Aplicaciones con PLC´s - Semana 1 - UAGRM UPFP - 2ppac

Material de apoyo elaborado expresamente para Especialidad en Mecatrónica y Automatización Industrial de Unidad de Posgrado de la Facultad Politécnica – Universidad Autónoma Gabriel Rene Moreno – Santa Cruz, Bolivia y confeccionado a partir de una selección rigurosa de las diapositivas de mayor valor teórico y práctico, concebidas y utilizadas por el Autor.

Harold Alconz Ingala Certified Maintenance and Reliability Professional – CMRP SMRP ID: 161772 Master of Maintenance and Reliability Engineering Vibration Analyst Certified: Category III Vibration Institute USA / ISO 18436-2 / CN: 1106-1141B Compressor Analyst Level I Windrock Inc. Facilitator of Reliability Centered Maintenance - RCM

ABSTRACT

* Harold Alconz Ingala MSc. MSc. Ing. / RNI 11.214 SIB Certified Maintenance and Reliability Professional – CMRP SMRP ID: 161772

[email protected] [email protected]. bo [email protected]

Vibration Analyst: Category III – ISO 18436-2 CN: 1106-1141B – Vibration Institute

(*) Harold Alconz Ingala: es Ingeniero Mecánico, Máster en Ingeniería de Mantenimiento, Máster en Ingeniería de Confiabilidad y Riesgo, Certified Maintenance and Reliability Professional – CMRP, Especialista en Atmósferas Explosivas ATEX, Especialista en Gestión de Mantenimiento, Inspector de Puentes Grúa/Pórtico, Experto en Medición en Transferencia de Custodia, Especialista en Programación, Mantenimiento y Troubleshooting en PLC´s – Allen Bradley – Familia SLC 500/PLC 5, Especialista en Compresores Reciprocantes (Mechanics School ARIEL CORPORATION – Mount Vernon, OHIO) y Bombas Centrífugas (FLOWSERVE CORPORATION), Analista de Vibraciones Categoría III ISO 18436-2 (Vibration Institute), Nivel I en Termografía (ASNT), Facilitador de Grupos de Análisis RCM2 – Reliability Centered Maintenance, Compressor Analyst Level I (Windrock), con 20 años de experiencia en el sector industrial. Realizó sus estudios en la Facultad de Ciencias y Tecnología de la Universidad Mayor de San Simón. Fue auxiliar del departamento de Ingeniería Mecánica – Proyecto de Extensión e Investigación de 1996 a 1997 y auxiliar de catedra de Resistencia de Materiales,

Ingeniero de Proyectos en “Industrias Scout” y Director del “Centro de Formación Técnica Boliviano Alemán” de 1997 a 1999, Ingeniero de Proyectos en la empresa “Intermet” en la ciudad de Cochabamba en 1999, participo en la implementación de Mantenimiento Predictivo en YPFB Transporte S.A. y participo en la elaboración del Documento de Protección Contra Explosiones para 34 estaciones de compresión y bombeo de YPFB Transporte S.A. Es miembro del comité editorial de la revista REDES DE ENERGIA – Publicación Científica y Técnica Trimestral de YPFB Transporte y GTB. Tiene publicado varios artículos y notas de divulgación científico-técnica. Tiene un diplomado en Instrumentación y Control en Plantas de Proceso y un diplomado en Educación Superior, actualmente está cursando la Maestría en Administración de Empresas MBA en la Universidad Privada Boliviana UPB y es tutor de varias tesis a nivel de maestría. Ha desarrollado trabajos de asistencia técnica relacionados con la aplicación de PLC´s como Control y Automatización de Procesos. Es instructor interno habilitado para dictar cursos, conferencias y seminarios a personal de YPFB Transporte S.A., Conferencista invitado para dictar cursos y seminarios en la Universidad Autónoma Gabriel René MorenoUAGRM Moreno UAGRM,, Universidad Mayor de San Simón UMSS, UMSS, ASBOMAN y en la Escuela Militar en el Centro Industrial Don Bosco “Miguel Magone”, en la Asociación Boliviana de Mantenimiento ASBOMAN y de Ingeniería EMI. EMI. Es docente invitado de los módulos “Introducción a la Instrumentación y Control”, “Áreas Clasificadas”, “Equipos

