DEPARTAMENTO DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA ELÉCT RICA Y ELECTRÓNICA CARRERA DE INGENIERÍA MECATRÓNICA ASIGNATURA: Redes Industriales NRC: 2412
INFORME DE PROYECTO 3
Profesor: Ing. Edgar Tipán INTEGRANTES 1. Polo Juan Pablo 2. Puglla Jimmy Sangolquí, 14 de Agosto de 2015
Contenido
................ 1 TEMA: CONTROL DE UN ASCENSOR CON HMI – SIMATIC SIMATIC TOUCH PANEL ................. ........................................................................................ .............................................................. ..................................... ...... 1 OBJETIVOS ......................................................... .................................................................................... ........................... 1 PLANTIAMIENTO DEL PROBLEMA ......................................................... .......................................................................................... ..................................... ...... 3 SOLUCIÓN AL PROBLEMA. ........................................................... ....................................................................................... .......................................... ........... 3 CODIGO IMPLEMENTADO. ........................................................ ......................................................................................... ............................................... ................ 3 TIA PORTAL - S7-300 .......................................................... ........................................................................................... .............................................................. ............................................. .............. 12 HMI ............................................................ ............................................................................... ....................... ¡Error! Marcador no definido. INTOUCH ........................................................
1ra VENTANA DE PRESENTACIÓN Y ACCESO DE USUARIO ........................... 12
-
........................................................................................... ............................................. .............. 13 Acceso con Usuario ............................................................
-
..................................................................................... .... 14 2da VENTANA CONTROL ..................................................................................
-
................................................................................. ......................... 15 3ra VENTANA MONITOREO ........................................................
-
................................................................................ .................... 16 4ta VENTANA DE PROCESO ............................................................
....................................................................................... ........................................ ......... 18 SIMATIC TOUCH PANEL ........................................................ .......................................................................... 19 ASIGNACIÓN DE ENTRADAS/SALIDAS ........................................................................... .................................................. 20 ASIGNACIÓN DE VARIABLES (TAGs) en TIA PORTAL ................................................... ....................................................... 23 ASIGNACIÓN DE VARIABLES (TAGs) en KEPServer ........................................................ ............................................................ .... 24 DIAGRAMA DE NAVEGACIÓN DEL ASCENSOR ......................................................... ............................................................ 25 FLUJOGRAMA DEL CONTROL DEL ASCENSOR ............................................................. ............................................................................................... ................... 26 DIAGRAMA DE AMBIENTE. ............................................................................ ....................................................................................... ........................................ ......... 27 DIAGRAMAS ELÉCTRICOS ........................................................ ........................................................................................ .................................................. ................... 27 Diagrama de Control ......................................................... ........................................................................................... ....................................................... ......................... 27 Ver Anexo a ............................................................. ............................................................................................ ............................................. .............. 27 Diagrama de Potencia ............................................................. ........................................................................................... ....................................................... ......................... 27 Ver Anexo b ............................................................. ........................................................................................ .................................................. ................... 27 TOPOLOGIA DE RED ......................................................... ........................................................................................... .............................................................. ................................... .... 29 GRAFCET ............................................................ .......................................................................................... ............................................................. .............................. 29 Ver Anexo c ........................................................... ....................................................................... .... 29 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .................................................................... ........................................................................................... ....................................................... ......................... 30 BIBLIOGRAFÍA .............................................................
Contenido
................ 1 TEMA: CONTROL DE UN ASCENSOR CON HMI – SIMATIC SIMATIC TOUCH PANEL ................. ........................................................................................ .............................................................. ..................................... ...... 1 OBJETIVOS ......................................................... .................................................................................... ........................... 1 PLANTIAMIENTO DEL PROBLEMA ......................................................... .......................................................................................... ..................................... ...... 3 SOLUCIÓN AL PROBLEMA. ........................................................... ....................................................................................... .......................................... ........... 3 CODIGO IMPLEMENTADO. ........................................................ ......................................................................................... ............................................... ................ 3 TIA PORTAL - S7-300 .......................................................... ........................................................................................... .............................................................. ............................................. .............. 12 HMI ............................................................ ............................................................................... ....................... ¡Error! Marcador no definido. INTOUCH ........................................................
