ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL

ESCUELA DE INGENIERÍA

ESTUDIO, DISEÑO E IMPLEMENTACION DE UN SISTEMA DE

CONTROL DE NIVELES DE JUGO Y MIEL PARA EL

PROCESAMIENTO DE AZÚCAR EN EL INGENIO AZUCARERO

DEL NORTE

PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TITULO DE INGENIERO EN

ELECTRÓNICA Y CONTROL

NEY ALFREDO ENRIQUEZ CUPUERAN

MARIO JAVIER ESPINOSA MOREJÓN

DIRECTOR: ING. GERMÁN CASTRO MACANCELA

Quito, Febrero, 2006

DECLARACIÓN

Nosotros, Ney Alfredo Enríquez Cupuerán y Mario Javier Espinosa Morejón,

declaramos bajo juramento que el trabajo aquí descrito es de nuestra autoría; que

no ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación profesional; y,

que hemos consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este

documento.

A través de la presente declaración cedemos nuestros derechos de propiedad

intelectual correspondientes a este trabajo, a la Escuela Politécnica Nacional,

según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por

la normatividad institucional vigente.

Ney Alfredo Enríquez Cupuerán EspinosMario Javier Espinosa Morejón

CERTIFICACIÓN

Certifico que el Presente Trabajo fue desarrollado por: Ney Alfredo Enríquez

Cupueran y Mario Javier Espinosa, bajo mi supervisión.

TtfgTGermán Castro M'

DIRECTOR DE PROYECTO

I I I .

DEDICATORIA

Ney Alfredo Enríquez C.

A mis padres, hermanos y a mi tía, que

con infinito amor supieron guiarme en el

camino del estudio, para alcanzar una

profesión y ser un hombre de bien y útil a

la sociedad.

A ellos dedico este trabajo fruto de su

sacrificio y esfuerzos constantes y a todas

las personas que este logro lo sienten

como suyo.

IV

DEDICATORIA

Mario Javier Espinosa M.

A mis Padres, Hermanos y de manera

especial a mi querida Madre Rosario de

Lourdes Morejón quien con su sacrificio

diario ha logrado cumplir en la formación

profesional del que hoy ve en Ella un

ejemplo de trabajo y sacrificio por salir

adelante en la vida a pesar de las

adversidades.

Gracias Mamá.

V

AGRADECIMIENTO

Mi primer agradecimiento es para nuestro

tutor de proyecto, Ing. Germán Castro, no

sólo por sus consejos sino también por su

permanente disposición para ayudarnos,

así como también al Ing. Patricio

Montenegro, Jefe del departamento de

Instrumentación del 1ANCEM que en el

desarrollo de este proyecto supo guiarnos

acertadamente en la solución de nuestros

problemas.

Un agradecimiento muy profundo a Dios,

a mis padres, a mis hermanos y a mi tía,

que con su apoyo, confianza han hecho

posible que los momentos difíciles se

hicieran más llevaderos durante mi

periodo de estudios.

Ney Alfredo Enríquez C.

Q

VI

AGRADECIMIENTO

A la Escuela Politécnica Nacional, a la

Carrera en Electrónica y Control por la

formación recibida.

Agradecimiento muy especial al Ingeniero

Germán Castro por su valioso aporte en la

dirección de este proyecto.

Al Ingenio Azucarero IANCEM en las

personas del Ing. Fausto Rivera

Subgerente Técnico, Ing. Alvaro Enríquez

Jefe de Mantenimiento y al Ing.

Instrumentista Patricio Montenegro, por la

confianza otorgada para la elaboración del

presente proyecto.

Mario Javier Espinosa M.

VIII

CLARIFICACIÓN 19

^ 1.5.2 MEDIDOR DE FLUJO 20

1.5.3 SULFITACIÓN 21

1.5.4 ALCALIZACIÓN 23

1.5.5 CLARIFICADOR GRAVER 26

1.6 EVAPORACIÓN 29

1.6.1 PROCEDIMIENTO DE OPERACIÓN 30

1.6.2 MÉTODO DE OPERACIÓN PARA EL ARRANQUE DE

EVAPORADORES 31

1.6.3 EQUIPO INVOLUCRADO EN EL PROCESO DE

EVAPORACIÓN 32

1.7 CRISTALIZACIÓN 34

, 1.7.1 PROCEDIMIENTO DE OPERACIÓN 35

1.7.2 EQUIPO INVOLUCRADO EN EL PROCESO DE

CRISTALIZACIÓN 38

1.8 CENTRIFUGACIÓN 40

1.8.1 CONDICIONES DE OPERACIÓN 41

1.8.2 PROCEDIMIENTO DE OPERACIÓN 41

1.8.3 EQUIPO INVOLUCRADO EN EL PROCESO DE

CENTRIFUGACIÓN 42

1.9 SECADO 44

1.9.1 PARÁMETROS DE OPERACIÓN 45

1.9.2 PROCEDIMIENTO DE OPERACIÓN Y EQUIPO

INVOLUCRADO EN EL PROCESO DE SECADO 459* 1.10 EMPACADO Y BODEGA 48

1.10.1 EQUIPO INVOLUCRADO EN EL PROCESO DE EMPACADO 48

1.10.2 EL CONSUMO DE AZÚCAR EN NUESTRA SOCIEDAD 51

1.11 DEFINICIONES UTILIZADAS EN EL PROCESO DE

FABRICACIÓN DEL AZÚCAR 52

IX

CAPITULO 2.

DESCRIPCIÓN DE LOS TANQUES INVOLUCRADOS

EN EL CONTROL DE NIVEL

PÁGINA

2.1 INTRODUCCIÓN 54

2.2 DESCRIPCIÓN DE LA ETAPA DE DISEÑO DEL PROYECTO 54

2.3 ANÁLISIS DE LOS TANQUES INVOLUCRADOS EN EL

CONTROL DE NIVEL 55

2.3.1 TANQUE DE JUGO MIXTO 57

2.3.2 TANQUE DE REFUNDICIÓN 58

2.3.3 TANQUES DE JARABE Y MIELES 59

2.3.3 TANQUE SUCCIÓN JARABE 59

2.3.4 TANQUE ALMACENAMIENTO JARABE 60

2.3.5 TANQUE SUCCIÓN MIEL RICA 61

2.3.6 TANQUE SUCCIÓN MIELA 63

2.3.7 TANQUE ALMACENAMIENTO MIEL A 64

2.3.8 TANQUE SUCCIÓN MIEL B 65

2.3.9 TANQUE ALMACENAMIENTO MIEL B 66

CAPITULO 3.

DISEÑO DEL SOFTWARE Y HARDWARE DE CONTROL

EN EL PLC DIRECT LOGIC 250

PÁGINA

3.1 INTRODUCCIÓN 68

3.2 DESCRIPCIÓN DEL PROGRAMA DEL PLC PARA

CONTROL DE NIVELES 69

3.2.1 ASIGNACIÓN Y LIMPIEZA DE LOCALIDADES DE

MEMORIA A UTILIZAR 69

3.2.2 CONFIGURACIÓN DEL MÓDULO DE ENTRADAS

ANALÓGICAS 70

X

3.2.3 OBTENCIÓN DE LOS DATOS SETEADOS O

^ ENVIADOS DESDE EL I/A 71

3.2.4 CONVERSIÓN EN PORCENTAJE DE LOS DATOS

ANALÓGICOS DE LOS SENSORES 72

3.2.5 ENCENDIDO DEL PANEL DE LUCES 73

3.2.6 CONTROL DE NIVEL PARA EL TANQUE DE JUGO MIXTO 75

3.2.7 CONTROL DE NIVEL PARA TANQUES DE

ALMACENAMIENTO Y SUCCIÓN MIEL A 76

3.2.8 CONTROL DEL TANQUE DE SUCCIÓN Y

ALMACENAMIENTO DE JARABE Y MIEL RICA 79

3.2.9 CONTROL DE LA BOMBA DEL TANQUE DE REFUNDICIÓN 81

3.2.10 ACTIVACIÓN DE ALARMAS LUMINOSAS Y ALARMA

SONORA 82V

3.3 CIRCUITOS DE FUERZA Y CONTROL PARA LOS

MOTORES DE LAS BOMBAS DE SUCCIÓN 85

3.2.1 CIRCUITO DE FUERZA PARA EL CONTROL DE NIVELES 85

3.2.2 CIRCUITO DE CONTROL PARA EL MANDO DE FUERZA 86

3.2.3 CIRCUITO DE CONTROL DESDE EL PLC DIRECT LOGIC 250 87

CAPITULO 4.

COMUNICACIÓN Y VISUALIZACIÓN ENTRE EL PLC

DIRECT LOGIC Y EL SISTEMA I/A SERIES DE FOXBORO

Q PÁGINA

4.1. CONFIGURACIÓN DE LA COMUNICACIÓN EN EL PLC

DIRECT LOGIC 89

4.2 CONFIGURACIÓN DE LA COMUNICACIÓN ENTRE EL PLC

DIRECT LOGIC Y EL SISTEMA I/A SERIES DE FOXBORO 92

4.2.1 COMPOUND 92

4.2.2 BLOQUES DE CONTROL DE EQUIPOS (ECBS)

USANDO MODICON 93

c

XII

ANEXOS

ANEXO A

DIAGRAMAS ELÉCTRICOS DE CONTROL Y FUERZA

PARA EL CONTROL DE NIVEL DE JARABE Y MIELES

PÁGINA

DISTRIBUCIÓN TABLERO DE CONTROL A-1

PLCDIRECT LOGIC A-2

BORNERAS E/S PLC A-3

MÓDULO 1 IN A-4

MÓDULO 2 IN A-5

MÓDULO 3 OUT / RELAY A-6

MÓDULO 4 OUT / RELAY A-7

MÓDULO 5 OUT A-8

MÓDULO 6 A IN A-9

MÓDULO 7 A IN A-10

BORNERAS ALARMAS A-11

PANEL DE LUCES 1 A-12

PANEL DE LUCES 2 A-13

BORNERAS RELÉS 1 A-14

BORNERAS RELÉS 2 A-15

RELÉS 110VAC A-16

RELÉS 24VDC A-17

RELÉS 24VDC A-18

RELÉS 24VDC A-19

SENSORES NIVEL A-20

DIAGRAMA UNIFILAR DE POTENCIA Y CONTROL

ARMARIO #8 A-21

DIAGRAMA UNIFILAR DE POTENCIA Y CONTROL

ARMARIO #2 A-22

DIAGRAMA UNIFILAR DE POTENCIA Y CONTROL

ARMARIO #6 A-23

ULTRASÓNICO UM 30

XIII

ANEXO B

PROTOCOLO MODBUS

PAGINA

B.1 INTRODUCCIÓN I

B.2 TRANSACCIONES SOBRE REDES MODBUS III

B.2.1 EL CICLO PETICIÓN-RESPUESTA IV

B.2.2 LOS DOS MODOS DE TRANSMISIÓN SERIE V

B.3 TRAMA DEL MENSAJE MODBUS VII

B.3.1 TRAMA ASCII Vil

B.3.2 TRAMA RTU VIII

B.3,3 CÓMO ES MANIPULADO EL CAMPO DIRECCIÓN IX

B.3.4 CÓMO ES MANIPULADO EL CAMPO FUNCIÓN X

B.3.5 CONTENIDO DEL CAMPO DATOS XI

B.3.6 CONTENIDO DEL CAMPO COMPROBACIÓN DE ERROR XII

B.3.7 CÓMO SON TRANSMITIDOS LOS CARACTERES EN SERIE XIII

B.4 MÉTODOS DE COMPROBACIÓN DE ERROR XIV

B.4.1 CONTROL DE PARIDAD XV

B.4.2 COMPROBACIÓN LRC XVI

B.4.3 COMPROBACIÓN CRC XVI

B.5 DATOS Y FUNCIONES DE CONTROL XVIII

B.5.1 FORMATOS DE FUNCIONES MODBUS XVIII

B.6 CÓDIGOS DE FUNCIÓN SOPORTADOS POR

LOS CONTROLADORES XXI

B.6.1 RESPUESTAS DE EXCEPCIÓN XXII

B.6.2 CAMPO DE CÓDIGO DE FUNCIÓN XXIII

B.6.3 CAMPO DE DATOS XXIII

B.7 CÓDIGOS DE EXCEPCIÓN XXIV

B.7.1 GENERACIÓN DE LRC XXV

B.7.2 GENERACIÓN DE CRC XXVII

ANEXO C

ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DEL SENSOR DE NIVEL

ULTRASÓNICO UM 30

XIV

RESUMEN

El presente trabajo describe el proceso de producción de azúcar en el Ingenio

Azucarero IANCEM, realizando un énfasis en el análisis del método de causa-

efecto orientado al estudio de la línea de producción bajo las variables: Métodos

de trabajo, Medición, Materia Prima, Personal, Maquinaria y Equipos, que nos

permiten realizar el análisis de los datos medidos y permite obtener información

sobre la calidad del producto, estudiar y corregir el funcionamiento del proceso y

aceptar o rechazar lotes de producto.

Como resultado de este análisis, se ha elaborado el presente proyecto en el que

consta: Un Estudio de la Línea de Producción del Azúcar, con sus respectivas

etapas involucradas, la descripción de los equipos utilizados, los procedimientos

efectuados y el personal operativo involucrado en e! proceso.

El diseño e implementación del control de niveles efectuado mediante sensores

de ultrasonido y un Controlador Lógico Programable, está concentrado en las

etapas de: Clarificación y Cristalización, donde se tiene la existencia de tanques

denominados bajo nombres propios que se manejan en la industria azucarera y

en especial en el IANCEM.

La importancia de ejecutar el control de niveles en estas etapas, para el personal

de Producción de la Empresa y de llevar registros de información diaria, permitió

elaborar un HMI en el sistema I/A de Foxboro que acceda a visualizar el estado

de los niveles de cada tanque y tener un tablero de alarmas que permitan

disminuir el desperdicio de materia prima por desborde de los tanques ocasionado

por negligencia de los operadores o standby en una parte del proceso por

mantenimiento o daños ocurridos.

Como parte final del trabajo se analiza la factibilidad económica del proyecto,

frente a los desperdicios de materia prima ocasionados con anterioridad al

funcionamiento del control implementado y el tiempo estimado de recuperación de

la inversión.

XV

PRESENTACIÓN

El Ingenio Azucarero del Norte Compañía de Economía Mixta, es una empresa

que día a día ha ido consiguiendo convertirse en la mayor factoría del Norte del

Ecuador.

El IANCEM, actualmente se encuentra implementando el Sistema de Calidad ISO

9001:2000 y su certificación en productos de calidad.

Esto demuestra que el IANCEM siempre se encuentra mejorando y avanzando,

para conseguir incrementar su producción y competir en el mercado nacional e

internacional.

El "IANCEM" está ubicado en la Panamericana Norte aproximadamente a 25 Km

de la ciudad de Ibarra, en el sector de Tababuela, región propicia para los cultivos

de caña de azúcar.

En la actualidad el Ingenio Azucarero "IANCEM" es una compañía de economía

mixta, donde el 40% de sus acciones pertenecen al Seguro Social Ecuatoriano y

el otro restante esta repartido entre accionistas particulares.

Según el Servicio de Información Agropecuaria del Ministerio de Agricultura y

Ganadería del Ecuador, el ingenio IANCEM posee 3.672 Has. de cultivo, una

producción de 420.000 sacos de 50 kg, un promedio de rendimiento de 61

toneladas/Ha, y un rendimiento de 1,86 sacos por cada tonelada; esta superficie

se encuentra distribuida entre las provincias de: Imbabura y Carchi con el 4.20%

del área de cultivo nacional de caña de azúcar.

Con el propósito de mejorar los procesos de producción para optimizar el

rendimiento final en la producción del azúcar, uno de los proyectos que desde

hace algún tiempo atrás se ha venido mentalizando y que concierne al

XVi

departamento de instrumentación, en lo que al aspecto técnico se refiere, es el:

"Estudio, Diseño e Implementación de un Sistema de Control de Niveles de Jugo

y Mieles para el Procesamiento del Azúcar".

Esto surge bajo la necesidad de minimizar las pérdidas por derrames en los

diferentes tanques involucrados en el proceso y como una estrategia de

optimización, que facilite al Departamento de Producción llevar un registro más

detallado de las variables a controlarse y el mejoramiento continuo del proceso

que involucra una producción de calidad.

Es por ello que encaminados bajo los conocimientos adquiridos en nuestra

formación profesional y haciendo uso de los equipos modernos utilizados para el

control de procesos, realizamos el control de niveles de los tanques de: jugo

mixto, refundición, jarabes, mieles A, B y miel rica; donde el desperdicio

ocasionado por derrames influye directamente en el rendimiento de la producción,

con lo cual se afecta las necesidades de presupuestar nuevos proyectos de

modernización de la planta industrial.

El presente trabajo logró disminuir los desperdicios de jugos, jarabes y mieles,

tener una mejor visualización del estado de los tanques y distribuir la visualización

de alarmas para cada operador en casos donde el control realizado no prevea

secuencias de operación que esté fuera del alcance de este proyecto.

Este documento incluye la descripción detallada del proceso de fabricación del

azúcar en el ingenio azucarero 1ANCEM, así como también del programa

efectuado en el PLC, la configuración de las pantallas para el sistema I/A de

Foxboro donde se halla desarrollado el HMI, así como también los planos

eléctricos detallados de la implementación del tablero de control.

CAPITULO 1

ESTUDIO DE LA LINEA DE PRODUCCIÓN DEL

AZÚCAR EN EL INGENIO AZUCARERO IANCEM

1.1 INTRODUCCIÓN

El proceso de obtención del azúcar es muy generalizado, todos los

procedimientos utilizados en las diferentes fábricas dedicadas a esta

industrialización, basan su principio de funcionamiento en el esquema de la figura

1.1, intercalando ciertas mejoras en cuanto a tecnología dentro del proceso

mismo para su elaboración, con lo que da lugar a obtener un producto de mayor

calidad.

A G U A(Evaporada) C A C H A Z A

t tC A N A

A G U AImbibición

PROCESO DE FABRICACIÓN

AZÚCARA Z Ú C A R

i iA G A Z O M E L A Z A

Figura 1-1.- Esquema General del Proceso de Fabricación del Azúcar.

El conocimiento general de cómo se maneja el proceso conduce a tener una

visión más clara de las etapas involucradas para llegar a obtener el azúcar, es por

ello que las figuras 1-2 y 1-3 que a continuación se detallan dan una idea del

proceso de fabricación en sus diferentes etapas.

El estudio de la línea de producción para el caso del Ingenio lANCEM busca

comprender el seguimiento del proceso con la finalidad de determinar las áreas

involucradas, donde se aplicará la Ingeniería de Control propuesto en este

trabajo.

I i—iv I §-S I ^ 1 jp ,-n>

Figura 1-2.- Diagrama General del Proceso de Fabricación del Azúcar

RECEPCIÓN Y ALMACENAMIENTO

CALENTADOR PR MARIO

TORRE DEABSORCIÓN S02

LECHADA DE CAÜ

CALENTADORES

FLASH

FLOCULANTE-

CLARIFICADOR

JUGO CLARO

FILTRO J. CLARO

EVAPORADORES

TJARABE

CACHAZA

BAGACILLO I

TORRE DEABSORCIÓN

FILTRO TACHO A

JUGO TURBIO

TTORTA

I

RIO

TMASA

CRISTALIZADOR

CENTRIFUGAS

TAZÚCAR

JLA

TACHO BT

MASA BJL

ELEVADOR

CRISTALIZADORSECADOR

CENTRIFUGASELEVADOR

MIELT IJL

TACHO C

CRISTALIZADOR

CENTRIFUGA

-^MELAZA

TAZÚ(CAR

JL

ZARANDA

SILOS

LAVADOENVASE

MAGMABODEGA

Figura 1-3.- Diagrama General de Flujo del Proceso de Fabricación del Azúcar

1.2 CULTIVO DE CAÑA DE AZÚCAR

La caña de azúcar (Saccharum officinarum L) es una gramínea tropical, cuyo

tronco está compuesto por una parte sólida llamada fibra y una parte líquida; el

jugo, que contiene agua y sacarosa, compuesto que al ser extraído y cristalizado

en el ingenio forma el azúcar.

La cosecha de la misma se muestra en la figura 1-4, ésta se la realiza cuando la

caña alcanza su madurez correspondiente y generalmente se la ejecuta en forma

manual. La sacarosa es sintetizada por la caña gracias a la energía tomada del

sol durante la fotosíntesis.

JíWK^^afcítf; JA.TÍÉU

Figura 1-4.- Cosecha de la Caña de Azúcar

Las proporciones de los componentes varían de acuerdo con la variedad (familia)

de la caña como: edad, madurez, clima, suelo, método de cultivo, abonos, lluvias,

riegos, etc. Sin embargo, unos valores de referencia genera] se indican en las

tablas 1-1 y 1-2.

agua

sacarosa

fibra

73 - 76 %

8 - 1 5 %

11 -16%

Tabla 1-1.- Componentes estructurales de la caña de azúcar

Otros constituyentes de la cana presentes en el jugo son:

glucosa

fructosa

Sales

ácidos

orgánicos

Otros

0,2

0,2

0,3

0,1

0,3

- 0,6 %

- 0,6 %

- 0,8 %

- 0,8 %

- 0,8 %

Tabla 1-2.- Componentes estructurales adicionales de la caña de azúcar

Las hojas de la caña nacen en los entrenudos del tronco. A medida que crece la

caña las hojas más bajas se secan, caen y son reemplazadas por las que

aparecen en los entrenudos superiores.

También nacen en los entrenudos las yemas que bajo ciertas condiciones pueden

llegar a dar lugar al nacimiento de otra planta.

Una vez que la caña ha alcanzado la madurez deseada se procede al corte para

separar al tallo del cogollo y hojas.

1.2.1 CONDICIONES DE CULTIVO

El Cultivo de la caña de azúcar se da en climas ecuatoriales y tropicales, es el

caso del valle del Chota, este producto es muy noble, su corte ideal es a los 18

meses.

Las condiciones particulares del cultivo son: rendimiento agrícola, cañas

homogéneas, rectas y verticales, su rendimiento se condiciona por los factores de

suelo, clima, variedad y por otra parte métodos de cultivo, dependiendo estos

últimos del: riego, drenaje, mejoras técnicas, abonado, latitud, temperatura.

La producción de caña de azúcar es un proceso netamente agrícola que en

nuestro país su desarrollo productivo aun no se ha tecnificado mediante

tecnologías que involucren el control de las variables que intervienen para su

cultivo lo que ha hecho que factores como el análisis de suelo, semillas,

fertilizantes, insecticidas, formas de riego sean llevadas a cabo mediante técnicos

agrícolas basándose en la experiencia y asesoramiento de Ingenieros

capacitados en este tipo de cultivos.

Dado que la mayor parte de la producción agrícola del país no está tecnifícada al

nivel de los grandes productores mundiales de caña de azúcar, y por el mismo

hecho que conlleva su cultivo es necesario e indispensable la utilización de

persona] humano que ayude al proceso de cultivo de la caña mediante sus etapas

& de; preparación de terreno, siembra, fertilización, riego, cosecha y poscosecha lo

que convierte a esta etapa del proceso en una de las más dependientes de la

mano del hombre para su producción y que genere una materia prima de

excelentes condiciones para la elaboración del azúcar.

1.2.2 MAQUINARIA AGRÍCOLA

La figura 1-5, muestra que en esta etapa del proceso la utilización de maquinaria

agrícola es indispensable para generar una buena producción tanto en calidad

como en cantidad ya que las siembras que se realizan en la zona son de cientos

de hectáreas, donde la simple mano de obra del hombre no abastece la cantidad

de trabajo por realizarse para producir la caña sin la ayuda de equipos y

M maquinaria destinada para realizar este tipo de actividades.

**?• s&^

* -•S.

Figura 1-5.- Maquinaria Agrícola

1.2.3 INFLUENCIA DEL CULTIVO DE CAÑA EN EL MEDIO AMBIENTE

En el medio ambiente natural, las plantas forman parte del ecosistema, siendo un

factor decisivo para su conservación. Según los métodos de cultivo aplicados, de]

tipo, de la intensidad y de la acción conjunta resultan repercusiones negativas

específicas para el ecosistema.

Puede producirse una reducción de la diversidad de especies, una perturbación

de la estructura del suelo y contaminaciones del suelo, de las aguas y de! aire por

sustancias como plaguicidas, sales procedentes del riego y de la fertilización,

nitratos, etc. Los ecosistemas naturales, con sus múltiples y vanadas funciones,

se ven desplazados, siendo sustituidos por sistemas artificiales de uso de las

tierras, pobres en especies.

La creciente aplicación de insumos producidos industrialmente (fertilizantes,

productos fitosanitarios, maquinaria, energía) y unas formas de operación

deficientemente adaptadas, provocan contaminación del. agua potable con

fertilizantes y plaguicidas, erosión de los suelos, desertificación y erosión

genética.

El IANCEM productor de azúcar, en su extensión territorial de cultivo de caña y en

pro de obtener una mejor producción y calidad de su materia prima induce a

•proteger en forma integral su producción con variedades resistentes y

conservación de su fauna biológica, con el propósito de establecer un equilibrio en

el ecosistema, cultivo, plagas y parásitos que puedan representar pérdidas

económicas a la industria.

Actualmente se mantiene un equilibrio biológico bajo el 5% de infestación sin

ocasionar pérdidas económicas para la empresa y sus cañicultores.

1.3 RECEPCIÓN Y ALMACENAMIENTO

1.3.1 CONDICIONES DE ALMACENAMIENTO

La etapa donde se inicia el proceso de fabricación del azúcar comienza en la

recepción de los camiones que vienen transportando la caña desde las haciendas

aledañas o propias de la empresa hacia el patio de almacenamiento, para lo cual

previamente pasan por el control de peso en la báscula electrónica, el esquema

de la figura 1-6 generaliza la idea funcional de esta etapa.

La caña recibida contiene las siguientes características:

• La caña debe previamente haber alcanzado un mínimo de madurez en el

campo que son los 18 meses, fecha a partir de la cual la caña es apta para

ser procesada en azúcar.

• Se debe recibir la caña totalmente limpia de sus hojas, cortada su raíz y

terminación del tallo.

• Evaluación de su peso al momento de ingreso a la planta.

CANA

BÁSCULA

GRÚA

PATIO DEALMACENAMIENTO

RECEPCIÓN YALMACENAMIENTO

1ESA DEALIMENTACIÓN

Figura 1-6.- Esquema Funcional de Recepción y Almacenamiento

1.3.1.1 Control de Peso

Es realizado en la balanza electrónica computarizada y en éstas se registra el

peso del equipo de transporte más la caña al momento de ingresar los camiones

de acuerdo al orden de llegada, como se indica en la figura 1-7, luego de

descargar y al momento de salir se pesa el equipo de transporte vacío y por

diferencia se obtiene el peso de la materia prima ingresada.

La báscula electrónica, posee sensores que son galgas extensiométricas y un

sistema de conversión analógico digital de rampa doble, que permite digitalizar los

datos y mostrarlos con una resolución del display de 5 dígitos.

Figura 1-7.- Registro de Peso vehicular con carga

En esta etapa del proceso, se cuenta con los siguientes equipos que permiten

llevar a cabo el procedimiento de recepción y almacenamiento de la caña.

Un patio de almacenamiento que cuenta con una capacidad de aproximadamente

1500 toneladas, se lo utiliza generalmente para almacenar la caña previa al

proceso y en especial como reserva para la operación de la planta en horas de la

noche; la grúa tiene la finalidad de suministrar caña a la mesa de alimentación y

efectúa la descarga de los vehículos, es del tipo columna, tiene una capacidad de

7 TM y un radio de giro de 18m, la figura 1-8 muestra el patio de almacenamiento

y la grúa.

10

Figura 1-8.- Patio de Almacenamiento y Grúa

1.3.1.2 Control de Calidad

Una vez que la caña es cuantificada en su peso pasa a la etapa de molienda

donde el personal de laboratorio toma una muestra representativa de la caña que

se está recibiendo; en esta etapa se realizan los siguientes análisis:

• Fibra,

• Sólidos totales,

• Contenidos de sacarosa,

• Pureza

• PH

La caña para ser procesada debe tener una pureza mínima del 75% (Brix/prel).

A estos datos conjuntamente con el control de peso por carga o paquete, se le

aplica la fórmula de pago al proveedor según peso y calidad de su caña.

La etapa inicial de este proceso involucra la asistencia de operadores, técnicos,

supervisores de molienda, que son los encargados de llevar el funcionamiento

correcto de este proceso que se inicia en el pesaje de los camiones donde un

operador lleva un registro del peso, fecha de ingreso, origen de la materia prima,

etc. con la finalidad de evaluar estos datos con los obtenidos por laboratorio.

Para el caso de los proveedores, este método sirve para efectuar su facturación

de acuerdo al peso y calidad de su caña.

Una vez evaluado su peso, los camiones son descargados por la grúa cuyo

operador coordina acciones de descarga, almacenamiento y alimentación al

sistema de molinos con el personal correspondiente al área de almacenamiento.

1.4 MOLIENDA

Una vez recibida la caña es cargada por la grúa directamente a ¡a mesa

alimentadora o almacenada temporalmente en el patio de almacenamiento, el

esquema de la figura 1-9 generaliza la idea funcional de esta etapa.

La caña es preparada por las picadoras de las cuales llega a un tándem de 4

molinos, con chute alimentador en el primer molino, cuatro masas en cada molino,

una bagacera, cada molino compuesto de tres masas y con su respectivo rodillo

alimentador.

CAÑA

MESA DEALIMENTACIÓN

AGUA(IMBIBICIÓN)

MOLIENDA

BAGAZO(Hacia Caldero)

JUGO MIXTO

Figura 1-9.- Esquema Funcional de Molienda

12

Los molinos son movidos por dos turbinas de vapor. Dos molinos por cada

turbina.

Se utiliza el sistema de imbibición; que es la utilización en el último molino de

agua caliente, para lograr una mayor eficiencia en la extracción,

aproximadamente del 85%.

El bagazo que sale de la última unidad de molienda, se conduce a la caldera para

generación de vapor y el sobrante se dispone a la bagacera mediante un sistema

de recirculación que permita no sólo alimentar la caldera sino manejar los

sobrantes de una manera comercial.

El vapor se produce a 300 psi, el cual pasa directamente a los turbogeneradores

de la figura 1-10, en donde se autoabastece la fábrica de energía eléctrica. El

vapor de escape de los turbogeneradores pasa directamente a los evaporadores

en donde se inicia la evaporación del agua del jugo, tal como se explica en la

parte de evaporación.

Figura 1-10.-Turbogenerador

El proceso de molienda se divide en dos partes;

a) Rompimiento de estructuras duras

b) La verdadera molienda de caña.

La preparación de la cana se lleva a cabo mediante cuchillas giratorias que cortan

la caña en trozos pero no se extrae el jugo.

La capacidad de un tándem de molienda se expresa por lo general en TCH

(Toneladas por cada hora) o TCD (Toneladas por cada día).

Los siguientes factores son utilizados para el cálculo de capacidad de extracción:

• Preparación de Caña.

• Fibra de Caña.

• Diámetro y Longitud de los rodillos del molino.

• Número de rodillos.

• Velocidad de los rodillos.

• Ajuste del molino.

• Dispositivo de alimentación.

• Presión sobre los rodillos.

Los rodillos de la figura 1-11, tienen ranuras periféricas en forma de "V" y

frecuentemente los rodillos superior y alimentador, o sólo este último, tienen

además ranuras longitudinales de tipo chevron, el rodillo de descarga no presenta

esta ranuración adicional.

Figura 1-11.- Ranuras tipo Chevron

La presión sobre los rodillos es la razón más evidente para tener una regulación

de compensar las variaciones en el volumen de caña que pasa a través del

molino.

14

La tensión aplicada varía según la cantidad de caña molida, el contenido de fibra,

largo de los rodillos, diámetro de rodillo y cantidad de agua de imbibición.

1.4.1 LA IMBIBICIÓN

El añadir agua o jugo diluido al bagazo después de cada molino diluye a su vez el

jugo contenido y aumenta la extracción a medida que se exprime este jugo, esto

es lo que se conoce como imbibición.

