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ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL Facultad de Ingeniería en Electricidad y Computación “Instrucciones Add-On y subrutinas” LABORATORIO DE AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS INDUSTRIALES Presentado por: Gabriel Ricardo Velásquez Albuja Profesor: José Enrique Cueva Tumbaco Paralelo: 104 GUAYAQUIL - ECUADOR II TÉRMINO 2020
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ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL
Facultad de Ingeniería en Electricidad y Computación
“Instrucciones Add-On y subrutinas”
LABORATORIO DE AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS INDUSTRIALES
Presentado por:
Gabriel Ricardo Velásquez Albuja
Profesor:
José Enrique Cueva Tumbaco
Paralelo:
104
GUAYAQUIL - ECUADOR
II TÉRMINO 2020
I
ÍNDICE GENERAL
ÍNDICE GENERAL ........................................................................................................ I
CAPÍTULO 1 ................................................................................................................ 2
1. Introducción ....................................................................................................... 2
CAPÍTULO 2 ................................................................................................................ 2
2. Metodología ....................................................................................................... 3
2.1 Diseño de la red .............................................................................................. 3
2.2 Diagrama de conexiones de entradas y salidas del controlador ..................... 3
2.3 Diagrama de flujo de la solución ..................................................................... 4
CAPÍTULO 3 ................................................................................................................ 7
3. Resultados y análisis ......................................................................................... 7
3.1 Análisis de resultados ..................................... Error! Bookmark not defined.
3.1.1 Problema # 1 ............................................................................................ 7
3.2 Análisis de costos ......................................................................................... 15
CAPÍTULO 4 .............................................................................................................. 16
4. Conclusiones y recomendaciones.................................................................... 16
4.1 Conclusiones ................................................................................................ 16
4.2 Recomendaciones ........................................................................................ 16
BIBLIOGRAFÍA ............................................................ Error! Bookmark not defined.
ANEXOS ...................................................................... Error! Bookmark not defined.
2
CAPÍTULO 1
1. INTRODUCCIÓN
En esta práctica se emplearán diferentes lenguajes de programación como Ladder,
bloques de instrucciones y texto estructurado a través del uso de las subrutinas,
empleando para ello el controlador micro850 y el software Connected Component
Workbench, los cuales permitirán realizar el problema planteado en esta práctica.
Para la resolución del problema planteado se utilizará funciones de bloques definidas por
el usuario (UDFB) en los cuales se hará uso de la programación en texto estructurado
para realizar comparaciones y operaciones booleanas.
Por otro lado, se hará uso de las funciones definidas por el usuario (UDF) donde se
desarrollará la programación de bloques de instrucciones que permitirán realizar la
lectura del sensor de temperatura, setpoint e histéresis a través de las entradas
analógicas. Se utilizarán el UDFB y UDF anteriormente creados dentro del programa
principal del proyecto, los cuales permitirán dar solución al problema planteado.
El problema consiste en diseñar la programación de un sistema de control de
temperatura empleando la histéresis, el cual tiene un rango de temperatura de 2 a 10
grados centígrados. Además, se configurará el valor del setpoint que va desde 60 a 180
grados centígrados y través del valor medido por el transmisor de temperatura junto con
las operaciones y condiciones correspondientes se encenderá o apagará la resistencia
de calentamiento que se encuentra a la salida del PLC. Finalmente, para la selección del
setpoint y la histéresis se hará uso de 2 interruptores, en donde 01 se refiere al setpoint
y 11 corresponde a la histéresis.
CAPÍTULO 2 2. METODOLOGÍA
2.1 Diseño de la red
La red industrial implementada consta de un ordenador o computadora que
permitirá conectarse con el CPU o PLC para realizar la programación en Ladder
que permitirá resolver los problemas planteados. Adicionalmente para observar la
simulación del proceso se utilizará el software FactoryTalk View Machine Edition.
Figura 1: Topología de la red implementada
2.2 Diagrama de conexiones de entradas y salidas del controlador
El ejercicio consta de:
• Entrada digital DI_0– Start
• Entrada digital DI_1 – Paro
• Entrada digital DI_2 – Input1
• Entrada digital DI_3 – Input2
• Entrada digital DI_4 – Termostato (switch de temperatura).
