Guia_practicas_2015 Instrumentación Industrial

ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DEL LITORAL

FACULTAD DE INGENIERIA EN ELECTRICIDAD Y COMPUTACION

LABORATORIO DE INSTRUMENTACION INDUSTRIAL

PRÁCTICA 2

SECUENCIAS DE CILINDROS

I TERMINO 2015 – 2016

ESTUDIANTE:

KEVIN BALAREZO TRIVIÑO

2015

LABORATORIO DE INSTRUMENTACION INDUSTRIAL

CONTENIDO

PRÁCTICA 1: COMPONENTES DE NEUMÁTICA 1

Objetivos 1

Instrucciones 1

Actividades por desarrollar 1

PRÁCTICA 2: SECUENCIAS DE CILINDROS 3

Objetivos 3

Instrucciones 3


PRÁCTICA 3: CONTROL CON EL PLC 5

Objetivos 5

Instrucciones 5


PRÁCTICA 4: INTRODUCCIÓN A LA ESTACIÓN DE ENTRENAMIENTO PARA CONTROL DE PROCESOS RT450 (PLANTA DE NIVEL Y CAUDAL) 7

Objetivos 7

Instrucciones 7


PRÁCTICA 5: INTRODUCCIÓN A LA ESTACIÓN DE ENTRENAMIENTO PARA CONTROL DE PROCESOS RT450 (PLANTA DE PRESIÓN Y TEMPERATURA) 8

Objetivos 8

Instrucciones 8


PRÁCTICA 6: CONTROL DE TEMPERATURA ON-OFF USANDO EPC Y DAQ 9

Objetivos 9

Instrucciones 9


PRÁCTICA 7: CONTROL PID DE UN MOTOR DC 11

Objetivos 11

Instrucciones 11


PRÁCTICA 8: CONTROL DE MOTOR DE PASOS UNIPOLAR (STEPPER)13

Objetivos 13

Instrucciones 13


PRÁCTICA 9: LECTURA DE ENTRADAS Y SALIDAS SENCILLAS USANDO BUS DE CAMPO PROFIBUS 15

Objetivos 15

Instrucciones 15


PRÁCTICA 10: NI OPC SERVER 34

Objetivos 34

Instrucciones 34


Práctica 1: Componentes de neumática

Objetivos Ser capaz de reconocer y describir el funcionamiento de los elementos de neumática. Representar e implementar circuitos básicos de neumática.

Instrucciones Exposición de los elementos de la estación RT770

o Dibujar la simbología de las válvulas con las que cuenta el laboratorio. Control indirecto de un cilindro de simple efecto

o Implementar circuitos neumáticos.

Actividades por desarrollar Implementar el circuito de la figura:

Componentes1.0 Unidad de Mantenimiento1.1 Pulsador fungiforme1.2 Válvula 3/21.3 Válvula 3/2 con retorno por resorte1.4 Válvula AND1.5 Cilindro de simple efecto

Indicar a que señales corresponden las gráficas:

Describir la diferencia entre una válvula de pulsos de presión y una válvula de retorno por resorte.

Implementar la secuencia automática de ida y regreso del cilindro de doble efecto.

Práctica 2: Secuencias de cilindros

Objetivos Implementar secuencias simples de movimiento de cilindros. Identificar y utilizar componentes electroneumáticos. Interpretar esquemas neumáticos y diagramas de movimiento.

Instrucciones Implementar los circuitos electroneumáticos adjuntos.

Actividades por desarrollar Secuencia con elementos neumáticos:

Componentes0.0 Unidad de Mantenimiento0.1 Bloque distribuidor1.0 Cilindro de doble efecto1.1 Válvula 5/2 de pulso1. 3 Válvula 3/2 con palanca de rodillo1.4 Llave2.2 Válvula 3/2 con palanca de rodillo3.0 Válvula 5/2 de pulso

Implementar el circuito electroneumático de enclavamiento.

Implementar la siguiente secuencia de control con elementos electroneumáticos.

Nota: Los finales de carrera S1, S2, S3 y S4 deben ser escogidos con atención; pueden ser electromecánicos, ópticos, capacitivos o inductivos.

