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Trabajo Fin de Grado Grado en Ingeniería de Tecnologías Industriales Rediseño de la Planta Multiprocesos y mejora del Sistema de Control Autor: José Luis Pozo Acosta Tutores: Daniel Limón Marruedo José Enrique Alonso Alfaya Equation Chapter 1 Section 1 Dep. Ingeniería de Sistemas y Automática Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2015 ii Trabajo Fin de Grado Grado en Ingeniería de Tecnologías Industriales Rediseño de la Planta Multiprocesos y mejora del Sistema de Control Autor: José Luis Pozo Acosta Tutores: Daniel Limón Marruedo José Enrique Alonso Alfaya Dep. Ingeniería de Sistemas y Automática Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2015 iii iv Trabajo Fin de Grado: Rediseño de la Planta Multiprocesos y mejora del Sistema de Control Autor: José Luis Pozo Acosta Tutores: Daniel Limón Marruedo Jose Enrique Alonso Alfaya El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros: Presidente: Vocales: Secretario: Acuerdan otorgarle la calificación de: Sevilla, 2015 El Secretario del Tribunal v vi Agradecimientos A mi familia, por haberme apoyado en todo momento. A mi compañeros y amigos, por haber compartido conmigo los duros días que conlleva esta carrera. A Daniel Limón, por ofrecerme la oportunidad de llevar a cabo este trabajo. A José Enrique Alonso, por su enorme ayuda, desde el inicio hasta el fin de este proyecto. José Luis Pozo Acosta Sevilla, 2015 En esta escuela enseñamos a trabajar y a pensar…y de paso formamos ingenieros. -Emilio Freire- vii viii Resumen La Planta Multiprocesos del Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática, ubicada en el Laboratorio de Control, fue concebida para poder realizar ideas propias referentes a la ingeniería de procesos, automatización y control de una manera sencilla y flexible. El sistema lo conforman numerosos sensores, actuadores, controladores lógicos programables (PLC’s) y dispositivos de visualización y control que, debidamente interconectados y comunicados, permiten plantear el estudio y la práctica de diversos problemas de control. El sistema consta de una serie de elementos de carácter hidráulico que, según la configuración que tomen, forman un determinado circuito para poder implementar diferentes arquitecturas de la teoría del control automático. Se dispone, además, de una conexión con la planta de frío, situada en el tejado del edificio del departamento, que sirve para poder realizar el control de la temperatura. Para poder realizar el control de la planta se dispone de un Programmable Logic Controller (PLC) del fabricante Schneider con las conexiones físicas de los cables ya realizadas en sus correspondientes tarjetas de adquisición de datos. El PLC se puede gestionar a través de una pantalla de explotación del mismo fabricante. Adicionalmente, se dispone de un equipo informático con los programas necesarios ya instalados. El objetivo que perseguimos con este proyecto, es la remodelación de la topología y el rediseño de la estructura de la planta, con el fin de simplificar el sistema y solucionar los problemas vigentes. En su origen, la planta permitía hasta cinco configuraciones distintas. Tras los cambios realizados en este proyecto, éstas se han reducido a tres. También se han llevado a cabo cambios en aquellos sistemas que no funcionaban correctamente (sensores, actuadores y conexiones), así como la inclusión de nuevos sensores que permitan obtener mejores medidas y con ellas mejores resultados en el control de las variables. Además, se ha implementado un protocolo que, mediante software, permita llevar a cabo la calibración del sensor de nivel del tanque contenedor, mejorando la medida de dicho sensor y con ello obteniendo un mejor control del sistema. Por último, mediante la síntesis de [1] y las actualizaciones e implementaciones llevadas a cabo en el marco de este trabajo fin de grado, se ha desarrollado una guía de usuario con el fin de permitir a futuros alumnos e investigadores un conocimiento completo y un uso funcional de la planta multiprocesos. ix x Abstract The Multiprocess Plant of the Systems and Automation Engineering Department, located at the Control Laboratory, was conceived to perform, in an easy and flexible way, ideas related to process engineering, automation and control. The system is formed of numerous sensors, actuators, programmable logic controllers (PLCs) and display devices and control, which given their proper communication and interconnection, allow us the study of various control problems. The system includes a number of hydraulic elements which, depending on their configuration, will form a circuit able to implement different architecture of the automated control theory. Furthermore, the connection with the cold plant (located in the roof) will facilitate the control of the temperature. A Programme Logic Controller from Scheider (PLC) system is in place to control the plant. The wire’s connections are already set up in their corresponding data acquisition cards. The PLC can be managed through a display screen, from the same company. Additionally, all the necessary software is available. The main objective of this project is the renovation of the topology and the redesigning of the plant's structure, in order to simplify the system and fix current problems. Originally, the plant allowed up to five different configurations, but the changes described in this project reduced these configurations to three. Moreover, a concise study of the current problems of the plant (sensors, actuators and connections) has been made, together with proposed changes to these problematic systems, as the inclusion of new sensors that allow us to get more accurate measurements and a better control of the variables. In addition, a protocol to calibrate the container level sensor using software will facilitate the functioning of the sensor and offer a more precise and sensitive control of the whole system. Finally, this text is intended as a guide for future students and users of the plant. Finally, thanks to the synthesis of [1] and the updates and improvements contained in this ‘last year degree project’, the text is intended as a guide for future students and user of the plant, so they can have a wide and complete understanding of the functioning of this multiprocess plant. xi xii Índice Agradecimientos vii Resumen ix Abstract xi Índice xiii Índice de Tablas xvii Índice de Figuras xix 1 Antecedentes de partida y objetivos 1 2 Descripción de la planta 2.1 Introducción 2.2 Descripción física de la planta 2.2.1 Dispositivos y actuadores 2.2.2 Sensores 2.2.3 Válvulas 2.2.4 PLC 2.2.5 Pantalla de explotación Magelis HMI STU 655/855 3 3 6 6 13 16 18 18 3 Descripción del sistema de control 3.1 Introducción 3.2 Programmable Logic Controler (PLC) 3.2.1 Guía GEMMA 3.2.2 Modos de conexión 3.2.3 Funcionamiento del sistema 3.2.4 Secciones 3.2.5 Bloques FBD 3.3 Pantalla de explotación Magelis 3.3.1 Botones 3.3.2 Displays 3.3.3 Gráficas 3.3.4 Paneles 3.3.5 Acciones 3.3.6 Esquema general 3.4 Conexión remota OPC 3.5 Control de la planta con Matlab Simulink 3.5.1 Configuraciones 21 21 21 21 22 23 23 29 34 34 35 35 36 36 36 38 39 39 4 Descripción de las configuraciones y cambios topológicos realizados 4.1 Introducción 4.2 Planta multiprocesos antes de las modificaciones 4.2.1 Configuración 1 4.2.2 Configuración 2 4.2.3 Configuración 3 4.2.4 Configuración 4 43 43 43 45 45 46 46 xiii 5 4.2.5 Configuración 5 4.3 Planta multiprocesos después de las modificaciones 4.3.1 Configuración 1 4.3.2 Configuración 2 4.3.3 Configuración 3 4.3.4 Desagüe de la planta 4.4 Trabajos y modificaciones topológicas realizadas 4.5 Sustitución de elementos defectuosos 47 48 50 51 52 53 54 58 Cambios realizados en el sistema de control 5.1 Introducción 5.2 Cambios en Unity Pro (PLC) para las nuevas configuraciones 5.3 Cambios en Vijeo Designer (Pantalla de explotación) para las nuevas configuraciones 5.4 Implementación de la calibración del sensor de nivel 5.4.1 Ajuste del rango de señal del sensor al rango de medida del autómata 5.4.2 Calibración mediante la pantalla de explotación 5.5 Implementación del desagüe de la planta 5.5.1 Montaje 5.5.2 Programación 61 61 61 63 65 66 66 70 70 73 6 Conclusiones 77 7 Acciones y mejoras futuras 79 8 Referencias 81 9 Glosario 83 10 Anexos 10.1 Anexo A: Variables 10.1.1 Introducción 10.1.2 Variables Internas 10.1.3 Variables externas 10.2 Anexo B: Planos de las Configuraciones y Diagramas P&ID 10.2.1 Planta Multiprocesos 10.2.2 Configuración 1 10.2.3 Configuración 2 10.2.4 Configuración 3 10.2.5 Desagüe 10.3 Anexo C: Tarjetas de entradas y salidas del PLC 10.4 Anexo D: Guía de usuario de la Planta Multiprocesos xiv 87 87 87 87 98 111 111 112 113 114 115 116 119 xv xvi ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1: Estructura 6 Tabla 2: Bomba 7 Tabla 3: Armario de distribución 8 Tabla 4: Depósito contenedor 9 Tabla 5: Variación del caudal tras las modificaciones 74 Tabla 6: Variables de salida digital de las tarjetas de adquisición 88 Tabla 7: Variables de entrada digital de las tarjetas de adquisición 88 Tabla 8: Variables de salida analógica de las tarjetas de adquisición 89 Tabla 9: Variables de entrada analógica de las tarjetas de adquisición 89 Tabla 10: Variables internas del PLC 92 Tabla 11: Parámetros utilizados en los bloques de la programación del autómata 95 Tabla 12: Variables internas de la pantalla de explotación 96 Tabla 13: Variables compartidas PLC-Pantalla 108 Tabla 14: Variables compartidas de OPC 110 Tabla 15: Módulos del PLC 117 Tabla 16: Características del Procesador BMX P34 2020 118 xvii xviii ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1: Planta Multiprocesos 3 Figura 2: Esquema de funcionamiento del equipo de frío 3 Figura 3: PLC y tarjetas de E/S analógicas y digitales 4 Figura 4: Pantalla de Explotación 4 Figura 5: Posibilidades de control 4 Figura 6: Esquema de la comunicación de la planta multiprocesos 5 Figura 7: Estructura 6 Figura 8: Bomba 7 Figura 9: Armario de distribución 8 Figura 10: Depósito contenedor 9 Figura 11: Depósito colector y válvula de entrada a la bomba 9 Figura 12: Resistencia RT 450.4 10 Figura 13: Resistencia de 4 kW 11 Figura 14: Intercambiadores de calor 11 Figura 15: Planta de frío e interruptor de encendido 12 Figura 16: Cuadalímetro electro-magnético 13 Figura 17: Rotámetro 13 Figura 18: Sensor de nivel capacitivo 14 Figura 19: Sensor de presión 14 Figura 20: Sonda de temperatura 15 Figura 21: Sensor de temperatura 15 Figura 22: Válvula de ajuste y válvula manual 16 Figura 23: Funcionamiento de las válvulas solenoides 16 Figura 24: Válvula solenoide 16 Figura 25: Válvula electro-neumática 17 Figura 26: Válvula de regulación eléctrica 17 Figura 27: Modicon M340 18 Figura 28: Pantalla de explotación 18 Figura 29: Guía GEMMA 21 Figura 30: Guía GEMMA aplicada en la Planta Multiprocesos 22 Figura 31: Secciones 23 Figura 32: Red de Petri principal – GEMMA 24 Figura 33: Sección de inicio y preparación 25 Figura 34: Red de Petri secundaria – Asignación de control 25 xix Figura 35: Conexión y envio por OPC 26 Figura 36: Bloques auxiliares 29 Figura 37: Bloque de selección de las variables manipulables 29 Figura 38: Bloque de selección de la variable a controlar 30 Figura 39: Bloque de selección de configuración 30 Figura 40: Filtro de nivel 31 Figura 41: Bloque de conversión de entero a booleano 31 Figura 42: Bloque de Watchdog 32 Figura 43: Bloque de conexión con la pantalla 32 Figura 44: Bloque de escalado de variables 33 Figura 45: Pantalla Magelis y Vijeo Designer 34 Figura 46: Botones de la pantalla 34 Figura 47: Botones de la pantalla 35 Figura 48: Displays de lectura y escritura 35 Figura 49: Gráfica 35 Figura 50: Paneles y ventanas emergentes 36 Figura 51: Acciones programadas 36 Figura 52: Esquema de movimiento entre pantallas 37 Figura 53: Modo de conexión OPC 38 Figura 54: Estructura de datos de Matlab 39 Figura 55: Ejemplo de Control de Nivel con Matlab 40 Figura 56: Planta multiprocesos – Antiguo diseño 43 Figura 57: Diagrama P&ID – Planta multiprocesos – Antiguo diseño 44 Figura 58: Diagrama P&ID – Configuración 1 (Antigua) 45 Figura 59: Diagrama P&ID – Configuración 2 (Antigua) 45 Figura 60: Diagrama P&ID – Configuración 3 (Antigua) 46 Figura 61: Diagrama P&ID – Configuración 4 (Antigua) 46 Figura 62: Diagrama P&ID – Configuración 5 (Antigua) 47 Figura 63: Planta multiprocesos – Nuevo diseño 48 Figura 64: Diagrama P&ID – Planta multiprocesos – Configuraciones 48 Figura 65: Diagrama P&ID – Planta multiprocesos – Nuevo diseño 49 Figura 66: Diagrama P&ID – Configuración 1 (Nueva) 50 Figura 67: Diagrama P&ID – Configuración 2 (Nueva) 51 Figura 68: Válvula VS5 que debe accionarse a mano 52 Figura 69: Diagrama P&ID – Configuración 3 (Nueva) 52 Figura 70: Diagrama P&ID – Desagüe de la planta (Nueva) 53 Figura 71: Planta antes y después de las modificaciones 54 Figura 72: Racores de apriete 55 Figura 73: Herramientas utilizadas 55 xx Figura 74: Medidas de los tubos y conexiones 56 Figura 75: Tubos y racores de apriete 56 Figura 76: Unión flexible 56 Figura 77: Uniones de PVC mediante pegamento 57 Figura 78: Válvula senoidal averiada 58 Figura 79: Válvula defectuosa 58 Figura 80: Bloque de control de válvulas 61 Figura 81: Lógica de control de válvulas 62 Figura 82: Flujos de agua en las diferentes configuraciones 62 Figura 83: Modificación de Panel 2 63 Figura 84: Modificaciones en los paneles de texto 63 Figura 85: Modificación del panel de selección 64 Figura 86: Ventanas emergentes – Configuraciones 1, 2 y 3 64 Figura 87: Sensor de nivel y filtro implementado 65 Figura 88: Potenciómetros Span y Zero 66 Figura 89: Bloque de escalado de la señal 66 Figura 90: Cálculo del escalado 67 Figura 91: Panel principal con el botón de AJUSTES añadido 67 Figura 92: Ajustes de la planta 68 Figura 93: Configurando la planta para la calibración 68 Figura 94: Explicación de la calibración 69 Figura 95: Calibración 69 Figura 96: Válvula utilizada 70 Figura 97: Diagrama P&ID – Desagüe de la planta 70 Figura 98: Union de la bomba con el desagüe y VR1 71 Figura 99: Unión flexible entre VR1 y caudalímetro 71 Figura 100: Boca de admisión 72 Figura 101: Boca de admisión modificada 72 Figura 102: Panel principal y sección de ajustes de la planta 73 Figura 103: Panel espera para el desagüe 73 Figura 104: Panel que aparece durante el desagüe 74 Figura 105: Sensor de presión futuramente instalado 79 Figura 106: Diagrama P&ID – Planta Multiprocesos 111 Figura 107: Diagrama P&ID - Configuración 1 112 Figura 108: Diagrama P&ID - Configuración 2 113 Figura 109: Diagrama P&ID - Configuración 3 114 Figura 110: Diagrama P&ID – Desagüe de la planta 115 Figura 111: Tarjetas del PLC 117 xxi 1 ANTECEDENTES DE PARTIDA Y OBJETIVOS El objetivo de este proyecto consiste en la remodelación, cambio de la topología y mejora de la sensorización y el sistema de control de la planta multiprocesos, desarrollada por el Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática para su uso académico y/o para la investigación. El proyecto abarca desde la reforma de la estructuración de la planta, así como del programa que gobierna el autómata, hasta pantalla de explotación. También realizaremos cambios en aquellos sensores o actuadores que resulten insatisfactorios o bien sean susceptibles de mejora y complementación software o hardware. Además, se han implementado, tanto en el software como en el hardware de la planta, sistemas automáticos para poder calibrar algunos de los sensores. Así como también permitir el desaguado automático de la planta. Por ultimo, se ha desarrollado una guía de usuario que permita, tanto a alumnos como a investigadores, conocer y trabajar con la planta. En la guía se detallan los componentes físicos de la planta, el sistema de control que la gobierna, los diversos paneles de la pantalla de explotación y las configuraciones que la planta puede adortar. En resumen, todo lo necesario para poder hacer un uso debido y funcional de la planta. La planta multiprocesos, por sus características y flexibilidad, es una herramienta útil para la explicación de la teoría del control automático y la automatización, proveyendo de más posibilidades de aprendizaje al alumno. Su aplicación en proyectos de investigación puede ser interesante al poner en funcionamiento una planta con una gran flexibilidad para adaptarse a distintas configuraciones físicas y poder conectar cualquier herramienta que el usuario necesite utilizando un mismo estándar de comunicación. La planta multiprocesos ha sido ideada, diseñada y planificada por componentes del Departamento de Sistemas y Automática de la Universidad de Sevilla para su uso académico. Además, el desarrollo de la programación y la implementación de la comunicación y el sistema de control de la planta fueron realizados por José Enrique Alonso en 2013, bajo la supervisión y tutoría de Daniel Limón Marruedo y Fernando Castaño Castaño. Gran parte de la información de este trabajo de fin de grado está sacada de [1]. 