313613677-Introduccion-a-Grafcet.pdf

ESCUELA POLITECNICA DEL EJÉRCITO DEPARTAMENTO DE ELECTRICA ELECTRONICA CARRERA DE INGENIERIA ELECTROMECANICA CUESTIONARIO PLC 1. ¿QUÉ ES UN CONTROLADOR PROGRAMABLE? Es un dispositivo usado en estado solido usado para el control de maquinas o procesos por m e d i o d e u n p r o g r a m a a l m a c e n a d a y l a r e t r o a l i m e n t a c i ó n d e s d e l o s d i s p o s i t i v o s d e entrada /salida. 2 . ¿ C U Á L E S L A D E F I N I C I O N D E L A N E M A P A R A U N C O N T R O L A D O R PROGRAMABLE? La national electrical manufacturers association ( nema) lo define como un a p a r a t o electrónico digital con memoria programable para almacenar instrucciones que permiten implementar funciones especificas , tales como, lógica, secuenciamiento, temporización, cuentas y aritmética, para controlar maquinas o procesos. 3. ¿CUÁLES SON LAS UNIDADES CONSTITUYENTES C O N T R O L A D O R PROGRAMABLE? Primariamente: la unidad central de procesamiento (CPU) y la interface entrada/salida

DE

UN

4. DIBUJE UN DIAGRAMA EN BLOQUES DE UN PLC. 5. INDIQUE CUALES SON LAS FUNCIONES QUE DESARROLLA LA CPU EN U N PLC. La CPU acepta (lee) los datos de entrada desde diversos elementos sensores, ejecuta el programa usuario almacenado en la memoria, y envía los comandos a p r o p i a d o s a l o s dispositivos de control de las salidas 6. INDIQUE QUE SE ENTIENDE POR SCANNING Se entiende por scanning al proceso que realiza la CPU. Aceptar datos de entrada, ejecutar un programa previamente almacenado y enviar los comandos a los dispositivos requeridos. 7. INDIQUE QUE ANTECEDENTES SE DEBEN CONSIDERAR RESPECTO DE L A FUENTE DE ALIMENTACION. 8. INDIQUE CUAL ES LA FUNCIÓN DEL SISTEMA ENTRADA/SALIDA. Acondicionar las diversas señales recibidas desde o enviadas a dispositivos externos (decampo) 9. CUAL ES LA FUNCIÓN DEL DISPOSITIVO DE PROGRAMACION. Permite ingresar el programa de control a la memoria 10. R E A L I C E UNA COMPARACION ENTRE LOGICA CABLEADA Y L O G I C A PROGRAMADA.CUALES SON LOS LENGUAJES UTILIZADOS EN LA PROGAMACION DE PLCS. Diagrama escalera, postulados mnemónicos, y las ecuaciones booleanas. 11. P O R Q U E E L L E N G U A J E E S C A L E R A , E S U N O D E L O S L E N G U A J E S M A S UTILIZADOS. Porque este lenguaje es más fácil para comprender el problema y para su trasladación desde la lógica de relé existente a la lógica programada.

12. REALICE UNA DESCRIPCION DE UN LENGUAJE ESCALERA. Corresponde a la simbología de contactos requerida para controlar una salida. 13. QUE SE ENTIENDE POR ESCALON Y COMO ESTA CONSTITUIDO. Un programa escalera consiste entonces de varios escalones, cada uno controlando una salida. Cada escalón es una combinación d e l a s c o n d i c i o n e s d e e n t r a d a c o n e c t a d o s d e i z q u i e r d a a d e r e c h a e n t r e d o s l í n e a s verticales, con el símbolo que representa la salida en el extremo derecho. Los símbolos que representan las entradas son conectados en serie, paralelo, o en alguna combinación para lograr la logica deseada 14.CUANTAS VECES PUEDE UTILIZARSE LA DIRECCION CORRESPONDIENTEA UNA ENTRADA/SALIDA EN UN PROGRAMA. QUE DIFERENCIAS S E TIENEN CON LA LOGICA CABLEADA. Puede ser usada a través de todo el programa tantas veces como se requiera por el control lógico. 15. NOMBRE 4 DISPOSITIVOS DE ENTRADA Y CUATRO DE SALIDA. 16. DIBUJE LOS SIMBOLOS UTILIZADOS PARA PROGRAMAR EN ESCALERA. 17. INDIQUE CUALES SON LOS CONSTITUYENTES DE UNA UNIDAD CENTRALDE PROCESAMIENTO Y QUE FUNCIONES EFECTUAN EN LA OPERACIÓN DELOS PLCS. Esta compuesta por tres secciones principales: el procesador, el sistema de memoria, y el sistema de fuente de alimentación. 18. CUAL ES LA FUNCION DEL PROCESADOR EN UN PLC. Es comandar y gobernar las actividades del sistema completo. 19. QUE SE ENTIENDE POR EL PROGRAMA O PROGRAMAS “EJECUTIVO” Es una colección de programas de supervisión que están permanentemente almacenados y considerados una parte del controlador mismo. 20. QUE TIPOS DE ARQUITECTURAS DE PROCESADORES SE EMPLEAN EN LOSEQUIPOS CONTROLADORES LOGICOS PROGRAMABLES. 21. Q U E R E L A C I O N T I E N E E L L A R G O D E P A L A B R A U T I L I Z A D A E N L O S PROCESADORES QUE EMPLEE UN EQUIPO PLC. Los largos de la palabra afecta en la velocidad en la cual estas operaciones son efectuadas. 22. QUE TAREAS REALIZA EL PROCESADOR DURANTE LA EJECUCION DE UNP R O G R A M A . E l p r o c e s a d o r l e e t o d a s l a s e n t r a d a s , t o m a e s o v a l o r e s y d e a c u e r d o con la lógica de control, energiza o desenergiza las salidas, resolviendo de esta manera el sistema escalera. 23. QUE SE CONOCE POR SCAN. El proceso de lectura de las entradas, ejecución del programa y actualizaciones de las salidas se conoce como SCAN. 24. DE CUANTO ES EL TIEMPO PARA REALIZAR UN SCAN UNICO. 25. COMO SE ESPECIFICA EL TIEMPO DE SCAN PARA UN EQUIPO PLC. Se basan en la cantidad de memoria de aplicación utilizada.

26. Q U E S I T U A C I O N E S P U E D E N A L A R G A R E L T I E M P O D E S C A N . E l u s o d e subsistemas I/O remotos aumentan el tiempo de SCAN. El monitoreo del programa de control. 27. QUE EFECTOS TIENE EL MONITOREO DEL PROGRAMA DE CONTROL EN ELS C A N . Y a q u e e l m i c r o t i e n e q u e e n v i a r e l e s t a d o d e l a s b o b i n a s y c o n t a c t o s a l a pantalla o a otro dispositivo de monitoreo 28. QUE PROBLEMAS PRESENTA EL METODO DE SCAN COMUN CUANDO SETIENEN ENTRADAS EXTREMADAMENTE RAPIDAS. Presenta problemas para la lectura de ciertas entradas extremadamente rápidas. 29. DIBUJE LOS ESQUEMAS DE SCAN POSIBLES. EXPLIQUELOS. 30. QUE IMPORTANCIA TIENE EL TIEMPO DE SCAN EN LA SELECCIÓN DE UNPLC. 31. QUE SE ENTIENDE POR SUBSISTEMA DE COMUNICACIONES, PARA QUES I R V E Y QUE CONDICIONES SE DEBEN CUMPLIR PARA QUE T R A B A J E ADECUADAMENTE. Es un tipo de comunicación entre la CPU y un subsistema de entada/salida. Sirve para la recepción del estado actual de las entradas y salidas. 32. E N Q U E C O N S I S T E E L C H E Q U E O ( D I A G N O S T I C O ) D E E R R O R D E L PROCESADOR. C o n s i s t e e n l a c o m u n i c a c i ó n c o n t i n u a e n t r e e l p r o c e s a d o r y e l sub sistema. Son empleadas para confirmar la validez del dato transmitido o recibido. 33. CUALES SON LOS DIAGNOSTICOS TIPICOS QUE REALIZA UNPROCESADOR. Chequeo de la memoria, del procesador, de la batería y de la fuente de poder. 34. QUE SE ENTIENDE DOG” ( P E R R O GUARDIAN).

POR

LA

TEMPORIZADOR

CPU

DE

“WATCH

35. QUE SE ENTIENDE POR SISTEMA DE MEMORIA EN UN PLC. Una secuencia de instrucciones, o programas, y datos deben ser almacenados en alguna parte 36. CUALES SON LAS FUNCIONES DE CADA PARTE DEL S I S T E M A D E MEMORIA Y EN QUE PARTE SE ALMACENAN LOS PROGRAMAS Y DATOS. 37. QUE REQUERIMIENTOS SE DEBEN TENER PARA EL ALMACENAMIENTO YRETIRO DE LA INFORMACION DESDE Y HACIA EL PLC. 38. Q U E T I P O S D E M E M O R I A S I N C L U Y E U N E Q U I P O P L C Y Q U E F U N C I O N CUMPLEN EN EL TRABAJO DE ESTE. Volátiles: tiene contenidos programados, p e r o p i e r d e e s t o s c o n t e n i d o s s i l a potencia de operación es eliminada o pérdida. No volátiles: retiene los contenidos programados, aunque se tenga perdida de la potencia de operación. 3 9 . C O M O M E M O R I A

S E D E

E S P E C I F I C A U N CONTROLADOR.

L A

C A P A C I D A D

D E

40. DE QUE DEPENDE EL TAMAÑO DE LA MEMORIA DE APLICACIÓN DE UNPLC. REALICE UNA COMPARACION ENTRE UN PLC DE TAMAÑO PEQUEÑOY UNO DE GRAN TAMAÑO. Depende del tamaño del controlador los de tamaño pequeño tienen usualmente la tabla de datos fija, en cambio la de tamaño grande la tabla de datos es generalmente seccionable. 41. QUE CUIDADOS SE DEBEN TENER AL SELECCIONAR UN PLC RESPECTODE LA MEMORIA DE APLICACIÓN. Se debe tener cuidado a cualquier limitaron que pudiera colocar la memoria de aplicación. 42. QUE PASOS SE DEBER REALIZAR LACAPACIDAD DE MEMORIA DE UN PLC.

PRIMERO

ANTES

DE

SELECCIONAR

43. CUAL ES EL ROL DE LA FUENTE DE ALIMENTACION EN EL PLC. Debe velar por la confiabilidad e integridad del sistema 44. C U A L E S L A F U N C I O N D E U N S I S T E M A D E E N T R A D A / S A L I D A . Provee la conexión física entre el mundo externo (equipos de campo) y la u n i d a d c e n t r a l d e procesos. 45. REALICE UNA DESCRIPCION E N T R A D A / S A L I D A DISCRERTA.

DE

46. NOMBRE 9 TIPOS DE ENTRADAS D I S C R E T A S UTILIZABLES CON PLCS. 47. C U A L E S U T I L I Z A D O S 48. INDIQUE DEENTRADA.

Y

UNA 8

INTERFAZ

TIPOS

DE

DE

SALIDAS

S O N L O S R A N G O S E S T Á N D A R C O N L A S ENTRADAS / SALIDAS DISCRETAS.

CUALES

SON

LOS

RANGOS

ESTANDARES

PARA

INTERFASES

49. INDIQUE CUALES SON LOS RASGOS ESTANDARES PARA INTEFASES D E SALIDA. 50. DIBUJE UN DIAGRAMA ENTRADAAC/DC. DIBUJE Y R E A L I Z A R E S T A FUNCION.

EN BLOQUES DE UNA INTERFAZ DE EXPLIQUE EL CIRCUITO QUE PUEDE

51. DIBUJE DOS ESQUEMAS DE CONEXIÓN DE CIRCUIOS DE ENTRADA. 52. DESCRIBA CUALES SON LAS CARACTERISTICAS DE LAS INTERFASES TTL.DIBUJE UN ESQUEMA QUE REPRESENTE LA CONEXIÓN DE ENTRADAS DEESTE TIPO. 53. QUE SE ENTIENDE POR ENTRADAS SIN TENSION. Acepta entradas discretas, pero no requiere que sean alimentados desde una fuente decampo. Esta entrada contiene una fuente de poder interna, el cual p r o v e e l a p o t e n c i a necesaria para sensar el cierre de una entrada tipo contacto seco. 54. DIBUJE UN DIAGRAMA EN BLOQUES Y CIRCUITAL DE UNA SALIDA DET I P O A C . E X P L I Q U E S U F U N C I O N A M I E N T O Y C U A L E S E L E M P L E O PRACTICO QUE SE LES PUEDE DAR. El procesador envía al circuito lógico el estado de salida de acuerdo con el programa. Si la salida se energiza, la señal desde el procesador se alimenta a la sección lógica y se pasa a través del circuito de aislación, el cual conmutara la potencia al dispositivo de campo.

55. DIBUJE UN DIAGRAMA CIRCUITAL DE UNA SALIDA TIPO DC. EXPLIQUES U F U N C I O N A M I E N T O , Y C U A L E S E L E M P L E O P R A C T I C O Q U E S E L E S PUEDE DAR. Se usa para alimentar cargas DC. Al igual que los triacs, también son susceptibles a la aplicación de altas tensiones y corrientes, lo cual dan origen a una sobre disipación y a una condición de cortocircuito. Para prevenir que esta condición se produzca, el transistor de potencia estará protegido mediante un diodo volante. 56. DIBUJE Y EXPLIQUE UNA SALIDA CON CONTACTO Y CUAL ES EL EMPLEO PRACTICO QUE SE LES PUEDE DAR. 57. DIBUJE Y EXPLIQUE EL TIPO DE SALIDA TTL. Permite al controlador excitar salidas que son TTL compatibles, circuitos integrados y diversas dispositivos que pueden se actuados con 5 VDC. 58. CUALES SON LAS CARACTERISTICAS Y CUANDO ES C O N V E N I E N T E UTILIZAR LAS ENTRADAS/SALIDAS AISLADAS. Generalmente tiene una línea de retorno común para cada grupo de E/S en un ú n i c o modulo. Algunas veces este puede requerirse para conectar un dispositivo de E/S de nivel de tierra diferente al del controlador. Conveniente para casas. 59. QUE CARACTERISTICAS TIENEN LAS INTERFASES DE ENTRADA/SALIDADE DATA NUMERICA. 60. NOMBRE DISPOSITIVOS NUMERICOS TIPICOS DE ENTRADA/SALIDA. 61. INDIQUE CUALES SON LOS RANGOS E S T A N D A R I Z A D O S PARA LAS ENTRADAS/SALIDAS ANALOGICAS.

DE

ENTRADA

62. CUALES SON LAS CARACTERISTICAS DE LAS ENTRADAS ANALOGICAS. Tienen muy alta impedancia, la cual les permite conectarse a fuentes de alta impedancia, lo q u e p e r m i t e conectarse a dispositivos de salidas de muy alta resistencia desde los dispositivos de entrada. 63. QUE CARACTERISTICAS ELECTRICAS EN CUANTO A IMPEDANCIA TIENENLAS INTERFASES ANALOGICAS DE ENTRADAS. Utilizan generalmente un cable apantallado que entrega el mejor medio de interface y ayuda a mantener la impedancia de la línea desbalanceada baja, para tener un buen rechazo de modo común a los niveles ruidos, principalmente a los ruidos de las líneas de alimentación. 64. PARA QUE SE PUEDEN EMPLEAR LAS ENTRADAS ANALOGICAS. 65. DESCRIBA LAS CARACTERISTICAS DE LAS SALIDAS ANALOGICAS. Normalmente requieren una fuente de alimentación externa con d e t e r m i n a d o s requerimientos de tensión y de corriente. Recibe desde el procesador datos numéricos, los cuales son trasladados a una tensión o corriente proporcional para controlar un dispositivo de campo analógico la data digital es pasada a través de un conversor digital/analógico y la salida se encuentra en forma analógica. 66. QUE CUIDADOS SE DEBEN TENER CON LA AISLACION EN LAS SALIDAS DE TIPO ANALOGICAS Y POR QUE. 67. DIBUJE UNA CONEXIÓN DE SALIDAS ANALOGICAS.

68. C U A N D O E S T A M O S E N P R E S E N C I A L A Z O D E CONTROL. DE UN EJEMPLO.

DE

UN

ERROR

EN

UN

Cuando las variables de proceso (medida real) no son iguales al set point deseado (objetivo deseado). 69. CUAL ES EL ALGORITMO DE CONTROL IMPLEMENTADO POR EL MODULOPID. 70. REALICE UNA DESCRIPCION DEL TRABAJO QUE RERALIZA EL MODULOPID. Recibe la variable en forma analógica y computa la diferencia de error. La diferencia se usa en el algoritmo de computación para proveer la acción correctiva a la variable de control desalida. 71. CUALES SON LAS CARACTERISTICAS DE LAS ACCIONES: PROPORCIONAL, INTEGRAL, DERIVATIVA. La función de la acción de control se basa sobre un control de salida, el cual es proporcional al valor de error instantáneo. La acción de control integral (acción de reseteo) provee una salida de control compensatoria adicional, la cual predice un cambio en proporciona al valor del erro sobre un periodo de tiempo. La acción de control derivativa (acción de rapidez)agrega compensación en proporciona a la rapidez de cambio del error. 72. CUALES SON LAS POSIBLES COMBINACIONES QUE SE PUEDEN OBTENER DE UN MODULO PID E INDIQUE CUALES SON SUS APLICACIONES. Solo proporcional (p), proporcional-integrada (pi), proporcional-integrada-derivativo (pid) 7 3 . D E D O N D E S E E N V I A L A I N F O R M A C I O N M O D U L O P I D Y Q U E INFORMACION SE LE ENVIA. Desde el procesador principal y se le envía los parámetro de control y el set point.

A L

74. QUE SE ENTIENDE POR BANDA MUERTA DEL ERROR Y QUE E F E C T O TIENE EN EL CONTROL. Es una cantidad que se compara a la señal de error. Si la banda es menos o igual que la señal de error, no se realizara ningún cambio de actualización. 75. PARA QUE SIRVE EL MODULO DE RAIZ CUADRADA Y E N C U A L E S SITUACIONES SE UTILIZA. Se utiliza para realizar para controlar flujos, y sirve para obtener una salida e s c a l a d a y linealizada para ser utilizada en un lazo pid. 76. QUE SE ENTIENDE POR SALIDA ESCALADA. 77. QUE OTROS PARAMETROS PUEDEN M O D U L O S ANALOGICOS PID Y PARA QUE SIRVEN.

ENCONTRARSE

78. DIBUJE UN DIAGRAMA EN BLOQUES DE UN MODULO PID.

EN

LOS

Maestría en Diseño, Producción y Automatización. Asignatura: Automatización Industrial Tema: Diseño de Automatismos con Grafcet

EPN Facultad de Ingeniería Mecánica.

Prof. Javier Sanchis (UPV)

1

Diseño de Automatismos con GRAFCET

Prof. Javier Sanchis. DISA -UPV

Diseño de automatismos mediante el diagrama funcional etapa-transición •  •  •  •  • 

GRAFCET: ventajas Conceptos y elementos gráficos asociados Reglas de evolución Estructuras Grafcet: básicas y lógicas Normas especiales de representación

2



•  GRAFCET: GRÁFico de Control de Etapas y Transiciones. •  Método gráfico para la especificación, análisis y diseño de automatismos desarrollado en 1977 por AFCET (Asoc.Francesa para la Cibernética, Economía y Técnica) y ADEPA (Agencia Nac. Para el desarrollo de la Prod. Automatizada).

3!



•  En la actualidad es un estándar:

Norma IEC 60848 (2002, 2013)

4!



Ventajas •  no sirve únicamente para describir automatismos sino para explicar cualquier cosa que sea secuencial (una receta de cocina, un ensayo de laboratorio, etc.) •  Permite describir de forma gráfica el funcionamiento de un sistema secuencial de eventos discretos. •  no busca minimización de funciones lógicas ni memoria •  metodología rigurosa •  muy estructurado → claridad, legibilidad... •  Permite diferentes niveles de especificación (de lo general a lo particular) •  Permite gran flexibilidad (modificaciones,...) •  Es independiente de la tecnología. 5



Definición de elementos (Sintaxis)

•  Etapa –  Representan cada uno de los diferentes estados en los que se puede encontrar el proceso en cada momento. Su papel es el de memorizar cada una de estas situaciones. Se numeran de forma consecutiva indicando una secuencialidad de los estados por los que pasa el sistema.

n

Etapa inactiva

n

Etapa activa (marca)

6



Definición de elementos (Sintaxis)

•  Etapa inicial –  Representan el estado en el que se encuentra el proceso cuando se pone en funcionamiento el automatismo.

0

7



Definición de elementos (Sintaxis) •  Arco: línea que une dos etapas consecutivas. •  Receptividad: Condición (T1, T2, T3,...) que describe la evolución entre dos estados consecutivos. •  Transición: Arco + Receptividad. Barrera existente entre dos etapas consecutivas y cuyo franqueamiento hace posible la evolución del sistema.

2 T1 3 T2 4 T3

8



Definición de elementos (Sintaxis) •  Acción asociada a una etapa: –  Acción o efecto que se desea aplicar mientras esté activa la etapa del sistema a la que se asocie.

2

Motor en marcha

literal

2

M

simbólica 9



Reglas de Evolución (Semántica) •  La acciones asociadas a una etapa están activas cuando la etapa está activa. •  Las etapas se activan de forma secuencial. •  Una etapa se activa cuando la anterior está activa y se satisface la condición de transición. •  La activación de una etapa supone la desactivación de la etapa anterior. •  La etapa inicial E0 se supone activa antes de que comience la evolución.



Ejemplo: máquina pulidora

Ir a la derecha

E0

Tr1=f2

Ir a la izquierda

E1

Tr0=f1



Ejemplo: máquina pulidora Estado inicial activo

Estado 1 activo

Ir a la derecha

E0

Tr1=f2

f2=1 Ir a la izquierda

E1

Tr0=f1

Ir a la derecha

E0

Tr1=f2

Ir a la izquierda

E1

Tr0=f1



Reglas de sintaxis •  No puede haber dos etapas separadas por dos transiciones consecutivas. •  No puede haber dos etapas consecutivas sin transición intermedia.

2

2 T1

NO

T2 4

NO

3 T2 4

T3

T3

13


Ejemplo: pintado de estructuras




Ejemplo: pintado de estructuras Sensores: •  F1: sensor de peso instalado en la grúa (F1=1, si el Peso > Peso mínimo). •  F2 .. F8: Sensores de posición (Fx=1, si se detecta presencia). Accionadores: •  Motor 1, (MS=1 sube la grúa, MB=1 baja la grúa, MS=MB=0 parado). •  Motor 2, (MA=1 avanza la grúa, MR=1 retrocede la grúa, MR=MA=0 parado). Automatismo: El proceso comienza, estando la grúa en F2 y F4 (posición inicial en la zona de carga), se detecta peso de una pieza en sensor F1. La pieza tiene que pasar por todos los tanques sucesivamente. Para pasar de un tanque a otro la grúa debe subir, avanzar hasta el siguiente tanque y bajar. Cuando se llega a la zona de descarga (F2 y F8) la grúa debe esperar a que le desenganchen la pieza, cuando el sensor F1 ya no detecta peso la grúa debe regresar a la zona de carga (subir, retroceder y bajar) volviendo al estado inicial.

16


Ejemplo: pintado de estructuras




Definición de elementos

Tipos de acciones •  Reales: activación de señales dirigidas a los preacciones (relés, contactores, bobinas,...) •  Virtuales: conteos, temporizaciones, esperas,... •  Incondicionales: se ejecutan siempre que la etapa asociada está activa. •  Condicionales: su ejecutan siempre que la etapa asociada está activa y se cumpla una condición descrita por su función lógica.

17



Definición de elementos Acc. incondicional

2

A

Acc. condicional

b

2 A

3 Acc. real

2

A

2

A

3

b

alarma M

Z

2

Acc. virtual

2

Ref PID=20ºC 18



Niveles de especificación Nivel 3 Parte Operativa: Accionadores (producen efectos)

diferentes niveles de especificación

Parte de Mando: Emite órdenes en función del estado del proceso

efectos

aplicar 24Vcc a la bobina L1 del electrodistribuidor

Bajar cilindro neumático C1

acciones órdenes

Mover paquete a la derecha

Nivel 1

19



Niveles de especificación GRAFCET de nivel 1: Descripción funcional •  descripción global del automatismo (normalmente poco detallada) permita comprender rápidamente su función. •  no debe contener ninguna referencia a las tecnologías utilizadas; es decir no se especifica cómo hacemos avanzar la pieza (cilindro neumático, motor y cadena, cinta transportadora, etc.), ni cómo detectamos su posición (fin de carrera, detector capacitivo, detector fotoeléctrico, etc) 2

posicionar soldador

3

soldar pieza

4

enfriar soldadura

soldador posicionado

soldadura correcta 20



Niveles de especificación GRAFCET de nivel 2: Descripción tecnológica

•  en este nivel se hace una descripción a nivel tecnológico y operativo del automatismo. •  se describen las tareas que han de realizar los elementos escogidos. 2

bajar cilindro C2, encender soldador S

3

mantener soldador S durante 3 seg.

4

encender soplador D durante 2 seg.

C2 en pos. inferrior

temperatura correcta

21



Niveles de especificación GRAFCET de nivel 3: Descripción operativa •  Es el nivel de especificación más detallado. •  El grafcet definirá la evolución del automatismo y la activación de las salidas en función de la evolución de las entradas. 2

C2+

S_on

c2

3

S_on

t/3/3seg

S_ok· temp

4

D_on t/4/3seg 22



Niveles de especificación y acciones 2

A

B

A

C

2

b 3

3 b A B

Acción mantenida NO MEMORIZADA: la acción a mantener se repite en cada una de las etapas. Se usan cuando disponemos de un accionamiento MONOESTABLE (por ejemplo un relé) 23



Niveles de especificación y acciones Acción mantenida MEMORIZADA: se especifican etapas de comienzo y final de la acción. Se usan cuando disponemos de un accionamiento BIESTABLE (p.e. relé de enclavamiento)

set

2

A=1 b

3

B

2 8 A

reset

8

A=0 24



Reglas de evolución

Validada: La transición tiene activas sus etapas precedentes.

•  Transición

Franqueable: La transición está validada y su receptividad vale 1. Franqueada: La transición tiene activas sus etapas posteriores. No validada: La transición no tiene activas sus etapas precedentes. 25



Estructuras básicas

Secuencia única

Secuencias paralelas

2

2

6 T1

T1 3

3

7 T2

T2 4

4

T11 T12 8

T3 26




Divergencia en OR

Convergencia en OR

n n-1 Tz

Ta n+1

n+2 Tx

n-2

Tx

Ty n

Ty

Tz 27




Divergencia en AND

Convergencia en AND

n n-1

Tz

n+1

n-2

Ty

n+2 Tx

Ty

n Tz 28


Saltos condicionales


Repetición de secuencia

Divergencia en OR

Convergencia en OR

29



Saltos condicionales

30



Reglas de evolución Regla 1: Inicialización

En la inicialización del sistema se han de activar todas las etapas iniciales y sólo las iniciales. La situación inicial de un GRAFCET caracteriza tanto el comportamiento inicial del sistema (elementos de acción) como el del control (automatismo). Corresponde al estado en el que se ha de encontrar el sistema al poner en marcha, al conectar la alimentación, etc. Puede existir más de una etapa inicial.

31



Reglas de evolución Regla 2: Evolución de las transiciones Una transición está validada cuando todas las etapas inmediatamente anteriores a ella están activas. Una transición es franqueable cuando está validada y su receptividad asociada es cierta. Toda transición franqueable debe ser obligatoriamente franqueada de forma inmediata.

2

2 T1

3

2 T1=0

3 T2

4

T1=1 3

T2 4

T3

2 3 T2

4 T3

T1 T2 4

T3

T3

32



Reglas de evolución Regla 3: Evolución de las etapas activas Al franquear una transición se deben activar todas las etapas inmediatamente posteriores y desactivar simultáneamente todas las inmediatamente anteriores.

1

2

1

a=1 3

2

1

a=1 4

3

2 a=1

4

3

4

33



Reglas de evolución Regla 4: Simultaneidad en el franqueamiento de las transiciones Las transiciones simultáneamente franqueables han de ser simultáneamente franqueadas.

Puesto que las dos transiciones están validadas, se activarán los estados 6 y 13 a la vez.

34



Reglas de evolución Regla 5: Prioridad de la activación Si al evolucionar un GRAFCET, una etapa ha de ser activada y desactivada al mismo tiempo, deberá permanecer activa.

2 T1 T4

3 T2 4 T3 35



Reglas de evolución: resumen •  Disparo de una transición: una transición validada con su receptividad verdadera, provoca la activación de las etapas posteriores y desactivación de las precedentes simultáneamente.

inactiva franqueada

2 T1

validada

3 T2

no validada

activa

activable

4 T3

36



Reglas de evolución: resumen •  Activación incondicional de la etapa inicial. •  Si hay transiciones franqueables simultáneamente, han de ser franqueadas •  Si una etapa se activa y desactiva simultáneamente ha de permanecer activada.

etapa activa

etapa inactiva

etapa activable

2 T1 3 T2 4 T3

37



Re-envíos • 

Cuando un GRAFCET es grande o complejo se hace difícil representarlo y, a menudo, hay más de una forma de hacerlo. En estos casos hay que diseñar la representación en aquella forma en la que el GRAFCET sea más simple y fácil de seguir. (A veces la forma más simple de un GRAFCET no tiene las etapas iniciales situadas en la parte superior).

2 Reenvío

2 T1 3 T2

n-2

n-2

4 T3

Ty n

Reenvío Tz

9 38



Macro-etapas •  Una macroetapa es una representación de un GRAFCET parcial (expansión de la macroetapa) que ha de poderse insertar en substitución de ésta.

M10

•  Una macroetapa está activa cuando lo está una (o más) de las etapas de su expansión. •  La macroetapa M* no tiene las propiedades habituales de los estados, pues su activación no valida de forma automática la siguiente transición. 39


Macro-etapas


•  La expansión tiene una entrada (E) y una salida (S). •  Disparo de transiciones anteriores a macroetapa provoca su conexión.

expansión

•  Etapa de salida de la expansión provoca la validación de las transiciones posteriores. •  Ningún arco puede entrar o salir de la expansión

40



Macro-etapas •  La expansión de una macroetapa siempre tendrá una sola etapa de entrada y una sola etapa de salida. •  La etapa de entrada se activará cuando se active la macroetapa. •  La activación de la etapa de salida implicará la validación de las transiciones inmediatamente posteriores a la macroetapa. •  La transición de salida de la macroetapa puede tener cualquier receptividad pero normalmente será una transición siempre válida (=1) ya que las condiciones correspondientes ya se habrán tenido en cuenta dentro de la macroetapa. •  Para facilitar la comprensión de la representación, las etapas de entrada y de salida de la macroetapa no suelen tener acción asociada y la primera transición de la macroetapa será =1.

41



Secuencias exclusivas Regla 4: Simultaneidad en el franqueamiento de las transiciones Las transiciones simultáneamente franqueables han de ser simultáneamente franqueadas.

1

b

a 2

3

c d conflicto si a=b=1

exclusividad 42



Secuencias con prioridad Regla 4: Simultaneidad en el franqueamiento de las transiciones Las transiciones simultáneamente franqueables han de ser simultáneamente franqueadas.

1

1

b

a 2

3

c d conflicto si a=b=1

b·a

a 2

3 c

d prioridad 43


Temporizaciones •  Descripción formal:


t/En/q

–  t: operación temporización –  En: etapa cuya activación inicia la temporización –  q: duración de la temporización (segundos, minutos,...)

•  t/En/q es una var. BINARIA: –  temp. al retardo: (t/En/q)=0 temporizando, (t/En/q)=1 cuando se ha cumplido el tiempo. –  temp. al arranque: (t/En/q)

•  Si la etapa ‘En’ se desactiva... fin de la temporización !!!

En

1 0

temporizador 1 t/En/q 0

q 44



Uso de temporizadores •  Temporizar acciones: El temporizador no condiciona la evolución a la siguiente etapa.

2 3

2

t/3/2s

t/3/2s 3

A

3

A

3 2seg

A

t/3/2s

t/3/2s

2seg

A Acción retardada

Acción de duración limitada

45



Uso de temporizadores 1

3 2 b 3

t/3/2s A

c

t/3/2s

0 1 2seg

A 3

Reset automático del temporizador si el estado se desactiva

c t/3/2s A

Acciones temporizadas

0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0

46



Uso de temporizadores

Acciones temporizadas 47



Uso de temporizadores •  Temporizar receptividades: La temporización determina la evolución a una nueva etapa.

2

3

b

A t/3/2s

3 2seg

A t/3/2s 48



Uso de contadores •  L a s o p e r a c i o n e s d e c o n t e o ascendente o descendente y de puesta a 0 (reset) se asocian en GRAFCET a acciones virtuales.

2 b 3

A

C=C+1

z

•  El valor del contador se puede usar para construir condiciones booleanas en la receptividad de un transición.

12 a 13

M C<10

49



Sincronización de subprocesos Mediante etapas de espera

a 2

A

22

3 Etapa de espera

b 10

M

21

c

Etapa de espera

30 b·c

o también “1” o “E10·E30”

50



Ejemplo

Para poder avanzar, ambas vagonetas deben estar posicionadas en sus respectivos orígenes A1 y A2, si una llega antes, tiene que esperar.

51



Sincronización de subprocesos Mediante acciones condicionales

2

A

Acción condicional. Z2 se activará mientras “c” no valga 1. A partir de ese momento esperamos a que finalice el otro subproceso

22

3 g 10

M

21

b Z1

h 30 b·c

c Z2 52



Gestión de recursos compartidos •  •  • 

• 

• 

Gestión y manejo de recursos comunes a diferentes subprocesos. Sincronización de distintos subprocesos que desean utilizar el recurso común. Representación en GRAFCET: un ESTADO cuya activación/ desactivación representa las situaciones de DISPONIBLE u OCUPADO del recurso. Cuando un subproceso desea utilizar el recurso, debe comprobar que está LIBRE y si es así, utilizarlo y marcarlo como OCUPADO. En el caso en el que el recurso esté ocupado, deberá esperar a que otro subproceso lo libere. Habrá que gestionar algún tipo de prioridad para que dos subprocesos no utilicen a la vez el recurso compartido. 53



Gestión de recursos compartidos subproceso 2

1

20

subproceso 1

a 2

M C<10

100

Este estado respresenta el recurso compartido

b 21 c

3

A

Si el recurso está libre, 22 entonces lo ocupo, sino espero.

con estas receptividades se establece la prioridad

8

Este retorno implica la devolución del recurso compartido

el subproceso, una vez liberado el recurso común continúa con su secuencia

29

54



Gestión de Alarmas y Emergencias a)  SIN tratamiento de la emergencia: El automatismo detiene su evolución y suspende las operaciones básicas asociadas a las etapas donde se produce la suspensión: •  Inhibición de acciones •  Congelación del automatismo •  Inhibición y congelación b)  CON tratamiento de emergencia: La evolución del automatismo deriva hasta una secuencia de emergencia (una o más etapas) con acciones dirigidas a situar el proceso en condiciones iniciales o de seguridad.

55



Gestión de Alarmas y Emergencias: tratamiento P 2

P T1·P

3 T2·P 4 T3·P

P P P1

Secuencia de emergencia 56



Gestión de Alarmas y Emergencias: SIN tratamiento p 2

A

p B

•  Congelación del automatismo •  Inhibición de acciones

2

b 3

a

A

C p

•  Inhibición y congelación

2

p

A

B

A

C

b·p 3

3 b·p 10

A

21

h·p

M

22 c 30 b·c

57

Maestría en Diseño, Producción y Automatización. Asignatura: Automatización Industrial Tema: Diseño estructurado con Grafcet

EPN Facultad de Ingeniería Mecánica.

Prof. Javier Sanchis (UPV) Prof. Jose L. Díez (UPV)

1

Diseño estructurado con GRAFCET

Prof. J. Sanchis, JL. Díez. DISA -UPV

Diseño Estructurado • 

La representación exhaustiva en un único diagrama de toda la especificación (secuencias, sincronizaciones, recursos, alarmas y emergencias) complica, en la mayoría de los casos, la LEGIBILIDAD y CLARIDAD del diagrama GRAFCET.

DISEÑO ESTRUCTURADO

Utilización de Grafcets PARCIALES. Representación separada de los diferentes aspectos del funcionamiento del proceso

2



Diseño estructurado mediante una representación jerarquizada: representación separada de los diversos aspectos del funcionamiento del sistema. –  Seguridad (paradas de emergencia, ...) –  Modos de marcha –  Funcionamiento normal en producción, etc…

Seguridad • •

Modos de Marcha

Producción

• •



Modos de marcha Son los modos de funcionamiento de los sistemas automatizados. –  ejecutar el ciclo de forma indefinida tras la autorización del operador –  ejecutar el ciclo uno a uno, siendo necesaria la autorización del operador cada vez –  El operador ejerce un control permanente sobre la activación de una o más etapas Modos de marcha

Marchas de intervención

Marchas automáticas

Funcionamiento semiautomático

Funcionamiento automático

- ciclo a ciclo

- con parada

- ciclo único

- conmutable

Control estricto, para ajuste y puesta a punto.



Diagramas jerarquizados Se realizan mediante un Grafcet Global compuesto de una serie de Grafcets Parciales para: –  Seguridad –  Modos de marcha –  Producción, etc…

Grafcet de Seguridad • •

Grafcet de Modos de Marcha

Grafcet de Producción

• •



¿Cuál es el orden en la jerarquía? Seguridad, Modos de marcha y Producción. ¿Cómo la implemento? –  Necesito: •  modificar la situación de un grafcet parcial desde otro grafcet parcial •  establecer relaciones entre grafcets parciales •  hacer al sistema coherente y determinista

–  Opciones técnicas: •  Órdenes de forzado •  Órdenes de encapsulado •  Sincronización de grafcets parciales



Diseño Estructurado Seguridad Producción Normal Intervención operador Puesta a punto

Situaciones de funcionamiento

Grafcets parciales

Grafcet de producción normal

Grafcet de seguridad

Grafcet de modos de marcha

Las relaciones entre grafcets parciales y su jerarquía, se establece gracias a las órdenes de FORZADO y al ENCAPSULADO 7



Órdenes de forzado •  • 

Permiten imponer una situación determinada a un grafcet parcial (grafcet forzado) desde otro grafcet parcial (grafcet forzante o principal) Se consideran acciones de nivel: el forzado se mantendrá siempre que la etapa correspondiente del Grafcet Principal lo esté. Por lo tanto, el Grafcet Forzado no evolucionará hasta que deje de ser forzado.

??

2 b 3

Alarma

Gn{…,…} Situación de un grafcet parcial: es el listado de las etapas activas de un grafcet parcial # en un determinado momento. Gn{ } Situación vacía de un grafcet parcial: designa que el grafcet parcial # no tiene ninguna de sus etapas activas. Gn{INIT} situación inicial de grafcet parcial.

8



Órdenes de forzado 1.  Los grafcets forzados, tomarán esta situación inmediatamente. 2.  El forzado es PRIORITARIO frente a toda actividad (evolución, activación de salidas, etc) 3.  El grafcet forzado, evolucionará a partir de la situación que la orden de forzado impone. 4.  A través de los forzados se debe definir una JERARQUIA de grafcets: •  En un mismo instante, si un grafcet fuerza a otro, lo recíproco es imposible. •  En un mismo instante, un grafcet sólo puede ser forzado por un único grafcet.

9



Ejemplo 1 Parada de emergencia

10


Ejemplo GP: Grafcet Principal 10

11


GF: Grafcet Forzado 0

GF{0}

1

Ecuaciones de GP 1. Ecuaciones de SET

2. Ecuaciones de ESTADO…

Set10 = X11 P + Start

3. Ecuaciones de SALIDA (NO HAY)

Set11 = X10 P

11


Ecuaciones de GF: Grafcet Forzado


Set0 SET X0

1. Ecuaciones de SET

Set0 = X1B + Start

Set1

SET X1

Set1 = X 0 A 2. Ecuaciones de ESTADO 2.1 Eccs. de ESTADO 2.2 Eccs. de FORZADO 3. Ecuaciones de SALIDA

L = X1

RSET X1

X11

RSET X0

!!!!

SET X0 RSET X1

12



Órdenes de encapsulado: sintaxis Etapa encapsulante

+

+

Grafcet parcial ENCAPSULADO: X+/G# +

M

2 b 3

n

c 13



Órdenes de encapsulado: semántica •  La conexión de activación se considera como una acción impulsional que activará la etapa que corresponda del grafcet encapsulado •  Conexión de activación * : un asterisco a la izquierda de una etapa encapsulada indica que ésta se activa al activarse la etapa encapsulante. El grafcet encapsulado evoluciona tras la activación según su propia estructura. •  El grafcet encapsulado evolucionará mientras esté activa la etapa que lo encapsula. •  La desactivación de la etapa encapsulante implica la desactivación inmediata de todas las etapas del grafcet encapsulado.

14



Órdenes de encapsulado

4

Descripción textual encapsulados: X23/G1 X88/G24 X23/G3 X23/G2

5

6

15


Ejemplo 1

10


10

*

1

11

Ecuaciones de GP 1. Ecuaciones de SET Set10 = X11 P + Start Set11 = X10 P

0

G1 2. Ecuaciones de ESTADO… 3. Ecuaciones de SALIDA (NO HAY) 16



Ecuaciones de G1: Grafcet Encapsulado


Set0 SET X0

!!! *

Set0 = X1B+↑ X10

Set1

SET X1

Set1 = X 0 A 2. Ecuaciones de ESTADO 2.1 Eccs. de ESTADO 2.2 Eccs. de ENCAPSULADO 3. Ecuaciones de SALIDA

L = X1

RSET X1

RSET X0

!!!

X10 RSET X1 17


Ejemplo 2




Ejemplo 2: Forzado

0

40

1

10

2 11

ALARMA

GP: Grafcet Principal

GF{0}

41

GMM: G. Modos Marcha

42

GF: G. Funcionamiento



Ejemplo 2: Forzado

40 10

11

ALARMA

GF{0}

41

42

0 P·X42+X41


GMM: G. Modos Marcha

1 2

GF: G. Funcionamiento

A·X42

A·X41



Ecuaciones G. Funcionamiento


0 P·X42+X41

Set0 = X 2 AX 42 + Start Set1 = X 2 AX 41 + X 0 (PX 42 + X 41 )

1

S2 = X1B 3. Ecuaciones de SALIDA

2

A·X42

A·X41

D = X1 I = X2


2.1. Eccs de ESTADO


2.2. Eccs de FORZADO

Set0 SET X0

0

RSET P·X42+X41

1

Set1

X1 SET X1 RSET

2

A·X42

X0 A·X41

RSET X2

X11 SET X0 RSET X1 RSET X2



Ejemplo 2: Encapsulado GMM: G. Modos Marcha

40

10 41

*

42

0 P·X42+X41

1 10

2 11

ALARMA


A·X42

A·X41

GF GF: G. Funcionamiento



Ejemplo 2: Ecuaciones de encapsulado

*

1. Ecuaciones de SET Set0 = X 2 ·A·X 42 +↑ X10

0 P·X42+X41

Set1 = X 2 ·A·X 41 + X 0 ·(P·X 42 + X 41 )

1

Set2 = X1 ·B

2

3. Ecuaciones de SALIDA D = X1

A·X42

A·X41

I = X2


2.1. Eccs de ESTADO


Set0

2.2. Eccs de ENCAPSULADO SET X0

0

RSET P·X42+X41

1

Set1

X1 SET X1 RSET

2

A·X42

X0 A·X41

RSET X2

X10 RSET X1 RSET X2


Ejemplo




Ejemplo 1

riego off

VR1

VR2

VG1

VG2

Bombeo

on 27



microaspersión

gestión riego

riego auto

sist. bombeo

riego manual

28



0 temp>=tmax 1

VG1

VG2

VM1

VM2

b

G2:{0}

t/1/30min. + (temp<=tmin) 2 t/2/30min.

G1: Grafcet de microaspersión

29



Gestión de modos de funcionamiento para riego 0

Rauto

G5:{0}, G6:{0}, G7:{0}, G8:{0}, G9:{0}

2

Rman 1

Rman

G3:{0}, G4:{0} Rauto

G2: Grafcet de gestión de riego auto/manual 30



Modo Automático G3: Goteo automático para Inv.1

G4: Goteo automático para Inv.2

0

0 clock>=inicio1

1

VG1

clock>=inicio2 VR1

b

clock>=inicio1+duración1

1

VG2

VR2

b

clock>=inicio2+duración2

Grafcets de riego por goteo automático

31



Modo manual 0

0 MVG1

1

MVR1

VG1

1

VR1 0

MVG1

MVR1

mbombeo·seguridad 1

0

0 MVG2

1

VG2

b Mbombeo + seguridad

MVR2 1

VR1 seguridad=VG1·VR1+VG2·VR2

MVG2

MVR2

G5, G6, G7, G8, G9: Grafcet de válvulas en modo manual

32



Sistema de Bombeo

0 b 1 t/1/1min. 2

m>120

m=m+1

m=0

4

b

m<120

Ba

0

1

E4

Bb

1 G10: Grafcet de tiempo de bombeo

b

E4

G11: Grafcet de cambio de bombas

33


Ejemplo 2

robot 1


cabina 1 (blanco) almacén

robot 2

robot 3

cabina 2 (negro)

34



Movimiento robots

Grafcet G8: Robot 1 R0 e1 R1

LEER 1

CARGAR_R1

M0

codigo1=blanco

codigo1=negro

R2

R4

z4 R1_ir_C1

e2 M1

y4

LEER 2

codigo2=negro

R3 pos_C1

codigo2=blanco

M2

M4

z14 R2_ir_C2 Grafcet G9: Robot 2

CARGAR_R2

pos_C2

y14 M3 35


z0


z4

z10

z14

100

R2

M2

z1

z11

not(z1)

1

R1_IR_CAB1

z2

pos_cab1

pos_cab1

DES_R1

z3

R2_IR_CAB1

z12

DES_R2

z13 t/3/5seg

t/3/5seg

z14

z4 busy_1

busy_1

100 100 Grafcet G6: Recurso compartido cabina 1 Grafcet G7: Igual que G6 para cabina 2 con estados “y”

36


Pintado

Grafcet G1


P1 0 1

P0 busy_1 P1 t/1/1 min.

izq1

1

3

asper1

t/1/10 seg P2 busy_1

der1

2

t/2/10 seg

Grafcet G2 Igual para cabina 2

Igual para cabina 2 Grafcets de Pintado de estructuras

37



Robot 3 x0

Grafcet G4: Robot 3 descarga cabina 1. 0

busy_1 x1

x0·est P2 R3_ir_CAB1

1 busy_2

posR3_cab1 2

Grafcet G3: Turno de descarga

cargar_R3 t/2/5seg

3

R3_ir_ALM posR3_alm

4 Grafcet G5: Robot 3 descarga cabina 2. (Igual que G4) Grafcets de Descarga de cabinas con Robot 3

DES_R3 t/4/5seg

38

VISIÓN GLOBAL DE LA AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL. TOTALLY INTEGRATED AUTOMATION Márquez, J.J.

Desafíos en los mercados

• Constante presión en los precios • Precios de máquina nueva • Costes de mantenimiento • Ciclos de desarrollo de producto más cortos • Continuos cambios en sistemas • Producción flexible • Aumento de las exigencias de producción • Mayores expectativas de calidad • Aumento de la disponibilidad de los sistemas • Mayor rendimiento • Mayor complejidad de productos y sistemas

Fabricación integrada

Tecnologías integradas (IT)

ERP (Enterprise Resource Planning)

Beneficios ERP

• Integrar la información financiera • Integrar la información de pedidos • Estandarizar y agilizar los procesos de fabricación • Reducir inventariable • Estandarizar la información de recursos humanos

Inconvenientes ERP

• Dificultades de implantación – Filosofía de trabajo – Costes ocultos • Formación • Integración y pruebas • Adaptación al cliente • Conversión y análisis de datos • Personal asociado, consultores, etc. • Tiempo de implantación • Retorno de inversión

Sistemas SCADA

• SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) • Se trata de un programa configurable a medida del usuario, que se comunica y recibe datos de los dispositivos de planta y permite su representación, análisis y en algunos casos la intervención en tareas de control • La gran mayoría de las tareas de control en planta en tiempo real son realizadas por dispositivos aguas abajo, de manera que la misión primordial queda reducida a supervisión

Funciones SCADA

• Funciones principales • Adquisición de datos • Supervisión • Control • Funciones específicas • Gestión de base de datos (ODBC) • Representación de datos (HMI) • Explotación de los datos (ERP, MES, Middelware)

Prestaciones SCADA

• Creación de paneles de alarma – Requerir presencia del operador – Registro de incidencias • Generación de históricos de planta • Ejecución de programas • Programación numérica

Módulos SCADA • Configuración • Interfaz gráfico de operador • Módulo de proceso • Gestión y archivo de datos • Comunicaciones

MES (Manufacturing Execution System)

Beneficios sistema MES

• Beneficios estratégicos – 32% periodos de entrega – 10% reducción en costes de producción – 5% aumento de productividad – 17% menores niveles de inventariable • Beneficios operativos – 35% ahorro en tiempo de proceso – 15% menos de errores de producción – 30% menos de cambios de formato – 75% disminución de grabación manual de datos

Inconvenientes MES

• Dificultades de implantación – Modelo de información óptimo – Compatibilidad de sistemas – Adecuación al usuario • Dificultades de mantenimiento – Capacidad de conexión nuevos usuarios – Capacidad de actualizar soluciones de hardware – Capacidad de cambiar funcionalidades

Automatización integrada

Tareas en niveles superiores

Catálogo de automatización

Ciclo de vida del producto

Virtual Commissioning

Conclusiones

• Mercado global • Aumento de la automatización a todos los niveles • Integración de las tecnologías empleadas • Formas de integración • Mediante empresas o sistemas especiales • Desarrollo en plataformas completamente integradas • Como afecta a la investigación • Exige más tiempo de formación en nuevas plataformas • Intentar desarrollar prototipos en esas plataformas

Automation Studio

PLC Simatic S7

NI Lab-Windows CVI

NI LabView

HMI Simatic Protool

Autómatas Programables Industriales (PLC’s) Departamento de Ingeniería Mecánica y Fabricación Tecnología Mecánica. ETSII. UPM

Tabla de verdad

Simbolos lógicos

Prestaciones

Desarrollo de sistemas

Tipos de lazos SISTEMA MECATRONICO

SISTEMA MECATRONICO

Tipos de señales

Características

Comparativa

Modelos genéricos

Modelos y variables

Sistema de control

Circuito secuencial

Diferencias

Machacadora de áridos

Tablas y esquema lógico

GRAFCET

Elementos gráficos

Ejemplo de diseño

GRAFCET

Esquema lógico

Maestría en Diseño, Producción y Automatización. Asignatura: Automatización Industrial Tema: Implementación de automatismos

EPN Facultad de Ingeniería Mecánica. Prof. Javier Sanchis (UPV)

1

Implementación de automatismos


De la especificación a la programación •  Lenguajes de programación de PLCs

2



¿Cómo se programa un autómata programable?

TCP-IP USB RS-232 RS-485,... Software de programación de aplicaciones y utilidades para trabajar con el PLC

3



Lenguajes de programación Lenguajes gráficos: por motivos históricos, consecuencia de la antigua implementación de los automatismos con tecnología cableada •  esquemas con relés •  esquemas con bloques lógicos •  diagramas de etapas con transiciones… Lenguajes literales: debido al uso de consolas de programación •  booleanos: transcripción de ecuaciones lógicas •  nemotécnicos: similar al lenguaje ensamblador (instrucciones de la CPU) •  informáticos: lenguajes de alto nivel (similar a C) para tareas complejas (comunicaciones, cálculos científicos, regulación, etc.)



Elementos comunes a los lenguajes de programación Identificadores: para nombrar variables de memoria •  de E/S binarias •  de E/S analógicas •  variables internas Instrucciones: •  para realizar operaciones lógicas y matemáticas •  para gestionar el ciclo (inicialización de ciclo, cambiar el tipo de ciclo) •  para temporizar y contar eventos •  para realizar operaciones especiales (comparación, desplazamiento, •  comunicaciones, regulación PID, etc.) 5



Norma IEC 61131 •  La creciente complejidad en la programación de los autómatas programables requiere más que nunca de la estandarización de la misma. •  Surge como respuesta a la disparidad entre fabricantes, cada uno con su propuesta para programar PLCs. •  Especificaciones del software (IEC 61131-3): Se define el modelo de software y los distintos lenguajes de programación con que cuenta la norma, variables, tipos de datos etc. •  Los lenguajes gráficos y textuales definidos en el estándar son una fuerte base para entornos de programación potentes en PLC's 6



Introducción a la norma IEC 61131-3 Por medio de la norma IEC 61131-3, de validez mundial, se elimina la discrepancia en los productos de software, cuyas particularidades dependían hasta ahora del fabricante. Lenguajes de programación que comprende: •  Lista de instrucciones (IL) •  Texto estructurado (ST) •  Gráfico secuencial de funciones (SFC) •  Diagramas de escalera (LD) •  Diagramas de bloques de funciones (FBD) 7



IEC 61131-3: Lista de Instrucciones (IL) La lista de instrucciones (IL o AWL) es un lenguaje de bajo nivel, similar al lenguaje ensamblador. Con IL solo una operación es permitida por línea (ej. almacenar un valor en un registro). Este lenguaje es adecuado para pequeñas aplicaciones y para optimizar partes de una aplicación.

8



IEC 61131-3: Texto estructurado (IL) El texto estructurado (structured text o ST) es un lenguaje de alto nivel estructurado por bloques que posee una sintaxis parecida al PASCAL. El ST puede ser empleado para realizar sentencias complejas que manejen variables de diferentes tipos de datos, (analógicos y digitales, horas, fechas, tiempos). Posee soporte para bucles de tipo como REPEAT… UNTIL, ejecuciones condicionales IF-THEN-ELSE y funciones como SQRT() y SIN(), etc.

9



IEC 61131-3: Diagrama de contactos (LD) El diagrama de contactos (ladder diagram LD) es un lenguaje que utiliza un juego estandarizado de símbolos de programación. En el estándar IEC los símbolos han sido racionalizados (se ha reducido su número)

10



IEC 61131-3: Diagrama de bloques de función (FBD) El diagrama de funciones (function block diagram o FBD) es un lenguaje gráfico que permite programar elementos que aparecen como bloques para ser cableados entre si de forma análoga al esquema de un circuito. FBD es adecuado para muchas aplicaciones que involucren el flujo de información o datos entre componentes de control.

