Diseño e implementación de un sistema de control para telares

UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR
Decanato de Estudios Profesionales
Coordinación de Ingeniería Electrónica
Diseño e implementación de un sistema de control para telares
circulares basado en PLC’s y VSD’s
Por
César Andrés Felizzola Piñate
Sartenejas, Septiembre de 2008
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Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR
Decanato de Estudios Profesionales
Coordinación de Ingeniería Electrónica
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares basado en PLC’s y VSD’s Por
César Andrés Felizzola Piñate
Realizado con la Asesoría de
Thamara Villegas y Teodoro Torres
INFORME FINAL DE CURSOS DE COOPERACIÓN TÉCNICA Y DESARROLLO
SOCIAL
Presentado ante la Ilustre Universidad Simón Bolívar
como requisito parcial para optar al título de Ingeniero Electrónico
Sartenejas, Septiembre de 2008
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Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR
Decanato de Estudios Profesionales
Coordinación de Ingeniería Electrónica
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares basado
en PLC’s y VSD’s
INFORME FINAL DE CURSOS DE COOPERACIÓN TÉCNICA Y DESARROLLO
SOCIAL
Presentado por
César Andrés Felizzola Piñate
Carnet: 01-33831
REALIZADO CON LA ASESORIA DE:
Prof. Thamara Villegas.
Ing. Teodoro Torres.
RESUMEN
El trabajo que aquí se presenta consiste en la automatización de un telar circular marca Mayer,
Modelo MV1, el cual es propiedad de PRODALAM C.A. Esta máquina se encontraba
inoperativa hace más de tres (3) años por desperfectos y fallas en sus sistema de control, el
cual se encontraba basado en elementos electromecánicos, principalmente contactores y relés.
Como alternativa de control se presentó un sistema centralizado que utiliza un PLC marca
Telemecanique, modelo Twido en el cual se manipulan y procesan todas las señales. Por otra
parte el movimiento de la máquina se encuentra a cargo de un motor trifásico Dietz Motoren
DR100/130/4-20 a 220V, el cual debía trabajar a dos velocidades distintas y utilizaba un
arranque por conmutación estrella triangulo (delta estrella). Para controlar el motor se instaló
un VSD marca Telemecanique Modelo Altivar31, el cual permitió implementar 3 velocidades
en el funcionamiento de la máquina, realizar un arranque suave y con ayuda de una resistencia
de frenado lograr un tiempo de parada ideal, el cual es esencial para controlar los defectos de
producción al generarse una falla en el sistema. Durante este proyecto se contactó a los
principales fabricantes de estos equipos, presentes en el mercado nacional y como se muestra a
continuación, se realizó una selección basada en aspectos como, ventajas técnicas, tiempos de
entrega y precio.
PALABRAS CLAVES
PLC, VSD, AUTOMATIZACIÓN, DRIVE, PROGRAMABLE, TELARES.
Aprobado con mención:_______
Postulado para el premio:_______
Sartenejas, Septiembre de 2008.
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Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s Este proyecto se lo dedico a mi equipo;
mis padres y mi hermana, por el apoyo
incondicional y la amistad brindada en
todo momento. Sin ustedes nada de
esto hubiese sido posible.
Juuuuhhhmmmm!!!
iv
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s AGRADECIMIENTOS Deseo agradecer a todos aquellos que de forma directa o indirecta hicieron posible la
culminación no solo de este proyecto, sino de este ciclo tan importante de mi vida. A la
Universidad Simón Bolívar, por convertirse en mi Alma Mater, los profesores, trabajadores y
todos aquellos que de una forma u otra estuvieron involucrados en mi formación tanto
académica como personal. A todo el personal de la empresa PRODALAM C.A por brindarme
la oportunidad de trabajar y aprender junto a ellos, siempre dispuestos a ayudarme. A mi tutor
industrial: Teodoro Torres, por la ayuda, comprensión y guía que me brindó durante todo el
proyecto, a mi tutora académica: Thamara Villegas, por sus consejos y su ayuda. A mis padres
por la motivación y el empuje que siempre me han dado, el apoyo, la confianza y por ser
siempre mis modelos a seguir. A mi hermana por estar siempre ahí, por ser mi compañera, mi
amiga y por todos los momentos especiales. Juuuhhhmmmm!!!!!
A todas las demás personas que formaron parte de mi vida durante estos años.
GRACIAS.
v
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s ÍNDICE GENERAL RESUMEN…………………………………………………………………………………….iii
AGRADECIMIENTOS………………………………………………………………………..v
ÍNDICE GENERAL…………………………………………………………………………...vi
ÍNDICE DE FIGURAS………………………………………………………………………viii
ÍNDICE DE TABLAS…………………………………………………………………………ix
SIMBOLOS Y ABREVIATURAS…………………………………………………………….x
1. INTRODUCCIÓN .............................................................................................................. 1 1.1. Objetivos. .................................................................................................................. 2 1.2. Hipótesis. ................................................................................................................... 3 2. FUNDAMENTOS TEÓRICOS. ........................................................................................ 5 2.1 Telar Circular ............................................................................................................ 5 2.2. Elementos Electromecánicos..................................................................................... 9 2.2.1. Relés. ..................................................................................................................... 9 2.2.2. Contactores. ......................................................................................................... 10 2.2.3. Guardamotor. ....................................................................................................... 11 2.2.4. Motor ................................................................................................................... 12 2.3. Elementos Electrónicos. .......................................................................................... 12 2.3.1. PLC’s ................................................................................................................... 13 2.3.1.1. Antecedentes y Descripción. ............................................................................ 13 2.3.1.2. Configuración de un PLC. ............................................................................... 15 2.3.1.3. Tipos de PLC ................................................................................................... 19 2.3.1.4. Características y Ventajas de los PLC ............................................................. 21 2.3.1.5. Programación en escalera (Ladder Diagrams) ................................................. 22 2.3.2. Variadores de Velocidad del Motor (Variable Speed Drives). ............................ 28 3. TRABAJOS REALIZADOS ............................................................................................ 34 3.1. Criterios de Diseño del sistema a implementar ....................................................... 34 3.2. Ingeniería Conceptual/Básica. ................................................................................. 36 3.2.1. Investigación y revisión de la documentación existente. .................................... 36 3.2.2. Levantamiento de Campo. ................................................................................... 41 3.2.3. Diseño Básico. ..................................................................................................... 45 3.2.4. Especificaciones Técnicas Equipos Principales. ................................................. 48 3.2.5. Selección de equipos. .......................................................................................... 49 3.2.6. Equipos Seleccionados. ....................................................................................... 54 3.3. Ingeniería de detalle, Construcción (Instalación) y Arranque................................. 55 3.3.1. Programación de los equipos ............................................................................... 55 3.3.1.1. PLC .................................................................................................................. 55 3.3.1.2. VSD.................................................................................................................. 71 3.3.2. Construcción e Instalación................................................................................... 78 3.3.3. Planos................................................................................................................... 83 4. PRESENTACIÓN Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS................................................. 85 5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. .............................................................. 86 5.1. Conclusiones. .............................................................................................................. 86 5.2. Recomendaciones ....................................................................................................... 87 vi
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS. ..................................................................................... 88 APÉNDICES. ............................................................................................................................ 89 Apéndice A. Funcionamiento y características de un motor eléctrico de Inducción. ............... 89 Apéndice B. Presentación de los equipos ofertados por cada uno de los fabricantes. ............ 110 Apéndice C. Manual de instalación y Usuario. ....................................................................... 118 vii
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s INDICE DE FIGURAS Figura 2. Secuencia de movimiento de las agujas en un telar circular. ....................................... 5 Figura 1. Rollos de tela producidos por el telar circular #128 .................................................... 5 Figura 3. Partes de un Telar Circular. .......................................................................................... 6 Figura 4. Alimentador de hilos. ................................................................................................... 7 Figura 5. Sensores de aguja rota. ................................................................................................. 8 Figura 6 Enrollador de Tela. ........................................................................................................ 8 Figura 7. Relé enchufable para aplicaciones de baja potencia. ................................................... 9 Figura 8. Relé de conmutación con terminal común ................................................................... 9 Figura 9. Vista frontal de un contactor ...................................................................................... 10 Figura 10. Funcionamiento de un switch termo-magnético. ..................................................... 11 Figura 11. Vista frontal de un guardamotor. ............................................................................. 12 Figura 12. Vista de un motor eléctrico de inducción. ................................................................ 12 Figura 13. Esquema de funcionamiento de un sistema secuencial con PLC. ............................ 14 Figura 14. Configuración básica de un PLC.............................................................................. 15 Figura 15. . Dirección de evaluación de condiciones en diagramas escalera. ........................... 24 Figura 16. Ejemplo de un programa en diagrama escalera que incorpora Bloques Funcionales.
................................................................................................................................................... 24 Figura 17. Proceso y su respectivo control en diagrama de relés y su conversión a diagrama de
escalera. ..................................................................................................................................... 26 Figura 18. Representación en diagrama de escalera de la Ecuación Booleana ......................... 27 Figura 19. Arriba el control de un proceso representado en diagrama lógico y abajo su
equivalente en diagrama de escalera. ........................................................................................ 28 Figura 20. Componentes de un sistema VSD. ........................................................................... 30 Figura 21. Diagrama básico del controlador de un VSD. .......................................................... 30 Figura 22. Formas de onda de la salida de un PWM implementado en un VSD. ..................... 31 Figura 23. Diagrama del circuito interno del contador de vueltas............................................. 38 Figura 24. Diagrama de conexiones del VS-G Box. ................................................................. 39 Figura 25. Diagrama del circuito interno. Control del aire comprimido en la aceitera. ............ 40 Figura 26. Arquitectura básica del sistema a implementar ....................................................... 45 Figura 27. Diagrama básico del sistema a implementar. ........................................................... 46 Figura 28. Diagrama de los componentes de entrada y salida de la simulación en Automation
Studio®. ..................................................................................................................................... 47 Figura 29. Diagrama escalera del programa que controla el funcionamiento de la simulación en
Automation Studio®.................................................................................................................. 47 Figura 30. Vista Frontal del Display y botones de un VSD. ..................................................... 71 Figura 31. Estructura interna del VSD Altivar31 para el acceso a los menús. .......................... 72 Figura 32. Distribución de las señales en el cajetín de control.................................................. 79 Figura 33. Panel de Control. ...................................................................................................... 80 Figura 34. Elementos del panel de control I. ............................................................................. 81 Figura 35. Elementos del panel de control II............................................................................. 81 Figura 36. Vista frontal izquierda de la máquina. Ubicación de los dispositivos. .................... 82 Figura 37. Vista frontal derecha de la máquina. Ubicación de los dispositivos. ....................... 82 Figura 38. Compartimiento del motor. ...................................................................................... 83 viii
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s INDICE DE TABLAS Tabla 1. Comparación de los PLC según sus capacidades y tamaños. ...................................... 20 Tabla 2. Características y Beneficios de los PLC. ..................................................................... 22 Tabla 3. Clasificación de las Instrucciones para diagramas escalera. ....................................... 23 Tabla 4. Especificaciones básicas de los componentes a implementar. .................................... 48 Tabla 5. Cotización de la propuesta de ABB............................................................................. 50 Tabla 6. Cotización de la propuesta de Mitsubishi. ................................................................... 50 Tabla 7. Cotización de la propuesta de Telemecanique. ........................................................... 51 Tabla 8. Cotización de la propuesta de Allen Bradley .............................................................. 52 Tabla 9. Comparación de los proveedores................................................................................. 53 Tabla 10. Equipos implementados en el sistema final............................................................... 54 Tabla 11. Dirección, símbolos y descripción de las variables implementadas durante la
programación del PLC. .............................................................................................................. 65 Tabla 12. Parámetros modificados para la programación del VSD, en el menú SEt. ............... 73 Tabla 13. Parámetros modificados para la programación del VSD, en el menú drC. ............... 74 Tabla 14. Parámetros modificados para la programación del VSD, en el menú I-O. ............... 76 Tabla 15. Parámetros modificados para la programación del VSD, en el menú FUn. .............. 77 ix
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s SIMBOLOS Y ABREVIATURAS AC: Corriente Alterna (Alternating Current).
AND: Función Booleana “Y”.
CPU: Unidad central de procesamiento (Central Pocessor Unit).
DC: Corriente continua (Direct Current).
I/0: Entrada/Salida (Input/Output).
IGBT: Transistor Bipolar de puerta aislada (Insulated Gate Bipolar Transistor).
KW: Kilo Vatios, conjunción para 1.000 Vatios (Kilo Watts).
NC: Normalmente cerrado (Normally Closed). Se refiere principalmente a los contactos de
algún elemento de conmutación.
NO: Normalmente Abierto (Normally Open). Se refiere principalmente a los contactos de
algún elemento de conmutación.
OR: Función Boolena “o”.
PC: Computadora Portátil (Portable Computer).
PID: Proporcional, Integral Derivativo. Referente al tipo de control.
PLC: Controlador Lógico Programable (Programmable Logic Controller).
PWM: Modulador de ancho de pulso (Pusle Width Modulator).
SCADA: Control supervisor y adquisición de datos (Supervisory Control and Data
Acquisition).
VAC: Voltaje AC.
VDC: Voltaje DC.
VFD: Variador de Frecuencia para control de motores (Variable Frecuency Drive), es otra
denominación que se utiliza para los VSD.
VSD: Variador de Velocidad para el control de motores (Variable Speed Drive).
x
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s 1. INTRODUCCIÓN Desde el inicio de los tiempos, el ser humano se las ha ingeniado para desarrollar equipos
y métodos que simplifiquen sus tareas diarias. Desde la invención de la rueda en los
tiempos en los que la movilidad y el desplazamiento lo eran todo, pasando por la
revolución industrial que se inició a mediados del siglo XVIII donde la economía basada
en el trabajo manual se reemplazó por otra dominada por la industria y la manufactura en
serie, fundamentada en elementos mecanizados (la primera industria en experimentar estos
cambios fue la industria textil) hasta nuestros tiempos donde la electrónica se ha
incorporado en casi todos los procesos productivos.
La tecnología y los constantes avances de la ciencia han sido pilares fundamentales en este
proceso de cambios y además han permitido que esta simplicidad venga acompañada de
otro grupo de mejoras, como la eficiencia, confiabilidad, menor injerencia humana,
procesos más rápidos y seguros, y sobre todo reducción de los costos de producción. Es
por eso que cualquier empresa que desee ser competitiva en la actualidad debe adaptarse a
la modernidad y a las nuevas tendencias tecnológicas.
Una de las tendencias que en las últimas décadas ha cobrado más fuerza es la
automatización industrial, la cual se ha soportado en los avances de la electrónica de
estado sólido, más específicamente de procesamiento y memoria. A medida que las
capacidades de cómputo y
la incorporación de funciones avanzada en controladores
aumentaba, el surgimiento de sensores y elementos de campo compatibles con ellos
también lo hacía, y es de ahí que actualmente podemos encontrar procesos muy complejos
donde la intervención humana es mínima, y puede ser supervisado en su totalidad desde un
cuarto de control tanto en la planta como a distancia. Uno de los desarrollos más utilizados
en la automatización industrial es precisamente uno de los componentes que a lo largo de
este trabajo se tratará con más detalle; el PLC o Controlador Lógico Programable, el cual
es capaz de recibir señales de los sensores o cualquier otro dispositivo y luego de un
1
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s procesamiento controlar los actuadores, así como también conectarse con otros
dispositivos remotos y mantener una red de control tan grande como se requiera.