1 2 2 DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA 2.1 Introducción La planta consta de una serie de elementos de carácter hidráulico que, según la configuración que tomen, forman un determinado circuito para poder implementar diferentes arquitecturas de la teoría del control automático. Figura 1: Planta Multiprocesos Se dispone, además, de una conexión con la planta de frío, situada en el tejado del edificio del departamento, que sirve para poder realizar el control de la temperatura. Figura 2: Esquema de funcionamiento del equipo de frío 3 Para poder realizar el control de la planta multiprocesos se dispone de un Programmable Logic Controller (en adelante PLC) del fabricante Schneider con las conexiones físicas de los cables ya realizadas en sus correspondientes tarjetas de adquisición de datos. Figura 3: PLC y tarjetas de E/S analógicas y digitales El PLC se puede gestionar a través de una pantalla de explotación del mismo fabricante ya conectada entre sí. Adicionalmente, se dispone de un equipo informático conectado con los programas necesarios. Figura 4: Pantalla de Explotación La planta ofrece una serie de posibilidades de control como pueden ser: Control monovariable: PID Control multivariable: 2 PID independientes Control multivariable: Cascada Feed Forward. Figura 5: Posibilidades de control 4 Además, el sistema cuenta con una comunicación externa mediante el estándar de comunicación OPC. Este estándar permite la comunicación entre cualquier número de dispositivos o programas sin necesidad de tener un controlador para cada dispositivo que se desea comunicar. Dicha implementación permite comunicar otros programas con el fin de poder aplicar arquitecturas de control más complejas o de realizar un seguimiento del proceso de la planta más preciso. En la siguiente figura se muestra el esquema que se desea seguir para la comunicación general de planta. Figura 6: Esquema de la comunicación de la planta multiprocesos La planta multiprocesos está conectada al autómata (PLC) para que éste tenga el control íntegro de los procesos. A su vez, la pantalla de explotación y el autómata están conectados entre sí exclusivamente para realizar la configuración de la planta. En la función control de la planta existen dos modos: El primero a través de la pantalla, para aplicar un tipo de control preestablecido. El segundo modo a través del Servidor OPC para realizar cualquier tipo de control de forma externa. El servidor OPC conecta los clientes deseados con el autómata de forma virtual o inalámbrica. 5 2.2 Descripción física de la planta La planta multiprocesos se compone de distintos elementos físicos que, colocados en un orden establecido, permiten realizar el control de ésta. La descripción de dichos elementos es necesaria para conocer su funcionamiento, las características dinámicas y la respuesta que se puede esperar del sistema. Gran parte de la instrumentación utilizada en este proyecto se ha adquirido del fabricante GUNT. Ciertos elementos de otros fabricantes han sido añadidos para ampliar las posibilidades de control de la planta multiprocesos, además de incluir módulo de control del fabricante Schneider. Algunas ilustraciones, así como cierta información, de esta descripción han sido extraídas de [2]. 2.2.1 2.2.1.1 Dispositivos y actuadores Estructura El armazón está compuesto por rieles de perfil, en los que se fijan los componentes. Sirve para el montaje y la realización de todos los ensayos, sirviendo de elemento portante para tuberías, actuadores y sensores. Figura 7: Estructura Número Denominación 1 Rieles de perfil 2 Armario de distribución 3 Depósito 4 Bomba Tabla 1: Estructura 6 2.2.1.2 Bomba Se emplea una bomba centrífuga de la marca comercial Lowara. Su funcionamiento consiste en hacer circular el agua del circuito a un caudal constante entre 1200 y 4200 L/h. La bomba no es regulada, sino solamente encendida y apagada por medio del interruptor de bomba. En ensayos con un sistema controlado de temperatura, el agua puede ser conducida alternativamente por un bypass a través del sistema de tuberías sin que fluya a través del depósito. Este ajuste se realiza a través del conmutador de tres vías (Elemento 2). Ésto es especialmente razonable en el caso de la regulación de temperatura para reducir la cantidad de agua a calentar dentro del sistema controlado. Figura 8: Bomba Número Denominación Número Denominación 1 Retorno del agua del sistema 5 Depósito 2 Conmutador de tres vías para bypass 6 Bomba 3 Salida de la bomba 7 Entrada de la bomba 4 Llave de cierre 8 Bypass Tabla 2: Bomba 7 2.2.1.3 Armario de distribución A través del armario de distribución los ensayos son alimentados con energía eléctrica y aire comprimido. Figura 9: Armario de distribución Número Denominación 1 Interruptor principal 2 Interruptor de paro de emergencia 3 Interruptor de bomba 4 Regulador de aire comprimido con manómetro (0...6bares) con acoplamiento rápido para la alimentación de los ensayos 5 Regulador de aire comprimido con manómetro (0...2,5bares) con acoplamiento rápido para la alimentación de los ensayos. Tabla 3: Armario de distribución 2.2.1.4 Depósito contenedor Toda la planta funciona con agua como medio de trabajo. El depósito contenedor es un recipiente de nivel hecho de vidrio Duran de unos 44 cm de altura. A través del conducto de afluencia (10) se puede bombear agua al recipiente de nivel (4); el agua puede salir otra vez del recipiente a través del desagüe (1) en cuanto se abra la llave de descarga (13). Como medida de seguridad, el recipiente de nivel está cubierto por una funda protectora de plástico transparente (5). Para poder ventilar el recipiente de nivel de manera casual durante los ensayos, éste también dispone de una válvula de ventilación separada (6). El tubo de rebose (3) sirve para evitar un sobrellenado por descuido del recipiente de nivel. Para ello, la llave de rebose (2) tiene que estar abierta. 8 Figura 10: Depósito contenedor Número Denominación Número Denominación 1 Descarga de agua 8 Válvula de sobrepresión 2 Llave de rebose 9 Orificio de montaje para el sensor de nivel 3 Tubo de rebose 10 Afluencia de agua 4 Recipiente de nivel 11 Conexión de presión superior 5 Funda protectora 12 Conexión de presión inferior 6 Válvula de ventilación 13 Llave de descarga de agua 7 Manómetro para la presión del recipiente Tabla 4: Depósito contenedor 2.2.1.5 Depósito colector Depósito cúbico y metálico que sirve para guardar el agua no utilizada durante el proceso. Tiene un volumen superior al depósito contenedor puesto que está calculado para tener suficiente líquido para llenar las tuberías y el depósito contenedor y además mantener la bomba por debajo del su propio nivel. Recientemente se le ha añadido una válvula de PVC que regula la entrada de agua a la bomba, la cual no debe estar cerrada si la bomba está funcionando. Figura 11: Depósito colector y válvula de entrada a la bomba 9 2.2.1.6 Tuberías y conexiones El sistema está compuesto por tuberías, codos, piezas en T, válvulas y elementos especiales prefabricados. Las tuberías de agua están hechas de tubos de PP-H de 25mm x 2,3mm. El empalme se realiza con conectores de apriete especialmente adaptados al tubo en forma de ángulo de 90° o en forma de T. Para un montaje limpio y correcto, los tubos se tienen que cortar en piezas que tengan las longitudes adecuadas. Todos los elementos prefabricados están equipados con conectores de apriete. Las tuberías de aire comprimido se montan con mangueras de aire comprimido de PE 6/4. Las mangueras de aire comprimido se insertan en acoplamientos rápidos y se pueden soltar fácilmente con sólo presionar la tapa hacia atrás. Como las mangueras son flexibles, no es necesario atenerse exactamente a las longitudes. 2.2.1.7 Resistencias Existen dos resistencias en la planta multiprocesos de diferente potencia que se emplean para elevar la temperatura del fluido que pasa por ellas en los procesos de control de temperatura. Se encuentran situadas en la parte derecha de la planta. 1. Resistencia RT 450.04 Funciona con agua como medio de trabajo y consta de un dispositivo de calefacción eléctrico de 2 kW, que está incorporado en un tubo. Como medida de seguridad, el dispositivo de calefacción dispone de un regulador de temperatura que está ajustado a un máximo de 65°C y de una protección contra funcionamiento en seco que reacciona a 110°C aprox. Figura 12: Resistencia RT 450.4 10 2. Resistencia de 4 kW Esta segunda resistencia ha sido adquirida a un proveedor distinto a GUNT. Tiene una potencia de 4 kW y ha sido recubierta de un material aislante para aumentar su eficacia. Figura 13: Resistencia de 4 kW 2.2.1.8 Intercambiadores de calor El caudal del circuito de agua primario se tiene que seleccionar de tal modo que el agua fluya primero a través del dispositivo de calefacción y luego a través del circuito primario del cambiador de calor de placas. El circuito de agua secundario del cambiador de calor de placas es conectado a un suministro de agua y contiene agua fría. El circuito de agua secundario se puede conectar con ayuda de mangueras y los adaptadores con acoplamientos rápidos. Mediante la selección adecuada de la afluencia y el desagüe en este circuito de refrigeración es posible disponer de una refrigeración en contraflujo o de una refrigeración en flujo continuo. Se emplean dos intercambiadores de calor de idénticas características de la marca SWEP. Figura 14: Intercambiadores de calor 11 2.2.1.9 Equipo de refrigeración El equipo de refrigeración se emplea en el segundo circuito de los intercambiadores como fuente fría de caudal. Se ha empleado el modelo MQH 06-18 de la empresa Airwell Air-Conditioning Co. Se dispone de un depósito de agua, una tubería de entrada y otra de salida conectadas a los intercambiadores de la planta. La bomba hace circular el caudal y existe una válvula de tres vías para regular la temperatura. Adicionalmente en el depósito se introduce un serpentín y un sensor de temperatura gobernados por la planta de producción de frío, la cual se encarga de hacer circular por el serpentín el líquido refrigerante a la temperatura adecuada. Todo el equipo de frío dispone de su propio controlador ya ajustado, permitiendo exclusivamente su encendido desde la planta multiprocesos. Figura 15: Planta de frío e interruptor de encendido 2.2.1.10 Router Se ha utilizado un router para poder conectar todos los dispositivos empleados en el proyecto. El router utilizado es el modelo USR-8054 del fabricante US Robotics con 4 conexiones de Ethernet. Dispositivo Router Dirección IP 192.168.0.1 Modicon M340 192.168.0.4 Modicon M340 192.168.0.12 Ordenador IP dinámica (14 generalmente) 12 2.2.2 2.2.2.1 Sensores Caudalímetro electro-magnético Para mediciones de caudal el sistema dispone de un sensor electrónico con indicador. Este sensor es apropiado para realizar mediciones de caudal de líquidos en tuberías cerradas. La magnitud a medir es la velocidad del flujo. La velocidad óptima del flujo es de 1...3m/s. Después de una conversión, en la salida se dispone de una señal de corriente estandarizada de 4...20mA que es proporcional al caudal. Este sensor tiene la ventaja de que no se producen pérdidas de presión a causa de resistencias al flujo, ya que no están involucrados elementos mecánicos movibles y la sección transversal del tubo es igual en todo el sistema. Figura 16: Cuadalímetro electro-magnético 2.2.2.2 Rotámetro Este consiste en un flotador cilíndrico, más denso que el fluido, colocado dentro de un tubo cónico vertical con el área menor abajo y el área mayor arriba. Al pasar el flujo de abajo hacia arriba levanta el flotador, con lo cual la posición de este será proporcional al flujo. Con ayuda de una válvula se puede ajustar la resistencia al flujo y, por consiguiente, modificar las características de caudal del sistema controlado. Sirve, por tanto, para obtener una medida directa del caudal que transita por la planta, y así poder compararlo con el valor de caudal obtenido por el caudalímetro electromagnético. Figura 17: Rotámetro 13 2.2.2.3 Sensor de nivel capacitivo El Sensor de nivel capacitivo es un palpador que funciona de manera capacitiva. La varilla de medición, que es sumergida en el agua, representa un condensador eléctrico. Como las constantes dieléctricas de agua y aire se diferencian enormemente, la capacidad del condensador varía según el nivel de agua. El palpador ha sido diseñado en técnica bifilar y está equipado con un convertidor. Se emite una señal estándar de 4...20mA que es proporcional al nivel. Es necesario comprobar de vez en cuando si la indicación del nivel en el regulador concuerda con el nivel que indica la escala en el recipiente de nivel. Si los valores en el regulador y en el recipiente de nivel difieren, se debe calibrar el sensor de nivel. Figura 18: Sensor de nivel capacitivo 2.2.2.4 Sensor de presión El sistema sistema contiene transmisores de presión piezocerámicos como sensores de presión. Una ventaja de esta técnica es el comportamiento dinámico favorable de esos sensores. Gracias a sus tiempos de respuesta sumamente cortos, son igualmente apropiados para mediciones de presión tanto estáticas como dinámicas. Prácticamente no es necesario realizar una recalibración de este tipo de dispositivos. Se mide la presión relativa de 0 a 2 bares, es decir, la diferencia de presión con respecto al medio ambiente y se obtiene una señal de corriente estandarizada de 4...20mA que es proporcional a la presión a medir. La conexión de los sensores al sistema de tuberías se realiza con un acoplamiento rápido para neumática. Figura 19: Sensor de presión 14 2.2.2.5 Sonda de temperatura Estas sondas se sitúan en las entradas y salidas del intercambiador en la parte del circuito del equipo de frío. Son sensores de humedad y temperatura del fabricante CAREL, modelo Sondas DPD. Su rango de funcionamiento es de -20 °C a +70 °C. Figura 20: Sonda de temperatura 2.2.2.6 Sensor de temperatura El Sensor de temperatura es un palpador PT100. Una resistencia eléctrica dependiente de la temperatura es utilizada como sensor. El valor de resistencia eléctrica es convertido en una señal eléctrica. Los sensores han sido diseñados en técnica bifilar y están equipados con un convertidor que emite una señal estándar de 4...20mA proporcional a la temperatura. 