NOMBRE: Domingo Domingo Contreras Contreras Danilo Rojas Mauricio Tapia CARRERA: Ingeniería Automatización y control industrial PROFESOR: Patricio Abarca FECHA: 14/07 /2017
Introducción
Conociendo la enorme cantidad de instrumentos existentes exist entes en el ámbito de la automatización e instrumentación industrial es importante también conocer la comunicación existente entre ellos, es decir, los protocolos e interfaces que soportan estos equipos o saber identificar cual es el idóneo para implementar en una red ya existente o en un proyecto a realizar. A continuación se realiza un paso a paso de cómo integrar una red, contando con equipos configurables como maestros y esclavos. El objetivo es lograr una comunicación entre ellos para que puedan llevar a cabo la realización de tareas específicas (enviar y recibir información, ejecutar funciones, etc). Para esto se aplicaran los protocolos e interfaces adecuados según las especificaciones y características de cada componente para formar la red de comunicación.
Arquitectura del sistema
DeltaV
P01 P02
BTC Honeywell Momentum
Tx1 Tx2 RTH low RTH high Modbus
1GND; 2 data+; 4 data9 GND; 10 data+ ;12 dataRe+ 10 Re- 11 5 4 Puerto 2 DB9
Resumen de las diseño
de los equipos utilizados en el
Controlador Momentum CCS 171 780 00 Adaptador de procesador M1
Memoria memoria interna 64 kbytes Memoria de usuario 2,4 k palabras Flash RAM 256 kbytes Velocidad de reloj 20 MHz Referencia de entrada y salida registros 2.048 Valores binarios 2.048 cualquier combinación de referencias 0x y 1x Mantenimiento de E/S E/S locales Mantiene todos los puntos de cualquier unidad host de E/S Timeout de 419 ms temporizador Watchdog Tiempo de ciclo lógico 0.25 ms/k instrucciones Ladder Logic Nota: el conector de puerto Modbus tiene un aspecto similar al del conector de puerto Ethernet. No intentar utilizar un adaptador Modbus como unidad Ethernet. No intentar acoplar un conector Ethernet a un conector Modbus.
El puerto Modbus 1 es el puerto serie asíncrono RS232 que permite la comunicación de un equipo con la CPU para:
Programar Transferir datos Cargar/descargar
o
Parámetros predeterminados definidos en fábrica para el puerto Modbus 1 son: 9600 baudios Paridad Par Modalidad RTU 8 bits 1 bit de parada Dirección Modbus
Cables
o
Tipo de conector: es un Jack de teléfono RJ45 hembra
o
Los tres conjuntos son cables estándar de teléfono planos, blindados, de ocho posiciones con conectores RJ45 machos en cada extremo. Un conector RJ45 se enchufa en el puerto Modbus 1 de la CPU y el otro se enchufa en un adaptador de caparazón D hembra que se adapta en la estación de programación Adaptador de 9 pins 110 XCA 203 00 para puertos de 9 pins Adaptador de 25 pins 110 XCA 204 00 para puertos serie 25 pins
Estos adaptadores tienen un Jack de RJ45 en un extremo que les permite engancharse directamente al conjunto de cables
Puerto Modbus 2 es un puerto asíncrono de carácter general con funcionalidad Slave RS232/RS485 seleccionable. La elección entre RS232/RS485 se realiza en el software.
o
Parámetros predeterminados definidos en fábrica para el puerto Modbus 1 son: 9600 baudios Paridad Par Modalidad RTU 8 bits 1 bit de parada Dirección Modbus
Nota: el protocolo predeterminado debe cambiarse de RS232 a RS485 para los adaptadores de procesador o si no el puerto no funcionara.