El Grupo Ovejita, con más de 60 años en el mercado textil nacional, ha sabido adaptarse y
mantenerse a la par de los avances tecnológicos y es por eso que hoy ocupa un puesto de
vanguardia en el ramo que representa. De ahí surge el proyecto que aquí se presenta, el
cual tiene un objetivo netamente de ingeniería y negocio: mejorar el proceso, de manera
que se obtengan los mejores resultados al menor costo. El área de tejeduría del Grupo
Ovejita consta de 128 telares, de los cuales un gran número fueron fabricados antes de los
años 90, sin embargo siguen operativos y representan gran parte de la producción. Debido
a los altos costos que implicaría el reemplazo de esta maquinaria por una de nueva
generación, la acertada decisión de la empresa, consistió en incorporar a las máquinas
tecnología de vanguardia, y de esta forma elevar sus estándares de operación y aumentar
su rentabilidad. De esta manera, la modernización de las máquinas puede realizarse de
forma progresiva, sin afectar la producción y a bajo costo, además de alargar el tiempo de
vida útil de las mismas.
1.1. Objetivos. 1.1.1. Objetivo General. El objetivo general de este proyecto, consistió en diseñar e implementar un
sistema de control para un telar circular marca Mayer modelo MV1, el cual
originalmente se encontraba controlado por elementos electromecánicos,
principalmente contactores y relés. El sistema implementado debió lograr una
migración efectiva de los elementos anteriormente mencionados a dispositivos
de control modernos, más específicamente a un PLC (Programable Logic
Controller), y a su vez reducir el número de componentes que actúen en el
proceso. El sistema de control diseñado debió mantener las características de
funcionalidad y operación de la máquina original, a fin de que a los tejedores
les resultara familiar su modo de operación. Adicionalmente, se debió diseñar
e implementar un sistema que controlase el motor Dietz Motoren
2
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s DR100/130/4-20, sin la necesidad de implementar otra serie de dispositivos
para cumplir con los requerimientos de: velocidad variable, alta velocidad de
frenado, arranque controlado y protección eléctrica y térmica. Los equipos
seleccionados para la migración entre el sistema anterior y el actual, debió
proponerse e implementarse con equipos disponibles en el mercado nacional,
por lo que se debió realizar un estudio sobre las distintas opciones y luego de
evaluar aspectos críticos como ventajas técnicas, tiempos de entrega y precio,
se seleccionó la casa que supliría los equipos.
1.1.2. Objetivos Específicos.
a) Conocer los aspectos técnicos relacionados con el sistema originalmente
implementado en la máquina.
b) Establecer los requerimientos técnicos de los equipos a implementar y
estudiar su accesibilidad y disponibilidad en el mercado nacional.
c) Diseñar un sistema que permita una migración efectiva de tecnología
manteniendo su forma de operación.
d) Adquirir los equipos y realizar la instalación y pruebas.
e) Generar un documento de guía para el personal de operaciones de la
planta.
1.2. Hipótesis. Para alcanzar lo antes mencionado, se parte de la siguiente hipótesis: “Dado el
funcionamiento general prácticamente invariable entre los telares circulares
antiguos, y los modernos controlados por PLC’s y VSD’s, es posible diseñar un
sistema de control que cumpla con una estructura similar y a su vez permita ser
adaptado a los telares en cuestión para mejorar su rendimiento”.
Este trabajo se encuentra estructurado de la siguiente forma: En el primer capítulo
como ya se expuso, una introducción y presentación de objetivos e hipótesis; en el
segundo capítulo se exponen los fundamentos teóricos para la comprensión del
3
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s trabajo, posteriormente en el tercer capítulo se presentan los trabajos realizados en
la máquina, y finalmente en los capítulos 4 y 5 se encontrarán la presentación y
discusión de resultados y las conclusiones y recomendaciones respectivamente.
4
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s FUNDAMENTOS TEÓRICOS. Para la comprensión del trabajo del sistema implementado, es necesario conocer los
conceptos y el funcionamiento de los equipos presentados a continuación:
2.1 Telar Circular Es una máquina tejedora que permite la producción de
largos cilindros de tela como el mostrado en la Figura
1. mediante el movimiento continuo y mecanizado de
un grupo de un grupo de agujas ubicadas en el cilindro.
Las agujas describen un movimiento horizontal
mediante unas guías, las cuales a su vez rigen el
movimiento vertical que genera el tejido. La secuencia
Figura 1. Rollos de tela
producidos por el telar circular
#128
en el movimiento vertical para la creación de las
mallas, se muestra en la Figura 2.
Figura 2. Secuencia de movimiento de las agujas en un telar circular.
Partes de un telar: Entre las principales partes que componen a un telar
circular se tienen:
1) Alimentadores
2) Poleas de alimentación
3) Correas de alimentación
5
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s 4) Enrollador de tela.
5) Aceitera.
6) Panel de Control.
7) Rodillos de enrollado.
8) Puertas.
9) Botones de arranque, paro y velocidad lenta.
10) Placas del cilindro.
11) Palanca de accionamiento Manual.
12) Eje central.
13) Cilindro, platinero.
14) Tensores de la correa de alimentación.
15) Seguro del rollo.
16) Sensores de Aguja rota.
La Figura 3 muestra los componentes básicos de un telar circular. Otros telares
cambian el platinero por un plato con agujas horizontales.
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2
3
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5
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6
Figura 3. Partes de un Telar Circular.
Las partes más importantes de un telar son:
6
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s Alimentadores.
Los alimentadores suministran hilo al Telar. Para esto, las poleas de
alimentación hacen girar al mismo tiempo a todos los alimentadores del Telar,
de esta manera todos los hilos entran a la misma velocidad, logrando que la tela
sea lo más uniforme posible.
Para que un alimentador sea efectivo, el hilo debe pasar a través de un purgador.
Este purgador es una lámina de metal que tiene una ranura por la cual pasa el
hilo. La función del purgador es evitar que pasen al telar todas las
imperfecciones del hilo: Tapones, partes gruesas, nudos, etc. (Ver Figura 4)
También sirven para detener el telar en caso de que un hilo se rompa, de aquí la
importancia de mantener los alimentadores limpios y en buen estado.
Purgador
Polea de arrastre
superior e inferior
Platillos tensores
Reserva de hilo
(20 vueltas)
Figura 4. Alimentador de hilos.
Sensores de Aguja.
Los sensores de aguja rota detectan que una aguja quede destalonada cuando la
aguja desplaza hacia arriba al sensor conectándolo a tierra lo cual produce una
parada del Telar.
Cuando esto pasa se debe evitar volver a arrancar el telar hasta que la aguja
dañada sea reemplazada, además se debe cuidar que todas las partes de la aguja
que hayan podido quedar dentro del telar, sean extraídas antes de poner el telar
en marcha de nuevo.
7
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s Una vez que se ha logrado todo esto, se presiona el botón de reset que está
sobre el sensor y se vuelve a arrancar la máquina. (Ver Figura 5).
Disparo de
agujas
Botón para
reseteo de
disparo
Figura 5. Sensores de aguja rota.
Enrollador de tela.
Partes de un enrollador
1. Tela bajando desde el cilindro.
2. Rodillos de arrastre
3. Palanca para relajar la tela
4. Rodillo de arrastre para la tela
5. Extremo de la tela al enrollarse en el rodillo.
6. Dispositivo de seguridad para la retención del rodillo de tela.
1
2
3
6
5
4
Figura 6 Enrollador de Tela.
8
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s 2.2. Elementos Electromecánicos 2.2.1. Relés. Fueron inventados en 1835 por Joseph Henry y son elementos que actúan
como interruptores controlados por un circuito eléctrico, el cual permite abrir
o cerrar uno o varios contactos por medio de un electroimán, vale la pena
destacar que estos dispositivos tienen la capacidad de controlar un circuito de
mayor potencia en la salida que en la entrada, lo que permite una gama muy
amplia de aplicaciones prácticas. En la Figura 7. se muestra un relé
enchufable de baja potencia.
Figura 7. Relé enchufable para aplicaciones de baja potencia.
Los contactos de los relés, pueden ser normalmente
cerrados (NC),
normalmente abiertos (NO) o de
conmutación. Los contactos normalmente cerrados, se
utilizan cuando el sistema requiere que el circuito se
mantenga cerrado hasta que el relé este activado, ya que
el mismo se desconecta cuando la bobina es polarizada.
Por otra parte los contactos normalmente abiertos
cumplen una función contraria a los antes descritos, el
circuito se cierra cuando el relé es activado, es decir que
en condiciones de inactividad del dispositivo, el circuito
Figura 8. Relé de
conmutación con
terminal común
9
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s permanece desconectado. Los relés de conmutación controlan dos terminales,
uno normalmente abierto y otro normalmente cerrado con un común para
ambos circuitos. En la Figura 8. se muestra el funcionamiento de un relé de
conmutación con un terminal común.
Los relés pueden ser encontrados en una muy diversa gama de aplicaciones
debido a la simplicidad de su funcionamiento a las ventajas que el uso de los
mismos proporcionan a un sistema. Entre las características más importantes
de estos elementos podríamos citar, que permiten un aislamiento eléctrico
entre el circuito de control y circuito de salida que se va a conectar, hacen
posible utilizar tensiones de control bajas para controlar altos voltajes o
potencias elevadas, y que bridan la posibilidad de realizar control a distancia
usando únicamente señales de control de bajo voltaje.
2.2.2. Contactores. Al igual que los relés, son interruptores accionados
eléctricamente por medio de una entrada de control que
puede ser de voltaje o de corriente. Los contactores se
pueden encontrar para rangos desde 110V y niveles de
corrientes moderadas, hasta miles de voltios y amperes. A
diferencia de los relés de propósito general, estos
dispositivos
están
diseñados
para
ser
conectados
Figura 9. Vista
frontal de un
contactor
directamente a grandes cargas con requerimientos
elevados de corriente y usualmente poseen contactos normalmente abiertos.
Su funcionamiento es muy parecido al de los relés de propósitos generales,
cuando la corriente pasa por la bobina se produce un campo magnético que
atrae el núcleo móvil del contactor hacia el núcleo fijo cerrando el circuito.
Para contactores de corriente alterna, se recubre parte del núcleo con una
bobina que retarda suavemente el flujo magnético en el núcleo. Esto con el fin
10
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s de obtener un promedio en el flujo y así evitar que se genere un zumbido al
doble de la frecuencia de línea.
2.2.3. Guardamotor. Es un disyuntor termo-magnético
diseñado específicamente para la
protección de motores eléctricos.
En la figura 10 se presenta un
esquema de su funcionamiento. Al
circular la corriente el electroimán
crea una fuerza que, mediante un
Figura 10. Funcionamiento de un switch
termo-magnético.
dispositivo mecánico adecuado (M), tiende a abrir el contacto C, pero sólo
podrá abrirlo si la intensidad I que circula por la carga sobrepasa el límite de
intervención fijado. Este nivel de intervención suele estar comprendido entre 3
y 20 veces la intensidad nominal (la intensidad de diseño del interruptor
termo-magnético) y su actuación es de aproximadamente unas 25 milésimas
de segundo, lo cual lo hace muy seguro por su velocidad de reacción. Esta es
la parte destinada a la protección frente a los cortocircuitos, donde se produce
un aumento muy rápido y elevado de corriente.
La otra parte está constituida por una lámina bimetálica (representada en rojo)
que, al calentarse por encima de un determinado límite, sufre una deformación
y pasa a la posición señalada en línea de trazos lo que, mediante el
correspondiente dispositivo mecánico (M), provoca la apertura del contacto C.
Esta parte es la encargada de proteger de corrientes que, aunque son
superiores a las permitidas por la instalación, no llegan al nivel de
intervención del dispositivo magnético. Esta situación es típica de una
sobrecarga, donde el consumo va aumentando conforme se van conectando
aparatos.
11
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s Ambos dispositivos se complementan en su acción de
protección, el magnético para los cortocircuitos y el térmico
para
las
sobrecargas.
Además
de
esta
desconexión
automática, el aparato está provisto de una palanca que
permite la desconexión manual de la corriente y el rearme
del dispositivo automático cuando se ha producido una
desconexión. No obstante, este rearme no es posible si
persisten las condiciones de sobrecarga o cortocircuito.
Incluso volvería a disparar, aunque la palanca estuviese
Figura 11.
Vista frontal de
un
guardamotor.
sujeta con el dedo, ya que se utilizan mecanismos independientes para
desconectar automáticamente y manualmente.
2.2.4. Motor Usualmente son trifásicos de inducción (de una fase pueden ser utilizado pero
son menos comunes). Ciertos tipos de motores síncronos ofrecen ventajas para
ciertas situaciones, pero los motores de inducción, se pueden utilizar en casi
todas las aplicaciones, y resultan ser la alternativa más económica. En el
apéndice A se explica de forma más detallada el funcionamiento y
características de un motor eléctrico de inducción.
Figura 12. Vista de un motor eléctrico de inducción.
2.3. Elementos Electrónicos. Un sistema de control secuencial, es aquel que ejecuta de forma ordenada y en la
mayoría de los casos repetitiva, una serie de pasos preestablecidos. Este tipo de
12
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s sistemas generalmente ejecutan sus funciones en pasos, los cuales dependen de la
presencia o ausencia de las condiciones que determinan el estado de la máquina.
2.3.1. PLC’s Muchos de los conceptos aquí presentados, se tomaron de la publicación de Control
Secuencial del profesor Omar Pérez, de la Universidad Simón Bolívar, y del libro
Autómatas Programables.
2.3.1.1.
Antecedentes y Descripción. Actualmente, aún cuando existen diferentes opciones de control de
procesos, la más difundida y ampliamente utilizada, es la basada en
los Controladores Lógico Programables o PLC’s (Por sus siglas en
ingles Programable Logic Controller), ya que desde sus inicios fue
creada para este tipo de aplicaciones.
La historia de estos dispositivos a los años sesenta, cuando surge en
la industria la necesidad de reemplazar los cada vez más grandes,
rígidos y costosos sistemas basados en relés por sistemas económicos
y sencillos.
En 1968 se establecen las primeras especificaciones para los PLC’s
entre las cuales destacaban que debía ser un dispositivo de estado
sólido para evitar las partes móviles, debía resistir ambientes
industriales, poseer una interfaz amigable y facilidades de
programación, tener la capacidad de expansión y adaptación de
acuerdo a las necesidades de los diferentes procesos, y sobre todo
permitir la rápida localización de cualquier falla a fin de reducir los
tiempos de reparación y parada del proceso. En el año 1969 surge el
primer PLC y aún cuando aún estas características han sido
mantenidas, los PLC’s modernos han evolucionado y cada vez
poseen mayor capacidad de procesamiento de señales, sencillez,
13
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s rapidez y confiabilidad, ya que su desarrollo ha ido de la mano de los
grandes avances tecnológicos en las área de la electrónica industrial.
Entre las principales características de los PLC’s actuales tenemos:
•
Poseen funciones de comparación, así como capacidades
aritméticas y manipulación de datos (Inicialmente solo se
permitían un control ON/OFF).
•
Altas capacidades de memoria.
•
Incorporan dispositivos de comunicación con protocolos de
comunicación Standard, lo cual hace posible su integración con
otros equipos de la planta y entre los diferentes niveles
jerárquicos de control.
•
Desarrollo de interfaces Entrada/Salida.
•
Incorporación de funciones de control analógico PID.
•
Poseen programas de detección de falla y autodiagnóstico.
•
Desarrollo de Software para su uso.