4mA equivalen a 0°C, 20mA equivalen a 100°C. Figura 21: Sensor de temperatura 15 2.2.3 2.2.3.1 Válvulas Válvulas manuales Modelo 751 del fabricante COMAP. Es una válvula de ajuste manual que tiene una precisión para el ajuste de 4 vueltas completa de la tuerca. Se utiliza para regular con precisión la salida del agua del depósito contenedor. Adicionalmente, se emplean válvulas manuales estándares para cerrar el paso de líquido en ciertos puntos de la planta, como pueden ser a la salida de la bomba, salida del depósito contenedor y entrada del rotámetro. Figura 22: Válvula de ajuste y válvula manual 2.2.3.2 Válvulas solenoides Las válvulas solenoides se componen de un actuador que acciona una válvula de tres vías. El funcionamiento consiste en mantener el sentido del caudal recto en el caso de estar apagado el actuador, mientras que si el actuador está activado el caudal que pasa por la válvula sufre un giro de noventa grados manteniendo siempre el sentido de la corriente. Figura 23: Funcionamiento de las válvulas solenoides Estas válvulas tardan 60 segundos en cambiar de una posición a otra. Cuando las válvulas están cambiando, un piloto led verde parpadea. Cuando el giro ha finalizado, dicho piloto se mantiene constante. Figura 24: Válvula solenoide 16 2.2.3.3 Válvulas de regulación electro-neumáticas (VR1) En la válvula de control se modifica el caudal por medio de la carrera de la válvula. El accionamiento de la biela del cono es realizado a través de la biela motora que es accionada por aire comprimido que actúa sobre una membrana dentro de la cabeza de la válvula. La membrana está acoplada a un resorte mecánico, el cual es comprimido por la fuerza de compresión generada. Por consiguiente, para cada valor de presión en la cámara de presión se obtiene una carrera definida. El posicionador, combinado con la válvula, tiene la función de hacer la válvula de accionamiento neumático utilizable para señales de entrada eléctricas. La señal de corriente eléctrica controladora (4...20mA) es convertida en una presión de mando que actúa sobre la membrana. Para poder funcionar, la válvula tiene que ser alimentada con energía auxiliar neumática de 2,5 bares. Figura 25: Válvula electro-neumática 2.2.3.4 Válvulas de regulación eléctricas (VR2 y VR3) Se emplean dos válvulas de regulación para el control por temperatura del agua a la entrada del intercambiador en el circuito del equipo de refrigeración. Para cada una de las válvulas de regulación se han empleado una válvula de tres vías, modelo VG1805 de Johnson Controls, en conjunto con un actuador, modelo M9216 de Johnson Controls. La válvula de tres vías tiene el mismo funcionamiento que el explicado para las válvulas solenoides. Por otro lado el actuador es de accionamiento eléctrico y tiene una señal de retorno de la posición alcanzada. El tiempo del actuador para el cambio de sentido del caudal es de 30 segundos. Figura 26: Válvula de regulación eléctrica 17 2.2.4 PLC El sistema de control utilizado es un Modicon M340 del fabricante Schneider. El PLC Modicon M340 es un autómata programable muy extendido en la industria, cuya función principal es realizar el control y la supervisión de la planta durante su uso, controlando en todo momento que los sensores estén dentro de los límites adecuados de funcionamiento y los actuadores no sobrepasen sus rangos de uso. El PLC cuenta con una serie de tarjetas de adquisición de datos que han sido previamente cableadas. Las entradas y salidas se describen en el Anexo C. Figura 27: Modicon M340 2.2.5 Pantalla de explotación Magelis HMI STU 655/855 La pantalla empleada es el modelo Magelis HMI STU 655/855. Es una pantalla táctil resistiva fabricada por Schneider, pensada para ser utilizada como periférico local en autómatas o microcontroladores, con el fin de comprobar el estado del sistema en cualquier momento. Funciona en comunicación con el autómata, con el que comparte variables e información de su estado. Internamente posee una memoria independiente del autómata para guardar su programación y sus propias variables. Tiene dos puntos de comunicación externa: USB y Ethernet. La primera sirve para su programación, mientras que la segunda conexión se ha utilizado exclusivamente para conectarse con el autómata mediante el router instalado. A la derecha de la pantalla se habilitado un botón para su encendido y apagado. En este proyecto se usa como pantalla de explotación, interaccionando de manera directa con el autómata para poner en funcionamiento la planta. Figura 28: Pantalla de explotación 18 19 20 3 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL 3.1 Introducción En este capítulo se desarrolla descripción del control de la planta multiprocesos y las comunicaciones del autómata con la pantalla de explotación. Primero plantearemos la solución adoptada desde un punto de vista teórico, aplicando la guía GEMMA como estructura de control. Posteriormente se explica la programación del autómata y de la pantalla de explotación. 3.2 Programmable Logic Controler (PLC) Para realizar la programación del autómata se ha utilizado el programa Unity de Schneider en versión XL y S. 3.2.1 Guía GEMMA Se ha seguido la Guía de Estudios de Modos de Marcha y Parada ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia. (en adelante guía GEMMA) para definir los modos de funcionamiento, parada y fallo de forma general. La guía GEMMA define tres situaciones comunes en todo proceso: Parada, Funcionamiento y Fallo. Cada estado tiene unos subestados correspondientes a diferentes casos que pueden ocurrir. Figura 29: Guía GEMMA Debido a las características de la planta y en concreto a la consideración de la producción hay varios estados que no se han considerado necesarios. En la siguiente figura se muestra la red de estados que quedaría aplicando la teoría de la guía GEMMA a nuestro caso. 21 Figura 30: Guía GEMMA aplicada en la Planta Multiprocesos Se puede observar que en este caso se ha considerado que la producción empieza cuando la configuración de la planta termina. El resto de estados no se tienen en cuenta inicialmente debido a las características de la planta. 3.2.2 Modos de conexión La programación del autómata y la pantalla de explotación se han estructurado de forma que el PLC tenga siempre la prioridad en la ejecución de las acciones sobre la pantalla, lo que significa que el PLC puede impedir la realización de cualquier acción si lo estima conveniente. La pantalla de explotación se ha diseñado para que haga la tarea de periférico de aviso y actuación del usuario. Esto significa que la pantalla escribe, en caso de necesitarlo, directamente en las variables compartidas del autómata, las cuales se guardan en éste mismo. Se han desarrollado tres modos de conexión para poder controlar la planta multiprocesos: Modo manual local: Implica que se pueden manipular, mediante la pantalla de explotación, la actuación de las válvulas y las resistencias de la planta según la configuración seleccionada. Modo automático local: Implica introducir arquitecturas de control para realizar lazos en bucle cerrado. Se han diseñado varias arquitecturas de control como son: control multivariable, control en cascada y Feed Forward. Modo remoto vía OPC: Permite la comunicación con un dispositivo externo de los datos de los sensores y las variables de los actuadores para realizar cualquier función externa. 22 3.2.3 Funcionamiento del sistema Debido al gran número de variables que se han manejado durante la programación de los diversos dispositivos y programas que intervienen en el proyecto, éstas se han detallado en el Anexo A: Variables. Para estructurar el programa, se han colocado todas las lecturas de variables de la planta en la primera parte de la ejecución del PLC y las escrituras o variables de salida de la planta al final del programa. El orden del resto de secciones también se ha tenido en cuenta y se ha decidido colocar en orden inverso al orden de ejecución de las secciones según la red de Petri desarrollada. El programa se ordena en función de unas hojas de código llamadas secciones. Cada sección se puede realizar en distintos lenguajes de programación. 3.2.4 Secciones El lenguaje principal utilizado en la programación de las secciones es el lenguaje de contactos llamado Ladder (LD). Adicionalmente, para las redes de Petri se utiliza el lenguaje SFC o Grafcet. Éste es un lenguaje muy simple para poder modelar las redes de Petri que se emplean en la programación del PLC. Por último, se ha empleado el lenguaje ST para ciertas partes en las que sólo se necesita actualizar numerosas variables. Existe una sección por cada estado de la red de Petri del autómata y varias secciones extras para el control y la supervisión de las variables de entrada y salida. Además, hay una sección de condiciones de seguridad que, debido a las características de la planta, no se puede tener la realimentación de posibles fallos, y por tanto, se ha decidido establecer dichas condiciones de seguridad para evitar averías. A continuación se muestra el orden establecido para la ejecución de la programación: Figura 31: Secciones Entrada de variables Secciones de los estados de la red de Petri general Secciones de los estados de la red de Petri secundaria Red de Petri secundaria Red de Petri general Salida de variables 23 3.2.4.1 GEMMA La sección principal llamada GEMMA, es una Red de Petri escrita en lenguaje SFC. Esta sección gobierna el funcionamiento del PLC, habilitando el resto de secciones, a excepción de las secciones de entrada y salida, según el estado en el que se encuentra el autómata dentro de la red. El autómata avanza en la red de Petri según la interacción del usuario con la pantalla de explotación. Figura 32: Red de Petri principal – GEMMA 24 3.2.4.2 A1 – REPOSO Estado inicial de la red de Petri. No hay ninguna acción a realizar, la planta está parada. 3.2.4.3 F2.1 – INICIO, PREPARACIÓN Sección de configuración de la planta multiprocesos. Llega la variable de configuración para activar las válvulas solenoides (VS) adecuadas. Se introducen las condiciones de seguridad de parada de bomba y resistencias apagadas. La condición de franqueo es la variable de confirmación desde la pantalla. Figura 33: Sección de inicio y preparación 3.2.4.4 F2.2 – INICIO Sección de espera para que se realice la configuración. La condición de franqueo es el tiempo de espera de configuración de la planta, 60 segundos, que es el tiempo que necesitan las vávulas soleniodes para posicionarse. 3.2.4.5 F1 – CONTROL (ASIGNACIÓN DE CONTROL) En este estado se habilita una red de Petri secundaria para determinar qué conexión se realiza para el control de la planta. Las condiciones de franqueo llegan desde variables compartidas con la pantalla. Según se active un modo u otro también se activan sus correspondientes secciones. Figura 34: Red de Petri secundaria – Asignación de control 25 3.2.4.6 F1 – CONEXIÓN REMOTA CON OPC En esta sección se habilita el intercambio de información para las variables de OPC. Se escriben los valores de los sensores y se permite el control externo de las válvulas y las resistencias de la planta. Figura 35: Conexión y envio por OPC 3.2.4.7 F1 – CONEXIÓN MANUAL LOCAL En este modo se permite la manipulación de los actuadores a través de la pantalla y también se puede visualizar los valores de todos los sensores de la planta. La sección correspondiente a este modo alberga pulsadores para la variables booleanas y asignaciones de los valores de las variables intercambiadas con la pantalla en variables internas del autómata y viceversa. 3.2.4.8 F1 – CONEXIÓN AUTOMÁTICO LOCAL En el modo automático local se permite la configuración previa y el diseño en línea de varias arquitecturas de control desde la pantalla de explotación. Se accede desde el modo manual local y, estando éste todavía activo, se realiza la configuración de las arquitecturas de control que se quieren aplicar y de las propiedades adicionales de los controladores. Para introducir los valores de las propiedades se han habilitado dos opciones. La primera opción es introducir los valores de las propiedades teniendo en cuenta su magnitud física. Es decir, que en el caso de activar Variables Ingenieriles se debe introducir el valor físico de la propiedad. Por el contrario si se activa la opción Variables Normalizadas el valor de las propiedades hay que introducirlos en tantos por ciento. En esta parte de la programación se han creado dos secciones: La primera utiliza el lenguaje ST para actualizar todas las propiedades y parámetros de diseño de los controladores. La segunda sección, en el lenguaje LD habitual, se usa para implementar los PIDs y las variables necesarias para la utilización de las variables en valores normalizados o valores ingenieriles. Esta sección se ha estructurado según el siguiente orden: 1. Recepción de valores de las propiedades y de los parámetros: En esta parte solo se realizan escalados de variables y asignaciones de valores de propiedades. 2. Normalizado de variables: Obligatorio para todas las variables y, dependiendo del tipo de control, se activan o no los bloques correspondientes. 3. Cálculo de la acción de control (PIDs) 4. Conversión a variables ingenieriles (si procede) 5. Adaptación de las variables para la visualización de las gráficas. 26 3.2.4.9 A2 – PUESTA EN REPOSO En esta sección se finaliza el control de la planta. Para ello se resetean todas las variables a sus valores iniciales. La condición de franqueo es un breve intervalo de tiempo. 3.2.4.10 A3 – CONGELAR (PAUSA) A este estado se accede desde algún modo de conexión o desde el estado de fallo leve. Se trata de un estado en el que se mantiene la configuración seleccionada pero se paran los actuadores de la planta. Por último, el estado permite seleccionar si parar la planta o por el contrario volver a algún modo de conexión. 3.2.4.11 D3 – FALLO LEVE Esta sección surge de la detección de algún fallo de carácter leve por parte del autómata. En esta sección se mantiene la configuración de la planta mientras que los actuadores son detenidos. Esta sección se activa cuando en alguna otra sección se activa la variable I73_COND_FALLO_LEVE. Por las características de la planta el único fallo leve que existe es la desconexión de la comunicación en el modo remoto. Una vez eliminado dicho fallo se puede volver al estado de control previo, ir al estado congelar o realizar la parada de la planta. 3.2.4.12 D2 – FALLO GRAVE La activación del fallo se realiza con la variable I72_COND_FALLO_GRAVE y se puede activar desde cualquier otra sección. Esta sección se activa cuando el PLC detecta algún fallo con dicha consideración. Actualmente no se ha determinado ningún fallo, salvo la parada por pulsación de la seta de emergencia, debido a que no existe ninguna realimentación desde la planta de alguna característica de este tipo. 3.2.4.13 D1 – EMERGENCIA Esta sección se activa como consecuencia de la activación de la seta de emergencia y, por tanto, de la variable de entrada digital correspondiente. La activación de la seta viene determinada por el usuario a modo de emergencia en caso de detectar comportamientos anómalos en la planta. 3.2.4.14 SECCIONES DE ENTRADA Las secciones de entrada son específicas para gestionar las entradas de variables desde la planta y desde la pantalla de explotación. Para ello en la sección de entradas de variables de la planta se gestionan las entradas analógicas de todos los sensores de la planta. Básicamente se realiza un cambio de variable para adaptar la variable de entrada a la exigencia del bloque de escalado. En este bloque se realiza el escalado de la variable en función de la relación entre los valores que se obtienen del sensor y los valores reales correspondientes. Por otro lado, en la sección de recepción de variables de la pantalla de explotación lo único que se reciben son variables booleanas de gran parte de las condiciones de franqueo de la red de Petri que controla el autómata. 27 3.2.4.15 CONDICIONES DE SEGURIDAD Esta sección se crea debido a la necesidad de controlar el uso de ciertos elementos para que no se lleguen a situaciones en las cuales se genere un fallo grave. Para ello se ha decidido restringir el uso de ciertos elementos físicos. 1. Para poner en funcionamiento la planta se deben tener dos variables distintas de cero: La primera condición es tener activo el control de la bomba, que en cualquier modalidad de conexión a la planta se activa automáticamente. La segunda variable necesaria es que la válvula VR1, que regula el caudal de la bomba, esté abierta al menos un uno por ciento. Esta condición de seguridad se ha implantado para evitar que la bomba se averíe en caso de estar funcionamiento sin desplazar caudal. 2. Otra condición de seguridad implantada tiene relación con las resistencias. Para evitar posibles averías por sobrecalentamiento de las resistencias debido a la falta de movimiento de fluido a través de estas, la válvula solenoide número uno debe estar apagada (flujo en línea recta hacia la entrada de las resistencias) y la bomba activada. Si se cumple esta condición significa que al menos hay un pequeño flujo pasando por las resistencias y así evitar su sobrecalentamiento. 