• Salida digital DO_0 – Luz piloto
• Salida digital DO_1 – Resistencia de calentamiento
• Entrada analógica AI_0: Setpoint (60-180℃0-10V)
• Entrada analógica AI_1: Histéresis (2-10℃0-5V)
• Entrada analógica AI_2: Transmisor de temperatura (0-180℃0-10V)
• Entrada analógica AO_0: Voltaje transmisor (0-180℃0-10V)
Figura 2: Diagrama de conexiones de entradas y salidas del controlador micro850.
2.3 Diagrama de flujo de la solución
Ejercicio 1 El siguiente diagrama de flujo corresponde a un sistema de control de temperatura
empleando la histéresis, el cual tiene un rango de temperatura de 2 a 10 grados
centígrados. Además, se configurará el valor del setpoint que va desde 60 a 180 grados
centígrados y través del valor medido por el transmisor de temperatura junto con las
operaciones y condiciones correspondientes se encenderá o apagará la resistencia de
calentamiento que se encuentra conectada a la salida digital del PLC. Para la selección
del setpoint y la histéresis se hará uso de dos interruptores, en donde 01 se refiere al
setpoint y 11 corresponde a la histéresis.
CAPÍTULO 3 3. RESULTADOS Y ANÁLISIS
3.1.1 Problema # 1
Figura 3: Programación en Ladder para la puesta en marcha del proceso, activación del setpoint y
de la histéresis.
Figura 4: Escalamiento del valor del setpoint.
Figura 5: Escalamiento del valor de la histéresis.
Figura 6: Escalamiento del valor del transmisor de temperatura.
Figura 7: Encendido y apagado de la resistencia de calentamiento dependiendo del rango de
temperatura.
Figura 8: Programación en texto estructurado para el encendido y apagado de la resistencia de
calentamiento.
Figura 9: Programación en bloques de instrucciones para el escalamiento de las señales
analógicas.
Figura 10: Programación en bloques de instrucciones para el envío de la lectura de temperatura
hacia una salida analógica.
Figura 11: Puesta en marcha del proceso o sistema.
Figura 12: Ingreso de los valores del setpoint, histéresis y del transmisor de temperatura y activación del setpoint.
Figura 13: Activación de la resistencia de calentamiento debido a que su temperatura es inferior a
los valores de la ventana de histéresis.
Figura 14: Activación de la histéresis y de la resistencia de calentamiento.
Figura 15: Activación de la resistencia de calentamiento debido a que se encuentra fuera de la
ventana de histéresis.
Figura 16: Desactivación de la resistencia de calentamiento debido a que ha superado los rangos
de la ventana de histéresis.
Figura 17: Activación del termostato (switch de temperatura) como medio de protección del
proceso.
ANÁLISIS DE LA SOLUCIÓN PLANTEADA
Programación de un sistema de control de temperatura con histéresis (ON-OFF).
Cuando se presiona Start el sistema se pone en marcha, en donde se enciende una luz
piloto para indicar dicho estado, tal y como se observa en la ilustración 11. Una vez
puesta en marcha el proceso está en espera hasta que se seleccione el valor del setpoint
y el valor de la histéresis. Para ello se tiene dos interruptores llamados input1 e input2,
donde la combinación 01 permite seleccionar el setpoint mientras que el valor 11 permite
selecciona la histéresis.
Una vez que se activa el setpoint o la histéresis, el transmisor de temperatura empieza
a enviar las señales de voltaje hacia la entrada analógica AI_02 y a través de un bloque
normalizador y escalador se obtiene el valor en grados centígrados medido por dicho
transmisor, el cual tiene un rango entre 0 y 180℃.
El valor de la histéresis es enviado hacia la entrada analógica AI_01 mientras que el valor
del setpoint es enviado hacia la entrada analógica AI_00, donde se realiza la respectiva
normalización y escalamiento para obtener el valor en grados centígrados siendo estos
de 2 a 10℃ y 60 a 180℃ respectivamente
Si la lectura del transmisor de temperatura es menor al valor de (setpoint-histéresis/2) se
enciende la resistencia de calentamiento y esta se mantendrá encendida hasta que dicha
lectura sea mayor a (setpoint+histéresis/2) tal y como se observa en la ilustración 15, es
decir, dicha resistencia se activa siempre que la temperatura sea menor al valor extremo
superior de la ventana de histéresis. Cuando la temperatura supera el valor de la ventana
de histéresis la resistencia de calentamiento se apaga como se observa en la ilustración
16.