Al aplicar agua al bagazo que se dirige al último molino; e! jugo del último molino

es devuelto al bagazo que va al penúltimo molino; este jugo a su vez se regresa al

bagazo del molino anterior y así sucesivamente; esto se le conoce como

imbibición compuesta.

El porcentaje de agua de imbibición varía según la capacidad de los molinos, en

este caso se tiene el medidor de la figura 1-12, que suministra la medida de agua

de imbibición de acuerdo al contenido de fibra de la caña, costo relativo del

combustible y del azúcar.

1.4.1.1 Ventajas de utilizar agua caliente en la imbibición

• Se logra una economía en cuanto a combustible.

• Ruptura de alguna célula por acción del calor del agua sobre los 70°C.

• Se Obtiene ligera evaporación del bagazo en tránsito.

•Se puede usar parte de los condensados de retorno procedentes de los

cuerpos de los evaporadores.

• Obtiene una pequeña mejora en la extracción.

1.4.1.2 Desventajas de utilizar agua caliente en la imbibición

• Mayor extracción de gomas e impurezas provenientes de la hojarasca.

• Molinos no se alimentan de forma óptima.

• Facilita el crecimiento de microorganismos.

Se aumenta la cantidad de energía para poder evaporar una mayor

cantidad de agua contenida en el jugo.

Figura 1-12.- Medidor de Agua de Imbibición

1.4.2 EQUIPO INVOLUCRADO EN EL PROCESO DE MOLIENDA

Para esta etapa se cuenta con ios siguientes equipos que se describen a

continuación:

Un variador de velocidad para la mesa de alimentación de la marca: LG Industrial

Systems; con voltaje de alimentación 380-460V/AC/3F, frecuencia de entrada 50-

60Hz, frecuencia de salida 0.5-400Hz con una resolución de 0.01 Hz, método de

control vectorial PWM.

El equipo descrito a continuación sigue el proceso que se inicia con la mesa de

alimentación; tiene las siguientes dimensiones: 5600mm de ancho x 5890mm de

centro a centro de ejes y altura de 966mm.

Su velocidad de operación es: 24.5 mm/seg (5 RPM), dicha velocidad es

controlada por un operador, el cual a medida que la caña avanza en el proceso de

picado, mediante un potenciómetro, ajusta la velocidad de la mesa para

suministrar una cantidad adecuada de caña que no provoque abultamiento en la

banda transportadora que conduce hacia las picadoras de caña.

16

El nivelador de cana de la figura 1-13, se encuentra sobre la mesa alimentadora

de caña, gira sobre un eje motriz a una altura sobre el piso de la mesa de 50cm.

Tiene 20 brazos dispuestos en 4 hileras.

Figura 1-13.- Nivelador de caña y duchas de lavado

Además cuenta con un motor de 7.5 HP 71720 con su reductor acoplado al eje del

nivelador que le permite girar a 19 RPM. Sale del reductor a 38 RPM. Y reduce a

19 RPM a través de un piñón 24 dientes y una catalina 48 dientes.

Posteriormente se tiene un primer juego de cuchillas: tiene 20 machetes a

100mm de la estera con un diámetro de corte de 15cm. Es movida por un motor

eléctrico asincrónico de 90HP /580 RPM a 380V / 60 HZ.

La corriente de arranque de este motor es controlado por el método de

resistencias rotóricas.

Luego está el segundo juego de cuchillas el cual tiene: 52 machetes, 13 brazos

con doble machete, está a 150mm de las tablillas, su diámetro de corte es 15cm y

es movida por un motor eléctrico de 150HP /580 RPM a 380V / 60HZ.

El arranque de este motor se lo realiza utilizando un autotransformador con la

finalidad de reducir la corriente en el arranque.

17

Se tiene una estera elevadora de caña de 1.1m de ancho x 22m de eje a eje y

una inclinación de 18°. Cuenta con un equipo motriz que consta de un motor-

reductor. Características: El equipo motriz está compuesto por un motor B-200 un

de 35HP 71140 RPM acoplado a un reductor flender del tipo KzHw-900. La

variación de velocidad del eje motriz es de 7 RPM.

El primer Molino tiene las siguientes características: Molino Fives-Lilles. Con una

dimensión nominal de 560mm x 1100mm. La velocidad de las masas es de 6,6

RPM y 40 pies/min. Rayado de 2" x 45° con Messchadert en la cañera a 4" de

paso (100mm) como alimentador forzado.

Los molinos N° 2, N° 3 y N° 4 son de igual característica que el anterior pero con

un rayado de 1" x 45° y un alimentador sobre el conducto intermedio, un tambor

de tubo con helicoidales de platina. Su velocidad es de 40 pies/min.

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Figura 1-14.- Tándem de Molienda

El Equipo motriz del 1er, 2do, 3ro y 4to molino son del tipo Turbina de vapor como

se indica en la figura 1-14, con las características siguientes: El equipo motriz que

mueve a los molinos 1 y 2 está compuesto por una turbina de 400HP /5500 RPM

con una presión directa de 23 Kg/cm2 y una presión de escape de 1.3 Kg/cm2 un

reductor de alta de 5500 a 750, un reductor intermedio Hender tipo ZTUN-1130 de

750 a 35, una transmisión de engranajes, un piñón de 23 dientes y dos catalinas

de 22 dientes que mueven a cada molino.

Existen también Bombas de maceración del tipo centrífuga. Para la aplicación de

maceración en molino 2 y 3 tiene 2 bombas de 50 m3/hr, movidas por motores

eléctricos.

Además dos bombas de Imbibición del tipo centrífuga, de 15m3/hr; El equipo óleo-

neumático para cada molino tiene una botella para la presión hidráulica que

permite aplicar 200 Tons máxima.

Por último en esta etapa se tiene un colador vibratorio para el colado del guarapo

de 40 m3/hr, que separa el jugo diluido del Molino 1 y 2 y bagacillo, éste último

cae en el conductor intermedio del molino 1 y 2.

La etapa de molienda cuenta con el trabajo de personal humano destinado a cada

actividad que involucra este proceso como son: El operador que vigila y controla

la velocidad de la mesa de alimentación de caña, el agua de lavado de la misma y

las posibles obturaciones de la caña en la banda transportadora que conduce a

las picadoras de caña.

En el proceso de molienda, la caña pasa por un tándem de 4 molinos, donde otro

operador se encuentra vigilando y controlando posibles obturaciones del bagazo a

partir de la salida del primer molino, así como también la velocidad de la banda

transportadora de la caña ya troceada.

Dentro de la etapa de imbibición, un analista químico toma muestras cada hora

del jugo de caña que se extrae para realizar el análisis correspondiente de pureza

y la cantidad de agua de imbibición que se está agregando para optimizar la

extracción del jugo.

19

1.5 CLARIFICACIÓN

El jugo de caña obtenido de la etapa de molienda pasa a la etapa de clarificación,

dicha solución compuesta por jugo de caña más el agua de imbibición se la

denomina jugo mixto, el cual lleva a su paso a más de estos dos componentes,

lodos, ácidos, material orgánico, etc. que posteriormente en esta etapa serán

eliminados, el esquema de la figura 1-15 generaliza la ¡dea funcional de esta

etapa.

JUGO MIXTO

MEDIDOR DEFLUJO

SULFITACIÓN

ALCALIZACIÓN

CLARIFICADOR GRAVER

CLARIFICACIÓNCACHAZA

1JUGO CLARO

Figura 1-15.- Esquema Funcional de Clarificación

1.5.1 PROCEDIMIENTO DE OPERACIÓN EN ETAPA DE CLARIFICACIÓN

El jugo obtenido de los molinos es cuantificado mediante un medidor de flujo

digital. Es bombeado a un calentador primario que lo lleva a una temperatura

entre 60 y 65°C y pasa por una corona de sulfitación para producirse una reacción

de absorción de SO2 con el jugo, hasta conseguir un pH entre 3,8 y 4,2.

20

Esta reacción elimina las materias coloreadas y transforma las sales férricas que

dan color en compuestos ferrosos. A continuación se realiza un proceso de

encalado mediante la utilización de lechada de cal con una densidad de 5 a 7° Be,

hasta conseguir un pH entre 7.0 y 7.2, se añade ácido fosfórico.

Pasamos luego al calentamiento secundario que al igual que en el proceso

anterior se utiliza calentadores cuya temperatura sube a 95-100° C. A esta

temperatura llega al tanque denominado clarificador GRAVER, donde se completa

la reacción con floculante, fosfatos y cal; saliendo un jugo claro color amarillo

transparente y cristalino con un pH entre 6.6 a 7.0.

1,5.2 MEDIDOR DE FLUJO

El flujo de jugo mixto que se ingresa al proceso es controlado mediante el medidor

de flujo; este flujo debe ser igual a 50 ton/h.

El medidor de flujo de la figura 1-16 es del tipo: flujómetro másico con las

siguientes características: salida de 4 a 20mA, unidad de flujo en Ton/Hr, unidad

totalizadora en Ton, el flujo a 20 mA es de 70 Ton/Hr, su funcionamiento está

basado en el principio de Coriolis.

A través de este medidor de flujo y con el control digital mediante servo válvula

ubicada posterior a éste, se tiene implementado un lazo PID, donde el set point

está establecido en 50 ton/h.

Dicho lazo de control es calibrado y controlado por el sistema I/A desde el

computador ubicado en la oficina de producción.

Figura 1-16.- Medidor de Flujo

21

El proceso de clarificación se inicia con la preparación del jugo mixto antes de su

entrada a ios calentadores primarios, para ello el jugo pasa por un tamizador el

mismo que conduce ei jugo mixto de molinos hacia el tanque dei mismo nombre.

1.5.3 SITLFITACIÓN

El jugo mixto una vez que es cuantificado por el medidor de flujo es bombeado a

un calentador primario que lo lleva a una temperatura entre 60 y 65°C para luego

pasar a una corona de sulfitación para producirse una reacción de absorción de

SO2 con el jugo, hasta conseguir un pH entre 3,8 y 4,2; el esquema de la figura 1-

17 generaliza la idea funcional de esta etapa.

CALENTADORPRIMARIO

JUGO MIXTO

iSULFITACIÓN

IJUGO

SULFITADO

Figura 1-17.- Esquema Funcional Sulfitación

1.5.3.1 Calentamiento Primario de Jugo

Para realizar el calentamiento primario del jugo primeramente se debe verificar la

correcta posición de válvulas para el ingreso-salida del jugo enviado desde el

tanque de jugo mixto.

Verificar la correcta posición de válvulas de condensados, incondensados, vapor y

purgas, esto se lo hace en los calentadores indicados en la figura 1-18.

22

Para la puesta en marcha, en caso de paradas y limpieza, se procede de acuerdo

al manual de operación de esta sección.

Figura 1-18.- Calentadores

1.5.3.2 Sulfitación de jugo

En esta etapa se debe verificar la correcta posición de válvulas para el ingreso-

salida del jugo en la torre de sulfítación.

• Verificar el codo limpio y el tapón colocado en la bandeja.

• Verificar el correcto funcionamiento del circuito de refrigeración en el horno

de azufre y tubería de gas.

• Constatar aporte y combustión continua de azufre en el horno.

• Controlar PH de jugo sulfatado de 4 a 4.6.

Para la puesta en marcha, en caso de paradas y limpieza, se procede de acuerdo

al manual de operación de esta sección.

1.5.3.3 Equipo Involucrado en el Proceso de Sulfitación

El equipo involucrado en esta etapa del proceso se describe a continuación:

23

Se tiene una bomba jugo pesado tipo centrífuga. Características; 50 m3/hr. 30

mts. De head impelente cerrado. Material de bronce, carcaza de bronce movido

por un motor eléctrico 15HP /1730 RPM.

El Calentador de jugo pesado tipo vertical. Características: 50 m2 de superficie

calórica (538 PCSC), 220 tubos distribuidos en 20 pase y 11 tubos por pase,

longitud de 285.70mm y 32/28.8mm x diámetro.

Una vez que el jugo pesado ha alcanzado la temperatura deseada pasa al equipo

de sulfitación de la figura 1-19 denominado: Columna de sulfitación de jugo del

tipo vertical. Características: Capacidad 500 TM/día, altura de 9.9 mts, 20 platos

Figura 1-19.- Columna de Sulfitación

Además se tiene un tanque receptor de Jugo Sulfatado tipo: Cilindrico Vertical con

capacidad de 50 Htl

1.5.4 ALCALIZACIÓN

Luego de que el jugo ha pasado por la columna de sulfitación, el proceso de

encalado se realiza mediante la utilización de lechada de cal con una densidad de

24

5 a 7° Be, hasta conseguir un pH entre 7.0 y 7.2, se añade ácido fosfórico, el

esquema de la figura 1-20 generaliza la idea funcional de esta etapa.

JUGO SULFITADO

LECHADA DE CAL 1ALCALIZACIÓN

CALENTADORES

Figura 1-20.- Esquema Funcional de Alcalización

1.5.4.1 Preparación de Lechada de Cal

La lechada de cal se prepara con agua condensada, y a su falta con agua clara,

adicionándose los sacos de cal necesarios para mantener el baumé de lechada

entre 6 y 8, como se indica en la figura 1-21.

El consumo será registrado en el reporte del operador y al final de la jornada se

totalizará y se informará al supervisor.

Figura 1-21 .-Tanque de Lechada de Cal

25

La [echada de cal es bombeada hacia un tanque by-pass en el cual existe una

derivación para dosificar manualmente, o por la válvula automática.

El PH es registrado en el módulo CLARIFICACIÓN. Es seteado de 7a 7.2 en jugo

encalado.

Además en la pizarra de control de clarificación se registran los PH. De existir

variaciones o irregularidades en los valores se comunica al supervisor. De no

poder dar solución inmediata se cambiará a modo manual de dosificación,

debiendo controlarse el PH constantemente con papel indicador.

1.5.4.2 Suministro de Sacos de Cal

En esta parte del proceso es importante la intervención del operador, ya que él es

el encargado de suministrar la cantidad de sacos de cal al jugo sulfatado, el

control de la acidez del jugo se lo verifica mediante el controlador indicador de PH

instalado aledañamente a este proceso y además es controlado por la supervisión

de producción que visualiza los datos que el controlador de PH envía al

computador, permitiendo tomar los correctivos en caso de anomalías.

1.5.4.3 Equipo Involucrado en el Proceso de Alcalización

Tanque receptor de jugo encalado de la figura 1-22 es del tipo Cilindrico Vertical

con capacidad de de 50 Ht!; un encalador cilindrico vertical de 3m3 con agitador

mecánico.

Figura 1-22.-Tanque de Jugo Encalado

26

Un calentador jugo encalado tipo vertical de características siguientes; 50m2 de

superficie calórica (538 PCSC), 220 tubo distribuidos en 20 pase y 11 tubos por

pase, longitud de 285.70mm y 32/28.8mm x diámetro.

Una bomba de jugo encalado del tipo centrífuga cuyas características son: 50

m3/hr. 30 mts. De head impelente cerrado. Material de bronce, carcaza de bronce

movido por un motor eléctrico 30HP; 1710 RPM.

1.5.5 CLARIFICADOR GRAVER

Luego del calentamiento secundario que al igual que en el proceso anterior se

utiliza calentadores cuya temperatura sube a 95-100° C. A esta temperatura llega

al clarificador GRAVER, donde se completa la reacción con floculante, fosfatos y

cal, formando un grumo que precipita en las bandejas del clarificador,

depositándose en el fondo los lodos y saliendo un jugo claro color amarillo

transparente y cristalino con un pH entre 6.6 a 7.0.

Por el fondo del equipo sale un lodo que aún tiene azúcar la cual hay que

recuperar a través de un filtro al vacío, para lo cual se hace una mezcla con

bagacillo y forma una torta en el filtro rotatorio, recuperando por absorción del

vacío un jugo que regresa al proceso y desechando un lodo que se le conoce

como cachaza hacia el campo para ser usado como abono orgánico, el esquema

de la figura 1-23 generaliza la idea funcional de esta etapa.

JUGOENCALADO

CLARIFICADORFLOCULANTES ^

GRAVGR

JUGO CLARO

Figura 1-23.- Esquema Funcional del Clarificador Graver

27

1.5.5.1 Procedimiento de Operación

Preparación de floculante

Diluir 1500g de floculante en los dos tanques superiores.

Diluir la Solución en tanques inferiores para molienda normal durante 8h.

Calentamiento de jugo encalado

Mantener abierta la entrada de vapor a calentadores. Y el paso de jugo por ellos.

Temperatura mínima requerida 81° C. Caso contrario limpiar calentadores.

Evacuación de Incondensables en Tanque Flash

Mantener ubres las tuberías de evacuación.

Control de dosificación de floculante, mantenerla durante molienda.

Decantación de Jugo Encalado

Control de nivel superior para descachazado. Mantener el giro del raspador del

decantador durante la clarificación de jugo y deternerlo en limpieza del decantador

Evacuación de lodos mediante la bomba de diafragma, desde que aparecen lodos

en el tercer nivel, hasta su falta en el primer nivel.

Jugo clarificado

Control de turbiedad menor a 500 NTU y pH 6,6a 6,8. Control del caudal de jugo

mediante válvulas telescópicas.

28

1.5.5.2 Control y Dosificación de Floculante

Esta etapa del proceso es muy controlada ya que cada hora, el personal de

laboratorio toma muestras del jugo que se halla en el clarificador GRAVER, con la

finalidad de analizar la cantidad de sólidos en suspensión, así como también la

dosificación de floculantes para acelerar el proceso de sedimentación de los Iodos

presentes en el jugo de caña.

1.5.5.3 Equipo Involucrado en e] Proceso del Clarificador

Para esta etapa se describe a continuación el equipo más significativo y de

influencia para el clarificador Graver.

Se tiene el clarificador de la figura 1-24, de tipo vertical con las características

siguientes: Diámetro de 5.4 mts, capacidad de 120m3, con 4 bandejas accionado

por motor eléctrico de 3HP. Se tiene además un receptor de jugo clarificado tipo

cilindrico de 50 Hls de capacidad, diámetro de ISOOmm, alto 4.2 mts.

Figura 1-24.- Clarificador Graver

29

La bomba de jugo clarificado es del tipo; centrífuga, cuyo motor tiene la capacidad

de 15HP/1740 RPM

Se cuenta también con una estación de filtración tipo rotatorio al vacío

Características: filtro de 8 x 10- de 251 PCSF (23.4m2).

El sistema se compone de un pre-mezclador cachaza bagacillo. D=450 y L-1800

extractor y separador ciclónico de bagacillo. Tanques de jugo claro y turbio con

sus bombas respectivas.

Bomba de vacío de sello hidráulico accionada por motor de 45HP; 1710 RPM

1.5.5.4 Utilización de la Cachaza como Abono Orgánico

El proceso de clarificación tiene como resultado obtener un jugo de caña claro,

para ello se realiza una decantación en el Graver, mediante la adición de

floculante químico, que acelera ¡a sedimentación de sólidos en suspensión

presentes en el jugo mixto. Los lodos sedimentados son tamizados en un filtro

rotatorio, del cual se obtiene la denominada cachaza la cual es receptada en un

cubículo donde se espera una cantidad suficiente para luego transportarla

mediante un volquete a diferentes áreas de cultivo próximas a la fábrica, con la

finalidad de mejorar la fertilidad del terreno mediante procedimientos adecuados

de descomposición.

1.6 EVAPORACIÓN

La evaporación es la operación que permite concentrar el jugo claro proveniente

del clarificador, para obtener un jarabe de 60-65° Brix, el esquema de la figura 1-

25 generaliza la idea funcional de esta etapa.

El equipo consiste en un cuerpo evaporador de múltiple efecto (5 cuerpos), al

primero se le alimenta vapor de escape proveniente de las turbinas de molinos y

turbo generador; para que se produzca el efecto de evaporación múltiple se

dispone de un sistema de vacío en el quinto cuerpo.

El jugo pasa de cuerpo a cuerpo concentrándose más en cada etapa, sirviendo el

vapor del uno al dos y de éste al tres y así sucesivamente.

Antes de entrar al pre-evaporador se dispone de un calentador de jugo claro que

lleva la temperatura del mismo a 105° C. Como resultado de la transferencia de

calor se produce condensados que sirven para el caldero, y agua caliente para

múltiples usos de la fábrica.

JUGO CLARO

FILTROROTATORIO

EVAPORACIÓN

CONDENSADOS

IJARABE

Figura 1-25.- Esquema Funcional de Evaporación

1.6.1 PROCEDIMIENTO DE OPERACIÓN

El sistema de evaporación del Ingenio Azucarero del Norte consiste en cinco

cuerpos interconectados entre si, a los que se les denomina en función del orden

de ingreso de jugo.

Se debe tomar en cuenta que en operación normal el sistema se interconecta de

tal manera que funcionen solamente 5 cuerpos interconectados, funcionando el

último cuerpo ya sea el 4to o el 5to como melador, es decir concentrador final de

jugo.

Las líneas de alimentación de vapor a las calandrias del preevaporador provienen

del vapor de escape del turbogenerador y turbinas de molinos, al producirse la

ebullición en este cuerpo, y de la misma manera, al ebullir el primer cuerpo, su

vapor vegetal calienta al segundo, y así sucesivamente. De esta forma el sistema

se compone de 5 evaporadores de múltiple efecto.

1.6.1.1 Limpieza cíe Evaporadores

Se realiza con el objetivo principal de dar paso a las limpiezas químicas y

mantenimientos mecánicos programados, pero existen ocasiones especiales

como daños en la maquinaria, falta de caña, etc. que generan paradas

prolongadas.

La razón fundamental para esto es que la dureza del jugo, sumada a la adición de

cal, se deposita en el interior de los tubos de las calandrias de los cuerpos, esta

deposición dificulta la transferencia de calor, por lo que al avance de la semana es

normal que el brix de la meladura vaya bajando, incrustación que incrementa

mientras el jugo está estático en los cuerpos, por ¡o que para prevenirlas,

debemos mantener la mayor parte de tiempo el jugo en circulación.

De todas maneras se debe consultar con el supervisor para precautelar el período

útil de trabajo del equipo.

1.6.2 MÉTODO DE OPERACIÓN PARA EL ARRANQUE DE EVAPORADORES

El arranque de molienda se lo efectúa después de la limpieza mecánica de los

cuerpos, generalmente se tiene un día en la semana para mantenimiento, para lo

cual el operador necesita verificar lo siguiente:

3fe

32

1. La limpieza de los cuerpos debe haber sido previamente revisada.

2. Deben haberse realizado las pruebas de calandrias programadas por

mantenimiento.

3. Comprobar el sello de las tapas inferiores y las entradas de hombre,

alimentando agua a los cuerpos.

4. Revisar que no exista agua en las calandrias ni en las tuberías de

alimentación de vapor.

5. Para recibir vapor de escape, los cuerpos de evaporación deben estar con

agua a nivel de la primera mirilla.

6. Al momento de llenarse el clarificador, y empezar a pasar el jugo al tanque

pulmón de jugo claro, se drena el agua que contiene el preevaporador,

tomando en cuenta que el cuerpo se puede presionar, para lo que se abre

la válvula de vapor directo a los tachos y se cierra el ingreso de vapor al

7. Verificar el ingreso de jugo, hasta que el segundo visor de nivel esté a unos

2cm. En este momento se realiza el cambio de alimentación de vapor.

8. Se procede de la misma manera para los siguientes cuerpos, hasta obtener

jugo en todos los cuerpos que estén en línea.

1.6.2.1 Condiciones de Operación Normal

Para la operación normal de los evaporadores el operador debe revisar que los

parámetros de operación estén dentro de los rangos establecidos en la lista de

variables de control.

En caso de alterarse los valores recomendados, es necesario que el operador se

comunique con el supervisor, para dar las correcciones del caso.

1.6.3 EQUIPO INVOLUCRADO EN EL PROCESO DE EVAPORACIÓN

La etapa de evaporación contiene los siguientes equipos:

33

Un Pre-Evaporador de características: superficie calórica 650m2; cantidad tubos

1810; longitud tubos 3210; diámetro tubos 37.8/34.8 mm; material de los tubos

acero inoxidable; diámetro placa 2500mm.

El equipo de evaporadores de la figura 1-26, consta de un total de cinco cuerpos y

se los describe a continuación:

El 1er Cuerpo de Evaporación tiene una superficie calórica: 225m2; cantidad de

Tubos: 766; longitud: 2615; diámetro: 40/36.8 mm; material: cobre y diámetro

placa: 1800mm; 2do, 3ro, 4to y 5to cuerpo evaporador, tiene una superficie

calórica: 190m2; cantidad de Tubos: 766; longitud: 2225; diámetro: 40/36.8 mm;

material: cobre y diámetro placa: 1800mm.

Figura 1-26.- Evaporadores

El Tanque receptor meladura es del tipo cilindrico vertical con una capacidad 20

Hls, se comunica al cuarto cuerpo de evaporación de donde se obtiene un jarabe

de 60-65° Brix.

Para el caso en que el jarabe proveniente del 5to evaporador, no cumpla con un

color adecuado se ingresa a la denominada Torre de sulfitación para meladura,

tiene una capacidad 900 TM/día, altura de 9.9 m, 20 platos.

34

1.7 CRISTALIZACIÓN

La cristalización se lleva a efecto en tachos al vacío de simple efecto, en los

cuales se concentra el jarabe hasta el punto de saturación, el esquema de la

figura 1-27 generaliza la idea funcional de esta etapa.

Aquí se introduce una semilla, que es una cantidad de azúcar pulverizada en finos

granos mezclada con alcohol etílico o isopropílico, para que sirvan de núcleos

para los cristales de azúcar y vayan creciendo conforme las moléculas de

sacarosa se vayan depositando en ellos.

Se forma una mezcla de cristales y jarabe, que se le conoce como masa cocida;

para que no se disuelvan los cristales, la concentración de ésta debe ser de más

de 90° Brix.

Ésta vendría a constituirse la primera cristalización, porque cuando se separa el

grano de la miel, ésta todavía tiene alta cantidad de azúcar, por lo tanto para

seguir recuperando se debe hacer con esta miel otra masa cocida segunda ( B ),

que nos da una azúcar de segunda y una miel segunda ( B ), con la miel se hace

una masa cocida tercera ( C ) y con el grano que se llama magma, se lo mezcla

con jarabe y sirve de semilla de una masa A; así mismo de la masa C, sale otro

grano que viene a ser magma de tercera y la miel ya se la desecha como melaza.

Este proceso se lo conoce como sistema de tres templas o tres masas cocidas.

Cuando el proceso llega ya a normalizarse ya no se hace semillamiento de las

primeras, sino que se hace una semilla aparte que se le conoce como Pié de

Templa, que sirve para elaboración de masas B y C, las mismas que dan los

magmas que sirven como semilla de la masa A.

Una vez terminada la masa cocida cualquiera de ellas, se baja a unos recipientes

agitados que se les conoce con el nombre de cristalizadores y de aquí van a las

centrífugas para la separación del grano y la miel.

35

Estos tienen la finalidad de permitir un tiempo de reposo para enfriamiento y

preparación de las masas antes del siguiente paso, y en (as masas C para un

agotamiento ya que permanecen aquí mínimo 36 horas antes de ser lavadas.

JARABE

SEMILLA B|

SEMILLA Cl

CRISTALIZACIÓN

MASAS: A, B y C

Figura 1-27.- Esquema Funcional de Cristalización

1.7.1 PROCEDIMIENTO DE OPERACIÓN

1.7.1.1 Verificación de condiciones de proceso

Revisar el nivel de meladura en el tanque (jarabe), éste se indica en el panel de

control de nivel.

Verificar cantidad de magma de 2da y de Sera. Para iniciar un cocimiento de

masa "A" se debe tener una cantidad mayor a 70 Hl entre ambos semilleros.

Si no es así se comunica al supervisor para empezar el cocimiento con una

cristalización.

Revisar brix y pureza tanto de meladura como de magma, estos valores deben

estar en un rango superior a 82 en el caso de meladura y de 85 en el magma.

J.7.1.2 Subir el vacío del tacho

Comprobar que las válvulas de alimentación, la de descarga y la de ruptura de

vacío estén cerradas. Encender la bomba de vacío del tacho.

1.7.1.3 Carga de la semilla

Si existe la cantidad de magma necesaria, abrir las válvulas adecuadas para

alimentar al tacho e! magma de segunda y/o tercera. Si se decidió cristalizar,

alimentar meladura hasta aprox. 100 Hl. Evaporar hasta punto de saturación.

Éste se verifica en el momento de sondear el líquido que queda entre los dedos

forma una hebra delgada de unos 5cm que no se rompe.

En este momento se alimenta al tacho una suspensión de azúcar pulverizado en

alcohol, denominada semilla cristal, se continúa evaporando hasta nacimiento de

grano.

Una vez que exista el grano se abre la válvula de alimentación de agua para

romper la viscosidad del líquido y permitir el crecimiento. Este proceso se

denomina ceba y se repite algunas veces hasta adquirir el grano un tamaño

adecuado.

1.7.1.4 Lavado de la semilla

La semilla de templa, ya sea de magma o cristalizada, es necesario lavarla, con la

finalidad de borrar el falso grano que pudo haberse formado. Para ello se

sondeará y se verificará la existencia de polvo entre grano, y se abrirá la válvula

de agua para bajar el brix de la semilla, disolviéndose así el polvillo y dando

uniformidad al grano formado.

37

1.7.1.5 Alimentación de la masa

Una vez (impía la semilla, se procede a alimentar meladura al tacho, bajando la

meladura al diluidor, cuyo motor debe estar encendido, y abriendo la válvula de

aporte. Se controlará el brix de la masa a través de las mirillas, y aumentando o

disminuyendo la alimentación de acuerdo a esta apreciación visual.

A la vez se debe revisar el nivel del tanque de meladura. Si por alguna razón no

es posible mantener el ritmo de consumo y se llena el tanque, es preciso detener

la molienda y comunicar al supervisor, evitándose que se derrame eí líquido. Es

vital para la calidad que el brix de la masa se mantenga uniforme.

Continuamente se sondeará la masa para verificar que no exista formación de

falso grano. En caso de ocurrir esto, se alimentará agua hasta conseguir la

disolución del polvillo. El cocimiento debe efectuarse con una presión de vapor en

la calandria del tacho no mayor a 10 psi, y el vacío en el cuerpo superior a 17in.

Con estos valores, la temperatura del procesamiento no debe pasar de 65 grados.

Si existe algún desperfecto mecánico o eléctrico que no permita cumplir estos

parámetros, se suspende la alimentación, cortándose el suministro de vapor,

puesto que a una temperatura superior a 65 grados, el grano se disuelve.

Comunicar al supervisor para continuar el proceso.

1.7.1.6 Secado de la masa

Si es que el tamaño del grano es el adecuado, o la masa haya alcanzado los 220

Hl de capacidad máxima del tacho, se procede a cerrar la válvula de alimentación,

con el objeto de concentrarla hasta un brix de alrededor de 84.

Este proceso se conoce como secado y tiene que ser evaluado de acuerdo a la

apreciación visual tanto en las mirillas como la sonda.

38

Al finalizar la alimentación es posible que el tanque de meladura se empiece a

llenar. Por lo tanto es necesario ver la posibilidad de empezar el cocimiento de

una nueva masa A en otro de los tachos. Si no existe este equipo disponible, se

detendrá la molienda hasta descargar la masa cocida.

1.7.1.7 Descarga

Al haber llegado al brix óptimo, se cierra la válvula de vapor, y se abre la válvula

de ruptura de vacío. Se verifica la posición de los canales de descarga de masa.

Una vez hecho esto se pulsa el botón de accionamiento de la válvula neumática

de descarga.

La masa se depositará en el cristalizador 1 o 2 de acuerdo a su disponibilidad. Se

reportará el proceso en el formato establecido tomándose una muestra para el

análisis en laboratorio.

1.7.1.8 Barrido del Tacho

Con la ayuda de las válvulas de vapor y de agua de las duchas se efectúa una

limpieza del interior del tacho, para quitar todo residuo de grano que haya podido

quedar. El líquido de barrido se descarga a! cristalizador.