El esquema básico de funcionamiento de un sistema de control
secuencial que emplee un PLC es el mostrado en la Figura 13
Máquina /
Proceso
Control
Mediciones
Entradas
PLC
Salidas
Figura 13. Esquema de funcionamiento de un sistema secuencial con PLC.
14
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s 2.3.1.2.
Configuración de un PLC. Los controladores lógicos programables están integrados por los
siguientes componentes (Ver Figura 14.):
1. CPU
(Central
Processor
Unit)
o
Unidad
Central
de
Procesamiento, que comprende: el procesador, las memorias
RAM y ROM del sistema.
2. Módulos I/O (Entradas (IN) / Salidas (OUT)), donde están
contenidos, las entradas y salidas digitales, analógicas y
especiales.
3. Dispositivos de programación que permiten la conexión con la PC
y la transferencia de programa entre ambos.
4. Módulos de comunicación (Opcional) para conectar el PLC a un
sistema de control o supervisión centralizado.
5. Fuente de alimentación.
Figura 14. Configuración básica de un PLC.
CPU.
La configuración básica del CPU está integrada por el procesador
y las memorias. En él se realizan las funciones de procesamiento
y control haciéndolo así la parte más importante de un PLC.
El CPU se puede subdividir en el procesador propiamente dicho
y las memorias:
15
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s Procesador
Entre sus funciones más importantes que ejecuta el procesador se
encuentran:
•
Operaciones matemáticas.
•
Manejo de datos.
•
Rutinas de diagnóstico.
•
Diagnostico del programa.
•
Coordinar tareas de comunicación con los periféricos.
•
Interpretar y ejecutar las rutinas del sistema.
Memorias
Su función básica es la de almacenar datos y funciones del PLC.
La memoria del PLC se divide principalmente en dos grupos:
•
Memoria Ejecutiva. Encargada de almacenar todos los
programas del sistema, así como los protocolos necesarios
para su compatibilidad y funcionamiento, básicamente
contiene información sobre periféricos, comunicación y
funciones especiales.
•
Memoria de aplicación: Se encarga de almacenar todas las
variables y demás datos necesarios para la ejecución del
programa y puede ser subdividida en dos áreas.
o
Área de datos, la cual contiene las tablas de entrada, de
salida y registros de sistema.
o
Área de Usuario, contiene todo lo que es el programa
creado por el usuario así como las variables, funciones y
direcciones que el programador utiliza para su
aplicación.
Adicionalmente las memorias se pueden clasificar en dos grupos
dependiendo de su uso y construcción.
•
Memorias volátiles o RAM (Random Access Memory): Las
cuales se caracterizan por ser memorias de rápido acceso y se
16
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s utilizan cuando el contenido debe ser cambiado o para
operaciones en el procesador. Pierden su contenido cuando se
presenta una falla de alimentación y solo puede ser leída o
escrita desde o hacia ella.
•
Memorias no volátiles (ROM. EPROM o EEPROM): Son
memorias más lentas que las anteriores, sin embargo tienen la
capacidad de retener su contenido aún cuando se presenten
fallas en la alimentación. Se usan principalmente para
almacenar el programa y demás registros que deben ser
mantenidos en todo momento.
Módulos I/O.
El siguiente componente fundamental de un PLC son los
Módulos I/O, a través de los cuales se obtiene la información
sobre el estado o los valores de las variables del proceso y se
envían las acciones de comando que son generadas al ejecutar las
rutinas de control programadas en su memoria. Los PLC’s,
generalmente poseen capacidad de expandir estos módulos para
adecuar el dispositivo a los requerimientos del proceso. Estos se
pueden dividir de la siguiente forma:
Módulos digitales.
Permiten la conexión entre los elementos de campo que utilicen o
generen señales digitales y el CPU. Permiten al controlador
conocer el valor de cualquier variable que utilice dos estados
como señal de información. Envía comandos a diferentes
dispositivos que tengan un comportamiento digital.
Módulos Analógicos.
Transforman las señales continuas (4-20mA, 0-5V, etc.)
generadas por dispositivos o instrumentos instalados en el
proceso (temperatura, presión, flujo, velocidad, voltaje, etc.) en
17
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s variables numéricas que puedan ser manejadas por el
controlador. Permiten también que las señales de control
continuas generadas por el procesador sean enviadas de forma de
salidas analógicas que permiten regular el control continuo del
proceso.
Módulos Especiales.
Son módulos mayormente opcionales, y permiten ejecutar
funciones particulares, a fin de garantizar el manejo de un gran
número de situaciones. Por ejemplo: Módulos para termocupla,
para controles PID especiales, contadores de alta velocidad, etc.
Dispositivos de Programación
Son aquellos que proveen la capacidad de cargar o descargar
programas desde y hacia el PLC. Comúnmente para la
programación se emplea una PC, la cual se conecta al equipo por
medio de un cable serie, USB o de red, sin embargo existen
dispositivos alternativos como paneles extraíbles y computadores
de mano, los cuales facilitan las labores de descarga y
supervisión y de modificaciones menores en los programas.
Módulos de Comunicación.
Permiten la integración entre varios PLC y/o con otros
dispositivos. Generalmente utilizan los protocolos industriales de
comunicación estándar, lo que le brinda al sistema una
versatilidad muchísimo mayor que al emplear comunicación
serial únicamente. Son los que hacen posible la creación de
sistemas centralizados y sistemas SCADA, con control y
supervisión remota.
18
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s Fuente de Alimentación.
Son básicamente las encargadas de proveer la energía requerida
por lo demás componentes del PLC. Normalmente se alimentan
desde el sistema de energía AC de la planta o sistemas de
respaldo (UPS) y la transforman y regulan en el voltaje DC
necesario para a los componentes (procesador, memoria,
módulos de entrada y salida, etc.). Adicionalmente monitorean
voltajes (externos e internos) y producen alarmas al CPU en caso
de alguna falla.
2.3.1.3.
Tipos de PLC En la actualidad se encuentran en el mercado PLC’s de todos los
tamaños y con características que se adaptan casi a cualquier
requerimiento de un sistema de control. En la Tabla 1. se presenta
una breve comparación de los PLC de distintos tamaños.
Capacidades
Especificación
Número de E/S Discretas
Capacidad de Expansión
Número de E/S Analógicas
Número máximo de chasis
Capacidad de
Micros
Pequeños
Medianos
Grandes
Desde 16 hasta 64
Desde 24 hasta 255
Desde 256 hasta 1.023
Más de 1.024 I/O
por unidad básica
I/O
I/O
directas
Desde 64 hasta
Desde 64 hasta 256
De 256 a 2.048 I/O
Más 8.192
Desde 8 hasta 128
Desde 56 hasta 1.023
Desde 128 a 2.048 y
I/O discretas
más
Desde 6 hasta 48
Desde 14 a 128 y más
128
Desde 2 hasta 32
En su mayoría no
Desde 24 chasis
usan chasis
remotos
remotos
Entrada/Salida Velocidad de comunicación
9.600 baudios
entre remotas
Módulo de propósito
especial
chasis remotos
remotos
Desde 9.600 baudios
hasta 128 k baudios
Desde19,2 k baudios
hasta 115 k baudios
Desde 115 k baudios a 1
M baudios y más
Algunos modelos
Puerto paralelo,
Interfase de
Interfaz red ETHERNET,
poseen:
redes. Control de
comunicación. Control
video gráfico, generación
Generador de
motores, lógica I/O,
de motores, ASCII,
de pulsos,
pulsos,
fuente AC/CD,
Interfase radio
posicionamiento,
multiplexado de
interfaz con red local
frecuencia (RF)
emulado de CAD,
I/O,
(Lan), basic, pid
bitácora de eventos,
coprocesadores, lazo de
despliegue numérico y
control.
posicionamiento,
19
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s modulación por
alfanumérico.
ancho de pulsos
Características
Unidad expansora de
Control de válvulas,
potencia, además de
comunicación por fibra
los módulos de los
óptica, control de
PLC’s pequeños.
motores, y
autodiagnóstico entre
otros.
Capacidad máxima de
Desde 2K hasta
Desde 4K hasta 64K
Desde 16 hasta 64K
128 K y más
Hasta 16 K
Hasta 32 K
Hasta 32 K
64 K y más
< 10 ms
5 ms
4 ms
0,75 ms
memoria
32K
Procesamiento Memoria de aplicación
y Memoria
Tiempo de barrido por 1K
de memoria
Control PID
No
Matemáticas.
Operaciones matemáticas
Procesamiento
y Memoria
(Continuación)
Lógicas
No
Matemáticas,
Si
Matemáticas, punto
trigonométricas,
flotante,
lógicas, matrices
trigonométricas
Si
Además de las
anteriores, operaciones
de doble de precisión
Instrucciones de alto nivel
Entrada de pulsos,
Direccionamiento
PID de relación,
Control a lazo cerrado,
incorporados.
saltos
indirecto, saltos,
integración, filtro,
diagnóstico de archivos,
secuenciales,
corrimiento de bits,
funciones, carga y
almacenamiento de
pulsos PID, rampa
transmisión de data
descarga FIFO,
banderas, resta doble
Diagramas lógicos,
Listado de estado
Los anteriores y
diagrama escalera
diagramas lógicos,
fortran, lotus, basic
generador de función
Lenguaje de alto nivel
diagrama escalera
Puerto serial
Programado por:
palabra o dos palabras
C, assembler y los
manejadores por los
PLC’s medianos
RS232, RS422
RS232, RS423
RS232, RS422, RS423
RS232, RS422, RS423
HH, PC
HH, PC, CTR
HH, VAX, PC
HH, PC, CRT, VAX
FD
TL, FD
TL, FD, EEPROM
TL, DL, EEPROM
LD, PL
LD, PL
PL, LD, I/O
PL, LD, I/O
Programador HH,
Programa e
interfaces
Unidad especial CRT,
Computador PI
Carga de Programa:
Unidad de Cinta TI,
Disco flexible y otros
Documentación:
Listado PL
Diagrama escalera LD,
Cableado I/O
Tabla 1. Comparación de los PLC según sus capacidades y tamaños.
20
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s 2.3.1.4.
Características y Ventajas de los PLC Lo modular y flexible de los PLC, permite que el sistema de control
sea adaptado o expandido dependiendo del proceso a controlar. Por
otra parte, su bajo mantenimiento y simplicidad de instalación, son
los factores que han hecho que se consoliden como el dispositivo más
utilizado para el control secuencial (En la Tabla 2. Se muestran las
características y beneficios de los PLC). Entre las principales
aplicaciones de los PLC tenemos:
ƒ
Industria química y petroquímica.
ƒ
Industria Manufacturera.
ƒ
Industria de Papel.
ƒ
Industria de vidrio y plástico.
ƒ
Industria alimenticia.
ƒ
Industria metalúrgica.
ƒ
Industria petrolera.
ƒ
Generación y distribución de energía eléctrica.
Los PLC actuales los podemos definir como dispositivos de estado
sólido que presenta la capacidad de almacenar instrucciones para
implementar funciones de control, tales como:
•
Control de eventos secuenciales.
•
Control Temporizado.
•
Funciones de contador.
•
Funciones aritméticas.
•
Manipulación de datos.
•
Manejo de señales analógicas.
•
Comunicación.
21
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s CARACTERÍSTICAS
Componentes de estado sólido
Memoria programable
Tamaño pequeño
BENEFICIOS
Larga duración
Simplifica los cambios
Flexibiliza el control
Minimiza el requerimiento de espacio
Basado en microcomputador
Permite la comunicación y la multiplicidad de
funciones. Elevado desempeño, Alta calidad
Temporizadores/Controladores por
Elimina Hardware
software
Permite cambios fáciles de funciones
Control de relés por software
Arquitectura modular
Reduce Hardware, costo de cableado y
requerimiento de espacio.
Flexibilidad y facilidad en la instalación
Expansibilidad
Estaciones de I/O remotas
Elimina el cableado y el ruido
Indicadores de diagnóstico
Reduce el tiempo de falla y de reparación
Interfaces I/O modulares
Fácil mantenimiento y cableado
Desconexión I/O rápidas
Facilita el servicio de conexión
Todas las variables del sistema se
Hace más útil el manejo del sistema y permite
almacenan en la memoria
generación de reportes
Interfaces I/O variables
Permite controlar mayor tipo de dispositivos
Tabla 2. Características y Beneficios de los PLC.
2.3.1.5.
Programación en escalera (Ladder Diagrams) El concepto original de los PLC, se fundamentaba en poder programar
fácilmente el dispositivo, utilizando una representación efectiva de la
lógica necesaria para controlar la máquina o el proceso. Esta
representación involucraba el uso de los símbolos y expresiones ya
existentes en los diagramas lógicos eléctricos. En base a esto, se obtiene
un lenguaje de programación gráfico que es denominado Lenguaje de
escalera.
22
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s Inicialmente el lenguaje de escalera utilizaba instrucciones básicas,
pero con el paso de los años, se le han incorporado funciones cada
vez más complejas y poderosas, por lo que se ha convertido en un
lenguaje avanzado de programación.
Las funciones pueden ser diferentes dependiendo del fabricante del
PLC, aunque en general se puede hablar de dos grupos de
instrucciones en los diagramas de escalera, instrucciones básicas e
instrucciones avanzadas.
La clasificación de las instrucciones en cada uno de los grupos puede
ser variable, sin embargo en la Tabla 3. se muestra una clasificación
estándar en la mayoría de los fabricantes y modelos:
Básicas
• Contactos
Avanzadas
• Aritmética de doble
precisión
• Bobinas
• Raíces cuadradas
• Temporizadores
• Mover registros
• Contadores
• Rotar registros
• Bobinas retenidas
• Diagnosticar
( Set y Reset )
bloques
• Saltos
• Transferir bloques
• Suma
• Secuenciadores
• Resta
• Funciones PID
• Multiplicación
• Manejo de redes
• División
• Comparaciones
Tabla 3. Clasificación de las Instrucciones para diagramas escalera.
23
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s La representación de los diagramas de escalera está compuesto
fundamentalmente por un área que contiene las condiciones que son
evaluadas y por otra, la salida asociada a dichas condiciones tal y
como se muestra en la Figura 15.
Condiciones
Salida
Direcciones para la evaluación de la continuidad lógica
Figura 15. . Dirección de evaluación de condiciones en diagramas escalera.
Igualmente, en el diagrama de escalera se pueden incorporar
funciones avanzadas, que se representan en el esquema como bloques
funcionales. En la Figura 15 se presenta un diagrama de escalera con
bloques funcionales que poseen líneas de habilitación, es decir, que
las funciones se ejecutarán cuando las condiciones lógica asociadas
se cumplan.
Condiciones
Bloque
funcional
salidas
Instrucciones
Bloque
Figura 16. Ejemplo de un programa en diagrama escalera que incorpora Bloques
Funcionales.
24
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s La programación en diagramas de escalera es una ventaja debido a la
naturaleza gráfica de su representación, ya que facilita la
visualización de las funciones o relaciones entre los diferentes
elementos de un proceso y aún cuando la forma tradicional de
programar un PLC es utilizando este tipo de diagramas, en algunos
casos se puede tener especificado el funcionamiento del sistema en
lenguajes o en técnicas relacionadas, que deben ser convertidas en
diagramas de escalera para poder realizar su programación. Esta
conversión se puede realizar de forma sencilla tal y como se muestra
a continuación.