11



IEC 61131-3: Gráfico Secuencial de Funciones (SFC) El gráfico secuencial de funciones (SFC) es un lenguaje gráfico que proporciona una representación en forma de diagrama de las secuencias del programa. Soporta selecciones alternativas de secuencia y secuencias paralelas. Los elementos básicos son pasos y transiciones. Como consecuencia de que las aplicaciones industriales funcionan en forma de pasos, el SFC es la forma lógica de especificar y programar el más alto nivel de un programa para PLC.

12



IEC 61131-3: Para ampliar más este tema…

13



IEC 61131-3: Para ampliar más este tema…

www.plcopen.org

http://en.wikipedia.org/wiki/CoDeSys http://www.codesys.com/ 14

Implementación de AUTOMATISMOS


Obtención de las funciones lógicas del automatismo a partir de la especificación en Grafcet. IMPLEMENTACIÓN

ETAPA = MEMORIA BINARIA

•  Lógica cableada –  relé enclavamiento –  biestable •  Lógica programada –  programación de ecuaciones lógicas 15



Gestión de memorias binarias

•  Condiciones de activación de una etapa = SET (puesta a 1 de la memoria) •  Condiciones de desactivación de una etapa = RESET (puesta a 0 de la memoria) Condición de set

Función SET

Condición de Reset

Estado “n”

Función RSET

Estado “n”

Cada estado de la especificación en GRAFCET, es una memoria binaria que hay que poner a 1 o a 0 16



Ecuación de activación/desactivación de etapa Parte de las ecuaciones que constituyen el automatismo son las funciones lógicas que corresponden a la activación de cada una de las etapas: En general, la etapa En: •  se activa cuando, estando inactiva, se satisfacen las condiciones de activación Setn. •  se desactiva cuando, estando activa, se satisfacen sus condiciones de desactivación Resetn (permanece activa si

no se produce la condición de desactivación)

17



Ecuaciones de activación de etapa Una etapa se activa cuando la anterior está activa y se satisface la condición de

Condición de Set

Estado “n”

transición à Condición de SET

La activación de una etapa supone la desactivación de la etapa anterior à Condición de RESET

Función SET

Condición de Reset

Función RSET

Estado “n”

18



Ecuaciones de SET: condiciones de activación de los estados Una etapa se activa cuando la anterior está activa y se

En-1

satisface la condición de transición à Condición de SET

Trn En

Setn = En −1 ⋅ Trn Setn +1 = En ⋅ Trn +1

Ecuaciones de SET (una ecuación por estado)

Trn+1 La condición de desactivación de la etapa En coincide con la de activación de la etapa En+1, por lo que

En+1

Reset n = Setn +1 Reset n +1 = Setn + 2 19



Ecuaciones de estado: secuencia única En

Setn+1

Trn

En-1 Trn

En+1

. . .

En Trn+1 En+1

Setn+2

Trn+1

Ecuación de SET (una ecuación por estado)

Setn+1 SET En+1 RSET En

Ecuaciones de estado (una ecuación por estado) 20



Ecuaciones de SALIDA Además de las ecuaciones que actualizan los estados de cada una de las etapas, se debe añadir un conjunto de ecuaciones para actualizar las variables de salida. Se trata de funciones lógicas que dependerán de los estados y de las variables de entrada:

Salida incondicional = f (estados) Salida Condicional = f (estados, entradas) MOTOR = E1 + E2 + E4 VALVULA1 = E3 · ALARMA VALVULA2 = E3 + E4 · t/E4/20 seg.

Ecuaciones de Salida (Sólo una ecuación por variable de salida !!!)

21



Orden de escritura de las ecuaciones Puesto que el PLC ejecuta una tras otra todas las ecuaciones, para una correcta ejecución se deben programar éstas, en un determinado orden:

1.  Ecuaciones de activación (sets)

Se almacenan en la memoria interna del autómata

2.  Ecuaciones de estado 3.  Ecuaciones de salida Se almacenan en la memoria de entradas/salidas del autómata

22


Ecuaciones de estado: secuencia única


Setn-1 SET En-1

En-1

RSET

Trn

Setn

En-2 SET En

En

RSET

Trn+1 En+1

Setn+1

En-1 SET En+1 RSET En

23



Activación de la etapa inicial Para conseguir que la etapa inicial (E0) se active de forma incondicional al arrancar el automatismo disponemos de dos métodos: a)  los PLCs disponen de una señal (que podemos llamar por ejemplo “Start”) que se activa únicamente en el primer ciclo de ejecución (ciclo de scan). b)  podemos generar con una ecuación auxiliar dicha señal de “start”, simplemente comprobando que al arrancar, todos los estados seguro que están desactivados:

Start = ∑ En

∀n ≠ 0

Se utiliza esta variable en las ecuaciones de “set” del estado E0:

Set0 = … + Start 24


GRAFCET

SET0= E1 + E2 + E4 SET1 = E3 · ALARMA


PROGRAMA

SET2 = E3 + E4 · t/E4/20 seg.

0 T0

E0 = …

1 T1 2 T2 3 T3

E1 = … E2 = … MOTOR = E1 + E2 + E4 VALVULA1 = E3 · ALARMA VALVULA2 = E3 + E4 25



Ecuaciones lógicas de una divergencia en AND

Setn +1 = En ⋅ a Setn + 2 = En ⋅ a

n a

Setn+1 SET

n+1

n+2 b

c

En+1 SET En+2 RSET En

26



Ecuaciones lógicas de una convergencia en AND

Setn = En−1 ⋅ En−2 ⋅ a Setn

n-1

n-2

SET En

resetn −1 = setn resetn −2 = setn

a n

RSET En-1 RSET

b

En-2 27



Ecuaciones lógicas de una divergencia en OR

setn +1 = En ⋅ a setn + 2 = En ⋅ b

n

Setn+1 SET En+1

b

a n+1

RSET

n+2 c

resetn = setn+1 + setn+ 2

En

d

Setn+2 SET En+2 RSET En

28



Ecuaciones lógicas de una convergencia en OR

Setn = En−1 ⋅ a + En−2 ⋅ b

n-1

n-2

a

b

Setn SET En RSET

n

En-1

c

resetn −1 = setn resetn −2 = setn

RSET En-2

29



Orden de escritura de las ecuaciones La implementación en un autómata programable (PLC) consiste en la programación de las ecuaciones lógicas del automatismo (normalmente en el lenguaje propio del PLC o mediante diagramas de contacto). Pero, puesto que el PLC ejecuta una tras otra todas las ecuaciones, para una correcta ejecución se deben programar estas ecuaciones en un determinado orden: 1.  Ecuaciones de activación (sets) 2.  Ecuaciones de actualización de los estados (uso de funciones SET Y RSET) 3.  Ecuaciones de salida

30

Arquitectura del PLC


Funcionamiento de un PLC

¿cómo se ejecuta un programa?

PLC

ORDENADOR los programas se ejecutan bajo demanda.

el programa se ejecuta cíclicamente de forma indefinida. (funcionamiento cíclico de la CPU) 31



Ciclo simple de trabajo de un autómata

LEER ENTRADAS (SO)

Leer y tranferir el estado de las variables de los módulos de entrada a la memoria de entradas.

EJECUTAR PROGRAMA DE USUARIO (AUTOMATISMO)

Evaluación de las ecuaciones del automatismo

ACTUALIZAR SALIDAS (SO)

Copiar el estado de las variables de la memoria de salidas en los módulos 32 de salidas.



Ciclo simple de trabajo de un autómata Un ciclo real tiene 2 fases:

•  fase-sistema: gestión interna, autodiagnóstico, comunicación con periféricos, lectura de entradas, escritura de las salidas, etc... •  fase-usuario: ejecución de las instrucciones del automatismo de forma secuencial Duración de un ciclo (ciclo de SCAN) (scan time) (tiempo de cic El tiempo de una rotación completa depende exclusivamente de número de E/S, longitud del programa y velocidad de la CPU.

scan-time = tiempo fijo de la fase sistema + variable de la fase usuario 33



Funcionamiento del autómata programable PROCESOS COMUNES

Verificar memoria verificar bus E/S

GESTION PERIFERICOS

Comunicación con otros autómatas, con un ordenador,...

EJECUCION PROGRAMA

Evaluación secuencias de las ecuaciones del automatismo

REFRESCO E/S

Lectura del estado de los módulos de entrada Transferencia del estado 34 a los módulos de salida



Funcionamiento del autómata programable

Ver Animación 1 …

Ver Animación 2 …

35

Problemas de Automatización Industrial. Maestría en Diseño, Producción y Automatización

EPN Facultad de Ingeniería Mecánica

Problema 1: Automatismo para el taladrado de piezas. Dado el proceso de taladrado descrito en la figura, diseñar el diagrama GRAFCET correspondiente a la especificación siguiente: Apretando el pulsador M se iniciará el ciclo, poniéndose el motor MM del taladro en marcha. Al colocar la pieza a taladrar en el lugar correspondiente detectada por el sensor D, a los 5 segundos el taladro comenzará a desplazarse hacia abajo en avance rápido (AR) y en paralelo se sujetará la pieza con dos gatos (DA). Detectado el paso por el sensor I1 se comienza el avance lento (AL) y detectado posteriormente el paso por el sensor S1 retrocederá el taladro (R) hasta que se detecta el paso por S2, momento en que se para el motor MM y se suelta la pieza (OP) dejando el automatismo en espera para iniciar un nuevo ciclo pulsando M.

Prof. Javier Sanchis UPV

1



Problema 2: Automatismo para proceso de mezclado. V1

V2 R1

S1

S3

T1

T2

S2

V3

V4

R2

S4

M Depósito 1

Depósito 2 P

S5

Depósito de mezcla V5

Dado el proceso de mezclado descrito en la figura correspondiente según la especificación siguiente:

diseñar el diagrama GRAFCET

1. Cuando pulsamos el interruptor P se abrirán las válvulas V1 y V2 y se comenzarán a llenar los depósitos 1 y 2. 2. Cuando se detecte que están llenos (sensores S1 y S3 respectivamente a 1) se cerraran V1 y V2 y se activará el sistema de control de temperatura de ambos depósitos con las resistencias R1 y R2 respectivamente. 3. Alcanzadas simultáneamente las temperaturas de referencia respectivas en ambos depósitos (detectadas por los sensores T1 y T2 que se ponen a 1 cuando se alcanzan dichas temperaturas), se comenzará el vaciado en el depósito de mezclado. 4. Vacíos los depósitos 1 y 2 (detección cuando los sensores S2 y S4 se ponen a 0) se conectará el motor M para mezclado durante 5 segundos, pasado este tiempo se empezará a vaciar el depósito de mezclado abriendo la válvula V5. 5. Finalizado el vaciado del depósito de mezclado, lo cual se detecta mediante el sensor S5 cuando se pone a 0, se está en condiciones de iniciar un nuevo ciclo.


2



Problema 3: Mecanizado automatizado de piezas Especificar el diagrama GRAFCET para automatizar el mecanismo de una máquina de mecanizado de piezas. Las operaciones realizadas sobre la pieza son: un taladrado en la zona A y una soldadura en la zona B. El ciclo de trabajo es la siguiente: Se reemplaza de forma manual en la zona B una pieza terminada, por una sin mecanizar (sensor de pieza P). Al pulsar el botón M, la mesa posiciona a través del accionaminento GIRO una pieza en bruto bajo el taladro (zona A) y la semielaborada bajo el cabezal de soldadura (zona B). Esta situación se detecta gracias a la activación del detector C por medio de la leva. A continuación deben descender los dos cabezales (las velocidades de descenso son, en general, distintas). Una vez que el taladro alcanza la posición inferior (A1), se sube inmediatamente. El cabezal de soldadura se mantiene durante 5 segundos en la posición inferior (B1) mientras se realiza la soldadura. Cuando ésta finaliza se sube el cabezal. Una vez que se haya retirado la pieza terminada y se haya colocado una nueva, comienza de nuevo el ciclo.

T_up

S_up

A0

B0 T_down

S_down

A1

B1 P leva GIRO C


3



Problema 4: Automatismo de limpieza de un estancia. Se desea diseñar un automatismo para mantener limpia de bacterias una determinada estancia. Para ello se mantendrá este lugar a una presión P1 que es un 10% superior a la atmosférica PA. Para evitar la contaminación, se dispone de una recinto previo o esclusa que permite limpiar el aire y acomodar la presión. El funcionamiento del sistema atendiendo a la figura debería ser el siguiente : 1. Un operario presiona el botón SW1 cuando quiere entrar. 2. La válvula V4 ventila la esclusa hasta que el presostato PS detecta PA,, entonces se cierra V4 y se abre la puerta exterior con el motor Aa, la persona entra (o sale) en la esclusa y después de 10 segundos se cierra la puerta con el motor Ac hasta detectarlo con SW2. 3. Se activa el compresor P y se abrea la válvula V1 hasta que el sensor de presión PS detecta el umbral P1, entonces se cierra V1 y se abrir la puerta interior con el motor Ba, la persona entra (o sale) en la estancia y después de 5 segundos se cierra la puerta con el motor Bc hasta detectarlo con SW3. 4. Para salir de la estancia se aprieta el pulsador SW4 y se sigue el paso 3 y luego el 2. 5. Se dispone de un botón SW5 como mecanismo de seguridad en la esclusa que sirve para salir al exterior en caso de que alguna persona se quedara encerrada en dicha esclusa, en este caso se debe seguir lo expuesto en el paso 2. 6. Una vez iniciada la secuencia que desencadenan los botones SW1, SW4 o SW5, la misma no podrá ser interrumpida por la eventual pulsación posterior de dichos pulsadores hasta que la secuencia haya finalizado. Si hubiera una pulsación simultánea de botones se sigue la prioridad SW5, SW4, SW1. 7. Durante todo el proceso de entrada de una persona habrá una luz encendida L1 dentro de la estancia. V4

V1

P

SW3 SW2

L1 Esclusa PS

Exterior SW 1


SW5

A

Estancia SW4

B

4



Problema 5: Automatismo para de transporte de piezas. El dispositivo es un mecanismo para realizar un cruce entre dos cintas transportadoras. Consta de una plataforma giratoria y cuatro cintas transportadoras. Una pieza situada en una de las cintas (1, 2) es transportada hasta la plataforma, donde es transferida a la cinta opuesta (3, 4). Para simplificar el problema sólo se permitirá el transporte en una dirección en las cintas. Las piezas son transportadas en las cintas 1 y 2 hacia la plataforma giratoria, donde se detecta el paso de las piezas por medio de los sensores S1 y S2 (estarán a 1 mientras la pieza traspasa la barrera óptica). La pieza no está sobre la plataforma hasta que no haya traspasado totalmente la barrera óptica de los sensores (sensores a 0). Una vez que la pieza está sobre la plataforma, se hace girar la misma mediante el motor G hasta que transcurran 10 segundos, tiempo que tarda la plataforma en posicionar la pieza enfrente de la cinta correspondiente. Una vez posicionada se deben activar los empujadores de la plataforma mediante la señal de actuación P, y se descargan las piezas de la plataforma sobre las cintas. El control de las cintas de alimentación se realiza mediante los motores M1 (cintas 1 y 3) y M2 (cintas 2 y 4). Importante: Se debe tener en cuenta que la plataforma puede transportar 1 ó 2 piezas indistintamente, y que no puede comenzar a girar si hay alguna pieza posicionándose, es decir alguno de los sensores S1 ó S2 está a 1. 1 M1

S1 4

G

S2

M2

2 3


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Problema 6: Automatización sistema clasificador. Se pretende automatizar el mecanismo de la figura que se emplea para clasificar los productos en función de su longitud: Si miden menos de la longitud de referencia, se deben colocar en el compartimento A y si miden más, en el compartimento B.

La operación del sistema es la siguiente: 1. Las piezas son transportadas por la cinta (i) hacia la zona donde están los sensores para comprobar su longitud (S1 y S2). La separación entre dos piezas sucesivas es mayor que la longitud de referencia (en la zona de medida solo habrá una pieza como máximo en cualquier momento). 2. Si la longitud de la pieza es menor que la longitud de referencia (distancia entre S1 y S2) se debe activar el empujador del compartimento A cuando la pieza salga de la zona de medida. Para ello, se debe detener la cinta y activar el empujador (se maneja con las electroválvulas a0 y a1) para situar la pieza en el compartimento A. El mando del empujador debe estar controlado por los finales de carrera A0 y A1. Cuando el empujador vuelve a su posición de reposo, la cinta se pone de nuevo en marcha. 3. Si la longitud de la pieza es mayor o igual que la de referencia la pieza se debe transportar hacia el compartimento B. Una vez que la pieza está en posición, se detiene la cinta y el empujador del compartimento B realiza las mismas operaciones que el empujador A. Nota: Para activar un empujador la pieza debe estar totalmente frente al compartimento.


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Problema 7: Automatización dosificadora de productos Se pretende automatizar el sistema de la figura utilizado en la dosificación de productos en una planta química.

El sistema consta de tres tolvas A, B y C que contienen productos diferentes, una cinta transportadora, que dispone de dos sentidos de marcha, izquierda Ti y derecha Td y dos vagonetas receptoras del producto BR1 y BR2 situadas en los extremos de la cinta. Se pueden realizar dos mezclas activando cada uno de los pulsadores: • M1. Con el contenido de las tolvas A y B encaminándose a la vagoneta BR1. • M2. Con el contenido de las tolvas B y C encaminándose a la vagoneta BR2. El vertido de los productos sobre la cinta se controla mediante unas válvulas situadas en cada tolva y unas básculas que pesan la cantidad de producto vertido. Para activar cada válvula se utiliza una señal (DA, DB, DC) activándose de forma automática las señales FA, FB, FC, provenientes de las básculas al medir la cantidad prefijada de producto (al cerrar la válvula se desactiva de forma automática esta señal). Las especificaciones de control son: • Selección del tipo de mezcla mediante los pulsadores M1 y M2, debiendo comenzar el ciclo de trabajo al pulsar cualquiera de ellos. • Esperar hasta que la vagoneta correspondiente al pulsador activado este en posición (sensores S1 y S2). • Una vez en posición, se debe de arrancar la cinta en el sentido correspondiente y comenzar la dosificación de productos. • Al terminar la descarga de productos sobre la cinta, ésta debe de permanecer activada durante 10 segundos más, para la evacuación total del producto. • El proceso se detiene hasta la siguiente pulsación.


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Problema 8: Automatización proceso de mezclado de cemento a) En el proceso de la figura, se pretende realizar el volcado de una mezcla de cemento Para ello se dispone de un sistema de 2 vagonetas que cargan los materiales necesarios (cemento y agua) almacenados en 2 tolvas. Dichas tolvas, disponen de dos accionamientos TC y TA respectivamente, que provocan el vertido de los materiales en las vagonetas. Además FINC y FINA son señales que ofrecen unos dosificadores instalados en las tolvas, indicando que ya se ha vertido suficiente material. El ciclo comienzará mediante la pulsación del pulsador M, siempre y cuando se hallen las vagonetas dispuestas en los puntos A y D (finales de carrera). La vagoneta que cubre el trayecto A --> C, dispone de motor con sentidos de marcha derecha (MDER1) e izquierda (MIZQ1) y debe detenerse previamente bajo la tolva de cemento (final de carrera B) para realizar la carga. Después se dirigirá al punto C (final de carrera) y se accionará el volcador VOL para dejar caer el cemento a la vagoneta del circuito inferior. El volcado se producirá siempre y cuando la otra vagoneta esté en el punto F (final de carrera). El volcado terminará cuando se activa el sensor de final de volcado (FVOL). La vagoneta de la parte inferior sólo tiene sentido de marcha a derecha (MDER2) ya que recorre una vía cirular. Ésta debe comenzar su recorrido cuando la otra vagoneta se situe debajo de la tolva de cemento, después se detendrá a cargar agua en el punto E, para posteriormente dirigirse al punto F y recibir el cemento de la vagoneta superior. Cuando finalice el volcado, la vagoneta superior debe regresar a su punto de partida (A) y la inferior debe activar su molinete (MOL) al tiempo que se dirige al punto G. Una vez en G, descargará su contenido con el accionamiento DES. Al finalizar esta descarga (sensor FDES), la vagoneta debe dirigirse al punto D, cerrando el recorrido del circuito. b) Además, nuestro automatismo debe contemplar las siguientes situaciones en materia de seguridad: Los operarios pueden activar un pulsador de emergencia P, en los siguientes casos: avería en los mecanismos TA y/o TC de las tolvas, avería en los motores de cualquier vagoneta. Si se pulsa P, se procederá a la suspensión de todas las operaciones, con retirada de las vagonetas por parte de los operarios a su lugar de origen. Cuando se desactiva el pulsador P, empezamos el ciclo de mezcla desde el principio. Aparece algún obstáculo en cualquiera de los dos recorridos. El operario pulsa la alarma PO. Esto produce una suspensión del proceso de mezclado temporal, puesto que cuando se desactiva la alarma PO el proceso continua donde se quedó.


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TC C

B

A MOL

TA E

D

VC

F

G


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Problema 9: Almacenamiento automatizado

La vagoneta, la cual, inicialmente, está situada en el punto B, tiene incorporado un manipulador capaz de coger un paquete, tanto de la mesa 1 como de la 2. Las cintas transportadoras reciben, de sus correspondientes depósitos de materiales, paquetes que conducirán hasta llegar a sus respectivas mesas. Cuando un paquete llega a una mesa, la cinta en cuestión se deberá parar y con él su depósito. Las cintas y sus depósitos de material asociados funcionarán mientras encuentren accionadas C1 y C2. Si un paquete llega a la mesa 1 se activa M1, mientras que si el paquete llega a la mesa 2, entonces se activará M2. La vagoneta manipulador solo puede coger un paquete cada vez, o bien de la mesa 1, o bien de la mesa 2. Para poder coger el paquete en cuestión, la vagoneta-manipulador debe estar situada en el punto B. Cuando coge el paquete, lo llevará al almacén (punto A), y allí lo descargará. A continuación se muestran las acciones y sensores asociadas a la vagonetamanipulador: CG1 CG2 Ira Irb Des

Cargar de M1 Cargar de M2 Ir al almacén Ir al punto de carga Descarga

A activada B activada CG DC --

Está en A Está en B Está cargado Está descargado --

El sistema arrancará siempre que no haya emergencia E, la cual se elevará cuando no haya material en alguno de los depósitos de material. Si E se eleva, las cintas se pararán, pero si la vagoneta-manipulador está cargada se descargará. En cualquier caso, la vagoneta-manipulador ha de pararse en B.


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Problema 10: Dosificación y carga automática de materiales La figura representa un sistema de selección de material, dosificación y carga automática para 6 mezclas de materiales AB, AC, BC (sobre la cinta 1) y DE, DF o EF (sobre la cinta 2).

La selección se realiza mediante la activación de los pulsadores p1, p2, p3, p4, p5 o p6 respectivamente, pasando a una operación secuencial de apertura de las tolvas correspondientes que dura hasta que los sensores de dosificación da, db, dc, dd, de, o df se activan. El material se descarga sobre la cinta transportadora correspondiente C1 o C2, que estará activa desde la apertura de la primera tolva y permanecerá activada hasta 30 segundos después de cerrada la segunda y última tolva de la mezcla seleccionada. La selección puede ser o no simultánea en ambas cintas, si bien de una sola mezcla. Las cintas van descargando los materiales a un canalizador, el cual posee un separador interno y permite el almacenamiento simultáneo de mezclas que provengan de ambas cintas, si bien solo una mezcla podrá descargarse en cada ocasión mediante la activación de las trampillas T1 o T2 justo cuando acabe la temporización de 30 segundos descrita en el párrafo anterior. El material se canaliza hasta un contenedor/grúa que se desplaza por raíles, la descarga se podrá realizar siempre que el contenedor grúa se halle colocado en el puesto de carga y no esté utilizándose en una mezcla solicitada previamente. El desplazamiento del contenedor hasta el camión de carga, se producirá 15 segundos


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después de activadas las trampillas T1 o T2 siempre que éste último se encuentre esperando en la posición a. La operación de descarga sobre la unidad de transporte contempla las siguientes suboperaciones, desplazamiento al extremo del raíl, bajada de contenedor hasta alcanzar la altura conveniente, volcado de contenedor VC que dura 15 segundos, equilibrado del contenedor EC que dura 10 segundos, subida de contenedor, retorno hasta posición inicial junto a la canalización. La grúa posee sensores que advierten el final de subida fs, y final de bajada fb.


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PROBLEMAS DE AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL. ESPECIFICACIÓN DE AUTOMATISMOS CON GRAFCETS PARCIALES Y DISEÑO ESTRUCTURADO.


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Problema 1 Automatizar el funcionamiento de unos invernaderos según la especificación siguiente: Existen dos invernaderos bien diferenciados, cada uno con una variedad distinta de frutal. Los invernaderos están equipados con sistemas de riego por goteo y microaspersión. El agua circula por las tuberías gracias a un sistema de bombeo que extrae el agua de un pozo. SISTEMA DE RIEGO: El sistema de riego puede funcionar en modo manual o en modo automático. • Modo manual: el operario, a través de un panel, pone en marcha el bombeo y abre las válvulas correspondientes. • Modo auto: se riega en base a un programa de riego diario, establecido por una hora de inicio y una duración de programa para cada invernadero. SISTEMA DE MICROASPERSIÓN: El sistema de microaspersión está continuamente funcionando y actúa simultáneamente para los dos invernaderos. El sistema lee un sensor de temperatura y si se supera el máximo permitido, decide de forma automática activar la microaspersión para mejorar las condiciones del cultivo y evitar así golpes de calor. En ese caso se procederá a pulverizar hasta que la temperatura baje a un nivel mínimo o hayan pasado 30 minutos. La microaspersión no podrá volver a funcionar de nuevo hasta que no hayan pasado otros 30 minutos. SISTEMA DE BOMBEO: Para aplicar una política de mantenimiento preventivo, las dos bombas deben desgastarse por igual. Por lo tanto, no pueden estar a la vez las dos bombas encendidas, ni utilizar siempre la misma bomba. Su activación debe ser alternativa, en base a su tiempo de utilización, estableciéndose como periodo de utilización 2 horas. Es decir, el sistema memorizará el tiempo de conexión de cada bomba y basculará automáticamente entre una y otra, independientemente de lo que se esté haciendo (riego o microaspersión). Debido al dimensionado de la instalación (caudal de bombeo, etc.) no es posible, activar el riego y la microaspersión al mismo tiempo, por lo que siempre se deberá dar prioridad a la microaspersión. Es decir, si se está regando en cualquier invernadero (auto o manual), hay que detener el riego. Si un programa de riego se detiene debido a la microaspersión, será cancelado y el riego se iniciará a la hora programada al día siguiente.


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Señales implicadas: Ba Bb VG1

Pone en funcionamiento la bomba A. (1=ON, 0 = OFF) Pone en funcionamiento la bomba B. (1=ON, 0 = OFF) Válvula general del invernadero 1. Desvía el caudal hacia éste. (1=ON, 0 = OFF) VG2 Válvula general del invernadero 2. Desvía el caudal hacia éste. (1=ON, 0 = OFF) VR1 Válvula para abrir el riego del invernadero 1. (1=ON, 0 = OFF) VR2 Válvula para abrir el riego del invernadero 2. (1=ON, 0 = OFF) VM1 Válvula para abrir la microaspersión del invernadero 1. (1=ON, 0 = OFF) VM2 Válvula para abrir la microaspersión del invernadero 2. (1=ON, 0 = OFF) Tmax Dirección de memoria del PLC que almacena el valor de temperatura que dispara la microaspersión. Tmin Dirección de memoria del PLC que almacena el valor de temperatura mínimo deseado. Temp Dirección de memoria del PLC que almacena el valor del sensor de temperatura. Se actualiza automáticamente. Inicio1 Dirección de memoria del PLC que almacena la hora de arranque del programa de riego del invernadero 1. Inicio2 Idem invernadero 1 Duración1 Dirección de memoria del PLC que almacena la duración del programa de riego del invernadero 2. (minutos) Duración2 Idem invernadero 2 Clock Dirección de memoria del PLC que almacena la hora del día. Se actualiza automáticamente. (minutos) Panel de Selector para riego automático y manual (RAUTO, RMAN). El resto de mandos señales del panel son interruptores. Las entradas asociadas se llaman como aparece en el panel con la letra “M” delante: MVG1, MVR1, etc.


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temp

VR1

VM1

VR2

VG2

VG1

riego auto

VR1 1

VM2

VR2 2

VG1

Ba

Bb

VG2

Bombe o

man


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Problema 2 Automatizar el proceso de pintado de estructuras metálicas cuyo funcionamiento se describe a continuación mediante el diseño de el (los) grafcet (s) correspondientes. CARGA de las cabinas: Existen dos cintas transportadoras por las que llegan las estructuras sin pintar. Los dos robots cargan la estructura, cada uno de su cinta, y posicionan ésta en las cabinas de pintado. Existen dos cabinas de pintado, una para color blanco y otra para color negro. Cada una de las estructuras posee un código de barras que indica el tipo de color que hay que aplicar. De este modo, cualquiera de los dos robots puede introducir estructuras en cualquiera de las cabinas de pintado. PINTADO de las estructuras: Las cabinas poseen una barra con un conjunto de aspersores de pintura. Durante 1 minuto y, al mismo tiempo, se abren los aspersores de pintura y se mueve de izquierda a derecha la barra para conseguir un reparto homogéneo de la pintura sobre la estructura (10 seg. en cada sentido). DESCARGA de las cabinas: Existe un tercer robot encargado de descargar las cabinas y de llevar las estructuras al almacén. La descarga se realizará por turnos (blanco, negro, blanco, negro...) excepto si sólo existe una cabina llena. En ese caso se descargará dicha cabina. Señales a utilizar: ROBOT 1 Y 2 R1_IR_CABx R2_IR_CABx R1_IR_C1 R2_IR_C2 CARGAR_Rx DES_Rx pos_cabx pos_c1 pos_c2 CINTAS ex LEERx lecturax

Acción para llevar el robot 1 a la cabina x. Acción para llevar el robot 2 a la cabina x. Acción para llevar el robot 1 a la cinta 1 Acción para llevar el robot 2 a la cinta 2 Acción para cargar la estructura en el robot x (mantener 5 seg.) Acción para descargar la estructura del robot x (mantener 5 seg.) Hay un robot en posición de descarga en la cabina x. Robot 1 en posición de carga de la cinta 1. Robot 2 en posición de carga de la cinta 2. Hay una estructura al final de la cinta x Acción para leer el código de barras de la estructura en la cinta x Variable de memoria del PLC que almacena el valor blanco o negro, tras la ejecución de la acción LEERx

CABINAS ASPERx IZx, DERx busy_x

Acción para encender los aspersores de pintura de la cabina x. Acciones para mover los aspersores de cabina x. Hay una estructura en la cabina x.

ROBOT 3 R3_IR_ALM

Acción para llevar el robot 3 al almacén.


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R3_IR_CABx posR3_cabx posR3_alm


Acción para llevar el robot 3 a la cabina x. El robot 3 está en posición de carga en la cabina x El robot 3 está en posición de descarga en el almacén

NOTAS: • El movimiento y parada de las cintas YA está automatizado. • Si los dos robots quieren introducir un estructura en la misma cabina, lo hará antes el robot 1 para la cabina 1 y el robot 2 para la cabina 2.


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Problema 3 Automatizar la estación de dosificado de una línea de elaboración de pan, según la especificación siguiente: La estación de dosificado tiene por objeto dosificar una serie de ingredientes para elaborar una masa de pan. La composición de cada “amasada” viene dada por su correspondiente receta. Cada receta está formada por los valores que hay que dosificar de cada materia prima para fabricar una variedad de pan, y consta de las proporciones deseadas para cada producto. Los productos dosificados se dividen en: • •

Macroingredientes: la cantidad en la que son dosificados es grande en relación al peso total de la receta. Son harina, agua y levadura líquida. Microingredientes: son dosificados en pequeña cantidad en relación al peso total de la receta. Son la sal, el gluten y el mejorante.

Cada vez que el sistema de amasado solicita una dosis, se deben dosificar los macroingredientes y los microingredientes con las proporciones adecuadas, según la receta. a) Sistema para dosificación de harina: formado por dos silos principales y un silo intermedio. Uno de los silos principales (siempre el mismo hasta que se vacía), suministra harina al silo intermedio. Cuando el silo intermedio alcanza un nivel mínimo, hay que rellenarlo hasta que se alcance un nivel máximo. Cuando el nivel del silo principal desciende por debajo de un mínimo, necesitará entonces una recarga. Entonces será el otro silo principal el que suministre harina al silo intermedio. El silo intermedio es el que realmente suministra la harina según la dosis que indique la receta. Tras una recarga de cualquiera de los silos principales, hay que airearlos durante 24 h. para eliminar la humedad acumulada en la harina. Tras este “secado” el sistema de aireación permanecerá en funcionamiento durante el suministro al silo intermedio y se mantendrá 1 hora adicional en marcha después de este trasvase de harina. b) Dosificación de agua: el agua se almacena en dos tanques (uno de agua fría y otro de agua caliente). El agua que llega al punto de dosificación debe estar a una temperatura concreta, resultante de la combinación de ambas. Para ello se dispone de un regulador PID que regula mezcla. Mientras se dosifica el agua, sólo si la temperatura del agua fría está por debajo de los 20ºC hay activar el control de temperatura. c) Sistema para dosificación de levadura: formada por DOS tanques de levadura líquida que pueden estar en distintos modos. •

Modo llenado: en este modo el tanque está en disposición de ser llenado con levadura mediante el subsistema de carga de materia prima. El operario coloca de forma manual al tanque en este modo y lo devuelve al modo loop cuando este proceso de carga finaliza. No se puede llenar los dos tanques a la vez.


7


•

•


Modo loop: Es el modo por defecto donde la levadura está en constante recirculación siendo impulsada desde el tanque que la contiene y recorriendo un anillo hasta retornar al mismo tanque. Cuando se dosifica la levadura, se abre la válvula correspondiente en el anillo y la válvula general de dosificación. Hay que suministrar toda la levadura que la receta solicita. Siempre habrá como mínimo un tanque en este modo. Modo limpieza: siempre que hayan transcurrido 2 semanas desde que se llenó (la levadura puede fermentar) hay que proceder a un proceso de limpieza, mediante el subsistema de limpieza. Este tratamiento dura 1 hora. La limpieza tiene prioridad sobre el llenado.

e) dosificación de microingredientes: la sal, el gluten y el mejorante se dispensan secuencialmente. La dosificación de estos ingredientes solo se puede hacer cuando se haya alcanzado la mitad de la dosificación de la harina y del agua. Señales disponibles: pedir dosis Leer_receta dosis_harina dosis_agua dosis_levadura dosis_micro(x)

La estación de amasado solicita una dosificación. Lee las proporciones de cada materia prima y las almacena en los siguientes valores: Kg. a dosificar de harina l. a dosificar de agua l. a dosificar de levadura gr. a dosificar de sal (x=3), gluten (x=4), mejorante (x=5)

Kg_silo1 Kg. silo2 Bomba1toint Bomba2toint Lleno1, lleno2 Kg.min silo1 Kg.min silo2 Aire1, Aire2 Kg. min silo int Kg. max silo int Kg. silo_intermedio Valvula_harina

Báscula de pesaje silo principal de harina Báscula de pesaje silo principal de harina Suministro silo 1 a silo intermedio Suministro silo 2 a silo intermedio Indican que los silos se encuentran llenos Kg. mínimos permitidos en silo 1. Por debajo hay que recargar Kg. mínimos permitidos en silo 2. Por debajo hay que recargar Aireadores silos 1 y 2 Peso mínimo permitido en silo intermedio Peso máximo permitido en silo intermedio Báscula de pesaje silo intermedio Válvula de dosificación de harina a razón de 1 kg/min

Caudal_agua Temp PID_on Válvula_agua

Caudalímetro para medida de agua dosificada (l./seg) Sensor de temperatura del tanque de agua fría. Acciona el lazo de control de temperatura. Válvula de dosificación de agua

Bomba_loop1 Bomba_loop2 Caudal_levadura1 Caudal_levadura2 Válvula_levadura1 Válvula_levadura2

Bomba de recirculación de levadura líquida tanque 1 Bomba de recirculación de levadura líquida tanque 2 Caudalímetro para medir dosis levadura (l/min) tanque 1 Caudalímetro para medir dosis levadura (l/min) tanque 2 Válvula de dosificación de levadura tanque 1 Válvula de dosificación de levadura tanque 2


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Válvula_general Clean( ) Date( ) Llenado tanque1 Llenado tanque2 Válvula_sal Válvula_gluten Válvula_mejor Compuerta



Válvula general de dosificación de levadura Función para ejecutar el subsistema de limpieza de tanques. Dura 1 hora. Función que devuelve la fecha del sistema (días desde el 0101-2000) El operario coloca en modo llenado el tanque 1 (interruptor) El operario coloca en modo llenado el tanque 2 (interruptor) Válvula de dosificación de sal (gr/seg) Válvula de dosificación de gluten (gr/seg) Válvula de dosificación de mejor (gr/seg) Basculante que deja caer en la microingredientes.

amasadora

los

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Problema 4 El fundamento del moldeo por inyección consiste en inyectar un polímero fundido en un molde cerrado y frío, donde solidifica para dar lugar al producto final. La pieza, una vez moldeada se recupera abriendo el molde. Una máquina de moldeo por inyección tiene dos secciones principales: • La unidad o grupo de inyección. • La unidad de cierre, o prensa, que aloja al molde. • En la actualidad, casi todas las máquinas de inyección disponen de un pistón de dosificación-plastificación en forma de husillo de forma que, al girar cierto número de vueltas, realiza la carga del material y, al avanzar-retroceder inyecta el material en el molde.

El ciclo de producción de una pieza consta de las siguientes fases, no necesariamente secuenciales: • Cierre del molde hasta alcanzar una presión deseada. • Carga y calentamiento (plastificación) del material suficiente para la siguiente pieza. (Giro del husillo). • Avance de la unidad de inyección para la introducción del material en el molde a través de una boquilla. • Mantenimiento de la presión en el interior del molde, reteniendo la posición de la unidad de inyección en la boquilla durante 5 segundos. • Retroceso de la inyectora mientras tiene lugar el enfriamiento en el interior del molde (el tiempo de enfriamiento está determinado por el tipo de pieza a fabricar). • Apertura del molde y expulsión por gravedad de la pieza. • Como se trata de una máquina para producir piezas donde el tiempo de enfriamiento es suficientemente largo, se dispone de una unidad de inyección que se acopla a 3 unidades de cierre (moldes), con lo que se aumenta la productividad de la máquina. Automatizar el funcionamiento de una máquina de moldeo por inyección de estas características, atendiendo a la especificación siguiente. En el modo automático, la producción se inicia tras la pulsación de AUTO y se detiene tras la pulsación de PARO. Se debe producir la orden de fabricación que el operario ha tecleado sobre el terminal táctil de la máquina. Esta orden consiste en el número de piezas de cada molde que hay que inyectar. Se debe posicionar la unidad inyectora frente al molde correspondiente e inyectar la cantidad necesaria de polímero fundido, atendiendo al tipo de pieza que se esté Prof. Javier Sanchis UPV

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fabricando. La inyectora se dirigirá al molde que esté cerrado y vacío en cada momento. Si existen dos o más moldes vacíos, entonces se dirigirá al molde que corresponde a la pieza con el menor tiempo de enfriamiento. En el modo de producción semi-automático el operario, a través del panel de mando, seleccionará a qué molde se dirigirá la inyectora. La inyección de piezas continuará en ese molde hasta que el operario decida seleccionar otro distinto o detener la máquina con PARO. El cambio entre los modos de funcionamiento solo tendrá lugar previa pulsación de PARO. Es decir, sólo se realizará si se ha salido del modo actual pulsando PARO. Además, solo saldremos del modo actual cuando la inyectora esté en su posición inicial de avance. Si se produce cualquier alarma durante cualquier modo de funcionamiento, el sistema de inyección debe terminar la inyección actual, posicionarse inmediatamente en el molde 1 y detener su ciclo de trabajo. A su vez los moldes deben terminar sus respectivas piezas y permanecer abiertos. Todo el sistema queda en esta situación hasta que el operario pulse PARO. Datos o variables de memoria disponibles en el PLC: T_enf_1 T_enf_2 T_enf_3 Num_piezas1 Num_piezas1 Num_piezas1 Mat_1 Mat_2 Mat_3

Tiempo de enfriamiento (seg.) para las piezas del molde 1. Es un dato del problema. Idem molde 2. Es un dato. Idem molde 3. Es un dato. Número de piezas a fabricar en el molde 1 Idem molde 2 Idem model 3 Volumen de material (cm3/inyección) necesario para fabricar la pieza del molde1. Idem molde 2. Idem molde 3.

Señales y funciones disponibles: AVANZAR RETROCEDER Inicial Final GIRAR POSICIONAR Pos1, Pos2, Pos3 CERRAR1, 2, 3 Open1,2,3 Pres&close _OK1,2,3 A_pres A_temp


Avance de la inyectora para introducir el polímero en el molde. Retroceso de la inyectora. La inyectora se encuentra en su posición inicial avance. La inyectora se encuentra en su posición final de avance tocando la boquilla del molde. Hace girar el husillo de la inyectora para una nueva carga y calentamiento de material a raíz de 10 cm3/seg. = 1, 2 o 3. Posiciona el sistema de inyección frente al molde 1, 2 o 3. Indica en qué molde se encuentra la inyectora. Habilita el accionamiento hidráulico para cerrar el molde. Detecta que el molde está completamente abierto. Detecta que el molde está completamente cerrado y con la presión correcta en su interior. Alarma de presión en alguno de los moldes. Alarma de temperatura en la inyectora. 11



Alarma de presión en la inyectora. Devuelven el mínimo de x e y respectivamente. Pulsador del panel de control para colocar el sistema en modo automático. Pulsador del panel de control para colocar el sistema en modo semiautomático. Pulsador de paro del panel de control. Selector del panel de control para producir piezas del molde 1, 2 o 3 en el modo semiautomático.

A_mat Min(x,y) AUTO SEMIAUTO PARO INY1 INY2 INY3

cerrar2

cerrar1

cerrar3

final inicial Avanzar retroceder

Posicionar =1, 2 o 3

pos1


pos2

pos3

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Problema 5 Un almacén automatizado como el de la figura permite almacenar 25 contenedores. Para guardar o retirar un contenedor de su posición, se utiliza un carro elevador accionado por dos motores. El almacén trabaja en dos modos de funcionamiento: manual y automático. Diseñar el automatismo según la especificación siguiente: Modo MANUAL: Mediante una botonera el operario gobierna el carro-elevador a voluntad. Utilizando cinco pulsadores (PIZ, PDER, PSUB, PBAJ, PORIG) el carro se moverá en la dirección indicada: • Para cada pulsación (PIZ, PDER), el carro avanzará a la izquierda o a la derecha hasta alcanzar la columna contigua en cada caso. • Para cada pulsación (PSUB, PBAJ) el carro subirá o bajará hasta alcanzar la fila contigua en cada caso. • Independientemente de hacia donde se dirija el carro y de su posición, cuando se pulsa PORIG el carro se desplazará a la posición de origen. Cada vez que se efectúa una pulsación en los botones de dirección (PIZ,…) el carro se moverá una posición en la dirección seleccionada (no es necesario mantener apretado el pulsador). Una vez situado el carro se puede elegir la operación deseada con los pulsadores ALMACENAR o DESCARGAR. Modo AUTOMATICO: Mediante una pantalla táctil, el operador fija la posición (fila, columna) sobre la que se quiere trabajar y a continuación qué operación (ALMACENAR o DESCARGAR) quiere realizar. Fijadas éstas variables, el sistema debe comprobar lo siguiente: • Si el operario pretende cargar un contenedor en una posición ya ocupada deberá activarse la alarma OCUPADO de forma intermitente durante 3 segundos. • Si el operario pretende descargar un contenedor de una posición que está libre deberá activarse la alarma VACIO de forma intermitente durante 3 segundos. • Si la operación que se pretende realizar es correcta, entonces el carro-elevador se moverá a la posición deseada y se procederá a la carga/descarga del contenedor. A continuación se devolverá el carro a la posición de origen. El tránsito entre modos, podrá realizarse en cualquier momento, pero el carro deberá estar en el origen, por tanto: • de automático a manual habrá que esperar a que se finaliza cualquier operación de carga / descarga. • de manual a automático habrá que posicionar automáticamente el carro en origen. SEÑALES A UTILIZAR: AUTO/MAN PIZ, PDER, PSUB, PBAJ, PORIG


Interruptor para modo automático (1) o modo manual (0) Pulsadores para modo manual

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MIZ, MDER MSUB, MBAJ C0, C1, C2, C3, C4, C5 F0, F1, F2, F3, F4, F5 PUT REMOVE CARGADO ALMACENAR DESCARGAR OCUPADO, VACIO x y read(x,y) write(x,y, valor)



Mover el carro en la dirección HORIZONTAL Mover el carro en la dirección VERTICAL Indican si el carro está en esa columna (1) o no está (0). Indican si el carro está en esa fila (1) o no lo está (0). Carga el contenedor Descarga el contenedor Informa si el carro está cargado (1) o descargado (0) Pulsador que indica operación de almacenaje de contenedor Pulsador que indica operación de desalmacenaje de contenedor Salidas correspondientes a las alarmas Dato numérico de la memoria del PLC que indica la fila deseada (1…5) Dato numérico de la memoria del PLC que indica la columna deseada (1.. 5) Función que permite consultar el valor de un elemento de una matriz de bits. Devuelve 0 ó 1. Función que escribe el valor (0 ó 1) en un elemento de una matriz de bits.

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auto/m an PIZ, PDER, PSUB, PBAJ, PORIG X, Y, CARGAR, DESCARGAR


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Problema 16 a) Diseñar el diagrama GRAFCET para automatizar el sistema de paletizado descrito a continuación: Existen dos robots móviles que recogen las piezas suministradas aleatoriamente por dos alimentadores, de modo que el robot 1 sólo recoge piezas del alimentador 1 y el robot 2 sólo recoge piezas del alimentador 2. El transporte de las piezas hacia los palets se realiza de la siguiente forma: 1) el robot 1 descarga las piezas alternativamente en los palets A y B, es decir, primero en A, luego en B, luego en A y así sucesivamente. 2) el robot 2 descarga las piezas alternativamente en los palets B y C, es decir, primero en B, luego en C, luego en B y así sucesivamente. 3) en el caso de que los dos robots quieran descargar piezas sobre el mismo palet B el robot 1 siempre tendrá la prioridad. 4) Cuando en cualquiera de los tres palets se hayan descargado 9 piezas, se iluminará su lámpara correspondiente indicando palet lleno. En ese caso, no se podrá descargar piezas en ese palet (aunque el robot continuará descargando piezas en el otro). Una vez que el palet sea retirado por los operarios y uno nuevo sea colocado, se comenzará de nuevo a descargar piezas sobre él. Los robots se pondrán en marcha a pulsar “marcha_1” o “marcha_2” respectivamente e inicialmente, éstos podrán encontrarse en cualquier posición. Al pulsar “paro_1” o “paro_2”, los robots se detendrán. Si en ese momento el robot está cargado con una pieza, éste la descargará antes de detenerse.


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b) Implementar una prioridad variable para el acceso al palet B en función de lo siguiente: Al arrancar el sistema, el robot que primero se pone en funcionamiento es el que tiene inicialmente la prioridad. La prioridad se va alternando cada dos palets B que se completan (9 + 9 descargas).

c) Los robots tienen unas baterías de duración limitada. Generar unas señales indicadoras para informar del estado de las baterías cuando se paran los robots en función de los minutos transcurridos entre operaciones de marcha y paro: • • •

Batería Ok: si el tiempo de funcionamiento ha sido menor o igual que 15 min. Batería Low: si el tiempo de funcionamiento ha sido mayor de 15 min. y menor que 30 min. Batería No_Ok: si el tiempo de funcionamiento ha sido superior o igual a 30 min.

Sensores disponibles:

p1

detector de pieza en alimentador 1

p2

detector de pieza en alimentador 2

r1pieza

detector de pieza cargada en el robot 1

r2pieza

detector de pieza cargada en el robot 2

des_a

da un pulso de 1 seg. cuando se descarga una pieza en el palet A

des_b

da un pulso de 1 seg. cuando se descarga una pieza en el palet B

des_c

da un pulso de 1 seg. cuando se descarga una pieza en el palet C

rob_en_1

indica que el robot 1 está en el alimentador 1

rob_en_2

indica que el robot 2 está en el alimentador 2

rob1_a

indica que el robot 1 está en el palet A

rob1_b

indica que el robot 1 está en el palet B

rob2_b

indica que el robot 2 está en el palet B

rob2_c

indica que el robot 2 está en el palet C


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pal_a

indica que el palet A está en posición correcta para descargar en él

pal_b

indica que el palet B está en posición correcta para descargar en él

pal_c

indica que el palet C está en posición correcta para descargar en él

Pulsadores e interruptores disponibles:

marcha_1

pulsador para poner en funcionamiento el robot 1

paro_1

pulsador para detener el robot 1

marcha_2

pulsador para poner en funcionamiento el robot 2

paro_2

pulsador para detener el robot 2

Acciones disponibles:

rob1_alim1

mover el robot 1 hacia el alimentador 1

rob1_palA

mover el robot 1 hacia el palet A

rob1_palB

mover el robot 1 hacia el palet B

rob1_car

cargar el robot 1

rob1_des

descargar el robot 1

rob2_alim2

mover el robot 2 hacia el alimentador 2

rob2_palB

mover el robot 2 hacia el palet B

rob2_palC

mover el robot 2 hacia el palet C

rob2_car

cargar el robot 2

rob2_des

descargar el robot 2

A_Ok, B_Ok, C_Ok

lámpara indicadora de palet lleno (una para cada palet)


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ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO EXTENSIÓN LATACUNGA

CARRERA DE INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE MÓDULOS DIDÁCTICOS PARA EL LABORATORIO DE CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMABLES PARA LA ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO SEDE LATACUNGA

PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO EN ELECTROMECÁNICA

BASTIDAS MIÑO ROBERTO FABRICIO PROAÑO CEVALLOS LUIS GABRIEL

Latacunga, Septiembre 2010

ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO CARRERA DE INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA CERTIFICACIÓN ING. WASHINGTON FREIRE (DIRECTOR) ING. MARCO SINGAÑA (CODIRECTOR) CERTIFICAN: Que el trabajo titulado ―DISEÑO Y CONSTRUCCION DE MÓDULOS DIDÁCTICOS PARA EL LABORATORIO DE CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMABLES PARA LA ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO SEDE LATACUNGA.‖ realizado por los señores: BASTIDAS MIÑO ROBERTO FABRICIO y PROAÑO CEVALLOS LUIS GABRIEL ha sido guiado y revisado periódicamente y cumple normas estatutarias establecidas por la ESPE, en el Reglamento de Estudiantes de la Escuela Politécnica del Ejército.

Debido a que constituye un trabajo de excelente contenido científico que coadyuvará a la aplicación de conocimientos y al desarrollo profesional, SI recomiendan su publicación.

El mencionado trabajo consta de UN empastado y UN disco compacto el cual contiene los archivos en forma portátil de Acrobat. Autorizan a los señores: BASTIDAS MIÑO ROBERTO FABRICIO y PROAÑO CEVALLOS LUIS GABRIEL que lo entregue al ING. JIMENEZ MARIO, en su calidad de Director de Carrera. Latacunga, Septiembre del 2010

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Ing. Washington Freire DIRECTOR

Ing. Marco Singaña CODIRECTOR

ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO CARRERA DE INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA

DECLARACIÓN DE RESPONSABILIDAD

Nosotros, BASTIDAS MIÑO ROBERTO FABRICIO Y PROAÑO CEVALLOS LUIS GABRIEL

DECLARAMOS QUE: El proyecto de grado denominado ―DISEÑO Y CONSTRUCCION DE MÓDULOS DIDÁCTICOS PARA EL LABORATORIO DE CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMABLES PARA LA ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO SEDE LATACUNGA.‖ ha sido desarrollado con base a una investigación exhaustiva, respetando derechos intelectuales de terceros, conforme las citas que constan al pie de las páginas correspondientes, cuyas fuentes se incorporan en la bibliografía.

Consecuentemente este trabajo es de nuestra autoría.

En virtud de esta declaración, nos responsabilizamos del contenido, veracidad y alcance científico del proyecto de grado en mención.

Latacunga, Septiembre del 2010

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BASTIDAS MIÑO ROBERTO F. CI: No.- 1500620859

PROAÑO CEVALLOS LUIS G. CI: No.- 1803487253

ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO CARRERA DE INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA

AUTORIZACIÓN

Nosotros, BASTIDAS MIÑO ROBERTO FABRICIO Y PROAÑO CEVALLOS LUIS GABRIEL

Autorizamos a la Escuela Politécnica del Ejército la publicación, en la biblioteca virtual de la Institución del trabajo ―DISEÑO Y CONSTRUCCION DE MÓDULOS DIDÁCTICOS PARA EL LABORATORIO DE CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMABLES PARA LA ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO SEDE LATACUNGA.‖ cuyo contenido, ideas y criterios son de nuestra exclusiva responsabilidad y autoría.

Latacunga, Septiembre del 2010

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AGRADECIMIENTO

Agradezco primeramente a Dios por darme la fortaleza para enfrentar los retos que involucro la realización de este proyecto y a mi familia por el apoyo brindado. Además para la realización de esta tesis intervinieron muchas personas externas o internas a la institución, que aportaron con su granito de arena para los cuales expreso mis más sinceros agradecimientos, pero de manera muy especial al Ing. Marco Singaña y el Ing. Washington Freire por sus valiosos aportes en la realización del presente proyecto de Ingeniería. Roberto Fabricio

Primeramente agradezco a mi madre, hermana y amigos por estar siempre a mi lado, y darme ánimo y fortaleza a cada momento de mi vida, además a los Ingenieros de la Carrera de Ingeniería Electromecánica por sus conocimientos brindados, y de manera muy especial al Ing. Washington Freire y al Ing. Marco Singaña, por su valiosa colaboración en el desarrollo y culminación de este proyecto. Luis Gabriel

DEDICATORIA Este proyecto lo dedico principalmente a mis padres por el apoyo y sacrificio brindado durante toda la carrera, a mis amigos que me brindaron sus apoyos en los buenos y los malos momentos, a mis primos y tíos por su apoyo y consideración.