3. Por último en este apartado, se ha diseñado una condición de reinicio de las variables del PLC para los casos en los que se apague la planta sin realizar debidamente los pasos. Al encender por primera vez la planta se activa la variable del sistema %S21 durante un ciclo, esa variable activa la variable %S0, denominada arranque frío, inicializa todas las variables y vuelve todo el programa al estado inicial del sistema. 3.2.4.16 SECCIONES DE SALIDA Existen dos secciones de salida, una para las variables de actuación de la planta y otra para las variables compartidas con la pantalla de explotación. Las secciones de variables de salida son las correspondientes variables de los actuadores de la planta y consta de tres tipos distintos: Variables de configuración de la planta. Variables de control de las válvulas regulables 1, 2 y 3. Variables de control de las resistencias. La idea principal de esta sección es servir de intermediario entre la variable externa que pide la acción del actuador y la variable que lo gobierna. Las variables de configuración son variables booleanas que gobiernan el estado de las válvulas solenoides. De forma general se activan durante el paso F2.1 de preparación de la planta y luego se mantienen encendidas hasta la finalización del control. Las variables de control de las válvulas regulables 1, 2 y 3 son variables de salida analógicas. Se observa que para modificar la variable de salida primero hay que realizar un escalado previo para enviar los datos según los requerimientos del actuador. Las variables de control de las resistencias son salidas digitales. La forma de controlarlas es utilizando un tren de pulso de encendido y apagado. Por otro lado, existe otra sección de salida de variables, pero en esta ocasión es hacia la pantalla de explotación. En esta sección principalmente se intercambia los valores de los sensores, el tiempo de espera para finalizar la configuración de la planta y las señales de control del estado de la planta. 28 En la siguiente figura se emplean dos bloques interesantes: Figura 36: Bloques auxiliares La línea superior consiste en un bloque que mantiene la señal de fallo por activación de la seta de emergencia durante un segundo. La utilidad de ésto consiste en que la planta se quede en estado D1 desde cualquier otro estado, estando para ello habilitado el franqueo de todas las secciones previas en dicho caso. El segundo bloque sirve para controlar la pantalla que se visualiza en la pantalla de explotación. 3.2.5 3.2.5.1 Bloques FBD Selección de variable manipulable (Selección_VM) Bloque empleado en el modo de conexión automático local para asignar la acción de control obtenida de los PIDs a la variable de la planta oportuna. Hay que destacar las entradas-salidas Ini para i=1, 2, 3, 4,5 son un tipo de variables recursivas de los bloques que sirven para copiar la entrada en la salida pero sin sobrescribirse siempre el mismo valor. Teniendo en cuenta ésto, se ha decidido usar este tipo de entrada de los actuadores para mantener el valor que se asigne a cada actuador en el modo de conexión manual local, para así mantener dicho valor durante el uso del modo automático local (a menos que se use como variable a controlar). Figura 37: Bloque de selección de las variables manipulables 29 3.2.5.2 Selección de variables a controlar (Selección_VC) Bloque empleado en el modo automático local para asignar el valor de la variable a controlar para un controlador del modo. Hay que destacar que los parámetros de desescalado (tercera de las variables de salida) se utilizan posteriormente para realizar las conversiones de las variables normalizadas a ingenieriles, si proceden. Figura 38: Bloque de selección de la variable a controlar 3.2.5.3 Caso de selección de la configuración (Selección_Configuración) Bloque empleado en el estado F2, inicio de preparación. El bloque recibe un valor entero de uno a tres. Las salidas son variables booleanas que activan los actuadores correspondientes a cada configuración. Figura 39: Bloque de selección de configuración 30 3.2.5.4 Filtro de nivel (Filtro_LT) Este bloque ha sido empleado para eliminar los ruidos que introduce el sensor de nivel. El filtro realiza la media del número de muestras especificado en la variable pública N_muestras, unas diez muestras por segundo. La segunda variable pública es dif_max_LT y sirve para determinar la diferencia máxima admisible de un valor respecto al valor de la media. Figura 40: Filtro de nivel 3.2.5.5 INT_TO_BOOL Este bloque se ha diseñado para cumplir la condición de seguridad de activación de la bomba. El bloque recibe un valor entero, el cual, en caso de ser positivo activa la salida a uno y en caso de ser negativo o cero, la desactiva. El objetivo de este bloque, por tanto, consiste en comprobar si la variable que entra es un valor mayor que cero. Figura 41: Bloque de conversión de entero a booleano 3.2.5.6 Watchdog La comunicación vía OPC no tiene un protocolo típico de señales, como el tipo IIC en el cual, el mensaje se codifica entre una serie de bits de control; sino que un servidor conoce las variables que corresponden al standard OPC y el servidor realiza las modificaciones de las variables. Consecuentemente, no se puede conocer si hay algún sistema externo conectado a OPC. Por tanto, para solucionar este inconveniente se ha diseñado un bloque de Unity que tiene por objetivo conocer el estado del sistema externo. El bloque dispone de dos variables de control booleanas, una de salida y una de entrada, la cual se lee continuamente. En caso de que la entrada cambie constantemente, el bloque mantiene activa la salida OK y asigna el valor contrario al de llegada a la salida de control booleana. Si, por el contrario, la entrada de control se mantiene en el mismo valor durante un tiempo determinado (que se puede modificar en la pantalla de explotación) el bloque activa la salida de FAIL, se bloquea la comunicación con OPC y se activa el estado de Fallo Leve. 31 Figura 42: Bloque de Watchdog 3.2.5.7 Conexión con la pantalla (Conexión_pantalla) Este bloque se creó para evitar perder la pantalla visualizada en situaciones en las que ésta se apague involuntariamente. El bloque recibe el tiempo que lleva funcionando el panel y la identificación del panel actual. El bloque copia y pega la identificación de entrada en la variable de salida. En el caso de que el tiempo no varíe durante un tiempo mínimo se considera que la pantalla se ha apagado y se muestra el último valor guardado antes de pararse la variable de tiempo. Ésto se realiza así porque la identificación del panel cambia al volver a encender la pantalla. Por último, el tiempo mínimo se considera de varios segundos puesto que el encendido del dispositivo no es instantáneo, sino que existe un tiempo de carga de los datos almacenados (intervalo en el cual no varía la variable de tiempo). Figura 43: Bloque de conexión con la pantalla 3.2.5.8 Escalado de Variables Ingenieriles/Normalizadas (Escalado_VI_VN) Este bloque se emplea fundamentalmente para el normalizado y la reconversión de las variables empleadas en el modo de conexión automático local. El bloque admite el escalado de dos variables a la vez. Tiene almacenado todos los escalados que se realizan en la planta para los distintos sensores. La idea es poder utilizar la misma variable de selección de variable a controlar y manipulable, asignadas previamente en la pantalla de explotación, para asignar el escalado de la variable de entrada, y así hacer más sencilla la programación. Los valores de los parámetros de escalado se suponen que están correctamente calibrados. Para realizar la calibración se debe modificar el valor del parámetro adecuado en el programa Unity. 32 Figura 44: Bloque de escalado de variables 33 3.3 Pantalla de explotación Magelis La pantalla Magelis es una interfaz hombre-máquina que permite la gestión y visualización del estado de la misma. El programa Vijeo Designer [4] permite la creación de los paneles gráficos, semejantes a los llamados HMI o SCADA, en los cuales se pueden implementar diversos elementos, siendo útiles para el desarrollo de procedimientos de arranque, funcionamiento y parada de la planta multiprocesos. Figura 45: Pantalla Magelis y Vijeo Designer La programación realizada consta de una serie de paneles gráficos y acciones. Los paneles generalmente muestran las posibilidades de trabajo o permiten la visualización de valores de los sensores, actuadores o del estado de la planta y de las tareas que se deben desarrollar para realizar un correcto. Las acciones se utilizan para realizar cambios sobre la pantalla debido a la interacción de ésta con el autómata. Mientras que en los paneles suelen emplear elementos para ser activados, las acciones son instrucciones que son activadas al llegar la variable correspondiente desde el PLC. Existen varios tipos de elementos en la pantalla: 3.3.1 Botones Sirven para activar variables o asignar un valor determinado a la variable que contengan. Tienen un uso fijo, o sea que cada botón es asignado para que realice siempre las mismas acciones. Se pueden configurar operaciones de cambios de panel, activación o desactivación de variables para las señales booleanas, o asignación de valores en el caso de variables enteras o reales. Hay dos tipos de botones principales: botones que mueven de un panel a otro y botones de activación/desactivación. A la izquierda, en tono anaranjado, se ejemplifica los botones que sirven para ir de un panel a otro. A la derecha, en tonos verde y rojo, aparecen los botones de activación y desactivación respectivamente. Figura 46: Botones de la pantalla Existen también otro tipo de botones a caballo entre la tipología de botones anteriores y que sirven para avanzar a siguientes paneles de configuración, pero en caso de volver al panel anterior resaltan la última opción seleccionada. 34 Figura 47: Botones de la pantalla 3.3.2 Displays Elementos utilizados para permitir la visualización de instrucciones, valores de sensores y la configuración seleccionada, y para introducir los valores de los actuadores o de propiedades. Hay dos tipos de displays numéricos: azules y grises. Los azules sólo muestran datos de la variable que representan; mientras que los grises son sólo asignables, ésto quiere decir que se pueden pulsar para desplegar un panel numérico e introducir el valor apropiado a cada elemento. Figura 48: Displays de lectura y escritura 3.3.3 Gráficas Representan la información de los sensores de un modo visual. Figura 49: Gráfica 35 3.3.4 Paneles La pantalla de explotación se compone de una sucesión de paneles y ventanas emergentes donde se visualizan los distintos elementos gráficos que permiten realizar diferentes acciones. Figura 50: Paneles y ventanas emergentes 3.3.5 Acciones Son tareas que se disparan al modificarse la variable supervisada. En ocasiones la activación no depende de una acción realizada por el usuario sino que el autómata modifica la variable de supervisión para disparar la tarea. Figura 51: Acciones programadas 3.3.6 Esquema general Se deja como ayuda el esquema de los movimientos entre paneles para tener una idea global del uso de la pantalla. Este esquema tiene como objetivo aportar una visión global de los movimientos que se realizan, dejando claro qué parte de los paneles corresponde al inicio de la planta, a la conexión remota, a la conexión local y a la finalización. En línea gruesa están marcados los paneles que se activan en caso de realizar el movimiento habitual de estos. 36 Figura 52: Esquema de movimiento entre pantallas 37 3.4 Conexión remota OPC OPC (OLE (Object Linking and Embedding) for Process Control) es un estándar de comunicación en el campo del control y supervisión de procesos industriales, basado en una tecnología de Microsoft, que ofrece una interfaz común para la comunicación de componentes Software y Hardware entre sí. La comunicación OPC se realiza a través de una arquitectura cliente-servidor. El servidor OPC es la fuente de datos (como un dispositivo hardware a nivel de planta) y cualquier aplicación basada en OPC puede acceder a dicho servidor para leer/escribir cualquier variable que ofrezca el servidor. Es una solución abierta y flexible al clásico problema de los drivers propietarios. Este modo es el que menos trabajo requiere desde la pantalla. Una vez activado este modo, la pantalla sólo refleja el estado de la conexión con el ente externo que se conecta al PLC. Para realizar una correcta conexión a este modo se recomienda ejecutar en primer lugar el sistema externo que se desea conectar al autómata, para posteriormente permitir dicha conexión desde la pantalla. Se recomienda hacerlo de esta forma por dos sencillas razones. La primera es que si se conecta primero Matlab, este programa no reporta ningún fallo ni se detiene en caso de no estar conectado. La segunda razón es que el PLC tiene un tiempo máximo para detectar la conexión OPC y si se excede ese tiempo sin realizarse dicha conexión se incurre en un fallo leve, el cual se puede subsanar sin problemas pero es desaconsejable que esto ocurra. Figura 53: Modo de conexión OPC 38 3.5 Control de la planta con Matlab Simulink En este apartado se explican los bloques característicos desarrollados en Matlab para cada configuración y un ejemplo de aplicación de cada bloque. Cuidado: En el caso de usar OPC en Matlab, cuando se finalice el uso del programa se debe cerrar siempre en primer lugar el fichero de Matlab que se haya utilizado y luego el “OPC Factory Server”. En caso contrario, Matlab absorbe todos los recursos del ordenador, impidiendo que se pueda incluso guardar archivo alguno. 3.5.1 Configuraciones Los bloques de las configuraciones desarrollados para el proyecto tienen una serie de características comunes: La variables manipulables son las entradas de cada bloque y están colocadas en la parte izquierda del bloque, mientras que las variables controlables son variables que se reciben desde el servidor OPC y están situadas a la derecha. Se ha diseñado una condición de fin de la conexión remota desde Matlab. Esta entrada permanece a cero durante todo el proceso hasta que el usuario decida finalizar la conexión, entonces se debe poner a uno. Por otra parte, se ha introducido una salida del bloque que permite el conocimiento de la latencia de la conexión. Esta variable indica el tiempo que le falta o le sobra al programa para realizar las recepciones y los envíos de las variables compartidas en OPC. Una de las salidas consiste en proporcionar todos los datos que han obtenido en los experimentos realizados mediante una estructura de Matlab que puede ser manipulada externamente. La composición de la estructura de datos es la siguiente: Figura 54: Estructura de datos de Matlab 39 Figura 55: Ejemplo de Control de Nivel con Matlab 40 41 42 4 DESCRIPCIÓN DE LAS CONFIGURACIONES Y CAMBIOS TOPOLÓGICOS REALIZADOS 4.1 Introducción El objetivo principal de este proyecto es la mejora de la topología y del control de la planta multiprocesos. En el tiempo que la planta lleva en uso, se han podido detectar diversos problemas de funcionamiento. Algunos de ellos son la dificultad de controlar el nivel del depósito contenedor, sobretodo cuando se hace uso de la parte térmica, la acumulación de aire en las tuberías y otros problemas que, a priori, son causados por la complejidad del circuito hidráulico. La solución propuesta es un cambio de la topología y una simplificación de dicho circuito. Además de esto, hay algunos sensores de la planta que no funcionan correctamente, los cuales requieren tratamiento o sustitución. Por ultimo, se han implementado y programado ciertos ajustes de la planta como son la calibración electrónica del sensor de nivel, el desagüe automático del sistema hidráulico y algunas medidas de seguridad. 