Conversión de diagrama de relés a diagrama de escalera: Cuando se
tiene un diagrama lógico basado en relé y se desea implementar las
funciones a través de un diagrama de escalera, se utilizan contactos
normalmente abiertos (NO), normalmente cerrados (NC) y bobinas,
con las direcciones apropiadas, los cuales deben coincidir con las
asignaciones de entradas y salidas en los módulos respectivos. La
representación gráfica en ambos diagramas es muy similar. En la
Figura 17 se presenta un proceso sencillo, su diagrama de control
basado en relé y el equivalente en diagrama de escalera.
Diagrama de proceso
Agua
25
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s Figura 17. Proceso y su respectivo control en diagrama de relés y su conversión a
diagrama de escalera.
Conversión de ecuaciones booleanas a diagrama de escalera: En
muchos sistemas secuenciales, las condiciones de activación de
algunos elementos están dadas por combinaciones tipo AND y OR de
diferentes señales del proceso. En estos casos, la realización de estas
funciones utilizando diagramas de escalera es muy sencilla y directa,
y lo que hay que cuidar es la correcta agrupación de los elementos
que conforman ciertas partes de la lógica, para que el resultado sea el
deseado. La ecuación booleana es una función que asocia a una
salida, diferencia la variable “y” las combinaciones de elementos que
definen el estado de dicha salida. Para lograrlo, se deben utilizar
llaves, paréntesis y corchetes que establezcan las prioridades de la
ejecución de la lógica de los elementos. Supongamos que se tienen
las siguientes ecuaciones booleanas:
a) y = A . ( B. C + D . E ) + ( F . E )
b) y = A . ( B. C + D . E ) + F . ( E + D . B . C )
Su representación en diagramas de escalera, se muestra en la Figura
18.
26
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s Y=A (B C+D E)+(F E)
A
F
B
C
D
E
Y
E
Y=A (B C+D E)+ F (E+D B C)
A
F
B
C
D
E
Y
E
D
B
C
Figura 18. Representación en diagrama de escalera de
la Ecuación Booleana
Conversión de diagrama lógico a diagrama de escalera: Los
diagramas lógicos se fundamentan en la utilización de símbolos
básicos y no básicos para realizar funciones binarias que permiten
representar operaciones del proceso, tales como: enclavamientos,
secuencias de arranque y parada, condiciones de alarma y modos de
operación de equipos. Los diagramas lógicos se leen de arriba a abajo
y de izquierda a derecha. Esta forma de leer permite fijar la secuencia
de operación del proceso.
Para realizar el diagrama de escalera a partir de un diagrama lógico,
es necesario entender bien el funcionamiento o la secuencia de
operación del proceso y utilizar las instrucciones en el lenguaje de
escalera adecuado que permitan reproducir el comportamiento
27
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s descrito en el diagrama lógico. Los símbolos utilizados para este tipo
de diagramas, se indican en la norma ISA S5A. En la Figura 19 se
muestra una secuencia de control representada en diagrama lógico, y
su equivalente en diagrama de escalera.
LSLL-01
NC
AND
HS-01
NO
Reposición manual
HS-01
A la bomba
OR
LSLL-01
Bomba
Bomba
Figura 19. Arriba el control de un proceso representado en diagrama lógico y abajo
su equivalente en diagrama de escalera.
2.3.2. Variadores de Velocidad del Motor (Variable Speed Drives). Pueden ser llamados de distintas formas, VSD’s (Variable Speed Drives),
VFD’s (Variable Frequency Drives), Inverters, AC Drives, etc. Son sistemas
que controlan la velocidad rotacional de motores AC variando la frecuencia de
la corriente que se le suministra al motor. Su principio de funcionamiento es
relativamente sencillo, se sabe que en los motores AC síncronos, la velocidad
viene determinada por la frecuencia de la alimentación y por el número de
polos en los arrollados del estator, de acuerdo con la relación:
120.
28
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s Donde:
RPM = Revoluciones por minuto.
f = Frecuencia de alimentación AC del motor (Hertz).
P = Número de polos (Debe ser un número par).
La constante 120, proviene de 60 segundos por minuto, multiplicada por
cuantos pares de polos hay, que este caso son dos. Por ejemplo, un motor
conectado directamente a una línea de 60Hz tendrá una velocidad síncrona de
1800RPM.
120.60
4
1800
Los variadores de frecuencia utilizan sus dispositivos de salida (IGBT’s,
transistores, tiristores) solo como switches, únicamente apagándolos y
prendiéndolos, ya que si se intentase utilizarlos como dispositivos lineales
(como un transistor en su modo lineal) sería totalmente impráctico, ya que la
potencia disipada en la salida sería del mismo orden que la entregada a la
carga. Los Drives pueden clasificarse principalmente en 3 tipos.
a)
De Voltaje constante.
b)
De corriente constante.
c)
Cicloconversores o Cycloconverter.
En un inverter de voltaje constante, el link DC, se mantienen
aproximadamente constante durante cada ciclo de la salida. En drives de
corriente constante, un inductor grande se coloca entre el rectificador de
entrada y el puente de salida, de manera que la corriente que se entrega es casi
constante. Por otra parte los Cycloconverter no poseen rectificador de entrada
ni link DC, en este caso se conecta cada terminal de salida a la fase de entrada
apropiada. De estos dispositivos, el más comúnmente utilizado es el Drive con
29
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s voltaje constante, usando un PWM para controlar tanto la frecuencia como el
voltaje efectivo que se le aplica al motor.
Un sistema VSD, generalmente consiste en un motor AC, un controlador y
una interfaz con el operador, tal y como se muestra en la Figura 20.
Figura 20. Componentes de un sistema VSD.
2.3.2.1.
Controlador Está compuesto por dispositivos de potencia, de electrónica de estado
sólido. En los diseños regulares, en la primera etapa se convierte la
entrada AC en potencia DC por medio de un puente rectificador. Luego
esta potencia DC intermedia, se convierte de nuevo en potencia AC
cuasi sinusoidal por medio de un circuito inversor de conmutación, un
diagrama básico del controlador, se muestra en la Figura 21. El
rectificador generalmente es un puente de diodos de tres fases, sin
embargo rectificadores controlados también pueden ser utilizados.
Figura 21. Diagrama básico del controlador de un VSD.
30
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s Las características de los motores AC, requieren que el voltaje aplicado
sea ajustado cada vez que se cambie la frecuencia de operación para
mantener el torque requerido. Por ejemplo, si un motor diseñado para
operar a 460V y 60Hz, el voltaje aplicado debe reducirse a 230 cuando
la frecuencia se ajuste a 30Hz, de esta manera la relación Voltios por
Hertz se mantiene constante (460/60 = 7,67V/Hz en este caso). Para un
desempeño
óptimo
algunos
ajustes de voltaje adicionales
pueden ser necesarios,
embargo
el
mantener
sin
esta
relación nominal es la regla más
comúnmente
utilizada.
Este
parámetro se puede cambiar si se
desea modificar el torque del
motor.
Figura 22. Formas de onda de la salida de
un PWM implementado en un VSD.
El método usual para ajustar el voltaje que se le entrega el motor es
mediante un PWM. Con el control de voltaje por PWM, los switches del
inverter dividen la forma de onda cuasi sinusoidal de la salida en un
grupo de pequeños pulsos estrechos (Ver Figura 22), a los cuales les
varía su ancho. Esto se conoce como debilitamiento de campo y para
motores AC, es mejor operarlos por debajo de la relación V/Hz nominal
pero por encima de la velocidad síncrona del motor. Este modo de
operación permite utilizar el motor a una velocidad mayor a la nominal
en momentos donde el torque requerido sea menor al indicado en la
placa del motor.
31
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s 2.3.2.2.
Interfaz con el usuario Provee de un medio para que el operador detenga arranque y ajuste la
velocidad del motor. Adicionalmente se pueden incluir funciones como
reversa, conmutación entre ajuste manual y ajuste mediante señales
externas provenientes de otro elemento de control (Como un PLC).
Regularmente incluyen un display alfanumérico y/o luces que informen
sobre la operación del Drive. Algunos VSD’s incluyen una interfaz
externa con teclado la cual se conecta al dispositivo mediante un cable
para realizar los ajustes. También es común conseguir Drives con
puertos de entrada que permitan la conexión de botones o pulsadores
externos e incluso puertos de comunicación para realizar todo el proceso
de ajuste, monitoreo y control usando un computador.
2.3.2.3.
Operación de un VSD. Cuando se arranca un motor con un VSD, este inicialmente aplica un
bajo voltaje a una baja frecuencia (Típicamente 2 Hz o menos), esto
evita que se produzcan los picos de corriente que aparecen cuando se le
aplica voltaje al motor mediante el encendido de un switch. Durante el
arranque el voltaje y la frecuencia aplicados al motor se van
incrementando en forma de una rampa controlada para acelerar la carga
sin tener consumos de corriente excesivos. El método típico de arranque,
permite al motor desarrollar hasta un 150% de su torque nominal,
mientras que la corriente que demanda es solo 50% por encima de la
nominal; cuando un motor se pone en marcha mediante una simple
conmutación a su voltaje de operación, inicialmente demanda por lo
menos una corriente de 300% su corriente nominal, mientras que
desarrolla un torque menor al 50% del nominal.
32
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s En un VSD la secuencia de parada es exactamente lo opuesto de la de
arranque. La frecuencia y el voltaje aplicados al motor decrecen en
forma de rampa controlada. Cuando la frecuencia se aproxima a cero, el
motor se apaga. Una pequeña porción de torque de frenado está
disponible para ayudar a desacelerar la carga un poco más rápido de lo
que lo haría si el motor simplemente se desconectara. Es posible obtener
un torque de frenado mayor, si se añaden circuitos de frenado que
ayuden a disipar o devolver a la línea, la energía producida en el frenado
regenerativo.
2.3.2.4.
Rangos de voltaje permitidos.
Actualmente los drives se encuentran disponibles en rangos de voltaje y
corriente que satisfacen la mayoría de los motores trifásicos que son
fabricados para aplicaciones con voltajes y corrientes de línea estándar.
Los que operan entre 110V y 690V son clasificados como unidades de
bajo voltaje, y están diseñadas para ser utilizadas en motores en un
rango de potencias de 0,2kW o ¼ hp hasta 750kW o 1000hp. Los de
voltaje medio operan entre 2400/4160volts (60 Hz), 300 volts (50 Hz) o
hasta 10 kV. En algunas aplicaciones se emplea un transformador para
elevar el voltaje entre un drive de bajo voltaje y una carga de voltaje
medio. Estas unidades de voltaje medio están diseñadas para ser
utilizadas típicamente en motores cuyos rangos de potencia de 375kW o
500hp en adelante.
33
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s 3. TRABAJOS REALIZADOS Para el desarrollo del proyecto, este se dividió en 4 fases fundamentales:
•
Ingeniería Conceptual.
•
Ingeniería de Detalle.
•
Instalación y arranque.
•
Documentación.
3.1. Criterios de Diseño del sistema a implementar Es la búsqueda de soluciones que permitan adaptar los equipos de automatización
seleccionados (En este caso el PLC y el VSD) a los esquemas de funcionamiento
originales de la máquina, para ello se debe hacer énfasis en dos puntos clave, el
número de I/O necesarios y las tensiones de trabajo de todos los elementos
involucrados. El levantamiento de campo nos permite conocer la cantidad de señales
y elementos con los que se trabajará y a partir de ellos se dimensionará el diseño a fin
de hacerlo lo más eficiente posible.
Por otra parte las tensiones de alimentación constituyen un punto fundamental en todo
el proceso de integración, y las incompatibilidades en este aspecto deben ser
solventadas de una manera que no comprometa el buen funcionamiento del sistema.
Esto ciertamente es un aspecto a considerar a fondo en la fase de selección de
equipos, pero debe ser tomado en cuenta a la hora de comenzar el diseño.
Cuando se desea automatizar una máquina que se encuentra originalmente funcional,
hay que tener en cuenta varios aspectos para garantizar su correcto funcionamiento.
Funcionalidad
El diseño debe ser, tan o más funcional que el original y se debe asegurar a los
operadores les resulte tan familiar como el resto de las máquinas de este mismo estilo.
Para ello es indispensable mantener la secuencia y estrategia de funcionamiento y eso
34
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s implica conservar las posiciones y estilos de los pulsadores, interruptores y demás
elementos que los operarios manipulan a la hora de hacer funcionar la máquina.
Robustez
El sistema estará sometido a un ambiente de trabajo muy hostil y propenso a
maltratos por parte de los trabajadores de la empresa, es por eso que debe tratar de
hacerlo lo más compacto y blindado posible, utilizando equipos resistentes y con
tecnología adecuada a la industria. Para esto es de vital importancia que los
componentes a implementar cumplan con los requerimientos eléctricos, de potencia y
de seguridad que el sistema requiere, a fin de disminuir el número de componentes
externos a implementar.
Mantenibilidad.
El mantenimiento del sistema debe ser mínimo, y en caso de existir debe ser sencillo
y realizable por cualquier personal técnico sin un nivel de instrucción demasiado
elevado. Para cumplir con esto, en primer lugar, se deben emplear equipos fácilmente
reemplazables, como relés extraíbles en sus bases los cuales son fácilmente
intercambiables, contactores, guardamotor y PLC en un riel movible. Adicionalmente
se escogen equipos que se encuentran actualmente en el mercado nacional y cuenten
con un soporte técnico especializado que puede prestar ayuda a la hora de una falla
mayor, este aspecto es de vital importancia, ya que disminuye de forma importante
los tiempos de reparación y costos de mantenimiento y/o equipos.
Confiabilidad
El diseño del sistema se realizó de una forma en la que los únicos componentes
críticos son el PLC y el VSD, lo que permite que a la hora de que algún otro falle,
exista la posibilidad de mantener la máquina en funcionamiento, adicionalmente, en
el programa se tomaron en cuenta elementos como fallas en la alimentación eléctrica,
pérdidas de memoria y rearranques inesperados del PLC. Adicionalmente la
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Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s programación del mismo se realizó en diagrama escalera empleando instrucciones
básicas que pueden ser trasladadas casi a cualquier dispositivo de este tipo. La
reducción en el número de componentes también es un elemento que aumenta la
confiabilidad del sistema, ya que se tienen menos equipos propensos a fallas.
Seguridad
El sistema original contaba con mecanismos de seguridad como por ejemplo señales
de parada al abrirse una puerta, al romperse un hilo, una aguja, bajo nivel de aceite y
al alcanzarse el número de vueltas predeterminado, todas estas se mantuvieron en el
nuevo diseño pero adicionalmente se incluyeron dos medidas adicionales de
seguridad, la primera consiste en colocar todas las señales de parada que fuesen
posibles normalmente cerradas (fail-safe), de manera que si se produce una rotura de
cable, o desperfecto en la transmisión de las mismas el sistema se detendrá y la falla
será fácilmente identificada en los indicadores luminosos del PLC. La segunda
consiste en un disparo automático de la alimentación del motor por parte del VSD al
momento de que le sea exigido un requerimiento de torque mayor al normal, esto
evitaría que cualquier atascamiento de la maquina cause daños a la misma o a las
personas.
3.2. Ingeniería Conceptual/Básica. En esta fase se realizó todo lo concerniente a la recopilación de información existente
sobre el funcionamiento de la máquina y el control instalado, posteriormente se llevó
a cabo un levantamiento de campo para verificar la ubicación y naturaleza de las
señales de interés. Una vez conocidos estos parámetros, se procedió a evaluar una
hoja con las especificaciones básicas de los equipos para estudiar la disponibilidad y
distintas opciones en el mercado.