1.7.2 EQUIPO INVOLUCRADO EN EL PROCESO DE CRISTALIZACIÓN

Esta etapa del proceso es una de las más importantes, pues en ella se desarrolla

propiamente el azúcar, cuyo equipo más importante son los denominados tachos

mostrados en la figura 1-28, se cuenta con un número de tres, denominados

tacho A, B y C, son del tipo Low Mead, tienen una capacidad: 220 Hl (22m3).

Características específicas:

• Superficie calórica: 148m2

• Diámetro cuerpo: 3600mm

39

Diámetro placa: 2990mm

Diámetro tubos: 86/90mm

Longitud tubos: 950 mm

Número tubos: 557

Material tubos: cobre

Diámetro tubo central: 1050mm

Doble alimentación vapor

Figura 1-28. -Tachos

Además se tiene un tanque de meladura tipo rectangular con capacidad de 120

Hl. (12m3), material acero, este tanque suministra la alimentación a los tachos.

Los Tanques dilutores mieles A y B, son aquellos que mediante agitadores que

giran a baja velocidad cumplen la función de mezclar y mantener siempre una

homogeneidad en su respectivo contenido, ya que son sustancias líquidas con

presencia abundante de sólidos en suspensión.

Las Bombas de condensado, evaporadores y tachos, son del tipo centrífuga y

cuentan con una capacidad: 20 m3/hr; de 30m de altura ¡mpelente cerrado

40

1.8 CENTRIFUGACIÓN

Es la separación del grano y la miel de las masas cocidas, se lo realiza en

centrífugas automáticas o semiautomáticas para las masas primarias y continuas

para las segundas y terceras. Se aprovecha de la fuerza centrífuga para eliminar

la miel, y el grano queda atrapado en las mallas, el esquema de la figura 1-29

generaliza la idea funcional de esta etapa.

Durante el proceso de centrifugado, el azúcar se lava con agua caliente para

eliminar la película de miel que recubre los cristales y se descarga para conducirla

a la sección de secado.

La miel que sale de las centrífugas se bombea a tanques de almacenamiento

para someterla a posteriores cristalizaciones en los tachos. Al cabo de tres

cristalizaciones (A, B y C) sucesivas se obtiene una miel agotada o miel de purga

que se retira del proceso y se comercializa para la alimentación de ganado y/o

como materia prima para la obtención de alcoholes que se denomina

comúnmente melaza.

MASA A MASA B MASA C

MIEL A

MIEL RICA

CENTRIFUGACIÓN MELAZA

1ÍUMEDA M'ELB AZÚCAR CLASE C

Figura 1-29.- Esquema Funcional de Centrifugación

41

1.8.1 CONDICIONES DE OPERACIÓN

Una vez que se ha obtenido un brix adecuado en la cristalización (tachos) se

procede a descargar los cristales de azúcar para proceder a su centrifugación y

posteriormente a su secado. Para ello es importante revisar el suministro de agua

y comprobar que la temperatura de ésta sea superior a la ambiental, revisar el

suministro de aire comprimido, temperatura de secadora (mayor a 40 grados).

Debe haber agua de refrigeración para tambores, revisar el estado de las mallas

para prevenir posibles fugas; la presión de vapor del caldero debe permitir la

purga (por encima de 260 PSI).

En caso de no darse estas condiciones no se procede a purgar, y se comunica al

supervisor.

1.8.2 PROCEDIMIENTO DE OPERACIÓN

1.8.2.1 Encender el Kreiss y bombas de miel A y miel Rica

Comprobar que estén encendidos el deslizador Kreiss y las bombas de miel A y

miel Rica.

1.8.2.2 Carga de la canasta

Presionar el botón de marcha. Bajar la bandeja y abrir la compuerta, se descarga

la masa en la canasta, lavar la bandeja con agua caliente, una vez libre de masa

subirla.

1.8.2.3 Lavado

El sistema automático de lavado dispersa agua en la masa, con el objetivo de

lavar el grano. En las centrífugas que no dispongan de este aditamento se

esparcirá agua con la ayuda de la manguera, hasta verificar que en la superficie

no existan trazas de miel.

42

1.8.2.4 Descarga

AI terminar el ciclo y frenarse la rotación de la centrífuga se presionará el botón de

parada. Una vez que se detenga totalmente se debe pulsar el botón para

descarga. Con esto se eleva la campana. Bajar el arado y rotando suavemente eí

tambor se cargará el azúcar al deslizador.

El proceso de centrifugación es controlado por cuatro operadores que se

encargan de operar las dos centrífugas que son manuales, una que es

semiautomática y la otra que es automática, en cada una de ellas se vigila que su

operación sea adecuada, siempre existe también el personal de producción que

supervisa la operación del bloque de centrífugas y cualquier anomalía en una de

ellas es reportada en los informes de turno para pronosticar, y/o efectuar el

mantenimiento o reparación según corresponda.

1.8.3 EQUIPO INVOLUCRADO EN EL PROCESO DE CENTRIFUGACIÓN

El equipo con el que cuenta la etapa de centrifugación es el siguiente:

Tanques de mieles de las centrífugas.- Tipo; rectangulares. Características:

Capacidad: 25 Hl c/u (1 miel A, 1 miel B, 1 miel rica)

Bombas para miel "A" y "BVTipo: Engrane. Características: capacidad: 15 m3/hr.

Bomba miel rica.- Tipo: Centrífuga. Características: capacidad: 15m3/hr,

impelente abierto de bronce, carcasa de hierro fundido.

Centrífugas para masa "A" indicada en ía figura 1-30 es de tipo: automática,

Características: Diámetro del canasto: 1220mm a 1450 RPM; Altura del canasto:

760mm; Ciclos por hora: 25; Motor Asincrónico; Potencia: 90HP

43

Figura 1-30.- Centrífuga Automática

Centrífugas para masas "B y C" indicadas en la figura 1-31 son de tipo;

semiautomáticas, Características: Diámetro del canasto: 1065mm; Altura del

canasto: 610mm; Ciclos por hora: 6; Motor Asincrónico; Potencia: 65 HP; 380 V;

1800 RPM. 60 Hz.

Figura 1-31.- Centrífugas Masas B y C

44

1.9 SECADO

Los cristales de azúcar que salen de las centrífugas tienen una humedad de 0.8-

1% y el azúcar comercial debe tener máximo 0.06%, esta se la elimina en un

equipo de secado, el esquema de la figura 1-32 generaliza la idea funcional de

esta etapa.

El secador rotatorio es accionado manualmente por un operador, el cual controla

el tiempo de secado y la humedad que debe tener ya el azúcar antes de

enviársela al silo de almacenamiento. Sin embargo se tiene instrumentos de

medición tanto de temperatura como de humedad para tener una medida

constante de la calidad del azúcar a la salida del secador.

En esta etapa, el personal de laboratorio toma muestras del producto para

verificar su humedad, color, etc.

Posteriormente pasa a otra sección del mismo equipo donde se produce un

enfriado porque se lo recepta en silos de almacenamiento de 1500 sacos de

capacidad.

AZÚCARHÚMEDA

SECADOR ROTATORIO

ZARANDA

SILOS DEALMACENAMIENTO

Figura 1-32.- Esquema Funcional de Secado

45

1.9.1 PARÁMETROS DE OPERACIÓN

Los Parámetros de operación que los cristales de azúcar deben tener al momento

de su salida desde la etapa de centrifugación son los siguientes:

• Temperatura del azúcar a la entrada 45a 50 °C.

• Grado de humedad inicial 1.5%.

• Grado de humedad final 0.05%.

• Producción por hora 6 Ton.

1.9.2 PROCEDIMIENTO DE OPERACIÓN Y EQUIPO INVOLUCRADO EN EL

PROCESO DE SECADO

El procedimiento que se realiza para la operación de la etapa de secado

comienza por el elevador de azúcar húmedo tipo cangilones que lleva el azúcar

proveniente de las centrífugas hacia el secador, cuenta con una capacidad de 8

TM/Hr, tiene una velocidad de 0.8 m/s; es de cadena tipo marino. Hilo eslabón de

16mm. Motor 6.5 HP- 1800 RPM

Revisar que el elevador de azúcar húmeda que se encuentre trabajando

normalmente y no exista acumulación de azúcar en la base de éste.

El secador enfriadero de azúcar de la figura 1-33 es del tipo rotatorio, tiene una

capacidad de 6 TM/Hr.

Características Específicas;

• Temp. Entrada: 45 a 50°C

• Temp. Salida: Ambiente

• Humedad entrada: 1.5%

• Humedad salida: 0.05%

46

Figura 1-33.- Secador Rotatorio

En secador deben ser revisadas sus chumaceras de rodillos de base, planetario,

nivel de aceite del reductor del tambor. Si éstos se encuentren en buenas

condiciones puede iniciarse la operación del mismo.

En ventilador del secador rotatorio se regulará el tiro del ventilador dependiendo

del estado de humedad que presente el azúcar que ingresa a la secadora,

normalmente se trabaja del 25% al 30% de apertura.

Con la finalidad de eliminar incrustaciones metálicas provenientes de todas las

etapas de operación por las que el producto ha pasado se realiza la revisión por

zarandas e imanes retenedores de partículas metálicas mostrado en la figura 1-

34, se debe verificar que se encuentre en perfecto estado, también se deben

limpiar los imanes retenedores de incrustaciones metálicas que puedan haber

existido en el azúcar.

Figura 1-34.- Zaranda e imán retenedor

47

Para iniciar el funcionamiento de la zaranda, se debe activarla desde su

respectivo pulsador de marcha y establecer [a distribución de azúcar para los

silos, colocando separadores en los tubos distribuidores, esto último lo realiza el

operador de esta sección en forma manual.

Posteriormente se tiene el elevador de azúcar seca, el cual debe ser revisado

para que no se encuentre obstruido por acumulación de azúcar y no presente

algún daño mecánico.

El elevador de azúcar seco tipo cangilones cuenta con una capacidad de 8 TM/Hr;

velocidad: 1 m/s; relación reducción: 1/20; Motor 6.5HP; 1800 RPM.

Para un reínicio de la etapa de producción posterior a un mantenimiento general

de la planta o una para inesperada se debe realizar el reporte de los niveles de

los silos, donde se debe revisar los niveles de los dos silos y reportar la cantidad

de azúcar existente en éstos.

Los silos tolvas tipo circular cónico indicados en la figura 1-35, tienen una

capacidad: 40 TM

Figura 1-35.- Silos de almacenamiento

48

1.10 EMPACADO Y BODEGA

En esta etapa el azúcar es empacada desde la salida de los silos de

almacenamiento, donde sale con la humedad y temperatura adecuada para ser

envasada, el esquema de la figura 1-36 generaliza la idea funcional de esta etapa.

SILOS DEALMACENAMIENTO

SACOS DEPAPEL

ENVASADORA

COSEDORA DESACOS

EMPACADO

BODEGA

IDISTRIBUCIÓN

COMERCIAL

Figura 1-36.- Esquema Funcional de Empacado y Almacenamiento

1.10.1 EQUIPO INVOLUCRADO EN EL PROCESO DE EMPACADO

La cosedora de sacos de azúcar indicada en la figura 1-37, es de operación

manual, de similar funcionamiento a las máquinas de coser domésticas utilizadas

en la modistería,

Figura 1-37.- Máquina cosedora de sacos

49

El conductor tablilla y banda de goma de la figura 1-38; cuya capacidad es de 16

TM/hr, ancho: 650mm; es accionado por un motor: 5HP; 1800 RPM y una

velocidad lineal de 0.5 m/s.

Figura 1-38,- Conductor tablilla y banda de goma

1.10.1.1 Envasadora automática METTLER

E! empaque se lo realiza con una envasadora automática METTLER mostrada en

la figura 1-39, es de alta precisión, utilizando fundas de papel con la debida

rotulación según exige la norma, dosifica los quíntales de azúcar con 50Kg de

contenido para su correspondiente distribución y comercialización.

Figura 1-39.-Envasadora Automática Mettler

50

El Empacador electrónico es del tipo dosificador de alta velocidad.

Características: Pantalla fluorescente de 7 dígitos numéricos, teclado de 6

posiciones, conectores para terminales de tornillo, protección contra la pérdida del

cero y el peso de tara debido a la pérdida de energía eléctrica, entrada estándar

a la celda de carga analógica de hasta 8 celdas 350 O, puerto serial bí-direccional

(RS232) COM1, una entrada discreta, tres salidas discretas, conector de

expansión opcional.

El tanque de miel final o denominado tanque de melaza como se indica en la

figura 1-40, es del tipo cilindrico vertical, capacidad: 600m3.

Figura 1-40. -Tanque de Melaza

Generalmente la producción se expende a medida que se produce, por lo que

existe un limitado almacenamiento, sin embargo se cuenta con la bodega de la

figura 1-41, que cuenta con el suficientemente espacio de almacenamiento y

cuya capacidad oscila entre 30000 y 35000 sacos de 50Kg.

51

Figura 1-41.- Bodega de Almacenamiento

Una de las etapas donde la importancia de la mano de obra es indispensable es

la de empacado y almacenamiento. La intervención del hombre en esta etapa se

inicia desde que el operador coloca el saco de papel para que el empacador

automático descargue la cantidad programada de producto, luego otro operador

realiza el sellado del saco mediante la ayuda de una máquina cosedora, luego de

ello, los sacos son organizados en la bodega por cargadores.

1.10.2 EL CONSUMO DE AZÚCAR EN NUESTRA SOCIEDAD

La producción del azúcar blanco es uno de los productos de mayor consumo en la

sociedad, ya que el 95% de los consumidores, adquieren este producto para

satisfacción de sus necesidades alimenticias, el cual obliga a las fábricas a

cumplir con normas y estándares de calidad en sus productos, también lleva a

realizar una distribución y logística de transporte al por mayor y menor, llegando

desde los grandes distribuidores en las ciudades hasta pequeñas tiendas.

Cabe indicar que la comercialización de esta azúcar está confinada en su

totalidad para el norte del país, provincias de Carchi, Imbabura y parte del norte

de Pichincha.

52

1.11 DEFINICIONES UTILIZADAS EN EL PROCESO DE

FABRICACIÓN DEL AZÚCAR

IANCEM.- Ingenio Azucarero del Norte Compañía de Economía Mixta

Caña.- Materia] Vegetal crudo dei género saccharum entregado a la fábrica, la

misma que está compuesta aproximadamente del 75% de agua y el restante 25%

por fibra y sólidos solubles.

BRIX.- Porcentaje en peso de sólidos disueltos en una solución. En el IANCEM se

lo determina por medio del hidrómetro, entonces, el brix que es publicado en las

tablas de control es un brix hidrométrico.

Azúcar.- son los cristales de sacarosa que son extraídos en la fábrica por el

centrifugado de las masas primeras, segundas o terceras y dependiendo de la

que se extrae toma el nombre de azúcar de primera, azúcar de segunda o azúcar

de tercera.

Bagazo.- Residuo que se obtiene al moler la caña que ingresa a patio en los cuatro

molinos.

Bagacillo.- Es la fracción de partículas finas que son separadas del bagazo por

una malla en el elevador inclinado de bagazo.

Agua de Imbibición.- Es el agua caliente que se le coloca sobre el bagazo que

sale del tercer molino para mejorar la extracción de jugo en la etapa de molienda.

Cachaza.- Es el material, lodo o residuo que sale del clarificador y que es

eliminado por el proceso de filtración.

Jugo Clarificado.- Es el jugo obtenido del proceso de clarificación o a la salida del

tanque Graver.

Jugo Sulfilado.- Es el jugo que se obtiene luego de pasar por las columnas de

sulfitación.

Jugo Encalado.- Al jugo se le añade lechada de cal y después de la respectiva

mezcla toma el nombre de jugo encalado.

Jarabe.- Es el jugo clarificado que es concentrado en los cuerpos de evaporación.

Melaza.- Es el residuo líquido del cual no resulta económico extraer azúcar.

Pureza.- Es el porcentaje de sacarosa en el total de sólidos en una muestra.

Pol.- El término Pol es abreviatura de la palabra polarización, y es la lectura en la

escala del polarímetro.

Miel.- Líquido madre que se separa de una masa cocida por medio de la

centrifugación y tiene su nombre de acuerdo al tipo de masa de donde se obtiene.

Vapor.- Vapor de agua liberado por la ebullición de jugo de caña o por ebullición

de agua.

Magma.- Es el resultado de la mezcla del azúcar de segunda o de tercera con

jugo clarificado.

CAPITULO 2

DESCRIPCIÓN DE LOS TANQUES

INVOLUCRADOS EN EL CONTROL DE NIVEL

54

2.1 INTRODUCCIÓN

El afán por optimizar los procesos industriales y lograr una etapa más competitiva,

que hoy en día la globalízación y la obtención de certificaciones de calidad obliga

a entrar a un ámbito de modernización, por lo que es necesario mejorar los

procesos de fabricación.

El presente proyecto está encaminado al diseño de un sistema de control de

niveles para el Ingenio azucarero IANCEM en sus etapas de producción

denominadas: clarificación y cristalización, este proyecto surge bajo la necesidad

de minimizar las pérdidas por derrames en los diferentes tanques involucrados en

el proceso y como una estrategia de optimización, facilitando de esta manera al

departamento de producción de la empresa llevar un registro más detallado de los

tanques a controlarse y el mejoramiento continuo del proceso que involucra una

producción de calidad.

2.2 DESCRIPCIÓN DE LA ETAPA DE DISEÑO DEL PROYECTO

El Proyecto a desarrollarse involucra el diseño e implementación del control de ios

estados de nivel de ios diferentes tanques involucrados en la línea de producción

del azúcar con el propósito de limitar las pérdidas en sus diferentes etapas y

mantener un monitoreo constante que facilite al departamento de producción ia

visualización y registro permitiendo realizar balances de producción y

mantenimientos preventivos en la planta.

En la actualidad este sistema es controlado en forma manual, por lo que se hace

necesario crear un sistema automático que permita una operación más eficiente

de las etapas de clarificación y cristalización que son las involucradas en el

control a realizarse.

El sistema I/A (Inteligente/ Automatización) de FOXBORO, es un sistema capaz

de configurar e integrar dispositivos inteligentes de campo tales como:

transmisores, PLCs, RTUs, FBMs, FBCs, algunos de estos propios de la serie

Foxboro que permite tener un sistema de control distribuido manejado por una

estación de trabajo mediante un software de visualización y control denominado

FoxView.

En el presente proyecto se tiene un PLC DIRECT LOGIC, el cual se lo integra a

este sistema mediante una red de comunicación Modbus.

La adquisición de datos sobre el estado de los niveles se lo realiza mediante

sensores de ultrasonido, que suministran una señal analógica que ingresa al

módulo de conversión análogo- digital del PLC, donde dependiendo del nivel en

cada tanque, se realiza el control discreto de las bombas de succión para cada

tanque.

2.3 ANÁLISIS DE LOS TANQUES INVOLUCRADOS EN EL

CONTROL DE NIVEL

La variable nivel es muy importante para el funcionamiento correcto de procesos

industriales tales como evaporadores, calderas, columnas de destilación,

reactores químicos, tanques de almacenamiento y otros. Su importancia radica en

la consideración del balance adecuado de materias primas y de productos finales.

El nivel representa la cantidad de materia contenida en un depósito y se

determina mediante la medición de la altura que alcanza el contenido sobre una

línea de referencia relacionada con la capacidad del depósito.

Los diferentes tanques, sobre los cuales se realizará el control de nivel

pertenecen a las etapas de: Clarificación, se tiene el tanque de jugo mixto; Los

tanques de succión: Miel Rica, Miel A y B, Jarabe a la etapa de Cristalización.

56

CUMIO UOUNO

TANQUES DEJARABE Y MIELES

Hacia Centrifugas

Figura 2-1.- Diagrama General del Control en los Tanques

57

2.3.1 TANQUE DE JUGO MIXTO

Se denomina Jugo mixto a la mezcla de jugo primario proveniente de la extracción

en molinos, maceración (mezcla de 2do y 3er molino con bagazo), agua de

imbibición y jugo del 4to molino.

El tanque indicado en la figura 2-2, tiene la función de almacenamiento y control

de flujo del jugo para tener una entrada adecuada al preevaporador, después de

pasar por el calentador primario, torre de sulfatación y tanque de encalado; es

decir la etapa de clarificación.

Su contenido está destinado al calentador primario, que opera a una temperatura

de 65°C, para posteriormente someterse a la Sulfitacíón con dióxido de azufre

S2O y balance del PH del jugo.

SERVO VÁLVULA HaciaCalentadores

Primarios

Figura 2-2.- Tanque de Jugo Mixto

58

Características Tanque Jugo Mixto

Código

le

Denominación

Tanque de

Succión

Contenido

Jugo Mixto

Altura

(m)

2.2

Diámetro

(m)

2

Volumen

(m3)

6,912

Volumen

(Hectolitros)

69,12

Bomba Jugo Mixto:

• Marca: Moret

• Caudal: 40 m3/h.

• Potencia: 15 Kw.

• Velocidad: 1070 RPM.

2.3.2 TANQUE DE REFUNDICIÓN

El tanque de la figura 2-3, es aquel donde se reprocesa el contenido residual del

[avado de tachos y reproceso de azúcar que no cumple con la calidad

correspondiente. Su función está limitada a recolectar todo el material azucarado

que queda como residuo del proceso y es conducido su contenido al tanque de

jugo encalado para ser reprocesado.

Hacia Tanquede Jugo

Encalada

Figura 2-3.-Tanque de Refundición

59

Características Tanque de Refundición

Código

121g

124g

Denominación

Diluidor 1

Diluidor2

Contenido

Refundición

Refundición

Altura

(m)

1,48

1,49

Diámetro

(m)

1,5

1,46

Volumen

(m3)

2,615

2,494

Volumen

(Hectolitros)

26,15

24,94

Bomba de Refundición:

• Marca: Sihi-Halberg Nowa 65/20

. Caudal: 4 m3/h.

• Potencia: 5.8 Kw

• Velocidad: 1450 RPM

2.3.3 TANQUES DE JARABE Y MIELES

2.3.3.1 Tanque Succión Jarabe

El tanque de la figura 2-4, es aquel donde se recepta el jarabe del 5to y 4to

cuerpo de evaporación (tubo central) y columna de sulfitación de jarabes.

Este jarabe se envía a los tanques de almacenamiento ubicados en la parte

posterior a tachos o hacia el clarificador de meladura mediante apertura de una

válvula.

Hacía TanqueAlmacenamiento

Ja rali e

Figura 2-4.-Tanque de Jarabe

60

Características Tanque Succión Jarabe

Código

2e

Denominación

Tanque de

Succión

Contenido

Jarabe

Altura

(m)

1,23

Ancho

(m)

1,3

Largo

(m)

2,2

Volumen

(m3)

3,52

Volumen

(Hectolitros)

35,2

Bomba Jarabe 1:

• Marca: Sihi- Halberg Nowa 40/32

• Caudal: 8 m3/h.

• Potencia: 8.7 Kw.

• Velocidad: 1440 RPM.

Bomba Jarabe 2:

• Marca: Sihi- Halberg Nowa 40/32

• Caudal: 12 m3/h.

• Potencia: 8.7 Kw.

• Velocidad: 1440 RPM.

Bomba Jarabe 3:

• Marca: Sihi- Halberg Nowa 40/32

• Caudal: 12 m3/h.

• Potencia: 8.7 Kw.

• Velocidad: 1440 RPM.

2.3.3.2 Tanque Almacenamiento Jarabe

El tanque mostrado en la figura 2-5, está destinado al almacenamiento de líquido

proveniente del tanque de succión de miel rica y tanque de succión jarabe.

Su contenido está sujeto al envío de tres opciones:

• Opción 1.- Se envía al tacho A.

• Opción 2.- Se puede enviar a tacho B y C dependiendo si éstos están

vacíos y/o existe demasiada cantidad de jarabe almacenado en el tanque.

• Opción 3.- se envía al dilutor de jarabe.

61

Hacia SecciónTachos

TANQUEALMACENAMIENTO

JARABE

j Desde Tanque: Succión Miel'. Rica

;CLARIFICADORDE MELADURA

;Desde Tanque'Succión Jarabe

Figura 2-5.- Tanque Almacenamiento Jarabe

Características Tanque de Almacenamiento Jarabe y Miel Rica

Código

192g

Denominación

Tanque de

Almacenamiento

Contenido

Jarabe y

Miel Rica

Altura

(m)

1,98

1,98

Ancho

(m)

1,83

1,76

Largo

(m)

3,90

3,88

Volumen

(m3)

14,13

14,79

Volumen

(Hectolitros)

141,3

147,9

2.3.3.3 Tanque Succión Miel Rica

El tanque de la figura 2-6, contiene la miel que sale de la centrifugación de la

masa primaria al ejecutar el lavado, tiene la función de almacenamiento para

luego bombear al tanque de almacenamiento de Jarabe ubicado en la parte

posterior, a la sección de tachos.

62

. Hacia TanqueAlmacenamiento

Jarabe

TANQUESUCCIÓNMIEL RICA

Figura 2-6.- Tanque de Succión Miel Rica

Características Tanque Succión Miel Rica

Código

140g

145g

Denominación

T. de Succión

T. de Succión

Contenido

Miel Rica

Miel Rica

Altura

(m)

1,43

1,43

Ancho

(m)

1,35

1,35

Largo

(m)

1,33

1,33

Volumen

(m3)

2,567

2,567

Volumen

(Hectolitros)

25,67

25,67

Bomba Miel Rica 1.

• Marca: Plenty Mirrlees Type G2000x40

• Potencia; 5.8 Kw.

• Caudal; 40 gpm.

• Velocidad: 150 RPM.

Bomba Miel Rica 2.

• Marca: Plenty Mirrlees Type G2000x40

• Potencia: 5.8 Kw.

63

• Caudal: 40 gpm.

• Velocidad: 150 RPM.

2.3.3.4 Tanque Succión Miel A

El tanque indicado en la figura 2-7, contiene el líquido que sale de la

centrifugación de la masa primaria sin mezcla de agua, éste recepta toda la miel

obtenida en el proceso de centrifugación y posteriormente es enviado al tanque

de almacenamiento correspondiente en la sección de tachos, para su

reprocesamiento.

TanqueAlmacenamiento

Miel A

Figura 2-7.- Tanque de Succión Miel A

Características Tanque Succión Miel A

Centrífugas!

Código

I31g

Denominación

Tanque de

Succión

Contenido

Miel A

Altura

(m)

1,28

Ancho

(m)

1,35

Largo

(m)

1,35

Volumen

(m3)

2,333

Volumen

(Hectolitros)

23,33

64

Bomba Miel A 1.

• Marca: VIKING ROJAS HERMANOS

• Potencia: 7.5Kw.

• Caudal: 40 gpm.

• Velocidad: 150 RPM.

Bomba Miel A 2.

• Marca: VIKING ROJAS HERMANOS

• Potencia: 7.5Kw.

• Caudal: 40 gpm.

• Velocidad: 150 RPM.

2.3.3.5 Tanque Almacenamiento Miel A

El tanque indicado en la figura 2-8, recibe el líquido del tanque de succión del

mismo nombre, realiza su almacenamiento y posteriormente su contenido es

utilizado en la elaboración de masas secundarias en los tachos.

TANQUEALMACENAMIENTO

MIELADesde TanqueSucción Miel A

Figura 2-8.- Tanque Almacenamiento Miel A

t

65

Características Tanque Almacenamiento Miel A

Código

4g

Denominación

Tanque de

Almacenamiento

Contenido

Miel A

Altura

(m)

1,95

Ancho

(m)

1,75

Largo

(m)

3,98

Volumen

(m3)

14,59

Volumen

(Hectolitros)

145,9

2.3.3.6 Tanque Succión Miel B

El tanque mostrado en la figura 2-9, contiene la miel B proveniente de la

centrifugación (centrífugas continuas) de la masa secundaria, realiza la

recolección de miel provenientes de las centrífugas continuas y envía su líquido

hacia el tanque de almacenamiento de su mismo nombre ubicado en la parte

posterior, a la sección de tachos.

TI ni i. ¡ r¡'Centrifugas!• Continuas

• Hacia Tanque.Almacenamiento

Miel B

TANQUESUCCIÓN MIEL B

Figura 2-9.-Tanque Succión Miel B

66

Características Tanque Succión Miel B

Código

3e

Denominación

Tanque de

Succión

Contenido

MielB

Altura

(m)

0.97

Ancho

(m)

0.96

Largo

(m)

1.23

Volumen

(m3)

1,15

Volumen

(Hectolitros)

11,5

Bomba Miel B 1.

• Marca: Plenty Mirrlees Type 62000x40

• Potencia: 5.8 Kw.

• Caudal: 40 gpm.

• Velocidad: 120 RPM.

Bomba Miel B 2.

• Marca: VIKING ROJAS HERMANOS

• Potencia: 5.8 Kw.

• Caudal: 40 gpm.

• Velocidad: 120 RPM.

2.3.3.7 Tanque Almacenamiento Miel B

El tanque indicado en la figura 2-10, contiene la miel proveniente del tanque

succión miel B, almacena para posteriormente su miel ser utilizada en la

elaboración de masas en los tachos.

Desde TanqueSucción Miel B

Figura 2-10.- Tanque Almacenamiento Miel B

67

Características Tanque Almacenamiento Miel B

Código

3g

Denominación

Tanque de

Almacenamiento

Contenido

Miel B

Altura

(m)

1,95

Ancho

(m)

1,75

Largo

(m)

3,98

Volumen

(m3)

14,59

Volumen

(Hectolitros)

145,9

A

CAPITULO 3

DISEÑO DEL SOFTWARE Y HARDWARE DE

CONTROL EN EL PLC DIRECT LOGIC 250

68

3.1 INTRODUCCIÓN

Es importante tener una idea general de los pasos de programación realizados y

la explicación detallada de cada bloque con su función correspondiente dentro de

la lógica de control programada. Esto se detalla a continuación en la figura 3.1,

para posteriormente realizar la explicación detallada de la estructura de

programación realizada para cada uno de los tanques.

ASIGNACIÓN DEVARIABLES DE

MEMORIA

CONFIGURACIÓN DE LAS ]ENTRADAS ANÁLOGAS J

LECTURA, PROMEDIO YCONVERSIÓN DE LOSDATOS DIGITALES A

PORCENTAJES

CONTROL PARA CADA UNO DELOS TANQUES DE SUCCIÓN Y

ALMACENAMIENTODEPENDIENDO DE SUS

NIVELES Y EL NUMERO DEBOMBAS

/'ENCENDIDO DE LUCES~\S DEL NIVEL

BAJO, MEDIO, ALTO YV^ ALARMA J

Figura 3-1.- Diagrama de flujo general del programa del PLC

69

3.2 DESCRIPCIÓN DEL PROGRAMA DEL PLC PARA CONTROL

DE NIVELES

3.2.1 ASIGNACIÓN Y LIMPIEZA DE LOCALIDADES DE MEMORIA A

UTILIZAR

Al inicio de la programación se encera las localidades de memoria que almacenan

la suma de los datos recibidos de los sensores colocados en los tanques de:

refundición, jugo mixto; tanques de succión y almacenamiento de; miel A, B y

jarabe, también se tiene la limpieza de la localidad que se guarda el número de

incrementos y en otra localidad se carga el número de datos a ser leídos para

luego realizar un promedio, en este caso el 63 en hexadecimal que corresponde

al 99 en BCD, así como también para el cálculo de horas trabajadas de cada

bomba se utiliza una localidad con una constante de 3600 para convertir su

tiempo de funcionamiento a su correspondiente en horas, la mayoría de

localidades se procura que se encuentren trabajando en un sistema decimal para

mayor facilidad de operaciones.

En la figura 3.2 se muestra un relé SPO de funciones especiales, el cual se activa

solo en un primer barrido de control del PLC, ayudándonos a la configuración

inicial de algunos bloques. El bloque LD tiene la función de cargar un valor

constante (K) o el valor que se encuentre en una localidad de memoria al

acumulador, por lo que el bloque BCD cambia el valor que contiene el acumulador

al equivalente en BCD y con el bloque OUT se guarda en una localidad de

memoria.