1ra VENTANA DE PRESENTACIÓN Y ACCESO DE USUARIO ........................... 12
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........................................................................................... ............................................. .............. 13 Acceso con Usuario ............................................................
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..................................................................................... .... 14 2da VENTANA CONTROL ..................................................................................
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................................................................................. ......................... 15 3ra VENTANA MONITOREO ........................................................
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................................................................................ .................... 16 4ta VENTANA DE PROCESO ............................................................
....................................................................................... ........................................ ......... 18 SIMATIC TOUCH PANEL ........................................................ .......................................................................... 19 ASIGNACIÓN DE ENTRADAS/SALIDAS ........................................................................... .................................................. 20 ASIGNACIÓN DE VARIABLES (TAGs) en TIA PORTAL ................................................... ....................................................... 23 ASIGNACIÓN DE VARIABLES (TAGs) en KEPServer ........................................................ ............................................................ .... 24 DIAGRAMA DE NAVEGACIÓN DEL ASCENSOR ......................................................... ............................................................ 25 FLUJOGRAMA DEL CONTROL DEL ASCENSOR ............................................................. ............................................................................................... ................... 26 DIAGRAMA DE AMBIENTE. ............................................................................ ....................................................................................... ........................................ ......... 27 DIAGRAMAS ELÉCTRICOS ........................................................ ........................................................................................ .................................................. ................... 27 Diagrama de Control ......................................................... ........................................................................................... ....................................................... ......................... 27 Ver Anexo a ............................................................. ............................................................................................ ............................................. .............. 27 Diagrama de Potencia ............................................................. ........................................................................................... ....................................................... ......................... 27 Ver Anexo b ............................................................. ........................................................................................ .................................................. ................... 27 TOPOLOGIA DE RED ......................................................... ........................................................................................... .............................................................. ................................... .... 29 GRAFCET ............................................................ .......................................................................................... ............................................................. .............................. 29 Ver Anexo c ........................................................... ....................................................................... .... 29 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .................................................................... ........................................................................................... ....................................................... ......................... 30 BIBLIOGRAFÍA .............................................................
TEMA: CONTROL DE UN ASCENSOR CON HMI – SIMATIC SIMATIC TOUCH PANEL OBJETIVOS
Desarrollar un programa para un PLC SIEMENS S7-300 que combine los diferentes tipos de instrucciones, rutinas de programación para el control de un ascensor de 3 pisos. Realizar un HMI en FACTORY TALK VIEW para el monitoreo y ver el proceso del funcionamiento del ascensor, a partir de criterios y procedimientos de diseño. Crear un HMI en SIMATIC TOUCH PANEL para el control desde la cabina y proceso del ascensor, a partir partir de criterios y procedimientos procedimientos de diseño.