Dinámicos y Equipos Estáticos”, “Técnicas de Mantenimiento Predictivo” y “Operación de Compresores” para las maestrías “Mantenimiento e Instrumentación en Plantas de Gas” y “Operaciones Petroleras”, y para la especialidad “Ingeniería de Procesos y INEGAS, de los módulos “Instalación de Instrumentos y Áreas Clasificadas” del diplomado Facilidades de Producción” en la UAGRM – INEGAS,

“Diplomado en Instrumentación y Control Avanzado de Procesos Industriales”, “Análisis de Modos de Falla y Efectos FMEA” y “Análisis Vibracional y Alineamiento de Equipos” del diplomado “Diplomado en Ingeniería y Gestión del Mantenimiento, Confiabilidad e Integridad en Industrias” en la Universidad Privada Boliviana UPB y del módulo “Aplicaciones con PLC´s” de la especialidad “Mecatrónica y Automatización Industrial” en la Unidad de Postgrado de la Facultad Politécnica de UAGRM – UPFP y UTEPSA. Actualmente se docente invitado de la materia de pregrado “Mantenimiento, Lubricación y Combustibles” en la Universidad UTEPSA. desempeña como Supervisor de Mantenimiento Predictivo y Key User 2 del módulo PM de SAP en YPFB Transporte S.A.

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA GABRIEL RENÉ MORENO FACULTAD POLITÉCNICA FACULTAD P OLITÉCNICA UNIDAD DE POSGRADO

Harold Alconz Ingala Certified Maintenance Maintenance and Reliability Professional – CMRP - SMRP ID: 161772 Master of Maintenance and Reliability Engineering Vibration Analyst Certified: Category III Vibration Institute USA / ISO 18436-2 / CN: 1106-1141B 1106-1141B

1 Harold Alconz Ingala MSc. Ing.

Compressor Analyst Level I Windrock Inc. Facilitator of Reliability Centered Maintenance Maintenance - RCM

Vibration Analyst: Category Category III – ISO 18436-2 [email protected] MSc. Ing.“Vibration Harold Alconz Ingala__________________harold.alconz@ypfbtransp Ingala_______________ [email protected] orte.com CN: 1106-1141B “Vibra tion Institute - USA”

Bolivian Vibration Institute

Especialidad EMAI

2 Harold Alconz Ingala MSc. Ing. Vibration Analyst: Category Category III – ISO 18436-2 [email protected] MSc. Ing.“Vibration Harold Alconz Ingala__________________harold.alconz@ypfbtransp Ingala_______________ [email protected] orte.com CN: 1106-1141B “Vibra tion Institute - USA”


Harold Alconz CV

3 Harold Alconz Ingala MSc. Ing. Vibration Analyst: Category III – ISO 18436-2 [email protected] MSc. Ing.“Vibration HaroldInstitute Alconz [email protected] CN: 1106-1141B - USA”


Harold Alconz CV



Harold Alconz CV



Harold Alconz CV



Harold Alconz CV – Formación Académica



Harold Alconz CV – Trayectoria Profesional Certified Maintenance and Reliability Professional – CMRP SMRP ID: 161772

Impartiendo formación a nivel de maestrías y diplomados, Seminarios, Cursos y Conferencias en diferentes universidades

8

Publicaciones: • VibraTips • Indicadores Proactivos • Machine Vibration • Monografías

Harold Alconz Ingala MSc. Ing. Vibration Analyst: Category III – ISO 18436-2 [email protected] MSc. Ing.“Vibration HaroldInstitute Alconz [email protected] CN: 1106-1141B - USA”


YPFB Transporte

Aprox. 3.000 km (Ø2” a Ø36”) 16 Estaciones de Compresión Aprox. 59.000 HP Participación accionaria en el Gasoducto Bolivia-Brasil

51%

Gas TransBoliviano S.A.