_FirsíScanSPO

LD

KQ

BCD

OUT

V1 400

Figura 3-2.- Inicialización de Programa

70

w

3.2.2 CONFIGURACIÓN DEL MÓDULO DE ENTRADAS ANALÓGICAS

En la configuración de las entradas análogas se hace necesario cargar al

acumulador una constante KxyOO que tiene las variables x, y.

Con la variable x se especifica la forma de obtención de datos ya sea éstos en

BCD con el número O y para Binario con el número 8. La variable y configura el

número de canales que se van a utilizar con valores del 1 al 8, para nuestro caso

estamos utilizando la obtención de los datos en BCD y los 8 canales disponibles

en el módulo F2-08AD-2 que tiene entradas análogas a voltaje de 0-1OV.

Este valor es cargado en la localidad especial de memoria asignada para cada

slot, siendo variable el último número (V766x), así se tiene para el slot 5 la

localidad V7665. La programación se presenta en la figura 3.3

_0nSP1

:

-

T

•-

LD

K800

OUTV7665

- !

LOA02000

OUTV7B75

Figura 3-3.- Configuración del módulo de entradas análogas

El bloque LDA carga una dirección en el acumulador especificada en octal, que

será usada para mostrar los datos. Este valor es guardado en una localidad de

memoria especial V767x que nos sirve como puntero, la x corresponde

igualmente al número de slot

La figura 3A muestra las localidades especiales utilizadas por cada slot, siendo el

slot O el próximo al CPU. El SP1 es un relé especial que garantiza la ejecución en

cada ciclo de las instrucciones que estén activadas por éste. La configuración del

slot 6 se la realizó de una forma similar a la anterior.

72

3.2.4 CONVERSIÓN EN PORCENTAJE DE LOS DATOS ANALÓGIOS DE LOS

SENSORES

En la figura 3.6 se tiene como primer paso la lectura de la localidad de memoria

asignada para la entrada del sensor del tanque de jugo mixto, por lo que se hace

necesario realizar operaciones matemáticas como multiplicar por 100 y luego el

resultado de esta operación se lo divide para 4095 que es el valor máximo que

nos proporciona el conversor A/D de doce bits, de esta forma se tiene valores en

porcentajes para comprender de mejor forma esta variable.

Luego se realiza una suma del valor anterior con el actual y se lo guarda en la

localidad que se asignó al inicio del programa. Cabe recalcar que se realiza

primero la multiplicación para no tener problemas con puntos flotantes.

_0nSP1

.

•

— -~ — — — — iLD

V2000. . . . , _, —

MULK100

DIVK4Q95 ]

a.DDsumatorio datos canal

TQJugo mixtoSCH1V1 401

OUTsumaíorio datos canal

TQJugo mixtoSCH1VI 401 ;

Figura 3-6.- Conversión en porcentaje de los datos A/D

Para saber cuantos ciclos ha realizado el CPU se tiene una localidad que se

incrementa en una unidad cada ciclo, este incremento se compara con la

constante que se ha predefinido anteriormente con el valor de 99, una vez que

73

(lega a este valor de los ciclos de lectura se activa un relé auxiliar para dar paso al

cálculo de la media .je los datos obtenidos, esto se ejecuta para desechar las

variaciones demasiadas altas o bajas con respecto al nivel actual que se

encuentre en los tanques, ya que estos errores son reflejados en el accionamiento

de las bombas.

El dato de la media se lo convierte en binario para poder ser leído desde el

sistema I/A Series de Foxboro.

3.2.5 ENCENDIDO DEL PANEL DE LUCES

Un panel de luces visible para los operadores (figura 3.8) se utiliza como

indicadores del estado de los tanques de almacenamiento, teniendo el nivel bajo

que corresponde al rango de 25 a 50%, un rango medio del 50 al 70% y del 75 al

100% rango alto.

Para la programación se utiliza el comparador mayor o igual que, comparándole el

valor que contenga la localidad de datos análogos convertidos a porcentaje de

cada tanque con el valor del rango de nivel.

Como señal de alerta se utiliza un relé auxiliar el cual se activa cuando sobrepasa

el 90% y éste da paso al accionamiento de otro relé de función especial que se

activa 0,5 segundos y desactiva 0,5 segundos, es decir tiene un período de 1

segundo, dando una función de encendido de las luces de forma intermitente,

esto se tiene hasta que baje el nivel a un 80%.

La figura 3.7 muestra la programación realizada para el tanque de

almacenamiento de miel A, de forma similar se tiene para los tanques de

almacenamiento de jarabe, miel B, tanque de jugo mixto.

74

AccionamientoIntermlíente cuandopasa del 90%, sa

desactiva al bajar del'80%

C70

0,5 seg enaltooüoM1SP4

%NtvolTMlELAV3010

%Ntv8lTM[ELAV3D10

K25 C75TJMIELKbaJo

Y10—( OUT }

K50TJMIELAmedlo

Y11í OUT ;

%NfvelTMELAV301O K75 C75

TJMlELAaltoY12

—( OUT }

Figura 3-7.- Activación de luces en niveles bajo, medio, alto

Figura 3-8.- Panel de luces

75

3.2.6 CONTROL DE NIVEL PARA EL TANQUE DE JUGO MIXTO

El control de nivel del tanque de jugo mixto se lo realiza de forma manual o

automática mediante un selector de tres posiciones que indica la selección de:

manual, automático o paro. Cuando está el selector en forma automática activa la

entrada xO que da paso a dicho control.

Para el control de encendido y apagado de la bomba se tiene seteados los

porcentajes de accionamiento en localidades variables de memoria.

CQMTROLHIVm.TANQUE DE JUGO MIXTO

Figura 3-9.- Control de nivel del tanque de jugo mixto

El subprograma que almacena el tiempo de funcionamiento de la bomba se

muestra en la figura 3.10, siendo utilizado un contador up-down (UDC) que cuenta

de O a 99999999 transiciones, para esto se utiliza el relé de función especial SP4

que es activado por la señal de un contacto de funcionamiento de la bomba.

Para tener un registro en horas de funcionamiento se realiza una división del valor

del contador para 3600 que se tiene como constante en la localidad V1475, para

luego este valor hacerle un cambio a binario y tener la lectura en el I/A.

76

bobina bomba TJtóX 0.5 seg en altoKSOMTJMX Periodo_1 seg

X1 SPd

resé! ct21C1B5

_OnSP1

ÍBÍN"

CT21K9 9999999

CTA21

VI475

Figura 3-10.- Almacenamiento del tiempo de operación de la bomba de jugo mixto

3.2.7 CONTROL DE NIVEL PARA TANQUES DE ALMACENAMIENTO Y

SUCCIÓN MIEL A

Principalmente se debe fijar un rango de llenado para el tanque de

almacenamiento de miel A como se muestra en la figura 3.11. Este rango de nivel

se encuentra desde cero a un nivel seteado desde el computador, el rango se lo

consigue mediante el contacto auxiliar C24, de tal forma que si sobrepasa el nivel

alto fijado debe regresar a un porcentaje menor del 75% para que se continúe con

el llenado.

El control se realizará en forma automática siempre y cuando el selector se

encuentre en dicha posición dándose el control del tanque de almacenamiento y

de succión.

77

hisíeresls al pasar nivel o-nivel alto tanquealio y baje tíe!75% almacenamiento n

WATSUCM1ELA %NrveITMIELA %ALARMTMIEL4X6 V3010 V1457 C11 4 C24

_ 1 f_ j < ;^~—^—^—^—••- ^~f' — ~-^ ( OUT ;

lineas de programa para histeresis de tanque de almacenamiento de miel A,relé para activar rangode funcionamiento de relé para activarO-nivel alio tanque de relé activado en un histeresis al pasar nivel

almacenamiento miel A rango de O a 75 % alto y baje del 75%M/ATSUCMIELA

X6 C24 C115 C114 .

relé para activarhlsteresis a! pasar nivel

alto y baje del 75%CU 4

relé activado en unrango de O a 75 %

WATSUCMIEUA %NÍveI™lELAXB V3010 K75 C115

™{ ¡—, „—• -, ñ, • ;.„•} < ;j -.:- : - , : ,. , . ; • „ • • :-¿— _— : —- : —( OUT }

Figura 3-11.- Rango de llenado para el tanque de almacenamiento de miel A

Cuando el nivel del tanque de succión sobrepasa un porcentaje demasiado alto lo

primordial es lograr un desalojo lo más rápido posible, haciéndose necesario la

activación de las dos bombas disponibles, mientras tanto en un rango medio se

utilice un número menor de bombas, dando paso a un control alterno y así tener

un período de funcionamiento igual para todas las bombas.

El control alterno de las bombas se lo realiza de la forma tradicional, es decir

utilizando un contacto auxiliar como memoria C16 que lo podemos ver en la figura

3,12, este contacto permite en primera instancia la activación de la bomba de

succión número dos con la bobina Y50 mostrada en la figura 3.13. El contacto

C15 se activa cuando el nivel se encuentre en el porcentaje de encendido para

empezar la succión y enviar al tanque de almacenamiento de miel que debe estar

en el rango ya predefinido, adicionalmente se tiene un contacto auxiliar C17 que

se activa cuando la bomba 1 se encuentra funcionando, su utilización se le da

para que regrese a funcionar esta misma bomba en el rango de encendido y alto

nivel, la misma utilidad se le da al contacto C21 para la bomba 2. La activación de

las dos bombas es realizada por el contacto C23 en un nivel mayor al porcentaje

en alto y son desactivadas cuando llegue a un nivel del 20%, se realizó la

desactivación en este porcentaje ya que al sobrepasar el nivel alto existe envío

del producto a los tanques de succión demasiado rápido por lo que las bombas

78

deben desalojar hasta llegar ai 20%, para luego al subir el nivel continuar con el

mando alternado.

se activa cuando sitiempo de espera para nivel de MIEL A del

confirmación lanque de succiónde encendido de

bombasM/ATSUCM1ELA TEBOMTSUCMIELA

XG TO

alcanza eí % deencendidorelé de bajo

C15KBOMTSUCCMIELA2 KBOMTSUCC MIELA

X10 X7

tiempo de espera paraconfirmación

de encendido debombas

TEBQMTSUCMIELATO

K20

TO C15 C16

BOMTSUCCMIELA1Y47

BOMTSUCCMIELA2 BQMTSUCCMIELA1Y50 Y47 .

-< OUT )

Memoria de aberceactivado Bombal

C17

se activa cuando elnivel de mieí A alcance

el %tíe alto nivel yactiva las dos

bombas.se desactiva albajar del 20%

relé de altoC23

contacto auxiliar para elencendido de tas

bombas en estado deespera de 30 minutos

C21Q

Figura 3-12.- Control alterno de la bomba 1 para succión de miel A

TO _ C1 5 C1 B

-•> "~r ~ "-— — ~ "I i "- - — "~ " *"" " "" .«-" í" """"

BOMT8UOCMIELA2Y50t í - • •1 i

se activa cuando elnive! de miei Aaicanee

el % de alto nivel yactiva las dos

bombas.se desactiva albajar del 20%

relé de aitoC23

__ . - . •_ 1 t

contacto auxiliar para elencendido de las

bombas en estado deespera de 30 minutos

C21Q

" — í ;h~- ' ™ ~~^ '• — '

BOMTSUCCMIELA1 BOMT8UCCMIELA2Y47 Y50 ,

_.™.._J s¿í' „ „„>' DÜT }JV^ I t *. /

Memoria de aberceactivado Bomb2

C21

I

Figura 3-13.- Control alterno de la bomba 2 para succión de miel A

79

Por precaución cada treinta minutos se activan por ei lapso de un minuto las dos

bombas con el contacto C210, ya que la miel se empieza a solidificar ocurriendo

taponamientos en las tuberías. También si por algún motivo no se tiene la

activación de una de las bombas en el mando alternado después de dos

segundos entra en funcionamiento la otra bomba, simulando un pulso de apagado

con el contacto del timerTO, modificándose así el contacto de memoria de mando

alternado dando paso al funcionamiento de la otra bomba.

Cabe indicar que el control de miel B es similar al mando alternado de miel A.

3.2.8 CONTROL DEL TANQUE DE SUCCIÓN Y ALMACENAMIENTO DE

JARABE Y MIEL RICA

El tanque de succión de jarabe es el más importante y es el más propenso a

derrames. Para el desalojo de jarabe se tiene tres bombas funcionando en un

rango de nivel bajo a medio, en este caso se tiene dos bombas funcionando con

mando alternado, desde nivel medio hasta alto dos bombas en forma conjunta y

pasado el nivel en alto funcionan las tres bombas.

La figura 3.14 nos muestra el control realizado para la bomba 1 que trabaja

pasado el nivel en alto, señal que nos proporciona el contacto C106.

El contacto C35 es el rango de llenado para el tanque de almacenamiento de

jarabe, a este tanque de almacenamiento existe otra vía de llenado que es desde

el tanque de succión de miel Rica cuyo control es similar al mando alternado de

miel A.

M/ATSUCC JARABEX22

se activa cuantío pasanivel alto de succ de

jarabe y se desactiva albajar al 20%

C106

relé para activar enranga de 0 a nivel alto

tanque dealmacenamiento

JARABE

C35f •!

relé da e rice mi idosecuenclal de bombas

cuando se producealarma de alio nivel de

Jarabe, bomba 1relesecuenclalZ BOM"

C132.-

rsUCCJARABElYG7

-', OUT ;

Figura 3-14.- Control de la bomba 1 pasado el nivel alto

Un problema que se lo ha tratado de resolver de mejor manera es el estado del

tanque de almacenamiento cuando sobrepasa el nivel alto y en el tanque de

succión existe el ingreso de jarabe ya pasado del nivel medio, no se puede parar

la producción y no podemos permitir derrames en los dos tanque, por lo que se

tiene el contacto C130 que nos indica que el tanque de almacenamiento

sobrepasa el nivel alto, con esta señal el contacto C131 mostrado en la figura

3.15 desactiva a la bomba 2.

Si el tanque de succión todavía permanece con su nivel mayor que la mitad y el

tanque de almacenamiento ha bajado su nivel al rango de funcionamiento

deseado, la bomba 3 se acciona en seguida y después de dos segundos entra a

funcionar la bomba 2.

sa acnva cuando einivol do JARABE doltanque de succión

alcanza el % deencondlday so

desactiva en 2u%

C36

contacto para mandoalternado, funcionando

primero bomba deJarabe 2

BOMTSUCCJARABE 2Y6Dj j

se activa cuando elnivel de JARABE deltanque de succión

alcanza el % de nivela lio (me dio), desactiva al

20%, dos bombas2y3C37

„..! I „ , _„.„ „-„

relé do encendidosecuencia! de bombas

cuando se producealarma de alto nivel de

Jarabe bomba 2BOMTSUCCJARABE rslesecuenclal BOMTSUCCJARABE 2

Y61 C131 Y60OUT )

memoria deaccionamiento dB

bomba 2, con contadode mando alternado

C43

Figura 3-15.- Control de bomba 2 con mando alterno

Para eliminar las impurezas del jarabe en el tanque de succión, éste se lo pasa

por un clarificador de meladura, al cual se lo dosifica con floculante para que las

partículas pesadas se levanten, luego pasa al tanque de almacenamiento de

jarabe.

Se tiene dos bombas que su activación depende del estado de las tres bombas de

succión de jarabe y entra en funcionamiento la primera bomba para luego de

cuatro segundos funcionar la segunda bomba como se muestra en la figura 3.16.

81

C4E5

KBOtvlTSUCJARABE2X2.4

KBOMTSUCJARA8E 3X25

BOMCUMELADURA1Y53

-( OUT

BOIVÍCUMELADURA1Y53

tiempo para encendidode bomba clarificador

de meladura 2

T7

fTMRtiempo para encendidode bomba clarificador

de meladura 2T7

. K40

00MCLAMBLADURA 2Y54

— ( OUT )

Figura 3-16.- Programa del control para bombas de clarificador de meladura

3.2.9 CONTROL DE LA BOMBA DEL TANQUE DE REFUNDICIÓN

El contenido del tanque de refundición es enviado al tanque de jugo encalado por

medio de una sola bomba, la que es accionada desde un nivel bajo hasta un nivel

en alto. Los parámetros son ingresados desde el computador.

SUBPROGRAítfADE CONTROL DE NfVELTANQUE DE REFUNDICIÓN

M/ATR EFUNDÍ 01 ON %NIValTJ RE FUNDIÓ %ONTJREFUNDICX40 V30D3 VI 433 C13S

0137 f

M/ATR EFUNDICIQN %WivelTJREFUND!C %ALARMTJREFUNDICX40 V3003 V1431

M/ATREFUNDICJONX40 C137( ! I I"

C137»«.,».».«..»..». ~~- . í OUT ''

01 36

se activa bomba tíetanque de refundiciónBOMTREFUNDICIOW ,

Y70

Figura 3-17.- Control de la bomba de refundición

82

3.2.10 ACTIVACIÓN DE ALARMAS LUMINOSAS Y ALARMA SONORA

3.2.10.1 Alarma sonora

Los contactos C70, C71, C72 mostrados en la figura 3.18 son los accionamientos

de sobre nivel de los tanques de miel A, miel B, jarabe correspondientemente,

activando una alarma sonora utilizando la salida Y23.

Para desactivar la alarma se utiliza el contacto C65 como reconocimiento del

sobre nivel.

AccionamientoIntermitente cuandopasa del 90%, se

desactiva al bajar del80%,

almacenamiento miel A

C70 C65

Accionamientointermitente cuandopasa del 00%, se

desactiva al bajar del80%, almacenamiento

nilelBC71

Accionamientointermítanla Cuandopasa del 90%. se

desactiva al bajar del80%, almacenamiento

jarabeC72

se activa la alarmasonora del panel de

lucesALARMADENERAL

Y23< OUT )

Figura 3-18.- Activación de alarma general del panel de luces

3.2.10.2 Luminarias indicadoras de sobre nivel sector centrífugas

En el sector centrífugas se encuentra la torre de luces como se muestra en la

figura 3.19; mostrando el sobre nivel del tanque de succión de miel A, miel Rica,

así como también de los tanques de almacenamiento de miel A y de jarabe.

Estas se activan al pasar un 90% y se desactivan al bajar del 75%, el programa

que se muestra en la figura 3.20 señaliza el nivel alto de miel A, tanto para el

83

tanque de succión y almacenamiento, siendo igual para los niveles de los tanques

mencionados anteriormente.

L2J

Figura 3-19.-Torre de luces sector centrífugas

%NivelTJSUCMIELAV3QQ4 '

C140

%NÍV8¡TJSÜCMmi_AV3004

Cl 40

K90 0-141 0140 .-í OUT }

0141-( OUT )

se activa alarma detanque [fe succión de

mi el AALARMA MIELA

Y32( OUT )

Figura 3-20.- Alarma de miel A sector centrífuga

3.2.10.3.- Luminaria indicadora de sobre nivel sector centrífugas continuas

La señal luminosa mostrada en la figura 3.21 se activa cuando el tanque de

almacenamiento y succión de miel B sobrepasa el 90%, se activa de forma

intermitente con el relé especial SP4, utilizando como salida a Y24.

84

Alarmaintermitentemiel B

Figura 3-21.- Alarma centrífugas continuas

SUBPROORAMA CONTROL DE ALARMA SECTOR CENTRIFUGAS CONTINUAS

%NÍveÍTSUCMlELBV3007 K9Q

0,5 seg en alioPerlotíoJ Seg

BPT"

V3011 K90

Se activa alarma deltanque de succión oalmacenamiento de

MIELBALARMA MIEL B

Y24{ OUT }

Figura 3-22.- Alarma de sobre nivel para miel B

3.2.10.4 Luminarias indicadoras de sobre nivel sector evaporadores

La figura 3-23 muestra la torre de luces en el sector evaporadores la cual se

activa en un nivel mayor al 90%, tanto para el tanque de succión como el de

almacenamiento de jarabe y se desactivan en un nivel de 85% en el tanque de

succión y 75% en el de almacenamiento.

85

Figura 3-23.- Alarma luminosa sector evaporadores

3.3 CIRCUITOS DE FUERZA Y CONTROL PARA LOS MOTORES

DE LAS BOMBAS DE SUCCIÓN

De una forma general se presentan las conexiones para el sistema implementado,

ya que éstas son similares en todos los motores tanto en mando y control, por lo

que se busca esquematizar los circuitos de fuerza y control bajo los cuales se

acopló el sistema existente con el nuevo.

3.3.1 CIRCUITO DE FUERZA PARA EL CONTROL DE NIVELES

Las conexiones y protecciones para el circuito de fuerza se las readecuaron en

varios tableros para tener un esquema uniforme, de tal manera que si el sistema

se encuentra funcionando de forma manual o automática siempre tenga las

debidas protecciones para el motor.

En la figura 3.24 se tiene el esquema de fuerza general para los motores de las

bombas con la siguiente nomenclatura;

R, S, T.- Líneas de alimentación trifásicas.

M/P.- Palanca de maniobra marcha / paro.

C1.- Contactor (Encendido /Apagado) Bomba.

RT1.- Protección térmica a sobrecargas.

P

MARCHA /PARO ¿

CONTACTOR [~C1 I—

TÉRMICORT1

J

~l-_l

!j

c

c

S T

' ^ \

3 \ i

,

3 \

? C

IXC ! ~ ~^vf

/

i

3

1

J

^ 3 - b \ j

BOMBA

Figura 3-24.- Esquema de fuerza

3.3.2 CIRCUITO DE CONTROL PARA EL MANDO DE FUERZA

En la figura 3.25 existen dos puntos en particular. El primer punto S1, el cual da

la señal para la activación de un relé de 110 VAC, informa a una entrada del PLC

que está en automático.

Al segundo punto S2 llega la señal de 110VAC accionando o desactivando al

contactor según lo que envíe el PLC dependiendo de los parámetros configurados

para cada tanque a controlar.

87

FASEL '

ARELÉ A . MSI 4-t 0 *"

PULSADOR DE ACTIVACIÓN

P1 I--

PULSADOR DE PARADA

P2 \-

DESDE RELÉ¿>2 P

CONTACTO TÉRMICORT

FUSIBLE ¿

CONTACTO AUXILIAR DE

/ /c-

7

7

>

CONTACTOR [3^1NEUTRO C1 -| '

Figura 3-25.- Esquema de control

3.3.3 CIRCUITO DE CONTROL DESDE EL PLC DIRECTLOGIC 250

El circuito para tener la señal de automático se muestra en la figura 3.26

utilizando un relé de bobina a 110 VAC y sus contactos de señal a 24VDC.

RELAY 11OVAC

si

Neutro N

r3

, 9X

24 V

T

IN

* ^

©

©

0

COM

CPUPLC

OUT

Y 0

Q>0

0

COM0

Figura 3-26.- Circuito de señal de entrada al PLC

El esquema de la figura 3.26 utiliza un relé de bobina a 24 VDC y sus contactos

de señal a 110VAC como señal de activación para el contactor de accionamiento

del motor.

OUTBOMBA RELÉ 24VDC

>-S2

Figura 3-27.- Circuito de señal de salida del PLC

En el anexo A se detallan todos los diagramas eléctricos de control realizados en

el proyecto y la readecuación de los tableros de fuerza para acoplar el sistema

manual existente con el automático sin que por ello afecte al ya existente, es decir

al mando manual.

CAPITULO 4

COMUNICACIÓN Y VISUALIZACION ENTRE ELPLC DIRECT LOGIC Y EL SISTEMA I/A SERIES

DE FOXBORO

89

4.1 CONFIGURACIÓN DE LA COMUNICACIÓN EN EL PLC

DIRECT LOGIC

El PLC Direct Logic tiene un CPU denominado DL250. Con las siguientes

características: tiene una capacidad de 14.8 kBytes de programa, divididos en 7.6

kBytes para ladder y 7.2 KBytes para registros de datos (V-memoria), y

microprocesador adicional interno RISC para mejorar el poder de procesamiento.

Además contiene dos puertos de comunicación: el pórtico 1 de conector RJ12

(RS232C), y un pórtico 2 de conector DB15 (RS422), que servirá para ínterfaz con

protocolo MODBUS RTU.

Utilizando el software de programación DirectSOFT32, se accede a la

configuración del tipo de comunicación entre el PLC Direct Logic y el sistema I/A

series de Foxboro, para lo cual se ingresa como se indica 4-1.

Sy>frectSQFT32 Programmíng -. control niveles 2005-09-14'- [Ladder View]File Edit Search View Tools Debug Window Help

&|¿«|

i

Q!G£| <; I H^l 2 Connect-•—-•'•- ' * ' ' — } i , i : \

Se Inlcf altean en cero \s omine Set _ _

Memory Map...

MFlrslScan Tools...SPO , , - . - . . - , : • : . , .

í | " : " " Í ' : : í

' ' \ . . . - í . ' >

, r ''Diagnostics ^

1 %&» (Íl

. . i ' • • f . • ,«•

Iii

e ios dalos, el

Pause Bits...

Memory Carfcrídge Ñame...

Retentiva Ranges...

WatchDogTirner...

I/OConfígCheck...

:"; j;.""í'.UÍ f-'O.

G^iri.cl-- ...

DV1000...

PID.

Figura 4-1.-Acceso Configuración Comunicación

90

Posteriormente se inicializa la pantalla de configuración del pórtico de

comunicación con los siguientes parámetros descritos en la figura 4-2.

W jííj ^^y^p^JI I ^^

PorI:Prolocoi:

Timeaul:

Responso Delay Time:

Slaüon Humber

Bciucl Rafe:

Stop 81 te:

Pnriiy:

f f l l f eT r 4? " ÍHr t ^^ : - - v ' * . "

PorL 2 »j| . Cióse

D K-sequence ^yi >js¡í_D DllüClWtl .. VU.4 ,, «5*1

3 MODBUS HelpÜ N on-seq u e nce ' = 'D Remóle I/O

800 tnS 5J

OmS TJ

i S9600 Y||

1 *i

None ^j|

Figura 4-2.- Configuración de comunicación Modbus

El puerto: Se debe definir el Puerto Nro. 2 del PLC Direct Logic.

El protocolo: Se debe elegir el protocolo Modbus que es con el cual se

realizará la comunicación.

Timeout: Es la cantidad de tiempo que el puerto esperará después de que

se envía un mensaje y consiga una contestación antes de anotar un error.

Response Delay Time: Es la cantidad de tiempo entre levantar el RTS y la

línea de envió de datos. Esto es para dispositivos que no usan RTS/CTS.

Los RTS y líneas de CTS deben puentearse para que el CPU evite

interpretar cualquier error en los datos.

Número de estación: Determina si el dispositivo trabaja con un esclavo o

varios.

Opción "1." Para MODBUS trabaja como el esclavo Nro.1

Baud Rate: Las proporciones del baudio disponibles incluyen 300, 600,

900, 2400, 4800, 9600, 19200, y 38400 baudio.

Las proporciones de baudios se experimentan en el caso de que existan

errores en los datos o problemas de ruido en la red. Importante; se debe

configurar las proporciones de baudios de todos los dispositivos en la red al

mismo valor.

• Stop Bits: Escoja 1 o 2 bits de parada para el uso en el protocolo.

• Parity: Se puede escoger ninguno, paridad par, o paridad impar para la

comprobación del error.

Una vez finalizada esta configuración se procede a descargar la misma hacia el

PLC mediante el botón indicado en la figura 4-2.

A continuación se describe cómo otros dispositivos en una red puedan

comunicarse con el PLC que se ha configurado como un esclavo MODBUS con el

CPU (DL250).

La configuración de MODBUS acostumbra comunicarse en el modo RTU como un

esclavo. El software del maestro debe enviar un código de función MODBUS y su

dirección para especificar que PLC comprende.

La red MODBUS funciona con un código que determina si el acceso es una

lectura o una escritura, además se puede acceder no sólo a un dato; sino a un

grupo de ellos. El CPU del PLC DL250 tiene los siguientes códigos de función

MODBUS.

Nota: Para mayor información sobre el protocolo Modbus revisar el Anexo B.

MODBUSFunction Code

01

02

05

15

03.04

OG

16

Functíon

Reacl a group ofcoils

Reacl a group oí Inpuls

Sel/ Resel a single coil (slave only)

Sel/ Resel a group ofcoils

Reacl a valué from one or more regislers

Wrlle a valué Into a single reglsler(slave only)

Wrile a valué into a group oí regislers

DL205 DataTypesAvalla ble

Y, CR. T, CT

X.SP

Y, CR, T. CT

Y, CR. T. CT

V

V

V

Tabla 4-1.- Códigos de Función Modbus

92

4.2 CONFIGURACIÓN DE LA COMUNICACIÓN ENTRE EL PLC

DIRECT LOGIC Y EL SISTEMA I/A SERIES DE FOXBORO

El software utilizado en la realización del presente trabajo es una herramienta

para automatizar procesos industriales denominado I/A Series de Foxboro.

El software perteneciente al sistema I/A de Foxboro tiene la Configuración de

Control Integrada (ICC) que realiza la base de control, ya que posee parámetros

de configuración para el desarrollo del software de una forma estructural y

además contiene bloques de programación con funciones específicas tales como

la adquisición de datos, aplicación de algoritmos de control y el envío de señales

de salida.

En cada bloque se encuentra identificadas las señales con sus respectivos

tagnames (nombre o etiqueta de cada señal).

4.2.1 COMPOUND

Es una agrupación lógica de bloques que realizan una determinada estrategia de

control. Con lo que se puede realizar una conexión entre bloques de diferentes

compounds. La asignación de un nombre al compound se lo conoce como

letterbug.

Existen tres tipos de compounds que son los siguientes:

• Compound de estación

• Compound ECB

• Compound de control

Compound de estación; Se lo identifica como !etterbug_STA. Es un compound

que viene instalado por defecto y permite el almacenamiento de los datos

globales para las funciones del sistema controlador del proceso que se encuentra

instalado en la estación de control.

93

Compound ECB (Bloque de Control de Equipo): Agrupa a los bloques ECBs que

son los que establecen la comunicación y el formato de datos binarios entre los

bloques de entrada y salida conectados con su hardware correspondientes;

Compound de Control; Estos contienen los esquemas de control especificados

por el usuario

4.2.2 BLOQUES DE CONTROL DE EQUIPOS (ECBS) USANDO MODICON

Estos bloques son utilizados para realizar la comunicación con el hardware, los

cuales son enlazados entre sí formando circuitos virtuales; de los diferentes tipos

existentes que posee el ICC para configuración del sistema de control se

menciona los utilizados para los equipos Modicon.

Una vez que las conexiones físicas se han hecho al equipo de Modicon (en este

caso PLC Direct Logic), se puede proceder a la configuración de los ECBs y

preparar su base de datos de mando con los compounds y bloques de la forma

siguiente:

Configuración del ECB 60 para definir el puerto.

Configuración del ECB 61 para acceder al PLC.

Configuración del ECB 62 para acceder a los datos de PLC.

Configuración del bloque de control para acceder a los datos en el ECB 62.

4.2.2,1 Configuración ECB 60

Un conector DB9 se usa para conectar el Puerto serial de la estación de trabajo

con el PLC y examina que puerto usa el nombre del bloque del ECB configurado

para el puerto con el que debe comunicarse el dispositivo de campo.

En la figura 4-3 se muestra la pantalla de acceso al ICC para la creación de los

ECBs

94

HELP SHOW FBM PRINT NEN CHECKPOINT MAINT BUFFER

Integrated Control Configurator Active STA « AH7881 @AH780tCompounds:fiH7Q6t_STftAH7B01_ECBCALDERODAS801SIEMENSKOYONIVEL1KOYOMOLINOSEND **••••

Figura 4-3.- Pantalla de acceso al ICC

A continuación se tiene la tabla 4-2 y la figura 4-4 en las que se definen los

parámetros del ECB 60 y se presenta los valores de asignación que se ha

utilizado en el proyecto.