Roberto Fabricio

El presente proyecto lo dedico con mucho amor, admiración, respeto y consideración a quienes permitieron hacer realidad este sueño, mi madre María de los Ángeles, que con su sabiduría me guiaron hasta alcanzar mis ideales, a mi hermana que con su dedicación y empuje siga adelante, y a toda mi familia y amigos. Luis Gabriel

ÍNDICE DE CONTENIDOS

Introducción.............................................................................................................. i Antecedentes .......................................................................................................... ii Objetivo General ..................................................................................................... iii Objetivos Específicos .............................................................................................. iii Justificación ............................................................................................................ iii Alcance y Metas ..................................................................................................... iv ÍNDICE GENERAL CAPÍTULO I

MARCO TEÓRICO Pág. 1.1.- Generalidades de los Controladores Lógicos Programables ........................ 1 1.1.1.- Estructura Y Componentes Básicos ............................................................. 2 1.1.1.1.- Estructura Interna .................................................................................... 2 1.1.1.2. - Estructura Externa.................................................................................... 2 1.1.1.3.- Componentes Básicos.............................................................................. 3 1.1.1.3.1.- Entradas................................................................................................ 3 1.1.1.3.2.- Salidas .................................................................................................. 4 1.1.1.3.3.- Unidad central de proceso ó CPU ......................................................... 5 1.1.1.3.4.- Memoria del PLC ................................................................................. 5 1.1.1.3.5.- Fuente de poder .................................................................................... 6 1.1.1.3.6.- Módulos de Comunicación .................................................................... 6 1.1.2.- Tipos de PLC´s ............................................................................................. 6 1.1.3.- Programación de los PLC‘s .......................................................................... 8 1.1.3.1.- RSLogix ................................................................................................... 9 1.2.- Paneles Operadores ....................................................................................... 9 1.2.1.- Componentes Básicos ............................................................................... 10 1.2.2.- Tipos de Paneles Operadores ................................................................... 10 1.2.2.1.- Paneles Infrarrojos ................................................................................. 11

1.2.2.2.- Pantallas táctiles resistivas .................................................................... 11 1.2.2.3.- Pantallas táctiles capacitivas ................................................................. 12 1.2.2.4.- Pantallas táctiles de onda acústica superficial (SAW)............................ 13 1.2.3.- Programación de los Paneles Operadores .................................................. 14 1.2.3.1.- FactoryTalk Studio ME ............................................................................ 14 1.3.- Redes de Comunicaciones ........................................................................... 15 1.3.1.- Características ........................................................................................... 15 1.3.2.- Modelo OSI ................................................................................................ 17 1.3.2.1.- Nivel Físico ............................................................................................ 18 1.3.2.2.- Nivel de Enlace de datos ....................................................................... 18 1.3.2.3.- Nivel de Red .......................................................................................... 19 1.3.2.4.- Nivel de Transporte ................................................................................ 19 1.3.2.5.- Nivel de Sesión ...................................................................................... 20 1.3.2.6.- Nivel de Presentación ............................................................................ 20 1.3.2.7.- Nivel de Aplicación ................................................................................. 21 1.3.3.- Tipos de Redes de Comunicaciones .......................................................... 21 1.3.3.1.- Clasificación según su tamaño .............................................................. 21 1.3.3.1.1- Red PAN (Personal Area Network ....................................................... 21 1.3.3.1.2.- Red CAN (Campus Area Network)...................................................... 22 1.3.3.1.3.- Red LAN (Local Área Network) ............................................................ 22 1.3.3.1.4.- Red WAN (Wide Area Network) .......................................................... 23 1.3.3.1.5.- InternetWorks ....................................................................................... 24 1.3.3.1.6.- Red MAN (Metropolitan Area Network) ............................................... 24 1.3.3.1.7.- Redes Punto a Punto (Point To Point) ................................................ 25 1.3.3.1.8.- Redes Basadas en servidor ................................................................. 25 1.3.3.2.- Clasificación según su distribución lógica .............................................. 26 1.3.3.2.1.- Servidor. .............................................................................................. 26 1.3.3.2.2.- Cliente. ................................................................................................ 26 1.3.4.- Topología de redes ..................................................................................... 27 1.3.4.1.- Topología Estrella .................................................................................. 27 1.3.4.2.- Topología Bus ........................................................................................ 28 1.3.4.3.- Topología Anillo ..................................................................................... 29

1.3.4.4.- Topología en Malla................................................................................. 29 1.3.4.5.- Topología en Árbol ................................................................................. 30 1.3.5.- Dispositivos de Conexión ........................................................................... 31 1.3.5.1.- Repetidor ................................................................................................ 31 1.3.5.2.- Concentrador (HUB)................................................................................ 32 1.3.5.3.- Conmutador (SWITCH) ........................................................................... 32 1.3.5.4.- Dispositivo de Encadenamiento (ROUTER)............................................. 33 1.3.5.5.- Puente (BRIDGE).................................................................................... 34 1.3.5.6.- Pasarela (GATEWAY) ............................................................................. 34 1.3.6.- Medios de Conexión................................................................................... 35 1.3.6.1.- Medios de transmisión guiados .............................................................. 35 1.3.6.1.1.- Par trenzado ........................................................................................ 35 1.3.6.1.2.- Cable coaxial ....................................................................................... 36 1.3.6.1.3.- Fibra óptica .......................................................................................... 36 1.3.6.2.- Conexión sin hilos ................................................................................... 37 1.3.6.2.1.- Transmisión inalámbrica ...................................................................... 38 1.3.6.2.2.- Microondas terrestres .......................................................................... 38 1.3.6.2.3.- Microondas por satélite ........................................................................ 39 1.3.6.2.4.- Infrarrojos ............................................................................................. 40 1.3.6.2.5.- Bluethoot .............................................................................................. 40 1.3.6.2.6.- Wireless. .............................................................................................. 41 1.4.- Redes Industriales ....................................................................................... 42 1.4.1.- Niveles de una red industrial....................................................................... 43 1.4.1.1.- Nivel de Entrada y Salida (E/S) ................................................................ 44 1.4.1.2.- Nivel de Campo y Proceso ....................................................................... 44 1.4.1.3.- Nivel de Control ....................................................................................... 45 1.4.1.4.- Nivel de Gestión ...................................................................................... 45 1.5- Red PC – PLC ................................................................................................ 46 1.6.- Módulos Didácticos con PLC.......................................................................... 47

CAPÍTULO II

2.- ESTUDIO DE LOS EQUIPOS

2.1.- PLC ControlLogix L61 ................................................................................... 48 2.1.1.- Características. .......................................................................................... 48 2.1.2.- Componentes del PLC. ............................................................................. 49 2.1.2.1.- Chasis 1756-A10..................................................................................... 49 2.1.2.1.1.- Características. .................................................................................... 50 2.1.2.2.- Fuente de Alimentación 1756-PA72. ....................................................... 50 2.1.2.2.1.- Características .................................................................................... 51 2.1.2.3.- Procesador 1756- L61. ............................................................................ 52 2.1.2.3.1.- Características. .................................................................................... 52 2.1.2.4.- Módulo de Comunicación Ethernet 1756-ENBT. ..................................... 53 2.1.2.4.1.- Características ..................................................................................... 54 2.1.2.5.- Módulo de Comunicación DeviceNet 1756-DNB. ..................................... 54 2.1.2.5.1.- Características ..................................................................................... 55 2.1.2.6.- Módulo de Entradas Digitales 1756-IB16D. ............................................. 55 2.1.2.6.1.- Características. .................................................................................... 56 2.1.2.7.- Módulo de Entradas para RTD 1756-IR6I. ............................................... 57 2.1.2.7.1.- Características. .................................................................................... 57 2.1.2.8.- Módulo de Entradas y Salidas Análogas 1756-IF4FXOF2F. ................... 58 2.1.2.8.1.- Características. .................................................................................... 58 2.1.2.9.- Módulo de Salidas tipo Relé 1756-OX8I. ................................................. 59 2.1.2.9.1.- Características. .................................................................................... 60 2.1.3.- Accesorios. ................................................................................................ 61 2.2.- PLC CompactLogix L32E. ............................................................................. 62 2.2.1.- Características. .......................................................................................... 63 2.2.2.- Componentes del PLC ............................................................................... 64 2.2.2.1.- Fuente de Alimentación 1769-PA2. ......................................................... 64 2.2.2.1.1.- Características. .................................................................................... 64 2.2.2.2.- Procesador 1769-L32E............................................................................ 65

2.2.2.2.1.- Características. .................................................................................... 66 2.2.2.3.- Módulo de Comunicación DeviceNet 1769-SDN. ..................................... 67 2.2.2.3.1.- Características. .................................................................................... 68 2.2.2.4.- Módulo de Entradas Digitales 1769-IQ16F. ............................................. 68 2.2.2.4.1.- Características. .................................................................................... 69 2.2.2.5.- Módulo de Entradas Analógicas 1769-IF4. .............................................. 70 2.2.2.5.1.- Características. .................................................................................... 70 2.2.2.6.- Módulo de Salidas Digitales Tipo Relé 1769-OW8. ................................. 71 2.2.2.6.1.- Características ..................................................................................... 72 2.2.2.7.- Módulo de Salidas Analógicas 1769-OF2. .............................................. 73 2.2.2.7.1.- Características. .................................................................................... 73 2.2.3.- Accesorios. ................................................................................................ 74 2.3.- Programación del PLC .................................................................................. 76 2.3.1.- Programacióndel PLC Mediante RSLogix. .................................................. 76 2.3.1.1.- Software de programación serie Enterprise .......................................... 76 2.3.1.1.1.- Características importantes de RSLogix 5000. ................................... 77 2.3.1.2.- RSLinx. ................................................................................................. 79 2.3.2.- TIipos de Comunicación. ............................................................................ 80 2.3.2.1.- Comunicación Serial RS-232. ................................................................. 80 2.3.2.1.1.- Pines del conector DB-9 ..................................................................... 81 2.3.2.2.- Comunicación Ethernet/IP. ..................................................................... 82 2.3.2.2.1.- Características. .................................................................................... 82 2.3.2.3.- Comunicación DeviceNet. ...................................................................... 83 2.3.2.3.1.- Características. .................................................................................... 84 2.4.- PLC SLC 5/05. .............................................................................................. 84 2.4.1.- Características ........................................................................................... 85 2.4.2.- Componentes del SLC 5/05. ....................................................................... 86 2.4.2.1.- Chasis 1746-A7....................................................................................... 86 2.4.2.1.1.- Características ..................................................................................... 87 2.4.2.2.- Fuente de Alimentación 1746-P2. ............................................................ 88 2.4.2.2.1.- Características. .................................................................................... 90 2.4.2.3.- Procesador 1747-L551. .......................................................................... 90

2.4.2.3.1.- Características. .................................................................................... 91 2.4.2.4.- Módulo de Entradas Digitales 1746-IB16. ................................................ 92 2.4.2.4.1.- Características. .................................................................................... 92 2.4.2.5.- Módulo de Entradas Analógicas 1746-NI8. .............................................. 93 2.4.2.5.1.- Características. .................................................................................... 93 2.4.2.6.- Módulo de Salidas Digitales 1746-OB16. ................................................ 94 2.4.2.6.1.- Características. .................................................................................... 94 2.4.2.7.- Módulo de Salidas Analógicas 1746-NO4I. .............................................. 95 2.4.2.7.1.- Características ..................................................................................... 96 2.4.3.- Accesorios. ................................................................................................ 96 2.5.- PLC MicroLogix 1100. ................................................................................... 98 2.5.1.- Características. .......................................................................................... 99 2.5.1.1.- Funciones Adicionales........................................................................... 100 2.5.1.2.- Aplicaciones. ......................................................................................... 100 2.5.2.- Componentes del PLC ............................................................................. 101 2.5.2.1.- Módulo de Entrada y Salidas Analógicas 1762-IF2OF2. ........................ 101 2.5.2.1.1.- Características. .................................................................................. 102 2.5.2.2.- Módulo de Entradas y Salidas Digitales 1762-IQ8OW6. ........................ 102 2.5.2.2.1.- Características. .................................................................................. 102 2.5.2.3.- Módulo de Entradas de Termopar (1762-IT4). ....................................... 102 2.5.2.3.1.- Características. .................................................................................. 103 2.5.3.- Tipos de Comunicación. ........................................................................... 103 2.5.3.1.- Comunicación Serial RS-232. ................................................................ 103 2.5.3.2.- Comunicación Ethernet/IP. .................................................................... 104 2.5.3.3.- Pantalla de Comunicación. .................................................................... 104 2.5.4.- Accesorios. .............................................................................................. 104 2.6.- Programación del PLC ................................................................................ 106 2.6.1.- RSLogix 500 ........................................................................................... 106 2.6.2.- Resumen de las características del RSLIinx ........................................... 110 2.6.3.- Tipos de Comunicación. ........................................................................... 111 2.6.3.1.- Construcción del cable serial RS-232. ................................................... 111 2.6.3.2.- Construcción de un cable para una red Ethernet/IP. .............................. 111

2.7.- PLC Siemens S7 – 226 XM. ........................................................................ 113 2.7.1.- Características. ....................................................................................... 114 2.7.2.- Componentes del PLC. ........................................................................... 115 2.7.2.1.- Módulo de Entradas y Salidas Análogas EM235. ............................... 115 2.7.2.1.1.- Características. ................................................................................. 115 2.7.3.- Programación del PLC S7 200. ............................................................... 116 2.7.3.1.- Micro/WIN. ........................................................................................... 116 2.7.4.- Comunicación del PLC S7-200. .............................................................. 117 2.7.4.1.- Cable multimaestro USB/PPI S7-200................................................... 117 2.8.- PanelView Plus. .......................................................................................... 118 2.8.1.- Características del PanelView ................................................................. 119 2.8.2.- Componentes del Panel ........................................................................... 120 2.8.2.2.- Características. ..................................................................................... 121 2.8.3.- Software de Programación. ...................................................................... 122 2.8.3.1.- FactoryTalk View Machine Edition. ...................................................... 122

CAPÍTULO III

DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DEL LABORATORIO CON LOS PLC

3.1.- Diseño de los Módulos ................................................................................ 124 3.1.1.- Módulo ControlLogix L61.......................................................................... 125 3.1.2.- Módulo Compactlogix L32E...................................................................... 127 3.1.3.- Módulo SLC 5/05 ..................................................................................... 129 3.1.4.- Módulo Micrologix 1100............................................................................ 131 3.1.5.- Módulo PanelView Plus 1000 ................................................................... 133 3.1.6.- Módulo I/O Digitales ................................................................................. 135 3.2.- Selección de dispositivos para la Construcción de los Módulos ................... 136 3.2.1.- Material Base ........................................................................................... 136 3.2.2.- Conectores Jack Banana ......................................................................... 137 3.2.3.- Conductor ................................................................................................ 138 3.2.4.- Fusibles y Portafusibles............................................................................ 139

3.2.5.- Interruptor ................................................................................................ 139 3.2.6.- Conectores de Red .................................................................................. 140 3.2.7.- Conectores RS-232.................................................................................. 140 3.2.8.- Cables USB ............................................................................................. 140 3.2.9.- Switch ...................................................................................................... 140 3.2.10.- Pulsadores ............................................................................................. 140 3.2.11.- Lámparas Piloto ..................................................................................... 141 3.3.- Implementación y Montaje........................................................................... 141 3.3.1.- Mecanizado ............................................................................................. 141 3.3.2.- Grabado ................................................................................................... 142 3.3.3.- Colocación de Conectores ....................................................................... 142 3.3.4.- Cableado ................................................................................................. 143 3.4.- Configuración de Dispositivos ..................................................................... 144 3.4.1.- ControlLogix ............................................................................................. 144 3.4.2.- CompactLogix .......................................................................................... 148 3.4.3.- SLC 5/05 .................................................................................................. 151 3.4.4.- MicroLogix 1100 ....................................................................................... 154 3.4.5.- PanelView Plus 1000 ............................................................................... 157

CAPÍTULO IV

IMPLEMENTACIÓN DE UNA RED DE COMUNICACIÓN ENTRE PLC Y PANEL OPERADOR 4.1.- Descripción de las Redes de Comunicación Ethernet .................................. 158 4.1.1.- Dispositivos de red ................................................................................... 158 4.1.2.- Direcciones Ethernet ................................................................................ 159 4.1.2.1.- Dirección MAC ...................................................................................... 159 4.1.2.2.- Dirección IP........................................................................................... 159 4.1.3.- Asignación de Direcciones IP ................................................................... 160 4.1.3.1.- Protocolo BOOTP (BootStrap) ............................................................... 160 4.1.3.2.- Protocolo DHCP ..................................................................................... 161 4.1.3.3.- Mediante Software del fabricante........................................................... 162

4.2.- Diseño y Configuración de la Red ............................................................... 162 4.2.1.- Planificación ............................................................................................. 162 4.2.2.- Selección de Dispositivos ......................................................................... 163 4.2.2.1.- PLC Contrologix L61. ............................................................................ 163 4.2.2.2.- PanelView Plus 1000 ............................................................................ 164 4.2.2.3.- Variador de Velocidad ........................................................................... 164 4.2.2.4.- Switch Ethernet ..................................................................................... 164 4.2.2.5.- Cables................................................................................................... 164 4.2.3.- Configuración de Dispositivos................................................................... 165 4.2.3.1.- Configuración de la PC.......................................................................... 165 4.2.3.2.- Configuración del PLC........................................................................... 167 4.2.3.3.- Configuración del Variador PowerFlex 700 ............................................ 170 4.2.3.4.- Configuración del PanelView Plus 100 .................................................. 171 4.3.- Implementación y Conexiones..................................................................... 175 4.3.1.- Programación y Configuración del PLC y Variador de Velocidad ............... 179 4.3.1.1.- Configuración y Programación del Variador mediante RSLogix 5000 ..... 180 4.3.1.2.- Configuración y Programación del PLC ControlLogix L61 ...................... 186 4.3.2.- Programación del Panel ........................................................................... 192 4.3.2.1.- Pantallas de Aplicación .......................................................................... 196

CAPÍTULO V PRUEBAS Y RESULTADOS 5.1.- Pruebas de Operación ................................................................................ 211 5.1.1.- Módulo ControlLogix ................................................................................ 211 5.1.1.1.- Fuente de Alimentación 1756-PA72 ...................................................... 211 5.1.1.2.- Fuente de Salida 120 VAC .................................................................... 212 5.1.1.3.- Comunicación Serial del ControlLogix L61............................................. 212 5.1.1.4.- Módulo de Comunicación Ethernet 1756-ENBT ..................................... 213 5.1.1.5.- Módulo de Comunicación DeviceNet 1756-DNB .................................... 214 5.1.1.6.- Módulo de Entradas Digitales 1756-IB16D ............................................ 214 5.1.1.7.- Módulo de Entradas RTD 1759-IR6I ...................................................... 217

5.1.1.8.- Módulo de Entradas y Salidas Análogas 1756-IF4FXOF2F ................... 219 5.1.1.9.- Módulo de Salidas Digitales 1756-OW8I................................................ 220 5.1.2.- Módulo CompactLogix.............................................................................. 222 5.1.2.1.- Fuente de Alimentación 1769-PA2 ....................................................... 222 5.1.2.2.- Fuente de Salida A 24 VDC................................................................... 223 5.1.2.3.- Comunicación serial del CompactLogix L32E ........................................ 223 5.1.2.4.- Módulo de Comunicación 1769-SDN ..................................................... 224 5.1.2.5.- Módulo de Entradas Digitales 1769-IQ16F ............................................ 225 5.1.2.6.- Módulo de Entradas Análogas 1769-IF4 ................................................ 227 5.1.2.7.- Módulo de Salidas Digitales 1769-OW8................................................. 228 5.1.2.8.- Módulo de Salidas Análogas 1769-OF2................................................. 230 5.1.3.- Módulo SLC 500 ...................................................................................... 232 5.1.3.1.- Fuente de Alimentación 1746-P2 ........................................................... 232 5.1.3.2.- Fuente de Salida a 24 VDC ................................................................... 232 5.1.3.3.- Comunicación Serial del SLC 500 ......................................................... 233 5.1.3.4.- Módulo de Entradas Digitales 1746-IB16 ............................................... 233 5.1.3.5.- Módulo de Entradas Análogas 1746-NI8 ............................................... 236 5.1.3.6.- Módulo de Salidas Digitales 1746-OB16 ................................................ 237 5.1.3.7.- Módulo de Salidas Análogas 1746-NO4I ............................................... 239 5.1.4.- Módulo Micrologix 1100............................................................................ 241 5.1.4.1.- Alimentación ......................................................................................... 241 5.1.4.2.- Fuente de Salida a 24 VDC ................................................................... 241 5.1.4.3.- Comunicación Serial del MicroLogix 1100 ............................................. 242 5.1.4.4.- CPU 1100 ............................................................................................. 242 5.1.4.4.1.-

Entradas Digitales ............................................................................ 242

5.1.4.4.2.-

Entradas Análogas ........................................................................... 245

5.1.4.4.3.- Salidas Digitales ................................................................................ 246 5.1.4.5.- Módulo de Entradas y Salidas Digitales 1762-IQ8OW6 ......................... 248 5.1.4.5.1.-

Entradas Digitales ............................................................................ 248

5.1.4.5.2.-

Salidas Digitales ............................................................................... 250

5.1.4.6.- Módulo de Entradas Tipo Termopar 1762-IT4........................................ 252 5.1.4.7.- Módulo de Entradas y Salidas Análogas 1756-IF4FXOF2F ................... 254

5.1.5.- Módulo PanelView 1000 ........................................................................... 256 5.1.5.1.- Alimentación......................................................................................... 256 5.1.5.2.- Comunicación Ethernet del PanelView 1000......................................... 256 5.1.6.- Módulo I/O ............................................................................................... 257 5.2.- Pruebas del Sistema de Comunicación ....................................................... 258 5.3.- Supervisión con el Panel Operador ............................................................. 260 5.4.- Comprobación del Control de Nivel ............................................................. 262

CAPITULO VI CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 6.1.- Conclusiones .............................................................................................. 264 6.2.- Recomendaciones ...................................................................................... 266

IÍNDICE DE FIGURAS

CAPÍTULO I

MARCO TEÓRICO

Figura 1.1 Controladores Lógicos Programables .................................................... 1 Figura 1.2 PLC Nano Allen Bradley ........................................................................ 7 Figura 1.3 PLC Compacto Allen Bradley ................................................................. 7 Figura 1.4 PLC‘s Modulares Allen Bradley .............................................................. 8 Figura 1.5 Vista principal del RSLogix .................................................................... 9 Figura 1.6 Componentes del Panel Operador ....................................................... 10 Figura1.7 Panel Operador Infrarrojo ..................................................................... 11 Figura 1.8 Panel Operador Resistivo .................................................................... 12 Figura 1.9 Pantalla Táctil de Onda Acústica ......................................................... 13 Figura 1.10 Niveles del Modelo OSI...................................................................... 17 Figura 1.11 Red PAN ............................................................................................ 21 Figura 1.12 Red LAN ............................................................................................ 22 Figura 1.13 Red WAN ........................................................................................... 23 Figura 1.14 Red MAN ........................................................................................... 25 Figura 1.15 Topología de Redes ........................................................................... 27 Figura 1.16 Topología Estrella .............................................................................. 28 Figura 1.17 Topología Bus .................................................................................... 28 Figura 1.18 Topología Anillo ................................................................................. 29 Figura 1.19 Topología Malla.................................................................................. 29 Figura 1.20 Topología Árbol .................................................................................. 30 Figura 1.21 Repetidor ........................................................................................... 31 Figura 1.22 Concentradores ( Hub ) ...................................................................... 32 Figura 1.23 Conmutador (Switch) ......................................................................... 33 Figura 1.24 Router ................................................................................................ 33 Figura 1.25 Puente (Bridge) .................................................................................. 34 Figura 1.26 Pasarela (Gateway) ........................................................................... 35

Figura 1.27 Par Trenzado ..................................................................................... 35 Figura 1.28 Cable coaxial ..................................................................................... 36 Figura 1.29 Fibra Óptica ....................................................................................... 37 Figura 1.30 Microondas Terrestre ......................................................................... 38 Figura 1.31 Microondas Satelital ........................................................................... 39 Figura 1.32 Transmisión Infrarrojo ........................................................................ 40 Figura 1.33 Comunicación Mediante Wireless ...................................................... 41 Figura 1.34 Redes Industriales ............................................................................. 43 Figura 1.35 Niveles de una Red Industrial ........................................................... 44 Figura 1.36 Red PC - PLC .................................................................................... 46 Figura 1.37 Módulos con PLC ............................................................................... 47

CAPÍTULO II

ESTUDIO DE LOS EQUIPOS

Figura 2.1 PLC Contrologix L61 ............................................................................ 48 Figura 2.2 Chasis 1756-A10.................................................................................. 50 Figura 2.3 Fuente de alimentación 1756-PA72 ..................................................... 51 Figura 2.4 Procesador 1756-L61........................................................................... 52 Figura 2.5 Módulo de comunicación Ethernet 1756-ENBT ................................... 53 Figura 2.6 Módulo de comunicación DeviceNet 1756-DNB .................................. 55 Figura 2.7 Módulo de entradas digitales 1756-IB16D ........................................... 56 Figura 2.8 Módulo de entradas para RTD 1756-IR6I ............................................ 57 Figura 2.9 Módulo de Entradas y Salidas Análogas 1756- IF4FXOF2F............... 58 Figura 2.10 Módulo de salidas tipo Relé 1756-OX8I ............................................. 60 Figura 2.11 PLC CompactLogix. ........................................................................... 62 Figura 2.12 Medidas del PLC CompactLogix. ....................................................... 63 Figura 2.13 Fuente de alimentación 1769-PA2 ..................................................... 64 Figura 2.14 Procesador 1769-L32E ...................................................................... 66 Figura 2.15 Módulo DeviceNet 1769-SDN ............................................................ 67 Figura 2.16 Módulo de Entradas Digitales 1769-IQ16F ........................................ 69

Figura 2.17 Módulo de Entradas analógicas 1769-IF4.......................................... 70 Figura 2.18 Módulo de Salidas Digitales tipo Relé 1769-OW8 ............................. 71 Figura 2.19 Módulo de Salidas Analógicas 1769-OF2 .......................................... 73 Figura 2.20 RSLogix 5000 Enterprise ................................................................... 76 Figura 2.21 Ventana de trabajo del RSLogix 5000 Enterprise. ............................ 77 Figura 2.22 Software de Comunicación RSLinx .................................................... 79 Figura 2.23 Ventana de trabajo del RSLinx .......................................................... 80 Figura 2.24 Cable Serial DB-9 .............................................................................. 80 Figura 2.25 Comunicación serial. .......................................................................... 81 Figura 2.26 Distribución de pines. ......................................................................... 81 Figura 2.27 Comunicación Ethernet/Ip .................................................................. 82 Figura 2.28 Comunicación DeviceNet ................................................................... 83 Figura 2.29 PLC SLC 500 ..................................................................................... 84 Figura 2.30 PLC SLC 505 ..................................................................................... 85 Figura 2.31 Chasis 1746-A7.................................................................................. 86 Figura 2.32 Vista del Chasis 1746-A7 ................................................................... 87 Figura 2.33 Chasis 1746-A7.................................................................................. 87 Figura 2.34 Fuente de alimentación 1746-P2 ....................................................... 88 Figura 2.35 Colocación de la Fuente de alimentación 1746-P2 ............................ 89 Figura 2.36 Fuente de alimentación 1746-P2 ....................................................... 89 Figura 2.37 Procesador 1747-L551....................................................................... 91 Figura 2.38 Módulo de entradas digitales 1746-IB16 ............................................ 92 Figura 2.39 Módulo de Entradas Analógicas 1746-NI8 ......................................... 93 Figura 2.40 Módulo de salidas digitales 1746-OB16 ............................................. 94 Figura 2.41 Módulo de Salidas Analógicas 1746-NO4I......................................... 95 Figura 2.42 MicroLogix 1100. ................................................................................ 98 Figura 2.43 Módulo del MicroLogix 1100 ............................................................ 101 Figura 2.44 Módulo de Entradas y Salidas Analógicas 1762-IF2OF2. ................ 101 Figura 2.45 Módulo Mixto 1762-IQ8OW6............................................................ 102 Figura 2.46 Módulo de Entrada para Termopar 1762-IT4 ................................... 103 Figura 2.47 Comunicación RS-232 ..................................................................... 104 Figura 2.48 Comunicación Ethernet/IP ............................................................... 105

Figura 2.49 Panel LCD ........................................................................................ 105 Figura 2.50 Venta de Programación del RSLogix 500 ........................................ 107 Figura 2.51 Partes de la Ventana de Programación del RSLogix 500 ................ 107 Figura 2.52 Árbol del Proyecto del RSLogix 500................................................. 109 Figura 2.53 MicroLogix en RSLogix 500 ............................................................. 109 Figura 2.54 Ventana principal del RSLINX .......................................................... 110 Figura 2.55 Distribución de terminales DB9 ........................................................ 111 Figura 2.56 Cable Directo ................................................................................... 112 Figura 2.57 PLC S7-226 XM ............................................................................... 113 Figura 2.58 Módulo de Entradas y Salidas Análogas EM 235 ............................ 115 Figura 2.59 Software Micro/Win Step .................................................................. 116 Figura 2.60 Cable Multiamestro USB/PPI S7-200............................................... 117 Figura 2.61 Panel View Plus 1000 ...................................................................... 119 Figura 2.62 Vista posterior del Panel View plus .................................................. 122 Figura 2.63 FactoryTalk View Machine Edition ................................................... 123

CAPÍTULO III


Figura 3.1 Módulo ControlLogix .......................................................................... 126 Figura 3.2 Módulo CompactLogix ....................................................................... 128 Figura 3.3 Módulo SLC 5/05 ............................................................................... 130 Figura 3.4 Módulo MicroLogix 1100 .................................................................... 132 Figura 3.5 Fuente de Poder de 24 VDC .............................................................. 133 Figura 3.6 Módulo PanelView Pus 1000 ............................................................ 134 Figura 3.7 Módulo I/O Digitales ........................................................................... 135 Figura 3.8 Placa Celeron .................................................................................... 136 Figura 3.9 Conector Jack Banana Emerson – Johnson ...................................... 137 Figura 3.10 Interruptor Kema-Keur ..................................................................... 139 Figura 3.11 Conectores RJ-45 ............................................................................ 139 Figura 3.12 Conectores RS-232 DB9.................................................................. 140

Figura 3.13 Mecanizado de los Módulos ............................................................ 141 Figura 3.14 Grabado en Laser ............................................................................ 142 Figura 3.15 Colación de Conectores en los Módulos .......................................... 142 Figura 3.16 Cableado de los Módulos................................................................. 143 Figura 3.17 Montaje de Módulos ......................................................................... 143 Figura 3.18 Configuración del Drive Serial .......................................................... 144 Figura 3.19 Configuración de la Comunicación Serial para ControlLogix ........... 145 Figura 3.20 Comunicación mediante el RSLinx del ControlLogix........................ 145 Figura 3.21 Verificación de cada Módulo del ControlLogix ................................. 146 Figura 3.22 Creación de un Proyecto en RSLogix 5000 para ControlLogix ........ 146 Figura 3.23 Configuración de la Comunicación del Proyecto del ControlLogix ... 147 Figura 3.24 Agregar Módulos del ControlLogix ................................................... 147 Figura 3.25 Configuración de Módulos del ControlLogix ..................................... 148 Figura 3.26 Comunicación mediante el RSLinx para CompactLogix .................. 148 Figura 3.27 Verificación de cada Módulo del CompactLogix .............................. 149 Figura 3.28 Creación de un Proyecto en RSLogix 5000 para CompactLogix ..... 149 Figura 3.29 Configuración de la Comunicación del Proyecto CompactLogix ...... 150 Figura 3.30 Agregar los Módulos del CompactLogix ........................................... 150 Figura 3.31 Configuración de Módulos del CompactLogix .................................. 151 Figura 3.32 Configuración de la Comunicación Serial para SLC 5/05 ................ 151 Figura 3.33 Comunicación mediante el RSLinx del SLC 5/05 ............................. 152 Figura 3.34 Creación de un Proyecto en RSLogix 500 para SLC 5/05 ............... 152 Figura 3.35 Configuración de la Comunicación del Proyecto para SLC 5/05 ...... 153 Figura 3.36 Agregar Módulos del Controlador SLC 5/05 .................................... 153 Figura 3.37 Configuración de Módulos del SLC 5/05 .......................................... 154 Figura 3.38 Comunicación Mediante RSLinx del MicroLogix 1100 ..................... 154 Figura 3.39 Creación de un Proyecto en RSLogix 500 para MicroLogix 1100 .... 155 Figura 3.40 Configuración de la Comunicación del Proyecto del MicroLogix 1100 ............................................................................................................................ 155 Figura 3.41 Agregar Módulos del Controlador MicroLogix 1100 ........................ 156 Figura 3.42 Configuración de Módulos del MicroLogix 1100 .............................. 156

CAPÍTULO IV

IMPLEMENTACIÓN DE UNA RED DE COMUNICACIÓN ENTRE PLC Y PANEL OPERADOR

Figura 4.1 Descripción del Protocolo BOOTP ..................................................... 161 Figura 4.2 Descripción del Protocolo DHCP ....................................................... 161 Figura 4.3 Configuración de la dirección IP mediante RSLinx ............................ 162 Figura 4.4 Control de Nivel de un Tanque por medio de una red Ethernet ......... 163 Figura 4.5 Mostrar todas las conexiones de red ................................................. 165 Figura 4.6 Propiedades de Conexión de área local ............................................ 166 Figura 4.7 Propiedades del Protocolo Internet ................................................... 166 Figura 4.8 Configuración de la IP y Máscara de la PC ........................................ 167 Figura 4.9 Configuración del Drive Serial ............................................................ 167 Figura 4.10 Configuración de la Comunicación Serial ........................................ 168 Figura 4.11 Verificación de la Comunicación del ControlLogix Mediante el RSLinx ............................................................................................................................ 168 Figura 4.12 Configuración del Módulo Ethernet .................................................. 169 Figura 4.13 Configuración de IP y Máscara para ControlLogix L61 .................... 169 Figura 4.14 BOOT DHCP Tools .......................................................................... 170 Figura 4.15 Ingreso de la Máscara de Red ......................................................... 170 Figura 4.16 Detección de la Dirección MAC del Variador a través del BOOT-DHCP ............................................................................................................................ 171 Figura 4.17 Configuración de IP y Máscara para PowerFlex 700 ....................... 171 Figura 4.18 Menú Principal del PanelView Plus 1000 ......................................... 172 Figura 4.19 Configuraciones del PanelView ....................................................... 172 Figura 4.20 Menú de Redes y Comunicaciones del PanelView .......................... 173 Figura 4.21 Conexiones de Red del PanelView .................................................. 173 Figura 4.22 Adaptadores de Red del PanelView................................................. 174 Figura 4.23 Configuración de IP y Máscara para PanelView Plus 1000 ............. 174 Figura 4.24 Reset del PanelView ........................................................................ 175 Figura 4 .25 Implementación de la Red Ethernet ................................................ 175

Figura 4.26 EtherNetIP/Drive .............................................................................. 176 Figura 4.27 Asignación del nombre a EtherNetIP/Drive ...................................... 176 Figura 4.28 Configuración del EtherNetIP/Drive ................................................. 177 Figura 4.29 Verificación del EtherNetIP/Drive Mediante el RSLinx ..................... 177 Figura 4.30 Drive Ethernet Device ...................................................................... 178 Figura 4.31 Configuración del Ethernet Device ................................................... 178 Figura 4.32 Verificación del Ethernet Device Mediante el RSLinx ...................... 178 Figura 4.33 Verificación de la Red mediante RSNetWorx................................... 179 Figura 4.34 Creación de Módulo de Comunicación Ethernet .............................. 180 Figura 4.35 Selección del Drive PowerFlex 700 Vía 20 COMM-E ...................... 180 Figura 4.36 Configuración del PowerFlex 700 .................................................... 181 Figura 4.37 Habilitación del Datalink ................................................................... 181 Figura 4.38 Configuración de Parámetros del Datalink ....................................... 182 Figura 4.39 Verificación de los Drive Ethernet Mediante el RSLogix 5000 ......... 182 Figura 4.40 Tags del PowerFlex 700 .................................................................. 183 Figura 4.41 Propiedades del PowerFlex 700 ...................................................... 183 Figura 4.42 Drive del PowerFlex 700 .................................................................. 184 Figura 4.43 Subida de Datos del PowerFlex 700 ................................................ 184 Figura 4.44 Configuración de los Parámetros del Variador ................................. 185 Figura 4.45 Descarga de Parámetros al PowerFlex 700 ..................................... 186 Figura 4.46 Programa de Control de Nivel del Tanque en RSLogix 5000 ........... 187 Figura 4.47 Configuración de los Parámetros del Lazo PID ............................... 188 Figura 4.48 RSTune PID Loop Tuner .................................................................. 188 Figura 4.49 Creación del Archivo PID en RSTune .............................................. 189 Figura 4.50 Configuración del RSTune ............................................................... 189 Figura 4.51 Direccionamiento del Programa al RSTune ..................................... 190 Figura 4.52 Pantalla de Calibración del RSTune ................................................ 190 Figura 4.53 Sintonización del PID mediante RSTune ......................................... 191 Figura 4.54 Sintonización del Lazo PID en RSLogix ........................................... 191 Figura 4.55 FactoryTalk Machine Edition ............................................................ 192 Figura 4.56 Creación del Archivo en FactoryTalk Machine Edition ..................... 192 Figura 4.57 Comunicaciones en FactoryTalk Machine Edition ........................... 193

Figura 4.58 Configuración de la Comunicación................................................... 193 Figura 4.59 Enlace de la Comunicación entre el PLC y el FactoryTalk Machine Edition ................................................................................................................. 194 Figura 4.60 Configuración para el Proyecto de FactoryTalk en Ejecución .......... 194 Figura 4.61 Direccionamiento de los Tags Offline............................................... 195 Figura 4.62 Verificación de Configuración de la Comunicación .......................... 195 Figura 4.63 Configuración de Comunicación en FactoryTalk Machine Edition ... 196 Figura 4.64 Creación de Pantallas en FactoryTalk Machine Edition ................... 196 Figura 4.65 Selección de la Pantalla de Arranque del HMI ................................. 197 Figura 4.66 Pantalla Principal ............................................................................. 197 Figura 4.67 Configuración del Display Button ..................................................... 198 Figura 4.68 Configuración de los Display Button para las otras Pantallas .......... 198 Figura 4.69 Pantalla Principal del HMI ................................................................ 199 Figura 4.70 Finalización de la Configuración de la Pantalla ................................ 199 Figura 4.71 Configuración de los Botones de Enlace con las otras Pantallas .... 200 Figura 4.72 Configuración del Botón de Encendido ............................................ 200 Figura 4.73 Configuración del Botón de Apagado............................................... 201 Figura 4.74 Configuración de la Visualización de la Variable del Proceso .......... 201 Figura 4.75 Configuración del Ingreso del SetPoint ........................................... 202 Figura 4.76 Configuración de la Simulación de Llenado del Tanque .................. 202 Figura 4.77 Pantalla de Control del Proceso ....................................................... 203 Figura 4.78 Pantalla Inicial de la Calibración del PID.......................................... 203 Figura 4.79 Inserción de la Pantalla Grafica para la Calibración......................... 204 Figura 4.80 Asignación de los Tags del Programa a las Pens ............................ 204 Figura 4.81 Configuración de la Visualización de la Variable del Proceso y de Control ................................................................................................................ 205 Figura 4.82 Configuración del Ingreso del SetPoint ........................................... 205 Figura 4.83 Configuración del Ingreso de Kc, Ti, Td ........................................... 206 Figura 4.84 Finalización de la Configuración de la Pantalla CALIBRACIÓN PID 206 Figura 4.85 Configuración de los Botones para Enlazar las Distintas pantallas 207 Figura 4.86 Configuración del Ingreso de Frecuencia Máxima .......................... 207 Figura 4.87 Configuración del Ingreso de Frecuencia Mínima ........................... 208

Figura 4.88 Configuración de la Visualización de la Frecuencia ........................ 208 Figura 4.89 Configuración de la Visualización de la Velocidad .......................... 209 Figura 4.90 Configuración del Botón de Eliminación de Fallos ........................... 209 Figura 4.91 Finalización de la Configuración de la Pantalla PARÁMETROS DEL VARIADOR ......................................................................................................... 210

CAPÍTULO V

PRUEBAS Y RESULTADOS

Figura 5.1 Voltaje de la Fuente Alimentación AC de ControlLogix ...................... 211 Figura 5.2 Voltaje en la Fuente de Salida de AC de ControlLogix ...................... 212 Figura 5.3 Verificación de la Comunicación Serial para ControlLogix L61 .......... 212 Figura 5.4 Verificación del Módulo 1756-ENBT .................................................. 213 Figura 5.5 Pantalla del Módulo Ethernet 1756-ENBT ......................................... 213 Figura 5.6 Verificación del Módulo 1756-DNB .................................................... 214 Figura 5.7 Pantalla del Módulo DeviceNet 1756-DNB ........................................ 214 Figura 5.8 Programa de Prueba de Entradas Digitales 1756-IB16D ................... 215 Figura 5.9 Conexión del Módulo de Entradas Digitales 1756-IB16D .................. 215 Figura 5.10 Monitoreo la Activación de Salidas Digitales 1756-IB16D................ 216 Figura 5.11 Pantalla del Módulo de Entradas Digitales 1756-IB16D................... 216 Figura 5.12 Configuración de las Entradas RTD ................................................. 217 Figura 5.13 Programa de Prueba para Entradas RTD 0 ..................................... 217 Figura 5.14 Conexión del Módulo con la PT 100 ................................................ 218 Figura 5.15 Monitoreo de las Entradas RTD mediante el RSLogix 5000 ............ 218 Figura 5.16 Configuración del Módulo 1756-IF4FXOF2F en Voltaje................... 219 Figura 5.17 Programa de Prueba del Módulo 1756-IF4FXOF2F en Voltaje ....... 219 Figura 5.18 Señales de Entrada y Salidas Análogas del Módulo 1756-IF4FXOF2F ............................................................................................................................ 220 Figura 5.19 Programa de Prueba del Módulo de Salidas Digitales 1756-OW8I .. 220

Figura 5.20 Cambio de Estado del Módulo de Salidas Digitales Normalmente Abiertas ............................................................................................................... 221 Figura 5.21 Cambio de Estado del Módulo de Salidas Digitales Normalmente Cerradas ............................................................................................................. 221 Figura 5.22 Monitoreo del Módulo de Salidas Digitales mediante el RSLogix 5000 ............................................................................................................................ 222 Figura 5.23 Pantalla del Módulo de Salidas Digitales 1756-OW8I ...................... 222 Figura 5.24 Voltaje de la Fuente Alimentación AC de CompactLogix ................. 223 Figura 5.25 Voltaje en la Fuente de Salida DC de CompactLogix ...................... 223 Figura 5.26 Verificación de la Comunicación Serial para ControlLogix L61 ........ 224 Figura 5.27 Verificación del Módulo 1756-DNB .................................................. 224 Figura 5.28 Pantalla del Módulo Ethernet 1756-DNB ......................................... 225 Figura 5.29 Programa de Prueba de Entradas Digitales 1769-IQ16F ................. 225 Figura 5.30 Conexión del Módulo de Entradas Digitales 1769-IQ16F ................ 226 Figura 5.31 Monitoreo la Activación de Salidas Digitales 1769-IQ16F................ 226 Figura 5.32 Pantalla del Módulo de Entradas Digitales 1769-IQ16F................... 226 Figura 5.33 Configuración del Módulo 1769-IF4 en Voltaje ................................ 227 Figura 5.34 Programa de Prueba del Módulo 1769-IF4 en Voltaje ..................... 227 Figura 5.35 Programa de Prueba del Módulo de Salidas Digitales 1756-OW8 ... 229 Figura 5.36 Cambio de Estado del Módulo de Salidas Digitales Normalmente Abiertas ............................................................................................................... 229 Figura 5.37 Monitoreo del Módulo de Salidas Digitales1769-OW8 en RSLogix 5000 .................................................................................................................... 230 Figura 5.38 Pantalla del Módulo de Salidas Digitales 1769-OW8 ....................... 230 Figura 5.39 Configuración del Módulo 1769-OF2 en Voltaje .............................. 230 Figura 5.40 Programa de Prueba del Módulo 1769-OF2 en Voltaje ................... 231 Figura 5.41 Señales de la Salidas Análogas del Módulo 1769-OF2 ................... 231 Figura 5.42 Voltaje de Entrada de la Fuente Alimentación AC de SLC 500 ....... 232 Figura 5.43 Voltaje en la Fuente de Salida DC de CompactLogix ...................... 232 Figura 5.44 Verificación de la Comunicación Serial para SLC 500 ..................... 233 Figura 5.45 Programa de Prueba de Entradas Digitales 1746-IB16 ................... 234 Figura 5.46 Conexión del Módulo de Entradas Digitales 1746-IB16 ................... 234

Figura 5.47 Monitoreo la Activación de Salidas Digitales 1746-IB16 .................. 235 Figura 5.48 Pantalla del Módulo de Entradas Digitales 1746-IB16 ..................... 235 Figura 5.49 Configuración del Módulo 1746-NI8 en Voltaje ................................ 236 Figura 5.50 Programa de Prueba del Módulo 1769-IF4 en Voltaje ..................... 236 Figura 5.51 Programa de Prueba del Módulo de Salidas Digitales 1756-OB16 .. 238 Figura 5.52 Monitoreo del Módulo de Salidas Digitales1769-OB16 en RSLogix 5000 .................................................................................................................... 238 Figura 5.53 Pantalla del Módulo de Salidas Digitales 1769-OW8 ....................... 239 Figura 5.54 Configuración del Módulo 1746-NO4I .............................................. 239 Figura 5.55 Programa de Prueba del Módulo 1769-OF2 en Voltaje ................... 240 Figura 5.56 Señales de la Salidas Análogas del Módulo 1769-OF2 ................... 240 Figura 5.57 Voltaje de Alimentación DC de MicroLogix ...................................... 241 Figura 5.58 Voltaje en la Fuente de Salida DC de MicroLogix ............................ 241 Figura 5.59 Comunicación Serial para MicroLogix 1100 ..................................... 242 Figura 5.60 Programa de Prueba de Entradas Digitales para MicroLogix 1100 . 243 Figura 5.61 Conexión de Entradas Digitales MicroLogix 1100 ............................ 243 Figura 5.62 Monitoreo de Entradas Digitales del MicroLogix 1100 ..................... 244 Figura 5.63 Pantalla de Entradas Digitales del MicroLogix 1100 ........................ 244 Figura 5.64 Configuración del Módulo 1756-IF4FXOF2F en Voltaje................... 245 Figura 5.65 Programa de Prueba del Módulo 1756-IF4FXOF2F en Voltaje ....... 245 Figura 5.66 Programa de Prueba de Salidas Digitales para MicroLogix 1100 .... 247 Figura 5.67 Conexión de Salidas Digitales de MicroLogix 1100 ......................... 247 Figura 5.68 Monitoreo la Activación de Salidas Digitales de MicroLogix 1100 ... 248 Figura 5.69 Pantalla del Módulo de Entradas Digitales 1746-IB16 ..................... 248 Figura 5.70 Programa de Prueba de Entradas Digitales del Módulo 1762-IQ8OW6 ............................................................................................................................ 249 Figura 5.71 Conexión de Entradas Digitales del Módulo 1762-IQ8OW6 ........... 249 Figura 5.72 Programa de Prueba de Entradas Digitales del Módulo 1762-IQ8OW6 ............................................................................................................................ 250 Figura 5.73 Pantalla de Entradas Digitales del Módulo 1762-IQ8OW6............... 250 Figura 5.74 Programa de Prueba de Salidas Digitales del Módulo 1762-IQ8OW6 ............................................................................................................................ 251

Figura 5.75 Cambio de Estado de Salidas Digitales del Módulo 1762-IQ8OW6 ........................................................................................................................... .251 Figura 5.76 Monitoreo del Módulo de Salidas Digitales del Módulo 1762-IQ8OW6 ............................................................................................................................ 252 Figura 5.77 Pantalla de Entradas Digitales del Módulo 1762-IQ8OW6............... 252 Figura 5.78 Configuración de las Entradas Termopar ......................................... 253 Figura 5.79 Programa de Prueba para Entradas Termopar ................................ 253 Figura 5.80 Conexión del Módulo con la Termopar tipo K .................................. 253 Figura 5.81 Monitoreo de las Entradas Termopar mediante el RSLogix 5000 .... 254 Figura 5.82 Configuración del Módulo 1756-IF4FXOF2F en Voltaje................... 254 Figura 5.83 Programa de Prueba del Módulo 1756-IF4FXOF2F en Voltaje ....... 255 Figura 5.84 Señales de Entrada y Salidas Análogas del Módulo 1756-IF4FXOF2F ............................................................................................................................ 255 Figura 5.85 Voltaje de Alimentación AC de PanelView 1000 .............................. 256 Figura 5.86 Verificación de la Comunicación Serial para ControlLogix L61 ........ 256 Figura 5.87 Conexión de los switch a las lámparas del Módulo de I/O ............... 257 Figura 5.88 Conexión de los pulsadores a las lámparas del Módulo de I/O ....... 257 Figura 5.89 Prueba de los Drives Desconectados Ethernet mediante RSLinx .. 258 Figura 5.90 Prueba de los Drives Conectados Ethernet mediante RSLinx ........ 258 Figura 5.91 Prueba de los Drives Conectados Ethernet mediante RSNetWorx . 259 Figura 5.92 Comprobación de la Ethernet mediante RSLinx ............................. 259 Figura 5.93 Supervisión de la Pantalla PRINCIPAL ............................................ 260 Figura 5.94 Supervisión de la Pantalla de CONTROL DE NIVEL ....................... 261 Figura 5.95 Supervisión de la Pantalla de CALIBRACIÓN PID .......................... 261 Figura 5.96 Supervisión de la Pantalla de PARÁMETROS DEL VARIADOR ..... 262

ÍNDICE DE TABLAS

CAPÍTULO II

ESTUDIO DE LOS EQUIPOS Tabla 2.1 Características del Chasis 1756-A10 ................................................................. 50 Tabla 2.2 Características de la fuente de Alimentación 1756-PA72.................................... 51 Tabla 2.3 Características del Procesador Contrologix (1756-L61) ...................................... 52 Tabla 2.4 Características del Módulo de Comunicación Ethernet 1756-ENBT .................... 54 Tabla 2.5 Características del Módulo de Comunicación DeviceNet 1756-DNB ................... 55 Tabla 2.6 Características del Módulo de Entradas 1756-IB16D. ........................................ 56 Tabla 2.7 Características del Módulo de Entradas de RTD 1756-IR6I ................................ 57 Tabla 2.8 Características del Módulo de I/O Análogas 1756-IF4FXOF2F........................... 59 Tabla 2.9 Características del Módulo de Salidas tipo Relé 1756-OX8I ............................... 60 Tabla 2.10 Accesorios Complementarios de la Familia ControlLogix.................................. 61 Tabla 2.11 Características de la Fuente de Alimentación 1769-PA2 .................................. 65 Tabla 2.12 Características del Procesador CompactLogix L32E. ...................................... 67 Tabla 2.13 Características del Módulo DeviceNet 1769-SDN ............................................ 68 Tabla 2.14 Características del Módulo de Entradas Digitales 1769-IQ16F ......................... 69 Tabla 2.15 Características del Módulo de Entradas Analógicas 1769-IF4 .......................... 70 Tabla 2.16 Características del Módulo de Salidas Digitales tipo Relé 1769-OW8 ............... 72 Tabla 2.17 Capacidades Nominales de Contactos de Salidas tipo Relé 1769-OW8 .......... 72 Tabla 2.18 Características del Módulo de Salidas Analógicas 1769-OF2 ........................... 73 Tabla 2.19 Accesorios Complementarios de la Familia CompactLogix ............................... 74 Tabla 2.20 Descripción de pines del conector DB9. .......................................................... 81 Tabla 2.21 Características del Chasis (1746-A7) ............................................................... 87 Tabla 2.22 Características de la Fuente de Alimentación 1746-P2..................................... 90 Tabla 2.23 Características del Procesador 1747-L551 ...................................................... 91 Tabla 2.24 Características del Módulo de Entradas Digitales 1746-IB16 ........................... 92 Tabla 2.25 Características del Módulo de Entradas Análogas (1746-NI8) .......................... 93 Tabla 2.26 Características del Módulo de Salidas Digitales 1746-OB16............................. 95 Tabla 2.27 Características del Módulo de Salidas Análogas 1746-NO4I ............................ 96 Tabla 2.28 Accesorios Complementarios de la Familia SLC .............................................. 98 Tabla 2.29 Características del MicroLogix 1100 1763-L16BBB ........................................ 100

Tabla 2.30 Características del Módulo de Entrada y Salidas Analógicas 1762-IF2OF2 .... 102 Tabla 2.31 Módulo de Entradas y Salidas Digitales 1762-IQ8OW6 ................................. 103 Tabla 2.32 Módulo de Entrada Para Termopar 1762-IT4 ................................................. 104 Tabla 2.33 Accesorios Complementarios de la Familia MicroLogix. ................................. 106 Tabla 2.34 Características del Módulo de Entradas y Salidas Análogas EM235 ........... 116 Tabla 2.35 Distribucion de Pines del Cable Multimaestro USB/PPI S7-200 ................... 118 Tabla 2.36 Características del Panel View Plus 1000 ...................................................... 121

CAPÍTULO III

DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DEL LABORATORIO CON LOS PLC Tabla 3.1 Elementos de Protección y Comunicación ..................................................... 124 Tabla 3.2 Pines de conexión del Módulo ControlLogix L61 .............................................. 125 Tabla 3.3 Pines de Conexión del Módulo CompactLogix L32E ........................................ 127 Tabla 3.4 Pines de Conexión del Módulo SLC 5/05 ......................................................... 129 Tabla 3.5 Pines de Conexión del Módulo MicroLogix 1100 .............................................. 131 Tabla 3.7 Características de Vulcatex ............................................................................. 133 Tabla 3.8 Selección de Colores de los Conectores......................................................... 138 Tabla 3.9 Amperaje de Fusibles de los Módulos ............................................................. 139

CAPÍTULO IV

IMPLEMENTACIÓN DE UNA RED DE COMUNICACIÓN ENTRE PLC Y PANEL OPERADOR Tabla 4.1 Descripción de Direcciones MAC de Dispositivos Allen Bradley ....................... 159 Tabla 4.2 Tipos de Direcciones IP .................................................................................. 160 Tabla 4.3 Direcciones IP y Máscara de Red.................................................................... 165 Tabla 4.4. Parámetros del variador ................................................................................. 186 Tabla 4.5. Direccionamiento de entradas y salidas .......................................................... 187 Tabla 4.6. Nombres de las Pantallas del HMI .................................................................. 196

CAPÍTULO V

PRUEBAS Y RESULTADOS Tabla 5.1 Verificación de las Señales de Entrada Análogas del Módulo 1769-IF4 ............ 228 Tabla 5.2 Verificación de las Señales de Entrada Análogas del Módulo 1769-NI8 ............ 237 Tabla 5.3 Verificación de las Señales de Entrada Análogas del Módulo 1769-NI8 ............ 246 Tabla 5.4 Comprobación del Control de Nivel ............................................................... 262

ANEXOS A. Planos. A.1.

