7/23/2019 Memoria Técnica 1 Álvarez Andino
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DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA
INGENIERÍA ELECTRÓNICA, AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL
CONTROL DE PROCESOS
ALUMNO:
MARCELO ÁLVAREZCRISTIAN ANDINO
FECHA:
08 - 01 - 2015
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CONTENIDO
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA .............................................................................. 1
ANÁLISIS DE VIABILIDAD TÉCNICA ............................................................................. 1
TÉCNICA DE CONTROL PARA RESOLVER EL PROBLEMA .................................... 1
CONTROL ON/OFF CON HISTÉRESIS ........................................................................ 2
DIAGRAMA P&ID ................................................................................................................. 3
DESCRIPCIÓN.................................................................................................................... 3
DIMENSIONAMIENTO Y ESPECIFICACIONES DE LOS SENSORES Y EQUIPOSDE CONTROL ......................................................................................................................... 4
PLANTA DE TEMPERATURA DEGEM SYSTEM AIR FLOW CONTROL ............ 4
SENSOR DE CIRCUITO INTEGRADO IC .................................................................... 5
SELECCIÓN DE HARDWARE Y SOFTWARE ................................................................ 5
MICROLOGIX 1100 ........................................................................................................... 5
WONDERWARE INTOUCH............................................................................................. 6
PROGRAMACIÓN Y PARAMETRIZACIÓN DE DISPOSITIVOS................................ 7
RSLINX CLASSIC GATEWAY ........................................................................................ 7
PROGRAMACIÓN LADDER ........................................................................................... 8
DISEÑO Y CONFIGURACIÓN DEL HMI/SCADA........................................................... 9
MODO MANUAL ................................................................................................................ 9
MODO AUTOMÁTICO ................................................................................................... 10
ANEXO ................................................................................................................................... 11
MANUAL DE USUARIO.................................................................................................. 11
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1
MEMORIA DESCRIPTIVA DEL PROYECTO
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA
El cliente requiere realizar un control de temperatura para un horno de pintura teniendo en
cuenta los siguientes parámetros:
- Los rangos de trabajo de temperatura serán entre 40 y 60 grados centígrados.
- Se tendrá un máximo de error de ± 2 °C en estado estable
- Se tendrán dos alarmas:
o Temperatura Alto: Si el valor de la temperatura medida supera en 3 °C al set
point.
o Temperatura Bajo: Si el valor de la tempratura medida es menor en 3 °C al set
point.
ANÁLISIS DE VIABILIDAD TÉCNICA
De acuerdo a los parámetros establecidos por el cliente, utilizando distintas técnicas de control
es posible dar solución al problema.
Dado que el cliente no cuenta con mucho apoyo económico no se dará tanto énfasis a la parte
de la interfaz y sus complementos como ventanas emergentes e históricos.
Se requerirá se software y hardware especializado para realizar dicho trabajo como:
- PLC’s - Entorno HMI
- Sensores y Actuadores
TÉCNICA DE CONTROL PARA RESOLVER EL PROBLEMA
Actualmente en la industria cerca del 70% de tipos de control son ON/OFF, para la solución
del presente problema se ha elegido este tipo de controlador debido a las características del
planteamiento del problema.
El modo de control ON/OFF es lo más elemental y consiste en activar el mando de
calentamiento cuando la temperatura está por debajo de la temperatura deseada SP y luego
desactivarlo cuando la temperatura esté por arriba.
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Figura 1. Control ON/OFF
CONTROL ON/OFF CON HISTÉRESIS
Para evitar un número excesivo de conmutaciones se incluye un laso de histéresis como se
muestra en la figura 2. La histéresis es como una oposición a experimentar cualquier cambio,
cosa que normalmente sería un efecto perjudicial para ciertas aplicaciones por lo que se debe
escoger adecuadamente las aplicaciones en las cuales este controlador funcionariaadecuadamente.
Su respuesta es de tipo todo o nada, de forma que se conecta cuando la variable regulada ha
descendido hasta un valor por debajo de la variable de consigna y solo se desconecta cuando
dicha variable supera el límite superior de la variable de consigna.