3.2.1. Investigación y revisión de la documentación existente. Es una fase fundamental para entender el tamaño y el alcance del sistema que
se requiere, se basa principalmente en la revisión de planos, hojas de
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Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s especificaciones y todos los demás documentos referidos a la parte eléctrica
de la máquina, sin embargo el contenido de estos documentos no puede ser
tomado a priori como definitivo, ya que durante la vida útil de la maquina, es
bastante probable que se hayan realizado cambios sin ser documentados.
Para esta fase, se recomienda al menos revisar con detalle los siguientes
documentos:
Manual de Usuario y Manual de Mantenimiento. Generalmente, no poseen mucha información sobre la parte eléctrica ni los
componentes que allí actúan, sin embargo nos brindan una visión macro del
funcionamiento de la máquina. Debemos basar nuestra atención en los
parámetros a controlar, como por ejemplo las acciones de parada del motor
por rotura de aguja, rotura de hilo, apertura de puertas, bajo nivel de aceite y
todas aquellas variables importantes que actúen en el proceso, aún cuando
todavía no hayamos entrado de lleno en qué tipo de señales las producen o
como se interpretan.
Plano eléctrico general. Es aquel proporcionado por el fabricante, en donde se muestra de forma
básica la estrategia de control y las conexiones eléctricas de la máquina. En él
se deberán identificar las tensiones de operación, señales asociadas al control,
el manejo de dichas señales e incluso las conexiones de potencia y
protecciones. En nuestro caso en particular, se trabajó con señales de control a
24VAC, y una alimentación de línea a 220VAC en 3 fases. Este plano no
suele mostrar en detalle el funcionamiento de los componentes más
especializados ni ahondar en el tratamiento de las señales, sin embargo nos
refiere a los dispositivos esenciales, como lo serían en nuestro caso, el circuito
interno del contador, el BOX VS-G de los alimentadores y el circuito eléctrico
que controla la aceitera, los cuales si tendrán una incidencia importante en el
diseño del sistema de control.
37
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s Circuito interno del contador. Este plano nos permite conocer el funcionamiento del contador así como la
función de cada uno de los cables que se derivan del circuito. El esquemático
de este circuito se encontró únicamente dentro de los contadores instalados. El
plano redibujado de este circuito, se muestra en la Figura 23.
Figura 23. Diagrama del circuito interno del contador de vueltas.
BOX VS‐G. Es básicamente un dispositivo que se encarga de proveer a los alimentadores
el voltaje requerido, evitar paradas indeseadas por rebotes en los sensores y
aislar la señal de parada que ellos envían, del circuito de parada de la
máquina, además permite desarrollar un solo sistema de control para
máquinas cuyos alimentadores sean de uno o dos polos. La información más
detallada del funcionamiento de estos dispositivos, se puede encontrar en el
MPF-K Instrucciones de Operación (Operating Instructions), suministrado por
el fabricante. Sin embargo, si lo que se desea es adaptar este dispositivo al
38
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s nuevo esquema automatizado de control, bastaría con conocer el diagrama de
conexiones (Figura 24)
Figura 24. Diagrama de conexiones del VS-G Box.
Circuito de control interno Aceitera. Controla la presión de aire que alimenta la aceitera para una correcta
nebulización de aceite y además alerta a la máquina de bajo nivel de
lubricante. El circuito interno de este dispositivo es un poco más complejo que
los anteriores, sin embargo para aplicaciones prácticas basta con identificar de
manera precisa las conexiones. El diagrama se muestra en la Figura 25. y
puede encontrarse en el Manual de Manutención para Máquina Circular
Mayer “MV1”.
39
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s Figura 25. Diagrama del circuito interno. Control del aire comprimido en la aceitera.
Arranque Δ‐Y Este tipo de máquinas varían su velocidad alternando entre conexiones Δ y Y
del motor, por lo que era necesario utilizar contactores separados para marcha
lenta o jog y la marcha rápida, y relés temporizados para el arranque. Sin
embargo con la incorporación del variador de frecuencia al sistema, se
eliminan todos estos componentes
y se amplía mucho más, el rango de
velocidades posibles.
40
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s 3.2.2. Levantamiento de Campo. En esta fase, se busca comprobar la información contenida en el plano general
de la máquina y realizar las inclusiones necesarias, para lo cual se hizo un
seguimiento de cada una de las señales, desde donde se origina, hasta el
cajetín de control ubicado a uno de los costados de la maquina. Antes de
comenzar a levantar el cableado, se desconectó el conector que lleva las
señales desde el cajetín de control hasta el tablero principal, esto para no tener
ningún voltaje en los mismos y eliminar los lazos (loops). Luego de identificar
y ubicar los lazos se eliminó el cableado sobrante, y donde fue necesario se
reemplazó el existente. Entre las señales que se levantaron podemos
mencionar las siguientes:
•
VS-G-BOX:
o Conformado por 3 lazos, a saber:
•
ƒ
24VAC (Alimentación).
ƒ
2 señales de parada.
Sensores de Aguja:
o Conformado por un lazo (2 cables) que alimentan a los sensores. Si
alguno de los sensores se ha disparado, existirá continuidad con el
chasis de la máquina (tierra), por ello se debió revisar que ninguno
de los sensores estuviese disparado.
•
Puertas:
o Conformado por un lazo. Si las puertas se encuentra cerradas,
debería existir continuidad entre ambos cables, los cuales llevarían
una señal de 24VAC, por otra parte si alguna de ellas se abre se
perdería esta continuidad y solo el cable de alimentación estaría
energizado.
•
Pulsadores y Switches:
o Arranque (Start): Conformado por dos lazos de control
independientes, uno para los pulsadores del lado derecho y
41
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s posterior de la máquina y otro para el pulsador del lado izquierdo.
Son contactos NC y solo se tendrá continuidad entre ambos
extremos cuando este se encuentre presionado.
o Marcha lenta (Jog): Son exactamente dos lazos al igual que para el
caso de los pulsadores de arranque (Start). Generalmente el cable
que alimenta al pulsador de arranque (Start), también es utilizado
para alimentar el pulsador de marcha lenta (Jog).
o Parada (Stop): A diferencia de los casos de pulsadores de arranque
y marcha lenta (Start y Jog), estos dispositivos tienen un contacto
NC y otro NA, por lo que se tiene cuatro lazos independientes, dos
para los pulsadores del lado derecho y posterior, y dos para los
pulsadores del lado izquierdo.
o Aceitera. Como se puede observar en la Figura 25, las señales de
este dispositivo son 4:
ƒ
24VAC (Alimentación)
ƒ
0VAC(Alimentación)
ƒ
Una señal de activación.
ƒ
Una señal que indica parada por bajo nivel de aceite.
o Contador: La logística de cableado es muy parecida a la de la
aceitera pero se incluyen los impulsos.
ƒ
24VAC (Alimentación)
ƒ
0VAC(Alimentación)
ƒ
Una señal de activación.
ƒ
Una señal que indica parada cuenta alcanzada. Lo que indica
que la cuenta del número de vueltas predeterminada para el
tamaño del rollo deseado ha sido alcanzada.
ƒ
2 cables a los cuales va conectada la Señal de impulso. Se
compone de un contacto NC que abre para indicarle al circuito
del contador que la máquina ha completado una vuelta.
42
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s También se incluyeron en este levantamiento los switches y selectores, a
fin de identificar cada uno de ellos. Estos dispositivos utilizan 24VAC
para el control, lo cual será cambiado por 24VDC a fin de simplificar el
uso del PLC. Las señales que se levantaron fueron las siguientes:
o Switch para la desactivación de parada por Alimentadores.
o Switch para el cambio de la velocidad del motor.
o Switch de encendido de la luz.
o Selector de los ventiladores en sus 3 modalidades:
ƒ Encendido.
ƒ Apagado.
ƒ Auto.
Adicionalmente se levantó el lazo que controla el encendido de la luz
piloto ubicada en el panel frontal, en el cual si se mantendrá el voltaje de
24VAC.
El próximo paso consistió en identificar las señales de potencia en el
tablero de control, a saber:
1) Alimentación de Línea.
a) 3 cables de fase (L1, L2, L3) y el neutro.
2) Cables al motor, configuración Y.
a) Tres cables de alimentación (U1, V1, W1).
b) Uno de los polos para el fusible (Será removido porque se instalará
un guardamotor).
c) Tierra.
3) Cables al motor, configuración Δ.
a) Tres cables de alimentación (U2, V2, W2).
b) El polo para el fusible térmico.
c) Tierra.
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Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s 4) Cables para el transformador utilizado para el arranque (Será removido
y reemplazado por el variador).
5) Transformador de control.
a) T1 Alimentación.
b) T2 Alimentación.
c) Tierra.
d) 0VAC.
e) 24VAC.
f) 27VAC.
g) 32VAC.
h) 0VAC.
i) 22VAC.
6) Ventilador.
a) T1 (Alimentación).
b) T2 (Alimentación).
c) T3 (Alimentación).
d) Tierra.
44
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s 3.2.3. Diseño Básico. Luego de tener una visión clara y amplia del funcionamiento de la máquina
así como de las señales que intervendrán en el sistema de control, se procedió
a hacer en una primera aproximación un diseño de los componentes que se
deberian incluir para luego comenzar a contactar a los fabricantes y evaluar
los equipos disponibles y las capacidades de cada uno.
SENSORES
MOTOR
C
O
N
T
R
O
L
P
O
T
E
N
C
I
A
PLC
AJUSTE
CONTROL
VSD
PC
P
O
T
E
N
C
I
A
P
O
T
E
N
C
I
A
120 VAC; 1 fase 60 Hz
Figura 26. Arquitectura básica del sistema a implementar
En primera instancia, se elaboró un diagrama básico de los componentes y las
conexiones asociadas al sistema utilizando el software Microsoft Visio®
como se muestra en la Figura 27, allí se representaron los relés, contactores,
PLC y VSD a implementar, así como las respectivas señales asociadas al
sistema, este diagrama fue de gran utilidad a la hora de presentar el diseño
básico tanto a los representantes de la empresa como a los fabricantes de los
equipos que se entrevistaron, ya que proporcionaba una visión macro de la
propuesta y a la vez permitía identificar el tipo de equipos requeridos.
45
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s Figura 27. Diagrama básico del sistema a implementar.
Posteriormente se profundizó en el análisis de la propuesta, usando el software
Automation Studio®, el cual nos permite diagramar un sistema completo y
además simular su funcionamiento, sin embargo durante esta etapa se presentó
la limitante de incorporar las funciones del VSD en el diagrama y en la
simulación. Por lo que en la misma no se podían apreciar las diferencias de
velocidad en el motor. Sin embargo usando otros elementos alternativos como
relés que activasen el motor, se logró dar una primera aproximación bastante
buena del sistema global y su funcionamiento. Con este software se emplearon
elementos externos como switches para simular banderas internas del
controlador y señales de los sensores, pulsadores y switches. En la Figura 28
se muestra la parte de la simulación correspondiente a las entradas y salidas
del sistema así como los elementos de programa que se deben simular
externamente y algunas salidas representadas con elementos luminosos aún
cuando activan o desactivan otro componente que no puede ser incorporado a
46
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s la simulación por limitaciones del software. En la Figura 29 se muestra la
programación en diagrama escalera que gobierna la simulación.
Figura 28. Diagrama de los componentes de entrada y salida de la simulación en Automation
Studio®.
Figura 29. Diagrama escalera del programa que controla el funcionamiento de la simulación en
Automation Studio®.
47
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s 3.2.4. Especificaciones Técnicas Equipos Principales. Una vez realizada la aproximación al sistema, se procedió a especificar las
características técnicas con las que debían cumplir los equipos que se
implementarían para ellos se consideraron aspectos como la alimentación de
los componentes que no serían reemplazados, especificaciones del motor a
controlar, naturaleza y número de las señales. Con ello, se elaboraron las
especificaciones mínimas que se muestran en la Tabla 4.
EQUIPO Relés Contactor Contactor Guardamotor ESPECIFICACIONES CANTIDAD Bobina 24 VAC.
8 patas o con contacto NA.
Bobina 24 VAC.
Capacidad Nominal 32A.
Bobina 24 VAC.
Capacidad Nominal 20A.
3 fases.
Regulable hasta al menos entre 9 y 12A. 3 1 1 1 Salida de 24VDC.
Rectificador Capacidad de Salida Mínima de 0,3A. 1 Alimentación 110VAC.
13 entradas digitales a 24VDC.
PLC 9 Salidas a relé.
1 Alimentación 110VAC.
Potencia mínima 3KW
VSD Alimentación 2 fases 220VAC
1 Display integrado
Resistencia de Frenado 3KW 1 Tabla 4. Especificaciones básicas de los componentes a implementar.
48
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s 3.2.5. Selección de equipos. Luego de todos los datos obtenidos, se procedió a hacer un estudio de
mercado sobre los quipos disponibles y posteriormente tomar la decisión. Para
esto se contactaron a los cuatro principales fabricantes de PLC’s y VSD’s
presentes en Venezuela, ABB, Allen Bradley, Telemecanique y Mitsubishi.
Con cada uno de ellos se pautó una entrevista en la cual se les pudiese
presentar el proyecto, cuáles eran los requerimientos y las necesidades que
debían satisfacer. Una vez finalizadas las entrevistas los cuatro fabricantes
presentaron distintas propuestas para el sistema las cuales se resumen en las
tablas siguientes.
Propuesta de ABB
Precio Precio + (BsF.) IVA (BsF.) CPU 64KB 24VDC Memory Card Slot
579,05 631,17
CPU Terminal Base AC500
347,43 378,70
Digital Input Module, 32DI 24 VDC, 1‐wire.
550,10 599,61
463,21 504,90 289,54 315,60 Dummy Coupler Module
14,46 15,76
Lithium Battery
101,31 110,43
549,90 599,39 246,08 268,23
2.602,80 2.837,05
ACS‐350 Trifásico 200‐240V Uso Normal 4Kw. 1.520,00 1.656,80
Equipo Modelo Digital Input/Output Module, 8DI 24 VDC, 8 PLC DO Relay,
2‐wire. 2 I/O Terminal Unit 230VAC Relay Screw Terminals Relés 10 Screw Optocouper 24VAC‐DS Input / 5 upto 58 VDC Output 2A Cable Programming Cable Dsub / Dsub
Software Programming Software
Drive 49
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s 17,6A Pesado 3KW 13,3 Bastidor R2 Con chopper de frenado, resistencia de frenado y panel de control básico Fuente 24VDC Total con Software Total sin Software 375,71 409,52 7.639,59 8.327,15 4.790,71 5.221,87 Tabla 5. Cotización de la propuesta de ABB.
Propuesta de Mitsubishi
Equipo Modelo PLC FX‐1N
Drive FRE520‐3.7K
Cable FX‐USB‐AW Licencia (Software) Precio Precio + (BsF.) IVA (BsF.) FX1N40MR‐ES‐9
3.645,71 3.973,82
3.300,00 3.597,00
1.225,00 1.335,25 3.990,00 4.349,10 Descripción Cable USB para programar el PLC Software para programar el PLC Total con Software Total sin Software 13.255,17 8.906,07 Tabla 6. Cotización de la propuesta de Mitsubishi.
50
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s Propuesta de Telemecanique
Equipo Modelo PLC TWIDO Drive ATV31 3F
Software + Cable Precio Precio + (BsF.) IVA (BsF.)