PLANTIAMIENTO PLANTIA MIENTO DEL PROBLEMA Se plantea el generar un sistema de control y monitoreo de un ascensor de 3 pisos, el cual tiene las siguientes consideraciones de diseño: En el primer piso existe un botón para solicitar subir en el ascensor En el segundo piso existen dos botones uno para solicitar subir y otro para solici so licitar tar bajar En el tercer piso existe un botón para solicitar bajar en el ascensor En la cabina existen 6 botones, 3 para seleccionar el piso, 1 para mantener la puerta abierta, 1 para cerrar la puerta, otro de emergencia, un sensor de obstáculo en la puerta y un detector de puerta puerta abierta y cerrada. En cada piso existe un sensor que indica la llegada de la cabina al mismo. El botón de emergencia de la cabina genera que el ascensor baje al primer piso, abra la puerta, se encienda una luz de emergencia y permanezca en este estado hasta que se resetea la opción desde el HMI. Cuando llega a un piso que ha sido solicitado externa o internamente la puerta se abre por 5 segundos y se cierra automáticamente a no ser que se presione el botón de abrir o el sensor detecte obstáculo. obstáculo. En el panel de control HMI existen 4 ventanas, una de bienvenida donde se presentan presentan botones de acceso al resto de ventanas, se puede ingresar el usuario, dentro de los cuales deben existir 2 uno con acceso total y otro con acceso restringido, la restricción será determinada por el grupo de estudiantes. estudiantes. La primera ventana es de control donde se activa la opción de control del manejo del ascensor desde el HMI esto quiere decir que se puede abrir y cerrar la puerta, enviar el ascensor a un piso p iso especifico, orden al ascensor que suba o baje o detener el ascensor en cualquier momento y encender o apagar la lámpara de emergencia. La segunda ventana es de monitoreo donde visualizo el piso en el que se encuentra e información del estado del ascensor como los pisos solicitados, el estado de la puerta, la alarma, alarma, el sentido del ascensor, La tercera ventana es la de proceso en la cual visualizo el funcionamiento del ascensor de forma animada, esto quiere decir que se observa que el motor gira en
un sentido u otro, que el ascensor sube o baja, la puerta de abre y cierra, en fin de forma visual se muestra el funcionamiento del ascensor. Existe prioridad de dirección, esto quiere decir si está subiendo desde el primer al tercer piso ignora un pedido de bajada del segundo, hasta llegar al tercero, para luego bajar al segundo y viceversa. Los controles, sensores y actuadores de la cabina son manejados desde un PLC SLC500 conectado por mensajería (botones de la cabina, sensor de puerta abierta, de obstáculo como entradas y como salidas dos para subir o bajar el motor dos, para abrir o cerrar la puerta, 3 indicadores del piso y la luz de emergencia). Los botones y sensores externos de cada piso son simulados desde el Factory View (llamado al ascensor en cada piso, sensor de llegada del ascensor a cada piso y botón de reset de emergencia).
A continuación se muestra un dibujo que representa un ascensor y sus componentes:
Fig1. Ascensores tipo
SOLUCIÓN AL PROBLEMA. En primer lugar para realizar todos los requerimientos del proceso y para tener una idea clara de cómo sería la función del control del ascensor nos podemos plantear el siguiente programa:
CODIGO IMPLEMENTADO. TIA PORTAL - S7-300 Este código planteado a continuación se puede observar que tendrá en control de todo el sistema.
HMI FACTORY TALK VIEW Observaremos la siguiente secuencia de ventanas, de Inicio donde se podrá apreciar los niveles de usuario donde el jefe es el único en realizar configuraciones y ejecutarlas y el operario solo ejecutarlas y monitoreo. Configuración, en donde se puede ingresar los tiempos y tener el arranque movimientos de esferas. Inicio, en donde se podrá tener el arranque del sistema previo a los requerimientos deseados.
-
1ra VENTANA DE PRESENTACIÓN Y ACCESO DE USUARIO
En las siguientes imágenes se podrá apreciar las ventanas que se tendrán en la configuración de usuarios y presentación. La ventana de LOGIN permite el ingreso y salida de los operadores del proceso, en el cual tiene acceso con dos niveles de usuario (JEFE, OPERARIO). Cuando uno accede al sistema con uno de los usuarios, se oprime el botón LOGIN, una vez ingresado el usuario se habilitaran en el menú de ventanas los botones para la navegación por todo el proceso dependiendo de la jerarquía del usuario. Cuando uno accede al sistema se abre la ventana LOGIN tiene tres secciones o áreas en la ventana:
Área de nombre de usuario
Área de resentación
Botonera de menú de ventanas y salida
Acceso con usuario
Acceso con Usuario Para poder acceder se procede a dar doble clic en el botón LOGIN como se indica.
Luego de esto se desplegara la siguiente pantalla en la cual usted deberá ingresar el usuario y la contraseña correspondiente según el nivel de acceso a la máquina, Luego con un enter se validara los datos ingresados. El botón LOGOFF sirve como cierre de sesión.
El User: JEFE tiene acceso total al proceso en el cual se presentan las siguientes funciones mostradas en la siguiente captura:
CONTROL MONITOREO ANIMACIÓN
Si al iniciar sesión se ingresó los datos de usuario: OPERARIO la pantalla será mostrada con las siguientes funciones:
MONITOREO
-
2da VENTANA CONTROL
A continuación se realizará una descripción de cada una de las funciones presentadas en cada usuario empezando por la función de CONTROL presente solo para el acceso del JEFE. La ventana de CONTROL cuenta con un esquema general del proceso realizado por el ascensor y que consta de los siguientes componentes:
Botón ABRIR PUERTA, abre la puerta del ascensor
Botón CERRAR PUERTA, cierra la puerta del sistema
Botón DETENER, detiene por un momento la puerta del ascensor
Botón EMERGENCIA, genera que el ascensor baje al primer piso, abra la puerta, se encienda una luz de emergencia.