Plano Físico y Eléctrico del Módulo ControlLogix.

A.1.1. Plano Físico del Módulo del PLC ControlLogix. A.1.2. Plano Eléctrico de conexiones del Módulo ControlLogix. A.1.3. Simulación. A.2.

Plano Físico y Eléctrico del Módulo CompactLogix

A.2.1. Plano Físico del Módulo del PLC CompactLogix. A.2.2. Plano Eléctrico de conexiones del Módulo CompactLogix. A.2.3. Simulación. A.3.

Plano Físico y Eléctrico del Módulo SLC 500.

A.3.1. Plano Físico del Módulo del PLC SLC 500. A.3.2. Plano Eléctrico de conexiones del Módulo SLC 500. A.3.3. Simulación. A.4.

Plano Físico y Eléctrico del Módulo MicroLogix

A.4.1. Plano Físico del Módulo del PLC MicroLogix. A.4.2. Plano Eléctrico de conexiones del Módulo MicroLogix. A.4.3. Simulación. A.5.

Plano Físico y Eléctrico del Módulo del Panel View

A.5.1. Plano Físico del Módulo del Panel View. A.5.2. Plano Eléctrico de conexiones del Módulo del Panel View. A.5.3. Simulación. A.6.

Plano Físico y Eléctrico del Módulo de pruebas.

A.6.1. Plano Físico del Módulo de pruebas A.6.2. Plano Eléctrico de conexiones del Módulo de pruebas. A.7.

Plano físico de la mesa.

B. Manuales de operación de los Módulos. B.1.

Manual de operación del Módulo ControlLogix.

B.2.

Manual de operación del Módulo CompactLogix.

B.3.

Manual de operación del Módulo SLC 500.

B.4.

Manual de operación del Módulo MicroLogix.

B.5.

Manual de operación del Módulo del Panel View.

INTRODUCCIÓN

El desarrollo de la tecnología y el mercado competitivo, obliga a la industria a mejorar sus técnicas de control. Varias empresas privadas y petroleras del país usan tecnología Allen Bradley que con la ayuda de un panel de control visual, se puede tener supervisión del estado de los elementos que interactúan en un proceso en tiempo real.

La automatización y el monitoreo en la actualidad son técnicas muy utilizadas en la industria, ya que facilitan al operador a visualizar y controlar los parámetros importantes que se encuentran dentro de un proceso industrial.

Con esta técnica se ha logrado disminuir costos y tiempos de operación, elevar la productividad, mejorar la calidad de los productos, disminuir riesgos de operación tanto en el proceso como para los operadores, logrando una mejor y más segura comunicación Hombre-Máquina.

Con el objeto de abarcar una mayor cantidad de parámetros a controlar, la tecnología de redes también ha evolucionado, la cual permite que la automatización tenga una mayor cobertura sobre el proceso, así como incrementar las distancias de los elementos, sobre los cuales se puede tener control. Los PLC‘s ControlLogix, CompactLogix, SLC, MicroLogix, son controladores lógicos programables, que manejan señales analógicas y digitales, muy utilizado en el control de procesos. Tienen la posibilidad de aumentar su capacidad de entradas y salidas mediante tarjetas de expansión, diseñado principalmente para un ambiente industrial, posee puertos de comunicación estándar RS-232, y mediante tarjetas puede trabajar en Ethernet y DeviceNet.

El PanelView 1000 es un equipo de la marca Allen Bradley utilizado por las industrias para monitorear parámetros que son adquiridos a través del controlador, como temperatura, presión, distancias, etc. La implementación de una pantalla táctil

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ayuda a interactuar y conectar a varios grupos de trabajo, ahorrando espacio y eficiencia en el trabajo. Tiene la capacidad de aumentar su nivel de memoria mediante la utilización de una tarjeta de memoria externa.

Toda la utilización de los equipos de la marca Allen Bradley, tiene por objetivo, desarrollar un módulo didáctico, mediante el cual el estudiante tenga la facilidad de adquirir sus conocimientos en la rama de los autómatas programables, además de una fácil comprensión de los diagramas de conexión de dichos dispositivos.

ANTECEDENTES

El incremento de eficiencia en la industria y por ende en todos sus procesos de administración, fabricación y mantenimiento, ha establecido pautas para nuevas formas de control y comunicación en los equipos. Dando lugar que en el sector educativo no esté exento de entrar en la evolución para llegar a niveles de competitividad adecuado.

La automatización en la industria ha ido más allá de un primer nivel con simples actuadores, evolucionó a sensores y controladores ―inteligentes‖. Este paso también conllevó a criterios de comunicación más elevados y complicados. La supervisión cuidadosa y sistemática de la información, son herramientas necesarias para conseguir objetivos, y proporciona técnicas con las que se puede evaluar los procesos.

Los centros de enseñanza deben poseer equipos acorde con la evolución tecnológica, que proporcionen a sus estudiantes los instrumentos necesarios para realizar experimentos que se asemejen a los que se van a utilizar dentro del campo profesional.

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OBJETIVO GENERAL



Diseñar

e

implementar

el

Laboratorio

con

Controladores

Lógicos

Programables para la Escuela Politécnica del Ejército Sede Latacunga

OBJETIVOS ESPECÍFICOS 

Programar los PLC´s con los software Rslogix500, RSview, RSLinx, MicroWin con las diferentes interfaces.



Implementar un programa de prácticas de laboratorio para los alumnos de la carrera.



Establecer una red comunicación entre los equipos.



Implementar un H.M.I con los módulos existentes

JUSTIFICACIÓN

Las ESPE-L en el ámbito eléctrico y de control requiere ampliarse en la parte de Programadores Lógicos Controlados (PLC´s) que hoy en día es una de las mayores alternativa de trabajo, por lo cual los alumnos necesitan de un Laboratorio actualizado e implementado de forma didáctica, para que cada uno desarrolle sus habilidades y destrezas en programación, diseño de ambientes y ejecución de proyectos con PLC´s.

El proyecto se desarrollará con equipos de la marca ALLEN BRADLEY como lo son los PLC´s Controllogix, SL-500, Compaclogix, Micrologix y de la SIEMENS con los S7-200 que son equipos altamente usado dentro de la industria, en especial dentro de la Petrolera, los misma puede ser programada a través de un PC, pudiendo llegar a tener un monitoreo y control mediante un HMI con un Touchpanel.

De esta manera se fortalecerá el avance tecnológico en la parte de instalaciones Industriales inteligentes ya que los alumnos manejaran

ya no solo paquetes

didácticos en un PC, sino también una pantalla táctil, sensores, interfaces, -iii-

actuadores, facilitando su aprendizaje. Ya que se elaboraran guías para las practicas respectivas.

METAS DE PROYECTO 

Determinar las características de operación y funcionamiento de los PLC´s que se van a utilizar para implementar el Laboratorio.



Diseñar e Implementar módulos didácticos para realizar prácticas con PLC´s Compactos y Modulares.



Realizar la conexión para el monitoreo y control por medio de una red entre PLC y Panel Operador.



Proporcionar guías de estudio al estudiante.



Desarrollar un programa de prácticas secuenciales para el aprendizaje.

-iv-

CAPÍTULO I MARCO TEÓRICO 1.1.- GENERALIDADES DE LOS CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMABLES Los Controladores Lógicos Programables (Figura 1.1) son computadores digitales industriales dedicados a las tareas de control de procesos. Dichos dispositivos fueron creados para mejorar el sistema de control convencional mediante contactores. Entre los problemas que presentaban los sistemas de control convencional están: poca flexibilidad, difícil supervisión y corrección de errores, poca confiabilidad y alto consumo de energía.

Figura 1.1 Controladores Lógicos Programables

Las razones de estos problemas radican en que los sistemas convencionales implementan la lógica de control mediante cableados complicados y múltiples elementos discretos como temporizadores, contactores, interruptores, enclaves mecánicos y botoneras, todos los cuales están sujetos a fallo. Además, el hecho de que la lógica esté implementada por cableados hace difícil su modificación.

Como respuesta, surgió la idea de tener un único elemento programable que realizará la lógica de control. Entonces, bastará con programar dicha lógica en la

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memoria del dispositivo para obtener el mismo resultado que con la intrincada red de contactores que se tenía previamente.

El dispositivo fue llamado Controlador Lógico Programable (PLC), nombre que resalta su característica más importante: el hecho de que es programable. Esta cualidad permite que el equipo pueda ser utilizado en una gran diversidad de procesos, ofreciendo a la industria flexibilidad y adaptabilidad a los cambios.

1.1.1.- ESTRUCTURA Y COMPONENTES BÁSICOS1

1.1.1.1.- Estructura Interna

Está constituida por los siguientes componentes: •

CPU.

•

Memoria.

•

Entradas y salidas.

•

Comunicaciones.

•

Buses.

1.1.1.2. - Estructura Externa

Todos los PLC, poseen una de las siguientes estructuras:

•

Compacta, en un solo bloque están todos los elementos.

•

Modular: •

Estructura americana: separa las entradas y salidas del resto del autómata.

•

Estructura europea: cada módulo es una función (fuente de alimentación, CPU, entrada y salida, entre otros).

1

http://www.eie.ucr.ac.cr/uploads/file/proybach/pb0434t.pdf

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Externamente se encuentran con cajas que contienen una de estas estructuras, las cuales poseen indicadores y conectores en función del modelo y fabricante.

Para el caso de una estructura modular se dispone de la posibilidad de fijar los distintos módulos en rieles normalizados, para que el conjunto sea compacto y resistente.

El micro-autómatas suelen venir sin cubierta, ya que su empleo no es determinado y se suele incluir dentro de un conjunto más grande de control o dentro de la misma maquinaria que se debe controlar.

1.1.1.3.- Componentes Básicos

1.1.1.3.1.- Entradas

Constituyen la etapa de entrada del PLC. Desde la parte externa del PLC lucen como una bornera donde se deben colocar los cables con las señales que provienen de los transductores, pero internamente están conformadas por circuitos electrónicos que acoplan esas señales a las especificaciones de señales que el PLC puede manipular.

Según la naturaleza de la señal que se recibe de los transductores, las entradas se clasifican en:

a) Entradas digitales: Estas entradas se diseñan para recibir señales cuantizadas de los sensores de campo. Dichas señales varían sólo entre dos estados. El PLC codifica estas señales según su amplitud en: 1 lógico para el valor de amplitud mayor, y 0 lógico para el nivel de amplitud menor. Los niveles de amplitud que el PLC entenderá son definidos por el fabricante. Este tipo de señales generalmente provienen de transductores como interruptores, botoneras, sensores de fin de carrera, etc.

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b) Entradas analógicas: Son las que reciben señales analógicas de los transductores de campo. Estas señales generalmente provienen de sensores que miden el valor instantáneo de una variable física. Ejemplos de este tipo de señales son: la salida de una tacométrica, de un fotosensor o de un sensor de nivel.

El valor de la señal analógica internamente se transforma en una señal digital de tal forma que el procesador la pueda manipular. Un aspecto importante de esta transformación es la resolución con que se realiza en el interior del PLC. Por resolución se entenderá la cantidad valores cuantizados disponibles para representar una señal analógica.

Según el tipo de señal eléctrica que reciban, las entradas también pueden ser: de corriente y de voltaje. A las entradas está asignado un espacio de memoria del PLC llamado imagen de entradas, el cual contiene la información de todas las entradas en todo momento.

1.1.1.3.2.- Salidas

Internamente son circuitos electrónicos que realizan el acople entre las señales digitales utilizadas por el PLC y las señales analógicas o cuantizadas que utilizan los actuadores. Externamente lucen como una bornera donde se realizan las conexiones entre el PLC y los actuadores.

Las salidas se clasifican, al igual que en el caso de las entradas, en digitales y analógicas. Las salidas digitales se aplican a actuadores como bobinas de contactores, electroválvulas, etc. Existen salidas digitales: de voltaje y de relé. Las salidas de voltaje asignan una magnitud de voltaje, que depende del fabricante, al estado 1 lógico; y de 0 V al estado 0 lógico. Las salidas de relé consisten en un contacto seco que se cierra en el estado 1 y se abre en el estado 0. En el caso de salidas analógicas, los

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valores de salida están generalmente entre 0 a 10 VDC para salidas de voltaje; y de 4 a 20 mA para las de corriente, aunque estos valores varían según el fabricante. Estas señales comandan actuadores como válvulas solenoides, servomotores, etc.

A las salidas se les asigna un espacio de memoria del PLC llamado imagen de salida, el cual contiene la información de todas las salidas en todo momento.

1.1.1.3.3.- Unidad central de proceso ó CPU

Es el elemento principal de procesamiento del PLC. Una vez digitalizadas, las señales de entrada son pasadas al CPU, el cual les aplica el algoritmo de control para generar las salidas. El algoritmo de control está almacenado en la memoria interna del PLC en forma de un programa, el cual es creado y almacenado por el usuario. Además de ejecutar el programa, el CPU realiza acciones como verificación del sistema, actualización de las imágenes de entrada/salida y la medición del tiempo de ejecución del programa.

1.1.1.3.4.- Memoria del PLC

Es el lugar físico donde residen el sistema operativo, el programa, los datos de ejecución y las imágenes de entrada-salida. El sistema operativo es un programa que utiliza el PLC para iniciar su operación y realizar las configuraciones propias de su funcionamiento.

La memoria del PLC se clasifica en diferentes clases dependiendo de su modo de acceso y volatibilidad.

a) EEPROM: Es una memoria de sólo lectura que puede ser escrita por medios electrónicos. No necesita de una fuente de poder para mantener sus datos. Por su

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característica no volátil, se utiliza para guardar datos esenciales, tal como el sistema operativo y el programa.

b) RAM: Es una memoria de acceso aleatorio que se utiliza para guardar los datos generados mientras se ejecuta el programa. Es volátil, por lo que los datos almacenados se pierden si se suspende la alimentación.

1.1.1.3.5.- Fuente de poder

Es el elemento que brinda la alimentación a todos los componentes del PLC. Generalmente los componentes funcionan a bajos voltajes de DC. La fuente realiza la transformación de los voltajes AC de las líneas de potencia a esos niveles DC.

1.1.1.3.6.- Módulos de Comunicación

Las comunicaciones de la CPU son llevadas a cabo por un circuito especializado con protocolos como RS-232C, TTY ó HPIB (IEEE-485) MODBUS, HART, RS485, DeviceNet, ControlNet, Ethernet; y depende según el fabricante y la sofisticación del PLC.

1.1.2.-

TIPOS DE PLC´s2

Debido a la gran variedad de tipos de PLC, tanto en sus funciones, como su capacidad, aspecto físico y otros, es posible clasificar los distintos tipos en varias categorías.

•

PLC tipo Nano: Generalmente PLC de tipo compacto que puede manejar un conjunto reducido de I/O, en un número inferior a 100. Permiten manejar

2

http://www.dimeint.com.mx/PDF/PRINCIPIOS%20BASICOS%20PLC%C2%B4S.pdf

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entradas y salidas digitales, y algunos módulos especiales, como se muestra en la Figura 1.2.

Figura 1.2 PLC Nano Allen Bradley

•

PLC tipo Compactos: Estos PLC´s tienen incorporado la fuente de alimentación, su CPU y módulos de I/O en un solo módulo principal y permiten manejar desde unas pocas I/O hasta varios cientos (alrededor de 500 I/O), su tamaño es superior a los Nano PLC y soportan una gran variedad de módulos especiales (Figura 1.3), tales como: •

Entradas y salidas análogas

•

Módulos contadores rápidos

•

Módulos de comunicaciones

•

Interfaces

•

Expansiones de I/O

de operador

Figura 1.3 PLC Compacto Allen Bradley

• PLC tipo Modular: Estos PLC‘s (Figura 1.4) se componen de un conjunto de elementos que conforman el controlador final, éstos son:

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•

Rack

•

Fuente de Alimentación

•

CPU

•

Módulos de I/O

•

Módulos de comunicaciones

Figura 1.4 PLC’s Modulares Allen Bradley

1.1.3.-

PROGRAMACIÓN DE LOS PLC’s

El incremento de la complejidad en la programación de los autómatas programables requiere más que nunca de la estandarización de la misma. El estándar IEC 1131-3 (IEC 65) para la programación de PLC ha sido definido. Alcanzó el estado de Estándar Internacional en Agosto de 1992. Los lenguajes gráficos y textuales definidos en el estándar son una fuerte base para entornos de programación potentes en PLC. Con la idea de hacer el estándar adecuado para un gran abanico de aplicaciones, cinco lenguajes han sido definidos en total:

•

Gráfico secuencial de funciones (grafcet)

•

Lista de instrucciones (LDI o AWL)

•

Texto estructurado

•

Diagrama de flujo

•

Diagrama de contactos

La programación de los PLC‘s se lo realiza estrictamente con el software RSLogix ya que es propio de Allen Bradley, este programa utiliza estructura de contactos,

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el cual se describirá a continuación. Los PLC‘s de la marca Allen Bradley no se los puede programar con otro software para PLC‘s

1.1.3.1.- RSLogix3

RSLogix (Figura 1.5) es el software destinado a la creación de programas de los PLC‘s Allen Bradley, en lenguaje de esquema de contactos o llamado lógica de escalera (Ladder). Incluye un editor de ladder y verificador de proyectos, entre otras opciones, que son de mucha ayuda dentro de la elaboración de un proyecto; además éste es un producto desarrollado para operar en sistemas operativos Windows.

Figura 1.5 Vista principal del RSLogix

1.2.-

PANELES OPERADORES4

Se compone de una pantalla con más o menos resolución de gráficos y teclas numéricas y de función, terminales de comunicación y una pantalla táctil. La pantalla puede ser en color o monocromo, e indica el estado de los diferentes valores del proceso, con gráficos complejos o figuras sencillas, permitiendo a su 3 4

http://www.rockwellautomation.com/rockwellsoftware/design/rslogix5000/ http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/in/2711p-in001_-es-p.pdf

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vez introducir valores para ajustar los parámetros de regulación del proceso o consignas del mismo.

Se programan con un software propio, al igual que los PLC‘s se comunican con el PLC a través de un puerto de comunicación, que varía de unos a otros; siendo lo más frecuente una comunicación RS232 o Ethernet.

1.2.1.- COMPONENTES BÁSICOS5

Se trata de una pequeña superficie sobre la cual el operador desplaza su dedo, con el que se controla el movimiento del cursor en la pantalla.

También existen pantallas táctiles, que tocando con un dedo sobre la pantalla simula la pulsación de botones. En la Figura 1.6 se presenta una descripción de las partes principales de un Panel Operador.

Figura 1.6 Componentes del Panel Operador

1.2.2.- TIPOS DE PANELES OPERADORES6

Existen varias formas para implementar los sistemas táctiles, cada una basada en diferentes tecnologías y con distintas aplicaciones. Los sistemas táctiles más importantes son: 5 6

http://web.wm.edu/facman/safety/Documents/ISC/RODI/touch%20panel.pdf?svr=www www.ecojoven.com/dos/05/tactil.html

-10-

•

Pantallas táctiles por infrarrojos

•

Pantallas táctiles resistivas

•

Pantallas táctiles capacitivos

•

Pantallas táctiles de onda acústica superficial (SAW)

1.2.2.1.- Paneles Infrarrojos El sistema más antiguo y fácil de entender es el sistema de infrarrojos. En los bordes de la pantalla, en la carcasa de la misma, existen unos emisores y receptores de infrarrojos. En un lado de la pantalla están los emisores y en el contrario los receptores. Se tiene una matriz de rayos infrarrojos vertical y horizontal. Al pulsar con el dedo o con cualquier objeto, sobre la pantalla se interrumpe un haz infrarrojo vertical y otro horizontal. El ordenador detecta la interrupción de estos rayos y actúa en consecuencia, como se muestra en la Figura 1.7.

Figura1.7 Panel Operador Infrarrojo Este sistema tiene la ventaja de la simplicidad y de no oscurecer la pantalla, pero tiene desventajas: son caras y voluminosas, muy sensibles a la suciedad y pueden detectar fácilmente falsas pulsaciones (una mosca que se pose, por ejemplo).

1.2.2.2.- Pantallas táctiles resistivas Es un tipo de pantallas táctiles muy usado. La pantalla táctil propiamente dicha está formada por dos capas de material conductor transparente, con una cierta

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resistencia a la corriente eléctrica, y con una separación entre las dos capas (Figura 1.8). Cuando se toca la capa exterior se produce un contacto entre las dos capas conductoras. Un sistema electrónico detecta el contacto y midiendo la resistencia puede calcular el punto de contacto.

Figura 1.8 Panel Operador Resistivo

Hay varios tipos de pantallas resistivas según el número de hilos conductores que usan, entre cuatro y ocho. Todas se basan en el mismo sistema, las pantallas táctiles resistivas tienen la ventaja ser usadas con cualquier objeto, un dedo, un lápiz, un dedo con guantes, etc. Son económicas, fiables y versátiles. Por el contrario al usar varias capas de material transparente sobre la propia pantalla, se pierde bastante luminosidad. Por otro lado, la pantalla táctil es sensible a la luz ultravioleta, de tal forma que con el tiempo se degrada, pierde flexibilidad y transparencia.

1.2.2.3.- Pantallas táctiles capacitivas En estas pantallas se añade una capa conductora al cristal del propio tubo. Se aplica una tensión en cada una de las cuatro esquinas de la pantalla. Una capa que almacena cargas se sitúa sobre el cristal del monitor. Cuando un usuario toca el monitor, algunas cargas se transfieren al usuario; de tal forma que la carga en la capa capacitiva se decrementa. Este decrecimiento se mide en los circuitos situados en cada esquina del monitor. El ordenador calcula, por la diferencia de carga entre cada esquina, el sitio concreto donde se tocó y envía la información al -12-

software de control de la pantalla táctil. La principal ventaja de este sistema es que, al tener menos capas sobre el monitor, la visibilidad de la pantalla mejora y la imagen se observa más clara.

1.2.2.4.- Pantallas táctiles de onda acústica superficial (SAW) A través de la superficie del cristal se transmiten dos ondas acústicas inaudibles para el hombre. Una de las ondas se transmite horizontalmente y la otra verticalmente. Cada onda se dispersa por la superficie de la pantalla rebotando en unos reflectores acústicos, como se muestra en la Figura 1.9.

Figura 1.9 Pantalla Táctil de Onda Acústica

Las ondas acústicas no se transmiten de forma continua, sino por trenes de pulsos. Dos detectores reciben las ondas, uno por cada eje. Se conoce el tiempo de propagación de cada onda acústica en cada trayecto. Cuando el usuario toca con su dedo en la superficie de la pantalla, el dedo absorbe una parte de la potencia acústica, atenuando la energía de la onda. El circuito controlador mide el momento en que recibe una onda atenuada y determina las coordenadas del punto de contacto.

Además de las coordenadas X e Y, la tecnología SAW es capaz de detectar el eje Z, la profundidad o la presión aproximada que se ha ejercido con el dedo, puesto que la atenuación será mayor cuanta más presión se ejerza.

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1.2.3.- PROGRAMACIÓN DE LOS PANELES OPERADORES

Existen varios tipos de software para realizar la programación de los paneles operadores. Algunos permiten diseñar las aplicaciones, por ejemplo, para el terminal Panel View, que para simplificar el diseño del proyecto usa menús, cuadros de dialogo, y herramientas bajo Windows.

Una aplicación de dichos programas es una serie de pantallas que contienen objetos tales como pulsadores, indicadores, listas del control, gráficos de barra y otras herramientas, con las cuales el operador interactúa mediante toques en la pantalla. Algunos software para programación de paneles operadores son:

•

Panel Builder 32

•

FactoryTalk

•

RSView Studio

Por ejemplo, para la programación del PanelView Plus 1000 de Allen Bradley, se utiliza el software de la propia empresa que es el FactoryTalk.

1.2.3.1.- FactoryTalk Studio ME

FactoryTalk Studio ME es un software que se utiliza para la creación de las pantallas de aplicación que controlan y monitorean algún proceso; mediante la utilización de esta herramienta se pueden desarrollar distintas operaciones dentro de la pantalla, además cuenta con características especificas como:

•

Se puede simular las aplicaciones durante el desarrollo.

•

Dispone de un editor completo de gráficas.

•

Herramientas de dibujo.

•

Animación de objetos.

•

Importación de archivos desde otros programas.

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1.3.- REDES DE COMUNICACIONES7

Las redes de comunicación, permiten compartir con carácter universal la información entre grupos de computadoras y sus usuarios; un componente vital de la era de la información.

La generalización del ordenador o computadora personal (PC) y de la red de área local (LAN) durante la década de los ochenta ha dado lugar a la posibilidad de acceder a información en bases de datos remotas, cargar aplicaciones desde puntos lejanos, enviar mensajes a otros países y compartir archivos; todo ello desde un ordenador personal.

Las redes que permiten todo esto son equipos avanzados y complejos. Su eficacia se basa en la confluencia de muy diversos componentes. El diseño e implantación de una red mundial de ordenadores es uno de los grandes ‗milagros tecnológicos‘ de las últimas décadas.

1.3.1.- CARACTERÍSTICAS

Los ordenadores conectados a una red local pueden ser grandes ordenadores u ordenadores personales, con sus distintos tipos de periféricos. Aunque hay muchos tipos de redes locales, entre ellas hay unas características comunes:

1. Un medio de comunicación común, a través del cual todos los dispositivos pueden compartir información, programas y equipo; independientemente del lugar físico donde se encuentre el usuario o el dispositivo. Las redes locales están contenidas en una reducida área física: un edificio, un campus, etc. 2. Una velocidad de transmisión muy elevada, para que pueda adaptarse a las necesidades de los usuarios y del equipo. El equipo de la red local puede

7

www.monografias.com/trabajos-pdf2/redes-comunicaciones/redes-comunicaciones.pdf

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transmitir datos a la velocidad máxima a la que puedan comunicarse las estaciones de la red, suele ser del orden de Megabit por segundo (Mbps). 3. Una distancia entre estaciones relativamente corta, entre unos metros. 4. La posibilidad de utilización de cables de conexión normales. 5. Todos los dispositivos pueden comunicarse con el resto y algunos de ellos pueden funcionar independientemente. 6. Un sistema fiable, con un índice de errores muy bajo. Las redes locales disponen normalmente de su propio sistema de detección y corrección de errores de transmisión. 7. Flexibilidad, el usuario administra y controla su propio sistema.

Los dos tipos básicos de dispositivos que pueden conectarse a una red local son las estaciones de trabajo y los servidores.

• Una estación de trabajo es un ordenador desde donde el usuario puede acceder a los recursos de la red. • Un servidor es un ordenador que permite a otros ordenadores que accedan a los recursos de que dispone. Estos servidores pueden ser:

•

Dedicados: usados únicamente para ofrecer sus recursos a otros nodos.

•

No dedicados: pueden trabajar simultáneamente como servidor y estación de trabajo.

Existe un tipo de servidor un poco especial, es el servidor de comunicaciones, que permite que cualquiera de los equipos de una red se comunique con dispositivos o sistemas externos. A su vez, se dividirá en dos grandes grupos: bridges y gateways. De forma general, en una red, al nodo que pide un servicio o inicia una comunicación, se le denomina cliente. Al nodo que responde a la petición se le denomina servidor.

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1.3.2.- MODELO OSI8

A finales de la década de los años setenta, la Organización Internacional para la Normalización (ISO) empezó a desarrollar un modelo conceptual para la conexión en red, el que tuvo la denominación de Modelo de Referencia de Interconexión de Sistemas Abiertos (Open Systems Interconnection Reference Model); que en los entornos de trabajo con redes se le conoce con el nombre de Modelo OSI.

En 1984, este modelo pasó a ser estándar internacional para las comunicaciones en red con el fin de poner orden entre todos los sistemas y componentes requeridos en la transmisión de datos, además de simplificar la interrelación entre fabricantes.

Todo dispositivo de cómputo y telecomunicaciones podrá ser referenciado al modelo y por ende concebido como parte de un sistema interdependiente con características muy precisas en cada nivel, al ofrecer un marco de trabajo conceptual que permitirá explicar el modo en que los datos se desplazan dentro de una red.

Existen siete niveles o capas dentro del modelo OSI que describen el proceso de transmisión de los datos dentro de una red, como se muestra en la Figura 1.10

Figura 1.10 Niveles del Modelo OSI 8

http://es.wikipedia.org/wiki/Modelo_OSI

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1.3.2.1.- Nivel Físico

Es la encargada de transmitir los bits de información a través del medio utilizado para la transmisión. Se ocupa de las propiedades físicas y características eléctricas de los diversos componentes; de la velocidad de transmisión, si ésta es unidireccional o bidireccional de forma símplex, dúplex o full-dúplex. También de aspectos mecánicos de las conexiones y terminales, incluyendo la interpretación de las señales eléctricas y electromagnéticas.

En este nivel se ubican todos los medios de transmisión como los sistemas de telecomunicaciones para el mundo WAN, tales como sistemas satelitales, microondas, radio enlaces, canales digitales y líneas privadas; así como los medios de transmisión para redes de área locales (LAN), cables de cobre (UTP,STP) y fibra óptica. Además, en este nivel se ubican todos aquellos dispositivos pasivos y activos que permiten la conexión de los medios de comunicación como repetidores de redes LAN, repetidores de microondas y fibra óptica, concentradores de cableado como los Hub´s, conmutadores de circuitos físicos de telefonía o datos, equipos de modulación y demodulación, y aparatos receptores telefónicos convencionales o de células que operan a nivel hardware como sistemas terminales.

1.3.2.2.- Nivel de Enlace de datos

Conocido también como nivel de Trama (Frame) o Marco, es el encargado de preparar la información codificada en forma binaria en formatos previamente definidos por el protocolo a utilizar. Este nivel ensambla los datos en tramas y las transmite a través del medio (LAN o WAN). Es el que debe ofrecer un control de flujo entre tramas, así como un sencillo mecanismo para detectar errores. Es en este nivel y mediante algoritmos donde se podrá validar la integridad física de la trama; más no será corregida a este nivel sino que se le notificará al transmisor para su retransmisión.

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En este nivel se hace un direccionamiento de los datos en la red en la distribución adecuada desde un emisor a un receptor, la notificación de errores, de la topología de la red de cualquier tipo. Los elementos que realizan su función determinada dentro de esta capa son los switch.

1.3.2.3.- Nivel de Red

El objetivo de la capa de red es hacer que los datos lleguen desde el origen al destino, aún cuando ambos no estén conectados directamente. Los dispositivos que facilitan tal tarea se denominan routers. Adicionalmente la capa de red lleva un control de la congestión de red, que es el fenómeno que se produce cuando una saturación de un nodo tira abajo toda la red. Los routers trabajan en esta capa, aunque pueden actuar como switch de nivel 2 en determinados casos, dependiendo de la función que se le asigne. En este nivel se realiza el direccionamiento lógico y la determinación de la ruta de los datos hasta su receptor final.

1.3.2.4.- Nivel de Transporte

Su función básica es aceptar los datos enviados por las capas superiores, dividirlos en pequeñas partes si es necesario, y pasarlos a la capa de red. En el caso del modelo OSI, también se asegura que lleguen correctamente al otro lado de la comunicación. Otra característica a destacar es que debe aislar a las capas superiores de las distintas posibles implementaciones de tecnologías de red en las capas inferiores, lo que la convierte en el corazón de la comunicación.

En esta capa se proveen servicios de conexión para la capa de sesión que serán utilizados finalmente por los usuarios de la red al enviar y recibir paquetes. Estos servicios estarán asociados al tipo de comunicación empleada, la cual puede ser diferente según el requerimiento que se le haga a la capa de transporte.

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1.3.2.5.- Nivel de Sesión

Este nivel es el encargado de proveer servicios de conexión entre las aplicaciones, tales como iniciar, mantener y finalizar una sesión.

Es la que establece, mantiene, sincroniza y administra el diálogo entre aplicaciones remotas. Ofrece varios servicios que son cruciales para la comunicación, como son:

•

Control de la sesión a establecer entre el emisor y el receptor.

•

Control de la concurrencia, que dos comunicaciones a la misma operación crítica no se efectúen al mismo tiempo.

•

Mantener puntos de verificación, que sirven para que, ante una interrupción de transmisión por cualquier causa, la misma se pueda reanudar desde el último punto de verificación en lugar de repetirla desde el principio.

1.3.2.6.- Nivel de Presentación

Se refiere a la forma en que los datos son representados en una computadora. Proporciona conversión de códigos y reformateo de datos de la aplicación del usuario.

Es sabido que la información es procesada en forma binaria y en este nivel se llevan a cabo las adaptaciones necesarias para que pueda ser presentada de una manera más accesible. Esta capa es la primera en trabajar más en el contenido de la comunicación que el cómo se establece la misma. En ella se tratan aspectos tales como la semántica y la sintaxis de los datos transmitidos, ya que distintas computadoras pueden tener diferentes formas de manejarlas.

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1.3.2.7.- Nivel de Aplicación

La capa de aplicación proporciona la interface y servicios que soportan las aplicaciones de usuario; también se encarga de ofrecer acceso general a la red. Este nivel suministra los servicios de red necesarias para que las aplicaciones de usuario como la gestión de mensajes, la transferencia de archivos y las consultas de bases de datos funcionen correctamente.

1.3.3.- TIPOS DE REDES DE COMUNICACIONES9

Existen varios tipos de redes, los cuales se clasifican de acuerdo a su tamaño y distribución lógica.

1.3.3.1.- Clasificación según su tamaño

1.3.3.1.1- Red PAN (Personal Area Network)

Es una red de administración personal; son redes pequeñas (Figura 1.11) las cuales están conformadas por no más de 8 equipos, por ejemplo: café Internet.

Figura 1.11 Red PAN

9

http://www.geocities.com/RainForest/Canopy/5413/index.html

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1.3.3.1.2.- Red CAN (Campus Area Network)

La Red de Área de Campus, es una colección de LAN´s dispersadas geográficamente dentro de un campus (universitario, oficinas de gobierno, maquilas o industrias) pertenecientes a una misma entidad en una área delimitada en kilómetros. Una CAN utiliza comúnmente tecnologías tales como FDDI y Gigabyte Ethernet para conectividad a través de medios de comunicación, tales como fibra óptica y espectro disperso.

1.3.3.1.3.- Red LAN (Local Area Network)

Las Redes de Área Local son redes que la mayoría conoce, es decir, aquellas que se utilizan dentro de una empresa. Son redes pequeñas, como las redes de una oficina, de un edificio. Debido a sus limitadas dimensiones, son redes muy rápidas en las cuales cada estación se puede comunicar con el resto. Además, simplifica la administración de la red, como se muestra en la Figura 1.12.

Figura 1.12 Red LAN

Suelen emplear tecnología de difusión mediante un cable sencillo (coaxial o UTP) al que están conectadas todas las máquinas. Operan a velocidades entre 10, 100 y 1000 Mbps.

Características importantes: •

Los canales son propios de los usuarios o empresas.

•

Los enlaces son líneas de alta velocidad.

-22-

•

Las estaciones están cercas entre sí.

•

Incrementan la eficiencia y productividad de los trabajos de oficinas al poder compartir información.

•

Las tasas de error son menores que en las redes WAN.

•

La arquitectura permite compartir recursos.

LANs muchas veces usa una tecnología de transmisión, dada por un simple cable, donde todas las computadoras están conectadas. Existen varias topologías posibles en la comunicación sobre LAN´s, las cuales se verán más adelante.

1.3.3.1.4.- Red WAN (Wide Area Network)

Las Redes de Área Extensa (Figura 1.13) son redes punto a punto que interconectan países y continentes. Al tener que recorrer una gran distancia sus velocidades son menores que las LAN, aunque son capaces de transportar una mayor cantidad de datos. El alcance es una gran área geográfica, como por ejemplo: una ciudad o un continente. Las líneas utilizadas para realizar esta interconexión suelen ser parte de las redes públicas de transmisión de datos. Está formada por una vasta cantidad de computadoras interconectadas (llamadas hosts), por medio de subredes de comunicación o subredes pequeñas, con el fin de ejecutar aplicaciones, programas, etc.

Figura 1.13 Red WAN

-23-

Las redes LAN comúnmente, se conectan a redes WAN, con el objetivo de tener acceso a mejores servicios, como por ejemplo a Internet.

Las redes WAN son

mucho más complejas, porque deben enrutar correctamente toda la información proveniente de las redes conectadas a ésta. Una subred está formada por dos componentes:

a) Líneas de transmisión: son las encargadas de llevar los bits entre los hosts. b) Elementos interruptores (routers): son computadoras especializadas usadas por dos o más líneas de transmisión. Para que un paquete llegue de un router a otro, generalmente debe pasar por routers intermedios, cada uno de éstos lo recibe por una línea de entrada, lo almacena y cuando una línea de salida está libre, lo retransmite.

1.3.3.1.5.- InternetWorks

Es una colección de redes interconectadas, cada una de ellas puede estar desarrollada sobre diferentes software y hardware. Una forma típica de InternetWorks es un grupo de redes LAN´s conectadas con WAN´s. El conjunto de redes mundiales es lo que se conoce como Internet.

1.3.3.1.6.- Red MAN (Metropolitan Area Network)

Las Redes de Área Metropolitana, comprenden una ubicación geográfica determinada "ciudad, municipio", y su distancia de cobertura es mayor de 4 Km (Figura 1.14). Son redes con dos buses unidireccionales, cada uno de ellos es independiente del otro en cuanto a la transferencia de datos. Es básicamente una gran versión de LAN y usa una tecnología similar. Puede cubrir un grupo de oficinas de una misma corporación o ciudad, ésta puede ser pública o privada. El mecanismo para la resolución de conflictos en la transmisión de datos que usan las MANs, es DQDB.

-24-

Figura 1.14 Red MAN

DQDB consiste en dos buses unidireccionales, en los cuales todas las estaciones están conectadas, cada bus tiene una cabecera y un fin.

1.3.3.1.7.- Redes Punto a Punto (Point To Point)

En una red punto a punto cada computadora puede actuar como cliente y como servidor. Las redes punto a punto hacen que el compartir datos y periféricos sea fácil para un pequeño grupo de gente. En un ambiente punto a punto, la seguridad es difícil, porque la administración no está centralizada.

1.3.3.1.8.- Redes Basadas en servidor

Las redes basadas en servidor son mejores para compartir gran cantidad de recursos y datos. Un administrador supervisa la operación de la red, y vigila que la seguridad sea mantenida.

Este tipo de red puede tener uno o más servidores, dependiendo del volumen de tráfico, número de periféricos, etc. Por ejemplo, puede haber un servidor de impresión, un servidor de comunicaciones, y un servidor de base de datos, todos en una misma red.

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1.3.3.2.- Clasificación según su distribución lógica Todos los ordenadores tienen un lado cliente y otro servidor: una máquina puede ser servidora de un determinado servicio, pero cliente de otro servicio.

1.3.3.2.1.- Servidor.

Máquina que ofrece información o servicios al resto de los puestos de la red. La clase de información o servicios que ofrezca determina el tipo de servidor que es: servidor de impresión, de archivos, de páginas web, de correo, de usuarios, de IRC (charlas en Internet), de base de datos.

1.3.3.2.2.- Cliente.

Máquina que accede a la información de los servidores o utiliza sus servicios. Por ejemplo; cuando se observa una página web (almacenada en un servidor remoto) se comporta como clientes. También serán clientes si utilizan el servicio de impresión de un ordenador remoto en la red (el servidor que tiene la impresora conectada).

Todas estas redes deben cumplir con las siguientes características:

•

Confiabilidad "transportar datos".

•

Transportabilidad "dispositivos".

•

Gran procesamiento de información.

De acuerdo a éstas, tienen diferentes usos, dependiendo de la necesidad del usuario, como son:

•

Compañías ―centralizar datos‖.

•

Compartir recursos "periféricos, archivos, etc".

-26-

•

Confiabilidad "transporte de datos".

•

Aumentar la disponibilidad de la información.

•

Comunicación entre personal de las mismas áreas.

•

Ahorro de dinero.

•

Home Banking.

1.3.4.- TOPOLOGÍA DE REDES10

Cuando se menciona la topología de redes (Figura 1.15), se hace referencia a la forma geométrica en que están distribuidos las estaciones de trabajo y los cables que las conectan.

Su objetivo es buscar la forma más económica y eficaz de conexión para, al mismo tiempo, aumentar la fiabilidad del sistema, evitar los tiempos de espera en la transmisión, permitir un mejor control de la red y lograr de forma eficiente el aumento del número de las estaciones de trabajo.

Figura 1.15 Topología de Redes

1.3.4.1.- Topología estrella

Los datos en estas redes fluyen del emisor hasta el concentrador, éste realiza todas las funciones de la red, además actúa como amplificador de los datos. 10

http://www.inegi.gob.mx/inegi/contenidos/espanol/ciberhabitat/museo/cerquita/redes/fundamentos/01.htm

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La red se une en un único punto, normalmente con un panel de control centralizado, como un concentrador de cableado. Los bloques de información son dirigidos a través del panel de control central hacia sus destinos. En la Figura 1.16 se puede apreciar que este esquema tiene una ventaja; al tener un panel de control que monitorea el tráfico y evita las colisiones, una conexión interrumpida en el Host no afecta al resto de la red.

Figura 1.16 Topología Estrella

1.3.4.2.- Topología BUS

Una topología de bus es multipunto. Un cable largo actúa como una red troncal que conecta todos los dispositivos en la red, como se muestra en la Figura 1.17.

Figura 1.17 Topología Bus

Los nodos se conectan al bus mediante cables de conexión (latiguillos) y sondas. Un cable de conexión es una conexión que va desde el dispositivo al cable principal. Una sonda es un conector que, o bien se conecta al cable principal, o se pincha en el cable para crear un contacto con el núcleo metálico.

-28-

Entre las ventajas de la topología de bus se incluye la sencillez de instalación. El cable troncal puede tenderse por el camino más eficiente y, después, los nodos se pueden conectar al mismo mediante líneas de conexión de longitud variable.

1.3.4.3.- Topología Anillo

Las estaciones están unidas unas con otras formando un círculo por medio de un cable común. El último nodo de la cadena se conecta al primero cerrando el anillo. Las señales circulan en un solo sentido alrededor del círculo, regenerándose en cada nodo. Con esta metodología, cada nodo examina la información que es enviada a través del anillo. Si la información no está dirigida al nodo que la examina, la pasa al siguiente en el anillo (Figura 1.18). La desventaja del anillo es que si se rompe una conexión, se cae la red completa.

Figura 1.18 Topología Anillo 1.3.4.4.- Topología en Malla

En una topología en malla, cada dispositivo tiene un enlace punto a punto y dedicado con cualquier otro dispositivo (Figura 1.19). El término dedicado significa que el enlace conduce el tráfico únicamente entre los dos dispositivos que conecta.

Figura 1.19 Topología Malla

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Por tanto, una red en malla completamente conectada necesita n(n-1)/2 canales físicos para enlazar n dispositivos. Para acomodar tantos enlaces, cada dispositivo de la red debe tener sus puertos de entrada/salida (E/S).

Una malla ofrece varias ventajas sobre otras topologías de red. En primer lugar, el uso de los enlaces dedicados garantiza que cada conexión sólo debe transportar la carga de datos propia de los dispositivos conectados, eliminando el problema que surge cuando los enlaces son compartidos por varios dispositivos. En segundo lugar, una topología en malla es robusta. Si un enlace falla, no inhabilita todo el sistema.

Otra ventaja es la privacidad o la seguridad. Cuando un mensaje viaja a través de una línea dedicada, solamente lo ve el receptor adecuado. Las fronteras físicas evitan que otros usuarios puedan tener acceso a los mensajes.

1.3.4.5.- Topología en Árbol La topología en árbol es una variante de la de estrella. Los nodos del árbol están conectados a un concentrador central que controla el tráfico de la red. Sin embargo, no todos los dispositivos se conectan directamente al concentrador central. La mayoría de los dispositivos se conectan a un concentrador secundario que, a su vez, se conecta al concentrador central, tal como se muestra en la Figura 1.20.

Figura 1.20 Topología Árbol El controlador central del árbol es un concentrador activo. Un concentrador activo contiene un repetidor; es decir, un dispositivo hardware que regenera los patrones de bits recibidos antes de retransmitirlos.

-30-

Retransmitir las señales de esta forma amplifica su potencia e incrementa la distancia a la que puede viajar la señal. Los concentradores secundarios pueden ser activos o pasivos. Un concentrador pasivo proporciona solamente una conexión física entre los dispositivos conectados.

1.3.5.- DISPOSITIVOS DE CONEXIÓN11

Existen diferentes dispositivos para poder ampliar una red aislada o interconectar redes individuales, con el propósito de compartir o unir los ordenadores y los recursos que contienen. Dichos dispositivos son:

1.3.5.1.- Repetidor

Es un dispositivo electrónico que conecta dos segmentos de una misma red, transfiriendo el tráfico de uno a otro extremo, bien por cable o inalámbrico. Los segmento de red son limitados en su longitud, si es por cable, generalmente no superan los 100 m, debido a la perdida de señal y la generación de ruido en las líneas.

Con un repetidor se puede evitar el problema de la longitud, ya que reconstruye la señal eliminando los ruidos y la transmite de un segmento al otro. En la actualidad los repetidores (Figura 1.21) se han vuelto muy populares a nivel de redes inalámbricas o WIFI.

Figura 1.21 Repetidor 11

http://www.telepieza.com/wordpress/2008/03/09/los-diferentes-dispositivos-de-conexion-en-redesrepetidor-hub-bridge-switch-router-y-gateway/

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1.3.5.2.- Concentrador (HUB)

Contiene diferentes puntos de conexión (Figura 1.22), denominados puertos, retransmitiendo cada paquete de datos recibidos por uno de los puertos a los demás puertos. El Hub básicamente extiende la funcionalidad de la red (LAN) para que el cableado pueda ser extendido a mayor distancia, es por esto que puede ser considerado como un repetidor.

Figura 1.22 Concentradores ( Hub )

El Hub transmite los “Broadcasts” a todos los puertos que contenga, esto es, si contiene 8 puertos, todas las computadoras que estén conectadas a dichos puertos recibirán la misma información. Un Hub, actúa sólo en el nivel físico o capa 1 del modelo OSI.

1.3.5.3.- Conmutador (SWITCH)

Interconecta dos o más segmentos de red (Figura 1.23), pasando segmentos de uno a otro de acuerdo con la dirección de control de acceso al medio (MAC). Las funciones son iguales que el dispositivo Bridge o Puente, pero pueden interconectar o filtrar la información entre más de dos redes.

El Switch es considerado un Hub inteligente; cuando es activado, éste empieza a reconocer las direcciones (MAC) que generalmente son enviadas por cada puerto; en otras palabras, cuando llega información al conmutador éste tiene mayor

-32-

conocimiento sobre qué puerto de salida es el más apropiado, y por lo tanto ahorra una carga (‖bandwidth‖) a los demás puertos del Switch.

Figura 1.23 Conmutador (Switch)

1.3.5.4.- Dispositivo de Encadenamiento (ROUTER)

Operan entre redes aisladas que utilizan protocolos y direcciones similares o encaminan la información de acuerdo con la mejor ruta posible. La primera función de un router, es saber si el destinatario de un paquete de información está en nuestra red o en una remota. Para determinarlo, el router utiliza un mecanismo llamado ―máscara de subred‖ (Figura 1.24).

Figura 1.24 Router

La máscara de subred es parecida a una dirección IP y determina a qué grupo de ordenadores pertenece uno en concreto. Si la máscara de subred de un paquete de información enviado no se corresponde a la red de ordenadores de la LAN (red local), el router determinará lógicamente, que el destino de ese paquete está en otro segmento de red diferente, para conectar con otro router.

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1.3.5.5.- Puente (BRIDGE)

Permiten conectar dos segmentos de red y seleccionan el tráfico que pasa de un segmento a otro, de forma tal que sólo el tráfico que parte de un dispositivo (Router, Ordenador o Gateway) de un segmento y que va al otro segmento se transmite a través del bridge. Con un Bridge, se puede reducir notablemente el tráfico de los distintos segmentos conectados a él.

Los Bridge actúan a nivel físico y de enlace de datos del modelo OSI en Capa 2. A nivel de enlace, el Bridge comprueba la dirección de destino y realiza una copia hacia el otro segmento, si allí se encuentra la estación de destino. La principal diferencia de un puente y hub es que hacen pasar todas las tramas que llegan al segmento, independientemente de que se encuentre o no allí el dispositivo de destino (Figura 1.25)

Figura 1.25 Puente (Bridge)

1.3.5.6.- Pasarela (GATEWAY)

Son router que tienen programas adicionales, que permiten interconectar redes que utilizan distintos protocolos: por ejemplo TCP/IP, SNA, Netware, VoIP.

Los Gateway (Figura 1.26) deben desensamblar las tramas y paquetes que le llegan para obtener el mensaje original y a partir de éste volver a reconfigurar los paquetes y las tramas, pero de acuerdo con el protocolo de la red donde se encuentra la estación de destino. En la actualidad los Gateway son muy utilizados

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en la voz sobre IP (VoIP) entre telefonía convencional, operadoras, ordenadores y telefonía VoIP.

Figura 1.26 Pasarela (Gateway) 1.3.6.- MEDIOS DE CONEXIÓN

1.3.6.1.- Medios de transmisión guiados

En medios guiados, el ancho de banda o velocidad de transmisión dependen de la distancia y de si el enlace es punto a punto o multipunto.

1.3.6.1.1.- Par trenzado

Es el medio guiado más barato y más usado. Consiste en un par de cables, embutidos en su aislamiento, para cada enlace de comunicación (Figura 1.27). Debido a que puede haber acoples entre pares, éstos se trenzan con pasos diferentes. La utilización del trenzado tiende a disminuir la interferencia electromagnética.

Figura 1.27 Par Trenzado

Este tipo de medio es el más utilizado debido a su bajo costo (se utiliza mucho en telefonía) pero su inconveniente principal es su poca velocidad de transmisión y su corta distancia de alcance.

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Con estos cables, se pueden transmitir señales analógicas o digitales. Es un medio muy susceptible a ruido y a interferencias. Para evitar estos problemas se suele trenzar el cable con distintos pasos de torsión y se suele recubrir con una malla externa para evitar las interferencias externas.

1.3.6.1.2.- Cable coaxial

Consiste en un cable conductor interno (cilíndrico) separado de otro cable conductor externo por anillos aislantes o por un aislante macizo como se muestra en la Figura 1.28, todo esto se recubre por otra capa aislante que es la funda del cable.

Figura 1.28 Cable coaxial Este cable, aunque es más caro que el par trenzado, se puede utilizar a más larga distancia, con velocidades de transmisión superiores, menos interferencias y permite conectar más estaciones.

Se suele utilizar para televisión, telefonía a larga distancia, redes de área local, conexión de periféricos a corta distancia, etc. Se utiliza para transmitir señales analógicas o digitales. Sus inconvenientes principales son: atenuación, ruido térmico, ruido de intermodulación. Para señales analógicas, se necesita un amplificador cada pocos kilómetros y para señales digitales un repetidor cada kilómetro.

1.3.6.1.3.- Fibra óptica

Se trata de un medio muy flexible y muy fino que conduce energía de naturaleza óptica. Su forma es cilíndrica con tres secciones radiales: núcleo, revestimiento y

-36-

cubierta (Figura 1.29). El principio en que se basa la transmisión de luz por la fibra es la reflexión interna total, la luz que viaja por el centro o núcleo de la fibra incide sobre la superficie externa con un ángulo mayor que el ángulo crítico, de forma que toda la luz se refleja sin pérdidas hacia el interior de la fibra. Así, la luz puede transmitirse a larga distancia reflejándose miles de veces. Para evitar pérdidas por dispersión de luz debida a impurezas de la superficie de la fibra, el núcleo de la fibra óptica está recubierto por una capa de vidrio con un índice de refracción mucho menor; las reflexiones se producen en la superficie que separa la fibra de vidrio y el recubrimiento.

Figura 1.29 Fibra Óptica

Es un medio muy apropiado para largas distancias e incluso últimamente para LAN's. Sus beneficios frente a cables coaxiales y pares trenzados son:

•

Permite mayor ancho de banda.

•

Menor tamaño y peso.

•

Menor atenuación.

•

Aislamiento electromagnético.

•

Mayor separación entre repetidores.

1.3.6.2.- Conexión sin hilos12

Este tipo se conexiones se refiere a todo lo que involucra sistemas inalámbricos, los cuales están formando una parte fundamental en las aplicaciones industriales hoy en día. 12

http://administradorderedes.blogia.com/temas/teoria-de-redes.php

-37-

1.3.6.2.1.- Transmisión inalámbrica

Se utilizan medios no guiados, principalmente el aire. Se radia energía electromagnética por medio de una antena y luego se recibe esta energía con otra antena. Hay dos configuraciones para la emisión y recepción de esta energía: direccional y omnidireccional. En la direccional, toda la energía se concentra en un haz que es emitido en una cierta dirección, por lo que tanto el emisor como el receptor deben estar alineados.

En el método omnidireccional, la energía es dispersada en múltiples direcciones, por lo que varias antenas pueden captarla. Cuanto mayor es la frecuencia de la señal a transmitir, más factible es la transmisión unidireccional. Por tanto, para enlaces punto a punto se suelen utilizar microondas (altas frecuencias). Para enlaces con varios receptores posibles se utilizan las ondas de radio (bajas frecuencias). Los infrarrojos se utilizan para transmisiones a muy corta distancia (en una misma habitación).

1.3.6.2.2.- Microondas terrestres

Suelen utilizarse antenas parabólicas. Para conexiones a larga distancia, se utilizan conexiones intermedias punto a punto entre antenas parabólicas. Se suelen utilizar en sustitución del cable coaxial o las fibras ópticas ya que se necesitan menos repetidores y amplificadores como se muestra en la Figura 1.30, aunque se necesitan antenas alineadas. Se usan para transmisión de televisión y voz.

Figura 1.30 Microondas Terrestre

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La principal causa de pérdidas es la atenuación debido a que las pérdidas aumentan con el cuadrado de la distancia. La atenuación aumenta con las lluvias.

Las interferencias es otro inconveniente de las microondas ya que al proliferar estos sistemas, puede haber más solapamientos de señales.