1483 1616,47 3F 200…240 ‐ 3KW
2150 2343,5
PC‐PLC USB 759 827,31 295 321,55 174 189,66 9…14A
225 245,25
Regulada 24VDC 3A
627 683,43
5713 6227,17 4954 5399,86 Descripción 24VDC, 30inputs 10 Outputs 5 Relés auxiliares 8 PINES 2NA/NC 8 Pines 2NA/NC Bobina 24VAC BOBINA 24VAC Contactor Guardamotor GV2ME16
Fuente Total Con Software Tripolar 18A 220VAC Total Sin Software Bobina Tabla 7. Cotización de la propuesta de Telemecanique.
51
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s Propuesta de Allen Bradley
Equipo PLC Modelo Miclologix 1000 Llave del Software Software USFT Software Precio Precio + (BsF.) IVA (BsF.)
32 I/O 1.576,40 1718,27 440,00 479,60 Spanish CD 4.960,00 5.406,40 Descripción RSLOGIX 500 Standard Cable Micrologix 100 to PC
217,00 236,53
Drive PF70 AC‐Drive
3F 240 (208) ‐ 3HP
2.150,00 2.343,50
17 Relés 35,70 c/u
606,90 661,52
14,14 c/u 240,45 262,09 428,00 466,52 17 Bases de Relé Fuente Total con Software AC/DC DINT MINT PWR SPLY 30W 24‐28V Total sin Software 10.618,75 11.574,44
5.218,75 5.688,44 Tabla 8. Cotización de la propuesta de Allen Bradley
`
Luego de obtener todas las cotizaciones requeridas, se procedió a evaluar
otros aspectos importantes sobre el fabricante que suplirá los equipos, las
propuestas presentadas por los proveedores cumplían con los requerimientos
técnicos mínimos de entradas y salidas en el PLC y de manejo de potencia y
corriente en el VSD y demás componentes, además las tecnologías que
propusieron eran similares; debido a esto se elaboró la Tabla 9. la cual junto
52
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s con la presentación que se encuentra incluida en los anexos se presentó a la
Soporte Técnico.
R
R
Mitsubishi
R
Allen Bradley
Excelente Calidad de servicio.
Telemecanique
ABB
empresa y tomaron la decisión.
R
R
R
R
Disponibilidad de equipos en Stock.
R
R
Rapidez en la entrega.
R
R
R
R
Modalidad Try and Buy.
R
Experiencia en la empresa con esta marca de
equipos.
PLC's Modulares
R
Visitaron la planta para ver el proceso
R
Rápida Respuesta en cotización e inquietudes
R
R
R
R
Tabla 9. Comparación de los proveedores
La selección se basó principalmente en la velocidad de entrega, precios y
características adicionales. Una vez analizados todos estos aspectos, se llego a
la conclusión de que ABB, con su sistema modular y precios competitivos, era
el fabricante que mejor cumplía con los requerimientos. Sin embargo los
tiempos de entrega de algunos de los equipos eran de 30 a 32 semanas, lo cual
lo hacía totalmente inviable para los propósitos de la pasantía. Por lo tanto se
escogió al fabricante que se encontraba en segundo lugar, que se trataba de
Telemecanique con quienes la empresa ya tiene experiencia en equipos
similares instalados en otras máquinas de la planta.
53
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s 3.2.6. Equipos Seleccionados. Basados en los resultados del análisis de ofertas y las consideraciones tomadas
en la ingeniería básica se seleccionaron para el sistema los equipos mostrados
en la Tabla 10.
Equipo Modelo
Cantidad
Telemecanique
PLC Twido ‐ TWDLCAA24DRF VSD (Inverter) Rectificador 24VDC Guardamotor Contactor * Contactor* Relé 8 pines Base para relé 8 pines Resistencia de Frenado*
Telemecanique
Altivar ‐ ATV31HU30M3XA Telemecanique
ABL7 RE2405
Telemecanique
GV2ME16 / 9 ‐ 14A
Square D ‐ Class 8502 Type PE 5.00 ‐ Series B Square D ‐ Class 8502 Type PD 3.10E ‐ Series B Telemecanique
RUMC2AB1B7
Telemecanique
RUZC2M Mitsubishi
FR‐ABR‐3.7K
1 1 1 1 1 1 3 3 1 Porta Fusible
6x32
1
Fusible 6x32
1
Tabla 10. Equipos implementados en el sistema final.
*Estos Dispositivos se encontraban disponibles en la empresa.
54
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s 3.3. Ingeniería de detalle, Construcción (Instalación) y Arranque 3.3.1. Programación de los equipos 3.3.1.1.
PLC Tras seleccionar el PLC Twido de la compañía Schneider Electric se
programó el mismo utilizando el software proporcionado por el
mismo fabricante (TwidoSoft V2.0), el cual presenta una interfaz
fácil de utilizar y su programación se hace en diagrama escalera, el
cual permite una ejecución secuencial y ordenada de las
instrucciones. Los principales pasos para la programación realizados
en el que brinda este software se muestra a continuación:
Introducción a TwidoSoft
Iniciar un nuevo proyecto
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Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s Acceder a la pantalla de Símbolos
Agregar símbolos
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Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s Definición de Símbolos
Direccionamiento de los Símbolos
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Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s Acceder a la pantalla de Programa
Programación
58
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s Se crea el programa que se ejecutará de forma secuencial en el PLC.
Análisis del Programa
59
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s En el análisis del programa se verifica que el mismo no pese ningún
error, y en caso de haberlo, nos indica cual es y en que parte del
programa se encuentra para poder corregirlo, una vez analizado el
programa, se puede conectar la computadora con el PLC.
Conectar
60
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s Comprobar Puerto de Comunicaciones
Este paso es opcional y solo hace falta realizarlo si la computadora no
reconoce automáticamente el puerto virtual que se crea cuando se
conecta el cable. Si aparece una ventana de error que indica que es
imposible abrir el puerto solicitado (Usualmente COM1), se debe
verificar en TwidoSoft, cual fue asignado a la conexión y en la
ventana de protocolo de comunicación que aparecerá luego del error,
se selecciona el mismo puerto. Luego de esto se puede regresar al
paso de conexión.
61
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s Para una información u orientación más detallada sobre el uso del
programa y las características específicas de cada función, se
recomienda revisar la ayuda de TwidoSoft.
Se definieron primero las variables y posiciones de memoria a
implementar, las cuales se muestran en la Tabla 11.
62
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s Dirección
Símbolo
Descripción
Señal proveniente del selector del panel de
%I0.0.0
FAN_AUTO
control, que indica que el ventilador se
encuentra en modo automático
Señal proveniente del selector del panel de
%I0.0.1
FAN_ON
control, que indica que el ventilador se
encuentra en modo ON (Encendido)
Señal que proviene de los pulsadores de
%I0.0.2
JOG_IN
jog, e indica que se desea mover la
máquina bajo esta modalidad.
Señal que proviene de los pulsadores de
%I0.0.3
START_IN
Start e indica que se quiere poner en
marcha la máquina.
Señal proveniente de los pulsadores de
%I0.0.4
STOP_IN
Stop e indica que se desea hacer una
parada manual de la máquina.
Proviene del botón de velocidad ubicado
%I0.0.5
SELECTOR_VELO en el panel de control y determina si la
CIDAD
máquina se moverá a velocidad rápida o
lenta cuando se ponga en marcha.
Señal de encendido de la luz de la
%I0.0.6
LUZ_IN
máquina. Proviene del switch en el panel
de control.
%I0.0.7
%I0.0.8
VSG
ALIMENTADORES
_OFF
Señal de parada por rotura de hilos,
proveniente de la VS-G BOX.
Señal proveniente del panel de control que
desactiva la parada por rotura de hilo
proveniente de los alimentadores.
Señal de parada proveniente del contador.
%I0.0.9
CONTADOR
Se genera cuando la máquina ha alcanzado
el número de vueltas predeterminadas.
%I0.0.10
PUERTAS
%I0.0.11
SENSOR_AGUJAS
%I0.0.12
ACEITERA
Señal de parada por apertura de puertas.
Señal de parada proveniente de los
sensores de aguja rota.
Señal de parada proveniente de la aceitera.
63
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s %M0
SENSORES_OK
Bandera interna del sistema que indica que
todos los sensores se encuentran OK.
Bandera interna, que indica que el PLC
%M1
ARRANQUE
acaba de ser arrancado o se está
recuperando de una parada inesperada.
%M2
STATUS_OK
Bandera interna que indica que la máquina
está lista para operar.
Bandera interna que se enciende cuando
%M3
PARADA
se ha detectado algún elemento que
requiera detener la máquina.
%M4
RUNNING
Bandera interna que indica que el sistema
se encuentra en estado running.
Bandera interna que indica que el sistema
%M5
JOGGING
está en estado Jogging o marcha paso a
paso.
Bandera interna que indica que hay una
petición o el motor se encuentra en
%M6
AUTO
movimiento, por lo que todos los
dispositivos asociados al mismo se deben
encender.
%M7
START_FAN
%M8
START_MOTOR
%Q0.0.0
Bandera interna que controla la salida
hacia le contactor de los ventiladores.
Bandera interna que controla la señal de
arranque de motor que va hacia el VSD.
CONTACTOR_MO Salida correspondiente al contactor del
TOR
%Q0.0.1
FAN_OUT
%Q0.0.3
LUZ_OUT
%Q0.0.4
RUN
%Q0.0.5
JOG
%Q0.0.6
VEL_2
motor. Voltaje AC
Salida correspondiente al contactor de los
ventiladores. Voltaje AC
Salida hacia la luz interna de la máquina.
Voltaje AC.
Salida hacia el VSD que indica modo
RUN del motor. Voltaje DC
Salida hacia el VSD, que indica modo
JOG. Voltaje DC.
Salida hacia el VSD, que determina a qué
64
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s velocidad trabajará el motor cuando se
encuentre en modo RUN. Voltaje DC.
%Q0.0.9
ACTIVACION
Salida de activación del contador y del
dispositivo de lubricación Voltaje AC.
Bandera de sistema que indica primer
%S0
COLD_START
ciclo de ejecución del PLC luego de una
falla en la alimentación sin pérdida de
memoria.
Bandera de sistema que indica primer ciclo
%S1
HOT_START
de ejecución del PLC luego de una falla en
la alimentación con pérdida de memoria.
%S13
FIRST_CYCLE
Bandera de sistema que indica primer ciclo
de ejecución del PLC.
Tabla 11. Dirección, símbolo y descripción de las variables implementadas durante la
programación del PLC.
A partir de estas variables se desarrollo el programa que regirá el
funcionamiento de la máquina, el cual se muestra a continuación.
Escalón #0
Comprueba el estado de cada uno de los sensores que actúan en el
proceso, y activa una bandera (SENSORES_OK) solo si todos se
encuentran en su estado seguro. Es la primera comprobación que se
ejecuta en cada ciclo de CPU de manera de que no se produzca
ningún arranque sin esta condición de seguridad previamente
comprobada.
65
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s Escalón #1
Las posiciones de memoria correspondientes a las variables
FIRST_CYCLE, COLD_START, y HOT_START representan
banderas internas del sistema, las cuales se activan cuando el sistema
acaba de ser encendido, se acaba de recuperar de una perdida de
energía sin pérdida de memoria, o se acaba de recuperar de una caída
de alimentación con pérdida de memoria, respectivamente. Por lo
tanto, este escalón enclava una bandera (ARRANQUE) que indica
que cualquiera de estas situaciones se ha presentado y evita el
arranque o re-arranque de la máquina.
Escalón #2
Complementa al Escalón #1 en su función de seguridad, ya que
desactiva la bandera que inhabilita el arranque, solo cuando la
condición de encendido o pérdida de energía ha sido solventada y
uno de los pulsadores es presionado. Esta última medida para evitar
re-arranques de la máquina y asegurar que el operador se encuentra al
tanto de la parada.
66
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s Escalón #3
Activa la bandera STATUS_OK cuando los sensores se encuentran
en su estado seguro y la bandera ARRANQUE no se encuentra
activada.
Escalón #4
Enciende la señal de parada cuando aparece alguna de las
condiciones
antes
mencionadas
(Se
apaga
la
bandera
SENSORES_OK o la bandera ARRANQUE se encuentra encendida)
o al presionarse alguno de los pulsadores de STOP que se encuentran
en la máquina. Al ocurrir alguna de estas situaciones, se enclava el
status PARADA para la máquina y se desactiva el status RUNNING
en caso de encontrarse activado. Una vez que PARADA se encuentra
activado, el programa no vuelve a entrar a este escalón. Esto con el
fin de ahorrar recursos de procesamiento y activaciones iterativas en
cada ciclo.
67
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s Escalón #5
Enclava programa en status RUNNING cuando se recibe una señal de
alguno de los pulsadores de START de la máquina, luego de
comprobar que la bandera STATUS_OK se encuentra activada y que
ninguno de los pulsadores de STOP se encuentra presionado.
Escalón #6
Coloca el programa en status JOGGING (Marcha paso a paso)
cuando se recibe una señal de alguno de los pulsadores de JOG y
luego de comprobar que la bandera STATUS_OK se encuentra
activada y no se encuentra presionado ninguno de los pulsadores de
STOP ni el sistema se encuentra en modo RUNNING. A diferencia
del escalón anterior, en este, el status JOGGING no se enclava sino
que se mantiene mientras que el pulsador esté presionado.
68
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s Escalón #7
Al activarse el STATUS de PARADA, automáticamente se desactiva
la bandera START_MOTOR, la cual posteriormente será utilizada
para dar la señal de arranque al VSD.
Escalón #8
Cuando el status del programa se encuentra en RUNNING o en
JOGGING se enciende la bandera AUTO, la cual posteriormente dará
las señales de acción correspondiente a cada uno de los dispositivos
que deban activarse al encender el motor.
Escalón #9
Se activa la salida encargada de cerrar el contactor del motor una vez
que el PLC comienza a correr el programa y se mantiene de esta
forma mientras el mismo se encuentre encendido.
Escalón #10
Cuando la bandera AUTO se activa, se producen las señales de
activación de todos los dispositivos asociados. START_MOTOR que
más adelante en el programa dará la señal de encendido al VSD,
69
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s ACTIVACIÓN enciende el dispositivo de lubricación y el contador
de vueltas de la máquina, se desactiva la señal de parada en caso de
que esta se haya activado en un momento previo. En caso de que se
haya seleccionado en el panel de control la velocidad lenta, se activa
VEL_2, la cual indica al VSD que debe operar el motor a la segunda
velocidad predeterminada, si el programa se encuentra en estado
JOGGING se le da la señal de JOG al VSD para que opere bajo esta
modalidad, y por último, si el selector del ventilador se encuentra en
el modo AUTO se activa la bandera que posteriormente accionará la
salida hacia el contactor.
Escalón #11
Mientras la bandera de START_MOTOR se encuentre activada, se le
envía al VSD la señal de encendido del motor (RUN).
70
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s Escalón #12
Se activa la salida que acciona el contactor de los ventiladores, ya sea
porque en el selector del panel de control se encuentra en encendido,
o porque estando en automático el motor está en movimiento y la
bandera START_FAN ha sido habilitada.
Escalón #13
Se enciende la luz interna de la máquina cuando se acciona el botón
correspondiente al encendido de la luz, en el panel de control.
3.3.1.2.
VSD La programación de este dispositivo no se realiza creando un
programa propio como en el caso del PLC. Se trata de modificar una
serie
de
parámetros
contenidos
en
la
programación interna del mismo, a fin de
adaptar su funcionamiento en la mayor medida
posible a los requerimientos particulares del
sistema. Por lo general los VSD son distribuidos
con una configuración de fábrica, la cual debería
ser capaz de funcionar en una gran parte de los
motores
comerciales.