Controlador DeltaV
Es un sistema de control distribuido, cuyas principales características son:
Diseño orientado a buses Buses nativos: Fundation Fieldbus. AS-i bus, Profibus DP, Hart y DeviceNet, además de sus entradas y salidas básicas Soporta el estándar IEC 1804-3, ó EDDL (Electronic Device Description Language), que permite que todos los parámetros de un dispositivo electrónico estén accesibles al sistema Conectividad con otros sistemas utilizando OPC y XML Técnicas avanzadas de control, como son: control difuso (Fuzzy), control de redes neuronales, control predictivo, sintonización de lazos PID o controles Fuzzy, detección de
mal funcionamiento de lazos, control estadístico multivariable, optimizador de tiempo real, monitoreo de funcionamiento de equipos y simulación. Un sistema de control distribuido consta de:
Controlador, equipo electrónico cercano al proceso HMI (interfase al operador) Los módulos específicos soportados, estos son:
Entradas/salidas básicas: 6 tipos de E/S análogas y 10 tipos de E/S discretas. Para varios de ellos, pueden utilizarse terminales con fusibles Foundation Fieldbus. Módulo con dos canales H1, 16 nodos por canal DeviceNet. Módulo con una puerta; puede soportar hasta 61 nodos HART. Algunos de los módulos análogos, pueden soportar hasta 16 conexiones por canal Profibus DP. Un canal RS-485, soporta hasta 64 esclavos, a velocidades hasta 1.5 Mbps Módulo Modbus RTU. Dos puertas seriales RS-232, RS-422 o RS-485, con hasta 16 nodos por puerta. Velocidades hasta 115 Kbauds
Ítem Numero de puertos seriales Tipos de puertos Aislamiento
Tasa de baudios Longitudes máximas del cable
Especificaciones Dos RS232, semi dúplex Rs232/RS485; dúplex completo Cada puerto está aislado ópticamente del sistema y entre si y probado en fabrica a 1500 VDC. Los puertos deben estar conectados a tierra través del dispositivo externo Configurable con el explorador DeltaV RS232: 15 m RS422/485: 610 m
Local bus corriente (12 VDC nominal) por tarjeta montaje
200 mA típico, 300 mA máximo Ranura asignada del portador E/S
BTC 7100 Comunicación de datos
Entrada de señal
Protocolo
Protocolo Modbus RTU
Interfaz
Dirección
RS-232 (1 unidad), RS485 (hasta 247 unidades) 1 - 247
Velocidad de transmisión
2,4 ~ 38,4 Kbits/seg.
Bits de datos
7 u 8 bits
Bits de parada
1 o 2 bits
Búfer de comunicación
Resolución
18 bits
Frecuencia de muestreo
5 veces / segundo
Clasificación máxima
-2 VDC mínimo, 12 VDC máximo (1 minuto por entrada mA)
160 bytes
Salida 1/ Salida 2
Retransmisión analógica
Relé
4-20 mA, 0-20 mA, 0-1V, 0-5V, 1-5V, 0-10V
Señal de salida (analógica o tensión)
4-20 mA, 0-20 mA, 0-1V, 0-5V, 1-5V, 0-10V
Salida de tensión
5V / 30mA
Resolución
15 bits
Precisión
±0,05% de span ±0,0025% /°C
Honeywell uda2182 (Controlador de Ph) La unidad puede utilizarse como entrada simple o instrumento de entrada dual, el usuario decide qué medidas se incluyen. Las tarjetas de entrada se reemplazan fácilmente y la adición de relés adicionales o una salida analógica se hacen con una sola tarjeta Comunicación de datos
Salida
Protocolo
Protocolo Modbus RTU
Interfaz
RS-232 (1 unidad), RS485 (hasta 247 unidades) 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600 o 115200 seleccionable
Velocidad de transmisión
Analog output Control relé
Protocolo
Protocolo Modbus
Interfaz
Wireless, Tipo: Infrarrojo (IR) 9600
Velocidad de transmisión
Protocolo Interfaz Velocidad de transmisión
Dirección Ip
2 salidas de 0-20 mA o 4-20mA Capacidad de carga resistiva: 4A, 120/240 Vac
Protocolo Modbus TCP/IP Ethernet TCP/IP Detección automática de velocidad y autopolaridad 192.168.1.254 desde fábrica
Los bornes utilizados para la comunicación dependerán netamente del tipo de comunicación que configuremos y necesitemos, ejemplo, para una comunicación vía Modbus rs485 a 2 hilos:
rs485
Nota: desde la borneras numero 4 hasta la bornera número 9 son utilizadas para la comunicación (configurables según manual).