4.2 Planta multiprocesos antes de las modificaciones Antes de detallar los cambios aplicados a la planta, vamos a describir su estado original. La planta multiprocesos contaba con cinco configuraciones con el objetivo de poder implementar diferentes arquitecturas de control. Las siguientes imagenes muestran la planta antes de ser modificada. La notación de los diagramas P&ID podemos encontrarla en glosario de este documento. Figura 56: Planta multiprocesos – Antiguo diseño 43 Figura 57: Diagrama P&ID – Planta multiprocesos – Antiguo diseño 44 A continuación pasamos a describir las diferentes configuraciones que se podían implementar con el antiguo diseño. 4.2.1 Configuración 1 Está concebida para aplicar arquitecturas de control simples en lazo cerrado. Las variables a controlar en esta configuración son la presión y el nivel, las cuales se pueden regular en función de la válvula regulable 1. Figura 58: Diagrama P&ID – Configuración 1 (Antigua) 4.2.2 Configuración 2 Esta configuración añade, respecto a la primera, el conocimiento del caudal de entrada al depósito, permitiendo la posibilidad de realizar controles en cascada utilizando, por ejemplo, el nivel en el primer controlador para modificar el punto de equilibrio del caudal del segundo controlador. Figura 59: Diagrama P&ID – Configuración 2 (Antigua) 45 4.2.3 Configuración 3 Esta configuración tiene los mismos sensores que la configuración anterior, sin embargo este caso cambia la posición del caudalímetro, el cual ahora mide el caudal a la salida del depósito en lugar de a la entrada. Figura 60: Diagrama P&ID – Configuración 3 (Antigua) 4.2.4 Configuración 4 Esta configuración se añade el uso de las resistencias, los intercambiadores y la planta de frío para poder realizar control en temperatura. Figura 61: Diagrama P&ID – Configuración 4 (Antigua) 46 4.2.5 Configuración 5 En esta configuración se cierra el circuito hidráulico de la planta, de manera que el agua que exista en el depósito superior se suministra a la bomba directamente y ésta impulsa el agua para que vuelva a llegar al mismo depósito. El caudal de entrada y de salida del depósito contenedor, salvo pérdidas hidráulicas, es el mismo. Figura 62: Diagrama P&ID – Configuración 5 (Antigua) 47 4.3 Planta multiprocesos después de las modificaciones Dado que hay configuraciones que son muy poco utilizadas, se ha simplificado el diseño a solo tres configuraciones distintas. En las siguientes imágenes y diagramas se muestra el estado actual de la planta. Figura 63: Planta multiprocesos – Nuevo diseño Figura 64: Diagrama P&ID – Planta multiprocesos – Configuraciones 48 Figura 65: Diagrama P&ID – Planta multiprocesos – Nuevo diseño 49 4.3.1 Configuración 1 Está concebida para aplicar arquitecturas de control simples en lazo cerrado. Es la única configuración de las tres en la que el agua pasa por el rotámetro. Además es la más simple de todas, lo que la hace ideal para la calibración del sensor de nivel. Las variables a controlar en esta configuración son la presión y el nivel, las cuales se pueden regular en función de la válvula regulable 1. Además se puede conocer del caudal de entrada al depósito, ya que el caudalímetro electromagnético se situa antes de la entrada de éste. Figura 66: Diagrama P&ID – Configuración 1 (Nueva) 50 4.3.2 Configuración 2 Esta configuración se añade el uso de las resistencias, los intercambiadores y la planta de frío para poder realizar control en temperatura. Hay que mencionar que los sensores de temperatura no son fijos. Por tanto, las posiciones TT1, TT2, TT3, TT8 y TT9 son intercambiables pudiendo utilizar un máximo de tres En esta configuración se pueden implementar distintas formas de control, como control monovariable, control en cascada o control multivariable hasta 5 variables a controlar y 5 variables manipulables. Figura 67: Diagrama P&ID – Configuración 2 (Nueva) 51 4.3.3 Configuración 3 Al igual que en la antigua configuración 5, en esta configuración se cierra el circuito hidráulico de la planta, de manera que el agua que exista en el depósito contenedor se suministra a la bomba directamente y ésta impulsa el agua para que vuelva a llegar al mismo depósito. El caudal de entrada y de salida del depósito contenedor, salvo pérdidas hidráulicas, es el mismo. El objetivo de esta configuración es centrarse en el control de temperatura, pudiéndose aplicar distintos algoritmos. Para hacer uso de ella, debe ajustarse la válvula solenoide 5, que es una válvula manual con el mango color negro, que aisla el depósito colector del circuito. Figura 68: Válvula VS5 que debe accionarse a mano Figura 69: Diagrama P&ID – Configuración 3 (Nueva) 52 4.3.4 Desagüe de la planta Además de las configuraciones de trabajo, se ha añadido una cuarta configuración que permite el vaciado automático de los tanques de agua. En posteriores apartados, desarrollaremos su implementación, así como su programación. Figura 70: Diagrama P&ID – Desagüe de la planta (Nueva) 53 4.4 Trabajos y modificaciones topológicas realizadas Antes de realizar trabajos en la planta, debemos apagar el equipo por medio del interruptor principal, accionar el interruptor de paro de emergencia, desconectar el suministro de aire comprimido, despresurizar todos los depósitos, recipientes y tuberías mediante la apertura de válvulas de ventilación y cerrar ambos reguladores de aire comprimido. Además es conveniente cerrar la valvula de acceso al rotámetro, la válvula manual multivuelta y la que se encuentra sumergida en el depósito colector. Todos los elementos del sistema suelen estar llenos de agua, por lo que conviene contar con trapos y fregona cuando se hacen estas modificaciones. También es importante evitar que les entre agua a las válvulas electrónicas, pues como veremos a continuación, pueden sufrir deterioro por humedad. El sistema está compuesto por tuberías, codos, piezas en T, válvulas y elementos especiales prefabricados como depósitos, cambiadores de calor, etc. Las tuberías de agua están hechas de tubos de PP-H de 25mm x 2,3mm. La siguiente imagen nos ayuda a visualizar los cambios relizados en la planta: Figura 71: Planta antes y después de las modificaciones Como se puede observar, tanto el rotámetro como el caudalímetro, además de ciertas válvulas, han cambiado de posición y orientación. Además, la válvula que se situaba a la salida del depósito contenedor (VS4), ahora se utiliza para implementar el desagüe de la planta, lo cual veremos con más profundidad en posteriores apartados. Las placas de módulos se atornillan al marco en la posición adecuada. En el caso de placas de módulos pesados se puede montar un ángulo de montaje a la altura del borde inferior de la placa como soporte auxiliar. Sobre este ángulo se apoya entonces la placa del módulo para realizar el montaje. Además se deben montar de tal manera que las conexiones de tuberías entre módulos estén alineadas verticalmente. Para desatornillar los módulos es necesario usar una llave allen. Debemos prestar atención a la dirección de flujo correcta en las válvulas y caudalímetros. 54 El acoplamiento de las tuberías de agua se realiza con ayuda de tubos de plástico de PP-H y racores de apriete especialmente adaptados al tubo en forma de ángulo de 90° o en forma de T. Figura 72: Racores de apriete Los tubos son tronzados en ángulo recto con ayuda de las siguientes herramientas: Figura 73: Herramientas utilizadas La intersección se tiene que achaflanar con el desbarbador de la figura. Si ésto no se efectúa cuidadosamente, la junta anular dentro del racor de apriete se puede dañar y perder su hermeticidad. 55 Los racores de apriete tienen una profundidad de inserción de 55...60mm. Por ello, el tubo tiene que ser 110...120mm más largo que la distancia entre los racores. Esto es importante porque, de no ser así, la presión del agua hace que ésta se salga irremediablemente. Figura 74: Medidas de los tubos y conexiones Hay que introducir el tubo hasta el tope en el racor de apriete y apretar la tuerca de unión fuertemente a mano. Al hacerlo, los tres filos del racor de apriete se clavan en el tubo y lo sujetan. Figura 75: Tubos y racores de apriete Ciertas uniones están desalineadas en el plano horizontal. Debido a la rigidez del PVC, es inadmisible la unión de las bocas mediante tuberías y racores de apriete, pues el agua se sale inevitablemente. Para ello, se ha recurrido a uniones flexibles con adaptadores para las roscas adecuadas. Figura 76: Unión flexible 56 Todos los elementos roscados deben ser recubiertos de una fina capa de teflón para asegurar la estanqueidad. También se han realizado uniones de tubos de PVC mediante pegamento especial para este material. Figura 77: Uniones de PVC mediante pegamento Una vez hechas las modificaciones hay que inspeccionar el montaje realizado antes de alimentar con corriente y probar el sistema. Debemos comprobar que la colocación de las placas de módulos es correcta, revisar los tornillos de sujeción, asegurarnos de la dirección de flujo correcta de las válvulas y caudalímetros. Para circuitos de agua, también comprobar que el entubado de las tuberías de agua es correcto y afianzar los tubos y racores de apriete. Todos estos cambios contribuyen a simplificar y mejorar el diseño, así como el posterior control del sistema. 57 4.5 Sustitución de elementos defectuosos Además de las modificaciones topológicas, cabe resaltar el mal funcionamiento del servo-motor de una de las válvulas senoidales, así como del mecanismo de otra de estas válvulas. Cuando una válvula se encuentra conectada y permanece en posición estática, debe aparecer un led verde en parte lateral de dicha válvula. En nuestro caso, la válvula VS1 (el motor), no responde a las señales del autómata, reflejando su avería con un led amarillo. La válvula ha sido desmontada y desconectada para revisar su interior. Al no poder repararla, se ha decidido sustituirla por otra de similares características. Figura 78: Válvula senoidal averiada Además, se ha detectado que el mecanismo de otra de las válvulas no funcionaba correctamente. A la hora de desviar el agua, en lugar de ello, el flujo era dividido en dos partes iguales. Tras una inspección, se detectó el asiento de la válvula era defectuoso, y no se cerraba debidamente al paso del agua. Se ha procedido a sustituir este elemento. Figura 79: Válvula defectuosa 58 59 60 5 CAMBIOS REALIZADOS EN EL SISTEMA DE CONTROL 5.1 Introducción Dado que la posición de las válvulas senoidales ha cambiado, también cambia su funcionamiento en cada configuración. Al eliminar configuraciones, tanto el programa que gobierna la planta desde el PLC como la pantalla de explotación deben sufrir modificaciones. Además, se han diseñado y programado tanto en el PLC como en la pantalla de explotación los modos de ajuste de la planta, a saber, CALIBRACIÓN DEL SENSOR DE NIVEL y DESAGUAR LA PLANTA. 5.2 Cambios en Unity Pro (PLC) para las nuevas configuraciones Lo primero que debemos cambiar es el bloque derivado FBD de Selección de Configuracion. Dicho bloque controla el encendido y apagado de las válvulas senoidales en función del entero que recibe de la pantalla de explotación. Como ahora solo contamos con tres configuraciones y el sistema de desagüe, se ha eliminado una válvula, quedándonos solo con VS1, VS2, VS4 y VS5. Figura 80: Bloque de control de válvulas 61 Además, debemos entrar en la programación interna del bloque, pues las válvulas se han cambiado de sitio y de función. Las válvulas senoidales obedecen la siguiente lógica: Figura 81: Lógica de control de válvulas Figura 82: Flujos de agua en las diferentes configuraciones 62 5.3 Cambios en Vijeo Designer (Pantalla de explotación) para las nuevas configuraciones La pantalla de explotación también debe adecuarse a los cambios. En el segundo panel (Panel_confirmar_configuracion), el apartado de No hay seleccionada configuración alguna, antes podía tomar 6 formas (estados distintos), desde la configuración 1 a la 5, además de ninguna seleccionada. Ahora debemos ajustarlo a sólo 4 estados (3 configuraciones + ninguna seleccionada). Figura 83: Modificación de Panel 2 En la biblioteca de recursos, en la parte de Texto, debe eliminarse todos los textos de las configuraciones eliminadas, quedando tal que asi: Figura 84: Modificaciones en los paneles de texto 63 Hay que modificar el panel de selección de configuración, cambiando los botones verdes, los paneles emergentes que abren y los estados posibles: Figura 85: Modificación del panel de selección Cuando se pulsan los botones de C1, C2 o C3, se abren unas ventanas emergentes con gráficos sobre la configuración de la planta seleccionada. Dichos graficos han sido modificados acorde a las actualizaciones: Figura 86: Ventanas emergentes – Configuraciones 1, 2 y 3 64 5.4 Implementación de la calibración del sensor de nivel El sensor de nivel tiene un tamaño de unos 45cm, el cual según GUNT es utilizable completamente como rango de medición, pero según el fabricante el rango óptimo es de 1 a 33 cm empezando por la parte inferior de éste. Para obtener un valor exacto hay que esperar al menos un minuto a que el sensor se estabilice y entonces se pueda obtener una muestra razonablemente buena. En los primeros ensayos se comprobó su funcionamiento introduciendo un caudal constante de manera que el nivel se mantenga (caudal de entrada igual al caudal de salida), siendo el resultado insatisfactorio. El valor obtenido era claramente distinto al valor real. Para solucionar este problema se implementó un bloque (Filtro_LT) para eliminar los ruidos que introduce el sensor de nivel. Figura 87: Sensor de nivel y filtro implementado El problema del sensor es que los valores obtenidos son muy complicados de correlar con la medida real, teniendo que realizar una calibración previa si se desea obtener datos reales en el momento de su uso. Se debe comprobar si la indicación del nivel en el regulador concuerda con el nivel que indica la escala en el recipiente. Si los valores en el regulador y en el recipiente difieren, se debe calibrar el sensor de nivel. Debemos seguir estos dos pasos para obtener un funcionamiento adecuado del sensor: Ajustar el rango de medida del sensor al rango de medida del autómata mediante potenciómetros Calibración mediante la pantalla de explotación 65 5.4.1 Ajuste del rango de señal del sensor al rango de medida del autómata En la cabeza del sensor podemos encontrar dos potenciómetros: punto cero (Zero) y margen (Span). Se debe abrir la llave de descarga de agua para vaciar el recipiente de nivel casi por completo. Hay que esperar hasta que sólo quede poca agua en el recipiente de nivel y el sensor apenas sea cubierto por el agua. Ahora cerramos la llave de descarga de agua. Esta es la línea cero del sensor de nivel. Ajustamos el potenciómetro Zero hasta que el indicador de nivel indique 0%. Cerramos la llave de descarga de agua y llenamos el recipiente de nivel con agua hasta alcanzar el nivel deseado. En este punto, ajustamos el potenciómetro Span hasta que el indicador de nivel indique 100%. Figura 88: Potenciómetros Span y Zero 5.4.2 Calibración mediante la pantalla de explotación El sensor de nivel nos proporciona un dato de medida comprendido aproximadamente entre 800 y 9000 puntos. Se supone que una medida de 800 puntos corresponde a un nivel de 0cm y una medida de 9000 puntos corresponde a 44cm. Debido a que el sensor tiende a descalibrarse, estos valores no siempre son los adecuados para obtener una buena medida. El PLC es el encargado de escalar la medida que nos proporciona el sensor a una medida en cm. Para ello, hace uso de un bloque de SCALING: Figura 89: Bloque de escalado de la señal 66 Este bloque de función permite representar un valor numérico en otro rango de valores. El bloque realiza el siguiente cálculo: Figura 90: Cálculo del escalado El parámetro PARA, en nuestro caso escaNIVEL, es una estructura de datos que contiene los valores de los puntos extremos que trazan la recta: Para poder modificar estos puntos, se ha implementado un algoritmo desde la pantalla de explotación para obtener estos valores y calibrar el sensor adecuadamente. En primer lugar, se ha habilitado un botón en el panel principal llamado AJUSTES DE LA PLANTA: Figura 91: Panel principal con el botón de AJUSTES añadido 67 Al pulsar ese botón se nos proporcionan dos opciones: Figura 92: Ajustes de la planta Para calibrar el sensor deberemos pulsar el primer botón. La segunda opción (DESAGUAR LA PLANTA) se explicará en el siguiente apartado. Una vez pulsado el botón de calibración, la pantalla nos lleva al siguiente panel: Figura 93: Configurando la planta para la calibración En este panel debemos esperar a que la planta se configure, pues al haber pulsado el botón anterior, se le ha enviado la orden a la planta de que debe ajustarse a la configuración 1, la cual nos permitirá actuar en modo manual local sobre la válvula solenoide 1. 