Para
este
caso
Figura 30. Vista
Frontal del Display
y botones de un
VSD.
en
particular, se estudiaron todas las variantes que el fabricante permitía
71
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s implementar y se ajustaron varios parámetros para obtener un
funcionamiento óptimo en el sistema.
A estos parámetros se les accede directamente utilizando el display y
los botones ubicados en la parte frontal del dispositivo (Ver Figura
30), y se configuran, dejando presionado el botón ENT sobre la
selección. Los menús se encuentran divididos de acuerdo a las
funciones que contienen. Algunas de las funciones son accesibles
desde dos o más menús. El acceso a los menús, se realiza de acuerdo
a la estructura mostrada en la Figura 31.
Figura 31. Estructura interna del VSD Altivar31 para
el acceso a los menús.
72
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s Se modificaron los siguientes parámetros, de acuerdo con la
estructura presentada en el diagrama de Figura 24:
Menú Set
Parámetro Selección
Descripción
Tiempo de la rampa de aceleración [Segundos].
ACC
2
Definido para acelerar entre 0 y la frecuencia nominal FrS
(parámetro del menú drC-).
Tiempo de la rampa de desaceleración [Segundos].
dEC
0.2
Definido para desacelerar entre 0 y la frecuencia nominal
FrS (parámetro del menú drC-).
Frecuencia para la mínima Velocidad [Hz].
LSP
0
HSP
60
SP2
40
CLI
20.5
(Frecuencia del motor con consigna mín.)
Frecuencia para la máxima Velocidad [Hz].
(Frecuencia del motor con consigna máx.)
Frecuencia de la segunda Velocidad programada [Hz].
2a velocidad preseleccionada
Limitación de Corriente [A].
Permite limitar el par y el calentamiento del motor
Protección térmica del Motor (Corriente térmica Max) [A].
ItH
9.7
Se ajusta ItH a la corriente nominal que figura en la placa
de características del motor.
JGF
10
Frecuencia para la marcha paso a paso (Jog) [Hz].
Tabla 12. Parámetros modificados para la programación del VSD, en el menú SEt.
73
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s Menú drC
Parámetro Selección
Descripción
Frecuencia estándar del motor [Hz].
bFr
60
50 Hz: IEC
60 Hz: NEMA
Tensión nominal del motor [V].
UnS
220
Tensión nominal del motor que aparece en la placa de
características
Frecuencia nominal del motor [Hz].
FrS
60
Frecuencia nominal del motor que aparece en la placa de
características
Corriente nominal del motor [A].
nCr
9.7
Frecuencia nominal del motor que aparece en la placa de
características
Velocidad nominal del motor [1/min].
NSP
3460
Velocidad nominal del motor que aparece en la placa de
características
Coseno del ángulo de desfase del motor.
COS
0,93
Coseno del ángulo de desfase del motor que figura en la
placa
de características
Grabación de la configuración. Presionar ENT por 2
segundos.
Efectúa una grabación de la configuración en curso
(excepto el resultado del autoajuste) en la
SCS
Str1
memoria EEPROM. SCS vuelve a pasar automáticamente
a nO en el momento en que se ha efectuado la
grabación. Esta función permite conservar una
configuración de reserva además de la configuración en
curso.
Tabla 13. Parámetros modificados para la programación del VSD, en el menú drC.
74
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s Menú I-O
Parámetro Selección
Descripción
Control 2 Hilos o 3 Hilos.
Configuración del control:
2C = control 2 hilos
3C= control 3 hilos
LOC = control local (RUN/STOP/RESET del variador) sólo para
ATV31pppA (invisible si LAC = L3; véase
la página 38).
Control 2 hilos: El estado abierto o cerrado de la entrada controla la marcha
o la parada.
Ejemplo de cableado:
TCC
2C
LI1: adelante
LIx: atrás
Control 3 hilos (mando por pulsos): un impulso "adelante" o "atrás" es
suficiente para controlar el arranque;
un impulso de "parada" es suficiente para controlar la parada.
Ejemplo de cableado:
LI1: en parada
LI2: adelante
LIx: atrás
Tipo de control 2 Hilos.
LEL: El estado 0 ó 1 se tiene en cuenta para la marcha o la parada.
trn: Es necesario cambiar de estado (transición o flanco) para activar la
TCt
PFO
marcha a fin de evitar un
rearranque imprevisto tras una interrupción de la alimentación.
PFO: El estado 0 ó 1 se tiene en cuenta para la marcha o la parada, pero la
entrada de giro "adelante"
siempre tiene prioridad sobre la entrada de giro "atrás".
Relé r1.
nO: Sin asignar
FLt: Variador en fallo
rUn: Variador en marcha
FtA: Umbral de frecuencia alcanzado (parámetro Ftd del menú SEt-, página
r1
nO
22)
FLA: Máxima velocidad HSP alcanzada
CtA: Umbral de corriente alcanzado (parámetro Ctd del menú SEt-, página
22)
SrA: Consigna de frecuencia alcanzada
tSA: Umbral térmico del motor alcanzado (parámetro ttd del menú SEt-,
página 22)
75
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s APL: Pérdida de la señal 4-20 mA, incluso si LFL = nO (página 68)
LI1 a LI6: Reenvía el valor de la entrada lógica seleccionada.
El relé está en tensión cuando la asignación elegida está activa, excepto FLt
(en tensión si el variador no está en fallo).
Grabación de la configuración. Presionar ENT por 2 segundos.
Efectúa una grabación de la configuración en curso (excepto el resultado del
autoajuste) en la
SCS
Str1
memoria EEPROM. SCS vuelve a pasar automáticamente a nO en el
momento en que se ha efectuado la
grabación. Esta función permite conservar una configuración de reserva
además de la configuración en
curso.
Tabla 14. Parámetros modificados para la programación del VSD, en el menú I-O.
Menú FUn
Parámetro
Selección
Descripción
Modo de parada normal.
Modo de parada a la desaparición de la orden de marcha o a
la aparición de una orden de Stop.
StC - Stt
rNP
rMP: En rampa
FSt: Parada rápida
nSt: Parada en rueda libre
dCI: Parada por inyección de corriente continua
Adaptación de la rampa de desaceleración.
La activación de esta función permite la adaptación
automática de la rampa de
desaceleración, si ésta se ha ajustado a un valor muy bajo,
StC - brA
nO
habida cuenta de la inercia de la
carga.
nO: Función inactiva
YES: Función activa. La función es incompatible con las
aplicaciones que necesitan:
• un posicionamiento sobre la rampa
76
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s • el uso de una resistencia de freno (ésta no aseguraría su
función)
brA se fuerza a nO si la orden de freno bLC está asignada
2 Velocidades Preseleccionadas.
La elección de la entrada lógica asignada valida la función.
nO: No asignada
LI1: Entrada lógica LI1
PSS - PS2
LI4
LI2: Entrada lógica LI2
LI3: Entrada lógica LI3
LI4: Entrada lógica LI4
LI5: Entrada lógica LI5
LI6: Entrada lógica LI6
Segunda Velocidad preseleccionada [Hz].
PSS-SP2
40
2 a velocidad preseleccionada
Marcha paso a paso.
La elección de la entrada lógica asignada valida la función.
nO: No asignada
LI1: Entrada lógica LI1
JOG-JOG
L13
LI2: Entrada lógica LI2
LI3: Entrada lógica LI3
LI4: Entrada lógica LI4
LI5: Entrada lógica LI5
LI6: Entrada lógica LI6
JOG JGF
10
Consigna en marcha paso a paso [Hz].
Tabla 15. Parámetros modificados para la programación del VSD, en el menú FUn.
La programación del VSD se realizó asegurando dos parámetros
principales, protección del motor y paradas muy rápidas. La velocidad
de las paradas, es un factor determinante en este proceso en particular,
ya que cuando ocurre una falla como una rotura de hilo o un
destalonamiento de aguja, el producto sufre daños, y la proporción de
dichos defecto es proporcional al tiempo que tarde la máquina en
detenerse una vez detectada la anomalía. El dispositivo por sí mismo no
77
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s es capaz de proveer un frenado que cumpla con los requerimientos del
sistema, y es por eso que se adiciona la resistencia de frenado, la cual
permite disipar la energía que produce el motor cuando realiza un
frenado regenerativo (El motor actuando como generador al producirse
un frenado brusco).
Por otra parte, aún cuando el sistema incorpora otros elementos de
protección como el guardamotor y el contactor, es de vital importancia
asegurar que los niveles de corriente y voltaje que se le proporcionaran
al mismo, se encontraran dentro de los rangos óptimos para su
operación, aún cuando se produzca alguna anomalía en la alimentación o
en el funcionamiento de la máquina. Por ejemplo al encontrarse una
obstrucción. En este caso el torque que se le exige al motor aumenta y
por ende la corriente que demanda es mayor; el VSD se programa de
una forma en la que corta la alimentación del motor al detectar un
aumento de este tipo que supere los niveles predeterminados.
Adicionalmente provee una protección térmica, la cual se encarga de
detectar que se ha producido un requerimiento de corriente mayor al
nominal pero sin exceder los límites permitidos, por un tiempo
prolongado.
3.3.2. Construcción e Instalación Para la instalación se tomaron 3 puntos fundamentales de la máquina, a los
cuales se les puede tener acceso de forma rápida y además permiten la
comprobación de todas las señales que componen el sistema. El primer punto es
el cajetín de control, el cual se demarca en la Figura 34 con la letra d.). Es uno
de los sitios de control más importantes del sistema, ya que en él se concentran
todas las señales que provienen de los sensores y que activan los elementos
secundarios del sistema. Luego de recablear y reestructurar la distribución de
78
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s dichas señales se agruparon en dos regletas de 10 contactos, como se muestra
en la Figura 32.
VSG SIGNAL 1
B7
A0
VSG SIGNAL 2
SIGNAL ACEITERA
A2
A6
24VAC START OILER / 24VAC SIGNAL VCC COUNTER
B6
A7
24VAC VSG/ 24VAC OILER
SIGNAL PUERTA
B4
A4
24VAC LUZ / 24VAC COUNTER
24VDC PUERTA
B5
A1
0VAC VSG/ 0VAC OILER
SIGNAL SENS AGUJA
B2
A5
0VAC LUZ / 0VAC COUNTER
JOG SIGNAL
B3
A3
START SIGNAL
IMP 1 COUNTER / IMP 1 DETECTOR DE VUELTAS
B1
IMP 2COUNTER / IMP 2 DETECTOR DE VUELTAS
A8
SIGNAL COUNTER
B0
STOP SIGNAL
24VDC START $ JOG SUPPLY
A9
24VDC (STOP SUPPLY) SENS AGUJA
Figura 32. Distribución de las señales en el cajetín de control.
Entre las señales que aquí se concentran, se tienen todas las relacionadas con la
alimentación, activación control de los siguientes dispositivos:
•
Pulsadores. Figura 36-e.) / 37-e.).
•
Disparos de Aguja. Figura 36-g.).
•
VSG-BOX. Figura 36-h.).
•
Contador. Figura 36-i.).
•
Aceitera. Figura 36-j.).
•
Contador de impulsos.
Los contactos representados con las letras Ax y Bx corresponden al conector
que transporta las señales desde el cajetín de control hasta el tablero donde se
encuentran los elementos de control del sistema. Este conector se acopla con la
base ubicada en el tablero, la cual se puede observar en la parte superior de la
79
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s Figura 37-a.) (Conector Negro). Para mantener una distribución coherente, se
empleó la regleta izquierda para agrupar las señales AC del sistema y la de la
derecha para las que emplean corriente continua o DC (A excepción del
contacto superior de la regleta B7, el cual corresponde a la señal de parada
proveniente de la aceitera).
El segundo punto de vital importancia, es el tablero de
control, el cual se encuentra detrás de los botones y
selectores principales de la máquina mostrados en la
Figura 34. Ahí se concentra todo el sistema de control,
elementos
electromecánicos
de
conmutación,
rectificación y protección del sistema. En la Figura 37a.) se muestran los componentes del tablero del control.
En la parte superior se tiene el conector que incorpora
Figura 33. Panel de
Control.
todas las señales provenientes del cajetín de control;
seguidamente se tienen 8 aberturas las cuales permiten incorporar a las regletas
principalmente las señales de potencia (Alimentación de línea, señales
provenientes del transformador, alimentación del motor, ventiladores y las que
controlan el VSD Seguidamente se tienen los elementos de la Figura 34. Los
cuales vistos de izquierda a derecha y de acuerdo a la notación del plano
general antes presentado, representan los elementos K1, K2, G1, K6 y K4.
Encargados de controlar y proteger el motor, el ventilador, y las señales de
parada provenientes del contador y del VSG-BOX. En la parte inferior de la
Figura 37.a) se tienen los elementos de control restantes, y parte esencial del
funcionamiento secuencial de la máquina. Vistos en la Figura 35. De izquierda
a derecha, se tienen el PLC Twido que ejecuta todo el control del sistema, el
rectificador de voltaje de 110VAC a 24VDC y el relé que maneja la señal de
parada proveniente del dispositivo de lubricación. La notación de este relé en el
plano general es K5.
80
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s El uso de los relés K4, K5 y K6, se debe a que, dispositivos secundarios como
la aceitera, el contador y el VSG-BOX trabajan a 24VAC, lo que hace que la
señal de parada que generan no sea compatible con el nivel de voltaje que
admite el PLC, por lo tanto se utilizan relés de interfaz cuya bobina a 24VAC
cierra el contacto, entre 24VDC y la entrada del PLC, de esta manera se
solventa el problema de compatibilidad entre las entradas del PLC y las señales
de parada. En el caso de las salidas, no fue necesario ningún dispositivo de
interfaz, ya que el PLC incorpora salidas a relé.
Figura 34. Elementos del panel de control I.
Figura 35. Elementos del panel de control II.
81
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s Figura 36. Vista frontal izquierda de la máquina. Ubicación de los dispositivos.
Figura 37. Vista frontal derecha de la máquina. Ubicación de los dispositivos.
82
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s El tercer punto de vital importancia para el
sistema empleado, se encuentra ubicado en el
compartimiento del motor (Ver Figura 38).
Originalmente en esta sección de la máquina se
encontraban el transformador y el dispositivo
detector de vueltas. Para cumplir con los
requerimientos del nuevo sistema se aprovechó
parte del espacio de esta sección para colocar los
elementos
de
control
del
motor,
más
Figura 38. Compartimiento
del motor.
específicamente el VSD y la resistencia de frenado, tal y como se muestra en
las Figuras 37-b.) Y 37-c). La instalación de estos dispositivos se realizó
respetando los grados de libertad que debía poseer el motor para su
desinstalación y se protegió la entrada de aire para refrigeración del VSD con
una placa de acrílico para evitar la entrada de aceite que se puede presentar por
fallas en la transmisión.
3.3.3. Planos. Basados en las consideraciones antes mencionadas, en las especificaciones y
conexiones de los equipos, se procedió a unificar el diseño e integrar todos los
elementos. Para ello se realizo el plano general de la máquina en el cual se
muestra de forma clara todas las conexiones de la máquina, así como los
elementos que la integran. Estos planos se encuentran también en un
documento el cual no solo contiene estos, sino también especifica de forma
sencilla la programación tanto del PLC como del VSD, mediante los
indicadores del PLC la identificación de la posible falla, y las soluciones a
problemas comunes que se pueden presentar. Este documento se encuentra en
los anexos de este trabajo y más adelante se hará referencia al mismo.
83
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s 220V, 3 fases, 60 Hz.