Módulo CSM 1277 (Concentrador de red profinet) Con este módulo se pueden realizar topologías lineales y en estrella. Lineal
Estrella
El CSM 1277 cuenta con cuatro conectores hembra RJ45 para la conexión de equipos terminales o de otros segmentos de red.
Diseño de cables y/o interfaces Para el puerto 1 de la tarjeta serial del controlador DeltaV utilizaremos una conexión Rs485 a 2 hilos. La tarjeta serie DeltaV estándar admite dispositivos serie que utilizan el protocolo Modbus RTU o ASCII. La tarjeta serial pro gramable admite protocolos personalizados.
Ambas tarjetas se comunican a través de señales RS232, RS422 / 485 half dúplex o RS422 / 485 full dúplex. Las tarjetas serie admiten modos de comunicación maestro y esclavo. El modo maestro se utiliza normalmente para comunicarse con un PLC u otro dispositivo de terceros compatible con el protocolo Modbus. En este modo, la tarjeta serie es el dispositivo maestro en el enlace de comunicaciones serie y controla la solicitud de datos desde el otro dispositivo.
Tarjeta serial DeltaV
Rs-485 MOXA1
Asignación de pines conector Rs-485
Nota: para conectores del tipo female, aplica la misma asignación de pines, considerando las funciones de cada uno de ellos.
Para el puerto 2 de la tarjeta serial del controlador DeltaV utilizaremos una conexión Rs485 Half Dúplex (2 hilos).
El modo esclavo se utiliza para la conexión a un dispositivo maestro Modbus. En modo esclavo, la tarjeta serie actúa como un esclavo del dispositivo conectado que responde a las solicitudes de lectura y escritura de datos emitidas por el maestro. La tarjeta es capaz de emular hasta 16 dispositivos esclavos en cada puerto. Los dispositivos se configuran en el puerto y los configuran con diferentes direcciones de esclavo. Si desea que una tarjeta serie tenga una dirección de esclavo, configure un puerto con sólo un objeto de dispositivo y cree todos los conjuntos de datos de ese dispositivo.
Tarjeta serial DeltaV
Asignación de pines conector Rs-485
Rs-485
Nota: para conectores del tipo female, aplica la misma asignación de pines, considerando las funciones de cada uno de ellos. Diagrama de conexión. Rs-485 DeltaV (Master)
Moxa 2 (Slave1)
Conector hembra RJ45
Asignación de pines conector hembra RJ45
Momentum (Slave2)
Btc 7100 (Slave3)
Descripción de
para la puesta en marcha
Concept software Es utilizado para la configuración Controlador Momentum CCS 171 780 00 el cual Concept proporciona herramientas basadas en Microsoft Windows avanzadas que proporcionan un entorno de desarrollo multilingüe para la programación de sistemas de control Utiliza editores familiares y estandarizados agrupados en una sola aplicación para crear e integrar control PLC, comunicación y lógica de diagnóstico.
o
Lenguajes IEC Cinco editores IEC ofrecen la libertad de elegir el lenguaje de programación que se adapte a los requisitos de aplicación Diagrama de bloques de función (FBD), diagrama de contactos (LD), diagrama de funciones secuenciales (SFC), texto estructurado (ST) y lista de instrucciones ILLINOIS.
Delta V Explorer En el Explorador de Delta v, puede ver la jerarquía de objetos en su base de datos. Los objetos incluyen controladores y tarjetas de E / S, estaciones de trabajo, áreas, módulos y muchos otros elementos. El Explorador le permite ver su base de datos, así como copiar y mover objetos, modificar las propiedades de los objetos y agregar nuevos objetos. El Explorador es la forma más rápida de rellenar la base de datos.
Advance control: Inspect, Neural, predict, predictpro, simulapro, tune.
Batch: application manager, récipe simulator
Engineering: auto-update service, batch OI configuation, configuration assistant, continuous historian administration, control studio, database administator, DeltaV explorer, delta v opeate configure, flexlock, recipie studio, remote clients, setsynchronize network time, system preferences, user manager.