Botón SUBIR, sube al piso deseado por el usuario
Botón BAJAR, baja al piso deseado por el usuario
Botones PISO 1, PISO 2, PISO 3, se dirigen al piso deseado por el usuario ya sea para subir o bajar.
-
3ra VENTANA MONITOREO
En esta ventana es de monitoreo donde se visualiza el piso en el que se encuentra la información del estado del ascensor como los pisos solicitados, el estado de la puerta, la alarma, el sentido del ascensor.
Esta ventana tiene el acceso los dos usuarios tanto el JEFE como el OPERARIO.
Estado del ascensor
Puerta abierta o cerrada Sentido de motor Horario y Antihorario
Piso solicitado
La ventana MONITOREO presenta algunas variables del funcionamiento, esta cuenta con 2 secciones botonera para regresar a la ventana deseada y presentación. Botonera
Presentación
La ventana MONITOREO en el panel contiene información sobre el estado actual del ascensor. -
4ta VENTANA DE PROCESO
La cuarta ventana es la de proceso en la cual visualizo el funcionamiento del ascensor de forma animada, esto quiere decir que se observa que el motor gira en un sentido u otro, que el ascensor sube o baja, la puerta de abre y cierra, en fin de forma visual se muestra el funcionamiento del ascensor. Esta ventana está dividida en 5 áreas, presentación, panel de cabina, botonera, simulación de ascensor y botón de alarma. Área de presentación
Panel de ascensor
Alarma de ascensor, sensor de obstáculos y reset
En esta área se puede observar el nombre de la ventana que nos dice PROCESO, además de indicarnos el usuario que ingreso al sistema.
Panel de ascensor En esta área podemos observar que se tienen las botoneras de control del ascensor, como son el botón de abrir la puerta del ascensor, cerrarla de la misma forma, el botón de emergencia cuando se produzca algún daño. Botones de cada piso a solicitar por el usuario sea internamente o externamente, el botón de obstáculo que me interrumpa la acción que iba a realizar el ascensor y el botón de reset que me sirve para reinicializar desde el HMI el control del ascensor.
Panel de ascensor
a) Botonera En esta área se tienen 3 botones que nos sirve para dirigirse hacia otra ventana ya sea a la de menú para cambiar de usuario o a las ventanas de CONTROL o de MONITOREO.
17
b) Simulación del ascensor Aquí se puede apreciar el funcionamiento del ascensor simulando por medio de Factory View, se tiene los botones para la llamada de la cabina del ascensor por parte del usuario. Los sensores externos de cada piso son simulados desde el Factory View (llamado al ascensor en cada piso, sensor de llegada del ascensor a cada piso y botón de reset de emergencia)
Sensores en cada piso Botones para subir o bajar
SIMATIC TOUCH PANEL Se realizó además un HMI en WICC SIMATIC TOUCH PANEL, la cual consta de una sola ventana de ejecución que es panel de la cabina del ascensor, a continuación se muestra la interfaz que se diseñó. Área de presentación
Panel de la cabina del ascensor
Teclas de Función con LED
Teclas de Función con LED
Teclas de Función sin LED
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ASIGNACIÓN DE ENTRADAS/SALIDAS En la siguiente tabla, se podrá observar las variables que intervienen en la programación del PLC, solo las salidas que se tendrán.