Finalmente se tiene un termostato, es decir, un swtich de temperatura que sirve como
medio de protección para el proceso, el cual desactivará el sistema al instante cuando
se lo requiera.
3.2 Análisis de costos
Los productos a continuación fueron cotizados a través de las páginas webs oficiales
como Schneider, Alibaba, Rockwell Automation entre otros.
Descripción Cantidad Precio Precio total Controlador
Micro 850 1 $454.96 $454.96
Botonera de marcha y
paro 2 $2 $4
Termostato (switch de
temperatura) 1 $5 $5
Electroválvula válvula
(solenoide) 1 pulgada 1 $32 $32
Transmisor de
temperatura EE23
marca sensovant
1 $150 $150
Resistencia calentador
/calefón eléctrico Astra
220 [V] 10500 [W]
1 $25 $25
Tanque para
almacenamiento de
agua de 50 galones
1 $30 $30
Potenciómetro de
10k 1 $0.50 $0.50
CAPÍTULO 4
4. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
4.1 Conclusiones
• Mediante el lenguaje en texto estructurado se puede realizar la programación
para fórmulas matemáticas o comparaciones ya que resultan más sencillo y
rápido de desarrollar haciendo uso de los UDFB O UDF para que el programa
se vuelva más legible.
• Es posible reutilizar las veces que se requiera cada uno de los UDFB O UDF
creados, permitiendo simplificar la programación desarrollada y aprovechando
las ventajas que ofrece cada uno de los lenguajes de programación como lo son
Ladder, texto estructurado y bloques de instrucciones.
• Los UDF poseen una gran similitud a una subrutina debido a que estos poseen
parámetros de entrada y solo cuentan con unos parámetros de salida, sin
embargo, es necesario que las variables locales pasen a la UDF como
parámetros de entrada.
• A través de los UDFB es posible realizar cálculos complejos que contienen
varias salidas y además cuando se necesitan de múltiples instancias, el UDFB
utiliza una menor cantidad de memoria en comparación con el UDF debido a
que estos no forman parte de un proyecto hasta que se instancien como
variables.
4.2 Recomendaciones
• Cuando se utilicen los distintos bloques de instrucciones verificar el tipo de dato
de cada una de las variables a utilizar, ya que de lo contrario se mostrará un
error al momento de simular o compilar.
• Al momento de utilizar funciones de bloques definidas por el usuario (UDFB) o
funciones definidas por el usuario (UDF) verificar el tipo de dirección de cada
una de las variables utilizadas, ya que al momento de emplear dichas funciones
en el programa principal puede que no aparezcan algunas de las entradas o
salidas requeridas.
• Compilar cada una de los tipos de funciones conforme se los vaya creando ya
que esto permitirá detectar los posibles errores en la programación realizada,
resultando más sencillo de corregir dichos errores que cuando se compila la
totalidad del proyecto al final.
• Tratar en los posible crear subrutinas utilizando ya sea UDFB o UDF, pues esto
permitirá reducir el consumo de memoria en el proyecto a desarrollar, además
de que la programación resulta más sencilla y rápida de desarrollar y entender.
BIBLIOGRAFÍA
[
[1] D. d. P. U. Bernal, «SUBRUTINAS,» 12 5 2018. [En línea]. Available: https://baixardoc.com/preview/subrutinas-5d17ca836d1c7. [Último acceso: 29 12 2020].
[
[2]«Subrutinas,» 20 8 2017. [En línea]. Available: http://isa.uniovi.es/~vsuarez/ii/CursoOnline/12asubrutinas.htm#:~:text=Las%20subrutinas%20facilitan%20la%20estructuraci%C3%B3n,se%20llam%C3%B3%20a%20la%20subrutina.. [Último acceso: 29 12 2020].
[
[3] A. Bradley, «Familia de controladores programables Micro800,» 18 7 2015. [En línea]. Available: https://media.distributordatasolutions.com/allenbradleyCSV-site/2017q2/2bcad4f59d96c535568b2f816b0cea772c2c0bfb.pdf. [Último acceso: 2020 12 29].