Procedimiento de
requerido en los
.
Configuracion del adaptador del procesador CPU M1 utilizando Concept En el menú fichero, seleccionamos nuevo Proyecto, luego se abre una pestaña de configuración donde seleccionamos Tipo de PLC o familia de PLC donde buscamos momentum, en CPU/Executive seleccionamos CCS 171 780 00 los campos restantes se completan con los valores correspondientes. Después de seleccionar el plc podemos ver la lista de parámetros que podemos configurar o que pertenecen al plc seleccionado.
Configuracion delta v
Configuración del DATASET
En el modo maestro, la tarjeta de serie intercambia datos con el dispositivo serie a través de un conjunto de datos. Un conjunto de datos es una colección de parámetros asociados con un dispositivo serie. Los parámetros del conjunto de datos contienen valores de datos que corresponden a registros o datos en un dispositivo serie. El conjunto de datos define el tipo y la cantidad de datos que se envían o reciben desde el dispositivo serie. Todos los valores de datos
de un conjunto de datos tienen las m ismas propiedades. Las propiedades incluyen el tipo de datos, dirección de datos, etc. Los valores de datos en un mapa de conjuntos de datos a una serie contigua de registros o datos de dispositivos serie. En modo esclavo, la tarjeta de serie emula conjuntos de datos a través de conjuntos de datos. Los conjuntos de datos se utilizan para definir los datos que la tarjeta de serie y el sistema DeltaV deben emular. El conjunto de datos en modo esclavo define el tipo y cantidad de datos que admite la tarjeta serie. Todos los valores de datos de un conjunto de datos tienen las mismas propiedades. Puede crear hasta 16 conjuntos de datos para cada puerto de tarjeta serie. Estos 16 conjuntos de datos se pueden asignar a los dispositivos serie de varias maneras. Por ejemplo, puede configurar un dispositivo serie con 16 conjuntos de datos o puede tener 16 dispositivos en el puerto con un conjunto de datos cada uno.
Primero comisionamos el controlador DCS-01, se cargan las I/O en este caso la seleccionamos manualmente debido a que estamos trabajando con la unidad virtual.
nos dirigimos a la tarjeta C08-seleccionamos P02-click derecho propiedades y habilitamos el Puerto, en comunicación elegimos el tipo de Puerto que en este caso sera RS485 half duplex, baud de 9600, 8 data bits, etc. en advanced seleccionamos protocol RTU- mode master.
Una vez habilitado el Puerto damos paso a agregar nuevos dispositivos dentro del Puerto P02 y dentro de estos los data set correspondiente DATA set: PLC son los parámetros que podemos configurar según lo que necesitemos hacer con nuestros PLC´s tipo de datos tenemos: input status, input registers, holding registers diagnoctic data
Procedimiento para la programación de los equipos de origen y destino de datos.
DELTA V MODBUS
Propiedades Dirección de datos
Tipo de tarjeta Programable estándar
Valores validos Entrada o salida
Tipo de datos delta V
Programable estándar
Boolean; discreto; Enteros con signo de 8 bits, 16 bits y 32 bits; Enteros sin signo de 8 bits, 16 bits y 32 bits; punto flotante; Y cadena
Modo de salida
Programable estándar
Bloque completo o valor simple
Descripción Define si este conjunto de datos envía datos DeltaV a un dispositivo serie (salida) o recibe datos de un dispositivo serie (entrada). La dirección de datos indica si este conjunto de datos es datos de entrada del dispositivo esclavo o datos de salida que se enviarán al dispositivo esclavo cuando está en modo maestro. Determina el tipo de datos que contiene este conjunto de datos (booleano, discreto, entero, punto flotante, etc.). Este valor de campo crea espacio de almacenamiento para el conjunto de datos y determina cómo el sistema DeltaV accede a los datos. El modo de salida controla cómo se transmiten los datos de salida al esclavo Modbus cuando la tarjeta serie está en modo maestro. Si el modo de salida está configurado en bloque, el conjunto de datos completo se emite cuando cambia cualquier valor de ese conjunto. Si el modo de salida está
configurado en valor único, las salidas se ajustan en el valor del dispositivo Modbus (registro o bobina) en un momento en que se cambian los valores. Tipos de datos del PLC
Estándar
Para salidas: bobinas o registros Para entradas: bobinas, estado de entrada, registros de entrada, registros de mantenimiento, datos de diagnóstico Para el modo esclavo: bobinas, estado de entrada, registros de entrada o registros de retención
Para el modo maestro, define qué tabla de datos leer o escribir en el dispositivo serie. Para el modo esclavo, define qué tabla de datos (tipo) debe emular la Tarjeta Serial.