Nombre

ÑAME

TYPE

DESCRP

DEVJD

HWTYPE

SWTYPE

DRVJD

BAUDR

DATBIT

PARITY

STPB1T

Descripción

Nombre del bloque asignado

ECB60

Comentario

Nombre lógico del PC

Tipo Hardware

Tipo Software

Identificar el COM

Velocidad de comunicación

Numero de datos RS-232-C

Pandad (even, odd, none)

Bits de parada RS-232-C

Tipo

string

string

string

string

entero

entero

string

entero(32-bit)

entero (8-bit)

string

entro(S-bit)

Valores Admisibles

1-12 caracteres

1-32 caracteres

6 caracteres

100

60

1-32 caracteres

300-38400

7-8

1-4 caracteres

0-2

Actual

KYPORT

ECB60

Ninguna

KYPORT

100

60

COM1

9600

8

Ninguna

1

Tabla 4-2.- Configuración del ECB 60

95

integrated Control ConfiguratorftW7001_ECB |Block Definition:

Ñame: KYPORTType= ECB68ESCRPEV_ID KYPORT

NTYPE 133

WTYPE 60

RV_ID COMÍAUOR 9606ATBIT 8

ARITY NONESTPBIT 1

Figura 4-4.- Configuración de los Parámetros ECB 60

4.2.2.2 Configuración ECB 61

El bloque ECBG1 define el PLC específico que se conecta mediante un protocolo

de comunicación Modbus. Esto normalmente se especifica con un nombre del

PLC y también identifica el ECB60 con el que se está comunicando el controlador

de campo.

La configuración completa y el despliegue de cada detalle en la tabla 4-3 y la

figura 4-5 de este bloque se indican a continuación.

Nombre

ÑAME

TYPE

DESCRP

DEVJD

H WTYPE

S WTYPE

PARJD

Descripción

Nombre del bloque

ECB61

Comentario

Nombre lógico PC

Tipo de Hardware

Tipo de Software

Identificación del

Puerto que es

conectado PLC

Tipo

string

string

string

string

entero

entero

string

Valores Admisibles

1-12 caracteres

5 caracteres

1-32 caracteres

6

101

61

Nombre del bloque

compound: Nombre

del bloque del

Actual

KYNIVE

ECB61

KYNIVE

101

61

AW7001_ECB:KYPORT

CONTINUA....

96

.... SIGUE

ALTJD

MULWRT

PLCADR

PLCTYP

Alterno al PARJD

Permitir múltiples

escrituras al PLC

Dirección de la

unidad de PLC

Tipo de PLC

string

bool

string

string

puerto

0 (Falso) o

1 (Verdad)

(decimal 1 - 255)

984

Ninguno

1

1

984

Tabla 4-3.- Configuración del ECB 61

Integrated Control ConfiguratorAH7081_ECB iBiock Defini+ion:

Ñame: KYNIVE

Type; ECB61

ESCRPDEV_ID KYNIVEHWTYPE 101SWTYPE 61~AR_ID ftH7081_ECB:KYPORTLT_IOULHRT 1

LCñDR 1

LCTYP 984

STA = AH7091 ©AH7681

Figura 4-5.- Configuración de los Parámetros del ECB 61

4.2,2.3 Configuración ECB 62

Para configurar los parámetros del ECB 62, se debe tener en cuenta qué tipos de

datos se va ha examinar (analógicos/digitales) e incluso el manejo de los

diferentes tipos de datos. El ECB 62 puede guardar hasta los 200 bytes de datos

recibidos o enviados por los I/O de los bloques de control. Un solo ECB 62 puede

accederse por los bloques múltiples dentro de la estrategia del control.

La configuración completa y el despliegue de cada detalle de este bloque se

indican a continuación en la tabla 4-4 y figura 4-6.

97

Nombre

ÑAME

TYPE

DESCRP

DEVJD

PER1OD

PHASE

HWTYPE

SWTYPE

PARJD

DATLEN

DATTYP

FNCCOD

ELEMNT

INPNUM

Descripción

Nombre asignado al bloque

ECB62

comentario

Nombre lógico del PC

Tiempo de ejecución del bloque y los

valores de la FASE aceptables.

Inicialmente debe ponerse al mismo

PERIODO como el compound al que

conecta. Use el valor

predeterminado.

Un valor entero que determina

cuando el bloque va a ejecutar. Use

el valor predeterminado.

Tipo de Hardware

Tipo de Software

Identificación del Bloque del PLC

Número de datos. Predefinido

Tipo de datos del PLC

S(con señal)

U(sin señal)

Función Modbus para leer o escribir

en las localidades de memoria

1 = output coil

2 = input coil;

3 = holding registers

4 = input registers

Localidad de memoria a la que se

inicia

Número de elementos a leer de forma

particular

Tipo

string

string

string

string

entero

entero

entero

entero

string

entero

string

entero

string

entero

Valores

Admisibles

1-12

caracteres

5

1-32

caracteres

16

1-2

0-1

102

62

ECB PLC

1-16

Sor U

0-5

(0-65534)

1-2048

Actual

ANLKYNIVEL1

ECB62

Ninguno

ANLKYN1VEL1

1

0

102

62

KYNIVE

16

U

3

1547

16

Tabla 4-4,- Configuración del ECB 62

98

HELP SHOW FBM PRIMT NEH

Integrated Control ConfigurotorW7001_ECB iBlock OeFinit'ion:

Ñame: ANLKYNIVEL1Type= ECB62ESCRP _

PERIOD TPHASE 6DEV_ID ANLKYNIVELÍHHTYPE 162SHTYPE 62PAR_ID KYNIVEDATLEN 16DATTYP UNCCOD 3

ELEMNT 1547INPNUM 16

CHECKPOINT

STA = AH709I ©AH7001

Figura 4-6.- Configuración de los Parámetros del ECB 62

En la figura 4-7 se tiene todos los bloques del ECB 62 configurados para el

proyecto, función Modbus, la localidad desde la que se inicia le lectura y el

número de localidades a leer. Las localidades del PLC en dirección Modbus se

muestran en la figura 4-8.

KYPORT»

MB-PORTí

AW7Q01*

-o-

nKYMQLIs, KYNIVE<

MB-PLC

ECB 60

ECB61

ECB 62

DATKYM<rREGISK TANLKYN TNIVEL2 NIVEL3MB-SCAN! MB-SCAN] MB-SCANI MB-SCAN MB-SCAN

FUNCTÓN MODBUS:LOCALIDAD:NUMERO DE LO CALIDADES:

31547

3835

Figura 4-7.- Diagrama de los ECBs del Proyecto

99

DL250 Memory Type OTY(Dec.}

PLC Range(Ocla I)

MODBUSAddress Range

(Decimal)

MODBUSData Type

For Discreta Data Types .... Convert PLC Addr. to Dec. + Start of Range + Data Type

Inputs (X)

Speciol Relays (SP)

Outpuls (Y)

Control Reloys (CR)Timer Conlóete (T)

Coitnter Contacte (CT)Síage Status Bits (S)

512

512

512

1024256

128

1024

XO - X777

SPO - SP137SP320 - SP717

YO - Y7T7

CO - C1777TO - T377

CTO - CT177

SO - SI 777

2048 - 25603072 - 31673280 - 35352048 - 2560

3072 - 40956144 - G3996400 - 8271

5120 - 8143

InputInput

Coil

CoilCoil

Coi)Coil

For Word Data Types .... Convert PLC Addr. ío Dec. + Data TypeTimer Current Valúes (V)

Countar Current Valúes (V)

V Memory, user dató (V)

V Memory, sysíem (V)

256

128

30724096256

VO - V377

VI 000 - V1I77

V140Q - V7377V'IOOOO - V'17777V74GO - V7777

0 - 255512 - 639768 - 3839

4096 - 81913480 - 3735

Input Register

Input RegisterHolding Register

Holding Regisíer

Figura 4-8,- Direcciones MODBUS del PLC

4.2.3 BLOQUES DE ENVÍO Y EXTRACCIÓN DE DATOS

Para acceder a localidades de memoria del PLC que previamente se han

programado para registrar datos de la estrategia de control, es necesario crear

bloques de extracción de datos con la finalidad de a partir del cambio en ellos,

crear pantallas de visualización que reflejen la dinámica del proceso que se está

controlando. Entre los bloques utilizados se tiene los de envío y extracción de

datos los cuales son: múltiples entradas análogas MAIN, entrada análoga AIN,

salida análoga AOLJT.

4.2.3.1 MAIN - Bloque de Múltiples Entradas Analógicas

El bloque de múltiples entradas analógicas recibe los valores de entrada de 8

puntos análogos del dispositivo de campo inteligente y los convierte en un formato

conveniente para el uso del I/A Series para el mando de la estrategia de control a

implementarse. La interfaz de un ECB guarda los valores de un controlador de

campo (PLC), que reciben signos eléctricos analógicos y digitales, cada ciclo de

ejecución, el bloque principal lee del ECB el estado operacional, los estados de

los canales y datos de la entrada para los ocho puntos específicos.

En la tabla 4-5 y la figura 4-9 se tiene la configuración de este bloque tomado uno

solo como ejemplo.

Í O O

Nombre

ÑAME

TYPE

DESCRP

PERIOD

PHASE

LOOPID

IOMOPT

1OMJD

SCMtoSCI_8

HSCO1 to HSCO8

LSCO1 to LSCO8

DELT01 to

DELTO8

EO1_1 to EO1_8

OSV_1 to OSV_8

Descripción

Nombre del bloque

Tipo de bloque

Descripción

Tiempo de muestra

Ejecución del bloque

Identifica bloque

asociado

Opcional entrada

Identificación bloque

entrada

Signo condicional

Máximo lectura

Mínimo lectura

Delta

Unid, de ingeniería

Span

Tipo

síring

string

corto

entero

string

short

string

short

real

real

real

string

real

Valor por

defecto

1

1

0

1

0

100.0

0.0

1.0

%2.0

Unidades/Rango

1 a 12 caracteres

MAIN

1 a 32 caracteres

Oa 13

1 a 32 caracteres

0 a 2

Oto 44

especifico

especifico

porcentaje

especifico

[0..25]%

Tabla 4-5.- Configuración de los MAIN

HELP SHOW FBM PRINT NEW CHECKPOINT Mñir4T BUFFER

Integrated Control ConfíguratorKOYONIVELl iBIock Oefinitíon=

Ñame: MDAKOYQType: MfilMESCRP RATOS ANflLOGICOSERIOO 1rHASE 8LOOPID KOYONIVELlIOMOPT 1

IOH_ID ANLKYNIVELtIN2KYNIVELE3SCI_t 0

HSCOI 108.8LSC01 8.0DELT01 1.8

SENJMXAALTOIN1KYNIVELENIVELALTO f.,~^NIVELBAJO ILOOPIMDAKOYOI llOMOPMDAKOYO |lOH_IIN2KYNIVELE9SCI.1MDAKOY02 fHSCOIMDKOY03MOKOY04MDKOYOSEND CON1*»END SEQ*«*END COH2»»END DATA*»

E01_1 %OSV_I 2.8SCI_2 8HSC02 188.LSC02 8.8DELT02 1.0E01_2 %OSV_2 2.8SCI_3 0

Figura 4-9.- Configuración del bloque MAIN

101

4.2.3.2 AIN - Bloque de Entrada Analógico

El Bloque de Entrada Analógico (AIN) recibe un valor de entrada de un dispositivo

de campo inteligente configurado para el bloque ECB, y convertido en un formato

conveniente para el uso del I/A Series.

Los bloques AIN hacen la ¡nterfaz a un ECB que guarda los valores de un

controlador de campo que reciben signos eléctricos analógicos y/o digitales.

Cada ciclo de la ejecución del controlador de campo, transmite los valores a su

ECB asociado en el procesador de la estación de trabajo, y el bloque AIN lee su

estado operacional, sean estos datos analógicos y/o digitales, como se muestra

en la tabla 4-6 y figura 4-10.

NombreÑAMETYPEDESCRPPERIOD

PHASE

LOOPID

lOMOPT

IOMJD

PNT NOSCI

HSC01

LSCO1

DELTO1

EO1

osv

DescripciónNombre del bloqueTipo del bloqueComentarioTiempo de muestra

Ejecución del bloque

Identifica el bloque asociado

Opcional entrada

Identificación bloque entrada

Punto de conexión

Signo condicional

Máximo lectura

Mínima lectura

Delta

Unidades de ingeniería

Span

Tipostringenterostringshort

entero

string

short

string

string

short

real

real

real

string

real

Valor por defecto

30

1

0

1

1

0

100.0

0.0

1.0

%2.0

Unidades/Rango1 a 12 caracteresAIN1 a 32 caracteresOto 13

—

1 a 32 caracteres

O a 2

—

1 a 32

O a 44

especifico

especifico

porcentaje

especifico

[0..25]%

Tabla 4-6.- Configuración de entrada análoga AIN

102

BH PRINT

Integrated Control Configurator ActiveKOYONIVEL! iBlcck Definition:

Ñame: NIVELflLTO

CHECKPOINT MíUNT 8ÜFFER

Active STA » AN7801 ©AH7001

Type = ftIN)ESCRP

SENJMXAALTO DESCRPIN1KYNIVELES >ERIOD 1NIVELñLTO ?HASE 0

NIVELBAJO -OOPIO KOYONIVEL1

MDAKOY01 IOMOPT 1

MDfiKOYO IOM_ID REGISKYNIVELIN2KYNIVELEE PNTJ40 4136MDAKOY02 SCI 8MDKOY03 HSC01 180

MDKOY04 LSCOJ 8.0MDKOYOS IDELTOI i.eHDKOY04

MDKOYOS

END CON1**

END SEQ**»

END CON2**

END DATA*»

Figura 4-10.- Configuración del AIN

4.2.3.3 AOUT - Bloque de Salida Analógica

El Bloque de salida Analógico (AOUT) proporciona la capacidad del mando para

un solo valor analógico dirigido a cualquier Módulo capaz de manejar salidas

analógicas de 4 a 20 mA o de O a 10 VDC. El bloque soporta un control

Automático/Manual, la configuración de los parámetros con su descripción se

presenta en la tabla 4-7 y figura 4-11.

NombreÑAMETYPEDESCRPPERIOD

PHASE

LOOPID

DescripciónNombre del bloqueTipo del bloqueComentarioTiempo de muestra

Ejecución del bloque

Identifica el bloque del lazo

asociado para el control

Tipostring

stringshort

entero

string

Valor pordefecto

32—

1

0

Unidades/Rango1 a 12 caracteresAOUT1 a 32 caracteresOa 13

—

1 a 32 caracteresCONTINUA....

103

.... SIGUE1OMOPTIOMJD

PNT_NO

SCO

ATC

Opcional entrada

Identificación del bloque de

entrada

Punto de conexión por el cual

sale la señal

Condición de linealidad

Se utiliza para cerrar válvulas

neumáticas

short

string

string

short

Boolean

1

1

0

0

0 a2

1 a 16

O a 3

Oa 1

Tabla 4-7.- Parámetros del AIN

BH PRINT NEW CHECKPOINT MAIN

Integrated Control Configurator Active STA = AH700I ©AH706IKOYONIVEL1 iBlock Qefinition:

Type: AOUTDESCRP [JARA SET NIVELES ON OFF BOMBAS"

PERIOD 1

HASE 0

LOOPID KOYONIVEL1IOMOPT 1

IOM_ID REGISKYNIVEL

PNT.NO 4110

CO 3

TC 0

SENJMX

fiALTOIN1KYNIVELE!

NIVELALTO

NIVELBAJO

HDAKOY01

MDAKOYO

IN2KYNIVELE!

MDAKOY02

MDKOY03

MDKOY04

MDKOY05END CON1**END SEQ***END CON2»*END DATA**

Figura 4-11.- Configuración del AOUT

Para ver de mejor manera las entradas y configuraciones se tiene la ilustración en

la figura 4-12, desde los transmisores de campo hasta llegar al compound.

104

COMPOUND

BLOCK MAIN

ECB62

ECB61

ECB60

CONTROLADOR DE CAMPO(PLC)

\SEÑALES

ELÉCTRICASHACIA LASBOMBAS \ ' - '" ' , ' ' ' ' X

Figura 4-12.- Diagrama estructural para Comunicación PLC-PC

4.2.4 BLOQUE DE CONTROL PID

El bloque PID (Proporcional-integral-derivativo) nos ayudará para el control de

flujo en el tanque de jugo mixto, teniendo como set point el porcentaje de nivel

menos el veinte por ciento, esto se realiza para tener un flujo acorde al estado del

tanque y también poder controlar el ingreso de jugo mixto a ser sulfatado. Como

todo PID se puede realiza las funciones tradicionales.

105

En la figura 4-13 se tiene las entradas y salidas del bloque. Este bloque puede

configurarse para operar de uno a cinco modos:

• Como Proporcional (PO),

• Sólo Integral (IO),

• Proporcional más Derivativo (PD),

• Proporcional más Integral (el Pl), y

• Proporcional, Integral más Derivativo (PID).

MeasurementPrcporiional BandIntegra! TimeDerivative TimeDeriva tiv e Fiíter GainLocal/Reñí efeRemote SetpoínlI ri leg ra I F eed backOutpui BlasBack Cabulation Inout

Hígh Quíput UmiíLow QutDut LrmiíMeasüfernent HiHíAIarrnLími!Measurernent Hi Alarm ÜmiíMeasurernent LoAlaim LimitMeasurement LoLo Alarm UmitMeasurement Aíarm Prór&yHígh Devíation ürnítLow Deviatíon. UmitDeviaiton Aiarrn PriorilyHigh Óutput Alacm LimitLow Óutput Alarm ürnitOuípüi Alarm Priority

Super^soiv EnableFal I backSupeF\^sor\ InpuíSupemsory Grcajp

PEDBUOCK.

ConíroSerMorí e

Algor Shm

'

AlarmPonían

SSGi

OulpuíSetpaintError

Back Cafcuíalíon OulpuíH'gh Outpul Limit tndícaiorLow Outpul Limit IncfícaiorBlcck and Alarm StatusCrHícalítyPriority TypeMeasurement HiHiAíarmlridcaíorMeasuremení Mi Aiarm indicaforMeasuremení LoAíarm Indícalo-Measurement LoLo Aiarm Indicator

High Devialion IndücaíorLovv Devialion IntíícalorH'gh Ouipul Alarm Indíc-atorLesvv Ouíput Alarm fndbaior

Super/isory Back- Calculated Valué

Figura 4-13.- Diagrama del Bloque PID I/O

4.2.4.1 Características de las Funciones del Bloque

• Manual/Automático control de las salidas, que pueden inicializar por un

host u otro bloque.

• Se crea un bloque Automático y Manual (AUTSW y MANSW) eso permite

cambiar el bloque a Automático o Manual.

106

• Selección del Setpoint Local/Remote.

• Las entradas del interruptor para locales y Remotas (LOCSW y REMSW)

forza al bloque a ser cambiado al modo del setpoint Local o Remoto.

• Filtración derivativa que usa un filtro de segundo grado Butterworth para el

rechazo de ruido de frecuencia alta.

• La realimentación integral externa previene el sobretiro durante el

funcionamiento del lazo cerrado.

• Separa los rangos de ingeniería asignados y las unidades para las

entradas y salidas del bloque.

• El parámetro del filtro derivativo ajustable (KD).

• La escala es automática, basada en los rangos de ingeniería. La banda de

control proporcional se muestra en porcentaje, sin dimensiones.

Así se tiene en la tabla 4-8 y figura 4-14 la configuración de los parámetros.

NombreÑAMETYPEDESCRPPERIOD

PHASE

LOOPID

MEASHSCI1LSCI1DELTI1EI1

DescripciónNombre del bloqueTipo de bloqueComentarioTiempo de muestra

Ejecución del bloque

Identifica el bloque del lazo

asociado para el control

Identificación del bloque que esla fuente de entradaMáxima escalaMínima escalaDeltaUnidades de ingeniería

Tipostringenterostringshort

entero

string

real

realrealrealstring

Valores pordefecto

7

1

0

0.0

100.00.01.0%

Unidades/Rango1 a 12 caracteresPID1 a 32 caracteresOa13

1 a 32 caracteres

Rll

EspecificoEspecificoPorcentajeEspecifico

Tabla 4-8.- Configuración de parámetros PID

107

HELP SHOW FBM PRINT NEH CHECKPGINT MñINT BUFFER

Integrated Control Configurator ActiveCONTJUGOHIXTlBlock Definición:

Ñame: CONTROLJUGOMFLUJOJUGOMIfflType: PIDCONTROLJUGO* DESCRP [gONTROL JUGO

VALVJUGOMIX1 3ERIOD 1

FLUJOJUGQMX >HASE OSPTREMLOCAL LOOPIDNIVELTJHX -1EAS CONTJUGOMIXT=FLUJOJUGQMIX.PNT

END CON1»* HSCI1 108.3END SEQm .SCI1 0.0

END coN2«* IDELTII e.001END DATA»*

STA = MICR01 ©AH7001

Figura 4-14.- Configuración del bloque PID

4. 2. 4.2 Detalles de Operación

Este bloque realiza las funciones de un controlador analógico PID. La salida es la

suma de varios factores.

El factor Proporcional basado en la especificación de usuario con una banda

proporcional aplicada a un error que es igual al setpoint (SPT) menos la medida

(MEAS) y menos el factor Derivativo, el factor Integral derivativo con retraso de

primer-orden del bloque de realimentación de entrada y factor Derivativo con un

filtro de segundo-orden Butterworth aplicado a la medida (MEAS).

El parámetro de medida (MEAS) conectado como entrada al bloque PID,

identificando como la fuente de señal, variable controlada en el lazo de control.

El parámetro de SPT es el setpoint SPT puede ponerse en Local, o es el igual

en forma remota RSP, se la realiza también en SLJPJN que es mando de

supervisión. SPT puede usarse como una fuente para otros bloques.

El control automático PID en lazo cerrado realmente se hace en un subastado de

Auto Control.

( O S

En este estado, el bloque calcula la señal del basado en la opción de modo de

mando configurada y los valores de SPT y MEAS. El control proporcional es fijado

por el término de ganancia (100/PBAND).

4.2.4.3 Calibración del PID

Para calibrar nuestro lazo se utiliza el método de ajuste por última sensibilidad.

Una ayuda muy importante es el display del foxselect mostrada en la figura 4-15

que proporciona la visualización del setpoint, la medida de ia salida y el

porcentaje de respuesta del PID; entonces con esta visualización realizamos los

pasos correspondientes a este método teniendo como respuesta una ganancia

crítica de 16.7 y un período crítico de 0.46 segundos.

A continuación se calcula kp, Ti, Td según la tabla 4-9 que proporciona estos

valores:

Tipo de

controlador

P

PI

PID

Kp

0.5Kcr

0.45Kcr

0-6 Kcr

Ti

co

±p12 cr

0.5Pcr

Td

0

0

0-12íPcr

Tabla 4-9.- Reglas de sintonización de Ziegler- Nichols Basadas en la ganancia critica y

en el periodo critico.

• Para la ganancia proporcional se tiene:

Kp = 0.6 x Kcr

Kp^ 0.6x16.7

Kp = 10.02

Con respecto al tiempo integral así::

Ti= 0.5x Per

109

Ti= 0.5x0.46

Ti= 0.23

Al calcular el tiempo derivativo se obtiene lo siguiente:

Td=0.125xPcr

Td= 0.125x0.46

Td= 0.06

n H TOH/HK 0.0254

1íW«oa

Figura 4-15.- Display control de jugo mixto

En la figura 4-16 podemos observar el porcentaje del setpoint, la medición, y la

respuesta del PID; este bloque también nos ayuda al control manual o automático.

Figura 4-16.- Porcentajes de respuestas

110

4.3 VISUALIZACIÓN EN EL SISTEMA I/A SERIES DE FOXBORO

Figura 4-17.- Estación de trabajo AW-70

En este software se encuentra una infinidad de aplicaciones y configuraciones de

determinados bloques funcionales para integrar al sistema sus propios elementos

de campo y ciertos componentes ajenos a la marca que cumplan con la

compatibilidad y normas internacionales que hacen posible la integración de este

sistema.

Se encuentran aplicaciones en las que es posible graficar y configurar pantallas

de control y visualización (HMI) en las cuales se puede monitorear el proceso en

tiempo real, bajo una programación establecida se puede ejercer acciones de

control manual o automáticas en base al monitoreo de las variables sensadas y

algoritmos de control que garanticen un correcto funcionamiento del sistema.

11

Eiiisrnet

Serist

FoxBloekSoftwsre

ia» Floldbtls•s fi

GE PLC orSCADA SvBlúm

Figura 4-18.- Integración del I/A

4.3.1 FOXVIEW

FoxView es la ¡nterfase del paquete I/A Series entre el usuario y el proceso (HMI).

Esta aplicación permite al usuario interactuar con algunas o todas las variables

del proceso que se encuentran disponibles en el sistema de control.

La aplicación ofrece las siguientes características:

1. Selección de los diferentes ambientes de operación, los cuales son

configurados específicamente para cada usuario, los ambientes de

operación previenen que personas no autorizadas realicen cambios

inadecuados en el correcto funcionamiento del sistema.

Cada ambiente tiene protección con clave de acceso para habilitar ciertas

opciones del menú o los botones de control. Los ambientes existentes son

los siguientes;

1. Inicial

2. Operator

3. Process_Eng

4. SoftwareJEng

2. Permite obtener gráficos de tendencias que pueden ser en tiempo real o

gráficos de históricos, que facilitan el análisis de una variable en el tiempo

de funcionamiento.

3. Acceso directo a las pantallas dinámicas del proceso.

4. Puede desplegar pantallas de alarma de un determinado proceso

empleado un administrador de alarmas.

5. La opción FoxSelect (figura 4-19) presenta una visión general de los

componentes y bloques presentes en la base de control asociada y

permite observar las pantallas de los bloques en forma detallada.

6. Acceso a otras aplicaciones tales como FoxDraw y el Integrated Control

Configurator(lCC).

ptíons icw H^P

^<™* MuM Refie*h Find ¿l-i f

m *%8 Hdp

••JetworkVíew jetoclcLlst]

¡+1 ¿i, CALDERO

[4-j Jfc, DAS801

j-t-l ]jf~ SIEMENS

í-1 ¿Si KOYONIVELl

i |g)SEN:iMX

; ^^1 AALTO

-^

AIN

AOUT

; ^ | INlKYNIVELES MCIN

• ^ | NIVELALTO

; ¡|§) NIVELBA30

; ""i§j|3 MDAKOYOl

• ^ ) MDAKOYO

AIN

AIN

MAIN

MAIN

! ^ ] IN2KYNIVELES MCIN

; ; ffj|]MDAKOY02

; ^] MDKOYO3

i ^^j MDKOYO4

; .-^ ] MDKOVOSnsn

MAIN

MAIN

MAIN

MAINjd

Figura 4-19.- Visualización en el FoxSelect

13

4.3.2 FOXDRAW

FoxDraw es un editor gráfico para crear y visualizar la dinámica del proceso. Las

pantallas pueden representar una planta, un área del proceso, o una porción

detallada de un proceso.

Pueden conectarse los objetos dinámicamente a variables seleccionadas, que

permitan observar cambios en las variables del proceso y o las acciones

ejecutadas por el Operador.

Este incluye un amplio número de objetos comúnmente encontrados en el área

industrial como son; botones de operador, bombas, tanques, tuberías, motores y

símbolos electrónicos y de instrumentación; además se puede incrementar las

librerías de estos objetos realizando dibujos personalizados mediante la utilización

de las herramientas que provee Foxdraw.

La figura 4-20 muestra la pantalla desarrollada para la visualización del lazo de

control para el flujo de jugo mixto con su respectivo nivel.

Figura 4-20.- HM1 Flujo de jugo mixto

114

Para realizar la dinámica gráfica como los valores de variables medidas, cambios

de estados de barras, se debe realizar una conexión con el compound que está

conectado, los bloques de procesos y el tipo de bloque en el que se encuentra. En

la figura 4-21 se muestra como realizar la identificación del punto que se va a

graficar en el interfaz de visualización, esta pantalla es mostrada al realizar doble

cíic en el icono que se encuentra en la visualización del foxselect (figura 4-19).

Figura 4-21,- Punto para visualización dinámica

El punto KOYON1VEL1;MDAKOYO.PNT_1 pertenece a la lectura del nivel de!

tanque de almacenamiento de miel A, por lo que para su graficación dinámica se

escribe este punto en el cuadro de configuración de objetos como se tiene en la

figura 4-22.

Select Objecl

£onfigu!ed Objecís On^

Copj> Paste Delele Add EdS

Texl Contente |KOYÜNIVEL1:MDAKÜrtl,PNl 1 3

iLJ

"-OK. Cancel Help

Figura 4-22.- Medida dinámica del Tanque de almacenamiento miel A

BOMBA 2

HORAS.- KOYONIVEL1; MDKOYO5.PNTJ

ON/OFF.-KOYONIVEL1:IN1KYNIVELES.C!N_9

ALMACENAMIENTO MIELA:

SENSOR.- KOYONIVEL1: MDAKOYO.PNTJ

SUCCIÓN MIELB:

SENSOR.- KOYONIVEL1: MDAKOYO1.PNT_8

M/A.-KOYON1VEL1:IN1KYNIVELES.CIN_23

BOMBA 1

HORAS.- KOYONIVEL1: MDKOYO3.PNT_5

ON/OFF.-KOYON1VEL1;IN1KYNIVELES.C!N_24

ALMACENAMIENTO MIELB:

SENSOR.- KOYONIVEL1: MDAKOYO.PNT_2

SUCCIÓN JARABE:

SENSOR.- KOYONIVEL1: MDAKOYO1,PNT_J

M/A.-KOYONIVEL1:IN1KYNIVELES.C1N_19

BOMBA 1

HORAS.- KOYONIVEL1: MDAKOYO2.PNT_1

ON/OFF.-KOYONIVEL1:1N1KYNIVELES.CIN_20

BOMBA 2

HORAS.- KOYONIVEL1: MDAKOYO2.PNT_3

ON/OFF.-KOYONIVEL1:IN1KYN1VELES.CIN_21

BOMBA 3

HORAS.- KOYONIVEL1: MDAKOYO2.PNT_5

ON/OFF.- KOYONIVEL1:IN1KYNIVELES.C1N 22

117

ALMACENAMIENTO JARABE:

SENSOR.-KOYONIVEL1;MDAKOYO.PNT_3

CLARIFICADOR MELADURA:

M/A.-KOYONIVEL1:1N1KYNIVELES,C1NJ3

BOMBA 1

HORAS.- KOYONIVEL1: MDAKOYO2.PNTJ/7

ON/OFF.-KOYONIVEL1:1N1KYN1VELES.CINJ4

BOMBA 2

HORAS.- KOYONIVEL1: MDKOYO3.PNTJ

ON/OFF.-KOYON1VEL1:IN1KYNIVELES.CINJ5

SUCCIÓN MIEL RICA:

SENSOR.- KOYONIVEL1: MDAKOYO1.PNT_6

M/A.-KOYONIVEL1:IN1KYNIVELES.CINMO

BOMBA 1

HORAS.- KOYON1VEL1: MDKOYO5.PNT_3

ON/OFF.-KOYON1VEL1:IN1KYNIVELES.CIN_11

BOMBA 2

HORAS.- KOYONIVEL1: MDKOYO5.PNT_5

ON/OFF.-KOYONIVEL1:IN1KYNIVELES.CINJ2

Las pantallas siguientes: figura 4-23 y figura 4-24, se crearon para monitorear los

estados de niveles de los tanques y las horas de trabajo de las bombas.

Las pantallas desarrolladas se visualizan en forma idéntica al esquema en el que

se maneja el proceso y procuran reflejar en su totalidad la realidad operativa de

estas etapas y permite al personal de producción de la empresa tener una visión

más real de la operación en estas etapas y llevar registros del estado de nivel en

cada tanque.

t-

18

Figura 4-23.- HMI Niveles 1

Como se observa en la figura 4-23, el botón "NEXT" permite acceder a la

visualización de los estados de los niveles de la figura 4-24, así mismo en esta

pantalla existe el botón "PREVIEW", que permite al usuario regresar a la pantalla

de visualización anterior.

En la figura 4-24 existe el botón 'TENDENCIA NIVELES", que permite visualizar

el comportamiento histórico del estado de los niveles en cada tanque en el

transcurso de tiempo real.