1.3.6.2.3.- Microondas por satélite

El satélite recibe las señales y las amplifica o retransmite en la dirección adecuada. Para mantener la alineación del satélite con los receptores y emisores de la tierra, el satélite debe ser geoestacionario. Se suele utilizar este sistema para: •

Difusión de televisión.

•

Transmisión telefónica a larga distancia.

•

Redes privadas.

En la Figura 1.31 se puede observar una transmisión satelital.

Figura 1.31 Microondas Satelital

El rango de frecuencias para la recepción del satélite debe ser diferente del rango al que éste emite, para que no haya interferencias entre las señales que ascienden y las que descienden. Debido a que la señal tarda un pequeño intervalo de tiempo desde que sale del emisor en la Tierra hasta que es devuelta al receptor o receptores, ha de tenerse cuidado con el control de errores y de flujo de la señal.

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1.3.6.2.4.- Infrarrojos

Los emisores y receptores de infrarrojos deben estar alineados o bien estar en línea tras la posible reflexión de rayo en superficies como las paredes. En infrarrojos no existen problemas de seguridad ni de interferencias ya que estos rayos no pueden atravesar los objetos (paredes por ejemplo). Tampoco es necesario permiso para su utilización (en microondas y ondas de radio si es necesario un permiso para asignar una frecuencia de uso). En la Figura 1.32 se muestra la transmisión de datos mediante infrarrojos.

Figura 1.32 Transmisión Infrarrojo

1.3.6.2.5.- Bluethoot13

Es una especificación industrial para Redes Inalámbricas de Área Personal (WPANs) que posibilita la transmisión de voz y datos entre diferentes dispositivos mediante un enlace por radiofrecuencia segura y globalmente libre (2,4 GHz). Los principales objetivos que se pretende conseguir con esta norma son:

•

Facilitar las comunicaciones entre equipos móviles y fijos.

•

Eliminar cables y conectores entre éstos.

•

Ofrecer la posibilidad de crear pequeñas redes inalámbricas y facilitar la sincronización de datos entre nuestros equipos personales.

13

http://www.blogelectronica.com/conceptos-de-la-tecnologia-bluetooth/

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Los dispositivos que con mayor intensidad utilizan esta tecnología son los sectores de las telecomunicaciones y la informática personal, como PDAs, teléfonos móviles, computadoras portátiles, ordenadores personales, impresoras y cámaras digitales

1.3.6.2.6.- Wireless.

Se denomina Wireless a las comunicaciones inalámbricas, en las que se utilizan modulación de ondas electromagnéticas, radiaciones o medios ópticos. Éstas se propagan por el espacio vacío, sin medio físico que comunique cada uno de los extremos de la transmisión, como se muestra en la Figura 1.33.

Figura 1.33 Comunicación Mediante Wireless

a) Tipos de redes inalámbricas.

•

LAN Inalámbrica: Red de área local inalámbrica. También puede ser una Red de área metropolitana inalámbrica.

•

GSM (Global System for Mobile Communications): La red GSM es utilizada mayormente por teléfonos celulares.

•

PCS (Personal Communications Service): Es una franja de radio que puede ser usada para teléfonos móviles en EE.UU.

•

D-AMPS (Digital Advanced Mobile Phone Service): Está siendo reemplazada por el sistema GSM.

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•

Wi-Fi: Es uno de los sistemas más utilizados para la creación de redes inalámbricas en computadoras, permitiendo acceso a recursos remotos como internet e impresoras.

•

Fixed Wireless Data: Es un tipo de red inalámbrica de datos que puede ser usada para conectar dos o más edificios juntos para extender o compartir el ancho de banda de una red sin que exista cableado físico entre los edificios.

Las ventajas con las que cuenta el Wireless frente al cable son varias, ya que permite la conexión libre sin estar atados a un medio físico, lo que permite más movilidad y la posibilidad de conectarse muchas personas, sin el problema que puede presentar el cable al tener que cablearse físicamente para conectar puntos. Pero existen desventajas como podría ser la seguridad de las conexiones y precio; en la actualidad cada vez los productos vienen con más medidas de seguridad y más baratos.

1.4.- REDES INDUSTRIALES14 La automatización en la industria ha seguido un proceso gradual, aplicando la tecnología a cada momento.

Esto ha dado lugar a las denominadas ―islas automatizada‖ (Figura 1.34), término empleado para designar a una serie de equipos aislados entre si y dedicados a control de una máquina, varias máquinas de un proceso, hasta varios proceso. Dichos equipos pueden ser PLC‘s, ordenadores de diseño y gestión, controles numéricos, actuadores, sensores, que serán interconectados entre sí por distintos tipos de redes.

14

http://www.dte.upct.es/personal/manuel.jimenez/docencia/GD6_Comunic_Ind/pdfs/Tema%206%20diap.pd

f

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Figura1.34 Redes Industriales

El desarrollo de las comunicaciones y su aplicación en la industria ha permitido la implantación de redes industriales que facilitan la comunicación entre estas islas automatizadas, aumentando el rendimiento y las posibilidades en el control. Entre las innumerables ventajas del empleo de las redes industriales, destacan las siguientes:

•

Visualización y control en todo proceso productivo.

•

Mayor velocidad en la toma de datos.

•

Mejora del rendimiento del proceso al realizar el control en su conjunto.

•

Posibilidad de intercambio de datos entre diferentes sectores del proceso y departamentos.

•

Posibilidad de programación y control a distancia sin tener que estar en el campo.

1.4.1.- Niveles de una red industrial.

La integración de los diferentes equipos y dispositivos existentes en una planta se hace dividiendo las tareas entre grupos de procesadores con una organización jerárquica. Así dependiendo de la función y el tipo de conexiones, se suelen distinguir cuatro niveles en una red industrial, como se muestra en la Figura 1.35.

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1.35 Niveles de una Red Industrial

1.4.1.1.- Nivel de Entrada y Salida (E/S)

Es el nivel más próximo al proceso. Aquí es donde se puede encontrar las máquinas con las que opera la empresa, y con ellas todos los sensores actuadores para la toma de medidas y realización de acciones de control sobre el proceso.

Características.

•

Distancias pequeñas hasta 500 metros.

•

La transmisión de datos es hasta 0.7 Mbps.

•

Necesita de cable especial para la conexión.

•

Comunicación entre distintos controladores de una misma máquina.

1.4.1.2.- Nivel de Campo y Proceso

Integra pequeños automatismos (PLC‘s compactos, PID´s, multiplexores de E/S, etc.) en subredes o islas. En el nivel más alto de estas redes se puede encontrar uno o varios autómatas modulares actuando como maestros de la red o maestros flotantes. En este nivel se emplean los buses de campo.

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Características.

• Distancias medias de hasta ¾ de Km. • La transmisión de datos hasta 12 Mbps. • Necesita un cable especial para su transmisión. • En este nivel la comunicación se lo realiza entre distintos dispositivos.

1.4.1.3.- Nivel de Control

Enlaza las células de fabricación o zonas de trabajo. A este nivel se sitúan los autómatas de gama alta y los ordenadores dedicados al diseño, control de calidad, programación, etc. En este nivel es donde se suelen emplear las redes de tipo LAN (MAP o Ethernet).

Características.

• La transmisión se realiza hasta distancias de 80 Km y hasta 1000 m por nodo. • Su transmisión es hasta 4 Mbps. • El cable que se utiliza es un cable par trenzado. • La comunicación en este nivel se da entre los PLC‘s y ordenadores al mismo nivel.

1.4.1.4.- Nivel de Gestión

Es el nivel más alto y se encarga de integrar los niveles anteriores en una estructura de fábrica o varias fábricas. Se suelen emplear estaciones de trabajo que establecen la conexión entre el proceso productivo y la gestión (ventas, stocks, etc.). Las redes empleadas son de tipo LAN (para plantas situadas en diferentes lugares).

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Características.

•

Cubre grandes distancias de transmisión, en este nivel interviene la comunicación vía internet.

•

La transmisión de datos se realiza de 10 a 1000 Mbps.

•

Se utiliza el cable par trenzado, cable coaxial, cable de fibra óptica, etc.

•

La comunicación a través de grandes sistemas informáticos.

1.5- Red PC – PLC Existen muchos protocolos de comunicación que se suelen elegir en función de la longitud del cable, las interferencias a las que pueda estar expuesto, etc. La red PC-PLC (Figura 1.36) es una red punto a punto que puede ser conectada mediante los distintos tipos de comunicaciones que existen como RS-232, RS485, Ethernet y que mediante éstas se puede realizar la interface directa del PLC con la PC; en ciertos casos es necesario utilizar software especiales como son los OPC que permiten la interacción con los distintos tipos de programas para realizar HMI.

Figura 1.36 Red PC - PLC

Además se utiliza este tipo de red para realizar la programación del PLC, siendo utilizado desde los programadores más básicos hasta los modulares más completos.

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1.6.- MÓDULOS DIDÁCTICOS CON PLC Existen distintos tipos de módulos didácticos que van desde PLC tipo nano hasta los modulares, como se muestra en la Figura 1.37. Pueden ser utilizados para formación educativa a todo nivel, pudiéndose conectar a todas las aplicaciones del PLC, tanto en procesos reales y simulados dentro de Laboratorio.

Figura 1.37 Módulos con PLC

Dentro del mercado se tienen varios tipos de módulos didácticos, ya que según el fabricante varia el diseño, porque no se encuentra implementada una normativa que permita una estandarización para su construcción. Además se encuentran construidos de tal forma que sean de una fácil utilización, ya que está dirigido al segmento educativo de automatización.

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CAPÍTULO II. 2.- ESTUDIO DE LOS EQUIPOS 2.1.- PLC CONTROLLOGIX L6115 El Contrologix L61 es un autómata de última generación que está formado por módulos (Figura 2.1). Éste proporciona una plataforma de control modular ideal para aplicaciones secuenciales y de proceso. Con esta plataforma se puede combinar múltiples procesadores, redes y módulos de E/S sin restricciones, y a medida que crece un sistema, puede usar una red ControlNet, o EthernNet I/P para distribuir el control a módulos adicionales y a otras plataformas Logix.

Figura 2.1 PLC Contrologix L61 2.1.1.- CARACTERÍSTICAS.16

Las principales características de un PLC ControlLogix son las siguientes:

• Permite control multidisciplinario: secuencial, proceso, drives y movimiento • Lenguajes de programación, según norma IEC: diagramas de escalera (ladder), texto estructurado, diagramas de bloques de función y gráficas de función secuenciales. 15

http://www.energy.siemens.com/hq/pool/hq/services/power-generation/training-consulting/oil-gas-indapp/gas-turbines/Controllogix.pdf 16

http://samplecode.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/sg/1756-sg001_-en-p.pdf

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• Sistema modular flexible, con chasis de diferentes tamaños. • Más de un controlador se puede ubicar en un chasis. • Permite configuración en "hot-backup" para respaldo de aplicaciones críticas. • Puede tener 32 tareas, con 100 programas cada uno. • Memoria desde 750 Kb hasta 16 Mb. • Amplia gama de módulos de entrada/salida: 38 de E/S discretas, 12 de E/S análogas, 3 de E/S especiales, 3 de E/S HART y otra amplia variedad a través de módulos compatibles de otra serie. • Comunicaciones. Puerto RS-232 integrado, y el resto por módulos adicionales, entre los que están: Ethernet/IP, DeviceNet y ControlNet. También tiene comunicaciones a redes antiguas como Remote I/O y DH+. • Mayor integración con HMI, de modo de acercarse más a la funcionalidad de DCS. • Mayor encapsulamiento en la programación, utilizando variables locales a nivel de rutinas. • Mejora en la configuración de "hot-backup"; comunicando directamente los PLC‘s, o permitiendo hacer backup en un mismo chasis

2.1.2.- COMPONENTES DEL PLC.

2.1.2.1.- Chasis 1756-A10.

El sistema Contrologix es un sistema modular que requiere de un chasis (1756-A10) para la colocación de sus módulos. El diseño del chasis es horizontal para que cada módulo de E/S o los módulos de comunicación puedan ser colocados en cualquier slot del chasis. El backplane proporciona una gran velocidad para la comunicación entre los módulos y distribuye la energía a cada uno de los módulos dentro del chasis, éste soporta, la fuente de alimentación y la conexión de 10 módulos adicionales que pueden ser el procesador, módulos de comunicación y módulos de E/S (Figura 2.2).

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Figura 2.2 Chasis 1756-A10 2.1.2.1.1.- Características.17

En la Tabla 2.1 se presenta las principales características técnicas del Chasis 1756A10. ESPECIFICACIÓN Dimensiones(con lengüetas) ancho x alto x profundidad Peso aproximado sin módulos Corriente máxima del backplane Tipo de montaje Condiciones de funcionamiento Ranuras de módulo

1756-A10 39,7 x 16,9 x 14,5 cm (15,9 x 6,65 x 5,8 pulg) 1,45kg (3,2libs) 3,3 VDC 4 A 5,1 VDC 10 A 24 VDC 2,5 A Montaje en panel Temperatura de operación 0° a 60°C Temperatura de almacenamiento -40° a 85°C Humedad relativa: 5 a 95% (sin condensador) 10

Tabla 2.1 Características del Chasis 1756-A10

En el manual 1756-A10 se encontrarán las características técnicas del Chasis.

2.1.2.2.- Fuente de Alimentación 1756-PA72.

18

Las fuentes de alimentación eléctrica ControlLogix (Figura 2.3) se usan con el chasis 1756 para proporcionar alimentación eléctrica de 1.2 V, 3.3 V, 5 V y 24 VDC directamente al backplane del chasis. Hay disponibles fuentes de alimentación no redundantes.

17 18

http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/in/1756-in080_-en-p.pdf http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/in/1756-in613_-en-p.pdf

-50-

Figura 2.3 Fuente de alimentación 1756-PA72

2.1.2.2.1.- Características

En la Tabla 2.2 se presenta las principales características técnicas de la fuente de alimentación 1756-PA72.

ESPECIFICACIONES Voltaje de entrada nominal Rango de voltaje de entrada Potencia de entrada real máxima Potencia de Salida máxima Frecuencia de entrada

Capacidad de Corriente

Compatibilidad de chasis Ubicación

1756-PA72 120 /220 VAC 85…265 VAC 100 W/100VA 75 W 47…63 Hz 1.5 A a 1.2 VDC 4 A a 3.3 VDC 10 A a 5 VDC 2.8 A a 24 VDC serie A serie B Lado izquierdo del chasis

Tabla 2.2 Características de la Fuente de Alimentación 1756-PA72

En el manual 1756-PA72 se encontrarán las características técnicas de la Fuente de Alimentación.

-51-

2.1.2.3- Procesador 1756- L61.19

El módulo del procesador de la serie ControlLogix L61 posee una memoria interna de 2 Mb para el almacenamiento de datos de programación, más una memoria de expansión de 750 KB y una ranura para memoria externa de expansión CompactFlash. Posee también una batería de litio que impide que su memoria sea volátil. Las comunicaciones de este módulo se realizan a través del puerto de comunicación RS232 (Figura 2.4).

Figura 2.4 Procesador 1756-L61 2.1.2.3.1- Características.

En la Tabla 2.3 se presenta las principales características técnicas del procesador 1756-L61.

ESPECIFICACIÓN Memoria Datos y lógica E/S Memoria no volátil Disipación de energía, máx. Disipación térmica, máx. Corriente del backplane (mA) a 5 V Corriente del backplane (mA) a 24 V Protección contra sobretensión

1756-L61 2 Mbytes 478 Kbytes Tarjeta CompactFlash 3.5 W 11.9 BTU/hr 1.20 A 0.014 A 24 VAC/VDC máx

Tabla 2.3 Características del Procesador Contrologix (1756-L61)

19

http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/td/1756-td001_-en-e.pdf

-52-

En el manual 1756-L61 se encontrarán las características técnicas del Procesador. 2.1.2.4.- Módulo de Comunicación Ethernet 1756-ENBT.20

El protocolo Ethernet Industrial (EtherNet/IP) es un estándar para la interconexión en redes industriales abiertas que admite tanto la transmisión de mensajes en tiempo real de E/S, como el intercambio de mensajes. Su aparición se debió a la gran demanda de uso de las redes Ethernet para las aplicaciones de control.

EtherNet/IP utiliza medios físicos y pastillas de comunicaciones comerciales. Puesto que se ha utilizado la tecnología Ethernet desde mediados de los setenta con una gran aceptación en todo el mundo, los productos de Ethernet sirven a una gran comunidad de suministradores. El módulo Ethernet (Figura 2.5) acepta comunicación gateway de datos de control e información a través de Ethernet a otras redes.

Figura 2.5 Módulo de Comunicación Ethernet 1756-ENBT

El módulo de comunicación EtherNet/IP: • 20

Controla E/S mediante una red EtherNet/IP.

http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/rn/1756-rn602_-en-e.pdf

-53-

•

Actúa como adaptador para E/S distribuidos en vínculos EtherNet/IP remotos.

•

Conecta en puente vínculos EtherNet/IP para encaminar mensajes a dispositivos de otras redes.

2.1.2.4.1- Características

En la Tabla 2.4 se presenta las principales características técnicas del módulo Ethernet/IP 1756-ENBT.

ESPECIFICACIÓN Velocidad de comunicación

Conexiones

Disipación de energía, máx. Corriente del backplane (mA) a 5 V Corriente del backplane (mA) a 24 V

1756-ENBT 10/100 Mbps Cada módulo acepta un máximo de: 64 conexiones TCP/IP 128 conexiones Logix (E/S e información) 5000 mensajes/segundo 3.65 W 700 mA 3 mA

Tabla 2.4 Características del Módulo de Comunicación Ethernet 1756-ENBT

En el manual 1756-ENBT/A se encontrarán las características técnicas del Módulo Ethernet. 2.1.2.5.- Módulo de Comunicación DeviceNet 1756-DNB.21

Una red DeviceNet consiste en una rama o bus principal de hasta 500 m con múltiples derivaciones de hasta 6 m cada una, donde se conectan los diferentes dispositivos de la red. En cada red se utiliza un escáner DeviceNet (Figura 2.6), donde se pueden conectar hasta 64 nodos y cada uno puede soportar un número finito de E/S aunque lo normal son 8, 16 ó 32.

21

http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/in/1756-in566_-en-p.pdf

-54-

Figura 2.6 Módulo de Comunicación DeviceNet 1756-DNB


En la Tabla 2.5 se presenta las principales características técnicas del módulo DeviceNet 1756-DNB.

ESPECIFICACIÓN Velocidad de Comunicación

1756-DNB 125 Kbps (500 m) 250 Kbps 500 Kbps 5.8 W 850 mA 3 mA 11 a 25 VDC (60 mA)

Disipación de energía, máx. Corriente del backplane (mA) a 5 V Corriente del backplane (mA) a 24 V Corriente máxima de DeviceNet

Tabla 2.5 Características del Módulo de Comunicación DeviceNet 1756-DNB

En el manual 1756-DNB se encontrarán las características técnicas del Módulo DeviceNet. 2.1.2.6.- Módulo de Entradas Digitales 1756-IB16D.22

Este módulo de entradas digitales (Figura 2.7) funciona a voltaje continuo de 10 a 30 VDC con autodiagnóstico. Posee 36 pines de conexión de los cuales solo se utilizan del pin 0 al 33, además una de las principales características de este

22

http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/rn/1756-rn658_-en-p.pdf

-55-

módulo es la configuración de los tiempos de estado mediante software, que son de 1 a 90 ms.

Figura 2.7 Módulo de entradas digitales 1756-IB16D

2.1.2.6.1.- Características.

En la Tabla 2.6 se encontrarán las características técnicas del Módulo Entradas Digitales 1756-IB16D.

ESPECIFICACIÓN Número de salidas Ubicación del módulo Corriente del backplane Disipación de potencia máx. (módulo) Disipación térmica Rango de voltaje Corriente en estado Corriente de carga mínima Impedancia máxima Tiempo de retardo de salida Desactivado a activado Activado a desactivado

1756-IB16D 16 (individualmente aisladas) Chasis ControlLogix 1756 150 mA a 5.1 VDC y 3 mA a 24 VDC (potencia total del backplane de 1.8 W) 5.8 W a 60oC 19.78 BTU/hr 10-30 VDC 2 mA a 10 VDC 13 mA a 30 VDC 1.5 mA por punto 2.31 kΩ 1 ms máximo 2 ms máximo

Tabla 2.6 Características del Módulo de Entradas 1756-IB16D.

En el manual 1756-IB16D se presentan con más detalle de las características técnicas del Módulo Entradas Digitales

-56-

2.1.2.7.- Módulo de Entradas para RTD 1756-IR6I.23

Éste es un módulo que sirve para el control de temperatura por medio de RTD. Posee 6 canales de entrada para su conexión (Figura 2.8). El módulo cuenta con 20 pines de conexión, de los cuales el pin 13 y 14 no se los utiliza.

Figura 2.8 Módulo de entradas para RTD 1756-IR6I


En la Tabla 2.7 se presenta las principales características técnicas del módulo de entradas para RTD (1756-IR6I).

ESPECIFICACIÓN Número de salidas Ubicación del módulo Requisitos de alim. eléc. del backplane (no hay requisitos de alim. eléc. externa) Disipación de potencia dentro del módulo Disipación térmica Rango de entrada Resoluciones en rangos 487 Ω 1000 Ω 2000 Ω 4020 Ω

23

1756-IR6I 6 canales aislados individuales Chasis ControlLogix 1756 250 mA a 5.1 VDC y 125 mA a 24 VDC (4.25 W) 4.3 W 14.66 BTU/hr 1a 487 Ω, 2 a 1000 Ω, 4 a 2000 Ω, 8 a 4020 Ω Aproximadamente 16 bits a través de cada rango de entrada 7.7 m Ω /bit 15 m Ω /bit 30 m Ω /bit 60 m Ω /bit

http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/rn/1757-rn528_-en-e.pdf

-57-

Detectores compatibles

Protección contra sobretensión

Resistencia de 4 a 4020 Ω 100, 200, 500, 1000 Ω Platina, alfa=385 100, 200, 500, 1000 Ω Platina, alfa=3916 120 Ω Níquel, alfa=672 100, 120, 200, 500 Ω Níquel, alfa=618 10 Ω Cobre 24 VAC/VDC máx

Tabla 2.7 Características del Módulo de Entradas de RTD 1756-IR6I

En el manual 1756-IR6I se encontrarán las características técnicas del Módulo de Entradas de RTD. 2.1.2.8.- Módulo de Entradas y Salidas Análogas 1756-IF4FXOF2F.24

El módulo posee 4 entradas de alta velocidad de voltaje y corriente, y dos salidas de voltaje y corriente (Figura 2.9). El módulo cuenta con 36 pines de conexión, de los cuales solo se ocupan del pin 0 al 12 para el bloque de entradas, además de los pines 17 al 22 para las salidas.

Figura 2.9 Módulo de Entradas y Salidas Análogas 1756- IF4FXOF2F


En la Tabla 2.8 se presenta las principales características técnicas del Módulo Entradas y Salidas Análogas 1756-IF4FXOF2F. 24

http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/um/1756-um005_-en-p.pdf

-58-

ESPECIFICACIONES Número de entradas Ubicación del módulo Número de salidas Corriente del backplane

1756-IF4FXOF2F 4 de alta velocidad diferencial Chasis ControlLogix 1756 2 de voltaje o corriente de alta velocidad 375 mA a 5V y 100 mA a 24V 4.3 W – Voltaje 4.7 W – Corriente 12.28 BTU/hr +/- 10.5V, 0-10.5V, 0-5.25V, 0-21 mA

Disipación de potencia máx. (módulo) Disipación térmica Rango de entrada Resolución de voltaje. 10.5V-10.5V 0-10.5V 0-5.5V Resolución de Corriente Rango de salida

1.3 mV/bit - 14-bit effective 1.3 mV/bit - 13-bit effective - 12-bit effective 5 uA/bit - 12 bits alrededor de 21 mA +/- 10.5V, 0-21 mA 2.8 uA – 13 bits alrededor de 21 mA 1.3 mV/bit – 14 bits alrededor de 20.8 V

Resolución

Tabla 2.8 Características del Módulo de I/O Análogas 1756-IF4FXOF2F

En el manual 1756-IF4FXOF2F se encontrarán las características técnicas del Módulo de Entradas y Salidas Análogas. 2.1.2.9.- Módulo de Salidas tipo Relé 1756-OX8I.25

Este módulo es considerado como un relé que puede trabajar como contacto normalmente abierto y contacto normalmente cerrado. Posee 8 salidas digitales aisladas entre sí. El módulo cuenta con 36 pines de conexión, de los cuales se utiliza del pin 0 al 33. Su tiempo de conexión y desconexión está comprendido entre 10 a 13 ms (Figura 2.10).

25


-59-

Figura 2.10 Módulo de salidas tipo Relé 1756-OX8I


En la Tabla 2.9 se presenta las principales características técnicas del módulo de Salidas tipo Relé 1756-OX81.

ESPECIFICACIONES Número de salidas Corriente del backplane Disipación de potencia máx. (módulo) Disipación térmica Rango de voltaje de salida

Capacidad nominal de corriente de salida (a potencia nominal)

Resistencia del contacto inicial Caída de voltaje de estado activado máx. Tiempo de retardo de salida Desactivado a activado Activado a desactivado

1756-OX8I 8 N.A. y 8 N.C. (2 puntos/común) 100 mA a 5.1 VDC y 100 mA a 24 VDC (Total potencia backplane 2.91 W) 3.6 W a 60oC 12.28 BTU/hr 10-265VAC 47-63 Hz / 5-150 VDC Resistivo 2 A a 5-30 VDC 0.5 A a 48 VDC 0.25 A a 125 VDC 2 A a 125 VAC 2 A a 240 VAC Inductivo 2 A estado estable a 5-30 VDC 0.5 A estado estable a 48 VDC 0.25 A estado estable a 125 VDC 2 A estado estable, cierre de 15 A a 125 VAC 2 A estado estable, cierre de 15 A a 240 VAC 100 mΩ 1.2 VDC a 2 A 13 ms máximo 13 ms máximo

Tabla 2.9 Características del Módulo de Salidas tipo Relé 1756-OX8I -60-

En el manual 1756-OX8I se presentan con más detalle las características técnicas del Módulo de Entradas y Salidas Análogas

2.1.3.- ACCESORIOS.

A más de los módulos antes mencionados también existen otros módulos que se indican en la Tabla 2.10, que se los puede utilizar con el PLC Controllogix.

CATEGORIA

DESCRIPCION

Controladores

Controlador controlLogix 5555 con 1.5 MB de memoria Controlodor ControlLogix 5555 con 7.5 MB de memoria Controlador ControlLogix 4MB Controlador ControlLogix 8MB Módulos de Módulo de comunicación ControlNet comunicacion Puente DH/RIO/módulo escáner Módulo de comunicación Ethernet Módulo Synchlink Módulos de E/S Módulo de entradas aisladas de 120VAC digitales Módulos de entradas de diagnostico de 120VAC Módulos de entrada de diagnostico de 24VDC Módulos de entrada aislada de 24VDC Entradas de CC a 32 puntos Módulo de salidas aisladas de 120VAC Módulo de salida de diagnostico de 120VAC Módulo de salida de diagnostico de 24VDC Módulo de salida aislada de 24VDC Módulo de entrada de secuencias de eventos de 24-48VDC Salidas de CC a 32 puntos Módulo de entradas de secuencia de eventos de 125VDC Módulo de salidas ailadas de 24VDC Salidas de relé aisladas N.A. a 16 puntos Módulos de salidas de relé aisladas Módulo de E/S Módulos de entradas analógicas unipolares - 16 puntos analógicas Módulo de entradas analogicas surtidoras ailadas – 6 puntos Módulode entrdas analógicas aisladas – 6 puntos Módulo de entrdas analógicas Módulos de entrdas de RTD Módulos de entrdas de termopar Módulo de entrdas de termopar mejordas

-61-

No DE CATALOGO 1756-L55M13 1756-L55M16 1756-L62 1756-L63 1756-CNB/CNBR 1756-DHRIO 1756-ENBT 1756-SYNCH 1756-IA16I 1756-IA8D 1756-IB16D 1756-IB16I 1756-IB32 1756-OA16I 1756-OA8D 1756-OB16D 1756-OB16I 1756-IB16ISOE 1756-OB32 1756-IH16ISOE 1756-OB8EI 1756-OW16I 1756-OX8I 1756-IF16 1756-IF6CIS 1756-IF16 1756-IF8 1756-IR6I 1756-IT6I 1756-IT6I2

Componentes del sistema.

Módulos de salida analógica de corriente aislado – 6 puntos Módulo de salida analógica de voltage aislado – 6 puntos Módulo de salidas analógicas Chasis ControlLogix

Fuente de alimentación eléctrica estándar de 120VAC Fuente de alimentación eléctrica redundante de 120VAC Fuente de alimentación eléctrica estándar de 24VDC Fuente de alimentación eléctrica redundante de 24VDC Fuente de alimentación eléctrica estándar de 48VDC Fuente de alimentación eléctrica estándar de 125VDC Adaptador de chasis para fuente eléctrica redundante Adaptador de chasis para fuente eléctrica redundante Productos de Controlador ControlLogix 5555 con 1.5 MB de memoria redundancia Controlador ControlLogix 5555 con 7.5 MB de memoria Módulos de comunicación ControlNet Módulos de comunicación Ethernet Módulo de redundancia del sistema.

1756-OF6CI 1756-OF6VI 1756-OF8 1756-A4, A7, A10, A13 1756-PA75 1756-PA75R 1756-PB75 1756-PB75R 1756-PC75 1756-PH75 1756-PSCA 1756-PSCA2 1756-L55M13 1756-L55M16 1756-CNB/CNBR 1756-ENBT 1756-SRM

Tabla 2.10 Accesorios Complementarios de la Familia ControlLogix 2.2.- PLC COMPACTLOGIX L32E.26

CompactLogix (Figura 2.11) ha sido diseñado para proveer una solución ideal para aplicaciones pequeñas y medianas. Típicamente estas aplicaciones son a nivel máquina con requerimientos de Entrada/Salida, interconexión a redes como Ethernet, DeviceNet, etc. y requisitos de movimiento.

Figura 2.11 PLC CompactLogix.

26

http://www.ab.com/programmablecontrol/pac/compactlogix/

-62-

Un sistema simple puede consistir de un banco de módulos I/O y comunicación DeviceNet. En un sistema más complejo puede haber otras redes y además control de movimiento. En un sistema con controladores múltiples, éstos pueden comunicarse y compartir datos. En la Figura 2.12 se muestra las dimensiones del sistema ensamblado.

Figura 2.12 Medidas del PLC CompactLogix.

2.2.1.- CARACTERÍSTICAS.

El sistema CompactLogix ofrece toda la potencia y facilidad de integración de la familia de controladores Logix para aplicaciones de tamaño pequeño y mediano que requieren soluciones de control rentables: •

Procesadores Logix para aplicaciones medianas.

•

Montaje mediante bus trasero sin bastidor.

•

Memoria desde 512K hasta 3MB.

•

Capacidad de hasta 30 módulos E/S locales.

•

Múltiples opciones de comunicaciones.

•

•

EtherNet/IP.

•

ControlNet.

•

DeviceNet.

Tres sub-familias: •

Plataforma compacta L2x. -63-

•

Plataforma modular L3x.

•

Plataforma modular y control de ejes L4x.

2.2.2.- COMPONENTES DEL PLC. 2.2.2.1.- Fuente de Alimentación 1769-PA2.27

Las fuentes de alimentación eléctrica de E/S de expansión Compact (Figura 2.13) son apropiadas para uso en ambientes industriales. Específicamente, este equipo está diseñado para uso en ambientes limpios y secos (Grado de polución 2) y en circuitos que no exceden la Categoría II de sobretensión (IEC 60664-1).

Figura 2.13 Fuente de alimentación 1769-PA2.

Una fuente de alimentación eléctrica de 2 A a 5 VDC (1769-PA2, -PB2) puede suministrar 1 A a la derecha de la fuente de alimentación y 1 A a la izquierda. La máxima cantidad de corriente que puede suministrar las fuentes 1769 es de 2 A / 5 VDC y de 1 A / 24 VDC. La fuente de alimentación se puede conectar a un módulo de E/S adyacente antes o después del montaje.


En la Tabla 2.11 se presenta las principales características técnicas de la Fuente de Alimentación. En el manual 1769-PA2 se encontrarán las

características de la

Fuente de Alimentación.

27

http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/td/1769-td008_-en-p.pdf

-64-

ESPECIFICACIONES Voltaje de suministro nominal Rango de voltaje de operación Máximos requisitos de línea Máxima corriente de entrada al momento del arranque Tiempo de operación de la lógica durante pérdida de línea Capacidad de corriente de bus de salida Rango de voltaje de usuario de +24 VDC

1769-PA2 120/240 VAC (sin puentes) 85 a 265 VAC (amplio rango; no se requiere puente ni micro interruptor) 47 a 63 Hz 100 VA a 120 VAC 130 VA a 240 VAC 25 A a 132 VAC 10 Ω impedancia surtidora 40 A a 265 VAC 10 Ω impedancia surtidora 10 ms (mínimo) a 10 s (máximo) 2 A a 5 VDC 0.8 A a 24 VDC 20.4 VDC a 26.4 VDC

Tabla 2.11 Características de la Fuente de Alimentación 1769-PA2 2.2.2.2.- Procesador 1769-L32E.28

El procesador 1769-L32E (Figura 2.14), que cuenta con una memoria de usuario de 750 Kb, un canal integrado EtherNet/IP y una capacidad de E/S locales de hasta 30 E/S módulos, hereda todas las funciones avanzadas de la generación más reciente de procesadores Logix, incluyendo: •

CPU Logix de alto rendimiento con coprocesador integrado de valor con punto flotante (coma flotante) que ofrece el procesamiento de control e información sumamente rápido.

•

Amplio conjunto de instrucciones de múltiples disciplinas para el control secuencial, de procesos, de movimiento y de variadores de alta velocidad.

•

Sistema operativo de multitarea en tiempo real CompactLogix™ 1769-L32E.

•

El modelo de memoria basado en tags cumple con la norma IEC 61131-3 y acepta estructuras de datos multidimensionales definidas por el usuario.

•

Entorno de desarrollo RSLogix5000 con implementaciones de tecnología al día de lenguajes IEC 61131-3 del diagrama de lógica de escalera, diagrama de función secuencial, texto estructurado y diagrama de bloques de funciones.

28


-65-

•

Tarjeta de memoria extraíble CompactFlash para el almacenamiento no volátil de códigos y datos de aplicación.

Figura 2.14 Procesador 1769-L32E. El canal EtherNet/IP integrado de 10/100 Mbps en el procesador acepta hasta 32 conexiones EtherNet/IP de alta velocidad para E/S distribuidas, detectores y accionadores, tales como los variadores PowerFlex; enclavamiento de datos en tiempo real con otros controladores EtherNet/IP, tales como ControlLogix o FlexLogix; y compartición de datos de alta velocidad con sistema HMI, tales como PanelView o RSView32. Simplifica la integración inmediata de las aplicaciones basadas en CompactLogix en arquitecturas de fabricación a gran escala, y también se puede utilizar para la carga/descarga de alta velocidad de datos, configuración en línea y servicios web TCP/IP, tales como diagnósticos remotos y la transmisión de mensajes de email.


En la Tabla 2.12 se presenta las principales características técnicas de procesador CompactLogix

1769-L32E.

En

el

manual

características técnicas del Procesador.

-66-

1769-L32E

se

encontrarán

las

ESPECIFICACIONES

Memoria del usuario

1769-IF4 (serie B o posterior) CH0 - RS-232 EtherNet/IP RS-232 RJ-45 ó 10BaseT DF1 EtherNet/IP 38.4 Kbytes/seg máximo 10/100 MBytes/seg 750 Kbytes

Memoria no volátil

1784-CF64 CompactFlash

Número máximo de módulos de E/S Número máximo de bancos de E/S

16 módulos de E/S 3 bancos 660 mA a 5 VDC 90 mA a 24 VDC 4.74 W

Puertos de comunicación

Corriente del backplane Disipación de energía

Tabla 2.12 Características del Procesador CompactLogix L32E. 2.2.2.3.- Módulo de Comunicación DeviceNet 1769-SDN.29

El módulo DeviceNet o escaner (Figura 2.15) permite la comunicación entre el procesador CompactLogix y una red abierta de nivel bajo, que proporciona conexiones entre dispositivos industriales simples (por ejemplo, detectores y accionadores) y dispositivos de nivel más alto (por ejemplo, computadoras y controladores PLC).

La red DeviceNet utiliza el Protocolo de Control Industrial (CIP), probado para ofrecer control, configuración y recolección de datos para dispositivos industriales.

Figura 2.15 Módulo DeviceNet 1769-SDN 29

http://samplecode.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/sg/1769-um009-en-p.pdf

-67-

El módulo escáner sirve como interface entre los dispositivos DeviceNet y el controlador CompactLogix. El escáner le permite al controlador: •

Leer entradas provenientes de dispositivos esclavos.

•

Escribir salidas a dispositivos esclavos.

•

Enviar y recibir mensajes.

2.2.2.3.1.- Características. En la Tabla 2.13 se presenta las principales características técnicas del módulo de comunicación CompactLogix 1769-SDN. ESPECIFICACIONES Velocidades en baudios

Longitud máxima del cable Disipación de energía, máx. Requerimientos de Poder para DeviceNet

1769-SDN 125 K bits/segundo (predeterminado) 250 K bits/segundo 500 K bits/segundo 500 metros a 125 K baudios 100 metros a 500 K baudios 3.8 W 90 mA a 11 VDC 110 mA a 25 VDC 200 mA por 1.5 s

Tabla 2.13 Características del Módulo DeviceNet 1769-SDN

En el manual 1769-SDN se encontrarán las características técnicas del Módulo DeviceNet. 2.2.2.4.- Módulo de Entradas Digitales 1769-IQ16F.30

El módulo 1769-IQ16F que se muestra en la Figura 2.16 es un módulo de entrada digital de voltaje continuo, su tiempo de respuesta está comprendido entre 1 y 2 ms, éste es el módulo más rápido de la gama CompactLogix que posee 16 entradas de alta velocidad. 30


-68-

Figura 2.16 Módulo de Entradas Digitales 1769-IQ16F

2.2.2.4.1.- Características. En la Tabla 2.14 se presenta las principales características técnicas del Módulo de Entrada Digitales 1769-IQ16F. ESPECIFICACIONES Categoría de voltaje Rangos de voltaje de operación Número de entradas Consumo de corriente del bus (máx.) Disipación del calor

Retardo de hardware

Voltaje de estado desactivado (máx.) Corriente de estado desactivado (máx.) Voltaje de estado activado (mín.) Corriente de estado activado (mín.) Corriente de entrada al momento del arranque (máx.) Impedancia nominal

1769-IQ16F 24 VDC (drenador/surtidor(1)) 10 a 30 VDC a 30 °C (86 °F) 10 a 26.4 VDC a 60 °C (140 °F) 16 110 mA a 5 VDC (0.55 W) 3.55 watts totales (Los watts por punto, más el mínimo de watts, con todos los puntos activados). Desactivado a activado 100 μs (típico) 300 μs (máximo) Activado a Desactivado 250 μs (típico) 1 ms (máximo) 5 VDC 1.5 mA 10 VDC 2.0 mA 250 mA 3KΩ

Tabla 2.14 Características del Módulo de Entradas Digitales 1769-IQ16F

En el manual 1769-IQ16F se encontrarán las características técnicas del Módulo de Entradas Digitales. -69-

2.2.2.5.- Módulo de Entradas Analógicas 1769-IF4.31

Este tipo de módulo (Figura 2.17) de entrada analógica posee 4 canales de entrada de voltaje y corriente que puede ser configurado independientemente. El rango de corriente al cual trabaja este módulo es de 0 a 20 mA y de 4 a 20mA; para más seguridad de los equipos se utilizan de 4 a 20 mA. El voltaje de trabajo del dispositivo es ±10VDC.

Figura 2.17 Módulo de Entradas analógicas 1769-IF4

2.2.2.5.1.- Características. En la Tabla 2.15 se presenta las principales características técnicas del Módulo de Entrada Analógica 1769-IF4. ESPECIFICACIONES Rangos de operación analógica Normal

Rangos analógicos de escala total Número de salidas Consumo de corriente del bus (máx.) Disipación del calor Resolución (máx.) 31

1769-IF4 (serie B o posterior) Voltaje: ± 10 VDC, de 0 a 10 VDC, de 0 a 5 VDC, de 1 a 5 VDC Corriente: de 0 a 20 mA, de 4 a 20 mA Voltaje: ± 10.5 VDC, de -0.5 a 10.5 VDC, de 0.5 a 5.25 VDC, de 0.5 a 5.25 VDC Corriente: de 0 a 21 mA de 3.2 a 21 mA 4 diferenciales o unipolares 120 mA a 5 VDC 60 mA a 24 VDC 2.52 watts totales (watts por punto, más los vatios mínimos, con todos los puntos activados) 14 bits (unipolar) 14 bits con signo (bipolar)


-70-

Rango de voltajes en el modo común Impedancia de entrada Sobrecarga máxima en los terminales de entrada

Máximo de ±10 V por canal Terminal de voltaje: 220 W (típico) Terminal de corriente: 250 W Voltaje: ±30 VDC continuos, 0.1 mA Corriente: ±32 mA continuos, ±7.6 VDC

Tabla 2.15 Características del Módulo de Entradas Analógicas 1769-IF4

En el manual 1769-IF4 se encontrarán las características técnicas del Módulo de Entradas Analógicas. 2.2.2.6.- Módulo de Salidas Digitales Tipo Relé 1769-OW8.32

Los módulos de salidas de relé de 8 puntos 1769-OW8, son utilizados como interruptores o pulsadores (Figura 2.18), los cuales trabajan de 5 a 265 VAC y de 5 a 125 VDC.

Este módulo sirve para el accionamiento de relés electromagnéticos, contactores, temporizadores, interruptores magnéticos o elementos de control de procesos. La respuesta de accionamiento es bastante rápida en la activación y desactivación.

Figura 2.18 Módulo de Salidas Digitales tipo Relé 1769-OW8

32


-71-

2.2.2.6.1.- Características. En la Tabla 2.16 se presenta las principales características técnicas del módulo de salida tipo Relé 1769-OW8. Especificación Rango de voltaje de operación Número de salidas Consumo de corriente del bus (máx.)

Disipación del calor Retardo de señal (máx.) – carga resistiva Corriente de estado activado (mín.) Corriente continua por común (máx.) Corriente continua por módulo (máx.)

1769-OW8 5 a 265 VAC 5 a 125 VDC 8 125 mA a 5 VDC (0.625 W) 100 mA a 24 VDC (2.4 W) 2.83 Watts total (Watts por punto, más los Watts mínimos, con todos los puntos energizados) activación = 10 ms desactivación = 10 ms 10 mA a 5 VDC 8A 16 A

Tabla 2.16 Características del Módulo de Salidas Digitales tipo Relé 1769-OW8

En la Tabla 2.17 se describen las capacidades nominales de los contactos del Módulo de Salidas Digitales tipo Relé 1769-OW8.

Volts (máx) 240VAC 120VAC 125VDC 24VDC

Capacidades nominales de contactos de relé Amps Amperios Voltamperio continuo por Cierre Apertura Cierre Apertura punto (máx) 7,5A 0,75 A 2,5A 1800 VA 180 VA 15 A 1,5 A 1,0A 0,22 A 28 VA 2,0A 1,2 A 28 VA

NEMA ICS-2-125 C300 R150

Tabla 2.17 Capacidades Nominales de Contactos de Salidas tipo Relé 1769-OW8

En el manual 1769-OW8 se encontrarán las características técnicas del Módulo de Salidas tipo Relé.

-72-

2.2.2.7.- Módulo de Salidas Analógicas 1769-OF2.33

Cada canal, en los módulos 1769-OF2 (Figura 2.19) tiene la capacidad de ser configurado individualmente para salidas de corriente analógica (4 a 20 mA ó 0 a 20 mA) o voltaje (±10 VDC, 0 a 10 VDC, 0 a 5 VDC o 1 a 5 VDC). Esto proporciona flexibilidad de aplicación; se utiliza para sensores de proximidad, control de nivel, control y monitoreo de velocidad, y de muchas variables físicas.

Figura 2.19 Módulo de Salidas Analógicas 1769-OF2

2.2.2.7.1.- Características. En la Tabla 2.18 se presenta las principales características técnicas del módulo de salida analógica 1769-OF2. ESPECIFICACIONES Rangos de operación analógica normal

Rangos analógicos de escala total Número de salidas Consumo de corriente del bus (máx.) Disipación del calor

33

1769-OF2 (serie B o posterior) Voltaje: ± 10.5 VDC, de -0.5 a 10.5 VDC, de – 0.5 a 5.25 VDC, de 0.5 a 5.25 VDC de 0 a 20 mA, de 4 a 20 mA Voltaje: ± 10.5 VDC, de –0.5 a 10.5 VDC, de – 0.5 a 5.25 VDC, de 0.5 a 5.25 VDC Corriente: –15 dB a 50 Hz, –18 dB a 60 Hz 2 unipolares 120 mA a 5 VDC 120 mA a 24 VDC 2.63 watts en total (watts por punto más valor mínimo de watts con todos los puntos activados).


-73-

Resolución digital en todo el rango

Precisión general

14 bits (unipolares); 14 bits plus signo (bipolares) ±10 VDC: Signo + 14 bits, 0.64 mV 0 a +5 VDC: Signo + 13 bits, 0.64 mV 0 a +10 VDC: Signo + 14 bits, 0.64 mV +4 a +20 mA: Signo + 14 bits, 1.28 μA +1 a +5 VDC: Signo + 13 bits, 0.64 mV 0 a +20 mA: Signo + 14 bits, 1.28 μA Voltaje: ±0.5 % de escala total a 25 °C Corriente: ±0.35 % de la escala completa a 25 °C

Tabla 2.18 Características del Módulo de Salidas Analógicas 1769-OF2

En el manual 1769-OF2 se encontrarán las características técnicas del Módulo de Salidas Analógicas.

2.2.3.- ACCESORIOS.

A más de los módulos antes mencionados también existen otros módulos que se indican en la Tabla 2.19, y se los puede utilizar con el PLC CompactLogix.

ESPECIFICACIONES DIGITALES 1769-IA8I Módulo 8 entradas digitales aisladas individualmente de CA a 120V 1769-IA16 Módulo 16 entradas digitales de AC a 120V 1769-IM12 Módulo 12 entradas digitales de AC a 240V 1769-OA8 Módulo 8 salidas digitales de AC a 240V 1769-OA16 Módulo 16 salidas digitales de AC a 240V 1769-IG16 Módulo 16 entradas digitales de DC a 5V entrada TTL 1769-IQ6XOW4 Módulo 6 entradas digitales de DC a 24V drenador o surtidor 1769-IQ16 Módulo 16 entradas digitales de DC a 24V drenador o surtidor Módulo 16 entradas digitales de alta velocidad de CC a 24V drenador o 1769-IQ16F surtidor 1769-IQ32 Módulo 32 entradas digitales de DC a 24V drenador o surtidor Módulo 32 entradas digitales con terminación de CC a 24V drenador o 1769-IQ32T surtidor 1769-OB8 Módulo 8 salidas digitales de DC a 24V trabaja como surtidor 1769-OB16 Módulo 16 salidas digitales de DC a 24V trabaja como surtidor

-74-

1769-OB16P 1769-OB32 1769-OB32T 1769-OG16 1769-OV16 1769-OV32T 1769-IQ6XOW4 1769-OW8 1769-OW8I 1769-OW16 ANALÓGICAS 1769-IF4 1769-IF4I 1769-IF8 1769-OF2 1769-OF4CI 1769-OF4VI 1769-OF8C 1769-OF8V 1769-IF4XOF2 1769-IR6 1769-IT6 ESPECIALES 1769-ARM 1769-ASCII 1769-BOOLEAN 1769-HSC 1769-ASCII

Módulo 16 salidas digitales protegidas de DC a 24V trabaja como surtidor Módulo 32 salidas digitales de DC a 24V trabaja como surtidor Módulo 32 salidas digitales con terminación de CC a 24V trabaja como surtidor Módulo 16 salidas digitales de DC a 5V salida a TTL Módulo 16 salidas digitales de DC a 24V trabaja como drenador Módulo 32 salidas digitales de DC a 24V trabaja como drenador Módulo 4 salidas de contacto digitales de DC a 24V Módulo 8 salidas de contacto digitales de DC a 24V Módulo 8 salidas aisladas individualmente de contacto digitales de DC a 24V Módulo 16 salidas de contacto digitales de DC a 24V Módulo de 4 entradas analógicas con una resolución de 14 bits unipolar Módulo de 4 entradas analógicas aisladas individualmente con una resolución de 16 bits unipolar Módulo de 8 entradas analógicas con una resolución de 16 bits unipolar Módulo de 2 salidas analógicas con una resolución de 14 bits Módulo de 4 salidas analógicas de corriente asiladas individualmente con una resolución de 16 bits unipolar Módulo de 4 salidas analógicas de voltaje asiladas individualmente con una resolución de 16 bits unipolar Módulo de 8 salidas analógicas de corriente con una resolución de 16 bits unipolar Módulo de 8 salidas analógicas de voltaje con una resolución de 16 bits unipolar Módulo de 4 entradas y 2 salidas analógicas aisladas individualmente con una resolución de 8 bits mas el signo aislado individualmente Módulo de 6 salidas analógicas con una resolución que depende del filtro de entrada de la configuración Módulo de entradas analógicas mas dos detectores para juntas frías Módulo de reserva de dirección Módulo gateway en serie Módulo de control Módulo contador de alta velocidad Módulo Gateway en serie

Tabla 2.19 Accesorios Complementarios de la Familia CompactLogix

-75-

2.3.- PROGRAMACIÓN DEL PLC La programación, tanto del PLC ControlLogix como del PLC CompactLogix, se lo realiza utilizando el software RSLogix 5000. Para la comunicación de los PLC‘s con la computadora se utiliza el software RSLinx para comunicación vía RJ45 y RS232 para comunicación serial. Se detallarán a continuación lo anteriormente mencionado.

2.3.1.- PROGRAMACIÓN DEL PLC MEDIANTE RSLOGIX.

2.3.1.1.- Software de programación serie Enterprise.

El software RSLogix 5000 Enterprise Series (Figura 2.20) ha sido diseñado para funcionar con las plataformas Logix de Rockwell Automation. Es un paquete de software que cumple con la normativa IEC 61131-3 y ofrece editores de lógica de escalera de relés, texto estructurado, diagramas de bloques de funciones y diagramas de función secuencial para el desarrollo de programas de aplicación. Admite configuración y programación de ejes para el control de movimiento.

Figura 2.20 RSLogix 5000 Enterprise

Con el software RSLogix 5000 Enterprise Series (Figura 2.21), sólo se necesita un paquete de software para programación de control secuencial, de procesos, variadores, de movimiento y de seguridad.

-76-

Figura 2.21 Ventana de trabajo del RSLogix 5000 Enterprise. 2.3.1.1.1.- Características importantes de RSLogix 5000.34 •

Importación parcial de rutinas en tiempo de ejecución, fases, programas y nuevas instrucciones Add-on.

•

Instrucciones de bloques de funciones de control de proceso avanzado.

•

Documentación multilingüe del proyecto con conmutación de idiomas.

•

Importación/exportación XML (L5X) del proyecto completo.

•

Compatibilidad de hardware para la familia 1769-L23 de controladores compactos, switches industriales Stratix.

•

Control de movimiento programable multiejes.

•

Administración de bibliotecas RSLogix Architect.

•

Adición de variadores PowerFlex 4 y 7 en línea en

EtherNet/IP™ y

ControlNet. •

Informe del organizador del controlador.

•

Sincronización de archivos con FactoryTalk AssetCentre.

•

Puede utilizarse para aplicaciones de base discreta, de proceso, de lote, de movimiento, de seguridad y de variadores.

•

Es compatible con la familia escalable de controladores programables de automatización (PAC) Logix.

34

http://www.infoplc.net/Descargas/Descargas_Allen_Bradley/Descargas-Allenbradley.htm

-77-

•

Permite fragmentar la aplicación en programas más pequeños que pueden volver a utilizarse, rutinas e instrucciones que pueden crearse al utilizar distintos lenguajes de programación: diagrama de lógica de escalera, diagrama de bloque de funciones, texto estructurado y diagrama de función secuencial.

•

Incluye un conjunto extenso de instrucciones incorporadas que puede aumentar al crear sus propias instrucciones Add-on definidas por el usuario

•

Permite escribir la aplicación sin tener que preocuparse de la configuración de la memoria.

•

Proporciona la capacidad de crear tipos de datos definidos por el usuario para representar fácilmente componentes específicos de la aplicación en una estructura.

•

Incorpora datos y los comparte con otros productos de software de Rockwell Automation para reducir el tiempo de entrada de datos, proporcionar auditorías y facilitar el manejo de códigos y su uso repetido.

•

La codificación de documentación es más simple y rápida.

•

El aprendizaje es fácil porque cuenta con extensos cursillos y ayuda en línea exhaustiva.

•

Permite importar y exportar la totalidad del proyecto, o componentes y secciones de código, para editarlos con herramientas de otros fabricantes y poder compartirlos fácilmente.

•

Permite distintos niveles de seguridad y protección de propiedad intelectual

•

Permite realizar más fácilmente la depuración y el mantenimiento de la aplicación con forzado de E/S, edición de tiempo de ejecución, adición de tiempo de ejecución de módulos E/S seleccionados y tendencias.

•

Simplifica el mantenimiento, ya que se puede obtener el código fuente en el lenguaje de programación en el que se ha escrito desde el controlador.

•

La configuración de datos y el acceso a ellos en los módulos E/S es simple gracias a cuadros de diálogos fáciles de usar y estructuras de datos predefinidas.

•

Permite realizar actualizaciones manuales y automáticas de firmware de módulos.

-78-

2.3.1.2.- RSLinx.35

El software RSLinx (Figura 2.22) es un servidor de comunicación completo que proporciona conectividad a dispositivos de la planta para una amplia variedad de aplicaciones de software como RSLogix 5, RSLogix 500 y RSLogix 5000, RSView32, RSView Enterprise Series y RSSql/RSBizWare. Además, se proporcionan varias interfaces abiertas para diferentes productos de otros fabricantes como HMI, paquetes de recolección y análisis de datos, y software cliente aplicación diseñado a medida.

Figura 2.22 Software de Comunicación RSLinx

El software RSLinx Enterprise actualmente puede funcionar como servidor de datos para los productos RSView Supervisory Edition ampliamente distribuidos, aplicaciones RSSql, RSBizWare Historian y RSBizWare PlantMetrics, software RSView Machine Edition que incluye las plataformas de hardware PanelView Plus y VersaView y el software RSView Supervisory Edition Station. Se

puede

comunicarse desde y hacia cualquier lugar utilizando el software RSLinx (Figura 2.23).