Práctica 3: Control con el PLC

Objetivos Familiarizarse con el software del PLC y su programación. Implementar el control de circuitos neumáticos con PLC.

Instrucciones Desarrollar los códigos necesarios para el control basado en las especificaciones de cada

circuito. Utilizar el software WindLDR para programar el PLC incluido en la estación de trabajo.

Actividades por desarrollar Primer programa a desarrollar, implementando el circuito adecuado:

Al presionar S1 el cilindro se extiende y se mantiene hasta que se pulse S2.

Segundo y tercer programa a desarrollar: Para el siguiente circuito electroneumático;

Diseñe un programa que permita el control según los siguientes diagramas de tiempo:

Práctica 4: Introducción a la estación de entrenamiento para control de procesos RT450 (Planta de Nivel y Caudal)

Objetivos Familiarizarse con los elementos y herramientas involucradas en el control de procesos. Reconocer conexiones eléctricas de los sensores, actuadores, controladores. Establecer la configuración de un controlador industrial.

Instrucciones Explicación de los componentes de la estación RT450 correspondientes a la planta. Detalle del funcionamiento de la planta de nivel. Realizar la conexión eléctrica (Sensor-Actuador-Controlador). Realizar el control de la planta en lazo abierto y cerrado, operando el controlador en modo

manual y automático respectivamente.

Actividades por desarrollar Conexiones y variaciones de parámetros según Manual GUNT RT450, control de Nivel y

Caudal.

Nota: El reporte de la práctica debe incluir:

Descripción del funcionamiento de la planta de nivel y de caudal. Diagramas de conexiones de la planta de nivel y caudal. Diagrama P&ID con norma ISA para ambas plantas. Diagrama P&ID con norma DIN para ambas plantas. Cual es significado del valor Kvs. Procedimiento para la configuración del controlador del laboratorio.

Práctica 5: Introducción a la estación de entrenamiento para control de procesos RT450 (Planta de Presión y Temperatura)

Objetivos Familiarizarse con los elementos y herramientas involucradas en el control de procesos. Reconocer conexiones eléctricas de los sensores, actuadores, controladores. Establecer la configuración de un controlador industrial.

Instrucciones Explicación de los componentes de la estación RT450 correspondientes a la planta. Detalle del funcionamiento de la planta de nivel. Realizar la conexión eléctrica (Sensor-Actuador-Controlador). Realizar el control de la planta en lazo abierto y cerrado, operando el controlador en modo

manual y automático respectivamente.

Actividades por desarrollar Conexiones y variaciones de parámetros según Manual GUNT RT450, control de Presión y

Temperatura.


Descripción del funcionamiento de la planta de nivel y de caudal. Diagramas de conexiones de la planta de nivel y caudal. Diagrama P&ID con norma ISA para ambas plantas. Diagrama P&ID con norma DIN para ambas plantas. Cual es significado del valor Kvs. Procedimiento para la configuración del controlador del laboratorio.

Práctica 6: Control de temperatura ON-OFF usando EPC y DAQ

Objetivos Familiarizarse con el Entrenador de Control de Procesos (EPC) y software LABVIEW. Controlar y monitorear la temperatura del EPC mediante el software LABVIEW. Desarrollar conocimientos sobre adquisición de datos.

Instrucciones Desarrollar un programa para adquisición de datos en Labview. Mediante los datos recolectados controlador el encendido y apagado de actuadores para

manejar temperatura adquirida.

Actividades por desarrollar Conexiones y configuraciones de acuerdo a Guía de Prácticas con EPC, referirse a página 9

(hasta 17) de la guía mencionada.


Marco teórico. Descripción de bloques usados de LabVIEW. Descripción de la conexión del EPC con la DAQ. Procedimiento. Capturas con respectivos comentarios. Conclusiones y recomendaciones.

Práctica 7: Control PID de un motor DC

Objetivos Familiarizarse con el software LABVIEW. Controlar, analizar y monitorear el movimiento del motor STEPPER mediante el software

LABVIEW. Desarrollar conocimientos de lectura de encoder y señales digitales. Desarrollar conocimientos sobre adquisición de datos.