Figura 2. Control ON/OFF con histéresis
Histéresis:Diferencia máxima en los valores de salida del instrumento para el mismo valor cualquiera
del campo de medida. En la figura 3 un control con histéresis.
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Figura 3.Muestral de la evolución de la temperatura controlado por un control on-off con histéresis
DIAGRAMA P&ID
Figura 4. Diagrama P&ID
DESCRIPCIÓN
o Como se puede observar en la figura 4 se tiene un sensor, un transmisor y un
indicador, que serán los encargados de realizar el control con el PLC.
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DIMENSIONAMIENTO Y ESPECIFICACIONES DE LOS SENSORES Y EQUIPOSDE CONTROL
PLANTA DE TEMPERATURA DEGEM SYSTEM AIR FLOW CONTROL
Figura 5. Planta de Temperatura Degem Systems Air Flow Temperature Control
Para el presente trabajo se utilizó la planta Degem System Air Flow Temperature Control del
laboratorio de Control de Procesos como se muestra en la figura 5, la cual consta de los
siguientes elementos a utilizar:
- Actuador de temperatura
- Sensor de temperatura
- Alimentación DC
Figura 6. Sensor y Actuador de la Planta
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SENSOR DE CIRCUITO INTEGRADO IC
Se fundamenta en la característica de la unión p-n de los semiconductores. Está formado por
circuitos integrados sobre un chip, el cual presenta una salida lineal y proporcional a la
temperatura.
Se consiguen sensores IC que presentan salidas en voltaje analógico y en forma digital. Por
estar hechos a base de silicio, su rango de temperatura está limitado aproximadamente a los
150 °C, son los más lineales, tienen un alto rendimiento y son muy económicos. Una de las
principales ventajas de los sensores IC es su fácil interface.
Figura 7. Sensor IC integrado en el Módulo Degem
SELECCIÓN DE HARDWARE Y SOFTWAREPara el control de temperatura de la planta Degem Systems se ha optado por utilizar el PLC
Micrologix 1100 de la marca Allen-Bradley.
Por otro lado la interfaz gráfica se lo realizará en el software Wonderware InTouch.
A continuación se detallan ciertas características de hardware y software mencionado anteriormente.
MICROLOGIX 1100
Características:
Incluye un puerto EtherNet/IP™ de 10/100 MBps incorporado para mensajería entre
dispositivos similares
Proporciona una memoria de 8 KB (4 KB de programas de usuario con 4 KB de datos de
usuario)
Permite el acceso, el monitoreo y la programación desde cualquier conexión Ethernet
Admite la edición en línea
Proporciona un servidor web incorporado que permite configurar los datos del controlador para
que aparezcan como una página web
Contiene un puerto combinado RS-232/RS-485 aislado para comunicación en serie y conectada
en red
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Permite monitorear y modificar los datos del controlador a través de una pantalla LCDincorporada
Compatible con módulos de E/S de expansión MicroLogix 1762 (hasta cuatro módulos por
controlador)
Admite un máximo de 144 puntos de E/S digitales
Figura 8. PLC Micrologix 1100
WONDERWARE INTOUCH
Wonderware ® InTouch ® ha sido el número uno en el mundo de interfaz hombre-máquina (HMI), ofreciendo la legendaria facilidad de uso, la innovación líder en el mercado,
protección de la inversión sin igual, gráficos brillantes, conectividad sin igual, el mejor apoyo
de la industria y el más amplio ecosistema de socios.
Permite crear de forma rápida y, aplicaciones de visualización reutilizables estandarizados
luego implementarlos en toda la empresa sin tener que salir de su oficina.