35

http://www.rockwellautomation.com/rockwellsoftware/design/rslinx/

-79-

Figura 2.23 Ventana de trabajo del RSLinx

2.3.2.- TIPOS DE COMUNICACIÓN 2.3.2.1.- Comunicación Serial RS-232.36

RS-232 (Estándar ANSI/EIA-232), es utilizado para una gran variedad de propósitos,

como

conectar

un

ratón,

impresora

o

modem,

así

como

instrumentación industrial (Figura 2.24). Debido a las mejoras que se han ido desarrollando en las líneas de transmisión y en los cables, existen aplicaciones en las que se aumenta el desempeño de RS-232 en lo que respecta a la distancia y velocidad del estándar. RS-232 está limitado a comunicaciones de punto a punto entre los dispositivos y el puerto serial de la computadora. El hardware de RS-232 se puede utilizar para comunicaciones seriales en distancias de hasta 50 pies.

Figura 2.24 Cable Serial DB-9 36

http://www.rootshell.be/~wcruzy/cd/rs232c.pdf

-80-

2.3.2.1.1.- Pines del conector DB-9

El conector DB de 9 pines debe estar blindado y atado al envolvente del conector en ambos extremos, como se indica en la Figura 2.25.

Figura 2.25 Comunicación serial. El conector DB9 (Figura 2.26) se utiliza principalmente para conexiones en serie, ya que permite una transmisión asíncrona de datos, según lo establecido en la norma RS-232 (RS-232C).

Figura 2.26 Distribución de pines. En la tabla 2.20 se describe la distribución de pines del conector RS-232. Pines Nombre 1

CD: Detector de transmisión

2

RXD: Recibir datos

3

TXD: Transmitir datos

4

DTR: Terminal de datos lista

5

GND: Señal de tierra

-81-

6

DSR: Ajuste de datos listo

7

RTS: Permiso para transmitir

8

CTS: Listo para enviar

9

RI: Indicador de llamada

Tabla 2.20 Descripción de pines del conector DB9. 2.3.2.2.- Comunicación Ethernet/IP.37

La red Ethernet TCP/IP (Figura 2.27) es una red de área local diseñada para el intercambio de información a alta velocidad entre computadoras y dispositivos asociados. El alto ancho de banda de red permite que muchas computadoras, controladores y otros dispositivos se comuniquen a través de largas distancias. En la capa de información, la red Ethernet proporciona acceso de los sistemas en toda la empresa a los datos del proceso. La red Ethernet proporciona muchas posibilidades puesto que se puede maximizar la comunicación entre gran variedad de equipos. Este protocolo es usado por el internet.

Figura 2.27 Comunicación Ethernet/IP.


37

•

Posee velocidad de comunicación de 10 / 100 Mbps

•

Admite 64 conexiones TCP/IP.

http://tec.upc.es/ie/practi/Sistemas.pdf

-82-

•

128 conexiones Logix (entradas y salidas e información).

•

5000 mensajes por segundo.

2.3.2.3.- Comunicación DeviceNet.38

La red DeviceNet es un vínculo de comunicación abierto de bajo nivel que proporciona conexiones entre los dispositivos industriales de bajo nivel, como detectores y accionadores, con los dispositivos de alto nivel como son los controladores. Esta red abierta está basada en la tecnología estándar de red de área de controlador (CAN) y ofrece un nivel de interoperación entre dispositivos similares provenientes de distintos vendedores. Una red DeviceNet reduce: •

Los gastos de instalación.

•

El tiempo de puesta en marcha y habilitación.

•

El tiempo improductivo del sistema y la máquina.

Una red DeviceNet (Figura 2.28) proporciona las siguientes ventajas debido a sus características:

Figura 2.28 Comunicación DeviceNet •

Interoperación, los dispositivos sencillos de otros vendedores que cumplan con las normas DeviceNet son intercambiables lo cual proporciona flexibilidad y selección.

38


-83-

•

Redes comunes, una red abierta proporciona soluciones comunes para el usuario final y reduce la necesidad de ser compatible con una gran variedad de redes de dispositivos.

•

Menores gastos de mantenimiento, los dispositivos se pueden desmontar y reemplazar sin interrumpir el funcionamiento de otros dispositivos.

•

Cableado económico, un solo cable proporciona las comunicaciones y la alimentación eléctrica de 24V. La instalación de dispositivos conectados a la red es más económica que el cableado de E/S tradicional.

2.3.2.3.1.- Características •

La velocidad de comunicación a través de la red DeviceNet es de 125, 250, y 500 Kbps.

•

Permite un máximo de dos conexiones al controlador dedicado.

•

Los medios físicos de transporte son planos, redondos gruesos y redondos finos.

2.4.- PLC SLC 5/0539 Estos PLC´s brindan eficiencia y flexibilidad para una solución de control completa. Los controladores SLC 5/05 (Figura 2.29) controlan cientos de miles de procesos en todo el mundo, en todo tipo de aplicaciones, desde parques de diversiones, hasta procesamiento farmacéutico.

Figura 2.29 PLC SLC 500. 39

/www.qualitrol.com/html/prod_results.asp?Product_Line=SLC%20500&gclid=CPT8vY283Z4CFR9M5Qo dx323Kg

-84-

2.4.1.- CARACTERÍSTICAS40 El SLC 500 (Figura 2.30) es una plataforma robusta basada en chasis, lo cual permite que se pueda configurar dentro de un sistema autónomo o distribuido, para el control confiable de las aplicaciones; puede funcionar independientemente o conectado a una red; puede controlar una sola máquina o puede ser utilizado dentro de las aplicaciones SCADA.

Figura 2.30 PLC SLC 505

Al utilizar un SLC para una aplicación, permite ampliar fácilmente las capacidades del procesador o añadir E/S a medida que crece el sistema; se puede usar una red ControlNet, o EthernNet I/P para distribuir el control a componentes adicionales y a otras plataformas Logix.

Algunas características adicionales son: •

Procesadores veloces y eficaces con un tamaño de memoria de hasta 64 K.

•

Cientos de estilos y opciones de E/S locales y remotas con módulos de comunicaciones de Ethernet incorporadas, así como opciones para DeviceNet, ControlNet y otras redes.

•

Modularidad y flexibilidad que permiten desarrollar un eficaz sistema para una aplicación.

•

Capacidad de E/S discreta de alta velocidad, con E/S especiales.

•

Potencia de control de proceso: una amplia gama de E/S analógicas así como instrucciones matemáticas y PID avanzadas.

40

http://www.ab.com/en/epub/catalogs/12762/2181376/2416247/1239758/

-85-

•

Diseño y fabricación para entornos industriales, capacidad de soportar una amplia gama de temperaturas y condiciones de humedad, así como los más altos niveles de vibraciones y choque.

•

Cumple la normativa internacional para entornos peligrosos, también son certificados para aplicaciones marinas; cumplen con la normativa de la CE establecida por las directivas pertinentes.

2.4.2.- COMPONENTES DEL SLC 5/05 2.4.2.1.- Chasis 1746-A7.41

El chasis (Figura 2.31) aloja al procesador y los módulos de E/S. Se puede elegir entre cuatro tamaños de chasis: de 4 ranuras, 7 ranuras, 10 ranuras y 13 ranuras. Cada chasis debe tener una fuente de alimentación. La fuente de alimentación va montada a la izquierda del chasis. La primera ranura del primer chasis está reservada para el procesador SLC o para el módulo adaptador (1747-ASB, 1747ACN15 o -ACNR15).

Figura 2.31 Chasis 1746-A7

Todos los componentes se deslizan fácilmente en el chasis siguiendo unas guías disponibles en el mismo. No hace falta herramientas para insertar o extraer el procesador o los módulos de E/S.

También se pueden conectar los chasis entre sí para formar un sistema (máximo 3 chasis) utilizando uno de los cables de interconexión de chasis (Figura 2.32).

41


-86-

Figura 2.32 Vista del Chasis 1746-A7 2.4.2.1.1.- Características

En la Tabla 2.21 se presenta las principales características del Chasis 1746-A7 (Figura 2.33).

ESPECIFICACIONES Dimensiones (con lengüetas) -Ancho x alto x profundidad Peso aproximado (sin módulos) Máxima corriente del backplane Ranuras de módulos Tipo de montaje

1746-A7 36.6 x 17.1 x 14.5 cm 1.45 kg (3.2 lbs) 5.1 VDC a 10 A; 24 VDC a 2.88 A 7 montaje en panel

Tabla 2.21 Características del Chasis 1746-A7

Figura 2.33 Chasis 1746-A7

En el manual 1746-A7 se encontrarán características técnicas del Chasis.

-87-

2.4.2.2.- Fuente de Alimentación 1746-P2.42

Los sistemas 1746 requieren una fuente de alimentación rectificada que asegure su funcionamiento normal y seguro. Cuando se configura un sistema modular, deberá tenerse una fuente de alimentación para cada chasis. Estas fuentes de alimentación proveen de poder al procesador y a cada tarjeta de entrada y salida. Excesiva carga de la fuente de alimentación puede provocar la reducción de la vida útil de la fuente de alimentación (Figura 2.34).

Figura 2.34 Fuente de alimentación 1746-P2

La fuente de alimentación va ubicada en el lado izquierdo del chasis de entrada y salida (Figura 2.35).

Características de la fuente de alimentación. •

Tienen un indicador LED que se enciende cuando la fuente de alimentación funciona adecuadamente: así se ahorra tiempo en la solución de problemas.

•

Están diseñadas para resistir breves pérdidas de alimentación: la pérdida de alimentación no afecta al funcionamiento del sistema durante un periodo de 20 milisegundos a 3 segundos, dependiendo de la carga.

42

•

Tienen un cable puente para seleccionar fácilmente entre 120 o 240 VAC.

•

Esta fuente de alimentación además tiene una salida de 24 VDC.

http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/in/1746-in004_-mu-p.pdf

-88-

Figura 2.35 Colocación de la Fuente de alimentación 1746-P2

En los sistemas de control, el aterrizar el chasis ayuda a limitar los efectos de ruido debido a Interferencia Electromagnética (EMI). Conexiones a tierra deberán ir desde el chasis; y la fuente de alimentación en cada controlador y bus de expiación al bus de tierra. En la Figura 2.36 se indica cómo van las conexiones de tierra desde el chasis al bus de tierra. Se aprecian dos métodos, ambos son aceptables pero se recomienda utilizar el bus de datos porque reducen la resistencia eléctrica en la conexión.

Figura 2.36 Fuente de alimentación 1746-P2

-89-


En la Tabla 2.22 se presenta las principales características técnicas de la Fuente de Alimentación 1746-P2.

ESPECIFICACIONES Voltaje de linea Frecuencia de funcionamiento Requerimiento de potencia de linea tipico Corriente de ruptura máxima Capacidad de corriente interna Fusible Capacidad de corriente de usuario a 24Vdc Rango de voltaje de salida a 24Vdc Temperatura de operación

1746-P2 85 – 132VAC 170 – 265VAC 47 – 63Hz 180VA 20 A 5A a 5 VDC 0.96A a 24VDC 1746-F2 o equivalente 200 mA 18 – 30VDC 0 – 60°C

Tabla 2.22 Características de la Fuente de Alimentación 1746-P2

En el manual 1746-P2 se encontrarán las características técnicas de la Fuente de alimentación. 2.4.2.3.- Procesador 1747-L55143

El procesador SLC 5/05 (Figura 2.37) proporciona la misma funcionalidad de control que el procesador SLC 5/04 utilizando comunicaciones estándar de Ethernet en lugar de DH+. La comunicación de Ethernet se produce a 10 Mbps, lo cual proporciona una red de alto rendimiento para carga y descarga de programas, edición en línea, mensajes entre dispositivos similares, adquisición de datos e interface de operador (p. ej. RSView32). La variedad de los tamaños de memoria permite adaptarla con exactitud a las necesidades de la aplicación.

43

http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/qs/1747-qs001_-en-p.pdf

-90-

Figura 2.37 Procesador 1747-L551


En la Tabla 2.23 se presenta las principales características técnicas del Procesador 1747-L551.

ESPECIFICACIONES

Puertos de comunicación

Memoria (palabras) Capacidad de E/S, máx. Sistema local, máx. Tiempo de escan típico Carga de la fuente de alimentación eléctrica a 5 VDC Carga de la fuente de alimentación eléctrica a 24 VDC Tiempo de retención de escaneo del programa después de una interrupción de la alimentación eléctrica

1747-L551 CH0 - RS-232 RS-232

EtherNet/IP RJ-45 ó 10BaseT EtherNet/IP 10/100 Mbps

16 K 4096 entradas discretas/4096 salidas discretas 3 chasis / 30 ranuras 0.9 ms/K 1.0 A 0 mA para el procesador SLC 5/05 20 ms...3 s (según la carga de la fuente de alimentación eléctrica)

Tabla 2.23 Características del Procesador 1747-L551

En el manual 1746-L551 se encontrarán las características técnicas del Procesador.

-91-

2.4.2.4.- Módulo de Entradas Digitales 1746-IB16.44

El módulo 1746-IB16 (Figura 2.38) dispone de 16 entradas digitales que trabajan a un voltaje de 24 VDC, posee 16 puntos de conexión para su utilización.

Figura 2.38 Módulo de Entradas Digitales 1746-IB16


En la Tabla 2.24 se presenta las principales características técnicas del Módulo de entradas Digitales 1746-IB16.

ESPECIFICACIONES Categoría de voltaje Número de entradas Puntos por común Voltaje de operación Consumo de corriente del blackplane Corriente entrada nominal Retardo de señal Voltaje estado Off (max) Corriente estado Off (max)

1746-IB16 24 VDC de entrada 16 16 10 a 30 VDC 5Vdc – 0.050A 24Vdc – 0.0A 8 mA a 24 VDC On = 8ms Off = 8 ms 5 VDC 1.5 mA

Tabla 2.24 Características del Módulo de Entradas Digitales 1746-IB16 44


-92-

En el manual 1746-IB16 se encontrarán las características técnicas del Módulo de Entradas Digitales. 2.4.2.5.- Módulo de Entradas Analógicas 1746-NI8.45

Este módulo permite configurar cada canal de entrada para una señal de voltaje o corriente procedente del detector. Posee alta inmunidad al ruido electrónico y una alta velocidad de respuesta y sus canales se configuran individualmente. Este módulo posee 8 puntos de conexión de voltaje y corriente (Figura 2.39).

Figura 2.39 Módulo de Entradas Analógicas 1746-NI8.


En la Tabla 2.25 se presenta las principales características técnicas del módulo de Entradas Analógicas 1746-NI8.

ESPECIFICACIÓN Corriente de operación Número de entradas Potencia de consumo

Tipo de entrada

45

1746-NI8 200 mA a 5 VDC 100 mA a 24 VDC 8 3.4W máximo (1.0W a 5VDC, 2.4W a 24VDC) ±10 VDC 1 a 5 VDC 0 a 5 VDC 0 a 10 VDC

http://control.etfbl.net/real/174668.pdf

-93-

Impedancia de entrada Corriente de entrada nominal Voltaje de entrada

0 a 20 mA 4 a 20 mA ±20 mA 0 a 1 mA 1 MΩ 30 mA ±30 V

Tabla 2.25 Características del Módulo de Entradas Análogas (1746-NI8)

En el manual 1746-NI8 se encontrarán las características técnicas del Módulo de Entradas Analógicas. 2.4.2.6.- Módulo de Salidas Digitales 1746-OB16.46

Son módulos de salidas discretas (Figura 2.40) configuradas para que trabaje a un voltaje constante de 24 VDC. Estos módulos son de 16 puntos de conexión respectivamente. Las salidas digitales que posee este módulo son del tipo transistor, que trabaja a un voltaje continuo de 10 a 50 VDC.

Figura 2.40 Módulo de salidas digitales 1746-OB16.


En la Tabla 2.26 (Anexo A 3.6) se presenta las principales características técnicas del módulo 1746-OB16. 46


-94-

ESPECIFICACIONES Categoría de voltaje Número de salidas Puntos por común Voltaje de operación Consumo de corriente del blackplane Corriente salida nominal Retardo de señal Voltaje estado Off (max) Corriente estado Off (max)

1746-OB16 10 A / 50 VDC 16 16 10 a 30 VDC 5VDC – 0.050ª 24VDC – 0.0A 8 mA a 50 VDC On = 3ms Off = 5 ms 5 VDC 1.5 mA

Tabla 2.26 Características del Módulo de Salidas Digitales 1746-OB16

En el manual 1746-OB16 se encontrarán las características técnicas del Módulo de Salidas Digitales. 2.4.2.7.- Módulo de Salidas Analógicas 1746-NO4I.47

Este módulo posee una alta resolución que proporciona un control preciso de las salidas de corriente. Sus canales de salida son configurables mediante software de forma individual. Permite seleccionar con gran facilidad el tipo de dato de salida. Posee 4 salidas analógicas solamente de corriente (Figura 2.41). Además tiene un selector interno que permite la activación de las entradas análogas o la utilización de éste como una fuente de 24 VDC.

Figura 2.41 Módulo de Salidas Analógicas 1746-NO4I 47

http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/sg/1747-sg001_-en-p.pdf

-95-


En la Tabla 2.27 se presenta las principales características técnicas del Módulo de Salidas Analógicas 1746-NO4I.

ESPECIFICACIONES Corriente de operación Número de salidas Resolucion Potencia de consumo Tipo de salida Impedancia de entrada Corriente de salida nominal Corriente de salida Voltaje estado Off (max) Corriente estado Off (max)

1746- NO4I 200 mA a 5 VDC 100 mA a 24 VDC 4 14 bit 3.4W máximo (1.0W a 5VDC, 2.4W a 24VDC) Variada 0 a 500 Ohms 21 mA 4 a 20 mA 5 VDC 1.5 mA

Tabla 2.27 Características del Módulo de Salidas Análogas 1746-NO4I

En el manual 1746-N04I se encontrarán las características técnicas del Módulo de Salidas Analógicas.

2.4.3.- ACCESORIOS. En la Tabla 2.28 se menciona otros módulos que se pueden utilizar con el SLC 505. Descripción

Código AB

Entradas digitales Módulo de 4 entradas digitales de AC 100 – 120VAC Módulo de 8 entradas digitales de AC 100 – 120VAC Módulo de 16 entradas digitales de AC 100 – 120VAC Módulo de 4 entradas digitales de AC 200 – 240VAC Módulo de 8 entradas digitales de AC 200 – 240VAC Módulo de 16 entradas digitales de AC 200 – 240VAC Módulo de 16 entradas digitales de 24VDC/VAC Módulo de 8 entradas digitales de 24VDC Módulo de 16 entradas digitales de 24VDC Módulo de 32 entradas digitales de 24VDC

-96-

1746-IA4 1746-IA8 1746-IA16 1746-IM4 1746-IM8 1746-IM16 1746-IN16 1746-IB8 1746-IB16 1746-IB32

Módulo de 16 entradas digitales de 48VDC Módulo de 16 entradas digitales de 125VDC Módulo de 16 entradas digitales de respuesta rápida de 24VDC Módulo surtidor de corriente de 8 entradas digitales de 24VDC Módulo surtidor de corriente de 16 entradas digitales de 24VDC Módulo surtidor de corriente de 32 entradas digitales de 24VDC Módulo surtidor de corriente de TTL 5VTTL 16 entradas Módulo surtidor de corriente de CC de respuesta rápida a 24VDC Salidas digitales Módulo de 8 salidas digitales de CA 120 – 240VAC Módulo de 16 salidas digitales de CA 120 – 240VAC Módulo de 12 salidas digitales con protección contra corrientes altas de CA 120 – 240 VAC Módulo surtidor de DC de 8 salidas digitales de 24VDC Módulo surtidor de DC de 16 salidas digitales de 24VDC Módulo surtidor de DC de 32 salidas digitales de 24VDC Módulo surtidor de corriente alta de DC sin protección de 8 salidas digitales de 24 VDC Módulo surtidor de corriente alta de DC con protección de 16 salidas digitales de 24 VDC Módulo surtidor de corriente alta de DC protegida electrónicamente de 6 salidas digitales de 24 VDC Módulo surtidor de corriente alta de DC protegida electrónicamente de 16 salidas digitales de 24 VDC Módulo surtidor de corriente alta de DC protegida electrónicamente de 32 salidas digitales de 24 VDC Módulo drenador de corriente con protección de 8 salidas digitales de 24 VDC Módulo drenador de corriente con protección de 16 salidas digitales de 24 VDC Módulo drenador de corriente con protección de 32 salidas digitales de 24 VDC Módulo drenador de corriente alta de CC sin protección de 16 salidas digitales de 24 VDC Módulo drenador de corriente de TTL de CC 16 salidas digitales de 5 VDC/TTL Módulo relé de AC/DC de 4 salidas Módulo relé de AC/DC de 8 salidas Módulo relé de AC/DC de 16 salidas Módulo relé aislado de AC/DC de 4 salidas Entradas analógicas. Módulo de 4 entradas de corriente Módulo de 4 entradas de voltaje Salidas analógicas Módulo de 4 salidas diferenciales con selección de voltaje o corriente Módulo de 8 salidas diferenciales con selección de voltaje o corriente Módulo de 16 salidas unipolares, corriente

-97-

1746-IC16 1746-IH16 1746-ITB16 1746-IV8 1746-IV16 1746-IV32 1746-IG16 1746-ITV16 1746-OA8 1746-OA16 1746-OAP12 1746-OB8 1746-OB16 1746-OB32 1746-OBP8 1746-OBP16 1746-OB6EI 1746-OB16E 1746-OB32E 1746-OV8 1746-OV16 1746-OV32 1746-OVP16 1746-OG16 1746-OW4 1746-OW8 1746-OW16 1746-OX8 1746-NO4I 1746-NO4V 1746-NI4 1746-NI8 1746-NI16I

Módulo de 16 salidas unipolares, voltaje Especiales

1746-NI16V 1746-NT4

Módulos de termopar/mV

1746-NT8 1746-INT4 1746-NR4

Módulos de entrada de resistencia Módulo contador de alta velocidad Módulo encoder y contador de alta velocidad de canales múltiples Módulo de control de motores paso a paso Módulo de control de servo

NR8 RTD 1746-HSCE 1746- HSCE2 1746-HSTP1 1746-HSRV 1746-BAS

Módulos BASIC Sistema/módulo de interface de bus de computadora Módulo de moldeado por soplado Módulo de temperatura de barril

1746-BAS-T 1747-PCI 1746-BLM 1746-BTM

Tabla 2.28 Accesorios Complementarios de la Familia SLC.

2.5.- PLC MICROLOGIX 110048 La familia MicroLogix está diseñado para ampliar las aplicaciones a través de módulos de ampliación de entradas analógicas y digitales. También esta versión de MicroLogix posee una pantalla que permite la configuración del mismo tal como se muestra en la siguiente imagen (Figura 2.42).

Figura 2.42 MicroLogix 1100. 48

http://www.ab.com/programmablecontrol/plc/micrologix1100/

-98-

2.5.1.- CARACTERÍSTICAS •

Puerto EtherNet/IP de 10/100 Mbps incorporado para transmisión de mensajes entre dispositivos similares. Ofrece a los usuarios conectividad de alta velocidad entre controladores, con la capacidad de acceder, monitorear y programar desde cualquier lugar donde haya una conexión Ethernet.

•

Funcionalidad de edición en línea; es decir permite hacer modificaciones a un programa mientras está en ejecución, lo cual permite realizar el ajuste fino de un sistema de control en funcionamiento, inclusive en lazos PID. Esta función no sólo reduce el tiempo de desarrollo, sino que facilita la resolución de problemas.

•

Servidor web incorporado, el mismo que

permite al usuario configurar

datos de manera personalizada desde el controlador y observarlos como página web. •

Puerto combinado RS-232/RS-485, que proporciona una variedad de protocolos diferentes de red y punto a punto.

•

Pantalla de cristal líquido incorporada monocromática, que permite al usuario

monitorear

los

datos

dentro

del

controlador,

modificar

opcionalmente dichos datos e interactuar con el programa de control. Muestra el estado de las E/S digitales incorporadas y las funciones del controlador.

Las principales características se detallan en la Tabla 2.29.

ESPECIFICACIONES 1763-L16BBB Alimentación eléctrica de entrada 24 VDC 6 entradas a 24 VDC Entradas digitales 4 entradas 24 VDC de alta velocidad 2 entradas de voltaje 0...10 VDC Entradas analógicas 2 relé (aisladas) 2 FET de 24 VDC Salidas digitales 2 FET de 24 VDC de alta velocidad

-99-

Puertos de comunicación.

1 RS-232/485 combinado (aislado) 1 Ethernet

Tabla 2.29 Características del MicroLogix 1100 1763-L16BBB

En el manual 1763-L16BBB se encontrarán las características técnicas del MicroLogix 1100. 2.5.1.1.- Funciones Adicionales.49 •

Incorpora un contador de alta velocidad de 40 kHz (en los controladores con entradas de Corriente Continua).

•

Dos PTO/PWM de alta velocidad de 40 kHz (en los controladores con salidas de Corriente Continua).

•

Dos entradas analógicas (0-10 VDC, resolución de 10 bits).

•

Una interface de operador simple para mensajes y entrada de bit/número entero.

•

Memoria de programa de usuario de 4 Kbytes y memoria de datos de usuario de 4 Kbytes palabras.

•

Hasta 128 Kbytes para registro de datos y 64 Kbytes para programas.

2.5.1.2.- Aplicaciones.

El MicroLogix 1100 (Figura 2.43) es ideal para una amplia variedad de aplicaciones. Es particularmente apropiado para satisfacer las necesidades de aplicaciones SCADA RTU, envasado y manejo de materiales. Con más memoria para registro de datos y recetas que el MicroLogix 1500, el MicroLogix 1100 es excelente para monitoreo remoto y para aplicaciones que requieren uso intenso de memoria, pero que requieren pocas E/S.

49


-100-

Figura 2.43 Módulo del MicroLogix 1100

2.5.2.- COMPONENTES DEL PLC.

Los módulos de expansión de E/S MicroLogix 1100 proporcionan una funcionalidad superior a bajo costo. Con una variedad de módulos, éstos complementan y amplían las capacidades de los controladores MicroLogix 1100 maximizando la flexibilidad del conteo y tipo de E/S. El diseño del sistema MicroLogix 1100 permite montar los módulos en un riel DIN o en panel. Los seguros DIN y los agujeros de montaje de tornillo son parte integral del diseño del paquete. 2.5.2.1.- Módulo de Entrada y Salidas Analógicas 1762-IF2OF2.50

El módulo posee 2 entradas y 2 salidas (Figura 2.44) que sirve para adquirir señales analógicas procedentes de sensores. Este módulo también permite entregar una señal variable hacia dispositivos fotovoltaicos, actuadores y demás dispositivos que requieran señal variable de voltaje y corriente, cuyos valores están de 0 a 10 VDC y de 4 a 20 mA.

Figura 2.44 Módulo de Entradas y Salidas Analógicas 1762-IF2OF2 50


-101-


En la Tabla 2.30 se presenta características adicionales de este Módulo de Entrada y Salida Analógica 1762-IF2OF2.

ESPECIFICACIONES Rangos de operación analógica Normal Rangos analógicos de escala total Número de salidas Consumo de corriente del bus (máx.) Disipación del calor Resolución (máx.) Rango de voltajes en el modo común

1762-IF2OF2 Voltaje: 0 a 10VDC Corriente: 4 a 20 mA Voltaje: 0 a 10.5VDC Corriente: 0 a 21 mA 4 diferenciales o unipolares 2 salidas 2 entradas 40 mA a 5VDC 105 mA a 24VDC 2.52 watts totales (watts por punto, más los watts mínimos, con todos los puntos activados) 12 bits (unipolar) Máximo de ±10 V por canal

Tabla 2.30 Características del Módulo de Entrada y Salidas Analógicas 1762-IF2OF2

En el manual 1762-IF2OF2 se encontrarán las características técnicas del Módulo de Entrada y Salidas Analógicas. 2.5.2.2.- Módulo de Entradas y Salidas Digitales 1762-IQ8OW6.51

Este módulo (Figura 2.45) puede funcionar tanto en corriente continua como alterna; trabaja como un módulo de entradas digitales en VDC y como relé en VAC y VDC. Entre sus características, posee 8 puntos que operarán como entradas digitales y 6 puntos que trabajarán como relé.

Figura 2.45 Módulo Mixto 1762-IQ8OW6 51


-102-


En la Tabla 2.31 se detallan más características de este Módulo de Entrada y Salida 1762-IQ8OW6.

ESPECIFICACIONES Número de entradas Número de salidas Voltaje de entrada

1762-IQ8OW6

Voltaje de operación de entrada Rangos de voltaje de salida Consumo de corriente del bus (máx.) Disipación del calor

8 6 24 VDC (Surtidor/drenador) 10…30 VDC a 30 °C (86 °F) 10…26.4 VDC a 65 °C (149 °F) 5…265 VAC 5…125 VDC 110 mA a 5 VDC 80 mA a 24 VDC 5.0 W a 30 VDC 4.4 W a 26.4 VDC

Tabla 2.31 Módulo de Entradas y Salidas Digitales 1762-IQ8OW6

En el manual 1762-IQ8OW6 se encontrarán las características técnicas del Módulo de Entrada y Salidas Digitales. 2.5.2.3.- Módulo de Entradas de Termopar 1762-IT4.52

Son módulos dedicados para la conexión de termopar (Figura 2.46) que son las encargadas de sensar temperatura dentro de un ambiente industrial. El rango de operación varía según el termopar a utilizar entre los -180°C hasta los 1370°C. Posee 4 entradas para termopar.

Figura 2.46 Módulo de Entrada para Termopar 1762-IT4 52


-103-


En la Tabla 2.32 se detallan más características de este módulo de entradas y salidas.

ESPECIFICACIONES Voltaje de operación nominal Número de entradas Resolución Consumo de corriente del bus (máx.) Disipación del calor

1762-IT4 30 VAC/30 VDC 4 canales de entrada y un sensor CJC 15 bits más signo 40 mA a 5 VDC 50 mA a 24 VDC 5.0 W a 30 VDC 4.4 W a 26.4 VDC

Tabla 2.32 Módulo de Entrada Para Termopar 1762-IT4

En el manual 1762-IT4 se encontrarán las características técnicas del Módulo de Entradas para Termopar.

2.5.3.- TIPOS DE COMUNICACIÓN

2.5.3.1.- Comunicación Serial RS-232

Cada controlador tiene incorporado un puerto serial que soporta el protocolo RS232/RS–485 y conexión a una red de comunicaciones (Figura 2.47).

Figura 2.47 Comunicación RS-232.

-104-

2.5.3.2.- Comunicación Ethernet/IP.

Incorpora un puerto Ethernet/IP (Figura 2.48) que soporta comunicación Ethernet peer to peer (punto a punto).

Figura 2.48 Comunicación Ethernet/IP.

2.5.3.3.- Pantalla de Comunicación.

Una pantalla LCD (Figura 2.49) incorporada en el PLC permite el monitoreo del estados de las entradas y salidas del controlador. Además tiene un sistema operativo que puede ser actualizado fácilmente con la más reciente versión, mediante una descarga desde su sitio web.

Figura 2.49 Panel LCD. 2.5.4.- ACCESORIOS

A más de los módulos de expansión antes mencionados también existen otros módulos que se indican en la Tabla 2.33; que se puede utilizar con el PLC MicroLogix 1100. -105-

ESPECIFICACIONES DIGITALES 1762-IA8

CARACTERÍSTICAS Módulo de entradas de 8 puntos de 120 VAC Módulo de entradas de 16 puntos drenadores/surtidores de 24 VDC Módulo de salidas Triac de 8 puntos de 120/240 VAC Módulo de salidas de 8 puntos surtidores de 24 VDC Módulo de salidas de 16 puntos surtidores de 24 VDC Módulo de salidas de 8 puntos de relé AC/DC Módulo de salidas de 16 puntos de relé AC/DC Módulo de salidas de 6 puntos de relé AC/DC aislados

1762-IQ16 1762-OA8 1762-OB8 1762-OB16 1762-OW8 1762-OW16 1762-OX6I ANALÓGICAS

Módulo de salidas analógicas voltaje/corriente de 4 canales

1762-OF4

de

ESPECIALES Módulo de entradas RTD/resistencia

1762-IR4

de

4

canales

Tabla 2.33 Accesorios Complementarios de la Familia MicroLogix.

2.6.- PROGRAMACIÓN DEL PLC 2.6.1.- RSLOGIX 50053

El PLC SLC500 y MicroLogix 1100 utilizan el mismo software de programación que se detalla a continuación. El paquete de programación de lógica de escalera RSLogix 500 ayuda a maximizar el rendimiento, ahorrar tiempo de desarrollo de proyectos y mejorar la productividad. Este producto se ha desarrollado para funcionar con los sistemas operativos de 32 bits Windows 95®, Windows 98, Windows NT™ Windows Xp de Microsoft.

53

http://www.rockwellautomation.com/rockwellsoftware/design/rslogix500/

-106-

Los paquetes de programación RSLogix 500 son compatibles con los programas creados en DOS de Rockwell Software para las familias de procesadores SLC 500 y MicroLogix, lo cual facilita el mantenimiento de programas entre plataformas de hardware. Este programa permite crear los programas de control en lenguaje Ladder del autómata.

RSLogix 500 (Figura 2.50) es el software destinado a la creación de los programas del autómata en lenguaje de esquema de contactos o también llamado lógico de escalera (Ladder). Incluye editor de Ladder y verificador de proyectos (creación de una lista de errores) entre otras opciones. Este producto se ha desarrollado para trabajar en los sistemas operativos Windows.

Figura 2.50 Venta de Programación del RSLogix 500.

Existen diferentes menús de trabajo (Figura 2.51) en el entorno de RSLogix 500, a continuación se hace una pequeña explicación de los mismos.

Figura 2.51 Partes de la Ventana de Programación del RSLogix 500. -107-

Barra de menú: Permite realizar diferentes funciones como recuperar o guardar programas, opciones de ayuda, etc.; es decir, las funciones elementales de cualquier software actual. Barra de iconos: Engloba las funciones de uso más repetido en el desarrollo de los programas. Barra de estado del procesador: Permite visualizar y modificar el modo de trabajo del procesador (online, offline, program, remote), cargar y/o descargar programas (upload/download program), así como visualizar el controlador utilizado (Ethernet drive en el caso actual). Los modos de trabajo más usuales son: •

Offline: Consiste en realizar el programa sobre un ordenador, sin necesidad alguna de acceder al PLC, para posteriormente una vez finalizado y verificado el programa, descargar en el procesador. Este hecho dota al programador de gran independencia a la hora de realizar el trabajo.

•

Online: La programación se realiza directamente sobre la memoria del PLC, de manera que cualquier cambio que se realice sobre el programa afectará directamente al procesador, y con ello a la planta que controla. Este método es de gran utilidad para el programador experto y el personal de mantenimiento ya que permite realizar modificaciones en tiempo real y sin necesidad de parar la producción.

Árbol del proyecto: Contiene todas las carpetas y archivos generados en el proyecto, éstos se organizan en carpetas (Figura 2.52). Las más interesantes para el tipo de aplicaciones que se realizará son: •

Controller Properties: Contiene las prestaciones del procesador que se está utilizando, las opciones de seguridad que se quieren establecer para el proyecto y las comunicaciones.

•

Processor Status: Se accede al archivo de estado del procesador.

-108-

•

I/O Configuration: Se podrán establecer y/o leer las tarjetas que conforman el sistema.

•

Channel Configuration: Permite configurar los canales de comunicación del procesador.

Figura 2.52 Árbol del Proyecto del RSLogix 500.

Contiene las distintas rutinas Ladder creadas para el proyecto. Da acceso a los datos de programa que se van a utilizar así como a las referencias cruzadas (cross references). Se podrá configurar y consultar salidas (output), entradas (input), variables binarias (binary), temporizadores (timer), contadores (counter) (Figura 2.53).

Figura 2.53 MicroLogix en RSLogix 500

-109-

Si se selecciona alguna de las opciones, se despliegan diálogos similares al ilustrado en la Figura 2.53, en el que se pueden configurar diferentes parámetros según el tipo de elemento.

Panel de resultados: Aparecen los errores de programación que surgen al verificar el programa realizado (situados en la barra de iconos). Efectuando doble clic sobre el error, automáticamente el cursor se situará sobre la ventana de programa Ladder en la posición donde se ha producido tal error. 2.6.2.- RESUMEN DE LAS CARACTERÍSTICA DEL RSLINX.54 •

Es un software de comunicación completo de la línea Allen Bradley.

•

Se utiliza para la comunicación de los diferentes PLC con una amplia variedad de aplicaciones de software como RSLogix 5, RSLogix 500, y RSLogix 5000.

•

Además permite el enlace vía software con los programadores gráficos tales como: RSView32, RSView

Enterprise series y RSSql/RSBizWare

(Figura 2.54). •

Proporciona una interfaz abierta para diferentes productos de otros fabricantes.

Figura 2.54 Ventana principal del RSLINX 54


-110-

2.6.3.- TIPOS DE CABLE DE COMUNICACIÓN. 2.6.3.1.- Construcción del cable serial RS-232.55

Las patillas físicas en los pines son las siguientes:

Señal

Patilla en DB9

Patilla en DB25

GND:..................

patilla 5................

patilla 7

RX:..................

.

patilla 2................

patilla 3

TX:..................

.

patilla 3................

patilla 2

RTS:..................

patilla 7................

patilla 4

CTS:..................

patilla 8................

patilla 5

DSR:..................

patilla 6................

patilla 6

DTR:..................

patilla 4................

patilla 20

Los conectores suelen llevar una regleta numerando los pines (Figura 2.55) en el plástico que los rodea, que es azul, negro o es blanco.

Figura 2.55 Distribución de terminales DB9.

2.6.3.2.- Construcción de un cable para una red Ethernet/IP.

Para construir el cable para la conexión de la red Ethernet/IP, previo se definirá los tipos de cables de red que se pueden conectar.

55


-111-

•

Cable directo

El cable directo de red sirve para conectar dispositivos desiguales, como un computador con un hub o switch. En este caso ambos extremos del cable deben tener la misma distribución. No existe diferencia alguna en la conectividad entre la distribución 568B y la distribución 568A, siempre y cuando en ambos extremos se use la misma (Figura 2.56), en caso contrario se habla de un cable cruzado.

El esquema más utilizado en la práctica es tener en ambos extremos la distribución 568B. Cable directo 568A

Cable directo 568B

Figura 2.56 Cable Directo. •

Cable Cruzado

Un cable cruzado es aquel cable que interconecta todas las señales de salida en un conector con las señales de entrada en el otro conector, y viceversa; permitiendo a dos dispositivos electrónicos conectarse entre sí con una comunicación full dúplex. El término se refiere - comúnmente - al cable cruzado de Ethernet, pero otros cables pueden seguir el mismo principio. También permite transmisión confiable vía una conexión Ethernet.

-112-

El cable cruzado sirve para conectar dos dispositivos iguales, como 2 computadoras entre sí, para lo que se ordenan los colores de tal manera que no sea necesaria la presencia de un hub. Actualmente la mayoría de hubs o switches soportan cables cruzados para conectar entre sí.

A algunas tarjetas de red les es indiferente que se les conecte un cable cruzado o normal, ellas mismas se configuran para poder utilizarlo PC-PC o PC-Hub/switch.

2.7.- PLC SIEMENS S7 – 226 XM56.

El PLC Simatic S7-226 (Figura 2.57) está concebido, con un diseño modular para soluciones específicas del cliente que hoy no están sobredimensionadas y que mañana podrán ampliarse en cualquier momento. Por todo ello, Simatic S7-200 es una alternativa verdaderamente económica dentro de los equipos de control de gama baja y resulta muy adecuado para todo tipo de aplicaciones de automatización que apuesten por la innovación y las ventajas para el cliente. A pesar de su reducido tamaño, es muy potente y rápido, posee una capacidad de comunicación extraordinaria, y tanto el software como el hardware son fáciles de operar.

Figura.2.57 PLC S7-226 XM.

EL PLC Simatic S7-200 con CPU 226XM, tiene 16 KB de memoria para programa y 10 KB de memoria para datos; y está diseñada especialmente para aplicaciones extensas y de grandes requerimientos de memoria; además de las 40 entradas y 56

http://www.automation.siemens.com/mcms/programmable-logic-controller/en/simatic-s7-controller/s7200/cpu/standard-cpu/Pages/Default.aspx

-113-

salidas digitales incorporadas, se puede expandirlas por medio de módulos de expansión hasta un máximo de 128 entradas digitales y 120 salidas a relé a o transistor. También se pueden conectar periferia analógica de salida o entradas para medición de temperatura, tensión, corriente o resistencia.

El CPU 226XM procesa funciones aritméticas de 32 bits en punto flotante, incluyendo funciones trigonométricas y controladores PID integrados.

2.7.1.- CARACTERÍSTICAS.

•

El nuevo hardware del CPU ofrece la opción de editar durante el modo RUN para obtener más memoria del programa.

•

La CPU 226 incluye filtros de entrada adicionales y característica de captura de pulsos.

•

Tiempo de procesamiento de 0,22 μs por instrucción.

•

Expansión modular de hasta 256 E/S totales.

•

Conjunto eficaz de instrucciones, y rendimiento en tiempo real.

•

Programación vía el puerto de comunicaciones RS-485.

•

Todos los modelos tienen memorias EEPROM para el almacenamiento del programa del usuario 2 ó 4 salidas de tren de pulsos de 30 kHz (modelos alimentados solo con DC).

•

40 E/S en placa, ampliables.

•

Memoria de programación máxima de 24Kbytes.

•

Tiempo de procesamiento de 0,22μs por cada instrucción binaria.

•

6 contadores de alta velocidad de 30kHz.

•

4 salidas de tren de pulsos de 20kHz.

•

2 interfaces de comunicaciones RS-485.

•

Reloj de tiempo real integrado.

En el manual del PLC S7-226 XM se encontrarán con más detalle las características técnicas .

-114-

2.7.2.- COMPONENTES DEL PLC. 2.7.2.1.- Módulo de Entradas y Salidas Análogas EM23557.

Los módulos de ampliación EM 235 (Figura 2.58) disponen de entradas analógicas de 12 bits, siendo rápidos y de bajo costo. Pueden convertir una señal de entrada analógica a su correspondiente valor digital en 149 μs. La señal de entrada se convierte cada vez que el programa accede a la entrada analógica en cuestión. Los tiempos de conversión mencionados se deben agregar al tiempo de ejecución básico de la operación utilizada para acceder a la entrada analógica.

Figura 2.58 Módulo de Entradas y Salidas Análogas EM 235

Los módulos EM 235 proporcionan un valor digital no procesado (sin linealización ni filtraje) que corresponde a la tensión o a la intensidad analógicas en los bornes de entrada del módulo. Puesto que se trata de módulos rápidos, la señal de entrada analógica puede cambiar rápidamente (incluyendo interferencias internas y externas).


En la Tabla 2.34 se muestra las principales características del módulo de expansión.

57

http://es.rsonline.com/web/search/searchBrowseAction.html?method=browseSubRange&Ne=4294954407 &N=4294925583&productNum=4886662

-115-

ESPECIFICACIONES Entradas Tensión Máxima de Entrada Intensidad Máxima de Entrada Convertidor Tiempo de Conversión Análoga Digital Señales Unipolares Señales Bipolares Salida de Tensión Resistencia de Carga para Salida de Voltaje Min Resistencia de Carga para Salida de corriente Max Resolución de Salida para Voltaje Resolución de Salida para Corriente

EM 235 4 Diferenciales 30 V 32 mA 12 bits < 250 us 0 a 32000 -32000 a 32000 -10 a 10 V 5K 0,5 K 12 bits 11 bits

Tabla 2.34 Características del Módulo de Entradas y Salidas Análogas EM235

En el manual EM235 se encontrarán las características técnicas del Módulo de Entradas y Salidas Análogas.

2.7.3.- PROGRAMACIÓN DEL PLC S7 200

2.7.3.1.- Micro/WIN

Esta versión de MicroWin (Figura 2.59) está especialmente diseñada para obtener el máximo rendimiento de las nuevas CPUs (221, 223, 224 y 226), pero permite seguir programando las ya populares S7-21x. Algunas de las ventajas de la versión se mencionan a continuación.

Figura 2.59 Software Micro/Win Step 7

-116-

•

Los botones de la Barra de navegación permiten acceder fácilmente a las herramientas de programación.

•

El árbol de operaciones muestra todos los componentes del proyecto y el juego de operaciones de la CPU. Se puede hacer clic con el botón derecho del ratón en los componentes del árbol para cambiar la estructura o las propiedades de los proyectos. Las operaciones se pueden arrastrar y soltar directamente en los programas KOP o FUP.

•

En los editores LAD y FUP se puede ajustar un factor de zoom cualquiera.

•

Es posible seleccionar la fuente, el tamaño y el color preferidos para el editor (KOP, FUP, AWL).

•

Se puede elegir el tamaño deseado para las retículas de los editores KOP y FUP.

•

El aspecto del área de trabajo de STEP 7-Micro/WIN 32 se puede modificar fácilmente para ajustar las preferencias individuales.

•

La nueva función "Ajustes regionales" ofrece mayor flexibilidad a la hora de elegir las opciones de visualización.

•

2.7.4.- COMUNICACIÓN DEL PLC S7-200. 2.7.4.1.- Cable multimaestro USB/PPI S7-200

Para utilizar el

cable USB se deberá tener instalado STEP 7--Micro/WIN 3.2

Service Pack 4 (o posterior). Se recomienda utilizar el cable USB sólo con una CPU22x S7--200 o posterior. El cable USB (Figura 2.60) no soporta la comunicación Freeport, tampoco la descarga del TP Designer en el TP070.

Figura 2.60 Cable Multiamestro USB/PPI S7-200

-117-

Con respecto al cable multimaestro USB/PPI S7-200, en la Tabla 2.35 se describe la asignación de pines para el conector USB series ‖A‖ de RS--485 a RS—232..

Asignación de pines del conector RS-485

Asignación de pines del conector USB

N° de pin

Descripción de la señel

N° de pin

Descripción de la señal

1

Sin conexión

1

USB Data P

2

Hilo de retorno 24V (Tierra RS-485)

2

USB Dtata M

3

Señal B (RxD/TxD+)

3

USB 5V

4

RTS (nivel TTL)

4

Masa USB

5

Sin conexión

6

Sin conexión

7

Alimentación 24V

8

Señal A (RxD/TxD-)

9

Seleección de Protocolo (bajo=10bits)

Tabla 2.35 Distribucion de Pines del Cable Multimaestro USB/PPI S7-200

2.8.- PANELVIEW PLUS.58 PanelView Plus es una gama de pantallas de interface de operadores altamente versátiles e ideales para las terminales de operador del nivel de máquina dentro de un entorno industrial.

PanelView Plus (Figura 2.61) posee funciones selectivas optimizadas para aplicaciones de tamaño pequeño y preferencia de conectividad con los controladores CompactLogix™ L2x y L3x. Este producto ofrece una solución ideal de integración con toda la confiabilidad de la familia PanelView Plus.

58

http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/pp/2711p-pp007_-es-p.pdf

-118-

Figura 2.61 PanelView Plus 1000

2.8.1.- CARACTERÍSTICAS DEL PANELVIEW •

Pantallas brillantes: Los gráficos en color de 18 bits interactúan para mostrar las funciones avanzadas y las plantillas prediseñadas que se encuentran incorporadas en cada terminal.

•

Sistemas de alarma: Esta solución, compatible con variables incorporadas, multi-idioma, y filtrado de disparos/mensajes, utiliza tres objetos de visualización de alarmas para mostrar al operador información crítica sobre el sistema y la máquina.

•

Multi-idioma: Permite el cambio de firmware localizado en el panel y el cambio de idioma durante el tiempo de ejecución, satisfaciendo así requisitos globales y reduciendo el costo de mantenimiento y desarrollo. Su arquitectura es compatible con las traducciones realizadas por terceros.

•

Registro de datos y visualización de tendencias: El panel permite registrar sus datos históricos y visualizar en forma de tendencia para poder analizarlos convenientemente.

-119-

2.8.2.- COMPONENTES DEL PANEL.59

El terminal PanelView Plus 1000 (Figura 2.62) tiene una configuración fija. No es compatible con módulos de comunicación, ni acepta reemplazo del módulo lógico. El terminal 1000 cuenta con una fuente de alimentación de CC no aislada. Tiene las siguientes partes: •

Módulo de pantalla táctil. Es el dispositivo donde se indica una interfaz gráfica del proceso, también sirve como enlace entre el operador y el Panel View hacia otros dispositivos como el PLC y el computador

•

Puertos USB (2). Sirve para cargar el programa, que se lo realiza en el software FactoryTalk Machine Edition o la versión anterior RSView 32, en la memoria del Panel para posteriormente ser procesado.

•

Puerto serie RS-232. Es el enlace entre el computador y el Panel para su configuración individual. Esta comunicación se lo debe realizar con los cables apropiados de la marca del fabricante.

•

Puerto 10/100Base T Ethernet. El puerto Ethernet permite la comunicación de datos desde el computador hacia el Panel de manera mucho más rápida, también permite la configuración en red a una velocidad de 10/100 Mbps, entre los PLC‘s y el Panel para la visualización y control de procesos.

•

Entrada de alimentación, 110/220 VAC. Posee una fuente propia de entrada de 110 a 220 VAC. Su frecuencia de funcionamiento es de 50Hz a 60 Hz.

•

Ranura para tarjeta CompactFlash Tipo 1. La ranura permite anexar más memoria de almacenamiento para el PanelView Plus 1000.

59

http://samplecode.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/in/2711-in019_-mu-p.pdf

-120-

Figura 2.62 Vista posterior del Panel View plus

2.8.2.1.- Características.

En la Tabla 2.36 se muestra las principales características del PanelView Plus 1000.

Especificación Tipo de pantalla

Tamaño de pantalla Área de visualización (ancho por altura) Resolución de pantalla Luminosidad Retro iluminación Pantalla táctil Eléctricas Voltaje de entrada, CA Consumo de potencia, CA Máx. alimentación eléctrica disponible en ranura PCI, Suministro, CC Suministro, CA Generales Vida útil de la batería Reloj Indicadores LED Memoria Flash para aplicación Almacenamiento de memoria Compact Flash externa

Panel View Plus 1000 Matriz activa de colores, de transistores de película delgada (TFT) pantalla de cristal líquido (LCD) 10.4 pulg. 211 x 158 mm (8.3 x 6.2 pulg.) 640 x 480 300 cd/m2 Nits No sustituible Analógica resistiva 85…264 VAC (47…63 Hz) 160 VA máx. (65 VA típico)

11 W 5W 4 años a 25 °C mín. Con batería de respaldo, + /- 2 minutos al mes "COMM" (verde), "FAULT" (rojo) 12 MB 512 MB máx.

Tabla 2.36 Características del Panel View Plus 1000

-121-

En el manual del PanelView Plus 1000 se encontrarán con más detalle las características técnicas.

2.8.3. SOFTWARE DE PROGRAMACIÓN.

2.8.3.1.- FactoryTalk View Machine Edition. •

Aprovecha la información procedente del área de planta en un solo dispositivo.

•

Maximiza la utilidad de la información procesada para el monitoreo y control de los sistemas de una planta.

•

El software permite escalabilidad entre múltiples plataformas de control.

•

Agilita la implementación de nuevos dispositivos (Figura 2.63).

•

Facilita la reutilización de componentes y aplicaciones de nivel de máquinas con proyectos de nivel de supervisor.

Figura 2.63 FactoryTalk View Machine Edition •

El sistema FactoryTalk Machine Edition Station se ejecuta en PanelView Plus, PanelView Plus CE, así como en ordenadores industriales VersaView y ordenadores de escritorio con sistemas operativos Windows.

•

Comparte una arquitectura común orientada a servicios de FactoryTalk que proporciona una excelente capacidad para integrarse con la plataforma ControlLogix de Allen-Bradley. -122-

•

FactoryTalk Machine Edition es parte del sistema FactoryTalk Enterprise Series, que ofrece una arquitectura HMI escalable.

•

FactoryTalk View Machine Edition incluye FactoryTalk Studio, un sistema de desarrollo para crear proyectos HMI, y FactoryTalk Machine Edition Station, para ejecutar los proyectos creados en el sistema de desarrollo.

-123-

CAPÍTULO III


3.1.- DISEÑO DE LOS MÓDULOS Para el diseño de los módulos se utilizan software como SOLIDWORKS para la simulación estática de esfuerzos y además de AUTOCAD para la realización de los diagramas correspondientes de cada módulo que se incluye en el Anexo B.

Además se deben tomar en cuenta ciertos criterios necesarios por medio de los cuales se determinará el material a utilizar, y los elementos necesarios para el optimó diseño de cada módulo.

Cada uno de los módulos cuenta con elementos de protección y comunicación que se describen en la Tabla 3.1

Elementos

Cantidad

Porta Fusible

1

Fusible

1

Interruptor

1

Conector RJ45 Macho/Hembra

1

Tabla 3.1 Elementos de Protección y Comunicación

-124-

3.1.1.- MÓDULO CONTROLOGIX L61

Para el diseño del módulo ControlLogix se debe tomar en cuenta cada una de las características, como el número de entradas, salidas y puertos de comunicación Ethernet de las que consta el controlador. En la Tabla 3.2 se describe el número de conectores a utilizarse para el diseño del módulo.

Módulos 1756-IB16D 1756-IR6 1756-IF4FX0F2F 1756-OX8I Fuente de salida

MÓDULO CONTROLOGIX L61 Número de Número de Fuentes Número de Entradas Salidas Comunes 16 0 0 4 6 0 0 6 4 2 0 6 0 8 0 8 0 0 1 2

Total Conectores 20 18 18 24 4

Tabla 3.2 Pines de conexión del Módulo ControlLogix L61

Una vez determinado la cantidad de elementos de los que consta el equipo se procede a realizar el diseño del módulo utilizando herramientas de CAD, tanto sus entradas, salidas, interruptor y conector de comunicación Ethernet, como se muestra en la Figura 3.1.

-125-

Figura 3.1 Módulo ControlLogix

En el Anexo A.1 se describe el diseño, los diagramas eléctricos y la simulación de esfuerzos a los que está sometido el Módulo ControlLogix.

-126-

3.1.2.- MÓDULO COMPACTLOGIX L32E

Para el diseño, como en el caso anterior, se describe en la Tabla 3.3 sus características en la cual se indica el número de conexiones de entradas y salidas del controlador, su puerto de comunicación, fuentes y otros elementos necesarios para el diseño del módulo.