68 Cuando se han completado los 60s necesarios, la planta ya está configurada y se nos permite pulsar el botón CALIBRAR, que despliega el siguiente panel explicativo: Figura 94: Explicación de la calibración Al pulsar Continuar, la pantalla nos lleva al siguiente panel: Figura 95: Calibración Una vez aquí, ya tenemos control sobre la valvula VR1 para llevar el nivel del agua al punto deseado. Una vez en dicho punto, debemos insertar el valor que el sensor nos ofrece (In_min) y el nivel real al que está el agua (Out_Min). Repetimos la operación llevando el nivel a un punto superior con VR1, ingresamos los datos (In_Max y Out_Max) y ya podemos finalizar pulsando FIN DE LA CALIBRACION. Dicha pulsación nos lleva al modo pausa, desde el cual podemos continuar trabajando con la planta. 69 5.5 Implementación del desagüe de la planta Debido a la necesidad de vaciar el tanque colector, se ha implementado un sistema para poder llevar a cabo esta operación de un modo automatico, sencillo y rápido. 5.5.1 Montaje Dado que altualmente la válvula VS4, situada bajo la válvula manual VA1, está en deshuso, hemos decidido utilizarla para llevar a cabo este sistema. Figura 96: Válvula utilizada Se ha procedido a retirar dicha válvula y colocarla a la salida de la bomba, justo después de la válvula VM1. El accionamiento de VS4 permite ahora desviar al agua hacia un sumidero para su eliminación. En las siguientes imágenes puede apreciarse el montaje, así como el diagrama P&ID. Figura 97: Diagrama P&ID – Desagüe de la planta 70 Debido a que el extremo derecho de la válvula senoidal (VS4) y el extremo izquierdo de la válvula regulable (VR1) están a distinto nivel, ha resultado imposible realizar esta unión mediante PVC rígido. En lugar de ello, se ha procedido a instalar un latigillo metálico flexible que permite una unión y un hermetismo perfecto e imposible de conseguir mediante tubos de PVC y racores. Figura 98: Union de la bomba con el desagüe y VR1 Como se puede observar, la válvula VS4 ahora conecta la bomba con, o bien VR1 mediante el latiguillo, o bien una manguera que lleva hasta un sumidero. Cabe señalar, que ante los buenos resultados que el latiguillo ofrece, se ha optado por este método para unir la válvula VR1 con el caudalímetro electromagnético, pues estos dos elementos también se encuentran a distinta altura. Figura 99: Unión flexible entre VR1 y caudalímetro 71 Para mejorar el vaciado del tanque colector se ha tenido en cuenta lo siguiente: La admisión se produce mediante una toma de agua situada a una altura de aproximadamente 15cm con respecto al fondo del tanque. Debido a esta altura, el vaciado queda imcompleto. Figura 100: Boca de admisión Para que ello no ocurra, a la salida de la válvula sumergida, se ha acoplado con pegamento de PVC un codo y un trozo de tubería, formando un giro de 90º que permite situar la boca de admisión en un punto muy cernano al nivel del fondo. Figura 101: Boca de admisión modificada 72 5.5.2 Programación Al igual que en la calibración de nivel, para desaguar la planta se ha programado una opción dentro del apartado de AJUSTES DE PLANTA, situado en el panel principal de la pantalla de explotación: Figura 102: Panel principal y sección de ajustes de la planta Una vez seleccionada la opción DESAGUAR LA PLANTA, automáticamente la planta se configura para que las válvulas senoidales permitan la admisión del fluido de los depósitos y su impulsión a través de la bomba hacia un sumidero externo. Para ello debemos esperar unos 60s para que la planta se configure. Mientras tanto, se nos ofrece el siguiente panel: Figura 103: Panel espera para el desagüe Una vez transcurrido el tiempo necesario, nos aparece la opción en forma de botón amarillo con el rótulo DESAGUAR. Al pulsarlo, se activará la bomba y el agua de los tanques se eliminará por el sumidero. Cuando se detecte que el desagüe ha finalizado (por inspección visual o sonora) se debe pulsar el botón de DESAGÜE COMPLETADO. En ese momento, se parará la bomba y el sistema volverá al modo pausa a la espera de nuevas instrucciones. 73 Figura 104: Panel que aparece durante el desagüe Una vez implemetado el desagüe de la planta, se ha realizado una comprobación para analizar como afecta la inclusión de la válvula, situada a la salida de la bomba, al caudal del sistema: Apertura de VR1 Caudal sin la válvula Caudal con la válvula Variación de caudal 100% 690 L/h 610 L/h 11% 50% 530 L/h 490 L/h 8% Tabla 5: Variación del caudal tras las modificaciones 74 75 76 6 CONCLUSIONES Tras haber llevado a cabo este trabajo fin de grado, podemos establecer varias conclusiones alcanzadas mediante el mismo. La primera de ellas que debemos señalar es que la planta multiprocesos ha quedado operativa y lista para uso en la docencia y/o investigación. Por lo que los objetivos planteados al comienzo de este proyecto han sido alcanzados satisfactoriamente. A nivel formativo, este trabajo ha servido para obtener amplios conocimientos sobre programación de PLC’s, automatización de sistemas controlados, componentes industriales como reguladores, controladores, actuadores e instrumentos de medición y adquisición de datos. Además, todo ello me ha permitido conocer de primera mano el trabajo sobre instalaciones y conexiones de sistemas hidráulicos y eléctricos, así como enfrentarnos directamente a la casuística de problemas que en un entorno industrial pueden darse. 77 78 7 ACCIONES Y MEJORAS FUTURAS Aunque la planta multiprocesos está lista para ser utilizada, aún debo incluir cambios que mejoren su funcionamiento. Estas mejoras han sido planteadas en el marco de mi trabajo fin de grado, pero debido a la falta de tiempo, esta memoria no contempla dichos cambios en profundidad. Esto no quiere decir que no vaya a realizar dichas modificaciones a posteriori. Entre las mejoras aún pendientes, podemos encontrar: Actualmente, se está utilizando un router para poder conectar todos los dispositivos empleados en la planta. Partimos de la teoría de que dicho router ralentiza las comunicaciones, lo cual obliga a disminuir la frecuencia de muestreo. La eliminación de dicho reouter, y la consiguiente conexion de los sistemas mediante el protocolo de comunicaciones Modbus, podría mejorar con mucha probabilidad la velocidad de la planta. Para mejorar la medida del nivel de agua, se ha pensado en añadir un sensor de presión con precisión suficiente como para medir milibares, lo cual permitiría mejorar el control al obtener un resultado más preciso. El sensor ha sido solicitado a una empresa suministradora, pero debido a la falta de tiempo aún no se ha recibido. Figura 105: Sensor de presión futuramente instalado 79 80 8 REFERENCIAS [1] José Enrique Alonso, «DESARROLLO E IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL DE LA PLANTA MULTIPROCESOS», Proyecto de Fin de Carrera, 2013. [2] Dr. Detlef Abraham, «Sistema Didáctico Modular para la Automatización de Procesos», Manual de Instrucciones, 2012. [3] Agencia ADEPA, «Guía de Estudios de Modos de Marcha y Parada (GEMMA) ». [4] Instituto Schneider Electric de Formación, «Manual de formación Vijeo Desginer», Manual de formación, 2010. [5] Schneider Electric, «Ayuda de Unity Pro», 2011. 81 82 9 GLOSARIO PLC Programmable Logic Controller OPC OLE for Process Control OLE Object Linking and Embedding HMI Human Machine Interface P&ID Piping and Instrumentation Diagram GEMMA Guía de estudio de modos de marchas y paradas LD Ladder Diagram (Lenguaje de contactos) SFC Lenguaje de ejecución secuencial ST Lenguaje de texto estructurado FBD Lenguaje de bloques de funciones FT Caudalímetro PT Sensor de presión LT Sensor de nivel TT1 Sensor de temperatura TT2 Sensor de temperatura TT3 Sensor de temperatura TT4 Sonda CAREL de temperatura TT5 Sonda CAREL de temperatura TT6 Sonda CAREL de temperatura TT7 Sonda CAREL de temperatura TT8 Sensor de temperatura TT9 Sensor de temperatura VM1 Válvula manual de la bomba VM2 Válvula manual de evacuación de agua VM3 Válvula de entrada al rotámetro VM4 Válvula de cierre del depósito contenedor al ambiente 83 VS1 Válvula solenoide de configuración VS2 Válvula solenoide de configuración VS3 Válvula solenoide de configuración VS4 Válvula solenoide de configuración VS5: Válvula solenoide de configuración VR1 Válvula electro-neumática regulable VR2 Válvula eléctrica regulable VR3 Válvula eléctrica regulable R1 Resistencia de 2 kW R2 Resistencia de 4 kW 84 85 86 10 ANEXOS 10.1 Anexo A: Variables 10.1.1 Introducción A continuación se adjuntan todas las variables que intervienen el control de planta en sus distintas configuraciones. Hay dos tipos principales de variables: Internas de cada sistema: Por variables internas se entiende las variables propias de cada sistema o dispositivo que intervienen en el funcionamiento de la planta. En este caso, las empleadas para el PLC y la pantalla Magelis. Externas: Por variables externas hay que entender las variables que se comparten entre los dos dispositivos de los cuales se hace uso en el proyecto y el estándar de comunicaciones OPC. 10.1.2 Variables Internas 10.1.2.1 Creación La estructura de las variables internas de ambos sistemas sigue la siguiente nomenclatura: 𝐼 + 𝑁º + _ + 𝑛𝑜𝑚𝑏𝑟𝑒 Donde: I: significa interna. Nº: Número de la variable, no tiene un orden lógico. Nombre: Nombre intuitivo de la variable. Hay que señalar que las variables internas se guardan en cada dispositivo de manera separada aunque tengan la misma estructura. A continuación se expone un ejemplo para cada dispositivo: PLC: I05_auxVR1 Pantalla: I05_c_ini_PID_01_var_man Para el caso de las entradas y salidas de las tarjetas de adquisición del autómata se ha realizado un tipo de nomenclatura distinta, como se observa a continuación: 𝐸/𝑆 + 𝐷/𝐴 + 𝑁º + _ + 𝑁𝑜𝑚𝑏𝑟𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑣𝑎𝑟𝑖𝑎𝑏𝑙𝑒 Dónde: E/S: Tipo de pin de la tarjeta de adquisición de datos: Entrada (E), Salida (S). D/A: Tipo de datos del pin de la tarjeta de adquisición de datos: Digital (D), Analógico (A). Nº: Número de entrada o salida. Nombre: Denominación del uso de la variable. 87 10.1.2.2 Variables de Salida Digital Nombre Dirección de memoria SD0 Tipo E/S –D/A Descripción EBOOL SALIDA DIGITAL Módulo 1 canal 16 SD01_VS1 %Q0.1.16 EBOOL SALIDA DIGITAL Válvula solenoide 1 SD02_VS2 %Q0.1.17 EBOOL SALIDA DIGITAL Válvula solenoide 2 SD03_VS3 %Q0.1.18 EBOOL SALIDA DIGITAL Válvula solenoide 3 SD04_VS4 %Q0.1.19 EBOOL SALIDA DIGITAL Válvula solenoide 4 SD05_VS5 %Q0.1.20 EBOOL SALIDA DIGITAL Válvula solenoide 5 SD06_R1 %Q0.1.21 EBOOL SALIDA DIGITAL Resistencia 1 (pwm) SD07_R2 %Q0.1.22 EBOOL SALIDA DIGITAL Resistencia 2 (pwm) SD08_BOMBA %Q0.1.23 EBOOL SALIDA DIGITAL Bomba Tabla 6: Variables de salida digital de las tarjetas de adquisición 10.1.2.3 Variables de Entrada Digital Nombre Dirección de memoria Tipo E/S –D/A Descripción ED01_EMER %I0.1.0 EBOOL ENTRADA DIGITAL Seta de emergencia (1 Sin pulsar) ED02_S1 %I0.1.1 EBOOL ENTRADA DIGITAL Contacto 1 del Selector de Panel (para la posición de las PT100 ) ED03_S2 %I0.1.2 EBOOL ENTRADA DIGITAL Contacto 2 del Selector de Panel (para la posición de las PT100 ) ED04_ALIM %I0.1.3 EBOOL ENTRADA DIGITAL Señal de alimentación 24V del cuadro ED05_FUSIBLE %I0.1.4 EBOOL ENTRADA DIGITAL Señal que indica si el fusible rearmable ha saltado ED06_CONFIR_R2 %I0.1.5 EBOOL ENTRADA DIGITAL Confirmación de actuación de R2 ED07 %I0.1.6 EBOOL ENTRADA DIGITAL ED08 %I0.1.7 EBOOL ENTRADA DIGITAL Módulo 1 canal 7 Módulo 1 canal 6 Tabla 7: Variables de entrada digital de las tarjetas de adquisición 88 10.1.2.4 Variables de Salida Analógica Nombre Tipo E/S –D/A Descripción %QW0.4.4 INT SALIDA ANALÓGICA Válvula de regulación. Módulo 3 canal 4 SA02_REF_VR2 %QW0.3.4 INT SALIDA ANALÓGICA Referencia posicición de la valvula VR2 SA03_REF_VR3 %QW0.3.5 INT SALIDA ANALÓGICA Referencia posicición de la valvula VR3 SA04_4_5 INT SALIDA ANALÓGICA Módulo 3 canal 5 SA01_VR1 Dirección de memoria %QW0.4.5 Tabla 8: Variables de salida analógica de las tarjetas de adquisición 10.1.2.5 Variables de Entrada Analógica Nombre Dirección de memoria Tipo E/S –D/A Descripción EA01_FT %IW0.2.0 INT ENTRADA ANALÓGICA Caudal FT EA02_TT1 %IW0.2.1 INT ENTRADA ANALÓGICA PT1OO TT1 EA03_TT2 %IW0.2.2 INT ENTRADA ANALÓGICA PT1OO TT2 EA04_TT3 %IW0.2.3 INT ENTRADA ANALÓGICA PT1OO TT3 EA05_LT %IW0.3.0 INT ENTRADA ANALÓGICA Nivel EA06_PT %IW0.3.1 INT ENTRADA ANALÓGICA Presión del tanque EA07_POS_VR2 %IW0.3.2 INT ENTRADA ANALÓGICA Posición de la válvula VR2 EA08_POS_VR3 %IW0.3.3 INT ENTRADA ANALÓGICA Poscición de la válvula VR3 EA09_TT4 %IW0.4.0 INT ENTRADA ANALÓGICA TT4 EA10_TT5 %IW0.4.1 INT ENTRADA ANALÓGICA TT5 EA11_TT6 %IW0.4.2 INT ENTRADA ANALÓGICA TT6 EA12_TT7 %IW0.4.3 INT ENTRADA ANALÓGICA TT7 Tabla 9: Variables de entrada analógica de las tarjetas de adquisición 89 10.1.2.6 Internas del PLC Nombre Tipo Descripción I01_A_CONGELAR EBOOL Condición de franqueo de estado en la red de Petri principal I02_A_SELECCION_DE_CONTROL EBOOL Condición de franqueo de sección de transición en la red de Petri principal I03_accion_PID_final_01 REAL Acción de control obtenida del PID 01 (0-100) I04_accion_PID_final_02 REAL Acción de control obtenida del PID 02 (0-100) I05_auxVR1 REAL Auxiliar de escalado entre 0.0 y 10000.0 I06_auxVR2 REAL Auxiliar de escalado entre 0.0 y 10000.0 I07_auxVR3 REAL Auxiliar de escalado entre 0.0 y 10000.0 I08_caudal_aux REAL Variable auxiliar de caudal sin escalar I09_COND_AUTO_LOCAL I11_LT_aux_03 EBOOL REAL Condición de franqueo de estado en la red de Petri de asignación de control Variable auxiliar para la lectura de nivel Condición de franqueo de estado en la red de Petri de asignación de control I12_COND_FIN_CONTROL EBOOL I13_INTERRUPTOR EBOOL Interruptor general I14_LT_aux REAL Auxiliar de escalado de nivel I15_FT REAL Caudal escalado entre 0 y 100 I16_Control_BOMBA EBOOL Variable de SEGURIDAD para el control de la bomba I17_SEG_VR1 BOOL Variable de seguridad para la válvula VR1 I18_Seleccion_config_confirmada BOOL Variable auxiliar de confirmación de selección de configuración I19_set_point_graf_aux REAL Valor auxiliar para pintar el punto de equilibrio en las gráficas I20_setpoint_01 REAL Valor del punto de equilibrio a la entrada SP del PID 01 I21_setpoint_01_aux REAL Variable auxiliar para el punto de equilibrio en el control en cascada I22_setpoint_02 REAL Valor del punto de equilibrio a la entrada SP del PID 02 I23_Td_aux_01 TIME Variable auxiliar para la asignación del término derivativo en el PID 01 I24_Td_aux_02 TIME Variable auxiliar para la asignación del término derivativo en el PID 02 I25_Ti_aux_01 TIME Variable auxiliar para la asignación del término integral en el PID 01 90 I27_Ti_aux_02 TIME Variable auxiliar para la asignación del término integral en el PID 02 I33_NIVEL REAL NIVEL escalado (en cm) I34_POS_VR2 REAL Posición leída de la electroválvula VR2 escalada 0-100% I35_POS_VR2_aux REAL Auxiliar de escalado de VR2 I36_POS_VR3 REAL Posición leída de la electroválvula VR3 escalada 0-100% I37_POS_VR3_aux REAL Auxiliar de escalado de VR3 I38_PT REAL PRESIÓN escalada en bar I39_PT_aux REAL Auxiliar de escalado de PRESIÓN I40_setpointRes0_100_R1 REAL Setpoint de la resistencia 1 entre 0 y 100 I41_setpointRes0_100_R2 REAL Setpoint de la resistencia 2 entre 0 y 100 I42_TT1 REAL Temperatura escalada TT1 I43_TT1_aux REAL Auxiliar de escalado de TT1 I44_TT2 REAL Temperatura escalada TT2 I45_TT2_aux REAL Auxiliar de escalado de TT2 I46_TT3 