Actividades por desarrollar Conexiones y configuraciones de acuerdo a Guía de Prácticas con EPC, referirse a la página

36 (hasta 43) de dicha guía.


Marco teórico. Descripción de bloques usados de LabVIEW. Descripción de la conexión del EPC con la DAQ. Procedimiento. Capturas con respectivos comentarios. Conclusiones y recomendaciones. Subir el VI al Sidweb.

Práctica 8: Control de motor de pasos Unipolar (Stepper)

Objetivos Familiarizarse con el software LABVIEW. Controlar, analizar y monitorear el movimiento del motor STEPPER mediante el software

LABVIEW. Desarrollar conocimientos de lectura de encoder y señales digitales. Desarrollar conocimientos sobre adquisición de datos.



Actividades por desarrollar Conexiones y configuraciones de acuerdo a Guía de Prácticas con EPC, referirse a

la página 47 (hasta 49) de dicha guía.


Marco teórico. Descripción de bloques usados de LabVIEW. Descripción de la conexión del EPC con la DAQ. Procedimiento. Capturas con respectivos comentarios. Conclusiones y recomendaciones. Subir el VI al Sidweb.

Práctica 9: Lectura de entradas y salidas sencillas usando bus de campo Profibus

Objetivos Proporcionar una visión de las posibilidades de un sistema de bus de campo Familiarizarse con los componentes de una red industrial y el software de configuración Implementar una red Profibus.

Instrucciones Implementar red Profibus usando equipos del entrenador RT370, cuya imagen se adjunta:

1. Interfase PROFIBUS® (D-SUB 9, 4 unidades)2. Regulador industrial3. Conectores de laboratorio para variables de procesos de regulador4. Salidas analógicas (0 a 10 [V] desde Out0-Out4)5. Entradas analógicas (0 a 10 [V] desde AIn0-AIn4) 6. Salidas digitales7. Entradas digitales8. Generadores de señales (señal analógica estandarizada de 0-10V)9. Voltímetro 10. Conectores hembra de laboratorio para voltímetro

Actividades por desarrollar Configurar el entrenador de la siguiente forma:

Configuración de prueba la tarjeta PROFIBUS con SyCon

Crear Nuevo Proyecto

Se abre la ventana principal de SyCon, en esta ventana declaramos que maestro vamos a usar y la cantidad de esclavos que van a ser manipulados.

Inicie el programa SyCon a través del menú de: Inicio à SyCon System Configurator à SyCon

A través del menú File à New, se prepara un proyecto vacío.

Se escoge el Protocolo que vamos a utilizar, en éste caso debe ser Profibus y luego se da clic en Ok.

Existen dos formas de ingresar el Maestro

1. Dando clic en el Icono de insertar Maestro 2. Dando clic en el menú Insert à MASTER

El puntero del ratón tiene que señalar a la zona izquierda del marco negro. Haciendo un clic con el botón izquierdo del ratón se pone el maestro en esa posición.

• En (4) escogemos el maestro que estamos usando en nuestro caso se trata de la tarjeta de Hilscher CIF50 pb. Luego se da clic en Add>>.

• En (3) se visualiza el elemento que acabamos de agregar.

• En (2) Station Address se escribe la dirección de los maestros o esclavos. La dirección del maestro en este software será siempre 0.

• En (1) Podemos etiquetar un nombre a nuestra conveniencia para facilitar su interpretación.

Ingreso de los esclavos

• En (4) escogemos el esclavo que estamos usando en nuestro caso los tres módulos que vamos usar como esclavos son los BK3150. Luego se da clic en Add>>.

• En (3) se visualiza el elemento que acabamos de agregar.

• En (2) Station Address se escribe la dirección de los maestros o esclavos. La dirección de los esclavos en este caso serán de la posición de 2 a 4 debido a que esas son las direcciones que se les asigno manualmente a los módulos en su Acoplador de bus.

• En (1) Podemos etiquetar un nombre a nuestra conveniencia para facilitar su interpretación.

El puntero del ratón tiene que señalar a la zona izquierda del marco negro. Haciendo un clic con el botón izquierdo del ratón se pone el maestro en esa posición.