Además la fuente de alimentación tiene una salida a 24 VDC, que se colocó como una fuente en el diseño del módulo.

Módulos 1769-IQ16F 1769-IF4 1769-OW8 1769-OF2 Fuente de salida

MÓDULO COMPACTLOGIX L32E Número de Número de Número de Fuentes Entradas Salidas Comunes 16 0 0 2 4 0 1 5 0 8 0 2 0 2 1 3 0

0

1

2


Tabla 3.3 Pines de Conexión del Módulo CompactLogix L32E

En la Figura 3.2 se describe el diseño del módulo, tanto sus entradas, salidas, interruptor y conector de comunicación Ethernet.

-127-

Figura 3.2 Módulo CompactLogix

En el Anexo A.2 se describe el diseño, los diagramas eléctricos y la simulación de esfuerzos a los que está sometido el Módulo CompactLogix.

-128-

3.1.3.- MÓDULO SLC 5/05

Para el diseño del módulo SLC 5/05 se debe tomar en cuenta la cantidad de entradas y salidas, a la vez que su distribución en el módulo. En la Tabla 3.4 se describe el número de conectores a utilizarse para el diseño del módulo.

Módulos 1746-IB16 1746-NI8 1746-OB16 1746-NO4I Fuente de Salida

MÓDULO COMPACTLOGIX L32E Número de Número de Número de Fuentes Entradas Salidas Comunes 16 0 0 2 8 0 0 0 0 8 0 1 0 4 1 5 0 0 1 2


Tabla 3.4 Pines de Conexión del Módulo SLC 5/05

Además la fuente de alimentación tiene una salida a 24 VDC que se colocó como una fuente en el diseño del módulo. En la Figura 3.3 se describe el diseño del módulo tanto sus entradas, salidas, interruptor y conector de comunicación Ethernet.

-129-

Figura 3.3 Módulo SLC 5/05

En el Anexo A.3 se describe el diseño, los diagramas eléctricos y la simulación de esfuerzos a los que está sometido el Módulo SLC 5/05. -130-

3.1.4.- MÓDULO MICROLOGIX 1100

Para el diseño del módulo con el MicroLogix se debe tomar en cuenta el número de conexiones de entradas y salidas del controlador, sus puerto de comunicación, fuentes y otros elementos necesarios, ya que éste es el más pequeño de todos los dispositivos utilizados. En la Tabla 3.5 se describe la distribución de pines del módulo MicroLogix 1100.

Módulos MicroLogix 1100 1762-IQ8OW6 1762-IT4 1762-IF2OF2 Fuente de salida

MÓDULO MICROLOGIX 1100 Número de Número de Fuentes Número de Entradas Salidas Comunes 11 6 0 7 8 6 0 4 4 0 0 0 2 2 0 2 0 0 1 2


Tabla 3.5 Pines de Conexión del Módulo MicroLogix 1100

En la Figura 3.4 se describe el diseño del módulo, tanto sus entradas, salidas, interruptor y conector de comunicación Ethernet.

-131-

Figura 3.4 Módulo MicroLogix 1100

En el Anexo A.4 se describe el diseño, los diagramas eléctricos y la simulación de esfuerzos a los que está sometido el Módulo MicroLogix.

-132-

Además para este controlador es necesario el diseño de una fuente a 24 VDC para su alimentación, como se describe en la Figura 3.5

Figura 3.5 Fuente de Poder de 24 VDC

3.1.5.- MÓDULO PANELVIEW PLUS 1000

En el diseño del módulo PanelView Plus 1000 se toma en cuenta los puertos de comunicación como son el Ethernet, R-232 y los puertos USB de los cuales consta el equipo para su utilización, como se lo describe en la Tabla 3.6.

MÓDULO PANELVIEW 1000 Puertos Cantidad 1 Ethernet 1 RS-232 2 USB

Tabla 3.6 Conexión del Módulo PanelView 1000

En la Figura 3.6 se describe el diseño del módulo.

-133-

Figura 3.6 Módulo PanelView Pus 1000

En el Anexo A.5 se describe el diseño, los diagramas eléctricos y la simulación de esfuerzos a los que está sometido el Módulo PanelView 1000.

-134-

3.1.6.- MÓDULO I/O DIGITALES

Este módulo está diseñado para simular entradas y salidas digitales de los PLC, y consta de 12 Switches, 12 pulsadores (6 normalmente abiertos y 6 cerrados) y de 10 lámparas piloto (6 verdes, 2 amarillas y 2 rojas) que pueden ser utilizados de acuerdo a las necesidades. En la Figura 3.7 se muestra la distribución de los distintos elementos dentro del módulo para una fácil utilización.

Figura 3.7 Módulo I/O Digitales

En el anexo A.6 se describe el diseño y los diagramas eléctricos del Módulo I/O Digitales -135-

3.2.- SELECCIÓN DE DISPOSITIVOS PARA LA CONSTRUCCIÓN DE LOS MÓDULOS Para la construcción de los módulos se debe realizar el dimensionamiento del material base y la selección de ciertos dispositivos como conectores, fusibles, interruptores y otros elementos que serán descritos a continuación.

3.2.1.- MATERIAL BASE

El material seleccionado para la construcción es Vulcatex (Figura 3.8), debido a sus características mecánicas como eléctricas, ya que tiene una alta resistencia y excelente tolerancia al desgaste; a la vez que es un material de fácil mecanizado.

Figura 3.8 Placa Celeron

Para la construcción se seleccionó material de 50 x 50 cm con un espesor de 3/16 de pulgada para los módulos SLC 5/05, CompactLogix, MicroLogix 1100, PanelView Plus 1000 y Simulación de I/O; mientras que para el Módulo ControlLogix se utilizó un material de 50 x 55 cm con un espesor de 1/4 de pulgada ya que con este espesor el material soporta los esfuerzos producidos por la colocación de los equipos de acuerdo a la simulación en SolidWorks.

En la Tabla 3.7 se describen las características técnicas del material Vulcatex (Celeron).

-136-

PROPIEDADES NORMA IEC 893 Densidad Flexión a 230 C/ 150 C / 1800 C Módulo de Elasticidad a la Flexión Resistencia al Impacto Resistencia a la Tracción Fuerza Eléctrica a 90 C en aceite perpendicular a laminaciones Desglose de Tensión a 90 C en paralelo al petróleo laminación Permisividad a 50 Hz y 1Mhz Resistencia de Aislamiento después de Inmersión en Agua Seguimiento Comparativo de Índices Resistencia Térmica La absorción de agua

Unidad g/cm MPa MPa KJ/m MPa KV/mm

Valor Aprox. 1,4 130 Aprox. 7000 >8,8 80 >2,7

KV

5

Ohm

Aprox. 5 >10 6

T.I Mg

CTI 100 120 100

Tabla 3.7 Características de Vulcatex

3.2.2.- CONECTORES JACK BANANA

Para la selección de los conectores se debe tomar en cuenta la cantidad de conectores; el voltaje y la corriente máxima que soportan los módulos. Los conectores seleccionados, de acuerdo a las características técnicas, son de la marca EMERSON – JOHNSON del tipo Jack Banana, como se muestra en la Figura 3.9.

Figura 3.9 Conector Jack Banana Emerson – Johnson

De acuerdo con la corriente máxima que debe soportar el conector, dentro de sus características técnicas se especifica que soporta hasta 15 A y 7000 Vrms de voltaje de aislamiento, que garantizan el funcionamiento de los módulos, ya que la corriente

-137-

máxima que pueden soportar la salida del controlador es de 7.5 A de acuerdo a los características descritas en el capitulo anterior.

Para la diferenciación de las entradas y salidas, tanto digitales como análogas, así como las fuentes, los conectores se seleccionaron en varios colores los conectores descritos en la Tabla 3.8.

Tipo Entrada Digital Entrada Análoga Salida Digital Salida Análoga Comunes y Alimentación Fuentes y Alimentación

Colores Celeste Amarillo Café Violeta Negro Rojo

Tabla 3.8 Selección de Colores de los Conectores

3.2.3.- CONDUCTOR

Para la selección del conductor, al igual que los conectores, se debe tomar en cuenta los valores máximos de las entradas digitales, que son 24 V y con una corriente de 2 A; por lo tanto, se seleccionó un conductor AWG 18 tipo TFF, que soporta hasta una corriente de 6 A. Para las salidas digitales, la corriente máxima es de 10 A y un voltaje máximo de 220 V; entonces se seleccionó un conductor AWG 16 tipo TFF, que soporta una corriente de 12 A.

Para las Entradas y Salidas Análogas se utilizará cable multipar, ya que los valores de voltaje y corriente son +-10 V y de hasta 20 mA, respectivamente.

3.2.4.- FUSIBLES Y PORTAFUSIBLES

Cada uno de los módulos consta de porta fusibles y fusibles para la alimentación de los PLC´s, que se describen en la Tabla 3.9, de acuerdo a la corriente máxima de entrada de cada fuente del controlador.

-138-

Equipos ControlLogix CompactLogix SLC 500 MicroLogix 1100 Módulo I/O Fuentes 24 VDC Fuentes Opcionales

Fusible (Capacidad en Amperios) 2A 1.5 A 1 .5 A 1.5 A 1.0 A 0.5 A 0.5 A

Tabla 3.9 Amperaje de Fusibles de los Módulos

3.2.5.- INTERRUPTOR

El interruptor seleccionado de acuerdo a las características de alimentación de cada uno de los controladores es de la marca Kema – Keur (Figura 3.10) que soporta una corriente de 15 A / 250 V, y cuenta con luz piloto para ver sus cambios de estado.

Figura 3.10 Interruptor Kema-Keur

3.2.6.- CONECTORES DE RED

Para los cables de extensión de red de los que consta el módulo, al igual que para su interconexión mediante Ethernet, se deben utilizar conectores de categoría 5E; tanto macho como hembra como se muestra en la Figura 3.11.

Figura 3.11 Conectores RJ-45

-139-

3.2.7.- CONECTORES RS-232

Para la conexión serial del PanelView al módulo, se requiere de conectores seriales macho y hembra, como se muestra en la Figura 3.12.

Conectores Figura 3.12 Conectores RS-232 DB9

3.2.8.- CABLES USB

Para los conectores USB del PanelView, se utilizará un cable de la marca OMEGA modelo 16U2AE06 que sirve para extender dicho puerto de comunicación, que cumple con las siguientes especificaciones: •

Compatible con SB 1.1 y 2.0.

•

Conector USB tipo de Macho a Hembra

•

Plug and Play.

•

No requiere de alimentación externa ni drives.

•

Dimensión 6 pies (1.82 m).

3.2.9.- SWITCH

El switch seleccionado para el módulo de simulación entradas digitales al PLC, tiene una corriente máxima de 3 A y su voltaje de hasta 240 VAC/ DC.

3.2.10.- PULSADORES

Para el módulo se I/O se utilizará 12 pulsadores, 6 normalmente abiertos y 6 normalmente cerrados, dichos elementos tienen un voltaje máximo de trabajo de 240 VAC/DC y soportan hasta una corriente de 2 A.

-140-

3.2.11.- LÁMPARAS PILOTO

Las lámparas piloto seleccionadas son de la marca CAMSCO que operan a un voltaje de 100 a 120 VAC/DC, y una corriente máxima de 0.5 A. Se utilizarán tres colores Verde, Amarillo y Rojo.

3.3.- IMPLEMENTACIÓN Y MONTAJE La implementación de los módulos consta de varias etapas que serán descritas a continuación

3.3.1.- MECANIZADO

Después de realizarse el diseño de los módulos se procede a la mecanización como se muestra en la Figura 3.13. Para este proceso se utilizaron programas como Autocad para la parte grafica de diseño y Mastercam para la simulación del proceso y la creación de códigos G para el centro de mecanizado, donde se realizan todas las perforaciones para la colocación de los conectores, puertos de comunicación y cableado.

Figura 3.13 Mecanizado de los Módulos

-141-

3.3.2.- GRABADO

Una vez mecanizados los módulos, se realizó el proceso de grabado (Figura 3.14) de las conexiones en la cara frontal de cada módulo mediante la utilización de Autocad y CorelDRAW, y una máquina de grabados tipo laser.

Gr Figura 3.14 Grabado en Laser

3.3.3.- COLOCACIÓN DE CONECTORES

Después del mecanizado y grabado se procede a la colocación de los conectores dentro del módulo para su posterior conexión, como se muestra en la Figura 3.15.

Figura 3.15 Colación de Conectores en los Módulos

-142-

3.3.4.- CABLEADO

Para la finalización de la implementación de los módulos; se procede a realizar el cableado correspondiente de cada uno de los módulos, tanto de entradas y salidas análogas, como digitales; y a su vez las conexiones de alimentación y salidas de fuentes que tiene el módulo, como se muestra en la Figura 3.16.

Figura 3.16 Cableado de los Módulos

Una vez finalizado el proceso de implementación, se procede al montaje de cada uno de los módulos en la mesa, como se muestra en la Figura 3.17.

Figura 3.17 Montaje de Módulos

-143-

3.4.- CONFIGURACIÓN DE DISPOSITIVOS Para la configuración de cada uno de los módulos se debe tomar en cuenta las características de cada elemento, y realizar la configuración de la comunicación serial, que es la que se utiliza para dicho proceso.

3.4.1.- CONTROLLOGIX

Para la calibración del Módulo ControlLogix se debe configurarlo mediante el RSLinx, para poder verificar el estado del controlador, como se muestra en la Figura 3.18, en la cual se selecciona el drive serial de comunicación; que en este caso, es el que recomienda el fabricante para cualquier configuración.

Figura 3.18 Configuración del Drive Serial

Una vez agregado el Drive Serial se procede a la Configuración del Puerto Serial (Figura 3.19), en este caso el puerto de la PC es el COM 6 y se debe seleccionar el tipo controlador que se utilizará, como es Logix 5500/CompactLogix que permiten utilizar toda la gama ControlLogix y CompactLogix, para posteriormente pulsar Auto-Configure para habilitar la comunicación serial y luego dar clic en OK para guardar la configuración del drive.

-144-

Figura 3.19 Configuración de la Comunicación Serial para ControlLogix Mediante el RSLinx se verifica la comunicación serial del Controlador en el drive AB_DF-1, DF1, donde aparecerán todos los módulos que se encuentran conectados al chasis, como muestra la Figura 3.20.

Figura3.20 Comunicación mediante el RSLinx del ControlLogix

Al final se verifica cada uno de los módulos, en Device Properties, para verificar que no existan fallas (Figura 3.21); y de esta manera poder realizar las configuraciones necesarias para realizar la programación mediante RSLogix 5000.

-145-

Figura 3.21 Verificación de cada Módulo del ControlLogix

Una vez verificado cada módulo, se utiliza el software RSLogix 5000 para crear un nuevo proyecto, para lo cual se debe seleccionar el tipo de controlador, en este caso 1756-L61 ControlLogix5561 Controller, además se debe añadir la revisión, que es 17 por la versión del software, posteriormente se debe seleccionar el tipo chasis, como el 1756-A10 10-Slot ControlLogix Chasis, que es el que posee el controlador, también se debe seleccionar el Slot de ubicación del procesador del controlador en el chasis que es el 4 y luego se debe agregar el nombre al proyecto, que es ControlLogix , posteriormente se da clic OK para finalizar la creación el Proyecto, como se indica en la Figura 3.22.

Figura 3.22 Creación de un Proyecto en RSLogix 5000 para ControlLogix -146-

Una vez creado el proyecto se debe configurar mediante RSLogix la comunicación con la que trabajará el controlador, para dicho proceso en Communication/ Who Active seleccionar el controlador en la comunicación serial AB_DF-1, DF1 y Set Project Path para que la carga y descarga de programas sea vía serial, como se visualiza en la Figura 3.23

, Figura 3.23 Configuración de la Comunicación del Proyecto del ControlLogix

Una vez configurada la comunicación, se agrega cada uno de los módulos con los que cuenta el PLC, para el proceso dar clic derecho en 1756 BACKPLANE y New Module, y se agregan todos los módulos con los que cuenta el controlador, como se muestra en la Figura3.24.

Figura 3.24 Agregar Módulos del ControlLogix

-147-

Agregados cada uno de los módulos que posee el controlador, el Módulo está listo para ser utilizado y en éste se pueda realizar cualquier tipo de programa mediante el RSLogix 5000, como se visualiza en la Figura 3.25

Figura 3.25 Configuración de Módulos del ControlLogix

Para verificar la configuración detallada de cada uno de los módulos que consta el ControlLogix, referirse al Anexo D.1.

3.4.2.- COMPACTLOGIX

La configuración del Módulo CompactLogix es la misma que el Contrologix, lo que se debe hacer es conectar el controlador a la PC y automáticamente lo reconoce, como se muestra en la Figura 3.26.

Figura 3.26 Comunicación mediante el RSLinx para CompactLogix

-148-

Al igual que en el ControlLogix, se debe inspeccionar cada uno de los módulos para ver que ninguno está en fallos (Figura 3.27), y de esta manera realizar las configuraciones necesarias para realizar la programación mediante RSLogix 5000.

Figura 3.27 Verificación de cada Módulo del CompactLogix

Una vez verificado cada módulo se utilizará el software RSLogix 5000 para crear un nuevo proyecto; en donde se debe seleccionar el tipo de controlador, que es 1769L32E CompactLogix5332E Controller; además se debe añadir la revisión que es 17 por la versión del software; se debe agregar el nombre al proyecto, que es CompactLogix, posteriormente se pulsa en OK para finalizar la creación el Proyecto, como se muestra en la Figura 3.28.

Figura 3.28 Creación de un Proyecto en RSLogix 5000 para CompactLogix -149-

A continuación se debe configurar, mediante el RSLogix la comunicación con la que trabajará el controlador, para lo cual se selecciona Communication/ Who Active, y se escoge el controlador en la comunicación serial AB_DF-1, DF1 y Set Project Path para que la carga y descarga de programas sea vía serial, como se observa en la Figura 3.29.

, Figura 3.29 Configuración de la Comunicación del Proyecto CompactLogix

Configurada la comunicación se agrega cada uno de los módulos con los que cuenta el PLC, para este paso se da clic derecho en CompactBus Local y New Module, y se agregan todos los módulos con los que cuenta el controlador, como se muestra en la Figura3.30.

Figura 3.30 Agregar los Módulos del CompactLogix Agregados cada uno de los módulos que posee el controlador, el Módulo está listo para ser utilizado y en éste realizar cualquier tipo de programa mediante el RSLogix 5000, como se indica en la Figura 3.31.

-150-

Figura 3.31 Configuración de Módulos del CompactLogix

Para verificar la configuración detallada de cada uno de los módulos que consta el CompactLogix, referirse al Anexo D.2

3.4.3.- SLC 5/05

Para la calibración del Controlador SLC 5/05 se debe volver a configurar la comunicación serial seleccionando otro tipo de controlador, en este caso SLCCHO/Micro/PanelView

y

Auto-Configure

para

que

quede

habilitada

la

comunicación serial y luego pulsar en OK para guardar la configuración del drive, como se muestra en la Figura 3.32.

Figura 3.32 Configuración de la Comunicación Serial para SLC 5/05 -151-

Mediante el RSLinx se verifica la comunicación serial el Controlador en AB_DF-1, DF1 donde aparecerá el controlador SLC, como se indica en la Figura 3.33.

Figura 3.33 Comunicación mediante el RSLinx del SLC 5/05

Una vez verificado cada módulo, se utiliza RSLogix 500 para

crear un nuevo

proyecto, para lo cual se debe seleccionar el tipo de controlador 1747-L551C 5/05 CPU 16K Memoria OS501 Serie C, posteriormente se pulsa Aceptar para finalizar la creación el Proyecto, como se muestra en la Figura 3.34.

Figura 3.34 Creación de un Proyecto en RSLogix 500 para SLC 5/05

Una vez creado el proyecto, se debe configurar

mediante el RSLogix la

comunicación con la que trabajará el controlador, para dicho proceso seleccionar Comunicaciones/ Comunicaciones Sistema, posteriormente se debe escoger el controlador en la comunicación serial AB_DF-1, DF1 y Aceptar para que la carga y descarga de programas sea vía serial, como se muestra en la Figura 3.35 -152-

, Figura 3.35 Configuración de la Comunicación del Proyecto para SLC 5/05

Una vez configurada la comunicación se agrega cada uno de los módulos con los que cuenta el PLC, para lo cual se debe ir a Config de E/S, posteriormente Leer Config de E/S, en donde se lee automáticamente cada uno de los módulos que se encuentran conectados al equipo, como se muestra en la Figura 3.36.

Figura 3.36 Agregar Módulos del Controlador SLC 5/05

Agregados cada uno de los módulos que posee el controlador, el Módulo está listo para ser utilizado y realizar en éste cualquier tipo de programa mediante el RSLogix 500, como se muestra en la Figura 3.37.

-153-

Figura 3.37 Configuración de Módulos del SLC 5/05

Para revisar la configuración detallada de cada uno de los módulos que consta el SLC 5/05, referirse al Anexo D.3.

3.4.4.- MICROLOGIX 1100

La configuración del Módulo MicroLogix 1100 es la misma que el SLC, y se procede a la conexión del controlador a la PC y automáticamente lo reconoce, mediante el software RSLinx se verifica la comunicación serial del Controlador en AB_DF-1, DF1 donde aparecerá el controlador MicroLogix 1100, como se muestra en la Figura 3.38.

Figura 3.38 Comunicación Mediante RSLinx del MicroLogix 1100

-154-

Una vez verificado la comunicación, se utilizará el software RSLogix 500, para crear un nuevo proyecto, en donde se debe seleccionar el tipo de controlador Bul 1763 MicroLogix 1100 Serie B, posteriormente se da clic en Aceptar para finalizar la creación el Proyecto (Figura 3.39).

Figura 3.39 Creación de un Proyecto en RSLogix 500 para MicroLogix 1100

A continuación se debe configurar, mediante RSLogix, la comunicación con la que trabajará el controlador, en este caso ir a Comunicaciones/ Comunicaciones Sistema, posteriormente seleccionar el controlador en la comunicación serial AB_DF-1, DF1 y pulsar en Aceptar para que la carga y descarga de programas sea vía serial, como se muestra en la Figura 3.40

, Figura 3.40 Configuración de la Comunicación del Proyecto del MicroLogix 1100

-155-

Posteriormente, se agrega cada uno de los módulos con los que cuenta el PLC, para dicho proceso se debe ir a Config de E/S, a continuación Leer Config de E/S, en donde se lee automáticamente cada uno de los módulos que se encuentran conectados al equipo, como se muestra en la Figura 3.41.

Figura 3.41 Agregar Módulos del Controlador MicroLogix 1100

Agregados cada uno de los módulos que posee el controlador, el Módulo está listo para ser utilizado y realizar cualquier tipo de programa mediante el RSLogix 500, como se muestra en la Figura 3.42.

Figura 3.42 Configuración de Módulos del MicroLogix 1100

Para mejor detalle de la configuración de cada uno de los módulos que consta el MicroLogix 1100, referirse al Anexo D.4. -156-

3.4.5.- PANELVIEW PLUS 1000

La configuración del panel se la realiza vía Ethernet ya que el dispositivo no cuenta con el cable de comunicación serial necesario para el proceso. En el Capitulo 4 se procede al diseño e implementación de una red Ethernet con este dispositivo.

-157-

CAPÍTULO IV IMPLEMENTACIÓN DE UNA RED DE COMUNICACIÓN ENTRE PLC Y PANEL OPERADOR

4.1.- DESCRIPCIÓN

DE

LAS

REDES

DE

COMUNICACIÓN

ETHERNET La mayoría de procesos dentro de la industria están compuestos por varios dispositivos, que abarcan desde uno o varios equipos que intervienen en un proceso productivo.

Ethernet/IP utiliza todos los protocolos del Ethernet tradicional, incluso el Protocolo de Control de Transmisión (TCP), el Protocolo Internet (IP), y las tecnologías de acceso mediático y señalización disponibles en todas las tarjetas de interfaz de red (NICs) Ethernet. Al basarse en los estándares tecnológicos Ethernet, el Ethernet/IP proporciona el correcto funcionamiento con todos los dispositivos del estándar utilizados en la actualidad.

Ethernet/IP resulta ideal para las tareas de control de E/S, configuración y diagnóstico, y para la adquisición de datos en entornos industriales, especialmente si se tiene en cuenta la interoperabilidad e intercambiabilidad de un protocolo internacional de automatización.

4.1.1.- DISPOSITIVOS DE RED

A una red se puede conectar dos tipos básicos de dispositivos: •

Clientes: Acceden a los recurso de la red (A nivel ofimático se denominan Estaciones de Trabajo)

-158-

•

Servidores: Permiten que los dispositivos conectados a la red puedan acceder a los recursos y utilizarlos.

4.1.2.- DIRECCIONES ETHERNET

Todos los dispositivos de red tienen que poder identificarse de manera inequívoca. Para esto se deben utilizar dos tipos de direcciones:

4.1.2.1.- Dirección MAC

Se trata de un número único de identificación de 6 bytes que identifica al fabricante de los equipos de la red. Todos los elementos de la red tendrán una dirección MAC, o dirección física, única. Su formato indica que los primeros 3 bytes es la distinción del fabricante de cada tarjeta Ethernet, el resto de la dirección se utiliza para describir cada interface Ethernet de ese fabricante; para este caso Allen Bradley utiliza el siguiente formato 00:00:BC:XX:XX:XX.

En la Tabla 4.1 se describe las direcciones MAC de algunos dispositivos de Allen Bradley. Dirección MAC 00:00:BC:56:95:A1 00:00:BC:37:A7:EE 00:00:BC:2E:DD:58

Equipos Tarjeta 20-COM-E para PowerFlex 700 VC Procesador 1747-L551 Módulo Ethernet 1756-ENBT/A

Tabla 4.1 Descripción de Direcciones MAC de Dispositivos Allen Bradley

4.1.2.2.- Dirección IP

La otra posibilidad de distinguir una estación de otra, dentro de una red, es la del direccionado IP. Cada equipo dentro de una red Ethernet tiene una dirección codificada en 4 bytes que permite las direcciones de red y el equipo. La dirección IP se basa en combinación de 32 bits, en cuatro grupos de un byte, de donde sale el nombre IPv4; en la Tabla 4.2 se describen las clases de dirección IP que existen.

-159-

CLASE A B C D E

0 10 110 1110 11110

ID red ID red ID red ID red ID red

RED ID estación ID estación ID red ID estación ID red ID red Multidifusión Reservado

ID estación ID estación ID estación

Tabla 4.2 Tipos de Direcciones IP

Dentro del direccionamiento IP, aparecen dos tipos de dirección en función de su temporalidad: •

Dirección IP Estática: Son direcciones fijas y asociadas a equipos que presten servicios, siempre debe ser la misma para poder ser localizada por el servidor.

•

Dirección IP Dinámica: Se trata de direcciones que se asignan en el momento de conectar un equipo a una red, y que pueden ir cambiando para el mismo equipo en base a unos criterios de tiempo o de conexión. Esta dirección cambiará cada vez que el equipo se desconecte.

4.1.3.- ASIGNACIÓN DE DIRECCIONES IP

Generalmente un equipo comunicable en Ethernet, viene con una dirección IP basada en su MAC. A la hora de asignar direcciones IP a un equipo existen varias posibilidades:

4.1.3.1.- Protocolo BOOTP (BootStrap)

En una red local es posible encontrar equipos sin disco, como autómatas programables, que necesitan ayuda externa para arrancar y conectarse a los servicios

de

red.

Mediante

el

Protocolo

BootStrap

es

posible

asignar

automáticamente la dirección IP a un equipo desde un servidor que soporte este protocolo. El servidor BOOTP proporcionará al equipo los siguientes datos:

-160-

•

Su dirección MAC

•

La dirección del servidor BOOT

•

La asignación de la dirección IP

En la Figura 4.1 se describe el Protocolo BOOTP.

Figura 4.1 Descripción del Protocolo BOOTP

4.1.3.2.- Protocolo DHCP

DHCP es un Protocolo que utiliza el principio de préstamo de direcciones IP. Una dirección IP es asignada por un servidor DHCP a un cliente de la red que cambia en el tiempo, generalmente en cada sesión, como se muestra en la Figura 4.2

Figura 4.2 Descripción del Protocolo DHCP

Este protocolo es útil en redes de pocas estaciones, pero no se recomienda en redes de PLC ya que la conexión de este dispositivo se realizará mediante su IP, y no interesa que vaya cambiando.

-161-

4.1.3.3.- Mediante Software del fabricante

Cada uno de los fabricantes de los equipos tiene programas e interfaces que permiten la asignación de la dirección IP. En este caso Allen Bradley tiene dos programas mediante los cuales se puede realizar esta configuración, como son RSLinx y RSLogix 5000 y 500, como se muestra en la Figura 4.3

Figura 4.3 Configuración de la dirección IP mediante RSLinx

4.2.- DISEÑO Y CONFIGURACIÓN DE LA RED Para el diseño de la red se debe tomar en cuenta ciertos criterios, con los cuales se tendrá los parámetros necesarios para el correcto desarrollo dentro de todas sus etapas.

4.2.1.- PLANIFICACIÓN

Dentro del proceso a controlar, exista la necesidad de seleccionar los equipos, que en este caso se aplicará para el control de nivel de un tanque; para dicho proceso se requiere de un PLC, un variador de frecuencia, la pantalla para la interface gráfica de control y una PC. La conexión de todos estos elementos se lo realizará mediante Ethernet, como se muestra en la Figura 4.4.

-162-

Figura 4.4 Control de Nivel de un Tanque por medio de una red Ethernet

4.2.2.- SELECCIÓN DE DISPOSITIVOS

Después de haber planificado la conexión de la red, se debe seleccionar los dispositivos de acuerdo a la necesidad de nuestro proceso, en base a cada uno de los dispositivos Allen Bradley que posee el Laboratorio de PLC`s de la ESPE-L. A continuación se describe que dispositivos se utilizará para su desarrollo.

4.2.2.1.- PLC Contrologix L61

Se seleccionó el PLC ControlLogix por tener acceso a la red Ethernet mediante el módulo de interface 1756-ENBT/A, a través del cual se puede enlazar cada uno de los dispositivos y/o elementos de la red. Este dispositivo cuenta con entradas y salidas tanto análogas como digitales que se necesitan para el control del proceso.

-163-

4.2.2.2.- PanelView Plus 1000

Para el desarrollo de la interface grafica del proceso se lo realizará mediante este panel, ya que consta de un módulo Ethernet dentro de sus tarjetas de comunicación; además se cuenta con el software de programación de este dispositivo que es el FactoryTalk Machine Edition. 4.2.2.3.- Variador de Velocidad

Debido a que el variador PowerFlex 700 puede ser acoplado a Ethernet con la tarjeta 20-COMM-E, fue seleccionado para comandar el control de velocidad de este proceso. 4.2.2.4.- Switch Ethernet

En este caso se cuenta con un switch Ethernet de la marca Allen Bradley que facilita la interconexión entre los distintos dispositivos.

4.2.2.5.- Cables

Los cables a utilizarse son tanto cruzados como directos, y de acuerdo con la recomendación del fabricante deben ser de categoría 5E.

4.2.3.- CONFIGURACIÓN DE DISPOSITIVOS

En la configuración de cada uno de los dispositivos se debe tomar en cuenta la dirección IP. Para la utilización del puerto de comunicación Ethernet se deben seleccionar cada una de las direcciones IP que se van asignar a cada uno de los dispositivos. En la Tabla 4.3 se indica cada una de las direcciones IP, en este caso existen varios tipos de direcciones que se pueden asignar a los dispositivos. Para la red se seleccionó una IP de Clase B, donde los dos primeros bytes representan la red, mientras que los dos últimos bytes representan la estación de trabajo.

-164-

Dispositivo PC PLC ControlLogix L61 PanelView Plus 1000 PowerFlex 700

Dirección IP Máscara de Red 10.111.1.2 255.255.255.0 10.111.1.12 255.255.255.0 10.111.1.19 255.255.255.0 10.111.1.25 255.255.255.0

Tabla 4.3 Direcciones IP y Máscara de Red

La asignación de las direcciones IP y máscara a los dispositivo se lo puede realizar de tres maneras; mediante el RSLinx utilizando la comunicación serial, mediante el RSLogix y por medio del BOOT-DHCP server que son los que permiten configurar los dispositivos o sus módulos de comunicación Ethernet.

En el caso del Panel la configuración se la realiza accediendo directamente, mediante la configuración propia del PanelView Plus 1000.

A continuación se describe la configuración de las direcciones IP de cada uno de los dispositivos.

4.2.3.1.- Configuración de la PC

Para la configuración de la dirección IP (Figura 4.5), en la máquina se debe ingresar a Inicio/Conectar a/Mostrar todas las conexiones, para acceder al panel donde se encuentran todos los adaptadores de red con los que cuenta la PC.

Figura 4.5 Mostrar todas las conexiones de red

-165-

Posteriormente acceder a Propiedades de Conexión de área local (Figura 4.6), para configurar la conexión.

Figura 4.6 Propiedades de Conexión de área local

Una vez que se accede a propiedades de Conexión de área local, se procede a seleccionar Propiedades de Protocolo Internet (TCP/IP) (Figura 4.7), en donde se agregara la dirección IP de la PC.

Figura 4.7 Propiedades del Protocolo Internet

Para finalizar el proceso de configuración se debe seleccionar Usar la siguiente dirección IP e introducir la dirección IP seleccionada, que en este caso para la PC es 10.111.1.2 con una máscara 255.255.255.0 y se debe dar clic en Aceptar, para que se almacene la dirección IP en la PC, como se muestra en la Figura 4.8.

-166-

Figura 4.8 Configuración de la IP y Máscara de la PC

4.2.3.2.- Configuración del PLC

Para la configuración del controlador se debe agregar el Drive de Configuración Serial por medio del RSLinx, ya que es la configuración que recomienda Allen Bradley, como se muestra en la Figura 4.9.

Figura 4.9 Configuración del Drive Serial

-167-

A continuación se procede a la Configuración del Puerto Serial (Figura 4.10), en este caso el puerto de la PC es el COM 6 y se debe seleccionar el tipo controlador que se utilizará, como es Logix 5500/CompactLogix que permiten utilizar ControlLogix L61 que se va a configurar, posteriormente se procederá a dar un clic en Auto-Configure para habilitar la comunicación serial y luego pulsar en OK para guardar la configuración.

Figura 4.10 Configuración de la Comunicación Serial Mediante el RSLinx se verifica la comunicación serial del Controlador en el drive AB_DF-1, DF1, donde aparecerán todos los módulos que se encuentran conectados al chasis, como muestra la Figura 4.11.

Figura 4.11 Verificación de la Comunicación del ControlLogix Mediante el RSLinx

-168-

Una vez verificado que todos los módulos del controlador estén agregados, se accede a

Module Configuration del Módulo de Comunicación Ethernet 1756-

ENBT (Figura 4.12).

Figura 4.12 Configuración del Módulo Ethernet

Una vez que se accede a propiedades del módulo, se debe seleccionar Port Configuration, y cambiar la configuración de dinámica a estática, en donde se asignará la dirección IP 10.111.1.12 con una máscara 255.255.255.0 y se debe dar clic en Aceptar, para que se almacene en la memoria no volátil del controlador, como se muestra en la Figura 4.13.

Figura 4.13 Configuración de IP y Máscara para ControlLogix L61

-169-

4.2.3.3.- Configuración del Variador PowerFlex 700

Ya que no se dispone del cable de comunicación serial del dispositivo se procederá a configurar de acuerdo al BOOT-DHCP Server que utiliza la dirección MAC del dispositivo. Lo primero que se bebe hacer es acceder al programa, y seleccionar Tools/Network Setting, para acceder a los parámetros de configuración de la red, como se muestra en la Figura 4.14.

Figura 4.14 BOOT DHCP Tools

Una vez que se accede a configuraciones de la red, se procede a ingresar la Máscara de la red, que en este caso es 255.255.255.0, y dar clic en OK para guardar la configuración, como se muestra en la Figura 4.15.

Figura 4.15 Ingreso de la Máscara de Red

Ingresada la máscara de la red, se procede a la conexión del PowerFlex 700 a través del puerto de comunicación Ethernet de la PC, para que el BOOT-DHCP

-170-

reconozca su dirección MAC (00:00:BC:56:95:A1), como se muestra en la Figura 4.16.

Figura 4.16 Detección de la Dirección MAC del Variador a través del BOOT-DHCP

Una vez que el BOOT-DHCP reconoce la dirección MAC del Variador, se da doble clic en la dirección para acceder a la configuración de la IP de Red, que para el PowerFlex 700 es 10.111.1.25 y dar clic en OK para guardar la configuración, como se muestra en la Figura 4.17.

Figura 4.17 Configuración de IP y Máscara para PowerFlex 700

Posteriormente luego de asignar la dirección IP se debe deshabilitar el BOOT-DHCP para que la dirección se almacene en el dispositivo.

4.2.3.4.- Configuración del PanelView Plus 100

La configuración de la dirección IP del panel se la realiza directamente accediendo al menú principal a Terminal Settings, como se muestra en la Figura 4.18.

-171-

Figura 4.18 Menú Principal del PanelView Plus 1000

Una vez que se accede al menú de configuración del Panel, se debe seleccionar Network and Comunication, en donde se encuentran las configuraciones de las interfaces de comunicación (Figura 4.19).

Figura 4.19 Configuraciones del PanelView

Al acceder a la configuración de comunicaciones se debe seleccionar Network Conection, donde se encuentran los elementos de configuración de red del panel, como se visualiza en la Figura 4.20.

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Figura 4.20 Menú de Redes y Comunicaciones del PanelView

Para acceder a la configuración de la tarjeta Ethernet del panel se debe seleccionar Network Adaptors, como se muestra en la Figura 4.21.

Figura 4.21 Conexiones de Red del PanelView En los adaptadores de red se selecciona IP Address, como se muestra en la Figura 4.22.

-173-

Figura 4.22 Adaptadores de Red del PanelView

Una vez que se accede al IP Address, se procede a cargar la dirección IP y la máscara correspondiente, que en este caso es 10.111.1.19 y 255.255.255.0, para finalizar dar clic en OK para almacenar la dirección IP en el panel, como se muestra en la Figura 4.23.

Figura 4.23 Configuración de IP y Máscara para PanelView Plus 1000

Para finalizar el proceso de configuración, se procede al Reset del Panel para guardar la configuración, como se muestra en la Figura 4.24. -174-

Figura 4.24 Reset del PanelView

4.3.- IMPLEMENTACIÓN Y CONEXIONES Asignadas las direcciones IP de los dispositivos, a continuación se procede a realizar la conexión de todos los elementos de la red, a través del switch para realizar la red y programar cada uno de los elementos, como se muestra en la Figura 4.25.

Figura 4 .25 Implementación de la Red Ethernet

Para la configuración del Drive Ethernet, en RSLinx se debe agregar EtherNetIP/Drive, al acceder en Comunications/Configure Drives, donde se configura éste, como se muestra en la Figura 4.26 -175-

Figura 4.26 EtherNetIP/Drive

Al drive Ethernet se le asignará el nombre de ESPE_IP, como se muestra en la Figura 4.27.

Figura 4.27 Asignación del nombre a EtherNetIP/Drive

Para terminar con la configuración del drive Ethernet, se enlaza con la tarjeta de comunicación de la PC (10.111.1.2), y luego dar clic en Aceptar para guardar los cambios (Figura 4.28)

-176-

Figura 4.28 Configuración del EtherNetIP/Drive

Finalizada la configuración del drive, mediante RSLinx se puede visualizar los dispositivos conectados a través de Ethernet, como se indica en la Figura 4.29.

Figura 4.29 Verificación del EtherNetIP/Drive Mediante el RSLinx

Además se debe agregar el drive Ethernet Device con el nombre de PC_Ethernet para poder visualizar a la PC, como se muestra en la Figura 4.30.

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Figura 4.30 Drive Ethernet Device

A continuación se debe agregar la dirección IP de la PC 10.111.1.2 dentro de la configuración y dar clic en Aceptar para guardar los cambios, como se visualiza en la Figura 4.31.

Figura 4.31 Configuración del Ethernet Device

Para finalizar la configuración del drive (Figura 4.32), mediante RSLinx se verifica que la PC la reconoce como RSLinx Server.

Figura 4.32 Verificación del Ethernet Device Mediante el RSLinx

-178-

Para comprobar que todos los elementos de la red se encuentren en condiciones operables, se debe verificar sus comunicaciones mediante RSNetWorx EtherNet/IP a través del Network Health Monitor para ver que no tengan algún fallo o existan problemas de comunicación, como se visualiza en la Figura 4.33.

Figura 4.33 Verificación de la Red mediante RSNetWorx

Al finalizar se debe crear un nuevo proyecto en RSLogix 5000 donde se configura cada uno de los módulos del PLC y los parámetros del Variador.

4.3.1.- PROGRAMACIÓN Y CONFIGURACIÓN DEL

PLC Y

VARIADOR DE VELOCIDAD Realizada la configuración de los módulos de entradas y salidas, además de la comunicación del PLC, se debe configurar el Variador PowerFlex 700 que se encuentra dentro de la red, mediante la interface de comunicación 20-COMM-E, para posteriormente realizar la programación del PLC.

-179-

4.3.1.1.- Configuración y Programación del Variador mediante RSLogix 5000

Para la configuración del variador mediante RSLogix 5000, se debe acceder al módulo de comunicación Ethernet 1756-ENBT/A, a través del cual se accede a la red Ethernet, en donde se debe dar doble clic y se accede a New Module, como se muestra en la Figura 4.34.

Figura 4.34 Creación de Módulo de Comunicación Ethernet

Para agregar el módulo se debe buscar el drive, que en este caso es el PowerFlex 700-200V-E vía 20-COMM-E (Figura 4.35), y dar clic en OK, ya que es el variador con el cual se implementará la red.

Figura 4.35 Selección del Drive PowerFlex 700 Vía 20 COMM-E

-180-

Luego de agregar el módulo se procede a la configuración, donde se le asignará un nombre, en este caso powerflex, además se le direcciona la IP, que es la 10.111.1.25, como se muestra en la Figura 4.36.

Figura 4.36 Configuración del PowerFlex 700 Para setear ciertos parámetros de entrada y salida del variador necesarios para el proceso, dentro de la configuración se debe ingresar a Change, y se accede a los DataLink, en donde se habilitará el Datalink A, como se indica en la Figura 4.37.

Figura 4.37 Habilitación del Datalink

Posteriormente se selecciona los Parámetros (91 SpeedRefAHi y 92 SpeedRefALo), en Output Data, que son datos de control de la Velocidad Máxima y Mínima en

-181-

función de la frecuencia, ya que se observa el dato como una salida del variador, pero desde RSLogix se lo determina como una entrada, como se visualiza en la Figura 4.38.

Figura 4.38 Configuración de Parámetros del Datalink Una vez configurado el PowerFlex 700, se verifica a través del RSLogix (Figura 4.39), que se encuentre dentro del módulo Ethernet.

Figura 4.39 Verificación de los Drive Ethernet Mediante el RSLogix 5000

Verificado que el variador se encuentra agregado al proyecto mediante Ethernet, a continuación se debe verificar los tags generados como son el powerflex:I , que es

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el que permite el control de las entradas, y el powerflex:O, que permite controlar las salidas del PowerFlex 700, como se muestra en la Figura 4.40.

Figura 4.40 Tags del PowerFlex 700 Para acceder a los parámetros del variador se debe ir a Properties, como se indica en la Figura 4.41.

Figura 4.41 Propiedades del PowerFlex 700

Una vez en propiedades se selecciona Drive, donde se accede a la lista de parámetros que tiene el PowerFlex 700 (Figura 4.42).

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Figura 4.42 Drive del PowerFlex 700

Para la configuración del PowerFlex 700 se procede a realizar un Upload de los datos para agregar cada uno de los parámetros necesarios para el proceso (Figura 4.43).

Figura 4.43 Subida de Datos del PowerFlex 700

Una vez que se suben los datos, se debe ir a Parameter List, en donde se cargará los datos necesarios para el proceso, como se indica en la Figura 4.44.

-184-

Figura 4.44 Configuración de los Parámetros del Variador

Dentro de la lista de parámetros del variador, se deben cargar las características del motor, velocidades máximas y mínimas, habilitación de entradas tanto análogas como digitales, como se muestra en la Tabla 4.4.

# 40 41 42 43 44 45 46 81 82 90 91 92 140 142 300 301

PARÁMETROS Motor Type Motor NP Volts Motor NP FLA Motor NP Hertz Motor NP RPM Motor NP Power Motor NP Units Minimum Speed Maximum Speed Speed Ref A Sel Speed Ref A Hi Speed Ref A Lo Accel Time 1 Decel Time1 Data In A1 Data In A2

VALOR Induction 220 3 60 1800 0.75 Horsepower 0.0 70.00 Anolog In 2 70.00 30.00 10.00 5.00 91(Speed Ref A Hi) 92(Speed Ref A Lo)

-185-

UNIDADES VAC A Hz RPM

Hz Hz Hz Hz Seg Seg

325 326 345 361 362 345

10.00 0.00 Output Frec Stop - CF Start Output Frec

Analogo In 2 Hi Analogo In 2 Lo Analog Out2 Sel Digital In 1 Sel Digital In 2 Sel Analog Out2 Sel

Tabla 4.4 Parámetros del Variador

Para finalizar el proceso de configuración del Variador se deben descargar los datos al dar un clic en Download, como se muestra en la Figura 4.45.

Figura 4.45 Descarga de Parámetros al PowerFlex 700

4.3.1.2.- Configuración y Programación del PLC ControlLogix L61

Para la programación del sistema se deben tomar en cuenta las especificaciones de cada uno de los elementos de control que tiene el proceso, como es el sensor ultrasónico que

varía su voltaje de salida de 0 a 10 voltios; a la vez de los

pulsadores que se van a utilizar para el arranque/paro de dicho proceso; además se agregó el variador como un elemento del programa mediante el módulo Ethernet. El direccionamiento de las I/O y los Tags del programa se observan en la Tabla 4.5.

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Dirección en el PLC Local:5:I.In[0].Data

Uso de Variables Entrada del sensor

Local:5:O.Data[0]

Salida de Control Análoga

Local:0:I.Data.1

Arranque del Proceso

Local:0:I.Data.0

Paro del Proceso

Local:0:I.Data.3

Eliminar Fallo Variador Velocidad_alta Velocidad_baja

TAGS analogo_in Análogo_out powerflex:O.DriveLogicRslt_Start powerflex:O.DriveLogicRslt_Stop Apagado powerflex:O.DriveLogicRslt_Stop powerflex:O.SpeedRefAHi pawerflex:O.SpeedRefALo

Tabla 4.5 Direccionamiento de Entradas y Salidas En la Figura 4.46 se describe el programa realizado para el control de nivel del tanque mediante el RSLogix 5000.

Figura 4.46 Programa de Control de Nivel del Tanque en RSLogix 5000

-187-

Para el control del proceso se utilizó un lazo PID que permite la utilización de una entrada y una salida análoga configurable a través del módulo 1756-IF4FXOF2 y su calibración. Además se debe configurar cuales son los parámetros del PID, para su correcto funcionamiento, seleccionado el tipo de ecuación a resolver por el PID, la acción de control, la configuración de la salida mínima y máxima, como se muestra en la Figura 4.47

Figura 4.47 Configuración de los Parámetros del Lazo PID

Para la calibración se utilizo la interface con el RSTune que es un software de Allen Bradley, ya que el RSLogix 5000 no tiene una interface grafica en donde se observen las variables para la sintonización del lazo PID, es por eso que para dicho proceso se debe crear un nuevo archivo en RSTune, en este caso en New loop, como se muestra en la Figura 4.48.

Figura 4.48 RSTune PID Loop Tuner

-188-

Creado el nuevo archivo PID, se procede a dar clic en Guardar, para que se almacene en la PC, como se indica en la Figura 4.49

Figura 4.49 Creación del Archivo PID en RSTune

Una vez creado el archivo de RSTune, se debe configurar para así direccionar al programa creado en RSLogix, en Processor Type se debe seleccionar ControlLogix PID (Ladder), como se muestra en la Figura 4.50

Figura 4.50 Configuración del RSTune

Posteriormente se debe seleccionar en Tag name, el tag creado para el PID en el programa de RSLogix 5000, luego dar clic en OK para que se guarde la configuración, como se visualiza en la Figura 4.51

-189-

Figura 4.51 Direccionamiento del Programa al RSTune

Luego para que todos los cambios realizados en la configuración del RSTune tengan resultado dar clic en Save, y posteriormente en Faceplate para direccionarlo a la pantalla de calibración del proceso, como se muestra en la Figura 4.52

Figura 4.52 Pantalla de Calibración del RSTune

Una vez en la pantalla de calibración, se procede asignar valores a las Constantes P, I, D, hasta lograr estabilizar el proceso como se muestra en la Figura 4.53.

-190-

Figura 4.53 Sintonización del PID mediante RSTune

En la Figura 4.54 se muestra la configuración del lazo, en donde se observan las constantes con las que se consigue estabilizar el proceso, que se enlazan directamente desde el RSTune.

Figura 4.54 Sintonización del Lazo PID en RSLogix

-191-

4.3.2.- PROGRAMACIÓN DEL PANEL

Para la programación del Panel se utilizará el Programa de Rockwell Automation FactoryTalk Machine Edition, que es el que me permite enlazar directamente los equipos. Las aplicaciones se transfieren entre la computadora y un terminal PanelView, usando una conexión Ethernet, como se muestra en la Figura 4.55.

Figura 4.55 FactoryTalk Machine Edition

Una vez seleccionado el tipo de interface FactoryTalk Studio, se procede asignar el nombre, que en este caso es PID, por el proceso a controlar, como se muestra en la Figura 4.56.

Figura 4.56 Creación del Archivo en FactoryTalk Machine Edition

Creado el proyecto, se de ir a RSLinx Enterprise y luego a Comunication Setup, como se muestra en la Figura 4.57 -192-

Figura 4.57 Comunicaciones en FactoryTalk Machine Edition

Una vez que se accede a la configuración de la comunicación, se debe crear una nueva, para dicho proceso se selecciona Create a New Configuration, para posteriormente dar clic en Finalizar, como se indica en la Figura 4.58.

Figura 4.58 Configuración de la Comunicación

En la configuración se debe añadir el acceso directo en este caso PID, que se enlaza directamente con el Programa que se encuentra descargado en el Procesador del Controlador (4,1756-L61, PID_bien), para después ir a Apply para que se enlacen el RSLogix con el FactoryTalk Machine Edition, y dar clic en SI para aceptar dicha configuración, como se visualiza en la Figura 4.59. -193-

Figura 4.59 Enlace de la Comunicación entre el PLC y el FactoryTalk Machine Edition

A continuación se procede a seleccionar Copy from Design Runtime, y dar clic en SI para que todo lo que se enlazó al proyecto anteriormente funcione cuando se lo ejecute, como se indica en la Figura 4.60.

Figura 4.60 Configuración para el Proyecto de FactoryTalk en Ejecución

El siguiente paso de la configuración es, ya que están enlazados los Tags Online generados por el RSLogix con el FactoryTalk Machine Edition, es recomendable enlazar los Tags Offline, mediante Offline tag file, en donde se direcciona la ubicación de almacenamiento del programa descargado al controlador, mediante la utilización de la pestaña Browse, como se muestra en la Figura 4.61.

-194-

Figura 4.61 Direccionamiento de los Tags Offline

Para verificar si el proceso de configuración tuvo éxito, se debe acceder a Verify, en donde aparecerá una ventana de diálogo que indica que la configuración esta correcta, como se muestra en la Figura 4.62.

Figura 4.62 Verificación de Configuración de la Comunicación

Para terminar con la configuración y habilitación de los parámetros del HMI (Figura 4.63), es necesario, dar clic en OK para luego dar clic en SI para finalizar el enlace entre RSLogix y FactoryTalk Machine Edition.

-195-

Figura 4.63 Configuración de Comunicación en FactoryTalk Machine Edition

Una vez configurada la comunicación se puede acceder a través de cada uno de los elementos que se agreguen a las pantallas, la utilización de los parámetros del controlador y del variador de velocidad ya configurados en el RSLogix 5000.

4.3.2.1.- Pantallas de Aplicación

Al iniciar el FactoryTalk ME aparece una ventana en la que se aparece la creación de cuatro nuevas pantalla para iniciar el proyecto, como se muestra en la Figura 4.64.

Figura 4.64 Creación de Pantallas en FactoryTalk Machine Edition

Las cuatro pantallas con sus nombres respectivamente se muestran en la Tabla 4.6.

PANTALLAS Pantalla 1 Pantalla 2 Pantalla 3 Pantalla 4

NOMBRE PRINCIPAL CONTROL DE NIVEL CALIBRACIÓN PID PARÁMETROS DEL VARIADOR

Tabla 4.6. Nombres de las Pantallas del HMI -196-

Ya definido cuales son las pantallas a configurar en el FactoryTalk, se debe seleccionar cual es la pantalla que se visualizará al arrancar el proyecto, para lo cual se debe acceder a Startup, y en Initial graphic, se selecciona PRINCIPAL como pantalla de arranque, como se indica en la Figura 4.65.

Figura 4.65 Selección de la Pantalla de Arranque del HMI

La primera pantalla (PRINCIPAL) es de presentación del proceso con enlaces a cada una de las pantallas con las que cuenta el HMI, dicha pantalla cuenta con la información básica como se muestra en la Figura 4.66.

Figura 4.66 Pantalla Principal -197-

Una vez añadidos, los parámetros de información se procede agregar un botón para navegar por la pantalla de CONTROL DE NIVEL, para ello se agrega un Go to Display Button (Figura 4.67), donde se direcciona a dicha pantalla con el nombre de PROCESO.

Figura 4.67 Configuración del Display Button

Se repite dicho procedimiento para agregar dos Go to Display Button, para las pantallas de CALIBRACIÓN PID con el nombre de CALIBRACIÓN y para PARÁMETROS DEL VARIADOR con el nombre de PARÁMETROS (Figura 4.68).

Figura 4.68 Configuración de los Display Button para las otras Pantallas -198-

Para finalizar la configuración de la pantalla, se procederá a colocar un botón para salir del proyecto, para este caso e utilizará un ShutDown Button, que se lo nombrará SALIR, que direcciona al menú general del PanelView, como se muestra en la Figura 4.69.

Figura 4.69 Pantalla Principal del HMI

Al finalizar el diseño de la pantalla se procede a guardar todos los cambios, como se indica en la Figura 4.70.

Figura 4.70 Finalización de la Configuración de la Pantalla

-199-

Para la pantalla de CONTROL DE NIVEL (Figura 4.71), es necesario agregar tres Go to

Display Button, donde se direccionarán a las pantallas PRINCIPAL,

CALIBRACIÓN DEL PID y PARÁMETROS DEL VARIADOR.