REAL Temperatura escalada TT3 I47_TT3_aux REAL Auxiliar de escalado de TT3 I48_TT4 REAL Temperatura escalada TT4 I49_TT4_aux REAL Auxiliar de escalado de TT4 I50_TT5 REAL Temperatura escalada TT5 I51_TT5_aux REAL Auxiliar de escalado de TT5 I52_TT6 REAL Temperatura escalada TT6 I53_TT6_aux REAL Auxiliar de escalado de TT6 I54_TT7 REAL Temperatura escalada TT7 I55_TT7_aux REAL Auxiliar de escalado de TT7 I56_TT8 REAL Variable interna del PLC que guarda el valor real de la medida de la temperatura 8 I57_TT8_auX REAL Variable auxiliar para la medida de la temperatura 8 I58_TT9 REAL Variable interna del PLC que guarda el valor real de la medida de la temperatura 9 I59_TT9_aux REAL Variable auxiliar para la medida de la temperatura 9 I62_var_ac_aux_01 REAL Variable auxiliar para la entrada de PV del PID 01 I63_var_ac_aux_02 REAL Variable auxiliar para la entrada de PV del PID 01 I64_VR1 REAL Referencia de la válvula neumática 1 entre 0.0_100.0 91 I65_VR2 REAL Referencia de la electroválvula 2 entre 0.0_100.0 I66_VR3 REAL Referencia de la electroválvula 3 entre 0.0_100.0 I67_VS1 EBOOL Valor interno de la variable VS1 I68_VS2 EBOOL Valor interno de la variable VS2 I69_VS3 EBOOL Valor interno de la variable VS3 I70_VS4 EBOOL Valor interno de la variable VS4 I71_VS5 EBOOL Valor interno de la variable VS5 I72_COND_FALLO_GRAVE EBOOL Condición fallo grave I73_COND_FALLO_LEVE EBOOL Condición fallo leve I74_COND_FIN_PUESTA_REP EBOOL Condición de fin de puesta en reposo I75_COND_MANUAL_LOCAL EBOOL Condición de paso a manual I76_COND_RECON_FALLO EBOOL Condición de fin de diagnóstico de fallo I77_COND_REMOTO_OPC EBOOL Variable interna de asignación del control remoto I78_COND_REPOSO EBOOL Condición de paso de congelación a puesta en reposo Tabla 10: Variables internas del PLC Adicionalmente se añaden los parámetros empleados para ciertos bloques. Las condiciones iniciales que aparecen son las de las variables de estos parámetros que necesitan ser inicializadas: Nombre Tipo de parámetro Descripción parametros_PIDFF_01 Para_PIDFF Parámetros de configuración del PID 01 Parámetros internos rev_dir:=0 bump:=0 ovs_att:=0.0 mix_par:=0 en_rcpy:=0 aw_type:=1 dband:=0.0 gain_kp:=0.0 ff_inf:=0.0 ff_sup:=1.0 out_min:=0.0 out_max:=100.0 92 outrate:=99999999.0 pv_dev:=1 outbias:=50.0 otff_inf:=0.0 otff_sup:=1.0 kd:=0.03 pv_inf:=-10.0 pv_sup:=900000.0 out_inf:=0.0 out_sup:=100.0 parametros_PIDFF_02 Para_PIDFF Parámetros de configuración del PID 02 out_inf:=0.0 out_sup:=100.0 mix_par:=0 en_rcpy:=0 kd:=0.03 dband:=0.0 gain_kp:=0.0 ovs_att:=0.0 outbias:=0.0 out_max:=100.0 out_min:=0.0 outrate:=99999999.0 rev_dir:=0 ParaPWM Para_PWM1 Parámetros del PWM de las resistencias in_max:=100.0 t_min:=t#100ms t_period:=t#4s esca100_10000 Para_SCALING Parámetro escalado de 0.0 100.0 a 0.0 y 10000.0 in_min:=0.0 in_max:=100.0 out_min:=0.0 out_max:=10000.0 clip:=1 esca10000_100 Para_SCALING Parámetro escalado de 0.0 y 10000.0 in_min:=0.0 a 0.0 100.0 93 in_max:=10000.0 out_min:=0.0 out_max:=100.0 escaCAREL Para_SCALING Parámetro para termómetros CAREL escalado de 0.0 y 10000.0 a -30...90 in_min:=0.0 in_max:=10000.0 out_min:=-30.0 out_max:=90.0 escaCAUDAL Para_SCALING Parámetro escalado de CAUDAL in_min:=0.0 in_max:=4070.0 out_min:=0.0 out_max:=610.0 escaNIVEL Para_SCALING Parámetro escalado de NIVEL in_min:=8460.0 in_max:=10000.0 out_min:=1.0 out_max:=33.0 clip:=1 escaPRESION Para_SCALING Parámetro escalado de PRESION in_min:=0.0 in_max:=10000.0 out_min:=0.0 out_max:=100.0 para_desnormalizado_01 Para_SCALING Parámetro para realizar el escalado inverso de la variable A CONTROLAR seleccionada para el PID 01 in_min:=0.0 in_max:=100.0 clip:=1 para_desnormalizado_02 Para_SCALING Parámetro para realizar el escalado inverso de la variable A CONTROLAR seleccionada para el PID 02 in_min:=0.0 in_max:=100.0 out_min:=0.0 out_max:=100.0 clip:=0 paramVC01_graf Para_SCALING Escalado de los datos para la variable A CONTROLAR del PID 01 utilizada en las gráficas de la pantallita out_max:=100.0 out_min:=0.0 94 paramVC02_graf Para_SCALING Escalado de los datos para la variable A CONTROLAR del PID 02 utilizada en las gráficas de la pantallita out_min:=0.0 out_max:=100.0 paramVM01_graf Para_SCALING Escalado de los datos para la variable MANIPULABLE del PID 01 utilizada en las gráficas de la pantallita in_min:=0.0 in_max:=100.0 out_min:=0.0 out_max:=100.0 clip:=0 paramVM02_graf Para_SCALING Escalado de los datos para la variable MANIPULABLE del PID 02 utilizada en las gráficas de la pantallita in_min:=0.0 in_max:=100.0 out_min:=0.0 out_max:=100.0 clip:=0 Tabla 11: Parámetros utilizados en los bloques de la programación del autómata 10.1.2.7 Internas de la pantalla de explotación Nombre Tipo Descripción I01_Aux_lamp_fin_control BOOL Variable auxiliar de generación de animación I02_c_ini_PID_01_var_ac BOOL Variable de confirmación de la selección de la variable A CONTROLAR para el PID 01 I03_c_ini_PID_02_var_ac BOOL Variable de confirmación de la selección de la variable A CONTROLAR para el PID 02 I04_c_ini_PID_02_var_man BOOL Variable de confirmación de la selección de la variable MANIPULABLE para el PID 02 I05_c_ini_PID_01_var_man BOOL Variable de confirmación de la selección de la variable MANIPULABLE para el PID 01 I06_CONFIRMAR_CONTROLADOR BOOL Variable auxiliar para confirmar los parámetros de los PIDs I07_Control_cascada BOOL Variable que indicar la activación control en cascada I08_FIN_CONTROL BOOL Variable de activación de la acción de FIN de CONTROL para la finalización del uso de la planta 95 C.I. I09Kp_aux_01 REAL variable auxiliar de la ganancia del PID 01 0 I10_Kp_aux_02 REAL variable auxiliar de la ganancia del PID 02 0 I11_MANUAL_LOCAL BOOL Variable de activación del modo manual local I12_Remoto_OPC BOOL Variable auxiliar para activar el modo remoto vía OPC I13_SD_VS1 BOOL Variable interna para la activación de los esquemas de las configuraciones I14_SD_VS2 BOOL Variable interna para la activación de los esquemas de las configuraciones I15_SD_VS3 BOOL Variable interna para la activación de los esquemas de las configuraciones I16_SD_VS4 BOOL Variable interna para la activación de los esquemas de las configuraciones I17_SD_VS5 BOOL Variable interna para la activación de los esquemas de las configuraciones I18_selecc_var_ac_01 DINT Variable auxiliar para la selección de la variable A CONTROLAR para el PID 01 0 I19_selecc_var_ac_02 DINT Variable auxiliar para la selección de la variable A CONTROLAR para el PID 02 0 I20_selecc_var_man_01 DINT Variable auxiliar para la selección de la variable MANIPULABLE para el PID 01 0 I21_selecc_var_man_02 DINT Variable auxiliar para la selección de la variable MANIPULABLE para el PID 02 0 I22_SELECCION_CONFIG_Aux DINT Variable auxiliar para la selección de la configuración seleccionada de la planta 0 I23_Td_aux_01 REAL Variable auxiliar para definir el tiempo DERIVATIVO para el PID 01 0 I24_Td_aux_02 REAL Variable auxiliar para definir el tiempo DERIVATIVO para el PID 02 0 I25_Ti_aux_01 REAL Variable auxiliar para definir el tiempo INTEGRAL para el PID 01 0 I26_Ti_aux_02 REAL Variable auxiliar para definir el tiempo INTEGRAL para el PID 02 0 I27_seta_emer_aux BOOL Variable auxiliar. En caso de activación de la seta de emergencia evita que aparezca la ventana emergente de fallo de alimentación I28_Confirmacion_fin_ext BOOL Variable de confirmación de la llega de finalización externa del control Tabla 12: Variables internas de la pantalla de explotación 96 Existe una variable con características especiales: _CurPanelID Es una variable del sistema y como tal tiene la característica de poder asignar una variable en la que escriba su valor (VJW150_r_panel_actual) y se le puede asignar una variable de la que lea su valor (VJW154_w_panel_a_colocar). 97 10.1.3 Variables externas Las variables externas refieren a las variables que se comparten entre ambos dispositivos o las variables que se emplean en el estándar de comunicaciones. Estas variables se almacenan exclusivamente en el PLC y son el resto de elementos los encargados de modificarlas. El autómata también puede modificar las variables si así lo requiere. Aunque las variables externas sean compartidas desde el PLC, hay que definirlas en el sistema origen y en el de fin. Se ha tomado como referencia que todas las variables se definen desde el punto de vista (o supuesto punto) del autómata, o sea que una variable externa tiene el mismo nombre en ambos sistemas pero hay que tener en cuenta que se ha definido suponiendo que es el PLC el dueño de dicha variable. La estructura seguida para la nomenclatura de las variables se puede explicar con el siguiente ejemplo práctico: 𝑃𝑟𝑜𝑔𝑟𝑎𝑚𝑎 + 𝑇𝑖𝑝𝑜 + 𝐷𝑖𝑟𝑒𝑐𝑖ó𝑛 + _𝑟𝑤_ + 𝑛𝑜𝑚𝑏𝑟𝑒 dónde: Programa: programa para el que está dirigida la variable (OPC, VJ). Tipo (de variable): Se define el tipo solo para el caso de compartir variables con la pantalla. Pueden ser: Word (W), enteros (int) o booleanos (nada). Dirección (de memoria): Número de la posición que ocupa la variable en la memoria del autómata. _rw_: lectura (_r_), escritura (_w_) o ambas (_rw_). Nombre: Nombre intuitivo de la variable. A continuación se exponen un par de ejemplos de las variables: Compartida con la pantalla (VJ): VJW2_w_T2, VJ0_w_ED_EMER. Compartida con OPC: OPC01_r_VR1. 10.1.3.1 Variables compartidas PLC-Pantalla Nombre Dirección de memoria Tipo Descripción VJ0_w_ED_EMER %M0 EBOOL Variable de intercambio con Vijeo Designer escritura de activación del pulsador de emergencia VJ1_w_ED_S1 %M1 EBOOL variable de intercambio de Vijeo Designer ED_S1 VJ10_w_SD_VS3 %M10 EBOOL variable de intercambio de Vijeo Designer SD_VS3 VJ11_w_SD_VS4 %M11 EBOOL Variable de intercambio de SD_VS4 VJ12_w_SD_VS5 %M12 EBOOL Variable de intercambio de SD_VS5 98 C. I. VJ13_w_SD_R1 %M13 EBOOL Variable de intercambio de SD_R1 VJ14_w_SD_R2 %M14 EBOOL Variable de intercambio de SD_R2 VJ15_w_SD_BOMBA %M15 EBOOL Variable de intercambio de SD_BOMBA VJ16_w_G_A1_REPOSO %M16 EBOOL Variable de intercambio de Vijeo Designer G_REPOSO VJ17_w_G_F2_2_INICIO %M17 EBOOL Variable de intercambio de G_INICIO VJ18_w_G_F1_CONTROL %M18 EBOOL Variable de intercambio de G_CONTROL VJ19_w_G_MANUAL_LOCAL %M19 EBOOL Variable de intercambio de G_MANUAL_LOCAL VJ2_w_ED_S2 %M2 EBOOL Variable de intercambio con Vijeo Designer escritura de activación de S2 VJ20_w_G_D1_EMERGENCIA %M20 EBOOL Variable de intercambio de G_EMERGENCIA VJ21_w_G_D2_FALLO_GRAVE %M21 EBOOL Variable de intercambio de G_FALLO_GRAVE VJ22_w_G_D3_FALLO_LEVE %M22 EBOOL Variable de intercambio de G_FALLO_LEVE VJ23_w_G_A2_PUESTA_REPOSO %M23 EBOOL Variable de intercambio de G_PUESTA_REPOSO VJ24_w_G_A3_CONGELAR %M24 EBOOL Variable de intercambio de G_CONGELAR VJ25_r_EP_INTERRUPTOR %M25 EBOOL Variable de intercambio de activación del botón inicial de la pantalla VJ26_r_EP_REC_FALLO %M26 EBOOL Variable de intercambio de origen pantalla- REC_FALLO VJ27_r_EP_MANUAL_LOCAL %M27 EBOOL Variable de intercambio de paso a control MANUAL VJ28_r_EP_A_REPOSO %M28 EBOOL Variable de intercambio de origen pantalla- condición de paso A_REPOSO VJ3_w_ED_ALIM %M3 EBOOL Variable de intercambio con escritura de activación de la alimentación VJ37_r_Confirm_config_selec %M37 EBOOL Variable de intercambio de Confirmación de la 99 CONFIGURACIÓN seleccionada VJ38_r_REMOTO_OPC %M38 EBOOL Variable de intercambio de paso a control REMOTO vía OPC VJ39_r_AUTOMATICO_LOCAL %M39 EBOOL Variable de intercambio de paso a control MANUAL VJ4_w_ED_FUSIBLE %M4 EBOOL Variable de intercambio con escritura de activación del fusible EBOOL Variable de intercambio de lectura de finalización del conexión para el control VJ40_r_FIN_CONTROL %M40 VJ41_w_G_REMOTO_OPC %M41 EBOOL Variable de intercambio de escritura del estado REMOTO OPC VJ42_w_G_AUTOMATICO_LOCAL %M42 EBOOL variable de intercambio de G_AUTOMATICO_LOCAL VJ43_w_OPC_COND_FIN %M43 EBOOL variable de escritura del PLC para compartir con: Fin del control externo vía OPC VJ44_w_WD_FAIL %M44 EBOOL Variable de intercambio de aviso de FALLO en la vigilancia de la conexión remota VJ45_w_WD_OK %M45 EBOOL Variable de intercambio de aviso de conexión remota CORRECTA VJ47_r_a_congelar %M47 EBOOL Variable de intercambio de, paso del PLC a modo congelar VJ48_r_reset_fallo_leve %M48 EBOOL Variable de intercambio con Vijeo Designer para eliminar el fallo leve producido VJ49_r_volver_selecc_control %M49 EBOOL Variable de intercambio con Vijeo Designer para ir a modo selección de control otra vez VJ5_w_ED_CONFIR_R2 %M5 EBOOL Variable de intercambio con escritura de activación del a confirmación de la 2ª resistencia VJ50_w_FIN_CONTROL_EXT %M50 EBOOL Variable de intercambio de Vijeo Designer aviso de finalización de control REMOTO EBOOL Variable de intercambio de Vijeo Designer lectura de la acción directa o inversa: 0": acción directa (x(-1)) del controlador PID, "1": acción inversa (x(1)) del VJ51_r_acc_PID_01 %M51 100 0 controlador PID" VJ53_r_aw_type_01 VJ55_r_pv_dev_01 VJ56_r_bump_01 %M53 %M55 %M56 -1 EBOOL Variable de intercambio de Vijeo Designer lectura de activación Anti Wind Up del PID01 -1 EBOOL Variable de intercambio de Vijeo Designer lectura de activación uso de PV o de diferencia PV-SP en el control DERIVATIVO del PID 01 0 EBOOL Variable de intercambio de Vijeo Designer lectura del tipo de conmutación manual-automático del PID 01: 1: Brusca, 0: suave -1 VJ58_r_TR_S_01 %M58 EBOOL Variable de intercambio de Vijeo Designer lectura de la acción de inicialización del control del PID 01 VJ59_r_reinicio_PLC %M59 EBOOL Variable de intercambio de Vijeo Designer del reinicio del PLC EBOOL Variable de intercambio con Vijeo Designer escritura de activación de la entrada digital 6 0 VJ6_w_ED6 %M6 VJ61_r_escalado_VI_VN %M61 EBOOL Variable de intercambio de Vijeo Designer de selección del tipo de variable utilizado: 1: VI, 0: VN %M62 EBOOL Variable de intercambio de Vijeo Designer de lectura de la activación de la acción de control -1 VJ62_r_TR_S_02 0 VJ64_r_bump_02 %M64 EBOOL Variable de intercambio de Vijeo Designer lectura de la acción de inicialización del control del PID 02 %M65 EBOOL Variable de intercambio de Vijeo Designer lectura de activación Anti Wind Up del PID02 -1 VJ65_r_aw_type_02 0 EBOOL Variable de intercambio de Vijeo Designer lectura acción directa o inversa: 0": acción directa (x(-1)) del controlador PID, "1": acción inversa (x(1)) del controlador PID" VJ66_r_acc_PID_02 %M66 101 VJ67_r_pv_dev_02 %M67 EBOOL Variable de intercambio de Vijeo Designer lectura de activación uso de PV o de diferencia PV-SP en el control DERIVATIVO del PID 02 VJ68_r_cascada %M68 EBOOL Variable de intercambio de Vijeo Designer lectura de activación del control en cascada -1 VJ7_w_ED7 %M7 EBOOL Variable de intercambio con Vijeo Designer escritura de activación de la entrada digital 7 VJ71_r_PID02_en %M71 EBOOL Variable de intercambio de Vijeo Designer lectura del PID 02 VJ72_rw_fallo_GRAVE %M72 EBOOL Variable de intercambio de Vijeo Designer lectura o aviso de fallo GRAVE VJ8_w_SD_VS1 %M8 EBOOL variable de intercambio de Vijeo Designer SD_VS1 VJ9_w_SD_VS2 %M9 EBOOL variable de intercambio de Vijeo Designer SD_VS2 VJint101_r_EP_REF_VR1 %MW101 INT Variable de intercambio de Vijeo Designer REF_VR1 VJint102_r_EP_REF_VR2 %MW102 INT Variable de intercambio de Vijeo Designer REF_VR2 VJint103_r_EP_REF_VR3 %MW103 INT Variable de intercambio de Vijeo Designer REF_VR3 %MW104 INT Variable de intercambio de Vijeo Designer lectura de la configuración de la planta seleccionada VJW0_w_T1 %MW0 REAL Variable de intercambio de Vijeo Designer Temp T1 en ºC VJW10_w_T6 %MW10 REAL Variable de intercambio de Vijeo Designer Temp T6 en ºC (0.0) REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor mínimo del punto de equilibrio para el PID 02 (0.0) (100.0) VJint104_r_SELECCION_CONFIG VJW106_r_pv_inf_02 %MW106 VJW108_r_otff_inf_02 %MW108 REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor mínimo de acción Feed Forward posible para el PID 02 VJW110_r_pv_sup_02 %MW110 REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor 102 0 máximo del punto de equilibrio para el PID 02 VJW112_r_otff_sup_02 VJW114_r_outrate_02 %MW112 %MW114 (1.0) REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor máximo de acción Feed Forward posible para el PID 02 (999.0) REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor cambio de la acción de control mínimo para el PID 02 (0.0) VJW118_r_ff_inf_02 %MW118 REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor mínimo de perturbación Feed Forward posible para el PID 02 VJW12_w_T7 %MW12 REAL Variable de intercambio de Vijeo Designer Temp T7 en ºC REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor máximo de perturbación Feed Forward posible para el PID 02 TIME Variable de intercambio con Vijeo Designer escritura del tiempo de preparación transcurrido de la configuración de la planta REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor del punto de equilibrio para la acción de control del PID 01 REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer escritura para el valor normalizado de la variable A CONTROLAR del PID 01 para la GRÁFICA REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer escritura para el valor normalizado del PUNTO DE EQUILIBRIO del PID 01 para la GRÁFICA VJW120_r_ff_sup_02 VJW122_w_segundos VJW128_r_outbias_02 VJW134_w_salida_y_01_graf VJW136_w_setpoint_01_graf %MW120 %MW122 %MW128 %MW134 %MW136 VJW138_w_VM_01_graf %MW138 REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer escritura para el valor de la variable MANIPULABLE del PID 01 para la GRÁFICA VJW14_w_PT %MW14 REAL Variable de intercambio de Vijeo Designer Presión en bar 103 (1.0) VJW140_w_salida_y_02_graf VJW142_w_setpoint_02_graf VJW144_w_VM_02_graf VJW146_w_setpoint_01_graf_num VJW148_w_setpoint_02_graf_num VJW150_r_panel_actual %MW140 %MW142 %MW144 %MW146 %MW148 %MW150 REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer escritura para el valor normalizado de la variable A CONTROLAR del PID 02 para la GRÁFICA REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer escritura para el valor normalizado del PUNTO DE EQUILIBRIO del PID 02 para la GRÁFICA REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer escritura para el valor de la variable MANIPULABLE del PID 01 para la GRÁFICA REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer escritura para el valor del PUNTO DE EQUILIBRIO del PID 01 para la display numérico de las GRÁFICAS REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer escritura para el valor del PUNTO DE EQUILIBRIO del PID 02 para la display numérico de las GRÁFICAS DINT Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor del panel actual de la pantalla de explotación VJW152_r_variable_almacena_seg %MW152 DINT Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura de los segundos que lleva en el panel actual VJW154_w_panel_a_colocar %MW154 DINT Variable de intercambio con Vijeo Designer escritura del último panel activo conocido VJW16_w_LT %MW16 REAL Variable de intercambio de Vijeo Designer Nivel en cm VJW18_w_FT %MW18 REAL Variable de intercambio de Vijeo Designer caudal en l/s VJW2_w_T2 %MW2 REAL Variable de intercambio de Vijeo Designer Temp T2 en ºC VJW20_w_VR1 %MW20 REAL Variable de intercambio de Vijeo Designer VR1 SERVOVALVULA VJW22_w_VR2 %MW22 REAL Variable de intercambio de Vijeo Designer VR2 SERVOVALVULA 104 -1 -1 VJW24_w_VR3 VJW26_r_Kp_01 %MW24 %MW26 REAL Variable de intercambio de Vijeo Designer VR3 SERVOVALVULA REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer: Ganancia del controlador (1000.0) (1000.0) VJW28_r_Ti_01 %MW28 REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer: Tiempo integral del controlador VJW30_r_Td_01 %MW30 REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer: Tiempo derivativo del controlador VJW32_r_selec_va_ac_01 VJW34_r_Selecc_var_man_01 VJW36_r_SET_POINT_01 %MW32 %MW34 %MW36 INT Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura de la variable A CONTROLAR para el PID 01 INT Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura de la variable MANIPULABLE seleccionada para el PID 01 (10.0) (50.0) REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del punto de equilibrio (SP) seleccionada para el PID 01 (0.0) VJW38_r_pv_inf_01 %MW38 REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor mínimo del punto de equilibrio para el PID 01 VJW4_w_T3 %MW4 REAL Variable de intercambio de Vijeo Designer Temp T3 en ºC (100.0) REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor máximo del punto de equilibrio para el PID 01 (100.0) REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor mínimo de la acción de control posible para el PID 01 (0.0) REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor máximo de la acción de control posible para el PID 01 (50.0) REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor del punto de equilibrio para la acción de control del PID 01 VJW40_r_pv_sup_01 VJW42_r_out_sup_max_01 VJW44_r_out_inf_min_01 VJW50_r_outbias_01 %MW40 %MW42 %MW44 %MW50 105 VJW52_r_out_sup_max_02 VJW54_r_out_inf_min_02 VJW56_r_outrate_01 %MW52 %MW54 %MW56 (100.0) REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor mínimo de la acción de control posible para el PID 02 (0.0) REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor máximo de la acción de control posible para el PID 02 (999.0) REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor cambio de la acción de control mínimo para el PID 01 (0.0) VJW58_r_ff_inf_01 %MW58 REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor mínimo de perturbación Feed Forward posible para el PID 01 VJW6_w_T4 %MW6 REAL Variable de intercambio de Vijeo Designer Temp T4 en ºC (0.0) REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor máximo de perturbación Feed Forward posible para el PID 01 (0.0) REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor mínimo de acción Feed Forward posible para el PID 01 (1.0) REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor máximo de acción Feed Forward posible para el PID 01 VJW60_r_ff_sup_01 VJW62_r_otff_inf_01 VJW64_r_otff_sup_01 %MW60 %MW62 %MW64 VJW68_w_valor_salida_PID_01 %MW68 REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer escritura del valor de salida de la acción del PID 01 según el tipo de escalado seleccionado VJW70_r_tiempo_watchdog %MW70 REAL Variable para modificar el tiempo de watchdog VJW72_r_setpoint_R1 %MW72 REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor de la resistencia R1 VJW74_r_setpoint_R2 %MW74 REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor de la resistencia R2 REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer escritura del valor actual de la variable A VJW76_w_SALIDA_Y_01 %MW76 106 (10.0) CONTROLAR del PID 01, según el tipo de variable seleccionado VJW8_w_T5 VJW80_r_perturbacion_FF_01 VJW82_r_SET_POINT_02 VJW84_r_perturbacion_FF_02 VJW86_w_SALIDA_Y_02 VJW88_r_selec_va_ac_02 VJW90_r_Selecc_var_man_02 VJW92_w_valor_salida_PID_02 VJW94_r_Kp_02 %MW8 %MW80 %MW82 %MW84 %MW86 %MW88 %MW90 %MW92 %MW94 REAL Variable de intercambio de Vijeo Designer Temp T5 en ºC REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor de la perturbación introducida para el PID 01 REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del punto de equilibrio (SP) seleccionada para el PID 02 REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor de la perturbación introducida para el PID 02 REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer escritura del valor actual de la variable A CONTROLAR del PID 02, según el tipo de variable seleccionado INT Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura de la variable A CONTROLAR seleccionada para el PID 02 INT Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura de la variable MANIPULABLE seleccionada para el PID 02 (50.0) REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer escritura del valor de salida de la acción del PID 02 según el tipo de escalado seleccionado (10.0) REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer: Ganancia del controlador (1000.0) (1000.0) VJW96_r_Td_02 %MW96 REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer: Tiempo derivativo del controlador VJW98_r_Ti_02 %MW98 REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer: Tiempo integral del controlador VJint_CALIBRACION_in_min %MW156 INT Variable de intercambio con Vijeo Designer:Calibración del sensor de nivel 107 VJint_CALIBRACION_in_max %MW158 INT Variable de intercambio con Vijeo Designer:Calibración del sensor de nivel VJint_CALIBRACION_out_min %MW160 INT Variable de intercambio con Vijeo Designer:Calibración del sensor de nivel VJint_CALIBRACION_out_max %MW162 INT Variable de intercambio con Vijeo Designer: Calibración del sensor de nivel REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer: Calibración del sensor de nivel VJW_CALIBRACION_sensor_filtrado %MF164 Tabla 13: Variables compartidas PLC-Pantalla 10.1.3.2 Variables compartidas con OPC Estas variables físicamente se encuentra en el P.L.C. pero el servidor de O.P.C. permite su utilización como variables compartidas entre el P.L.C. y el programa-cliente que se conecte a O.P.C. Nombre Tipo Descripción OPC01_r_VR1 REAL Variable de intercambio PLC-OPC. Lectura de la variable VR1 OPC02_r_REF_VR2 REAL Variable de intercambio PLC-OPC. Lectura de la variable VR2 OPC03_r_REF_VR3 REAL Variable de intercambio PLC-OPC. Lectura de la variable VR3 OPC04_r_R1 REAL Variable de intercambio PLC-OPC. Lectura de la variable Resistencia 1 OPC05_r_R2 REAL Variable de intercambio PLC-OPC. Lectura de la variable Resistencia 2 OPC06_r_BOMBA EBOOL Variable de intercambio PLC-OPC. Lectura de la variable de activación de la bomba OPC07_r_COND_FIN EBOOL Variable de intercambio PLC-OPC. Lectura de la variable de finalización de la conexión remota OPC08_r_SINEWAVE_WD EBOOL Variable de intercambio PLC-OPC. Lectura de la variable de comprobación de la conexión (WatchDog) OPC09_r_4_5 EBOOL Variable de intercambio PLC-OPC. Lectura de la variable 4_5 (sin uso actual) OPC10_w_LT REAL Variable de intercambio PLC-OPC. Escritura del valor de NIVEL en la variable OPC11_w_PT REAL Variable de intercambio PLC-OPC. Escritura del valor de PRESIÓN en la variable 108 OPC12_w_FT REAL Variable de intercambio PLC-OPC. Escritura del valor de Caudal en la variable OPC13_w_TT1 REAL Variable de intercambio PLC-OPC. Escritura del valor de Temperatura 1 en la variable OPC14_w_TT2 REAL Variable de intercambio PLC-OPC. Escritura del valor de Temperatura 2 en la variable OPC15_w_TT3 REAL Variable de intercambio PLC-OPC. Escritura del valor de Temperatura 3 en la variable OPC16_w_TT4 REAL Variable de intercambio PLC-OPC. Escritura del valor de Temperatura 4 en la variable OPC17_w_TT5 REAL Variable de intercambio PLC-OPC. Escritura del valor de Temperatura 5 en la variable OPC18_w_TT6 REAL Variable de intercambio PLC-OPC. Escritura del valor de Temperatura 6 en la variable OPC19_w_TT7 REAL Variable de intercambio PLC-OPC. Escritura del valor de Temperatura 7 en la variable OPC20_w_POS_VR2 REAL Variable de intercambio PLC-OPC. Escritura del valor de Posición de VR2 en la variable OPC21_w_POS_VR3 REAL Variable de intercambio PLC-OPC. Escritura del valor de Posición de VR3 en la variable OPC22_w_ALIM REAL Variable de intercambio PLC-OPC. Escritura del estado de la alimentación del cuadro de 24V en la variable OPC23_w_CONFIR_R2 REAL Variable de intercambio PLC-OPC. Escritura de la realimentación del estado de la Resistencia 2 en la variable OPC24_w_ED6 REAL Variable de intercambio PLC-OPC. Escritura (sin uso actual) OPC25_w_ED7 REAL Variable de intercambio PLC-OPC. Escritura (sin uso actual) OPC26_w_EMER REAL Variable de intercambio PLC-OPC. Escritura del estado de la seta de emergencia en la variable OPC27_w_FUSIBLE REAL Variable de intercambio PLC-OPC. Escritura del estado del fusible de rearme en la variable OPC28_w_S1 REAL Variable de intercambio PLC-OPC. Escritura (sin uso actual) OPC29_w_S2 REAL Variable de intercambio PLC-OPC. Escritura (sin uso actual) OPC30_w_SINE_WAVE_SENT EBOOL Variable de intercambio PLC-OPC. Escritura del estado en la variable OPC31_r_R1_0 REAL Variable de intercambio PLC-OPC. Lectura de la variable Resistencia 1 (sin uso actualmente) VJ38_r_REMOTO_OPC EBOOL Variable de intercambio de Vijeo Designer paso a control REMOTO vía OPC VJ41_w_G_REMOTO_OPC EBOOL Variable de intercambio de Vijeo Designer escritura del estado REMOTO OPC 109 VJ43_w_OPC_COND_FIN EBOOL variable de escritura del PLC para compartir con Vijeo Designer: Fin del control externo vía OPC Tabla 14: Variables compartidas de OPC 110 10.2 Anexo B: Planos de las Configuraciones y Diagramas P&ID 10.2.1 Planta Multiprocesos Figura 106: Diagrama P&ID – Planta Multiprocesos 111 10.2.2 Configuración 1 Figura 107: Diagrama P&ID - Configuración 1 112 10.2.3 Configuración 2 Figura 108: Diagrama P&ID - Configuración 2 113 10.2.4 Configuración 3 Figura 109: Diagrama P&ID - Configuración 3 114 10.2.5 Desagüe Figura 110: Diagrama P&ID – Desagüe de la planta 115 10.3 Anexo C: Tarjetas de entradas y salidas del PLC Los módulos de adquisición de datos empleados son los siguientes: Módulo Características o Módulo con 4 canales analógicos de entrada y 2 canales de salida analógicos configurados de 4 a 20 mA y 10V o Entradas: AMM0600 o Nivel Presión Posición de VR2 Posición de VR3 Referencia de VR2 Referencia de VR3 Salidas: o Módulo con 4 canales de entrada analógicas y 2 canales de salida analógicas configurados de 4 a 20 mA y 10V o Entradas: AMM0600 o Carel Temperatura 4 Carel Temperatura 5 Carel Temperatura 6 Carel Temperatura 7 Referencia de VR1 (Salida no utilizada) Salidas: o Módulo de 4 entradas analógicas rápidas de rango múltiple de 4 a 20 mA y 10V. o Entradas: AMI0410 DDM16025 Lectura de caudal Temperatura 1 Temperatura 2 Temperatura 3 o Módulo de 8 entradas y 8 salidas, ambas digitales. o Entradas Seta de emergencia Alimentación Fusible Confirmación de activación de la segunda resistencia 4 entradas no utilizadas. 116 o Salidas Activación válvula solenoide 1 Activación válvula solenoide 2 Activación válvula solenoide 3 Activación válvula solenoide 4 Activación válvula solenoide 5 Activación resistencia 1 Activación resistencia 2 Activación bomba Tabla 15: Módulos del PLC Figura 111: Tarjetas del PLC Se utiliza un módulo de procesador y de comunicaciones, modelo BMX P34 2020, el cual tiene un puerto USB y dos de Ethernet. Principalmente se utiliza un solo puerto para comunicarse con el resto de dispositivos gracias al router instalado. Adicionalmente, tiene una ranura para tarjeta de memoria tipo SD. En la siguiente tabla se detallan algunas propiedades del procesador del autómata: 117 Características Número máximo de Entradas/salidas binarias del bastidor Entradas/salidas analógicas del bastidor Canales expertos Canales Ethernet Bus de campo AS-i Comunicación simultánea EF Cantidad máxima USB de módulos Puerto de enlace Modbus serie incorporado Puerto maestro CANopen incorporado Puerto Ethernet incorporado Reloj de tiempo real que puede guardarse Capacidad de memoria de los datos de aplicación que puede guardarse Tarea MAST Estructura de la aplicación Tarea FAST Procesamiento de eventos RAM interna 100% booleano Velocidad de ejecución del código de aplicación 65% booleano + 35% digital Funciones Tiempo de ejecución Una instrucción booleana básica Una instrucción digital básica Una instrucción de coma flotante Tabla 16: Características del Procesador BMX P34 2020 118 Disponible 1.024 256 36 3 4 16 1 1 1 Sí 256 Kb 1 1 64 8,1 Kins/ms (1) 6,4 Kins/ms (1) 0,12 μs 0,17 μs 1,16 μs 10.4 Anexo D: Guía de usuario de la Planta Multiprocesos Este texto se ha desarrollado con el fin de permitir a futuros alumnos e investigadores un conocimiento completo y un uso funcional de la planta multiprocesos. En la guía se detallan los componentes físicos de la planta, el sistema de control que la gobierna, los diversos paneles de la pantalla de explotación y las configuraciones que la planta puede adoptar. En resumen, todo lo necesario para poder hacer un uso debido y funcional de la planta. La guía ha sido redactada mediante la síntesis de [1] y las actualizaciones e implementaciones llevadas a cabo en el marco de este trabajo fin de grado. 119