12%

Transportadora Brasileira Gasoduto Bolivia-Brasil S.A.

Petróleo Crudo Petróleo Reconstituido Gas Natural GLP

Aprox. 2.800 km (Ø2” a Ø16”) 19 Estaciones de Bombeo Aprox. 42.000 HP



Presentación - Usted





Literatura Básica Aplicaciones con PLC´s Compilación de diapositivas y trabajos desarrollados en clase

Digital



Recursos

V



Notas, Gráficos y Diagramas 1 2 3 4 5



Horario y Algunas Recomendaciones Sábados:        

    Fechas:                    



Objetivos del módulo Los objetivos del módulo son: Al finalizar el modulo los estudiantes habrán adquirido las competencias para desarrollar programas de aplicación para control, utilizando Controladores Lógicos Programables y diferentes tipos de instrumentos analógicos y discretos.

Dibujar un diagrama de bloque de las partes principales de un PLC. Programar circuitos básicos de relé con un PLC. Conectar la interface computadora-PLC. Utilizar las operaciones aritméticas y lógicas de un PLC. Programar contadores y temporizadores con selectores. 16 Harold Alconz Ingala MSc. Ing. Vibration Analyst: Category III – ISO 18436-2 [email protected] MSc. Ing.“Vibration HaroldInstitute Alconz [email protected] CN: 1106-1141B - USA”


Objetivos del módulo Los objetivos del módulo son: Realizar pequeñas rutinas de programación en PLC´s.



Temario Semana 1



Sistema de evaluación Actividades semanales: Semana 1, Semana 2 y Semana 3 Asistencia a clases Participación en clases Trabajo grupal – 4 personas – Rutina de programación



Fundamento pedagógico y diseño instruccional

Benjamín Franklin (1706-1790) Inventor, científico, político Estadounidense

T



INTRODUCCIÓN A LOS AUTOMATISMOS



Introducción Industria Moderna • Calidad • Cantidad • Competitividad

Automatización de sus procesos

• Funcionamiento de los instrumentos • Sistemas de control • Papel que juegan dentro del control de procesos

Surge la necesidad de conocer y entender:



Introducción • Alimentos • Energía

Proceso Industrial

• Siderurgia • Papelera • Textil • Oil & Gas, etc. P = Ctte.

Es necesario controlar y mantener constante algunas variables o bien en un valor variable con el tiempo de acuerdo con una relación predeterminada, o bien guardando relación determina con otra variable

P(t) = mt + b 



Instrumentación básica de proceso Controlador

Señal eléctrica

Señal eléctrica

I/P

Convertidor I/P

Señal neumática Purgador del condensado Transmisor

Salida del producto (CALIENTE)

Elemento final de control Vapor (Fluido o agente de control)

Elemento primario

Elemento de medida Transmisor

Indicador Registrador

Controlador

Elemento final

Entrada del producto (FRIO)

Bucle o lazo de control: Abierto o Cerrado









Instrumentación básica de proceso Indicador o registrador

Valor deseado ±

error CONTROLADOR

Elemento de transmisión

Salida del producto (CALIENTE)

Elemento primario de medida

Elemento final de control

Fluido o agente de control

Entrada del producto (FRIO)



¿Automatización?

La automatización pretende liberar al hombre de la realización de procesos mentales o físicos, en la medida de lo posible. Lo que se busca es evitar que las personas realicen trabajos rutinarios, monótonos e inseguros o aquellos en los que se requieren grandes esfuerzos 28 físicos. Harold Alconz Ingala MSc. Ing. Vibration Analyst: Category III – ISO 18436-2 [email protected] MSc. Ing.“Vibration HaroldInstitute Alconz [email protected] CN: 1106-1141B - USA”








Objetivos de la automatización















Niveles de automatización La automatización existente en una empresa o fábrica puede abarcar distintos niveles