Desde estas pantallas de visualización no se tiene control sobre los elementos de

campo monitoreados, ya que fueron diseñadas para visuaiización, sin que por ello

se pueda en un futuro realizar mandos sobre dichos elementos de campo

controlados.

119

'"¡SpWitoT

Figura 4-24.- HM1 Niveles 2

El botón "TENDENCIAS NIVELES", permite acceder a la visualización del

comportamiento histórico de los niveles en tiempo real, ver figura 4-25; esto

permite a los supervisores de producción llevar un registro horario del nivel en

porcentaje de los tanques controlados y realizar los informes de cambio de turno y

obtener datos para emitir informes en caso de paros momentáneos, limpieza y/o

mantenimiento en la planta.

En los informes que emiten los supervisores de producción de la empresa es

común identificar el porcentaje de nivel existente en cada tanque para emitir su

informe respectivo, es por ello que es importante tener el comportamiento

histórico de los niveles monitoreados, ya que facilita el trabajo operativo del

personal en esta área.

00:00:30:00 3S

120

Pause

Figura 4-25.- Tendencia Histórica de %NÍvel en Tanques

CAPITULO 5

PRUEBAS Y RESULTADOS

121

PRUEBAS Y RESULTADOS

Los resultados que se analizan a continuación están relacionados con las

experiencias realizadas a través de la ejecución del presente trabajo y las mejoras

alcanzadas en el rendimiento productivo de la planta industrial.

5.1 ERROR EN LECTURA DIRECTA DE LOS SENSORES DE

ULTRASONIDO

Existen diversos factores que han sido estudiados y analizados detenidamente en

trabajos anteriores, que alteran las lecturas que se realizan con los sensores de

ultrasonido y por ensayos prácticos realizados con los mismos en el presente

trabajo han permitido consultarlos y buscar una solución para dichos factores que

se describen a continuación:

• (*) "El campo de actuación del pulso que se emite desde el transductor de

ultrasonido seleccionado tiene forma cónica muy amplia. El eco que se

recibe como respuesta a la reflexión del sonido indica la presencia del

objeto más cercano que se encuentra dentro del cono acústico, pero no

especifica en ningún momento la localización angular del mismo, aunque la

mayoría de veces el objeto detectado esté sobre el eje central del cono

acústico.

• La cantidad de energía acústica reflejada por el obstáculo depende, en

gran medida, de la diferencia entre las impedancias acústicas de las

estructuras por donde viaja el ultrasonido. Para obtener una reflexión

altamente clara desde el obstáculo, el tamaño de las irregularidades sobre

la superficie reflectora debe ser comparable a la longitud de onda de la

señal de ultrasonido incidente.

• La mayoría de los sensores de ultrasonido utilizan el mismo transductor

como emisor y receptor. Tras la emisión del ultrasonido se espera un

determinado tiempo a que las vibraciones en el sensor desaparezcan y

esté preparado para recibir el eco producido por el obstáculo. Esto implica

que existe una distancia mínima (d) (proporcional al tiempo de relajación

del transductor) a partir de la cual el sensor mide con precisión.

• Las ondas de ultrasonido se mueven en el caso presente, por un medio

materia] que es el aire, por lo mismo están sujetas a un efecto perturbador

debido a las pequeñas turbulencias de aire que se producen delante del

transductor.

• Un factor de error muy común es el conocido como falsos ecos. Estos

falsos ecos se pueden producir por razones diferentes: Puede darse el

caso en que la onda emitida por el transductor se refleje varias veces en

diversas superficies antes de que vuelva a incidir en el transductor (si es

que incide). Este fenómeno, conocido como reflexiones múltiples, implica

que la lectura del sensor evidencia la presencia de un obstáculo a una

distancia proporcional al tiempo transcurrido en el viaje de la onda; es

decir, una distancia mucho mayor que a la que está en realidad el

obstáculo más cercano, que pudo producir la primera reflexión de onda".

(*) .- Citado textualmente de: CONTROL Y SUPERVISIÓN DE NIVEL DE LÍQUIDOS

MEDIANTE INTOUCH; Cuzco Silva, Edgar Giovanny; Mayo 2001

A la vista la influencia de estos y otros factores que provocan errores o

incertidumbre en la medida de un sensor de ultrasonido, dan la problemática de

realizar el control con este tipo de sensores poco precisos frente a las acciones de

mando que debemos realizar.

Frente a esta problemática se optó por una posible solución. Se realizó un

muestreo de la señal emitida por el sensor en un lapso de tiempo determinado, y

posteriormente a esta muestra se obtuvo la media aritmética, con la finalidad de

obtener una mejor lectura del sensor y manejarse con valores que en su mayoría

reflejarían el porcentaje verdadero de nivel existente en un tanque y bajo este

123

procedimiento ejecutar los mandos de control para cada una de las bombas

involucradas en el proceso.

En consecuencia a continuación se ha considerado una muestra de 99 lecturas

directas ejecutadas por el sensor ubicado en el tanque de Jarabe, uno de los más

importantes ya que su contenido varía constantemente y es parte fundamental del

proceso que enlaza la parte de evaporadores con la etapa de cristalización,

además el contenido de este tanque maneja en su superficie espuma y burbujas

que son la causa directa de las lecturas erróneas, ante esta situación los

resultados obtenidos sobre el promedio de sus N lecturas, para un instante de

tiempo se tiene los resultados siguientes:

Nro.123456789101112131415161718192021222324

25

Nivel %454044457040

41757635332935

4041396090

404145444540

38

Nro.262728293031323334353637383940414243

444546474849

50

Nivel %394243

54504846454040

47464341

39424140

877343414037

39

Nro.5152535455565758596061626364

65666768

697071727374

75

Nivel %4031

454440413939404138653046

44454042

393839202532

43

Nro.7677

7879808182

8384858687888990919293949596979899

Nivel %4439464849504547464548474546

43448076

434546454746

Tabla 5-1.- Porcentaje del Nivel Tanque Succión Jarabe

124

% Nivel Jarabe

•i nn1 UUonJU

°nuU

7ní U

T pndi UU> n~ ÍTfi^ ou n

S5 ¿D \ 1^U -

30 -onzu

10 -

-

I I ! I I I 1 1 I I I 1 1 1 1 1 1 1 1 ! 1 1 1 1 1 ! t 1 1 1 1 II 1 1 1 1 t ! 1 1 1 ! 1 1 1 1 !! 1 1 1 1 1 ! 1 1 1 1 1 i 1 I 1 I 1 1 1 1 1 1 1 1 I 1 1 1 I I H I 1

1 10 19 28 37 46 55 64 73 82 91

Nro

rrTTn

100

Figura 5-1.- Diagrama de Barras % Nivel Jarabe

Como en todo proceso de control es importante mantener un seguimiento

continuo de las variables involucradas en el control por lo que se hace necesario

tomar en cuenta el tiempo requerido en muestrear los N datos del sensor dentro

del programa del controlador, para ello se tiene los siguientes datos técnicos

obtenidos a partir de sus manuales:

* Tiempo de adquisición de datos del A/D PLC = 3ms

* Número de datos = 99

* Tiempo de una muestra= N*Tiempo de adquisición = 3ms*99= 0.297 seg.

Con lo que se concluye que aproximadamente cada intervalo de muestreo le

significa al controlador 0.3 seg, de su escaneo de control. En variables que varían

muy rápidamente este tiempo es muy grande, pero en el presente trabajo el nivel

en los tanques no tiene una variación rápida.

125

El método empleado a continuación puede ser utilizado y comprobado

prácticamente.

5.1.1 MEDIDAS DE TENDENCIA CENTRAL

Aplicando conceptos estadísticos para una mejor interpretación de una

agrupación de datos numéricos extraídos de un suceso, en este caso las lecturas

directas del porcentaje de nivel, aplicamos ¡as medidas de tendencia central para

una mejor interpretación de la distribución de los datos.

A continuación se analizan los parámetros de tendencia central más

característicos para la muestra de la tabla 5-1:

• Moda.- Se presenta el valor con más frecuencia obtenido en la muestra.

Moda = Muestra que más se repite en un int erválo Ec 5 . 1

Ec 5.2

Mediana.- Se toma el valor central de una distribución de datos ordenados.

Mediana = 43% Ec 5 . 3

Media Aritmética.- Es la relación entre la suma de los valores de una

distribución (Xi) y el número de los mismos (N).

NEc 5 . 4

99

- Ec 5.599

126

- 45% + 40% + 44% + -i- 46%xss' 99 E c 5 ' 6

* = 45.08% Ec 5.7

N.-#de muestras en el intervalo considerado

X¡.- Valor de la distribución o muestra en el intervalo considerado

A:.- Media Aritmética

• Media Geométrica,- Es (a raíz enésima del producto de los n valores de la

distribución.

Ec 5.8

Xa = 9^(45% * 40% * 44% * * 46%) Ec 5 . 9

J« =43.85% Ec 5.10

XN-- Valor de la enésima muestra

N.- # de muestras en un intervalo considerado

Xa.- Media Geométrica

5.1.2 MEDIDAS DE DISPERSIÓN

Son medidas de valores estadísticos que nos dan una idea de cómo se agrupan

los datos de una distribución con respecto a los valores centrales de la misma. A

continuación se analizan las medidas de dispersión más característicos para la

muestra de la tabla 5-1:

127

Amplitud.- Aplica a la diferencia entre el mayor y el menor de los valores

de la distribución de datos.

Amplitud = Mayor - Menor E c 5.11

Amplitud = 90% - 20% Ec 5.12

Amplitud = lü% Ec 5.13

Mayor.- # de mayor valor existente en la muestra

Menor.- # de menor valor existente en la muestra

Amplitud.- Diferencia entre el # de mayor y de menor valor de la muestra

Desviación Media.- Son las diferencias entre cada valor de la muestra con

respecto al obtenido de promedio.

d.m = •Xi-x

N

Y\~ 45.08%|

Ec 5.14

Ec 5,1599

d.m = 7.023% Ec 5.16

N.- # de muestras en el intervalo considerado

Xi.- Valor de la distribución o muestra en el intervalo considerado

,\-.- Media Aritmética

d.m.- Desviación media

Varianza.- La suma de los cuadrados de las desviaciones de los valores de

la variable con respecto a la media aritmética.

128

NEc 5.17

Ec 5.1899

o-2 =134.619 Ec 5.19

N.- # de muestras en el intervalo considerado

X¡.- Valor de la distribución o muestra en el intervalo considerado

je.- Media Aritmética

cr2.- Varianza

Desviación Típica.- se define como la raíz cuadrada de la varianza.

NEc 5 .20

Ec 5.21V 99

cr = l 1.6025% Ec 5 .22

N.- # de muestras en e! intervalo considerado

XL- Valor de la distribución o muestra en el intervalo considerado

x.- Media Aritmética

cr.- Desviación Típica

129

5.2 ANÁLISIS COSTO-BENEFICIO DEL PROYECTO

Es importante realizar el análisis de costo-beneficio de un proyecto con la

finalidad de prever el tiempo de recuperación de la inversión realizada o justificar

la inversión en el proyecto.

Para ello se realiza una cuantificación de las pérdidas ocasionadas en las

diferentes etapas monitoreadas y controladas.

Los balances de producción mensuales de la fábrica reportan informes de análisis

del proceso emitidos por laboratorio en los cuales se determinan promedios de

densidad de cada líquido contenido en los diferente tanques y así mismo la

denominada Pol (ver tabla 5-2); que no es más que el porcentaje de sacarosa o

azúcar contenida en la solución.

Jugo Mixto

Jugo Claro

Jarabe

Miel A

Miel B

% POL

15.62

15.76

49.54

52.44

49.35

DENSIDAD [Ton/m3]

1.05

107

1.2

1.5

1.3

Tabla 5.2.- Características químicas de Jugos, Mieles y Jarabe

Para el análisis se tomó datos de balances de producción, informes de laboratorio

y como dato importante el tiempo del derrame producido, siendo éste el más

variable ya que depende de condiciones operativas. Para esto se realizó una

estimación del tiempo mínimo por derrame.

Diariamente se considera una molienda promedio al día de 960 toneladas de caña

que es igual a 960000Kg. Según datos de composiciones químicas obtenidas del

laboratorio se hace referencia al porcentaje de azúcar que se pierde en cada

componente o sustancia como así lo describe la tabla 5-3.

130

De esta forma las pérdidas de azúcar representadas en porcentaje de caña

molida que se pierde en cada proceso de la fabricación del azúcar; son datos

proporcionados por el laboratorio mediante su análisis. Luego se calcula el peso y

el valor económico que representa esta pérdida, sabiendo que el precio o costo

de fabricación del quintal de azúcar está en 19,5 USD.

Pérdidas

Pérdidas

Pérdidas

de

de

de

azúcar

azúcar

en

en

melaza

cachaza

azúcar en

indeterminados

Pérdidas de azúcar en bagazo

% caña molida

1,

0,

1,

1,

31

14

67

91

Tabla 5,3.- Pérdidas de azúcar representadas en porcentaje de caña molida

Para obtener el peso en azúcar contenida se realiza ia siguiente operación;

Azúcar contenida = % caña molida * molienda promedio de caña Ec 5 .23

Por ejemplo el cálculo de las pérdidas de azúcar en la melaza con el 1,31 %.

Azúcar contenida = 0,0131 * 960000 Kg

Azúcar contenida = 12.576,00 KgEc 5 . 2 4

En la tabla 5.4 se indica la cantidad de kilogramos de azúcar que se tiene por

pérdidas y su valor económico calculado de acuerdo con el precio del kilogramo

de azúcar, sabiendo que un quintal contiene 50Kg.

Por lo que el precio del kg sería;

Pr ecio Kg de azúcar =19,5 USD

50 Kg

Pr ecio Kg de azúcar = 0,39 USD

Ec 5 .25

t

131

Entonces las pérdidas económicas por kilogramo de azúcar se las obtiene con la

multiplicación de los dos siguientes parámetros:

Pérdidas económicas = precio Kg de azúcar * Azúcar contenida Ec 5 . 2 6

En caso de pérdidas de azúcar en cachaza tomado como ejemplo se tiene que;

Pérdidas económicas = 0,39 USD * 1.344

Pérdidas económicas = 524,16 USDEc 5 .27

Pérdidas de azúcar en melaza

Pérdidas de azúcar en

cachaza

Pérdidas de azúcar en

indeterminados

Pérdidas de azúcar en bagazo

Azúcar contenida

Kg

12.576,00

1.344

16.032,00

18.336,00

TOTAL

Pérdidas económicas

USD

4.904,64

524,16

6252,48

7151,04

18832,32

Tabla 5.4.- Valor económico debido a pérdidas por día

El concepto que se da a las pérdidas por indeterminados es por causa de varios

factores no cuantificables, los cuales se detallan a continuación:

1. Materias extrañas en caña (piedras, basura).

2. Pérdidas por invertidos (azúcar en gomas).

3. Diseño de equipos (arrastre de azúcar en vapor).

4. Derrame por desgaste de ejes (bombas y cristalizadores).

5. Derrames por operación en tanques.

132

El porcentaje que representa las pérdidas de azúcar por causas indeterminadas

representan el 1.67% de la producción diaria de azúcar. Mediante el análisis

siguiente se pretende llegar a determinar qué porcentaje del total de la molienda

representa los derrames por operación en tanques, puesto que el trabajo

realizado está encaminado a disminuir las pérdidas ocasionadas por derrame en

los tanques que se realiza el control.

5.2.1 ANÁLISIS ECONÓMICO DE PÉRDIDAS POR DERRAME EN TANQUES

DE ALMACENAMIENTO

Este análisis se lo realiza para los tanques de mayor incidencia en el proceso y en

los que regularmente ocurren derrames, los tanques de Miel A, Miel B y Jarabe,

objeto de este análisis.

La estimación por día de pérdidas en miel A por lo menos es de 0.5 min ya que

los operadores se percatan cuando ya se derrama del piso superior al inferior. La

bomba tiene una capacidad de bombear de 40 GPM (galones por minuto).

J.

1 galón 1000//777

= 0.15— Ec 5 .28min

Lo que correspondería a un volumen igual a:

Volumen = flujo * tiempo Ec 5 .29

;??3Volumen = 0,15 * 0.5 min

minVolumen - 0,075 m3

Según el balance promedio la miel A tiene una pol de 52,44% siendo está la

medida de sacarosa contenida en una sustancia y una densidad de 1,5 ton/m3.

Para saber el total de azúcar contenida se realiza la siguiente operación:

Azúcar perdida = volumen * pol * densidad Ec 5.30

133

Dando como resultado:

Azúcar perdida = 0,075 m3 * 0,5244 *m

Azúcar perdida = 0,059 Ton

Representando en quintales de azúcar se tiene:

22 qqAzúcar perdida = Azúcar perdida [Ton] * - Ec 5.31

1[Ton]

Azúcar perdida = 0,059 Ton * — —1 Ton

Azúcar perdida = 1,298 qq

Generándose pérdidas diarias en miel A valoradas en:

Pérdidas económicas = Azúcar perdida * Pr ecio qu intal Ec 5 . 3 2

Pérdidas económicas = 1 ,298 qq * 1 9,5 USD

Pérdidas económicas '= 25 ,3 1

En el caso de la miel B los derrames estimados son de por lo menos 0.5 min. La

bomba tiene una capacidad de bombear de 0,15 m3 por minuto, lo que

correspondería a un volumen igual a:

Volumen = flujo* tiempo Ec 5.33

777,

Volumen = 0,15 - * 0.5 minm n

3Volumen = 0,075 777

Según el balance promedio la miel B tiene una pol de 49.35% y una densidad de

1,3 ton/m3. El total de azúcar contenida es:

Azúcar perdida = volumen * pol * densidad Ec 5 .34

Como resultado se obtiene:

Azúcar perdida = 0,075 m3 * 0,4935 * 1,3-777

Azúcar perdida - 0,048 Ton

134

Representando en quintales de azúcar;

Azúcar perdida = Azúcar perdida [Ton] * • — Ec 5.35J

Azúcar perdida = 0,048 Ton *1 Ton

Azúcar perdida = 1,058 qq

Generándose pérdidas diarias en miel B valoradas en:

Pérdidas económicas = Azúcar perdida * Pr ecio qu int al Ec 5 . 3 6

Pérdidas económicas -1,058 qq * 19,5 USD

Pérdidas económicas - 20,63 USD

El caso más importante es el jarabe que se toma un minuto de pérdidas por

derrames. La bomba tiene la capacidad de bombear 0,133 m3 por minuto de

jarabe, teniendo en los balances un promedio de pol igual a 49.54, con una

densidad de 1.2, por lo que se tiene los siguientes cálculos con respecto al jarabe;

utilizando la ecuación 5.30 y 5.31;

Azúcar perdida = 0,133 m3 * 0,4954 * 1,2~m

Azúcar perdida ~ 0,08 Ton

Azúcar perdida = 0,08 Ton * ——1 Ton

Azúcar perdida = 1,76 qq

Con la ecuación 5.32 calculamos las pérdidas económicas del jarabe:

Pérdidas económicas = 1,76 qq * 19,5 USD

Pérdidas económicas = 31,2 USD

El total de pérdidas al día sumadas tanto en mieles como en jarabe es de 77,14

USD, para tener un valor anual sería considerando los siguientes aspectos:

Meses al año producido = 12 meses

Días promedio de trabajo en el mes = 20 días

135

Por lo que:

Pérdidas anuales =# meses * días de trabajo * Pérdidas económicas Ec 5.37

Pérdidas anuales = 12 meses * 20 dios * 77,14 USD

Pérdidas anuales = 18513,6 USD

Con las estimaciones mínimas se tiene que al año las pérdidas económicas son

de 18513,6 USD.

Para tener el tiempo de recuperación de la inversión se realiza la tabla 5.5 de

costos del proyecto que se detalla a continuación:

Material

Sensores de nivel

Baterías

Cable UTP

Cable belden

Cable n°16AWG

Fuente de poder 24VDC

Lámpara de

señalización

PLC Direct Logic 250

Módulo Análogo

Pulsadores

Relé115VAC

Relé 24VDC

Selector 3 posiciones

Sirena

Tubería y accesorios

Armario 1.5xQ.7x0.4mts

Código de

compra

sen012

bat004

cab045

cab046

cab047

fueO.03

Iam015

Koyo250

modOOG

pulOOS

re!013

rel014

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sirOOl

armOOl

Cantidad

9

2

100

310

600

1

3

1

1

3

18

18

10

1

1

Unidad

unid

unid

mts

mts

mts

unid

unid

unid

unid

unid

unid

unid

unid

unid

unid

Total

Costo

6120

4,32

24,75

420

62,38

76,88

92,58

3344,32

229,6

30

292,32

282,24

114,1

20,05

1700

700

13513,54

Tabla 5.5.- Cuadro de costos

136

Obtenido ei valor económico del material utilizado se realiza el cálculo del valor de

la mano de obra utilizada, teniendo un tiempo estimado de realización del

proyecto de 80 días laborables (tabla 5.6).

Personal

Maestro electricista

Ayudante electricista

Supervisor

Costo x día

18

16

36

Costo mes

368

320

720

Total

Costo proyecto

1472

1280

2880

5632

Tabla 5.6.- Costo de mano de obra

Siendo el costo total del proyecto el siguiente: 19145.54USD.

Considerando los tiempos por derrame en los tanques de almacenamiento de

Jarabe, Miel A y B son relativamente pequeños y dependen también de la

atención que pueda dar el operador ante cualquier eventualidad. Por derrame en

los tanques se tiene el valor estimado al año de: 18513,6 USD, de los cuales con

el sistema implementado y con una correcta atención por parte de los operadores

hacia las alarmas de niveles y operando en el modo más adecuado que es el

automático se tendría una recuperación de la inversión realizada

aproximadamente a los 16 meses después de haberse completado el proyecto, es

decir una vez operando el sistema de control y manejándolo adecuadamente.

5.2.2 PORCENTAJE DE PERDIDAS POR DERRAME EN LA MOLIENDA

TOTAL

Con los datos obtenidos de la cantidad de azúcar desperdiciada por derrame en

estos tanques se obtiene el porcentaje de pérdidas que se ocasionan en el total

de la molienda.

137

Pérdidas de azucaren indeterminados = 1.67%

Pérdida Económica = 6252,48 USD (por día)

Pérdida Económica por derrame en tanques = 18513,6 USD (por año)= 77,14

USD (por día)

Pérdidas de azúcar por derrame en tanques (en el día):

77,l4USD*I.67%6252,48 USD

• = 0.021% Ec 5.38

Es decir representa el 0,021% de la totalidad de molienda, con lo que se deduce

que el rendimiento de la planta industrial ha mejorado no significativamente pero

relativamente el ahorro económico que se tiene es importante y justifica la

inversión realizada.

5.3 COMPORTAMIENTO DEL NIVEL EN TANQUES DE

ALMACENAMIENTO

Al analizar la tendencia del nivel que presentan los tanques de almacenamiento

de jarabe, miel A y B, se observa que por la lógica de control realizada, los

niveles de los mismos se mantienen en valores dentro del rango entre medio y

alto para el caso del tanque de jarabe ya que su contenido es importante dentro

del desarrollo del proceso de cristalización en la sección de tachos y que también

depende exclusivamente de la cantidad de jarabe presente en su respectivo

tanque de succión que por lo general también muestra esta tendencia pues su

contenido se origina en los evaporadores siendo éstos la columna vertebral del

proceso azucarero, de allí su porcentaje de nivel en la figura 5.2, para el tanque

de miel B se tiene un rango entre bajo y medio, esta miel no es de mucha

demanda en el proceso por lo que su nivel justifica su intervención en el proceso,

aunque depende también del estado de nivel que se tenga en su correspondiente

tanque de succión, su estado de nivel se justifica por el cambio que experimenta

en la figura 5-3.

138

Para el caso del tanque de miel A se tiene una variación entre el nivel bajo hacia

el nivel medio con periodos de tiempo en lo cuales la demanda de utilización en el

proceso de esta miel hace que su tanque de almacenamiento tenga un nivel muy

bajo debido a la utilización de la misma conjuntamente con el jarabe para formar

los cristales de azúcar en los tachos. Cabe indicar que el estado del nivel en este

tanque depende también de la influencia que pueda tener su correspondiente

tanque de succión ya que el mismo está sujeto a la cantidad de miel que de la

sección de centrífugas se obtenga.

Como se puede observar en las figuras 5-2 y 5-3 el porcentaje de nivel que

mantiene el tanque de almacenamiento de Jarabe está sobre un 50% en la

mayoría del tiempo, a diferencia de los tanques de miel A y B; y esto se justifica

ya que su contenido es el más importante en el proceso de fabricación del azúcar,

ya que es el enlace entre la etapa de evaporadores y la de cristalización.

00:00:30:00 3S

Pause

Figura 5.2.- Tendencias de Tanques de Almacenamiento 1

00:00:30:00 3S

139

Pause

Figura 5.3.- Tendencias de Tanques de Almacenamiento 2

CAPITULO 6

140

6.1 CONCLUSIONES

1. Dentro de la industria azucarera, resulta importante la existencia de un

control de temperatura, presión y nivel, donde estas tres variables son

importantes para el desarrollo del proceso. Dada la estructura de este

trabajo y por la naturaleza de la materia prima con la que se trabaja que es

la caña de azúcar, Se entiende que en todo el proceso que se maneja está

involucrado el uso de tanques de almacenamiento y succión, dilutores,

clarificadores, evaporadores y cristalizadores que llevan en su interior

líquidos de diferente densidad pero que ocupan un volumen el cual debe

ser cuantificado por procedimientos para realizar balances de producción.

2. Los conocimientos adquiridos dentro de una planta industrial, han logrado

solidificar los conocimientos adquiridos y sentar las bases del trabajo en

conjunto con especialistas de las diferentes ramas del saber para solventar

los problemas que a diario vive la industria.

3. El análisis de resultados realizados muestra que el control realizado a

pesar de no representar un aporte significativo en el rendimiento productivo

general de la planta, tiene un beneficio económico pequeño y algunas

facilidades de operación y control que anteriormente no existían.

4. La incorporación y restauración del sistema de alarmas visuales y sonoras

en lugares estratégicos del proceso, comunica inmediatamente a

operadores y supervisores de producción de la empresa a fin de evitar en

lo posible el derrame de líquido en los tanques monitoreados, cuando el

proceso inevitablemente a pesar del control existente, maneja entradas no

controladas aún y hace necesario parar el ingreso de caña con la finalidad

de evitar desperdicios.

5. En el manejo y control de un proceso se hace necesario manejar un

sistema que comunique las diferentes etapas y tenga el alcance de

controlarlas, para mediante esto, en el caso de tener obturaciones en una

141

de las etapas, ésta comunique a sus anteriores y se vayan tomando

acciones preventivas o posteriormente de emergencia y paro frente a

problemas inevitables.

6. El rendimiento productivo del azúcar tiene diferentes factores que

determinan en últimas la cantidad de azúcar a comercializar; desde la

producción en los campos agrícolas, hasta la cantidad y calidad de

tecnología invertida en su proceso, lo que hace necesario cada día tener

industrias que miren su rendimiento como un factor que depende

exclusivamente de la inversión tecnológica.

7. El presente documento contiene una amplia información técnica del

procedimiento que se lleva a cabo en la mayoría de industrias azucareras

para la elaboración del azúcar blanco.

142

6.2 RECOMENDACIONES

1. Los ambientes bajo los cuales trabajan los equipos industríales, hacen que

sus características constructivas de fábrica cumplan con normas y

requerimientos para su óptimo funcionamiento, es por ello que a la hora de

escoger un equipo electrónico se debe analizar el ambiente de operación

del mismo, la precisión con la que se desea controlar y lo que es más

importante su inversión frente a la magnitud de importancia que representa

dicho equipo en el resultado final del proceso productivo.

2. Los sensores de ultrasonido incorporados en los tanques, deben ser

periódicamente limpiados, específicamente la superficie de emisor-

receptor, para evitar lecturas erróneas que no reflejen el nivel

correspondiente, ya que el ambiente al que están sometidos tiene alta

temperatura, un grado alto de humedad y el contenido de los tanques

manejan líquidos de alta viscosidad.

3. Se debe planificar a futuro la utilización de arrancadores suaves para las

bombas de succión de jarabe, miel rica y miel A, B; ya que el sistema

existente es de arranque directo; provocando altas corrientes, desgaste

mecánico y eléctrico en las bombas. Debe manejarse un sistema de

arrancadores suaves que permita el funcionamiento alterno de las bombas.

4. El personal operativo que desarrolla sus actividades dentro de la etapa

donde se realizó el control, debe saber las cualidades del nuevo sistema y

adaptarse a las mejoras realizadas con la finalidad de que el nuevo sistema

en operación cumpla con los requerimientos esperados.

5. Estudiar la posibilidad de enlazar esta etapa de control, con etapas

existentes o por implementarse, para manejar un sistema de seguimiento

operacional que permita ejecutar acciones de control en forma automática

frente a daños o stanbys en una o varias etapas del proceso y llevar un

registro de todos estos acontecimientos y sucesos operacionales.

143

6. Prevenir al personal de mantenimiento de la empresa, de realizar los

trabajos con el debido cuidado en el equipo instalado, principalmente en los

sensores, tubería de cableado y armario de control, donde por la

complejidad de! circuito y sus conexiones es difícil encontrar los daños a

pesar de su señalización. Previamente se debería manejar un

procedimiento de operación, con la debida aprobación y supervisión del

personal técnico involucrado en el área.

7. En la operación diaria del sistema, es necesario que los operadores

pertenecientes a esta etapa, no efectúen acciones cerca de los sensores

ubicados en los tanques, pues cualquier objeto detectado dentro del campo

de operación es interpretado como un valor de mando que autoriza realizar

en este caso acciones equívocas y fuera de la realidad efectiva.

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

144

BIBLIOGRAFÍA

• Manual de! Azúcar de Caña

James C.P. Chen

Editorial limusa

México 1991.

• Revista Fox Sugar J.

Enero 1983

Pags: 5-7.

• Control Avanzado de Procesos

J. Acedo Sánchez

Editorial Díaz de Santos.

• Instructivo Secado de Azúcar

Ing. María Dolores Granja

IANCEM 1993-06-20.

• Descripción Equipos Instalados

Ing. Granda.

IANCEM

• Manual Método del Semillamiento Completo

Marcelo Paspuel

IANCEM Agosto de 1988.

• Instructivo para Bombas de Jarabes y Mieles

Arturo Carlozama

IANCEM

145

• Áreas Consultor Didáctico

Tomo: Matemáticas

Capítulo Estadística

Ediciones NAUTA

Edición: Mayo-1992.

• Diagramas de Control Industrial

Ing. Pablo Ángulo Sánchez

Escuela Politécnica Nacional

Facultad de Ingeniería Eléctrica

Quito- 1990

REFERENCIAS ADICIONALES

• http://www.step.es/personales/durda/Download zone/Own/Pl MBUS 300-

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• http://www.incauca.com/lncauca/frame.html

• http://www.inqeniosancarlos.com.co/procesop.php

• http://ecataloq.sick.com/Products/ProductFinder/product.aspx?finder=Produ

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• http://web2.automationdirect.com/adc/Overview/Cataloq/PLC Hardware/Dir

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• http://www.qestiopolis.com/recursos4/docs/qer/diaqraca.htm

146

CONTROL DE LA MEZCLA VAPOR-AGUA DE UN SISTEMA DE

TRATAMIENTO DE VAPOR

López Beltrán, Byrón Giovanny

Julio 2000.

CONTROL DEL NIVEL DE AGUA DEL CALDERO PRINCIPAL DE

IANCEM A TRES ELEMENTOS CON EL SISTEMA DE CONTROL

DISTRIBUIDO I/A DE FOXBORO.

López Jaime, Carlos Guillermo

Diciembre 2000

CONTROL Y SUPERVISIÓN DE NIVEL DE LÍQUIDOS MEDIANTE

INTOUCH.

Cuzco Silva, Edgar Giovanny

Mayo 2001

ESTUDIO DE LA LlNEA DE PRODUCCIÓN OPEN END PARA EL

MEJORAMIENTO DE LA CALIDAD DEL HILO Y LA AUTOMATIZACIÓN

DE LA MÁQUINA HILADORA DE LA SERIE BD200RCE.