Una vez insertados los 3 módulos Bk3150 con su respectiva dirección tendremos la siguiente ventana:

En esta ventana podemos ver el proyecto que estamos configurando con los módulos declarados y lo visualizamos desplegando el menú dando clic en el símbolo de (+):

Para configurar las entradas y salidas que vamos a utilizar de los diferentes módulos tenemos que ir a otra ventana que se llama Logical Network View ubicado en el Menú.

Damos doble clic en el primer módulo añadido y se nos abrirá una ventana adicional:

De los módulos Bk3150 escogemos el dispositivo que corresponde a las salidas analógicas y este es el KL4004 de 16 bits (1 Word) por cada puerto 4 Word (8 Bytes en total) de salida.

Una vez que encontremos este dispositivo al darle doble clic se agregará el dispositivo en la parte de abajo y podemos ver todas sus características.

Al darle 1 clic en la casilla de Symbol podemos editar la etiqueta y lo nombramos a nuestra conveniencia.

Aparece una ventana en donde observamos la cantidad de salidas que posee el dispositivo.

Para editar la cantidad de entradas que necesitamos damos doble clic en la etiqueta que acabamos de nombrar como Actuadores y se abrirá la siguiente ventana con las características de cada salida que posee el dispositivo.

En ésta práctica solo vamos a utilizar el primer puerto (#000), entonces procederemos a borrar a los puertos que no necesitamos para que no sean considerados en la transmisión de datos. Esto los conseguimos borrando únicamente borrando el Tag Name de cada puerto que no vamos a utilizar.

Una vez que hemos borrado el Tag Name de los puertos del #001 hasta el #003 entonces pasamos a configurar el puerto que hemos dejado habilitado en este caso el #000

Primero editamos el Tag Name a nuestra conveniencia

Luego damos click en Details dando lugar a la siguiente ventana:

Se debe tener en cuenta que los datos de procesos se mantienen dispuestos en el esclavo en así llamados registros de hasta ocho bits (= un byte). Dado que el objeto OPC consta de una palabra (1 Word), y por lo tanto de dos bytes, se necesitan dos registros para esta disposición. Los esclavos analógicos utilizan el principio de disposición de Intel®, según el cual el Lowbyte se almacena antes del Highbyte. Al leer, el Lowbyte (4) y el Highbyte (2) se reúnen en una palabra en este orden “permutado” y se transmiten al OPC-Server (3). Allí, los bytes se tienen que poner de nuevo en el orden correcto”, para poder formar a partir de ellos el valor numérico para Valve1 (1).

Para conseguir éste efecto podemos hacer uso de la opción swap que nos ofrece ésta ventana

Aquí se escoge el tipo de dato con el que trabaja el módulo siendo para nosotros el tipo Integer con signo, entonces seleccionamos dicha opción.

Para finalizar el proceso damos click en OK.

Podemos darnos cuenta que ahora solo aparece el puerto que se ha configurado

Para editar las entradas que vamos a usar en nuestro dispositivo seguimos el mismo procedimiento.

El dispositivo de entrada analógica que estamos usando el KL3064 razón por la cual elegimos el KL3XX4 de 16bits (1 Word) de entrada por cada puerto y 4 Word (8 Bytes) en total.

Al dar doble clic sobre el dispositivo designado nos aparecerá en la parte inferior sus características.

Luego damos click en OK.

Si nos ubicamos sobre la etiqueta que llamamos Sensores podemos apreciar la cantidad de entradas que posee el dispositivo que ha sido seleccionado junto con alguna información adicional.

Ésta pestaña indica que el tipo de dato es una entrada analógica.

De la misma manera dando 1 clic en el área de símbolo podemos editar la etiqueta del dispositivo a usar a nuestra conveniencia.

Al dar doble clic sobre Sensores se abre una ventana en la que podemos editar la cantidad de puertos que vamos a utilizar y el tipo de datos empleado.

Como solo vamos a usar una entrada analógica por ahora se procede a borrar los Tag Name de las entradas que van desde la #001 hasta la #003

Haciendo click en details se vuele asignar como tipo de dato Integer con signo y se activa la propiedad swap para la transmisión de datos.

