
Páginas Web: Página Web, URL Wikipedia, la enciclopedia web libre, artículo sobre Automatización Industrial. Página Web, URL Información técnica sobre sistemas automatizados. Página Web, URL Artículo acerca de sistemas SCADA y sus componentes. Página Web, URL < http://es.wikipedia.org/wiki/RS232> Artículo acerca de del estándar de comunicación RS232. Página Web, URL < http://es.wikipedia.org/wiki/RS232> Artículo acerca de del estándar de comunicación RS232. Página Web, URL . Nota Técnica 4, rev. A, PT-100, su operación, instalación y tablas. Página Web, URL . Información técnica acerca de Sensores de Nivel Vibratorio. Página Web, URL . Web de instrumentación industrial Endress+Hauser. Sensor de nivel liquiphant FTL20. Página Web, URL . Manual de operación del transmisor de temperatura TMT187. Página Web, URL . Vínculos web sobre PLC Delta y accesorios. Página Web, URL. Artículo sobre sensores de color y escaners de luminiscencia.
151
Página Web, URL < www.webelectronica.com.ar/medición de temperatura – acondicionamiento de la señal.mht >. Información técnica sobre transmisores de temperatura. Página Web, URL < http://www.profesormolina.com.ar/tecnologia/sens_transduct/sensores.htm >. Teoría sobre sensores. Página Web, URL < www.nortecnica.com.ar/pdf/teoria_capacitivos.pdf >. Teoría sobre sensores capacitivos. Página Web, URL < www.sick.de >. Web sobre sensores industriales Sick. Teoría sobre sensores capacitivos y detectores de contraste. Página Web, URL < http://tarwi.lamolina.edu.pe/~dsa/TBombas.htm >. Teoría acerca de bombas centrífugas de caudal. Página Web, URL < http://profesores.elo.utfsm.cl/~jgb/CARVALLOVARGASc.pdf>. Información acerca de válvulas solenoides. Página Web, URL . Información acerca del paquete de software InTouch Página Web, URL < http://www.plcs.net/links.htm >. Página Web, URL . Ejemplo de proyecto de Automatización elaborado por el grupo GENIA (Entornos Integrados de Automatización) del Área de Ingeniería de Sistemas y Automática de la Universidad de OviedoEspaña Página Web, URL < http://bibliotecnica.upc.es/bustia/arxius/40201.pdf>. Universidad Politécnica de Cataluña-España, proyecto sobre sistemas SCADA.
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