Carlos Ortuño Guarnan

Octubre 2003

A N E X O S

ANEXO A

"DIAGRAMAS ELÉCTRICOS DE CONTROL Y

FUERZA PARA EL CONTROL DE NIVEL DE

JARABE Y MIELES"

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NOMENCLATURA

MODULO 1IN

(ANEXO A; Hoja A-4)

Conexión

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Módulo

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D4D5D6

D7ClcuCIIICIV

Var.

Prog.XOXIX2X3X4X5X6

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X20X21X22

X23X24X25X26

X27

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X37---

-

DescripciónManual/Automático Tanque Jugo MixtoContactor Bomba de Jugo MixtoManual/Automático Tamiz 1Contacto Bobina Bomba de Jugo Tamizado 1Manual/Automático Tamizado 1Contacto Bobina Bomba Tamiz 2Manual/Automático Tanque de Succión Miel AContacto Bobina Bomba 1 Tanque de Succión Miei AContacto Bobina Bomba 2 Tanque de Succión Miel AManual/Automático Tranque de Succión Miei RicaContacto Bobina Bomba 1 Tanque de Succión Miel RicaContacto Bobina Bomba 2 Tanque de Succión Miel RicaManual/Automático Clarificador de MeladuraContacto Bobina Bomba 1 Clarificador de MeladuraContacto Bobina Bomba 2 Clarificador de meladuraManual/Automático Tanque de Jarabe SulfitadoContacto Bobina Bomba 1 Jarabe SulfitadoContacto Bobina Bomba 2 Jarabe SulfitadoManual/Automático Tanque de Succión JarabeContacto Bobina Bomba 1 Tanque de Succión JarabeContacto Bobina Bomba 2 Tanque de Succión JarabeContacto Bobina Bomba 3 Tanque de Succión JarabeManual/Automático Tanque de Succión Miel BContacto Bobina Bomba 1 Tanque de Succión Miel BContacto Bobina Bomba 2 Tanque de Succión Miel B

------

Botón de Reconocimiento de Alarma GeneralReferencia a OVReferencia a OVReferencia a OVReferencia a OV

NOMENCLATURA (ANEXO A; Hoja A-5)

MODULO 2 IN

ConexiónBornera

aObOcOdOa1b1c1d1a2b2c2d2a3b3c3d3a4b4c4d4a5b5c5d5a6b6c6d6a7b7c7d7

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Módulo

2IN

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A7

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B7

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C7DOD1D2D3D4D5D6

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Var.

Prog.

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X44X45X46

X47

X50X51X52X53X54X55X56

X57

X60X61X62X63X64X65X66

X67

X70X71X72X73

X74X75X76

X77---

-

DescripciónManual/Automático Tanque deRefundición

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Referencia a OVReferencia a OVReferencia a OVReferencia a OV

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A-7

NOMENCLATURA MODULO 3 OUT (ANEXO A; Hoja A-6)

Etiqueta

Cable

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F

Conexión

Bornera

aObOcOdO

a1b1a2b2c2d2a3

b3c1c3

Módulo

3 OUT

OUTOOUT1OUT 2OUT 3

OUT 4OUT 5

OUT 6OUT 7OUT 8OUT 9

OUT 10

OUT 11

CA

CB

Var.

Prog.YOY1Y2Y3Y4Y5

Y10Y11Y12Y13Y14

Y15-

-

DescripciónTanque de Jugo Mixto Alarma BajoTanque de Jugo Mixto Alarma MedioTanque de Jugo Mixto Alarma AltoTanque de Jugo Claro Alarma BajoTanque de Jugo Claro Alarma MedioTanque de Jugo Claro Alarma AltoTanque de Miel A Alarma BajoTanque de Miel A Alarma MedioTanque de Miel A Alarma AltoTanque de Miel B Alarma BajoTanque de Miel B Alarma MedioTanque de Miel B Alarma AltoConexión a Fase 110VConexión a Fase 110V

MODULO 4 OUT (ANEXO A; Hoja A-7)

Etiqueta

Cable

O20O21

O22

O23

O24

O25

OSOO31

O32O33

O34

O35

F

F

Conexión

Bornera

aObOcO

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alb1a2b2

c2d2

a3b3c1c3

Modulo4 OUTOUTO

OUT1

OUT 2

OUT 3

OUT 4

OUT 5

OUT 6

OUT 7

OUT 8

OUT 9

OUT 10

OUT 11

CA

CB

Var.

Prog.Y20Y21

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Y31

Y32

Y33

Y34

Y35-

-

DescripciónTanque de Jarabe Alarma BajoTanque de Jarabe Alarma MedioTanque de Jarabe Alarma AltoAlarma General (se activa alarmasonora del panel de luces)Alarma Tanque Miel B(Succión o Almacenamiento)

-Alarma Tanque Succión JarabeAlarma Tanque Almacenamiento JarabeAlarma Tanque de Succióno Almacenamiento Miel AAlarma Tanque de Succión Miel RicaAlarma Tanque de Almacenamientode Jarabe

-Conexión a Fase 110VConexión a Fase 110V

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NOMENCLATURA MODULO 5 OUT (ANEXO A; Hoja A-8)

ConexiónBornera

aObOcOdOa1b1c1d1a2b2c2d2a3b3c3d3a4b4c4d4a5b5c5d5a6b6c6d6a7b7c7d7a8b8c8d8a9b9

c9/d9

Modulo

5IN

AOA1A2A3A4A5

A6

A7

BOB1B2B3B4B5B6

B7

COC1C2C3C4C5C6

C7

DOD1D2D3D4D5D6

D7ClcuClll

CIV

VIVil

VIII/VIV

Var.

Prog.Y40

Y41Y42Y43Y44Y45

Y46

Y47

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Y57

Y60Y61Y62Y63Y64Y65Y66

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Y77---

-

--

-

Descripción----

Bomba Tanque de Jugo MixtoVálvula de Recirculación Jugo MixtoVálvula Toma de Muestra Jugo MixtoBomba 1 Tanque de Succión Miel ABomba 2 Tanque de Succión Miel ABomba 1 Tanque de Succión Miel RicaBomba 2 Tanque de Succión Miel RicaBomba 1 Clarificador de MeladuraBomba 2 Clarificador de meladuraBomba 1 Tanque de Jarabe SulfiladoBomba 2 Tanque de Jarabe SulfitadoBomba 1 Tanque de Succión jarabeBomba 2 Tanque de Succión jarabeBomba 3 Tanque de Succión jarabeBomba 1 Tanque de Succión Miel BBomba 2 Tanque de Succión Miel BVálvula de Toma de Muestra Jugo Claro

---

Bomba Tanque de Refundición--

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-Referencia a OVReferencia a OVReferencia a OVReferencia a OVConexión +V DCConexión +V DCConexión +V DC

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NOMENCLATURA

MODULO 6 OUT

(ANEXOA;HojaA-9)

Etiqueta

CableSMXSECSCOSRF

SSM4

SSMRSSRBSSMB24V

OV

ConexiónBornera

aObOcOdOa!

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Modulo6 OUTCH1 +CH2+CH3+CH4+CH5+

CH6+CH7+CH8+

-

-

Var.Prog.V2000V2001V2002V2003V2004

V2005V2006V2007

-

-

DescripciónSensor de Jugo MixtoSensor de Tanque EncaladoSensor de Jugo ClaroSensor Tanque de RefundiciónSensor Tanque Succión Miel ASensor Tanque Succión MielRicaSensor Tanque Succión JarabeSensor Tanque Succión Miei BConexión +V DCReferencia OV DC

NOMENCLATURA

MODULO 7 OUT

(ANEXO A; Hoja A-10)

Etiqueta

CableSM4SMB

SRBSTCSPP

--

-

24V

OV

ConexiónBornera

aObO

cOdOa1b1c1dia2b2

Modulo

7 OUTCH1 +CH2+

CH3+CH4+CH5+CH6+CH7+CH8+

_

-

Var.

Prog.V2010V2011

V2012V2013V2014V2015V2016V2017

-

-

DescripciónSensor Tanque Almacenamiento Miel ASensor Tanque Almacenamiento Miel BSensor Tanque Almacenamiento Jarabey Miel RicaSensor Temperatura de CalentadorSensor Presión de Polvillo

Conexión +V DCReferencia OV DC

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NOMENCLATURA (ANEXO A; Hoja A-12 y A-13)

PANEL DE LUCES 1 Y 2

CódigoJMXBJMXMJMXAJCBJCMJCA

MABMAMMAAMBBMBMMBAJB

JM

JA

SIRENAMBCCTSJ/ETAJ/ETSAMA/CTSMR/CTAJ/C

DescripciónAlarma Nivel Bajo Jugo MixtoAlarma Nivel Medio Jugo MixtoAlarma Nivel Alto Jugo MixtoAlarma Nivel Bajo Jugo ClaroAlarma Nivel Medio Jugo ClaroAlarma Nivel Alto Jugo ClaroAlarma Nivel Bajo Miel AAlarma Nivel Medio Miel AAlarma Nivel Alto Miel AAlarma Nivel Bajo Miel BAlarma Nivel Medio Miel BAlarma Nivel Alto Miel BAlarma Nivel Bajo JarabeAlarma Nivel Medio JarabeAlarma Nivel Alto JarabeAlarma Sonora del Panel de LucesAlarma Tanque Miel B (Succión o Almacenamiento)Alarma Tanque Succión JarabeAlarma Tanque Almacenamiento JarabeAlarma Tanque de Succión o Almacenamiento Miel AAlarma Tanque de Succión Miel RicaAlarma Tanque de Almacenamiento de Jarabe

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NOMENCLATURA (ANEXO A; Hoja A-16)

RELÉS HO V ac

CódigoM/A

BJMXBMABMRBJBJ

BJMBJSBMBBR

DescripciónSelector Manual/AutomáticoBomba de Jugo MixtoBombas de Miel ABombas de Miel RicaBombas de JarabeBombas de JarabeBombas de Jarabe MeladuraBombas de Jugo SulfitadoBombas de Miel BBomba de Refundición

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9

NOMENCLATURA

RELÉS 24 V de

(ANEXO A; Hoja A-17, A-18 y A-19)

CódigoBJMXVRVTMBMA1BMA2BMR1BMR2BJM1|BJM2BJS1BJS2BJ1

BJ2BJ3BMB1BMB2BJE1BJE2BJC1BJC2BR

DescripciónBomba de Jugo MixtoVálvula de RecirculaciónVálvula de Toma de MuestrasBomba de Miel A 1Bomba de Miel A 2Bomba de Rica 1Bomba de Rica 2Bomba de Jarabe Meladura 1Bomba de Jarabe Meladura 2Bomba de Jugo Sulfilado 1Bomba de Jugo Sulfilado 2Bomba de Jarabe 1Bomba de Jarabe 2Bomba de Jarabe 3Bomba de Miel B 1Bomba de Miel B2Bomba de Jugo Encalado 1Bomba de Jugo Encalado 2Bomba de Jugo Claro 1Bomba de Jugo Claro 2Bomba de Refundición

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Sensor de Nivel Tanque de RefundiciónSensor de Nivel Tanque Succión Miel ASensor de Nivel Tanque Succión Miel RicaSensor de Nivel Tanque Succión JarabeSensor de Nivel Tanque Succión Miel BSensor de Nivel Tanque Almacenamiento Miel ASensor de Nivel Tanque Almacenamiento Miel BSensor de Nivel Tanque Almacenamiento Jarabe

NOMENCLATURA

SENSORES NIVEL

(ANEXOA;HojaA-20)

CódigoSN JMX

SN RFSNSM4SN SMRSN SRBSN SMBSN M4SN MBSN RB

DescripciónSensor de Nivel Tanque de Jugo MixtoSensor de Nivel Tanque de RefundiciónSensor de Nivel Tanque Succión Miel ASensor de Nivel Tanque Succión Miel RicaSensor de Nivel Tanque Succión JarabeSensor de Nivel Tanque Succión Miel BSensor de Nivel Tanque Almacenamiento Miel ASensor de Nivel Tanque Almacenamiento Miel BSensor de Nivel Tanque Almacenamiento Jarabe

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-23

ANEXO B

"PROTOCOLO MODBUS"

B.l INTRODUCCIÓN

(1) "Los controladores programables Modicon pueden comunicar con sus homólogos

y con otros dispositivos sobre una variedad de redes. Entre las redes soportadas se

incluyen las redes industriales Modbus y Modbus Plus de Modicon y redes Standard

como MAP y Ethernet. Se accede a las redes por puertos integrados en los

controladores o por medio de adaptadores de red, módulos opcionales y pasarelas

que están disponibles desde Modicon.

El lenguaje común utilizado por todos los controladores Modicon es el protocolo

Modbus. Este protocolo define una estructura de mensaje que los controladores

reconocerán y usarán, con independencia del tipo de redes sobre la que

comuniquen, describe el proceso que usa un controlador para pedir acceso a otro

dispositivo, cómo responderá a las peticiones desde otros dispositivos y cómo se

detectarán y notificarán los errores. Establece un formato común para la disposición

y contenido de los campos de mensaje.

El protocolo Modbus proporciona el Standard interno que los controladores Modicon

usan para el análisis de los mensajes. Durante la comunicación sobre una red

Modbus, el protocolo determina cómo cada controlador conocerá su dirección de

dispositivo, reconocerá un mensaje direccionado a él, determinará ei tipo de acción a

tomar y extraerá cualquier dato u otra información contenida en el mensaje. Si se

requiere una repuesta, el controlador construirá el mensaje respuesta y lo enviará

utilizando el protocolo Modbus.

Sobre otras redes, los mensajes del protocolo Modbus están integrados en la trama o

estructura de paquetes utilizadas sobre la red. Por ejemplo, los controladores de red

Modicon para Modbus Plus o MAP. Con software de aplicación asociado, drivers y

librerías se proporciona la conversión entre el mensaje de protocolo Modbus y las

tramas específicas de los protocolos que esas redes utilizan para comunicar entre

sus dispositivos nodo.

Esta conversión también alcanza a la resolución de direcciones de nodos, caminos

de enrutamiento y métodos de comprobación de error específicos para cada tipo de

red. Por ejemplo, las direcciones de dispositivo Modbus contenidas en el protocolo

Modbus serán convertidas en direcciones de nodo, previamente a la transmisión de

los mensajes. Los campos de comprobación de error también serán aplicados a los

paquetes del mensaje, de manera consistente con el protocolo de cada red. De

cualquier modo, en el destinatario por ejemplo un controlador, el contenido del

mensaje integrado, escrito utilizando el protocolo Modbus, define la acción a tomar.

La figura B-1, muestra cómo se pueden interconectar los dispositivos en una

jerarquía de redes que emplean técnicas de comunicación que difieren ampliamente.

En la transacción de mensajes, el protocolo Modbus integrado en la estructura de

paquetes de cada red proporciona el lenguaje común por el cual los dispositivos

pueden intercambiar datos.

MAP

MODBUS PLUS

MODBUS PROGRAMADORP230

MODBUS

HASTA 4 DISPOSITIVOSMODBUSO REDES

Figura B-1.-Vista genera] de aplicación del Protocolo Modbus

III

B.2 TRANSACCIONES SOBRE REDES MODBUS

Los puertos Standard Modbus en controladores Modicon utilizan un interfaz serie

compatible RS-232C. La norma EIA RS-232C define patillas del conector, cableado,

niveles de señal, velocidades de transmisión y control de pandad. Los controladores

pueden ser conectados en red directamente o vía módems.

Los controladores comunican usando una técnica maestro - esclavo, en la cual sólo

un dispositivo (el maestro) puede iniciar transacciones (llamadas 'peticiones'). Los

otros dispositivos (los esclavos) responden suministrando al maestro el dato

solicitado, o realizando la acción solicitada en la petición.

Entre los dispositivos maestros típicos se incluyen los procesadores centrales y los

paneles de programación. Esclavos típicos son los PLC's (controladores

programables).

El maestro puede direccionar esclavos individualmente o puede generar un mensaje

en modo difusión a todos los esclavos; los esclavos devuelven un mensaje (llamado

'respuesta') a las peticiones que les son direccionadas individualmente; no se

devuelven respuestas a peticiones en modo difusión enviadas desde el maestro.

El protocolo Modbus establece el formato para la petición del maestro, colocando en

ella la dirección del dispositivo esclavo (O en caso de 'difusión'), un código de función

que define la acción solicitada, cualquier dato que haya de enviarse y un campo de

comprobación de error.

El mensaje de respuesta del esclavo está también definido por el protocolo Modbus,

que contiene campos confirmando la acción tomada, cualquier dato que haya de

devolverse y un campo de comprobación de error. Si el mensaje recibido por el

esclavo es defectuoso o el esclavo es incapaz de realizar la acción solicitada,

construirá un mensaje de error y lo enviará como respuesta.

m

IV

B.2.1 EL CICLO PETICIÓN-RESPUESTA

Mensaje Petición desde el maestro

Dirección Dispositivo

Código de Función

BYTES de datos

Ocho- Bit

Comprobación de Error

Dirección Dispositivo

Código de Función

BYTES de datos

Ocho- Bit

Comprobación de Error

Mensaje Respuesta desde el Esclavo

Figura B-2.- Ciclo Petición- Respuesta Maestro-Esclavo

La Petición: El código de función en la petición indica al dispositivo esclavo

direccionado el tipo de acción a realizar. Los bytes de datos contienen cualquier

información adicional que el esclavo necesitará para llevar a cabo la función, Por

ejemplo el código de función 03 pedirá al esclavo que lea registros mantenidos

(holding regs.) y responda con sus contenidos.

El campo de datos debe contener la información que indique al esclavo en qué

registro debe comenzar y cuántos a de leer. El campo de comprobación de error

proporciona un método para que el esclavo valide la integridad del contenido del

mensaje recibido.

V

La Respuesta: Si el esclavo elabora una respuesta normal, el código de función

contenido en la respuesta es una réplica del código de función enviado en la petición.

Los bytes de datos contienen los datos recolectados por el esclavo, tales como

valores de registros o estados. Si ocurre un error, el código de función contenido en

la respuesta es diferente al código de función enviado en la petición, para indicar que

la respuesta es una respuesta de error y los bytes de datos contienen un código que

describe el error. El campo de comprobación de error permite al maestro confirmar

que los contenidos del mensaje son válidos.

B.2.2 LOS DOS MODOS DE TRANSMISIÓN SERIE

Los coníroladores pueden ser configurados para comunicar sobre redes Standard

Modbus utilizando cualquiera de los dos modos de transmisión: ASCII o RTU. Los

usuarios seleccionan el modo deseado, junto con los parámetros de comunicación

del puerto serie (velocidad, paridad, etc.), durante la configuración de cada

controlador. El modo y los parámetros serie deben ser los mismos para todos los

dispositivos conectados a una red Modbus.

La selección del modo ASCII o RTU tiene que ver únicamente con redes Modbus

Standard. Define los bits contenidos en los campos del mensaje transmitido en forma

serie en esas redes. Determina cómo debe ser empaquetada y decodificada, la

información en los campos del mensaje.

En otras redes como MAP y Modbus Plus, los mensajes Modbus son situados en

tramas sin relación con la transmisión serie. Por ejemplo una solicitud para leer

registros mantenidos (holding reg.) puede ser manejada entre dos controladores en

Modbus Plus, con independencia de la configuración actual de los puertos serie

Modbus de ambos controladores.

Modo ASCII.- Cuando los controladores se configuran para comunicar en una red

Modbus según el modo ASCII (American Standard Code for Information

VI

Interchange), cada byte - 8 bits - en un mensaje se envía como dos caracteres

ASCII. La principal ventaja de este modo es que permite intervalos de tiempo de

hasta un segundo entre caracteres sin dar lugar a error.

El formato para cada byte en modo ASCII es:

Sistema de codificación:

• Hexadecimal, caracteres ASCII 0-9, A-F.

• Un carácter hexadecimal contenido en cada carácter ASCII del mensaje.

Bits por byte:

• 1 bit de arranque.1

• 7 bits de datos, el menos significativo se envía primero.

• 1 bit para pandad Par o Impar; ningún bit para No paridad.

• 1 bit de paro si se usa paridad; 2 bits si no se usa paridad.

Campo de Comprobación de error:

• Comprobación Longitudinal Redundante (LRC).

Modo RTU.- Cuando los controladores son configurados para comunicar en una red

Modbus usando el modo RTU (Remóte Terminal Unit), cada byte de 8 bits en un

mensaje contiene dos dígitos hexadecimales de 4 bits. La principal ventaja de este

, modo es que su mayor densidad de carácter permite mejor rendimiento que el modo!>

ASCII para la misma velocidad. Cada mensaje debe ser transmitido en un flujo

continuo.

El formato para cada byte en modo RTU es:

Sistema de codificación:

• Binario 8-bits, hexadecimal 0-9, A-F.

• Dos dígitos hexadecimales contenidos en cada campo de 8 bits del mensaje.

V I I

Bits por byte:

• 1 bit de arranque.

• 8 bits de datos, el menos significativo se envía primero.

• 1 bit para pandad Par o Impar; ningún bit para No paridad.

• 1 bit de paro si se usa paridad; 2 bits si no se usa paridad.

Campo de Comprobación de error:

• Comprobación Cíclica Redundante (CRC).

B.3 TRAMA DEL MENSAJE MODBUS

En cualquiera de los modos de transmisión serie (ASCII o RTU), un mensaje Modbus

es situado por el dispositivo que transmite, en una trama que tiene un comienzo y un

final conocidos. Esto permite a los dispositivos receptores comenzar en el arranque

del mensaje, leer la parte de la dirección y determinar qué dispositivo es direccionado

(o todos los dispositivos si es una difusión 'dirección = 0J) y conocer cuándo se ha

completado el mensaje.

Mensajes parciales pueden ser detectados y establecer errores como resultado.

B.3. 1 TRAMA ASCII

En modo ASCII, los mensajes comienzan con un carácter (:) 'dos puntos' (ASCII 3A

hex) y terminan con un par de caracteres (CRLF) 'Retorno de Carro + Avance de

Línea) (ASCII OD hex y OA hex).

Los caracteres a transmitir permitidos para todos los demás campos son 0-A, A-F

hexadecimal.

Los dispositivos conectados en red monitorizan el bus de red continuamente para

detectar un carácter 'dos puntos'. Cuando se recibe, cada dispositivo decodifica el

próximo campo (el campo de dirección) para enterarse si es el dispositivo

direccionado.

v i i i

Pueden haber intervalos de hasta un segundo entre caracteres dentro del mensaje.

Si transcurre más tiempo entre caracteres, el dispositivo receptor asume que ha

ocurrido un error.

Se muestra debajo una trama de mensaje típica.

ARRANQUE

1 carácter

DIRECCIÓN

2 caracteres

FUNCIÓN

2 caracteres

DATOS

N caracteres

COMPROB.

LCR

2 caracteres

FINAL

2 caracteres

CRLF

Tabla B-1.-Trama del Mensaje ASCII

Excepción: Con los controladores 584 y 984A/B/X, un mensaje ASCII puede

terminar normalmente después del campo LRC sin enviar los caracteres CRLF.

En ese caso, debe tener lugar una pausa de al menos 1 segundo. Si esto sucede, el

controlador asumirá que el mensaje ha terminado normalmente.

B.3.2 TRAMA RTU

En modo RTU, los mensajes comienzan con un intervalo silencioso de al menos 3.5

tiempos de carácter. Esto es más fácilmente implementado como un múltiplo de

tiempos de carácter a la velocidad de transmisión configurada en la red (mostrado

como T1-T2-T3-T4 en la Tabla B-2).

El primer campo transmitido es entonces la dirección del dispositivo destinatario.

Los caracteres a transmitir permitidos para todos los campos son 0-9, A-F

hexadecimal.

Los dispositivos conectados en red monitorizan el bus de red continuamente incluso

durante los intervalos 'silencioso'. Cuando el primer campo (el campo de dirección)

IX

es recibido, cada dispositivo lo decodifica para enterarse si es el dispositivo

direccionado.

Siguiendo al último carácter transmitido, un intervalo de al menos 3.5 tiempos de

carácter señala el final del mensaje. Un nuevo mensaje puede comenzar después de

este intervalo.

La trama completa del mensaje debe ser transmitida como un flujo continuo. Si un

intervalo silencioso de más de 1.5 tiempos de carácter tiene lugar antes de completar

la trama, el dispositivo receptor desecha el mensaje incompleto y asume que el

próximo byte será el campo de dirección de un nuevo mensaje.

De forma similar, si un nuevo mensaje comienza antes de que transcurran 3.5

tiempos de carácter después de un mensaje previo, el dispositivo receptor lo

considerará una continuación del mensaje previo. Esto dará lugar a un error, ya que

el valor en el campo final CRC no será válido para el mensaje combinado. Debajo se

muestra una trama de mensaje típica.

ARRANQUE

T1-T2-T3-T4

DIRECCIÓN

8 BITS

FUNCIÓN

8 BITS

DATOS

N X 8 BITS

COMPROB.

CRC

16 BITS

FINAL

T1-T2-T3-T4

Tabla B-2.-Trama del Mensaje RTU.

B.3.3 CÓMO ES MANIPULADO EL CAMPO DIRECCIÓN

El campo dirección de un mensaje contiene dos caracteres (ASCII) u ocho bits

(RTU). Las direcciones de esclavo válidas están en el rango de O - 247 decimal.

Los dispositivos esclavos individuales tienen direcciones asignadas en el rango 1 -

247. Un maestro direcciona un esclavo situando la dirección del esclavo en el campo

dirección del mensaje. Cuando el esclavo envía su respuesta, sitúa su propia

mensaje, intentar mensajes de diagnóstico al esclavo y notificar operadores.

B.3.5 CONTENIDO DEL CAMPO DATOS

El campo datos se construye utilizando conjuntos de 2 dígitos hexadecimaies, en el

rango de 00 a FF hexadecimal. Pueden formarse a partir de un par de caracteres

ASCíl o desde un carácter RTU, de acuerdo al modo de transmisión serie de la red.

El campo datos de los mensajes enviados desde, un maestro a un esclavo, contiene

información adicional que el esclavo debe usar para tomar la acción definida por el

X

dirección en este campo dirección de la respuesta para dar a conocer al maestro qué

esclavo está respondiendo.

La dirección O es utilizada para dirección difusión, la cual todos los dispositivos

esclavos reconocen. Cuando el protocolo Modbus es usado en redes de nivel más

alto, las difusiones pueden no estar permitidas o pueden ser reemplazadas por otros

métodos. Por ejemplo, Modbus Plus utiliza una base de datos global compartida que

puede ser actualizada con cada rotación del testigo.

B.3.4 CÓMO ES MANIPULADO EL CAMPO FUNCIÓN

El campo código de función de una trama de mensaje contiene dos caracteres

(ASCII) u ocho bits (RTU). Los códigos válidos están en el rango de 1 - 255 decimal.

De esos, algunos códigos son aplicables a todos los controladores Modicon, mientras

que algunos códigos se aplican sólo en algunos modelos y otros están reservados

para usos futuros.

Cuando un mensaje es enviado desde un maestro a un dispositivo esclavo, el campo

del código de función indica al esclavo qué tipo de acción ha de ejecutar. Por

ejemplo: leer los estados ON/OFF de un grupo bobinas o entradas discretas; leer el

contenido de datos de un grupo de registros; leer el status de diagnóstico de un

esclavo; escribir en determinadas bobinas o registros; o permitir cargar, salvar o

verificar el programa dentro del esclavo.

Cuando el esclavo responde al maestro, utiliza el campo del código de función para

indicar bien una respuesta normal (libre de error) o que algún tipo de error ha tenido

lugar (denominado respuesta de excepción). Para una respuesta normal, el esclavo

simplemente replica el código de función original. Para una respuesta de excepción,

el esclavo devuelve un código que es equivalente al código de función original con su

bit más significativo puesto a valor 1.

XI

Por ejemplo, un mensaje desde un maestro a un esclavo para leer un grupo de

registros mantenidos tendría el siguiente código de función: 0000 0011 (Hexadecimal

03); si el dispositivo esclavo ejecuta la acción solicitada, sin error, devuelve el mismo

código en su respuesta. Si ocurre una excepción. Devuelve: 1000 0011

(Hexadecimal 83)

Además de la modificación del código de función para una respuesta de excepción,

el esclavo sitúa un único código en el campo de datos del mensaje respuesta. Esto

indica al maestro qué tipo de error ha tenido lugar, o la razón para la excepción.

El programa de aplicación del maestro tiene la responsabilidad de manejar las

respuestas de excepción.. Procedimientos típicos son: enviar subsiguientes reintentos

de mensaje, intentar mensajes de diagnóstico al esclavo y notificar operadores.

B.3.5 CONTENIDO BEL CAMPO DATOS

El campo datos se construye utilizando conjuntos de 2 dígitos hexadecimales, en el

rango de 00 a FF hexadecimal. Pueden formarse a partir de un par de caracteres

ASCII o desde un carácter RTU, de acuerdo al modo de transmisión serie de la red.

El campo datos de los mensajes enviados desde, un maestro a un esclavo, contiene

información adicional que .el esclavo debe usar para tomar la acción definida por el

código de función. Esto puede incluir partes como direcciones discretas y de

registros, la cantidad de partes que han de ser manipuladas y el cómputo de bytes de

datos contenidos en el campo.

Por ejemplo, si el maestro solicita a un esclavo leer un grupo de registros mantenidos

(código de función 03), el campo de datos especifica el. registro de comienzo y

cuántos registros han de ser leídos. Si el maestro escribe sobre un grupo de registros

en el esclavo (código de función 10 hexadecimal), el campo datos especifica el

XII

registro de comienzo, cuántos registros escribir, ei cómputo de bytes de datos que

siguen en el campo datos y los datos que se deben escribir en los registros.

Si no ocurre error, ei campo datos de una respuesta desde un esclavo al maestro

contiene los datos solicitados. Si ocurre un error, el campo contiene un código de

excepción que la aplicación del maestro puede utilizar para determinar la próxima

acción a tomar.

El campo datos puede ser inexistente (de longitud cero) en ciertos tipos de mensajes.

Por ejemplo, en una petición de un dispositivo maestro a un esclavo para que

responda con su anotación de eventos de comunicación (Código de función OB

hexadecimal), el esclavo no requiere ninguna información adicional. El código de

función por sí solo especifica la acción.

B.3.6 CONTENIDO DEL CAMPO COMPROBACIÓN DE ERROR

Dos tipos de métodos de comprobación de error son utilizados para las redes

Modbus Standard.

El contenido del campo comprobación de error depende del método que esté siendo

utilizado.

ASCII.- Cuando el modo ASCII es usado para trama de carácter, e! campo

Comprobación de Error contiene dos caracteres ASCII. Los caracteres de

comprobación de error son el resultado de un cálculo Comprobación Longitudinal

Redundante (LRC) que es realizado sobre el contenido del mensaje, excluyendo los

'dos puntos' del comienzo y los caracteres CRLF de finalización.

Los caracteres LRC son añadidos al mensaje como el último campo que precede a

los caracteres CRLF.

RTU.- Cuando el modo RTU es usado para trama de carácter, el campo

Comprobación de Error contiene un valor de 16 bits implementado como dos bytes

X I I I

de 8 bits. El valor de comprobación de error es el resultado de un cálculo

Comprobación Cíclica Redundante (CRC) realizado sobre el contenido del mensaje.

El campo CRC es añadido al mensaje como último campo del mensaje.

La forma de hacerlo es, añadir primero el byte de orden bajo del campo, seguido del

byte de orden alto. El byte de orden alto del CRC es el último byte a enviar en el

mensaje. Hay información adicional sobre comprobación de error mas adelante en

este anexo.