Niveles de automatización

El proceso necesitará de la utilización de un equipo de “gama baja” en el que se procesarán pocas señales de entrada y de salida. Por ejemplo pequeños autómatas compactos




El proceso constará de varios equipos de “gama baja” interconectados entre sí o de un equipo de “gama media” (que puede gestionar mayor numero de entradas/salidas). La utilización de una configuración u otra dependerá principalmente de las necesidades del proyecto en sí y del costo de la inversión










En este caso se trata de un problema complejo en el que además de automatizar el proceso de fabricación se requieren datos del estado del mismo (supervisión del sistema). De esta forma se utilizarán equipos de “gama media o alta” y equipos de intercambio de información hombre - máquina













En este caso se utilizarán equipos de “gama media o alta” interconectados entre sí y equipos de supervisión de donde se obtendrán datos de productividad, almacén, pedidos, facturación, etc.












Equipos de control según su adaptabilidad

Son aquellos equipos diseñados para realizar exclusivamente una actividad especifica de control correspondiente a un determinado proceso. Estos diseños pueden ser hechos con técnicas de relés o de circuitos impresos.




•

Facilidad de instalación.

•

Menor tiempo de vida útil.

•

Procedimientos sencillos de

•

Mayor volumen.

mantenimiento.

•

Mayor consumo de energía.

•

Facilidad de calibración.

•

Mayor generación de ruido.

•

No requiere de personal

•

Mayor costo a largo plazo.

altamente clasificado.

•

Rigidez propiamente dicha.

•

Mayor frecuencia de mantenimiento.









Equipos de control según su adaptabilidad Son aquellos equipos diseñados para realizar múltiples actividades de control industrial, de fácil adaptación a los requerimientos del usuario, entre estos se ubican los PLC ya que pueden cambiar su función de control cuando se modifica el programa por ejecutar.

C L P 55 Harold Alconz Ingala MSc. Ing. Vibration Analyst: Category III – ISO 18436-2 [email protected] MSc. Ing.“Vibration HaroldInstitute Alconz [email protected] CN: 1106-1141B - USA”



•

Espacio físico reducido (menor

•

volumen).

•

Mayor economía a largo plazo

Instalación más compleja (técnicamente).

•

Se requiere de personal capacitado

(menor costo).

con el conocimiento y la pericia

•

Mayor cobertura o alcance.

para operar y programar el equipo.

•

Flexibilidad propiamente dicha.

•

Menor velocidad de respuesta.

•

Menor consumo de energía.

•

Alto costo inicial.

•

Mayor confiabilidad.









Estructura de un automatismo eléctrico

• Captadores • Comunicación • Hombre

• Motores

• Relés • Temporizadores

• Contactores



Estructura de un Automatismo B/U RELES

Paro seguro de emergencia

Switch Transmisores Termocuplas RTD Pickup Magnéticos

Señales de Campo

volts mA mV ohms Hz

Solenoides Actuadores

volts mA Señal a Datos

MÓDULOS DE ENTRADA 0-4095 0-30480

1011 0111

Tabla de Datos

Programa Decisiones en base a Datos

Datos a Señal

Señales a Campo

MÓDULOS DE SALIDA 1011 0111

0-4095 0-30480









Diagrama de bloque de un sistema de control Módulos de entrada

Terminal de programación

Controlador

n e ó i d c s a c o i l u n d u ó m M o c

Controles de la planta

DISPOSITIVOS DE INFORMACIÓN Switch, transmisores, T/C, RTD, pickup magnéticos

Actuadores, relés, solenoides DISPOSITIVOS DE DECISIÓN

HMI Módulos de salida


Vibration Analyst: Category III – ISO 18436-2 [email protected] MSc. Ing.“Vibration HaroldInstitute Alconz [email protected] CN: 1106-1141B - USA”


Función del sistema de control

Controlador

Instrucciones de entrada

Instrucciones de Salida

Maquina Proceso 64 Harold Alconz Ingala MSc. Ing. Vibration Analyst: Category III – ISO 18436-2 [email protected] MSc. Ing.“Vibration HaroldInstitute Alconz [email protected] CN: 1106-1141B - USA”