Para finalizar la configuración debemos dar clic en Ok

Y a continuación podemos ver la entrada que se ha configurado con todos sus detalles.

Para el módulo de entradas y salidas digitales contamos con un dispositivo de entradas de 8bits y un dispositivo de salida de 8bit en el mismo Modulo Bk3150.

Por lo que procedemos a buscar ambos módulos con el fin de agregarlos.

Para confirmar los cambios damos click en OK.

Procedemos a buscar el dispositivo de salida de 8 bits de salida.

Al dar doble clic sobre el módulo de 8 bits de entrada digitales se agrega a la lista de parte inferior de la pantalla

Podemos editar la etiqueta con un nombre a nuestra conveniencia

Indica que el dato es una entrada

Al dar doble clic sobre el módulo de 8 bits de entrada digitales se agrega a la lista de parte inferior de la pantalla

En la configuración de las entradas digitales viene por default asignada una variable para todo el paquete de 8bits que debemos borrar si queremos trabajar con las entradas de manera diferenciada.

En la configuración de las Salidas digitales viene por default asignada una variable para todo el paquete de 8bits que debemos borrar si queremos trabajar con las entradas de manera diferenciada.

Podemos editar la etiqueta con un nombre a nuestra conveniencia

Indica que el dato es una Salida

Seleccionamos las entradas que vamos a usar y damos clic en OK

Dando 1 click sobre la etiqueta que llamamos EntradaDigitales podemos ver los puertos que vamos a usar y sus detalles:

Dando 1 click sobre la etiqueta que llamamos SalidaDigitales podemos ver los puertos que vamos a usar y sus detalles:

Para descargar el programa a la tarjeta que estamos usando de maestro (CIF50 pb) damos un clic sobre el símbolo de maestro y nos vamos al menú Online y luego damos clic en Download.

Seleccionamos las salidas que vamos a usar y damos click en OK

Luego seleccionamos el slot en donde está ubicada nuestra tarjeta PCI y luego damos clic en OK

Se hace clic en Si para poder descargar y luego se espera a que el proceso culmine

Escogemos el modo de descarga de la información a la tarjeta y será la CIF Device Driver

Para verificar que todo fue configurado correctamente nos vamos al menú Online y elegimos la opción Start Debug Mode

Si todo esta correcto la apariencia del bus de campo se tornará de color verde.

Manipular salidas

Para poder forzar una salida se debe dar doble clic en Value y luego dar clic en Write


Marco teórico. Descripción de conexiones y configuraciones. Capturas con respectivos comentarios. Conclusiones y recomendaciones.

Al dar clic en la figurita de color verde podemos forzar las salidas analógicas y digitales así como se podrá leer los datos que reciban las entradas analógicas y digitales

Recordar que como estamos trabajando con un tipo de dato Integer entonces en las Salidas analógicas el máximo valor al que podemos forzar será aproximadamente 32760 que equivale a 10V

Práctica 10: NI OPC Server

Objetivos Desarrollar un aplicativo usando un servidor OPC para comunicar un PLC con LabView. Comprobar la conexión entre dispositivos de diferentes fabricantes gracias al uso de OPC.

Instrucciones Seguir los pasos de la guía adjunta para poder configurar el servidor OPC.

Actividades por desarrollar

1. Abrir el programa NI OPC Servers 2. Abrir un nuevo proyecto usando el botón “New Project” ubicado en la parte superior izquierda.

Creación y configuración del canal

3.- Agregar un nuevo canal y darle un nombre.

4.-Escoger el driver del equipo que se utiliza, para este caso es Idec.

5.- Para el siguiente paso es necesario conocer el puerto COM al cual está conectado el PLC, lo cual podemos observarlo en la ventana de “Administración de equipos”.

6.- Se escoge el puerto COM y el resto de parámetros se mantienen.

7.- Se mantiene también las características por defecto que se usa en la ventana de optimización de escritura.

8.-Confirmar que los parámetros establecidos se muestran en esta ventana y dar clic en finalizar.