B.3.7 CÓMO SON TRANSMITIDOS LOS CARACTERES EN SERIE

Cuando los mensajes son transmitidos sobre redes serie Standard Modbus, cada

carácter o byte es enviado en este orden (izquierda a derecha):

Bit Menos Significativo (LSB)... Bit Más Significativo (MSB)

Con trama de carácter ASCII, la secuencia de bit es:

«r

Con Control

Inicie5 1 2 3 4 5

de

6

Sin Control de

Inic;io 1 2 3 4 5

Paridad

7 Paridad Paro

Paridad

6 7 Paro Pa "O

Figura B-3.- Orden de bits (ASCII)

Con trama de carácter RTU, la secuencia de bit es:

Con Control de Paridad

Inicio 1 2 3

Sin

Inicio 1 2

4 5 6

Control

3 4 5

-

7 8 Paridad Paro

de Paridad

6 7 8 Paro Pa "0

Figura B-4.- Orden de Bits (RTU)

XIV

B.4 MÉTODOS DE COMPROBACIÓN DE ERROR

Las redes series Standard Modbus utilizan dos tipos de comprobación de error. La

comprobación de paridad (par o impar) puede ser aplicada opcíonalmente a cada

carácter. La comprobación de la trama (LRC o CRC) es aplicada al mensaje

completo. Ambas comprobaciones, de carácter y de trama de mensaje son

generadas en el dispositivo maestro y aplicadas a los contenidos del mensaje antes

de la transmisión. El dispositivo esclavo comprueba cada carácter y la trama del

mensaje completo durante la recepción.

El maestro es configurado por el usuario para aguardar durante un tiempo de espera

predeterminado antes de abortar la transacción. Este intervalo es establecido para

ser lo suficientemente largo para que cualquier esclavo responda normalmente. Si el

esclavo detecta un error de transmisión, el mensaje no será tenido en cuenta. El

esclavo no construirá una respuesta para el maestro.

Así el tiempo de espera expirará y permite al programa del maestro tratar el error.

Observe que un mensaje direccionado a un dispositivo esclavo inexistente también

causará un error de tiempo excedido - time out.

Otras redes tales como MAP y Modbus Plus utilizan comprobación de trama a un

nivel por encima del contenido Modbus del mensaje. En esas redes, el campo de

comprobación LRC o CRC del mensaje Modbus no se aplica. En caso de error de

transmisión, el protocolo de comunicación específico a esas redes notifica al

dispositivo que inició la comunicación que ha ocurrido un error y le permite reintentar

o abortar de acuerdo a cómo ha sido configurado. Si el mensaje ha sido enviado,

pero el dispositivo esclavo no puede responder, puede ocurrir un error de tiempo

excedido que puede ser detectado por el programa del maestro.

XV

B.4.1 CONTROL DE PARIDAD

Los usuarios pueden configurar ios controladores para Control de paridad Par o

Impar, o Sin Control de paridad. Esto determinará cómo será iniciado el bit de

paridad en cada carácter.

Si se especifica cualquier control de paridad Par o Impar, se contabilizará la cantidad

de bits que tienen valor 1 en la porción de datos de cada carácter (siete bits de datos

para modo ACSII, u ocho para RTU). Al bit de paridad habrá de darse valor O o 1,

para que se obtenga finalmente un número par o impar, respectivamente, de bits con

valor 1.

Por ejemplo, estos 8 bits de dato forman parte de una trama de carácter RTU:

1100 0101

La cantidad de bits de valor 1 en el dato es cuatro. Si se utiliza Control de Paridad

Par, el bit de paridad de la trama debe establecerse a valor O, haciendo que la

cantidad de bits de valor 1 siga siendo un número par (cuatro). Si se utiliza Control

de Paridad Impar, el bit de paridad deberá tener valor 1, resultando una cantidad de

bits de valor 1, impar (cinco).

Cuando el mensaje es transmitido, el bit de paridad es calculado y aplicado a la

trama de cada carácter. El dispositivo receptor cuenta la cantidad de bits de valor 1 y

establece un error si no coincide la paridad con la configurada para ese dispositivo

(todos los dispositivos en la red Modbus deben ser configurados para usar el mismo

método de Control de paridad).

Obsérvese que la comprobación de paridad sólo detecta si un número impar de bits

se han alterado en una trama de carácter durante la transmisión. Por ejemplo, si se

utiliza control de paridad Impar y dos bits de valor 1 de un carácter que tiene en

origen 3 bits con valor 1, han quedado falseados (pasan a valor 0) durante la

transmisión, el resultado es todavía un cómputo impar de bits de valor 1 (y por lo

tanto el error no es detectado por este método).

Si se especifica control No Pandad, no se transmite bit de paridad y no se hace

comprobación de paridad. Se transmite un bit de paro adicional para rellenar la trama

de carácter.

B.4.2 COMPROBACIÓN LRC

En modo ASCII, los mensajes incluyen un campo de comprobación de error que está

basado en un método de Comprobación Longitudinal Redundante (LRC).

El campo LRC controla el contenido del mensaje, a excepción de los ':' del comienzo

y el par CRLF. Es aplicado con independencia de cualquier método de control de

paridad utilizado para los caracteres individuales del mensaje.

Eí campo LRC es un byte, conteniendo un valor binario de ocho bits. El valor LRC es

calculado por el dispositivo emisor, que añade el LRC al mensaje. El dispositivo

receptor calcula el LRC durante la recepción del mensaje y compara el valor

calculado con el valor recibido en el campo LRC. Si los dos valores no son iguales,

resulta un error.

El valor LRC se calcula sumando entre sí los sucesivos bytes del mensaje,

descartando cualquier acarreo y luego complementando a dos el valor resultante. Se

realiza sobre el contenido del campo de mensaje ASCII excluyendo el carácter ' : ' de

comienzo del mensaje y excluyendo el par CRLF de final de mensaje.

En la lógica de programación de consoladores, la función CKSM calcula el LRC en

base al contenido del mensaje.

B.4.3 COMPROBACIÓN CRC

En modo RTU, los mensajes incluyen un campo de comprobación de error que está

basado en un método Comprobación de Redundancia Cíclica (CRC). El campo CRC

controla el contenido del mensaje completo. Se aplica con independencia de

XVII

cualquier método de control de paridad utilizado para los caracteres individuales del

mensaje.

El campo CRC es de dos bytes, conteniendo un valor binario de 16 bits. El valor CRC

es calculado por el dispositivo emisor, que añade el CRC al mensaje. El dispositivo

receptor calcula el CRC durante la recepción del mensaje y compara el valor

calculado con el valor recibido en el campo CRC. Si los dos valores no son iguales,

resulta un error.

Para calcular el valor CRC Modbus se precarga un registro de 16 bits, todos ellos a

1. Luego comienza un proceso que toma los sucesivos bytes del mensaje y los opera

con el contenido del registro y actualiza éste con el resultado obtenido. Sólo los 8 bits

de dato de cada carácter son utilizados para generar el CRC. Los bits de arranque y

paro y el bit de paridad, no se tienen en cuenta para el CRC.

Durante la generación del CRC, se efectúa una operación booleana OR exclusivo

(XOR) a cada carácter de 8 bits con el contenido del registro. Entonces al resultado

se le aplica un desplazamiento de bit en la dirección de bit menos significativo (LSB),

rellenando la posición del bit más significativo (MSB) con un cero. El LSB es extraído

y examinado. Si el LSB extraído fuese un 1, se realiza un XOR entre el registro y un

valor fijo preestablecido (*). Si el LSB fuese un O, no se efectúa un el XOR.

Este proceso es repetido hasta haber cumplido 8 desplazamientos. Después del

último desplazamiento (el octavo), el próximo byte es operado XOR con el valor

actual del registro y el proceso se repite con ocho desplazamientos más, como se ha

descrito mas arriba y así con todos los bytes del mensaje. El contenido final del

registro, después de que todos los bytes del mensaje han sido procesados, es el

valor del CRC.

Cuando el CRC es añadido al mensaje, primero se añade el byte de orden bajo

seguido del byte de orden alto.

XVIII

En la lógica de programación de consoladores, la función CKSM calcula el CRC en

base al contenido del mensaje. Para aplicaciones con ordenadores, se acompaña un

ejemplo detallado sobre la generación del CRC, en el Apéndice C.

(*) El valor preestablecido es A001 hex, correspondiente al polinomio

generador CRC16 ^Inverso', que es el que se aplica al CRC Modbus.

B.5 DATOS Y FUNCIONES DE CONTROL

B.5.1 FORMATOS DE FUNCIONES MODBUS

B.5.1.1 Cómo son expresados los valores numéricos

A menos que se especifique otra cosa, los valores numéricos (tales como

direcciones, códigos, o datos) se expresan como valores decimales en el texto de

esta sección. Son expresados como valores hexadecimales en los campos del

mensaje de las figuras.

B.5.1.2 Direcciones en los Mensajes Modbus

Todas las direcciones en los mensajes Modbus son referenciadas a cero. La primera

unidad de cada tipo de dato es direccionada como parte número cero.

Por ejemplo: La bobina conocida como 'bobina 1 'en un controlador programable es

direccionada como bobina 0000 en el campo de dirección de un mensaje Modbus.

La bobina 127 decimal es direccionada como bobina 007E hex (126 decimal).

E! registro mantenido 40001 es direccionado como registro 0000 en el campo de

dirección de un mensaje Modbus. El campo código de función ya especifica una

operación sobre un 'registro mantenido1. Por lo tanto la referencia '4XXXX' está

implícita.

El registro mantenido 40108 es direccionado como registro 006B hex (107 decimal).

XIX

B.5.1.3 Campos contenidos en los Mensajes Modbus

La Tabla B-3, muestra un ejemplo de un mensaje de petición Modbus. La Tabla B-4

es un ejemplo de una respuesta normal. Ambos ejemplos muestran los campos

contenidos en hexadecimai y también cómo estaría distribuido en la trama, un

mensaje en modo ASCII o en modo RTU.

La petición del maestro es una solicitud de Lectura de Registros Mantenidos, al

dispositivo esclavo con dirección 06. El mensaje solicita datos numéricos de tres

registros mantenidos, 40108 al 40110.

Observe que el mensaje especifica la dirección de comienzo como 0107 (006B hex).

La respuesta del esclavo replica el código de función, indicando que esto es una

respuesta normal.

El campo 'Cómputo de Bytes' especifica cuántas unidades de datos de 8 bits se

devuelven, muestra la cantidad de bytes de datos que vienen a continuación, bien

ASCII o RTU.

(Nota del traductor: sólo en el modo RTU coincide con el número de bytes de datos).

En el modo ASCII, este valor representa la mitad del cómputo real de caracteres

ASCII en el dato, ya que en este modo, cada dígito hexadecimai de 4 bits requiere un

carácter ASCII y por lo tanto, debe haber dos caracteres ASCII para contener cada

unidad de dato de 8 bits.

Por ejemplo, el dato; 63 hex se envía como un byte ~ ocho bits - en modo RTU (0110

0011).

El mismo valor, enviado en modo ASCII requiere dos caracteres ASCII, el ASCII £6!

(011 0110) y el ASCII '3' (011 0011). El campo 'Cómputo de bytes1 contabiliza este

dato como una sola de dato de 8 bits, con independencia del método de trama de

carácter (ASCII o RTU).

XX

B.5.1.4 Cómo Usar el Campo Cómputo de Bytes

Cuando Vds. construya respuestas en buffers, ponga en el campo correspondiente al

Cómputo de Bytes un valor igual a la cantidad de bytes de datos contenidos en su

mensaje (2 x n° de datos a enviar - byte alto y byte bajo de cada dato -).

La Tabla B-3 y B-4, muestra cómo se implementa el cómputo de bytes en una

respuesta típica.

PETICIÓNNombre del CampoCabeceraDirección del Esclavo

Función

Dirección Comienzo Alto

Dirección Comienzo Bajo

No. De Registros Alto

No. De Registros Bajo

Comprobación de ErrorTerminación

Datos del Ejemplo(Hex)

06

03

00

OB

00

03

Total Bytes:

CaracteresASCII

: (dos puntos)060300B00003

LRC (2 caract)CRLF17

Campo 8-BitsRTU

Ninguno00000110

00000011

0000 0000

01101011

0000 0000

00000011

CRC(16bÍts)Ninguno

8

Tabla B-3.- Petición del Maestro con Trama ASCII/RTU

RESPUESTANombre del CampoCabeceraDirección del Esclavo

Función

Computo de Bytes

Dato Alto

Datos del Ejemplo(Hex)

06

03

06

02

CaracteresASCII

: (dos puntos)06030602

Campo 8-BitsRTU

Ninguno0000 0110

00000011

00000110

00000010CONTINUA....

XXI

.... SIGUE

Dato BajoDato Alto

Dato Bajo

Dato Alto

Dato Bajo

Comprobación de Error

Terminación

2B

00

00

00

63

Total Bytes

2B00000063

LRC (2caract)

CRLF23

0010 1011

0000 0000

0000 0000

0000 0000

01100011

CRC (16 bits)

Ninguno

11

Tabla B-4.- Respuesta de un Esclavo con Trama ASCII/RTU

B.6 CÓDIGOS DE FUNCIÓN SOPORTADOS POR LOS

CONTROLADORES

El listado de más abajo muestra los códigos soportados por ¡os controladores

Modicon. Los códigos se listan en decimal.

'Y' indica que la función está soportada. [N! indica que no está soportada.

Código0102030405060708091011

12

131415

NombreLeer Estados de BobinasLeer Estados de EntradasLeer Registros MantenidosLeer Registros de EntradasForzar una única BobinaPreestablecer un único RegistroLeer Status de ExcepciónDiagnósticosProgramar 484Selección 484Buscar contador de eventos deComunic.Buscar Anotac de eventos deComunic.Programar ControladorSelección ControladorForzar Múltiples Bobinas

384YYYYYYY

NNY

Y

YYY

484YYYYYYY

YYN

N

NNY

584YYYYYYY

NNY

Y

YYY

884YYYYYYY

NNN

N

NNY

M84YYYYYYY

NNN

N

NNY

984YYYYYYY

NNY

Y

YY

Y CONTINUA....

XXII

.... SIGUE16

171819202122

2324

Preestablecer Múltiples Registros

Reportar Identificación de EsclavoProgramar 884/M84Resetear Enlace de ComunicacionesLeer Referencia GeneralEscribir Referencia GeneralEscribir con máscara en Registros4XLeer/Escribir Registros 4XLeer Cola FIFO

Y

YNNNNN

NN

Y

YNNNNN

NN

Y

YNNYYN

NN

Y

YYYNNN

NN

Y

YYYNNN

NN

Y

YNNYY

(1)

(D(D

Nota: (1) Función sólo soportada por 984-785

Tabla B-5.- Códigos de Funciones Modbus

B.6.1 RESPUESTAS DE EXCEPCIÓN

Excepto para mensajes tipo difusión, cuando un dispositivo maestro envía una

petición a un dispositivo esclavo, espera una respuesta normal

Uno de cuatro posibles eventos puede ocurrir desde la petición del maestro;

• Si el dispositivo esclavo recibe la petición sin error de comunicación y puede

manejar la petición normalmente, devuelve una respuesta normal.

• Si el esclavo no recibe la petición debido a un error de comunicación, no hay

devolución de respuesta. El programa del maestro eventualmente procesará

una condición de tiempo excedido - time out -, para la petición.

• Si el esclavo recibe la petición, pero detecta un error de comunicación

(paridad, LRC, o CRC), no hay devolución de respuesta. El programa del

maestro eventualmente procesará una condición de tiempo excedido — time

out-, para la petición.

• Si el esclavo recibe la petición sin error de comunicación, pero no puede

manejarla (por ejemplo, si la solicitud es leer un una bobina o registro

inexistente), el esclavo devolverá una respuesta de excepción informando al

maestro de la naturaleza del error.

XXIII

El mensaje de respuesta de excepción tiene dos campos que lo diferencian de una

respuesta normal;

B.6.2 CAMPO DE CÓDIGO DE FUNCIÓN

En una respuesta normal el esclavo replica el código de función de la petición original

en el campo del código de función de la respuesta. Todos los códigos de función

tienen el bit más significativo (MSB) a O (sus valores están por debajo de 80

hexadecimal). En una respuesta de excepción, el esclavo establece el MSB del

código de función a LEsto hace que el código de función en una respuesta de

excepción resulte 80 hexadecimal mas alto de lo que sería para una respuesta

normal.

Con el MSB del código de función activado, el programa de aplicación del maestro

puede reconocer la respuesta de excepción y puede examinar en el campo de datos

el código de excepción.

B.6.3 CAMPO DE DATOS

En una respuesta normal, el esclavo puede devolver datos o estadísticas en el

campo de datos (cualquier información que fuera solicitada en la petición). En una

respuesta de excepción, el esclavo devuelve un código excepción en el campo de

datos. Esto define la condición del esclavo que causó la excepción.

La tabla B-6, muestra un ejemplo de una petición del maestro y una respuesta de

excepción de un esclavo. Los campos del ejemplo se muestran en hexadecimal.

PETICIÓNByte

1234

Nombre del Campo

Dirección del EsclavoFunciónDirección Comienzo AltoDirección Comienzo Bajo

Datos del Ejemplo(HEX)

OA0104

A1 CONTINUA....

XXIV

.... SIGUE 5

67

No. Bobinas AltoNo. Bobinas BajoLRC

00014F

RESPUESTA DE EXCEPCIÓNByte

1234

Nombre del Campo

Dirección del EsclavoFunciónCódigo de ExcepciónLRC

Datos del Ejemplo(HEX)

OA81024F

Tabla B-6.~ Petición del Maestro y Respuesta de Excepción del Esclavo

En este ejemplo, el maestro direccíona una petición al dispositivo esclavo 10 (OA

hex).

Ef código de función (01) es corresponde a una operación Leer el Estado de una

Bobina.

Se devuelve el estado de la bobina en la dirección 1245 (04A1 hex). Observe que

sólo se lee una bobina, como se ha especificado en el campo de! número de bobinas

(0001).

Si la dirección de la bobina es inexistente en el dispositivo esclavo, el esclavo

devolverá la respuesta de excepción con el código de excepción mostrado (02). Eso

especifica un dato de dirección ilegal para el esclavo. Por ejemplo, si el esclavo es un

984-385 con 512 bobinas, podría devolver este código.

B.7 CÓDIGOS DE EXCEPCIÓN

Código

01

02

Nombre

FUNCIÓN ILEGAL

DATO DE

DIRECCIÓN ILEGAL

Significado

El código de función recibido en la petición no es una

acción permitida para el esclavo. Si un comando

Completar Selección de Programa fue notificado, este

código Índica que no le precedió función programa.

El dato de dirección recibido en la petición no es una

dirección permitida para el esclavo CONTINUA....

.... SIGUE

03

DATO DE VALOR

ILEGAL

XXV

Un valor contenido en el campo de datos de la petición

no es un valor admisible para el esclavo.

04 FALLO

DISPOSITIVO

ESCLAVO

Ha ocurrido un error no recuperable mientras el esclavo

estaba intentando ejecutar la acción solicitada.

05 RECONOCIMIENTO El esclavo ha aceptado la petición y está procesándola,

pero requerirá un tiempo largo para hacerlo. Esta

respuesta se devuelve para prevenir que ocurra un

error de tiempo excedido en el maestro. El maestro

puede notificar a continuación un mensaje Completar

Selección de programa para determinar si se ha

completado el procesamiento.

06 DISPOSITIVO

ESCLAVO

OCUPADO

El esclavo está ocupado procesando un comando de

programa de larga duración. El maestro debería

retransmitir el mensaje mas tarde cuando el esclavo

esté libre.

07 RECONOCIMIENTO

NEGATIVO

El esclavo no puede efectuar la función de programa

recibida en la petición. Este código es devuelto por una

petición de programación fallida, utilizando código de

función 13 ó 14 decimal. El maestro debería pedir al

esclavo diagnóstico o información de error.

08 ERROR DE

PARIDAD EN

MEMORIA

El esclavo ha intentado leer memoria extendida, pero

ha detectado un error de paridad en la memoria. El

maestro puede reintentar la petición, pero el servicio

debe ser requerido al dispositivo esclavo.

Tabla B-7.~ Códigos de Excepción

B.7.1 GENERACIÓN DE LRC

El campo Comprobación de Redundancia Longitudinal (LRC) es un byte, que

contiene un valor binario de 8 bits. El valor LRC es calculado por el dispositivo

emisor, que añade el LRC al mensaje. El dispositivo receptor recalcula un LRC

XXVI

durante la recepción del mensaje y compara el valor calculado con el valor verdadero

recibido en el campo LRC. Si los dos valores no son iguales, resulta un error.

El LRC se calcula sumando entre sí los sucesivos bytes del mensaje, descartando

cualquier acarreo y luego complementando a dos el valor resultante. El LRC es un

campo de 8 bits, por lo tanto cada nueva suma de un carácter que resultara ser

mayor de 255 simplemente 'hace pasar' el valor del campo por cero. Dado que no

hay un noveno bit, el acarreo se descarta automáticamente.

Un procedimiento para generar un LRC es;

1. Sumar todos los bytes del mensaje, excluyendo los 'dos puntos1 de comienzo

y el par CRLF del final. Sumarlos en un campo de 8 bits, así serán

descartados los acarreos.

2. Restar el resultado del paso anterior de FF hex (todos los bit a 1), para

producir el complemento a uno.

3. Sumar 1 al resultado del paso anterior para producir el complemento a 2.

Situando el LRC en el Mensaje.- Cuando los 8 bits del LRC (2 caracteres ASCII)

son transmitidos en el mensaje, el carácter de orden alto será transmitido en primer

lugar, seguido por eí carácter de orden bajo.

Por ejemplo, si el valor del LRC es 61 hex (0110 0001);

Direc Fuñe Comp

Datos

Dato Dato Dato Dato LRC

Hl

LRC

LO

CR LF

6 1

Tabla B-8.- Secuencia de Caracteres LRC

XXVII

B.7.2 GENERACIÓN DE CRC

El campo de Comprobación de Redundancia Cíclica es de dos bytes, conteniendo un

valor binario de 16 bits. El valor del CRC es calculado por el dispositivo emisor, el

cual añade el CRC al mensaje. El dispositivo receptor recalcula un CRC durante la

recepción del mensaje y compara el valor calculado con el valor actual recibido en el

campo de CRC. Si los dos valores no son iguales, resulta un error.

Para calcular el valor CRC Modbus se precarga un registro de 16 bits, con todos

ellos a 1. Luego comienza un proceso que toma los sucesivos bytes del mensaje y

los opera con el contenido del registro y actualiza éste con el resultado obtenido.

Sólo los 8 bits de dato de cada carácter son utilizados para generar el CRC. Los bits

de arranque y paro y el bit de paridad, no afectan al CRC.

Durante la generación del CRC, se efectúa una operación booleana OR exclusivo

(XOR) a cada carácter de 8 bits con el contenido del registro. Entonces al resultado

se le aplica un desplazamiento de bit en la dirección de bit menos significativo (LSB),

rellenando la posición del bit más significativo (MSB) con un cero. El LSB es extraído

y examinado. Si el LSB extraído fuese un 1, se realiza un XOR entre el registro y un

valor fijo preestablecido. Si el LSB fuese un O, no se efectúa el XOR.

Este proceso es repetido hasta haber cumplido 8 desplazamientos. Después del

último desplazamiento (el octavo), el próximo byte es operado XOR con el valor

actual del registro y el proceso se repite con ocho desplazamientos más, como se ha

descrito mas arriba y así con todos los bytes del mensaje.. El contenido final del

registro, después que todos los bytes del mensaje han sido procesados, es el valor

del CRC.

XXVIII

Un procedimiento para generar un CRC es;

1. Cargar un registro de 16 bits que denominaremos registro CRC, con FFFF

(todos 1).

2. XOR del primer byte - 8 bits - del mensaje con el byte de orden bajo del

registro CRC de 16 bits, colocando el resultado en el registro CRC.

3. Desplazar el registro CRC un bit a la derecha (hacia el LSB - bit menos

significativo, rellenando con un cero el MSB - bit mas significativo -. Extraer y

examinar el LSB.

4. (Si el LSB era 0): Repetir paso 3 (otro desplazamiento); (Si el LSB era 1):

Hacer XOR entre el registro CRC y el valor polínómico A001 hex (1010 0000

00000001).

5. Repetir los pasos 3 y 4 hasta que se hayan efectuado 8 desplazamientos. Una

vez hecho esto, se habrá procesado un byte completo - 8 bits -.

6. Repetir los pasos 2 al 5 para el próximo byte - 8 bits - del mensaje. Continuar

haciendo esto hasta que todos los bytes hayan sido procesados.

7. El contenido final del registro CRC es el valor CRC.

8. Cuando el CRC es situado en el mensaje, sus bytes de orden alto y bajo han

de ser permutados como se describe mas abajo.

Situando el CRC en el Mensaje.- Cuando el CRC de 16 bits (2 bytes) es transmitido

en el mensaje, el byte de orden bajo se transmitirá primero, seguido por el byte de

orden alto.

Por ejemplo, si el valor del CRC es 1241 hex (0001 00100100 0001):

Direc Fuñe Comp

Datos

Dato Dato Dato Dato CRC

LO

CRC

HI

41 12

Tabla B-9.- Secuencia de byte CRC".

(1).-Tomado textualmente de:http://www.step.es/personales/durda/Download zone/Own/PI MBUS 300-RevJ-spO.pdf

ANEXO C

"ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DEL SENSOR

DE NIVEL ULTRASÓNICO UM 30"

: UIV! 30 Uítrasonic sensor

Operatingscanning range30 ... 1300 mm

Uítrasonic sensor

Dimensional drawing

m High measurement accuracy

thanks to time-of-flight

measurement

H Independent of material shape

(including films, giass and bottíes)

B TeacrHn

B ínsensitive to dirt, dust and fog

m Operating scanning range up

to 1,300 mm• Binary outputs or analog output

AccessoriesMountingsystems_

Adjüsiments possíbleA!l types

Connection types

5-pIn, M12

127.573.5

M woX

en

Fastening ñute, width across 36 mmConnection plug M 12Control and display paneíSetting key 2Setting key 121

UM 30-11111UM 30-05111UM 30-13111

UM 30-11102

UM 30-02102

UM 30-13102

UM 30-11113

U M 30-12113UM 30-13113

i 5-pin, M 12 5-p¡n, M 12

-4

MUÍ 3 _

whti 2,,-<=:Í 5gra

M

QANC

SENSICK i SICK AG • Industria! Sensors • Germany - All rights reservad 8 010 312/12-03-03

UM30

Technlcal data ÜM 30- '11,111,

Operating scanníng range

(limiting scanning range) 30... 250 mm (350)

60 ... 350 mm (600)

200 ... 1300 mm (2QQO)

Switching outputs, reversible3)

, Q2: PNP, Vs -2 V, lma, = 500 mA

70 ms

110 msSwitching frequency 11/s

S/s6/s

Switching hysteresis 20 mm

5 mm

2.5 mm

Standby deiay 2 s

Connectlon type Plug M 12, 5-pin

Enclosure rating IP 65

Ambient temperature 6) Operation -20 °C ... +70 °C

Storage -40 °C ... +85 °CWeight 260 g

Housíng material Nickel-plated brass

•

1

i

:*

;¡

i

,t

'

i

i .

ii

i'

JJ ü'mit valúes2) Without load3> Outputs short-clrcuit protected

Detectlon ranges

4) Automatic switching between voltageand current outputs dependent on load

Current output 4 ... 20 mA:

\toltage output O ... 10 V:RL£100kíí;Vs>15V

5) OnlywithUMSO- 3: Recoveiy time32 ms according to EMC EN 50 313

$ Temperature compensaüonat-20...+50"C

Order Information

100 50

.....

—

gj3]

m

N\

;!l

i

f1

cc

i"33

O

\

-

'<

50 100

I2

^

\

1M 30-11U... .

"" I

_—

IÍIKÍI]

50

100

150

200

250

300

350

200 IDO

E

E

E

1-X

HB

^

-j

¡

i

j

,-,

íC

33

0

/X,

v\100 200

1 1UM 30-1211;

t

íi

'

50 mm

__

Ii-

(mm]

100

200

3OO

400

500

GOO

700

800 400

i

h

1-

1=

"7i

_*

it

\

C

/

1

-— .

í

;i3

J

T

»— "

-

400 800

UM30-J3Ua.

i

1-

00 Ii

-

1m

r-*.

—

i-

—

Type

UM 30-11111

UM 30-12111

UM 30-13111

l¡m] UM 30-11112

UM 30-12112

*°° UM 30-13112

UM 30-111 13

800 UM 30-12113

UM 30-13113

Part no.6 025 6556 025 6566 025 6576 025 6606 025 6616 025 6626 025 6656 025 6666 025 667

1600

2000

2400

2BOO

I Aligned piste 500 x 500 mm

| Pipe diameter 10 mm

| Pipe díameter 27 mm

I Operating scanning rangeUmitíng scanníng range

8 010 312/12-03-03 © SICK AG • Industrial Sensors • Germany - All rights reservad SENSICK

UM 30 Ultrasonic sensor

{•»lOperatingscanning range350 ...3400 mm

Ultrasonic sensor

Dimensional drawíng

« High measurement accuracy

thanks to time-of-flight

measurement

• Independent of material shape

(including films, gtass and botties)

• Teach-in

• ínsensitive to dirt, dust and fog

m Operating scanning range up

to 3,400 mm

B Binary outputs or analog output

Adjustments ppssible

. AH types

135.5

Connecíion types

UM 30-14111

48.5

ISt

tn

M 30x1.5

Fastening ñute, width across 36 mm

Connecíion plug M 12

Control and dlsplay panel

Setting key 2

Setting key i

21

UM 30-14102 U M 30-14113

Accessories

Mounting systems5-pin, M 5-pln, M 12

blu

wht

ñ' 1

4

3

L+

M

QI.QINC

5-pin, M 12

bikj 4i.-—U.(=;

! ^,,,nbJ,"L,._,

. wbti 2

NC

M

M SENS1CK i SICK AG • Industrial Sensors • Germany • All righís reserved 8 010 312/12-03-03

UM30

Technical data UM 30-

Operating scanning range

(límiting scanning range)

Ultrasonic frequency

Resolution

Reproducibllity

Accuracy

Supply voltage Vs

Ripple

Current consumption2)

Switching outputs, reversible3)

350 ... 3400 mm (5000) [&J&

120 kHz feOSeí

Imm ¡ ¿rf

± 0.15 % of final valué iftfc^í

£ 2% of final valué

12...30VDCD &£t*~j. -m DA !*"<* ****X 1U "íí) ¡íí&i ' f

< 70 mA &»Q: 1 x PNP, Vs -2 V, lmax = 500 mA (££&

j4íáfeífr'¿^>í

rflá

i¡443¿2&£* ™1*/'

. <-,««?;/.

í»^^ÍÉUI/-ÍÍ

»í^í-, .fl ít 'fi ¡<.^-rH.-

*r,"^1

r - »

Analog output, reversible3)4)

i, Q2: 2 x PNP, Vs -2 V. ímax = 500 mA

A: 4 ... 20 mA/0 ... 10 V

Responsetime5)

Switching frequency

Switching hysteresls

Standby delay

Connection type

Enclosure rating

Ambient temperatura 6)

Weight

Houslng material

180 ms t SS?^3/s \S&f£

50 mm I* T* '23 (

Plug M 12, 5-pin L

IP65 |

Operation -20 °C ... +70 °C i _,

Storage -40 °G ... +85 °C | <*

310 g I""™.

Nickel-plated brass | ' ,

?í£v-'

^^

-?

j»-*« f

„

» f .,

'~™

fí

>

'

W Limii valúes2) Withoutfoad3> Outputs short-círcuit protected

4) Automatic switching between voltageand current outputs dependen! on load

Current output 4 ... 20 mA:

RL<ioon,vs>Voltage output O .

±2V... 10 V:

s> Onlyxvith UM30- ^3:Recoverytimeaccording to EMV EN 50 319

$ Temperatura compensationat~20...-f50"C

Detection ranges Order information

Type

UM 30-14111

UM 30-14102

UM 30-14113

Part no.

6 025 658

6 025 6636 025 668

j Aligned píate 500 x 500 mm

| Pipe diameter 27 mm

| Operatingscanningrange

jOJümitingi scanning,range__

8 010 312/12-03-03 © SICK AG • Industrial Sensors • Germany - All rights reserved SENS1CK