S7-300
Tabla 1 Asignación de Variables
Salidas
Dirección
H1 lámpara piso 1
%Q0.0
H2 lámpara piso 2
%Q0.1
H3 lámpara piso 3
%Q0.2
H4 lámpara de emergencia
%Q0.7
H5 lámpara de obstaculo de puerta
%Q0.4
Entradas
Dirección
Sensor 1 piso 1
%I0.0
Sensor 2 piso 2
%I0.1
Sensor 3 piso 3
%I0.2
S1 pulsador fuera de cabina
%I0.3
S2 pulsador fuera de cabina
%I0.4
S3 pulsador fuera de cabina
%I0.5
S4 pulsador fuera de cabina
%I0.6
S5 pulsador en la cabina
%I0.7
S6 pulsador en la cabina
%I0.8
S7 pulsador en la cabina
%I0.9
S8 pulsador en la cabina
%I0.10
S9 pulsador en la cabina
%I0.11 19
S10 pulsador en la cabina
%I0.12
S10 pulsador en la cabina
%I0.13
ASIGNACIÓN DE VARIABLES (TAGs) en TIA PORTAL En las imágenes previas se pudo tener una idea de la solución problema planteado, ahora procedemos a crear tags dependiendo de la necesidad del programa ya mostrado en páginas anteriores.
20
21
22
ASIGNACIÓN DE VARIABLES (TAGs) en KEPServer Así como se creó las TAGs en el programa del S7-300 se procede a crear de la misma forma en el programa KEPServer las variables deseadas del proceso. A continuación se muestra una corta explicación de cómo crear las TAGs en KEPServer. Click en el icono Tag name para agregar TAGs
2
1 Click en icono de nueva comunicación, se agrega parámetros como la IP del computador 192.168.0.37, luego se procede a crear el Device que es el PLC S7-300 con su IP correspondiente 192.168.0.1
-
TAGs creadas en KEPServer
23
DIAGRAMA DE NAVEGACIÓN DEL ASCENSOR
PRINCIPAL
LOG IN
MENÚ
Proceso
Monitoreo
Ayuda
Control
HMI TOUCH PANEL
24
FLUJOGRAMA DEL CONTROL DEL ASCENSOR
25
DIAGRAMA DE AMBIENTE
-Botones de cabina internos - Botones externos de cada piso
SISTEMA DE CONTROL
- Sensores de cada piso - Inicio -Reset
Motor DC
Motor AC
(Puerta de Cabina)
(Ascensor Cabina)
26
DIAGRAMAS ELÉCTRICOS En las siguientes imágenes se podrá apreciar, el diagrama de mando y diagrama de control. Diagrama de Control El diagrama de control establece todos los puntos o contactos que no trabajan necesariamente con alta tensión, teniendo en cuanta que todos estos parámetros establecen el control de la parte de potencia. Ver Anexo a Diagrama de Potencia En el diagrama de potencia se tiene en su mayoría todos los actuadores siendo estos todos por el ejemplo el motor trifásico, aquellos que funcionan con alta y media tensión, se conoce a este diagrama por su función en el cual cumple lo que el diagrama de control establece. Ver Anexo b
TOPOLOGIA DE RED Para realizar el diagrama de la red implementada se tuvo que realizar la siguiente distribución.
EQUIPO
IP
MÁSCARA DE RED DESCRIPCIÓN
PLC SIEMENS
192.168.0.1
255.255.255.0
Validación de E/S del proceso, parte de control.
192.168.0.2
255.255.255.0
Equipo que me permite interconectar diversos equipos con un determinado número, tales como PLCs , PC.
S7-300
SWITCH SCALANCE X208
27
PC
192.168.0.37
255.255.255.0
Equipo con el controlador de PLC (S7300), (Programa TIA PORTAL), HMI , manejo de Factory VIEW, entorno de configuración.
SIMATIC PANEL
-
TOUCH 192.168.0.4
255.255.225.0
Es una pantalla que mediante un toque directo sobre su superficie permite la entrada de datos y órdenes al dispositivo.
Esquema de Red empleada
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-
Diagrama físico de Red
GRAFCET Teniendo en consideración que como concepto general Grafcet es (Graphe Fonctionnel de Commande Etape Transition), grafcet es otra forma de programa un PLC a continuación presentamos otra opción de programación del control del ascensor de 3 pisos. Ver Anexo c CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Es necesario e indispensable tener en cuenta todos y cada uno de los pasos y el orden de ejecución de los mismos para la configuración y comunicación entre los interfaces y software de control, Interfaces Hombre máquina y software respectivo del PLC para evitar problemas de transmisión y envío de datos y órdenes de control. La programación en Ladder para el PLC S7-300 proporciona una manera fácil y eficaz de proponer las condiciones de control que regirán el programa según requiera las especificaciones originales del mismo.
29