Códigos de función Modbus compatibles
La tarjeta de serie utiliza los siguientes códigos de función del protocolo de comunicaciones Modbus para leer y escribir valores desde y hacia el dispositivo Modbus cuando actúa como un dispositivo maestro Modbus. Estos mismos códigos de función Modbus están soportados en modo esclavo para permitir que el dispositivo maestro lea y escriba datos desde y hacia la Tarjeta Serial.
Código 1
Significado Leer el estado de la bobina
2
Leer estado de entrada
3
Leer registros de retención
4
Leer los registros de entrada
5
Fuerza de una sola bobina
Descripción Obtiene el estado actual (encendido / apagado) de un grupo de bobinas lógicas Obtiene el estado actual (encendido / apagado) de un grupo de entradas discretas Obtiene el valor binario actual en uno o más registros de retención Obtiene el valor binario actual en uno o más registros de entrada Fuerza la bobina lógica a un estado de encendido o apagado
6
Registro único preestablecido
Escribe un único valor binario en un registro de espera
8
Diagnóstico
En el modo maestro, la Subfunción 2 se utiliza para recuperar el registro de diagnóstico de un PLC. En modo esclavo, se admite la Subfunción 0 para permitir a los maestros remotos comprobar el enlace de Comunicaciones.
15
Forzar varias bobinas
16
Registros múltiples predeterminados
Fuerza una serie de bobinas lógicas consecutivas a estados ON o OFF definidos Escribe valores binarios específicos en una serie de registros de retención consecutivos
17
ID esclavo de informe
Obtiene el estado de ejecución (encendido / apagado) de un PLC
Programación puerto Modbus 2
Para programar el puerto Modbus 2 debemos abrir el cuadro de dialogo- configurar-seleccionar ajustes en puerto Modbus:
Aquí se presentan todos los parámetros a configurar
Modalidad de bits de datos: si la modalidad es RTU, la cantidad de bits de datos siempre sea 8 Valor de retardo en la transmisión: 10 a 1000 ms Cambio de dirección Modbus: a cada puerto se le puede asignar una dirección de red Modbus comprendida en el rango de 1 a 247. Dicha dirección debe ser única respecto a todas las demás direcciones de equipos en la misma red Modbus. Modificación del protocolo en el puerto Modbus 2: se puede especificar si usaremos RS232 o RS485, la opción predeterminada de fábrica para el puerto Modbus 2 es RS485.
Honeywell uda2182 Configuración de comunicación Acceso al menú de comunicación 1. 2. 3.
Pulse setup para ingresar al menú principal Utilice las teclas arriba y abajo para seleccionar “comunicación” y presione Enter Presione para resaltar la selección de menú deseada y luego presione Enter para grupo de parámetros.
Parámetro
Selección o rango de configuración
Modo Dirección (predeterminada)
Configuración Dirección
0 to 255 default = 0.
Re inicio
On/Off default = Off
Definición de parámetro El modo de dirección permite que la interfaz de comunicación responda a los mensajes que hacen referencia a la dirección del dispositivo. El modo de configuración permite que la interfaz de comunicación responda a los mensajes sólo cuando el dispositivo está en modo de configuración. Dirección del dispositivo. Si configura la dirección en 0, el dispositivo responderá a cualquier dirección. Esto permite que el puerto de comunicación se reinicie con los nuevos parámetros de comunicación sin requerir el reinicio de toda la unidad. Si se establece en ON, Interface de comunicación. El parámetro Regrese a Off después del restablecimiento.