Creación y configuración del dispositivo

9.- Puesto que en un canal de comunicaciones se pueden conectar varios equipos, a continuación es necesario agregar un dispositivo. Presionar “Click to add a device” en la parte izquierda superior de la pantalla.

10.- Se da un nombre al dispositivo

11.- Se escoge el tipo de dispositivo, en este caso “Micro3”.

12.- En las dos ventanas siguientes se mantiene los parámetros tanto de “ID” como de “timing”.

13.- En esta ventana, se debe marcar la casilla “Enable auto device demotion on communication failures”, el resto de paramétros se mantienen.

14.- La ventana “Database Creation” conserva los valores por defecto.

En este punto ya está configurada la comunicación del PLC micro3 con el computador mediante OPC; es decir que desde un cliente OPC se podría monitorear las entradas, salidas, y parámetros del sistema del PLC. Sin embargo es conveniente agregar una etiqueta estática (Static Tag) tanto para probar la comunicación como para que sea accedida posteriormente desde el cliente OPC.

15.- En “new device” se selecciona la opción para importar las etiquetas “tag import settings”, aquí vamos a crear una carpeta donde se guardará el archivo .txt

16.- Se verifica la dirección donde se obtendrá el archivo, se da clic en siguiente y luego finalizar.

17.- Se agregan las entradas y salidas que se controlaran por medio del OPC server.

18.- Se agrega un nombre para identificar a la entrada/salida. Para las entradas la dirección debe empezar con IF# (# numero de entrada/salida física utilizada en el PLC), y para la salida Q#. Seleccionar ademas el tipo de dato que sea “boolean”.

19.- Se da doble click en el área libre para agregar mas entradas.

20.-Para confirmar que el PLC se esté comunicando con el servidor OPC correctamente se puede lanzar el cliente OPC rápido. Presionar el botón Quick OPC Client .

En un principio podría haber inconvenientes por el no reconocimiento del PLC, el problema se debería solucionar al desconectar el cable USB del computador y volverlo a conectar

21.-Abrir Labview y crear un nuevo proyecto

22.- Luego click derecho a “My Computer”, luego “New” y finalmente “I/O Server”.

23.- En el siguiente recuadro verificar que este sombreado “OPC client” y hacer click a “continue”.

En el siguiente recuadro realizamos el siguiente cambio para la actualización de los datos.

25.-Una vez terminada la configuración en “My Computer” se crea la librería, ahora le damos click derecho a la misma, luego a “New” y finalmante a “Variable”.

26.-En recuadro “Shared Variable Properties” se realizaran las respectivas configuraciones de las variables que se van a utilizar en la práctica.

27.-Hacer click a “Browser” para identificar la dirección donde se encuentran guardadas las variables.

28.-Se configura una entrada tipo boolean, y se le asigna el nombre.

29.- Se procede de igual forma para las entradas y salidas que se encuentran guardadas como variables, para esta práctica son dos entradas y una salida.

30.-Una vez finalizada las configuraciones de entradas y salidas nos tiene que aparecer el recuadro de nuestro proyecto en Labview de la siguiente manera.

31.- Crear un VI y seleccionar una entrada, luego arrastrarla al panel frontal. Hacer este procedimiento para cada una de las variables.

32.-A cada variable (entradas, salidas) le damos click derecho y luego “Access Mode” y finalmente a “write”.

33.-Finalmente obtendremos el siguiente programa en Labview.

34.-Ahora, se tiene que realizar un sistema similar a un “SCADA” utilizando la herramienta DSC en Labview. Para ello hacer clic derecho a la librería y seleccionar New/Control

35.- En el panel frontal dirigirse la pestaña Tools y luego DSC module/Image Navigator.

36.-Se observa la variedad de imágenes que se puede utilizar como contraste para crear un sistema SCADA.

37.- De las imágenes anteriores, se escoge dos cilindros (vastago afuera y adentro).

38.-En nuestro programa la configuración será la siguiente:

Boolean (True) = Vástago afuera

Boolean (False) = Vástago adentro.

Reemplazar en el boolean las imágenes del vastago, dependiendo del caso (True/False). Siguiendo las indicaciones que se muestran:

39.- Figura que muestra el VI funcionando, de acuerdo a lo que se ha configurado.

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