Figura 9. Wonderware InTouch
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PRINCIPALES VENTAJAS
Verdaderamente la legendaria facilidad de uso, permitiendo a los desarrolladores y
operadores para ser más productivos
Integración de dispositivos y la conectividad sin igual para prácticamente todos los
dispositivos y el sistema Integración con ArchestrA System Platform proporciona eficiencia de la ingeniería
superior y permite el control de toda la empresa y las normas de adquisición de datos
Impresionante representación visual gráfica y la interacción con su operación trae la
información correcta a las personas adecuadas en el momento adecuado
Historia sin igual de la migración de aplicaciones a las versiones más recientes para
proteger su inversión en ingeniería de aplicaciones HMI
PROGRAMACIÓN Y PARAMETRIZACIÓN DE DISPOSITIVOS
Se debe configurar el PLC mediante el software RSLinx Classic Gateway y luego grabar elrespectivo programa mediante el software RSLogix 500 como se muestra a continuación.
RSLINX CLASSIC GATEWAY
Figura 10. RSLinx Classic Gateway
En el software RSLinxs se debe configurar el tipo de comunicación que en este caso se la
realizó via Ethernet.
Para cargar el programa realizado en el software RSLogix 500 se debe ir a carga y
posteriormente a ejecutar como se muestra en la figura 11.
Configurar
Dispositivo
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Figura 11. Configuración RSLogix 500
PROGRAMACIÓN LADDER
Figura 12. Ladder parte 1
El bloque SCP se encarga de escalar los datos que ingresan por el sensor análogo. Se ha
escogido una escala según los 1024 bits que nos entrega el conversor análogo como se muestra
en la figura 12.
Figura 13. Bloque SCP
Descargar elsoftware en el
PLC
Ejecución del
PLC
SCP
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Siguiendo con la programación se tiene la configuración de condiciones del sistema y la
configuración de la histéresis como se muestra en la figura 14.
Figura 14. Ladder parte 2
DISEÑO Y CONFIGURACIÓN DEL HMI/SCADA
Se realizó el diseño en el software InTouch con las siguientes características como se mostrará
a continuación.
MODO MANUAL
Figura 15. Configuración Manual
Switch
Master
Control
Automático
y Manual
Indicadores de
temperatura
Condiciones
de uso del
sistemaHistéresis
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Switch Master: Encargado de encender el sistema.
Switch Auto/Man: Se encarga de seleccionar si el sistema se utilizará en automático o manual.
Switch Manual: Enciende o apaga el actuador según el requerimiento del operador.
Indicadores de temperatura: Las barras tendrán asociados los valores del SET POINT y la
TEMPERATURA ACTUAL
MODO AUTOMÁTICO
Figura 16. Configuración Automático
Set Point: En esta entrada numérica se establece el valor requerido de temperatura del
sistema.
Start: Enciendo el modo automático.
Stop: Detiene el modo automático.
Start y Stop
del modo
Automático
Set Point
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ANEXO
MANUAL DE USUARIO
Para empezar todo el proceso el primer paso es inicializar la comunicación con el PLC y estose lo realiza a través del software RSLinx.
Se debe seleccionar el tipo de driver a utilizar en este caso ETHERNET.
Como se puede observar el driver está corriendo y listo para realizar la respectivaconfiguración.
Configure
drivers
Runnin
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Ahora mediante el Bootp/DHCP Server 2.3 se debe configurar a que dirección IP se desea
comunicar y podemos proceder a descargar el programa realizado en RSLogix 500.
Se debe ir a Comunicaciones sitema…
Posteriormente se debe escoger la configuración Ethernet y descargar el programa
Se debe tener en cuenta que antes de cargar el programa hay que verificar errores como se
muestra a continuación.
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Una vez configurado el PLC se debe realizar la conexión con InTouch.
Se debe ir a Acces Name y configurar como se muestra a continuación.
Una vez realizado este paso podemos pasar a ejecutar nuestro programa y realizar los
respectivos cambios en el sistema.
El Switch Master se encarga de prender o apagar todo el sistema.
Verificar
Errores
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Una vez encendido el sistema se pueden realizar todos los cambios necesarios dentro de la
parte manual como se puede observar.
Además se tiene el modo automático en el cual se puede configurar los parámetros para el
modo mencionado anteriormente como se muestra en la siguiente grafica.
Prender oapagar en
modo
manual
Parámetros
para el modoauto
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