Función del sistema de control



Función del sistema de control 1. Dispositivos de información o sensores (ubicados en el equipo o en la planta)









Función del sistema de control 2. Módulos de entrada



Función del sistema de control 3. Controlador









Función del sistema de control 4. Módulos de salida



Función del sistema de control 5. Dispositivos de decisión o controles (ubicados en el equipo o en la planta)









¿Transmisor = Transductor? Transductor Dispositivo capaz de transformar o convertir un determinado tipo de energía de entrada (disponible) en otra diferente a la salida, tal que, el sistema pueda aprovechar para realizar su objetivo de medición y control

Transmisor Dispositivo acondicionador de señal, que capta la variable de proceso y transmiten a un receptor, en algunos casos esta integrado al sensor y en otros como un dispositivo independiente conectado al sensor



Transmisores









Tipos de señales de campo













Tipo de dispositivo

Uso característico

Señal

Analógico o Discreto

Entrada o Salida

Interruptor de nivel

Nivel del tanque

Voltaje

Discreto

Entrada

Presostato

Presión de combustible

Voltaje

Discreto

Entrada

RTD

Temperatura de aceite

Ohm

Analógico

Entrada

Termocupla

Temperatura gases combustión Milivoltios

Analógico

Entrada

Presión diferencial

Presión de aceite lubricante

Miliampere

Analógico

Entrada

Transmisor de nivel

Nivel de tanque de producto

Miliampere

Analógico

Entrada

Tomas magnética

Velocidad del equipo

Frecuencia

Analógico

Entrada

Solenoide

Accionamiento de una válvula

Voltaje

Discreto

Salida

Relé

Control de interposición

Voltaje

Discreto

Salida

Actuador

Posicionamiento de una válvula de control

Miliampere

Analógico

Salida


Vibration Analyst: Category III – ISO 18436-2 [email protected] MSc. Ing.“Vibration HaroldInstitute Alconz [email protected] CN: 1106-1141B - USA”


Señales de transmisión SAMA “Scientific Apparatus Makers Association” Transmisión Neumática Transmisión Electrónica Transmisión Digital

Relación de 1 a 5

1-5 V cc (250Ω) 4 - 20 mA (salida análoga) con HART digital (superpuesto)

Transmisor de Temp. Smart (HART)

88

Comunicador HART (Maestro Secundario)

PLC DCS SCADA PC Indicador Fuente 24 VDC

HART (Maestro Primario) u otro dispositivo de comunicación (no HART)

Harold Alconz Ingala MSc. Ing. Vibration Analyst: Category III – ISO 18436-2 [email protected] MSc. Ing.“Vibration HaroldInstitute Alconz [email protected] CN: 1106-1141B - USA”








Señales de transmisión



Señales de transmisión     

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Convertidores I/P



Convertidores I/P

4 - 20 mA









Convertidores I/P



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Ventajas e inconvenientes – PLC´s





















REPRESENTACIÓN BINARIA DE DATOS



¿Por qué son importantes estos conocimientos?

Definición de sistemas numéricos









Identificación de tipos de sistemas numéricos

Sistema numérico decimal



Identificación de tipos de sistemas numéricos Sistema numérico binario





















Identificación de tipos de sistemas numéricos Sistema numérico octal



Identificación de tipos de sistemas numéricos Sistema numérico hexadecimal









Identificación de tipos de sistemas numéricos Equivalencias de sistemas numéricos



Identificación de tipos de sistemas numéricos Equivalencias de sistemas numéricos









Identificación de tipos de sistemas numéricos Conversión de valores al sistema decimal















Identificación de tipos de sistemas numéricos Conversión de valores del sistema numérico decimal









Identificación de tipos de sistemas numéricos Conversión de valores del sistema numérico decimal



Dinámica de Grupo 1



Aplicaciones con PLC´s - Semana 1 - UAGRM UPFP - 2ppac

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