Figura 4.71 Configuración de los Botones de Enlace con las otras Pantallas

Para el arranque del proceso es necesario agregar un botón de encendido del proceso, para lo cual se utilizará un Momentary Push Button, con el Nombre de ENCENDIDO, que se enlaza con la Entrada Digital 1 (Local:0:I.Data.1) del ControlLogix L61, como se muestra en la Figura 4.72.

Figura 4.72 Configuración del Botón de Encendido

-200-

Para el Paro del proceso es necesario agregar un botón, para lo cual se utilizará un Momentary Push Button, con el nombre de APAGADO, que se enlaza con la entrada Digital 0 (Local:0:I.Data.0) del ControlLogix L61, como se muestra en la Figura 4.73.

Figura 4.73 Configuración del Botón de Apagado

A la vez es necesario acceder mediante un String Display que se enlaza con el tag de la Variable del Proceso (PID.PV), que se generó cuando se configuró el PID en RSLogix, ya que éste es un solo dato de lectura, por eso la utilización de un display, como se muestra en la Figura 4.74.

Figura 4.74 Configuración de la Visualización de la Variable del Proceso

-201-

Para el SetPoint del Proceso es necesario utilizar un Numeric Input Cursor Point, ya que éste es un dato de escritura para el controlador, este botón se enlaza con el tag PID.SP, como se muestra en la Figura 4.75.

Figura 4.75 Configuración del Ingreso del SetPoint

Para la interface gráfica de simulación de llenado del tanque, se utilizará un Bar Graph, que se lo enlazará directamente con el Tag análogo_in, que representa la Entrada Análoga del Sensor de Nivel, para una visualización del llenado del tanque, como se muestra en la Figura 4.76

Figura 4.76 Configuración de la Simulación de Llenado del Tanque

-202-

Para finalizar la configuración de la pantalla de Control de Nivel (Figura 4.77), es necesario agregar otros elementos como tuberías, bomba y tanque de almacenamiento, para una total visualización del proceso.

Figura 4.77 Pantalla de Control del Proceso

Para la pantalla de CALIBRACIÓN PID (Figura 4.77), al igual que en la pantalla anterior, es necesario agregar tres Go to Display Button, donde se direccionarán a las pantallas PRINCIPAL, CONTROL DE NIVEL y PARÁMETROS DEL VARIADOR.

Figura 4.78 Pantalla Inicial de la Calibración del PID

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Se necesita un pantalla gráfica en donde se visualice cada uno de los valores, como Variable del Proceso (PID.PV), Variable de Control (análogo_out), y el Set Point (PID.PV), para ello se procede agregar una pantalla preconfigurada en las librerías del programa, como se visualiza en la Figura 4.79.

Figura 4.79 Inserción de la Pantalla Grafica para la Calibración

Se accede a configuraciones del trend (Figura 4.80), en donde se direcciona los tags para la calibración del proceso en Pens, donde se agregará las tres variables (análogo_out, PID.SP y PID.PV); además se selecciona el tipo de variables, en este caso, todas son análogas.

Figura 4.80 Asignación de los Tags del Programa a las Pens

-204-

Para la calibración del lazo PID se necesitan enlazar los distintos parámetros como la Variable de Proceso PV y de Control CV (PID.PV y analogo_out) mediante dos Numeric Display, ya que son solo parámetros de lectura, como se visualiza en la Figura 4.81.

Figura 4.81 Configuración de la Visualización de la Variable del Proceso y de Control

Para el SetPoint SP (PID.SP) es necesario enlazarlo, mediante un Numeric Input Cursor Point, ya que éste es un dato de escritura, como se indica en la Figura 4.82.

Figura 4.82 Configuración del Ingreso del Set Point

-205-

Para las constantes Kc, Ti y TD se deben acceder a cada uno de sus tags (PID.KP, PID.KI, PID.KD) dentro del lazo mediante un Numeric Input Cursor Point, como se visualiza en la Figura 4.83.

Figura 4.83 Configuración del Ingreso de Kc, Ti, Td Para finalizar la configuración de la pantalla de CALIBRACIÓN PID, se debe cerrar la pantalla y guardar los cambios efectuados, como se muestra en la Figura 4.84.

Figura 4.84 Finalización de la Configuración de la Pantalla CALIBRACIÓN PID

-206-

Para finalizar el proyecto se debe configurar la pantalla de PARÁMETROS DEL VARIADOR; esta pantalla al igual que en las anteriores, tiene los tres botones de enlace con las distintas pantallas de visualización, como se indica en la Figura 4.85.

Figura 4.85 Configuración de los Botones para Enlazar las Distintas pantallas

Como se están enlazando los dispositivos a través de Ethernet, se puede acceder a parámetros del variador, necesarios para el control del proceso, como es la Frecuencia Máxima del variador (Figura 4.86), que se enlaza con el Tag Velocidad_alta creado en RSLogix, mediante la utilización de un Numeric Input Cursor Point.

Figura 4.86 Configuración del Ingreso de Frecuencia Máxima

-207-

Para la Frecuencia Mínima

(Figura 4.87) se debe enlazar con el Tag

Velocidad_baja, a través de un Numeric Input Cursor Point, ya que éstos son datos que se escriben en el PLC.

Figura 4.87 Configuración del Ingreso de Frecuencia Mínima

Para visualizar la Frecuencia de Salida (Figura 4.88) a la cual está funcionando el variador, se direccionará el String Display donde se escala la señal de frecuencia mediante la expresión del tag powerflex:I.OutputFreq*0.00389, el mismo que será visualizado como un dato real en la pantalla.

Figura 4.88 Configuración de la Visualización de la Frecuencia

-208-

Para la conversión del dato de velocidad se procede agregar otro String Display donde se escala la señal de salida a velocidad mediante la expresión analogo_out* 207, como se muestra en la Figura 4.89.

Figura 4.89 Configuración de la Visualización de la Velocidad Para el correcto funcionamiento del PowerFlex 700 es necesario colocar un botón, para eliminar Fallos que se pueden producir durante la ejecución del programa; para ello se utilizará un Momentary Push Button, con el nombre de ELIMINAR FALLO (Figura 4.90), y éste enlazarlo con la entrada digital 3 del ControlLogix L61 (Local:0:I.Data.3).

Figura 4.90 Configuración del Botón de Eliminación de Fallos

-209-

Para finalizar la configuración de la pantalla de PARÁMETROS DEL VARIADOR, se debe proceder a cerrar la pantalla y guardar los cambios efectuados, como se muestra en la Figura 4.91.

Figura 4.91 Finalización de la Configuración de la Pantalla PARÁMETROS DEL VARIADOR

Una vez finalizada la configuración de todas las pantallas, el HMI está listo para ser descargado hacia el terminal PanelView Plus 1000 y pueda controlar el proceso a través de la red Ethernet.

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CAPITULO V

5.- PRUEBAS Y RESULTADOS Las pruebas de funcionamiento de los módulos didácticos, tienen por objetivo determinar los parámetros de funcionamiento de todos los componentes que consta tanto software como hardware; para así determinar su óptimo y correcto funcionamiento.

5.1.- PRUEBAS DE OPERACIÓN

5.1.1.- MÓDULO CONTROLLOGIX

5.1.1.1.- Fuente de Alimentación 1756-PA72

El Módulo ControlLogix requiere de una alimentación de 120 a 240 VAC para el funcionamiento de la fuente del equipo. Según mediciones realizadas, la red eléctrica a la cual se encuentra conectada el equipo está a 125.8 VAC nominales, que permite un óptimo desempeño, ya que se encuentra dentro de los parámetros de funcionamiento nominales de la fuente, como se muestra en la Figura 5.1

Figura 5.1 Voltaje de la Fuente Alimentación AC de ControlLogix

-211-

5.1.1.2.- Fuente de Salida 120 VAC

La Fuente de Salida (Figura 5.2) con la que cuenta el módulo, tiene un voltaje en sus terminales de 124.8 VAC medido con un voltímetro, que permitirá un desempeño óptimo para su utilización en la conexión de las salidas digitales de los módulos con los que cuenta cada estación de trabajo.

Figura 5.2 Voltaje en la Fuente de Salida de AC de ControlLogix

5.1.1.3.- Comunicación Serial del ControlLogix L61

Una vez verificada la alimentación del dispositivo, se procede a probar si el equipo está preparado para la comunicación serial, mediante el drive serial AB_DF1-1, DF1 del RSLinx, en donde aparecerá el ControlLogix 5561, como indica en la Figura 5.3.

Figura 5.3 Verificación de la Comunicación Serial para ControlLogix L61

-212-

Una vez verificada la comunicación serial del controlador, éste se encuentra listo para utilizarse en cualquier aplicación.

5.1.1.4.- Módulo de Comunicación Ethernet 1756-ENBT

El estado del Módulo de Comunicación Ethernet, se lo realiza a través del RSLinx; en la Figura 5.4 se observa que el módulo no tiene ningún fallo y está listo para ser utilizado.

Figura 5.4 Verificación del Módulo 1756-ENBT

En la pantalla del módulo (Figura 5.5), se verifica el estado en el que se encuentra, en este caso como no está conectado no se observa la activación del led de LINK ni de NET.

Figura 5.5 Pantalla del Módulo Ethernet 1756-ENBT

-213-

5.1.1.5.- Módulo de Comunicación DeviceNet 1756-DNB

La verificación del estado del Módulo de Comunicación DeviceNet, se lo realiza a través del RSLinx (Figura 5.6), donde se observa que el módulo no tiene ningún fallo y está listo para ser utilizado.

Figura 5.6 Verificación del Módulo 1756-DNB

En la pantalla del módulo (Figura 5.7) se verifica el estado en el que se encuentra, en este caso como no está conectado, se observa la activación del led de MOD/NET con color rojo, ya que la red no se encuentra conectada.

Figura 5.7 Pantalla del Módulo DeviceNet 1756-DNB

5.1.1.6.- Módulo de Entradas Digitales 1756-IB16D

Para la prueba del módulo se debe realizar un programa en donde se pueda configurar las 16 entradas, que trabajan a un voltaje nominal de 24 VDC. El programa se lo realiza mediante el RSLogix 5000, como se muestra en la Figura 5.8.

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Figura 5.8 Programa de Prueba de Entradas Digitales 1756-IB16D

Una vez realizada la programación se procede a la conexión de cada una de las entradas utilizando el Módulo de I/O Digitales y switch , como se indica en la Figura 5.9.

Figura 5.9 Conexión del Módulo de Entradas Digitales 1756-IB16D -215-

Una vez realizada la conexión de los switch al módulo de entradas, se procede a activar todas las entradas, visualizando el cambio de estado mediante el RSLogix 5000 (Figura 5.10).

Figura 5.10 Monitoreo la Activación de Salidas Digitales 1756-IB16D

En la pantalla del módulo (Figura 5.11) se verifica la activación de cada una de las entradas digitales.

Figura 5.11 Pantalla del Módulo de Entradas Digitales 1756-IB16D

-216-

Esta prueba confirma que el módulo se encuentra listo y operable para ser utilizado en cualquier aplicación requerida.

5.1.1.7.- Módulo de Entradas RTD 1759-IR6I

Para la prueba del Módulo se realizará un programa en RSLogix 5000, donde se configuren cada una de las entradas de RTD; en este caso para la prueba se utilizará una RTD PT100, que permite la verificación de las señales de cada una de las entradas. Se debe configurar en cada una de las entradas los parámetros de la RTD para visualizar los valores escalados de temperatura ambiente, como se muestra en la Figura 5.12.

Figura 5.12 Configuración de las Entradas RTD

Luego de configurar las entradas, se realiza un programa en el cual se probará cada una de las Entradas tipo RTD, como se muestra en la Figura 5.13.

Figura 5.13 Programa de Prueba para Entradas RTD 0 -217-

A continuación se procede a la conexión de cada una de las entradas RTD, con la PT-100 con la que se realiza la prueba del módulo, como se indica en la Figura 5.14.

Figura 5.14 Conexión del Módulo con la PT 100

En la Figura 5.15 se indica el monitoreo de las entradas RTD activadas con la PTC 100, mediante el RSLogix 5000.

Figura 5.15 Monitoreo de las Entradas RTD mediante el RSLogix 5000

Una vez verificada cada una de las Entradas tipo RTD, el módulo se encuentra listo y operable par ser utilizado en cualquier aplicación de control de temperatura.

-218-

5.1.1.8.- Módulo de Entradas y Salidas Análogas 1756-IF4FXOF2F

Para las pruebas del módulo de entradas y salidas análogas se requiere de una fuente variable de 0 a 10 VDC, ya que es una señal normalizada que utiliza el PLC en este tipo de parámetros, se realizará un programa en el cual se utiliza una entrada direccionándole a una salida, además se configurará las entradas para que las señales a ingresar sean -10 a 10 VDC; igualmente para la salida, como se indica en la Figura 5.16.

Figura 5.16 Configuración del Módulo 1756-IF4FXOF2F en Voltaje

Ya que el módulo cuenta solamente con dos salidas analógicas, es necesario crear dos tags como Analogo_out_3 y Analogo_out_4, para que los valores de entrada analógicas se direccionen a las dos salidas y a los tags creados, como se indica en el programa de la Figura 5.17.

Figura 5.17 Programa de Prueba del Módulo 1756-IF4FXOF2F en Voltaje

-219-

Para el correcto funcionamiento se aplicará un voltaje de 0 a 10 VDC a las entradas, además se colocará en paralelo las 4 entradas analógicas, para verificar si el valor de señal ingresada es el mismo en todas las entradas; a su vez se debe reflejar el mismo valor en las salidas, como se indica en la Figura 5.18.

Figura 5.18 Señales de Entrada y Salidas Análogas del Módulo 1756-IF4FXOF2F

Una vez comprobada cada una de las entradas y salidas análogas, el módulo se encuentra listo y operable.

5.1.1.9.- Módulo de Salidas Digitales 1756-OW8I

Para la prueba del módulo de salidas digitales, se realizará un programa para configurar las 8 salidas, en el cual se utilizará un voltaje de alimentación de 120 VAC para la activación de lámparas piloto, para verificar su correcto funcionamiento. El programa se realiza mediante el RSLogix 5000, como se muestra en la Figura 5.19.

Figura 5.19 Programa de Prueba del Módulo de Salidas Digitales 1756-OW8I

-220-

Una vez realizada la programación se procede a la conexión de cada una de las salidas mediante el Módulo de I/O Digitales, con la utilización de lámparas piloto; en este caso se verifica primero los contactos Normalmente Abiertos, donde se puede observar los cambios de estado (al activar las salidas se encienden lámparas), como se muestra en la Figura 5.20.

Figura 5.20 Cambio de Estado del Módulo de Salidas Digitales Normalmente Abiertas

Para la verificación de las salidas Normalmente Cerradas se procede a conectar las lámparas piloto para observar que al cambiar de estado (las lámparas se apagan) verificando el correcto funcionamiento del módulo, como se observa en la Figura 5.21.

Figura 5.21 Cambio de Estado del Módulo de Salidas Digitales Normalmente Cerradas

Realizada la conexión de lámparas al módulo de salidas, se procede activar todas las salidas digitales, visualizando el cambio de estado mediante el RSLogix 5000, como se muestra en la Figura 5.22.

-221-

Figura 5.22 Monitoreo del Módulo de Salidas Digitales mediante el RSLogix 5000

En la pantalla del módulo se verifica la activación de cada una de las Salidas digitales (Figura 5.23).

Figura 5.23 Pantalla del Módulo de Salidas Digitales 1756-OW8I

5.1.2.- MÓDULO COMPACTLOGIX

5.1.2.1.- Fuente de Alimentación 1769-PA2

El Módulo ControlLogix requiere de una alimentación de 120 a 240 VAC para el funcionamiento de la fuente del equipo. Según mediciones realizadas, se comprueba que la red eléctrica a la cual se encuentra conectado el equipo está a 125 VAC, que permite un óptimo desempeño, ya que se encuentra dentro de los parámetros de funcionamiento nominales de la fuente, como se muestra en la Figura 5.24.

-222-

Figura 5.24 Voltaje de la Fuente Alimentación AC de CompactLogix

5.1.2.2.-

Fuente de Salida de 24 VDC

La fuente de salida de 24 VDC (Figura 5.25), con la que cuenta el módulo, tiene un voltaje en sus terminales de 24.07 VDC medido con un voltímetro, que permitirá un desempeño óptimo para su utilización en la conexión de las Entradas Digitales de los Módulos, con los que cuenta cada estación de trabajo.

Figura 5.25 Voltaje en la Fuente de Salida DC de CompactLogix

5.1.2.3.- Comunicación serial del CompactLogix L32E

Una vez verificada la alimentación del dispositivo, se procede a probar si el equipo está preparado para la comunicación serial, mediante el drive serial AB_DF1-1, DF1 de RSLinx, en donde aparecerá el CompactLogix L32E, como se indica en la Figura 5.26.

-223-


Ya verificada la comunicación serial del controlador, éste se encuentra listo para utilizarse en cualquier aplicación requerida.

5.1.2.4.- Módulo de Comunicación 1769-SDN

La verificación del estado del Módulo de comunicación DeviceNet, se lo realiza a través del RSLinx (Figura 5.27), en donde se observa que el módulo no tiene ningún fallo y está listo para ser utilizado cuando se requiera.

Figura 5.27 Verificación del Módulo 1756-DNB

En la pantalla del módulo (Figura 5.28) se verifica el estado en el que se encuentra, en este caso como no está conectado, se observa en la pantalla de errores el número 92 en color rojo, que es significa falla de alimentación en la red.

-224-

Figura 5.28 Pantalla del Módulo Ethernet 1756-DNB

5.1.2.5.- Módulo de Entradas Digitales 1769-IQ16F

Para la prueba del módulo de entradas digitales se debe realizar un programa en el cual se pueda configurar las 16 entradas que trabajan a 24 VDC. El programa se lo realiza mediante el RSLogix 5000, como se muestra en la Figura 5.29.

Figura 5.29 Programa de Prueba de Entradas Digitales 1769-IQ16F

Una vez realizada la programación se procede a la conexión de cada una de las entradas mediante el Módulo de I/O Digitales y switch, como se muestra en la Figura 5.30.

-225-

Figura 5.30 Conexión del Módulo de Entradas Digitales 1769-IQ16F

A continuación se procede activar todas las entradas, visualizando el cambio de estado mediante el RSLogix 5000 (Figura 5.31).

Figura 5.31 Monitoreo la Activación de Salidas Digitales 1769-IQ16F

En la pantalla del módulo (Figura 5.32) se verifica la activación de estas entradas Digitales, lo cual permite confirmar que el módulo se encuentra listo y operable.

Figura 5.32 Pantalla del Módulo de Entradas Digitales 1769-IQ16F

-226-

5.1.2.6.-

Módulo de Entradas Análogas 1769-IF4

Para las pruebas del módulo de salidas análogas 1769–IF4 se requiere de una fuente variable de 0 a 10 VDC, ya que es una señal normalizada que utiliza el PLC en este tipo de parámetros, además se configura las entradas para que las señales a ingresar sean -10 a 10 VDC, como se indica en la Figura 5.33.

Figura 5.33 Configuración del Módulo 1769-IF4 en Voltaje

Ya que el módulo cuenta con 4 entradas analógicas, es necesario crear 4 tags como Analogo_out_1, Analogo_out_2, Analogo_out_3 y Analogo_out_4, para que los valores de entrada analógicas se direccionen a los tags creados, y se pueda visualizar el valor de la señal ingresada, como se indica en el programa de la Figura 5.34.

Figura 5.34 Programa de Prueba del Módulo 1769-IF4 en Voltaje

-227-

Para el correcto funcionamiento se aplicará un voltaje de 0 a 10 VDC que representa un valor en bits de 0 a 32768, además se colocará en paralelo las 4 entradas analógicas para verificar si el valor de señal ingresado es el mismo en todas las entradas, como se indica en la Tabla 5.1.

SEÑAL (V) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Bits Medidos 3095 6178 9394 12376 15492 18822 21640 24831 28014 31012

Bits Calculados 3276 6554 9830 13107 16384 19660 22938 26214 29491 32768

Error (%) -5.84 -6.08 -4.64 -5.9 -5.7 -4.45 -6.2 -5.56 -5.27 -5.66

Tabla 5.1 Verificación de las Señales de Entrada Análogas del Módulo 1769-IF4

Según los datos anteriores, el Módulo se encuentra dentro de los rangos de operación correctos, de acuerdo con las características técnicas.

5.1.2.7.-

Módulo de Salidas Digitales 1769-OW8

Para la prueba del módulo de salidas digitales, se realizará un programa de configuración de 8 salidas, en el cual se utilizará un voltaje de alimentación de 120 VAC para la activación de lámparas piloto, y verificar su correcto funcionamiento.

El programa se realiza mediante el RSLogix 5000, como se muestra en la Figura 5.35.

-228-

Figura 5.35 Programa de Prueba del Módulo de Salidas Digitales 1756-OW8

Una vez realizada la programación se procede a la conexión de cada una de las salidas mediante la utilización del Módulo de I/O Digitales, con la utilización de lámparas piloto, donde se puede observar los cambios de estado (al activar las salidas se encienden lámparas), como se indica en la Figura 5.36.

Figura 5.36 Cambio de Estado del Módulo de Salidas Digitales Normalmente Abiertas

A continuación, se procede activar todas las salidas digitales para visualizar el cambio de estado mediante el RSLogix 5000, como se muestra en la Figura 5.37.

-229-

Figura 5.37 Monitoreo del Módulo de Salidas Digitales1769-OW8 en RSLogix 5000

En la pantalla del módulo se verifica la activación de cada una de las Salidas digitales, como se muestra en la Figura 5.38.

Figura 5.38 Pantalla del Módulo de Salidas Digitales 1769-OW8

5.1.2.8.-

Módulo de Salidas Análogas 1769-OF2

Para las pruebas del módulo salidas análogas se requiere de un programa en el cual se utiliza una entrada direccionándole a una salida. Se debe configurar las entradas para que las señales a ingresar sean 0 a 10 VDC, igualmente para la salida, como se indica en la Figura 5.39.

Figura 5.39 Configuración del Módulo 1769-OF2 en Voltaje

-230-

Ya que el módulo cuenta solamente con dos salidas analógicas, es necesario que los valores de entrada analógicas se direccionen a las dos salidas, como se indica en el programa de la Figura 5.40.

Figura 5.40 Programa de Prueba del Módulo 1769-OF2 en Voltaje

Para el correcto funcionamiento se aplicará un voltaje de 0 a 10 VDC a las entradas, además se colocará en paralelo las 2 entradas analógicas, para verificar si el valor de señal ingresado es el mismo en todas las entradas; a su vez se debe reflejar el mismo valor en las salidas, como se indica en la Figura 5.41.

Figura 5.41 Señales de la Salidas Análogas del Módulo 1769-OF2

Verificada cada una de las salidas análogas, el módulo se encuentra listo y operable.

-231-

5.1.3.- MÓDULO SLC 500

5.1.3.1.- Fuente de Alimentación 1746-P2

El Módulo SLC requiere de una alimentación de 120 a 240 VAC para el funcionamiento de la fuente del equipo. Se verificó que la red eléctrica a la cual se encuentra conectada el equipo está a 125.8 V, que permite un óptimo desempeño, ya que se encuentra dentro de los parámetros de funcionamiento nominales de la fuente, como se muestra en la Figura 5.42.

Figura 5.42 Voltaje de Entrada de la Fuente Alimentación AC de SLC 500

5.1.3.2.- Fuente de Salida de 24 VDC La fuente de salida de 24 VDC (Figura 5.43), con la que cuenta el módulo, tiene un voltaje en sus terminales de 23.34 VDC medido con un voltímetro, que permitirá un desempeño óptimo para su utilización en la conexión de las Entradas Digitales de los Módulos, con los que cuenta cada estación de trabajo.

Figura 5.43 Voltaje en la Fuente de Salida DC de CompactLogix

-232-

5.1.3.3.- Comunicación Serial del SLC 500

Una vez verificada la alimentación del dispositivo, se procede a comprobar si el equipo está preparado para la comunicación serial, mediante el drive serial AB_DF1-1, DF1 de RSLinx, en donde aparecerá el controlador SLC 500, como se indica en la Figura 5.44. En estas condiciones, el controlador se encuentra listo para utilizarse en cualquier aplicación requerida.

Figura 5.44 Verificación de la Comunicación Serial para SLC 500

5.1.3.4.- Módulo de Entradas Digitales 1746-IB16

Para la prueba del módulo se debe realizar un programa en el cual se pueda configurar las 16 entradas, que trabaja a un voltaje nominal de 24 VDC. El programa se realiza mediante el RSLogix 5000, como se muestra en la Figura 5.45.

-233-

Figura 5.45 Programa de Prueba de Entradas Digitales 1746-IB16

Una vez realizada la programación se procede a la conexión de cada una de las entradas mediante la utilización del Módulo de I/O Digitales y switch, como se muestra en la Figura 5.46.

Figura 5.46 Conexión del Módulo de Entradas Digitales 1746-IB16

A continuación se procede activar todas las entradas, visualizando el cambio de estado mediante el RSLogix 5000 (Figura 5.47).

-234-

Figura 5.47 Monitoreo la Activación de Salidas Digitales 1746-IB16

En la pantalla del módulo (Figura 5.48) se verifica la activación de cada una de las entradas Digitales; por lo tanto, el módulo se encuentra listo y operable.

Figura 5.48 Pantalla del Módulo de Entradas Digitales 1746-IB16

-235-

5.1.3.5.- Módulo de Entradas Análogas 1746-NI8

Para las pruebas del módulo de entradas análoga 1746–NI8 se requiere de una fuente variable de 0 a 10 VDC, ya que es una señal normalizada que utiliza el PLC en este tipo de parámetros. Se debe configurar las entradas para que las señales a ingresar al módulo sean 0 a 10 VDC, como se indica en la Figura 5.49.

Figura 5.49 Configuración del Módulo 1746-NI8 en Voltaje

Ya que el módulo cuenta con ocho entradas analógicas, es necesario crear ocho datos Flotantes del F8.0 al F8.7, para que los valores de entrada analógicas se direccionen a los datos creados, como se indica en el programa de la Figura 5.50.

. Figura 5.50 Programa de Prueba del Módulo 1769-IF4 en Voltaje -236-

Para el correcto funcionamiento se aplicará un voltaje de 0 a 10 VDC que representa un valor en bits de 0 a 1000 en Unidades de Ingeniería, éste es utilizado para un fácil escalamiento de la señal, además se colocará en paralelo las 8 entradas analógicas, para verificar si el valor de señal ingresado es el mismo en todas las entradas, como se indica en la Tabla 5.2.

SEÑAL (V)

Bits Medidos

Bits Reales

Error (%)

1

990

1000

-1

2

2005

2000

0.24

3

2981

3000

-0.63

4

3987

4000

-0.32

5

4970

5000

-0.6

6

5994

6000

-0.1

7

6960

7000

-0.57

8

7958

8000

-0.65

9

8964

9000

-0.4

10

9965

10000

-0.35

Tabla 5.2 Verificación de las Señales de Entrada Análogas del Módulo 1769-NI8

Según los datos anteriores, el Módulo se encuentra dentro de los rangos de operación correctos, de acuerdo con las características técnicas.

5.1.3.6.- Módulo de Salidas Digitales 1746-OB16

Para la prueba del módulo de salidas digitales, se realizará un programa de configuración de las 16 salidas tipo transistor, que soportan de 10 a 50 VDC. El programa se realiza mediante el RSLogix 500, como se muestra en la Figura 5.51.

-237-

Figura 5.51 Programa de Prueba del Módulo de Salidas Digitales 1756-OB16

Además cuando se activan las salidas, las mismas se pueden monitorear a través del RSLogix 5000, como se muestra en la Figura 5.52.

Figura 5.52 Monitoreo del Módulo de Salidas Digitales1769-OB16 en RSLogix 5000

-238-

En la pantalla del módulo se verifica la activación de cada una de las Salidas Digitales como se muestra en la Figura 5.53.

Figura 5.53 Pantalla del Módulo de Salidas Digitales 1769-OW8

5.1.3.7.- Módulo de Salidas Análogas 1746-NO4I

Para las pruebas del módulo salidas análoga se requiere de un programa en el cual se utilizará una entrada direccionándole a una salida, además se debe configurar las entradas para que las señales a ingresar sean 0 a 10VDC; por otro lado, la salida de este módulo es solo de corriente, como se indica en la Figura 5.54.

Figura 5.54 Configuración del Módulo 1746-NO4I

Ya que el módulo cuenta con cuatro salidas analógicas, es necesario que los valores de entrada analógicas se direccionen a las dos salidas, como se indica en el programa de la Figura 5.55.

-239-

Figura 5.55 Programa de Prueba del Módulo 1769-OF2 en Voltaje

Para el correcto funcionamiento se aplicará un voltaje de 0 a 10 VDC, ya que el módulo se encuentra configurado en Unidades de Ingeniería que van de 0 a 10000 (valor en bits), entonces el valor de la entrada se refleja en la salida, por lo tanto en el RSLogix se monitorea este valor, para así convertirlo en una señal de 0 a 10 V, como se indica en la Figura 5.56.

Figura 5.56 Señales de la Salidas Análogas del Módulo 1769-OF2

-240-

5.1.4.- MÓDULO MICROLOGIX 1100

5.1.4.1.- Alimentación

El Módulo MicroLogix 1000 requiere de una alimentación de 24 VDC para su funcionamiento, para lo cual el módulo consta de un convertidor de 120 VAC a 24 VDC, que permite un óptimo desempeño, ya que se encuentra dentro de los parámetros de funcionamiento nominales del equipo, como se muestra en la Figura 5.57.

Figura 5.57 Voltaje de Alimentación DC de MicroLogix

5.1.4.2.- Fuente de Salida de 24 VDC

La fuente de salida de 24 VDC (Figura 5.58), con la que cuenta el módulo, tiene un voltaje en sus terminales de 23.34 VDC medido con un voltímetro, que permitirá un desempeño óptimo para su utilización en la conexión de las Entradas Digitales de los Módulos, con los que cuenta cada estación de trabajo.

Figura 5.58 Voltaje en la Fuente de Salida DC de MicroLogix

-241-

5.1.4.3.- Comunicación Serial del MicroLogix 1100

Una vez verificada la alimentación del dispositivo, se procede a comprobar si el equipo está preparado para la comunicación serial, para lo cual se utiliza el drive serial AB_DF1-1, DF1 del RSLinx, en donde aparecerá el MicroLogix 1100 (Figura 5.59), lo cual demuestra que la comunicación serial del controlador se encuentra listo para utilizarse.

Figura 5.59 Comunicación Serial para MicroLogix 1100

5.1.4.4.- CPU 1100

5.1.4.4.1.- Entradas Digitales

El PLC consta de 10 entradas digitales que funcionan a 24 VDC. Se debe realizar un programa para la activación de dichas entradas en RSLogix 500 (Figura 5.60).

-242-

Figura 5.60 Programa de Prueba de Entradas Digitales para MicroLogix 1100

A continuación se procede a la conexión de cada una de las entradas mediante la utilización del Módulo de I/O Digitales y switch (Figura 5.61)

Figura 5.61 Conexión de Entradas Digitales MicroLogix 1100

-243-

Realizada la conexión de los switch al módulo de entradas, se procede activar todas las entradas, visualizando el cambio de estado mediante el RSLogix 5000 (Figura 5.62).

Figura 5.62 Monitoreo de Entradas Digitales del MicroLogix 1100

En la pantalla del módulo (Figura 5.63), se verifica la activación de cada una de las entradas digitales.

Figura 5.63 Pantalla de Entradas Digitales del MicroLogix 1100

-244-

5.1.4.4.2.- Entradas Análogas

Para las pruebas del módulo de entradas y salidas análogas se requiere de una fuente variable de 0 a 10 VDC, que es una señal normalizada que utiliza el PLC en este tipo de parámetros, se realizará un programa en el cual se utiliza una entrada direccionándole a una salida, además se configurará las entradas para que las señales a ingresar sean -10 a 10 VDC; igualmente para la salida (Figura 5.64).

Figura 5.64 Configuración del Módulo 1756-IF4FXOF2F en Voltaje

Ya que el módulo cuenta solamente con dos salidas analógicas, es necesario crear dos datos enteros como son N7:0 y N7:1, para que los valores de entrada analógicas se direccionen a los datos creados, como se indica en el programa de la Figura 5.65.


-245-

Para el correcto funcionamiento se aplicará un voltaje de 0 a 10 VDC que representa un valor en bits de 0 a 1000 en Unidades de Ingeniería, éste es utilizado para un fácil escalamiento de la señal, además se colocará en paralelo las 8 entradas analógicas, para verificar si el valor de señal ingresada es el mismo en todas las entradas, como se indica en la Tabla 5.3.

SEÑAL (V)

Bits Medidos

Bits Reales

Error (%)

1

99

100

-1

2

203

200

1.5

3

298

300

-0.67

4

397

400

-0.75

5

497

500

-0.6

6

594

600

1.01

7

690

700

-1.44

8

798

800

0.25

9

894

900

-0.67

10

996

1000

-0.4

Tabla 5.3 Verificación de las Señales de Entrada Análogas del Módulo 1769-NI8

5.1.4.4.3.- Salidas Digitales

El PLC consta de 6 salidas digitales; 2 tipo relé que funcionan con AC o DC, mientras que las otras 4 funcionan con una alimentación de 24 VDC. Se debe realizar un programa para la activación de dichas salidas en RSLogix 500 (Figura 5.66).

-246-

Figura 5.66 Programa de Prueba de Salidas Digitales para MicroLogix 1100

Una vez realizada la programación se procede a la conexión de las 2 salidas tipo relé, mediante la utilización del Módulo de I/O Digitales y de lámparas piloto, ya que no se tiene actuadores a 24 VDC para probar las otras salidas (Figura 5.67).

Figura 5.67 Conexión de Salidas Digitales de MicroLogix 1100

-247-

Realizada la conexión de las lámparas al módulo, se procede activar todas las salidas, monitoreando el cambio de estado mediante el RSLogix 5000 (Figura 5.68).

Figura 5.68 Monitoreo la Activación de Salidas Digitales de MicroLogix 1100

En la pantalla del módulo (Figura 5.69) se verifica la activación de cada una de las salidas digitales, lo cual demuestra que estas salidas se encuentran listas y operables.

Figura 5.69 Pantalla del Módulo de Salidas Digitales MicroLogix 1100

5.1.4.5.- Módulo de Entradas y Salidas Digitales 1762-IQ8OW6

5.1.4.5.1.- Entradas Digitales

El PLC consta de 8 entradas digitales que funcionan a 24 VDC, y se debe realizar un programa para la activación de dichas entradas en RSLogix 500 (Figura 5.70).

-248-

Figura 5.70 Programa de Prueba de Entradas Digitales del Módulo 1762-IQ8OW6

Una vez realizada la programación se procede a la conexión de cada una de las entradas mediante la utilización del Módulo de I/O Digitales y de switchs, como se muestra en la Figura 5.71

Figura 5.71 Conexión de Entradas Digitales del Módulo 1762-IQ8OW6

A continuación, se procede activar todas las entradas, monitoreando el cambio de estado mediante el RSLogix 5000 (Figura 5.72).

-249-

Figura 5.72 Programa de Prueba de Entradas Digitales del Módulo 1762-IQ8OW6

En la pantalla del módulo (Figura 5.73) se verifica la activación de cada una de las entradas digitales, lo cual demuestra que el módulo se encuentra listo y operable.

Figura 5.73 Pantalla de Entradas Digitales del Módulo 1762-IQ8OW6

5.1.4.5.2.- Salidas Digitales

El PLC consta de 6 salidas digitales,

tipo relé que funcionan con VAC o VDC.

Asimismo, se debe realizar un programa para la activación de dichas salidas en RSLogix 500 (Figura 5.74).

-250-

Figura 5.74 Programa de Prueba de Salidas Digitales del Módulo 1762-IQ8OW6

Una vez realizada la programación se procede a la conexión de las salidas tipo relé, mediante la utilización del Módulo de I/O Digitales y de lámparas piloto, como se muestra en la Figura 5.75.

Figura 5.75 Cambio de Estado de Salidas Digitales del Módulo 1762-IQ8OW6

Realizada la conexión de las lámparas al módulo, se procede activar todas las salidas, monitoreando el cambio de estado mediante el RSLogix 5000 (Figura 5.76).

-251-

Figura 5.76 Monitoreo del Módulo de Salidas Digitales del Módulo 1762-IQ8OW6

En la pantalla del módulo (Figura 5.77) se verifica la activación de cada una de las salidas digitales.

Figura 5.77 Pantalla de Entradas Digitales del Módulo 1762-IQ8OW6

5.1.4.6.- Módulo de Entradas Tipo Termopar 1762-IT4

Para la prueba del Módulo se realizará un programa en RSLogix 500 donde se configuren cada una de las entradas de termopar; en este caso para la prueba del módulo se utilizará una Termopar tipo K. Se debe configurar en cada una de las entradas los parámetros del termopar para poder observar los valores, como se muestra en la Figura 5.78.

-252-

Figura 5.78 Configuración de las Entradas Termopar

Luego de configurar las entradas, se realiza un programa para probar cada una de las Entradas tipo Termopar (Figura 5.79).

Figura 5.79 Programa de Prueba para Entradas Termopar

A continuación se procede a la conexión de cada una de las entradas, con la utilización de una Termocupla tipo K (Figura 5.80).

Figura 5.80 Conexión del Módulo con la Termopar tipo K

-253-

En la Figura 5.81 se presenta el monitoreo de cada una de las entradas Termopar activadas con la Termocupla tipo K, mediante el RSLogix 5000.

Figura 5.81 Monitoreo de las Entradas Termopar mediante el RSLogix 5000

5.1.4.7.- Módulo de Entradas y Salidas Análogas 1756-IF4FXOF2F

Para las pruebas del módulo de entradas y salidas análogas, se requiere de una fuente variable de 0 a 10 VDC, ya que es una señal normalizada que utiliza el PLC en este tipo de parámetros, se realizará un programa en el cual se utiliza una entrada direccionándole a una salida, además se configurará las entradas para que las señales a ingresar sean -10 a 10 VDC; igualmente para la salida (Figura 5.82).

Figura 5.82 Configuración del Módulo 1756-IF4FXOF2F en Voltaje -254-

Ya que el módulo cuenta solamente con 2 entradas y salidas analógicas, es necesario que la entrada se direccione a la salida, para que los valores de la entrada sean los mismos a la salida, como se indica en el programa de la Figura 5.83.


Para el correcto funcionamiento se aplicará un voltaje de 0 a 10 VDC a la entrada, además se colocará en paralelo las 2 entradas analógicas, para verificar si el valor de señal ingresado es el mismo en todas las entradas; a su vez se debe reflejar el mismo valor en las salidas (Figura 5.84). En estas condiciones el módulo se encuentra listo y operable.

Figura 5.84 Señales de Entrada y Salidas Análogas del Módulo 1756-IF4FXOF2F

-255-

5.1.5.- MÓDULO PANELVIEW 1000

5.1.5.1.- Alimentación

El Módulo PanelView requiere de una alimentación de 120 a 240 VAC para el funcionamiento de la fuente del equipo. Se verificó que la red eléctrica a la cual se encuentra conectado el equipo está a 125.1 VAC, que permite un óptimo desempeño, ya que se encuentra dentro de los parámetros de funcionamiento nominales del equipo, como se muestra en la Figura 5.85.

Figura 5.85 Voltaje de Alimentación AC de PanelView 1000

5.1.5.2.- Comunicación Ethernet del PanelView 1000

Una vez verificada la alimentación del dispositivo, se procede a comprobar si el equipo está preparado para la comunicación Ethernet, mediante el drive Ethernet ESPE_IP (ya que no se cuenta con el cable de comunicación serial del equipo) de RSLinx en donde aparecerá el PanelView, como se indica en la Figura 5.86.


-256-

5.1.6.- MÓDULO I/O

Para la prueba del módulo se requiere de una alimentación de 120 VAC, que es el voltaje nominal de las lámparas, en este caso la primera prueba es conectar los switch a las lámparas para verificar su funcionamiento con el cambio de estado, como se indica en la Figura 5.87.

Figura 5.87 Conexión de los switch a las lámparas del Módulo de I/O

Luego se procede a la conexión de los pulsadores a las lámparas, donde los Normalmente Cerrados encienden a las lámparas y al ser pulsados apagan a éstas, mientras que los Normalmente Abiertos al pulsarlos encienden las lámparas (Figura 5.88). Bajo estos parámetros, el módulo I/O se encuentra en condiciones óptimas para su utilización.

Figura 5.88 Conexión de los pulsadores a las lámparas del Módulo de I/O

-257-

5.2.-

PRUEBAS DEL SISTEMA DE COMUNICACIÓN

En primer lugar se debe verificar si los drives Ethernet agregados se encuentran en el RSLinx, en este caso; como todavía los elementos de red no se encuentran conectados se observan una X en los dispositivos (Figura 5.89).

Figura 5.89 Prueba de los Drives Desconectados Ethernet mediante RSLinx Una vez encendidos y conectados los equipos dentro de la red, en el RSLinx se observa que el Status cambia a OK y se elimina las X de los equipos (Figura 5.90).

Figura 5.90 Prueba de los Drives Conectados Ethernet mediante RSLinx

Para verificar el estado de la red Allen Bradley se dispone del software RSNetWorx que es un administrador de redes; en este caso se utilizará el RSNetWorx Ethernet, en el cual se observa cada uno de los elementos conectados a la red y sus dispositivos (Figura 5.91).

-258-

Figura 5.91 Prueba de los Drives Conectados Ethernet mediante RSNetWorx

Una vez verificada la conexión, este software tiene una herramienta que es RSNetWorx Health Monitor que diagnostica el estado de todos los componentes que se encuentran en la red implementada, advirtiendo si existe algún problema y señalando el elemento de falla, como se indica en la Figura 5.92.

Figura 5.92 Comprobación de la Ethernet mediante RSLinx

-259-

Una vez que se realizó el diagnóstico y se verificó que no existe ningún problema dentro de los elementos implementados en la red, se determina el óptimo funcionamiento de los equipos en la red Ethernet.

5.3.-

SUPERVISIÓN CON EL PANEL OPERADOR

Ya comprobado el estado de la red, a continuación se procede a monitorear los parámetros configurados en cada una de las pantallas.

La primera pantalla es de información general y datos del proyecto. Cuenta con botones de enlace con cada una de las pantallas que consta el proyecto, como se indica en la Figura 5.93.

Figura 5.93 Supervisión de la Pantalla PRINCIPAL

En la pantalla de CONTROL DE NIVEL (Figura 5.94), se monitorean los datos de la variable del proceso (PV) y el SetPoint (SP), además de los botones de Encendido y Apagado del proceso, también se visualiza la variación en el nivel del tanque.

-260-

Figura 5.94 Supervisión de la Pantalla de CONTROL DE NIVEL

En la pantalla de CALIBRACIÓN PID (Figura 5.95), se presenta la gráfica para la calibración de las constantes KP, KI, KD del lazo PID, además de la Variable del Proceso (PV), SetPoint (SP) y Variable de Control (CV). También existen otros botones que sirven para control de la gráfica de calibración del lazo

Figura 5.95 Supervisión de la Pantalla de CALIBRACIÓN PID

En la pantalla de PARÁMETROS DEL VARIADOR (Figura 5.96), se tienen Datos de Entrada de FRECUENCIA MÁXIMA y FRECUENCIA MÍNIMA; mientras que como Datos de Salida se tiene la FRECUENCIA de trabajo del variador y la

-261-

VELOCIDAD a la que se encuentra el motor girando. También existe un botón que permite eliminar los fallos que se producen en el variador.

Figura 5.96 Supervisión de la Pantalla de PARÁMETROS DEL VARIADOR

Cada una de

las pantallas cuenta con botones que permiten enlazar con las

distintas pantallas del proyecto.

5.4.-

COMPROBACIÓN DEL CONTROL DE NIVEL

Realizada la descripción del proceso implementado mediante el PanelView, a continuación se procede a realizar el monitoreo de los parámetros del proceso, con lo cual se puede obtener los rangos de control de estas variables. Los valores de los rangos de variación del proceso tanto en medición real (observación), como la mostrada en el PanelView, se encuentran expuestos en la Tabla 5.4.

Control de Nivel de Líquidos Set Point (cm)

Nivel del Tanque en PanelView 1000 (cm)

Nivel Real del Tanque (cm)

ERROR (%)

5

5

4.5

10

10

10

9.8

2

15

15

14.2

5.33

-262-

20

20

19.1

4.5

25

25

24

4

30

30

30

0

35

35.2

35.2

0

40

40

40.5

- 1.25

45

45

47

-4.44

50

50

53

-6

Tabla 5.4 Comprobación del Control de Nivel Tomados los datos y comparados en la tabla anterior, se puede determinar que el control de nivel funciona satisfactoriamente, aunque el proceso sea algo lento por las características de los elementos físicos.

-263-

CAPITULO VI

CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

6.1.- CONCLUSIONES •

Con el desarrollo de este proyecto, se logró cumplir con un objetivo fundamental

como es implementar dos estaciones de trabajo para el

Laboratorio de PLC‘s de la ESPE Extensión Latacunga. •

Cada estación de trabajo cuenta con 6 módulos, con equipos de la marca Allen Bradley, con 4 PLC´s, un Panel Operador PanelView 1000 y uno de Simulación de Entradas y Salidas digitales.

•

El diseño de los módulos tienen dimensiones que permiten una fácil manipulación de los elementos, y están ubicados adecuadamente, tal que permiten un control visual de todos sus componentes.

•

La base de los módulos fueron diseñados, tomando en cuenta la experiencia de utilización de los Laboratorios de la ESPE Extensión Latacunga, ya que no existe una normativa para la implementación de equipos de Laboratorio con PLC‘s.

•

Los elementos utilizados en la implementación de los módulos, cumplen con las características mecánicas y eléctricas, que garantizan un correcto funcionamiento de los equipos al ser utilizados.

•

Se configuró PLC‘s ControlLogix L61, CompactLogix L32E utilizando el software RSLogix 5000, también se configuró PLC‘s SLC 505, MicroLogix 1100 utilizando el software RSLogix 500; asimismo se configuró PLC‘s S7/226 utilizando el software MicroWin. En estos software se realizó la

-264-

configuración y programación de secuencias

que permiten comprobar el

estado de funcionamiento de entradas y salidas de los dispositivos. •

También se configuró el PanelView 1000 mediante la utilización del software FactoryTalk Machine Edition, que es la versión actualizada de RSView 32.

•

Para la comunicación entre la PC y el PLC se empleó el software RSLinx que realiza el enlace entre los programas de Allen Bradley, y su conexión se realiza vía RS-232 y Ethernet.

•

Utilizando los dispositivos de los módulos implementados, se puede diseñar y configurar redes de comunicación con protocolos Ethernet Industrial y DeviceNet.

•

Como aplicación, se implementó una red de comunicación Ethernet Industrial, mediante la cual se realizó el control de nivel de un tanque, que es un proceso relativamente lento, por efecto de los componentes físicos de la planta.

•

Se desarrolló e implementó una interface de comunicación Hombre-Máquina del proceso de nivel, que facilita el monitoreo y control, ya que mantiene una línea de comunicación continua entre las variables del proceso de la planta y el operador, mediante la utilización del PLC Contrologix L61, un variador de Frecuencia PowerFlex 700, la PC y el PanelView 100, a través de una Red Ethernet.

•

Se desarrolló un plan de prácticas básicas secuencial, mediante las cuales el estudiante adquirirá conocimientos que permitan realizar aplicaciones dentro de un entorno industrial, en su vida profesional.

-265-

6.2.- RECOMENDACIONES •

Antes de utilizar los Módulos con los que cuenta cada estación de trabajo, analizar las características de los componentes con los que consta cada equipo, como lo son fuentes de alimentación, entradas y salidas digitales, entradas y salidas análogas, y otros dispositivos.

•

Realizar el mantenimiento periódico de los elementos que dispone cada módulo, para así lograr que los dispositivos trabajen sin errores y tengan una vida útil de trabajo de acuerdo al dato del fabricante.

•

Tener precaución en la manipulación de los módulos, ya que son relativamente pesados.

•

Se recomienda no manipular los cables que se encuentran conectados en cada uno de los módulos, ya que están conectados a puntos terminales de los dispositivos.

•

Se recomienda que la utilización de las fuentes externas de energía de los módulos, sea exclusivamente para control, ya que no son fuentes de potencia.

•

Se recomienda utilizar cables con conectores Plug Banana, para garantizar una larga vida útil de los Jack Banana implementados como terminales en cada módulo.

•

Para realizar una práctica de Laboratorio, el estudiante y Docente deberán seguir el manual de prácticas desarrolladas para este fin.

•

Se recomienda desarrollar otros proyectos de implementación de redes de PLC‘s, utilizando los parámetros de diseño de este proyecto, tales como configuración de protocolos ControlNet, DHRio y Profibus. Adicionalmente, agregando módulos para entradas remotas, se puede implementar redes inalámbricas.

-266-

•

Se recomienda utilizar herramientas como WebServer de Allen Bradley para establecer comunicación de la red industrial implementada hacia un punto de Internet.

-267-

BIBLIOGRAFÍA •

Benjamín C. Kuo, Sistemas de Control Automático, séptima edición, Prentice Hall, México, 1996

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Néstor Gonzáles Sainz, Comunicaciones y redes de procesamiento de datos, McGraw-Hill, Colombia, 1987

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Creuss, Instrumentos industriales, octava edición, McGraw-Hill, Colombia 1990

INTERNET •

http://www.eie.ucr.ac.cr/uploads/file/proybach/pb0434t.pdf

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http://www.dimeint.com.mx/PDF/PRINCIPIOS%20BASICOS%20PLC%C2 %B4S.pdf

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GLOSARIO

Analógicas: Toman una cantidad de valores intermedios dentro de un cierto límite, dependiendo de su resolución. Anillo: Topología de anillo cada nodo es conectado a otros dos más formando un patrón de anillo. Arrancadores suaves: Son la solución con el arranque directo de un motor de corriente alterna. Buses de Campo: Conectan sensores, actuadores, controladores y dispositivos similares en el nivel inferior de la estructura jerárquica de la automatización industrial. Comunicación: El módulo se comunica con los dispositivos mediante mensajes de E/S, estroboscopio, encuestas, (cambio de estado y/o cíclicos). Controladores: Sistemas Industriales de Control Automático que trabajan bajo una secuencia almacenada en memoria. Desaceleración

Controlada:

Los

variadores

electrónicos

permiten

controlar

la

desaceleración mediante una rampa lineal o en (s). DeviceNet: Red de bajo nivel adecuada para conectar dispositivos simples como sensores fotoeléctricos, sensores magnéticos, pulsadores. Discretas: Llamadas digitales, lógicas, binarias u on/off, pueden tomar solo dos estados. Diseño: Cuando se vaya a diseñar un sistema, se debe determinar la configuración de red y la colocación de componentes en cada localización. Especiales: Variantes de las analógicas, como termocuplas, RTDs, etc. Estrella: Un nodo actúa como punto central de conexión para todos los demás, permitiendo así que en caso de que exista un fallo en alguno de los cables los demás nodos no pierdan conexión con el nodo central. Frenado: Consiste en parar un motor pero sin controlar la rampa de desaceleración. Foundation Fieldbus (FF): Protocolo de comunicación digital para redes industriales, específicamente utilizado en aplicaciones de control distribuido. Hart: Agrupa la información digital sobre la señal analógica típica de 4-20 mA DC. Inteligentes: Son módulos con procesador propio y un alto grado de flexibilidad para su programación. Inversión: La inversión de la secuencia de fases de alimentación del motor.

LAN: Interconexión de varios ordenadores y periféricos. Malla: Topología la esencia es buscar la interconexión de los nodos de tal manera que si uno falla los demás puedan re direccionar los datos rápida y fácilmente. Marcha Asistida: Esta rutina le solicita información necesaria con el fin de poner en marcha un variador para la mayoría de aplicaciones. Mensaje de cambio de estado: Es una transferencia de datos que se envía cada vez que ocurre un cambio de datos. Mensaje cíclico: Es una transferencia de datos enviada a un régimen específico configurable por el usuario. Mensaje de Encuesta: Transferencia de datos de punto a punto (0 a 64 bytes) enviada por el módulo al dispositivo esclavo. Mensaje de Estroboscopio: Transferencia de datos de difusión múltiple (que tiene una longitud de 64 bits). Memoria del programa: Las instrucciones de un programa se registran en una memoria de programa y posteriormente se van extrayendo para la ejecución. Modbus: Protocolo de transmisión para sistemas de control y supervisión de procesos (SCADA) con control centralizado. Módulo: Interfaz de comunicaciones que proporciona el control de E/S y la configuración del dispositivo. PLC's: son dispositivos electrónicos creados para el control de procesos secuenciales. PLC Compacto: tienen incorporado la Fuente de Alimentación, su CPU y módulos de I/O en un solo módulo principal. PLC Modular: se componen de un conjunto de elementos que conforman el controlador final. Profibus: Bus de campo de alta velocidad para control de procesos. Procesos: control total sobre la instalación, desde la etapa inicial hasta el destino. Protección integrada: A partir de la medida de la corriente y de una información sobre la velocidad, un microprocesador calcula la elevación de temperatura de un motor y suministra una señal de alarma o de desconexión en caso de calentamiento excesivo. Protocolo de comunicación: Conjunto de reglas que permiten la transferencia e intercambio de datos entre los distintos dispositivos que conforman una red. Punto a punto: Topología cada nodo se conecta a otro a través de circuitos dedicados.

Redes industriales: Integración de las mencionadas islas automatizadas. S.M.A.R.T: Esta rutina permite configurar rápidamente el variador programando valores para las funciones de uso más frecuente. Táctil: Palpar con un dedo sobre la pantalla simula la pulsación de botones. Variador: Es un dispositivo o conjunto de dispositivos mecánicos, hidráulicos, eléctricos o electrónicos empleados para controlar la velocidad giratoria de maquinaria, especialmente de motores. Verificación de Izado/Par Motor: Utilizan la puesta en marcha asistida para ajustar el motor. WAN: Tipo de red de computadoras capaz de cubrir distancias desde unos 100 km hasta unos 1000 km.

Latacunga, Septiembre 2010

ELABORADO POR:

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APROBADO POR:

---------------------------------Ing. Mario Jiménez DIRECTOR DE LA CARRERA DE INGENIERÍA ELECTROMECÁNICA

CERTIFICADO POR:

---------------------------------Dr. Eduardo Vásquez SECRETARIO ACADÉMICO

313613677-Introduccion-a-Grafcet.pdf

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