4 hilos
PE
N
L1
L2
L3
K2
S1
Switch
Principal
Ventiladores
Guardamotor
G1
Class 8502
Type PD 3.10 E
GV2ME16 / 9 - 14A
220V, 3 fases, 60 Hz. 4 hilos
1L1
2T1
3L2
4T2
5L3
6T3
0 VAC
24 VAC
Panel de
Control
ON
K5
AUTO
OFF
N
24VDC
0VDC
PE
PE
0VDC
24VDC
PE
ABL7 RE2405
SELECTOR
VENT.
K4
MANUAL
Habilitados
Alimentadores
Velocidad
del Motor
Luz
I0.0.5
K4
ON
VSG
BOX
10
A1
24V
I0.0.7
Q0.0.4
L11
I0.0.6
Q0.0.5
L13
I0.0.5
Q0.0.6
L14
I0.0.4
Q0.0.7
I0.0.3
COM2
I0.0.2
Q0.0.8
L1
L2
VSD
Altivar
ATV31HU
30M3XA
a1
I.0.0.4
b1
L3
L2
L1
T3
T2
T1
W2
U2
V2
COM3
QO.0.9
COM
PE
0V
N
A1
b3
Oiler
PLC
Twido
TWDLCAA24DRF
24V
STOP
K1
L
Class 8502
Type PD 5.00 E
a3
Puertas
Contactor
Principal
Mitsubishi
FR-ABR–
3,7KW
Luz Piloto
A2
Contador
Motor Electrico
Resistencia
de Frenado
K6
A1
Guardamotor
Termomagnetico
I0.0.10
Azul
Counter
Motor
Principal
Gris
Sensores de Aguja
Q0.0.9
Contacto
Normalmente
Abierto
Marron
Sensor
Diseño e implementación de un sistema de control, para telares circulares, basado en PLC’s y VSD’s
PROYECTO DE GRADO presentado por César Andrés Felizzola Piñate - Julio 2.008
Amarillo
F1
2,60 kW
Verde
Carne
Resistencia
Enchufe
Hembra
COM
COM1
A2
Aceitera
I0.0.3
I.0.0.2
Enchufe
Macho
Q0.0.3
I0.0.8
I0.0.1
3
K5
K1
Q0.0.2
I0.0.9
I0.0.0
JOG
Pulsador
I0.0.10
A2
OFF
START
Bobina de
contactor o rele
Q0.0.1
I0.0.8
Lenta (40 rpm)
Pulsadores
Switch
2 posiciones
Mantenidas
LUZ
PRINCIPAL
Q0.0.0
I0.0.11
Desabilitados
Rapida (55 rpm)
1
v
A1
I0.0.12
I0.0.1
5
Selector
3 posiciones
Mantenidas
A2
K2
I0.0.0
I0.0.6
LEYENDA
K1
U
v
0 VAC
22 VAC
U
COM0
A1
PE
Fuente de Poder
I0.0.13
V
N
K6
W
V
A2
Alimentadores
PB
0 VAC
24 VAC
27 VAC
32 VAC
PA / +
Transformador
de Control
U
L3
PE
0 VDC
24 VDC
UNIVERSIDAD SIMÓN
BOLÍVAR
I.0.0.11
Plano General
Telar Circular Marca Mayer - Modelo MV1
84
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s 4. PRESENTACIÓN Y DISCUSIÓN DE RESULTADOS. Después de la puesta en marcha del telar al que se le incorporó tecnología nueva para
su automatización, se obtuvieron los siguientes resultados: La máquina en cuestión
luego de ser probada, comenzó su producción el día miércoles 23 de Julio del año
2008, y para el Jueves 21 de Agosto del mismo año, a los 21 días de su arranque, se
tiene que su producción neta fue de 3311 Kilos de tela y presentó una eficiencia del
95% sin haber dejado de funcionar ni un día (0 paradas). La eficiencia promedio de la
planta es de aproximadamente 70%, lo que coloca al telar #128, 25 puntos por encima
de la media, aún cuando cerca del 50% de las máquinas incluidas en la medición, son
de última generación.
Cabe destacar que la máquina estuvo inoperativa cerca de 3 años, por lo que no se
tienen registros en el sistema de su producción previa, comparativamente, una
máquina de última generación produciendo la misma tela y la misma talla, produjo en
exactamente el mismo período de tiempo 5515 Kilos, lo que representa un 66,6% más
que #128, sin embargo, vale la pena destacar que son máquinas con más de 15 años de
diferencia en su fabricación. Esta diferencia se puede atribuir en gran parte a la
velocidad de giro de la máquina, la cual en el caso de la #128 se encuentra limitada
por especificaciones del fabricante a 55 Vueltas/min, aunque eléctricamente se
encuentra en capacidad de operar hasta 72 Vueltas/min. Estas limitaciones se
atribuyen a restricciones en los componentes mecánicos y las velocidades que pueden
soportar sin producirse desgastes o temperaturas fuera de lo normal. Forzando, la
máquina, esta se podría operar teóricamente a 72 Vueltas/min, lo cual se traduciría en
un aumento del 31% en la producción, y la diferencia entre esta máquina y las nuevas,
se reduciría a un 27%.
La automatización efectuada en el telar #128 hizo que la empresa recuperara un
equipo inoperable, y que esté funcionando con un alto nivel de productividad y
eficiencia.
85
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s 5. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES. 5.1.Conclusiones. En base a los resultados obtenidos podemos concluir que gracias a la
versatilidad de los PLC la mayorías de los procesos industriales pueden adaptarse y
modificarse para hacerlos más eficientes, rentables y ágiles; tal como aquí se
demuestra los telares circulares no son la excepción, siempre y cuando se realice un
estudio del sistema su implementación brinda una solución sencilla, apropiada, y
económica para la sustitución de control por elementos electro-mecánicos, además
ofrecen la versatilidad de cambiar los parámetros y hasta el funcionamiento del
proceso, sin necesidad de recablear ni hacer modificaciones en la instalación,
únicamente mediante la descarga de un programa en el equipo.
Por otra parte, el VSD (Variador de velocidad) demostró su capacidad de brindar un
control eficiente para el motor implementado, lo que se traduce en la utilización de un
solo equipo para todas las funciones de arranque suave, frenado, cambios de velocidad
y protección del motor. La compatibilidad entre este equipo y el PLC fue total, por lo
que la integración de ambos representa una estrategia de control sencilla y funcional.
Luego de haber comprobado el funcionamiento general de la máquina y haber
superado sin ningún inconveniente el período de un mes de prueba, se puede concluir
que es posible y económicamente viable implementar un sistema de automatización
como el que aquí se propuso para telares circulares como el presentado. Dicha
evolución permite obtener mejoras en aspectos esenciales del proceso de producción
como confiabilidad, eficiencia, mantenibilidad, y capacidad. Además permite en un
futuro crear un sistema de control centralizado, en el cual se puedan supervisar y
controlar todos los elementos de la planta. Este tipo de sistema centralizado haría
posible un manejo a tiempo real de los datos de la planta, manejar estadísticas precisas
del funcionamiento tanto individual como general.
86
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s La nueva tecnología ha permitido mejoras para hacer más eficientes y económicos los
procesos industriales.
5.2.Recomendaciones Para utilizar un esquema similar al instalado, se recomienda primeramente aprovechar
al máximo las fuentes internas de 24VDC tanto del PLC como del VS, de esta forma y
siempre y cuando los requerimientos de corriente lo exijan, es posible eliminar de la
lista de componentes, el rectificador a 24VDC de 0,5A. Adicionalmente es posible
utilizar la(s) salida(s) de relé que posee el VSD para activar algunos de los elementos
secundarios de la máquina, los cuales sólo deben encenderse mientras el motor se
encuentre girando. Una de estas salidas de relé también puede implementarse para
notificarle al PLC que ha ocurrido alguna falla en el VSD para tomar la estrategia de
control correspondiente. Para realizar estas modificaciones es necesario cambiar
ciertas conexiones y modificar el cableado de parte de la máquina actual.
En segundo lugar, se recomienda a la empresa o a cualquiera que desee implementar
este sistema, la adición de módulos de comunicación a los elementos, lo cual si bien
constituiría un gasto adicional, permitiría la creación de una red conectada a un
control central desde el cual se supervisará el estado de las máquinas, y se podrá llevar
un registro detallado, confiable y a tiempo real, de la producción, eficiencia, paradas,
motivo de las paradas y casi cualquier otro parámetro que se considere importante.
Como anexo a esta recomendación, se sugiere la inclusión del conteo de vueltas
dentro del PLC, para lo cual técnicamente no habría que incluir ningún dispositivo
adicional, de manera que el encargado del control pueda manipular la cantidad y el
tamaño del producto que se desea.
87
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS. Bibliografía John Markus. “Electronics and Nucleonics DICTIONARY”, Tercera Edición, Editorial
McGraw Hill, Nueva York.
Knowlton. A, “Standard Handbook for Electrical Engineers”, Novena Edición, Editorial
McGraw Hill, Nueva York.
Pérez. E, Acevedo.J, Silva. C, Quiroga. J, López. S, “Autómatas Programables Entorno y
Aplicación”, Primera Edición, Editorial Thompson, España.
Pérez. O, “Control Secuencial Manual del Participante”, CIED Paraguana 1997.
Manuales Schneider Electric “Altivar 31 Guía de programación” Versión 1.7.
Schneider Electric “Automation Solutions for simple machines Startup Guide” 2007.
Schneider Electric “Altivar 31H variable speed drives for asynchronous motors
installation manual”.
Schneider Electric “Controladores Programables Twido Guía de referencia de Hardware”
Versión 3.2.
Schneider Electric “TwidoSuite 2.0 Guía de programación” 09/2007.
88
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s APÉNDICES. Apéndice A. Funcionamiento y características de un motor eléctrico de Inducción. A.1 Aspectos constructivos
El motor asíncrono o de inducción, al igual que cualquier otro dispositivo de
conversión electromecánica de energía de tipo rotativo, está formado por un estator y
un rotor. En el estator se coloca normalmente el inductor, alimentado por una red
monofásica o trifásica. El rotor es el inducido, y las corrientes que circulan por él
aparecen como consecuencia de la interacción con el flujo del estator. Dependiendo
del tipo de rotor, estas máquinas se clasifican en: rotor en jaula de ardilla o en
cortocircuito y rotor devanado o con anillos. El estator está formado por un
apilamiento de chapas de acero al silicio que disponen de unas ranuras en su periferia
interior en las que se sitúa un devanado trifásico distribuido, alimentado por una
corriente del mismo tipo, de tal forma que se obtiene un flujo giratorio de amplitud
constante distribuido sinodalmente por el entrehierro. El estator está rodeado por la
carcasa, tal como indica la Figura A-1, disponiéndose en ésta las correspondientes
patas de fijación y los anillos o cáncamos de elevación y transporte.
Figura A-1. Estator de un motor asíncrono.
El rotor devanado o de anillos está constituido por un conjunto de chapas apiladas,
formando un cilindro, que tienen unas ranuras en la circunferencia exterior donde se
coloca el devanado. En el caso del rotor de jaula de ardilla se tienen una serie de
conductores de cobre o de aluminio puestos en cortocircuito por dos anillos laterales
(el nombre de jaula proviene del aspecto que tomaría este devanado si se omitiera el
89
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s apilamiento del hierro); en las máquinas pequeñas se aplica un método de fundición
de aluminio con el que producen al mismo tiempo las barras del rotor y los anillos
laterales, resultando un conjunto como el que se muestra en la Figura A-2.
Figura A-2. Rotor en jaula de ardilla de un motor asíncrono.
La máquina asíncrona, además de disponer de un estator y un rotor, está dotada de
otros elementos mecánicos para su funcionamiento tales como: tapas o cubos,
rodamientos, carcasa, etc. En estos motores, existe un ventilador en el eje, cuya
misión es producir una refrigeración forzada a la máquina. Generalmente la carcasa
tiene aletas o formas onduladas para provocar un aumento de su superficie y así
mejorar la evacuación del calor que se produce como consecuencia de las pérdidas
que aparecen en el motor. Un detalle a considerar en los motores asíncronos trifásicos
es la disposición de los terminales del devanado del estator en la llamada caja de
bornes de la máquina. A esta caja o placa se llevan los extremos de los bobinados. De
acuerdo con la Norma UNE-EN 60034-8, los principios de los arrollamientos se
designan con las letras U1, V1 y W1 (antiguamente U, V y W) y los extremos finales
con U2, V2 y W2 (antiguamente X, Y y Z), respectivamente.
Los terminales de la misma fase no están enfrentados en la regleta de bornes, esto se
debe a que esta disposición facilita el conexionado de la máquina, haciendo posible la
conexión (estrella o triángulo) mediante tres láminas que hacen los puentes
correspondientes.
Un motor asíncrono trifásico de rotor cortocircuitado puede ser conectado a tensiones
diferentes. Los dos tipos de conexiones son:
90
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s - Conexión estrella
- Conexión triángulo
La conexión en estrella se emplea cuando la máquina ha de conectarse a la tensión
más elevada indicada en su placa de características.
La tensión de fase en este caso es inferior
La conexión triángulo es para conectar el motor a la tensión inferior de su placa de
características. En este caso, la tensión de fase es la misma que la tensión de línea
a) Conexión estrella
b) Conexión triángulo
Figura A-3. Conexionado de un motor asíncrono.
A.2 Principio de funcionamiento
Generalmente la máquina asíncrona suele funcionar como motor, es decir,
convirtiendo la energía eléctrica en energía mecánica. El devanado del estator está
constituido por tres arrollamientos desfasados 120° en el espacio y de 2 polos; al
introducir por ellos corrientes de una red trifásica de frecuencia f1, se produce una
onda rotativa de f.m.m. distribuida sinodalmente en el entrehierro (Teorema de
91
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s Ferraris), que produce un flujo giratorio cuya velocidad viene representada por la
expresión:
Ecuación A-1
que recibe el nombre de velocidad de sincronismo. Este flujo giratorio inducirá
f.e.m.s. en los conductores del rotor, y si está su circuito eléctrico cerrado, aparecerán
corrientes que reaccionarán con el flujo del estator. En el entrehierro aparece una
inducción B producida por el devanado del estator, cuya distribución es sinodal. De
acuerdo con la ley de Faraday, la f.e.m. inducida en un conductor de longitud L que se
mueve a la velocidad v dentro de un campo B tiene un valor:
Ecuación A-2
Al circular corriente por los conductores del rotor, aparecerá en los mismos una fuerza
cuyo sentido se obtiene aplicando la ley de Laplace:
Ecuación A-3
Físicamente la fuerza se produce como consecuencia de una deformación del campo
inductor debido a la corriente que circula por el conductor del rotor. El sentido de la
fuerza es el seguimiento del campo magnético giratorio del estator. Multiplicando la
fuerza anterior por el radio del rotor e integrando esta acción sobre el número total de
conductores del rotor se obtendrá el par total de la máquina, que tenderá a mover el
rotor siguiendo el campo giratorio del estator. En realidad, los conductores del rotor
están situados dentro de unas ranuras, como se muestra en la Figura A.4a, de tal forma
que el campo B no atraviesa al conductor y, en consecuencia, de acuerdo con la
ecuación 3-3, la fuerza resultante es nula. Esto es debido a la deformación de las
líneas de B al circular corriente por los conductores. En la Figura A.4a se muestra el
reparto de inducción en la ranura y el diente cuando la intensidad en el conductor es
cero; debido a la menor reluctancia de los dientes, las líneas de B tienden a
concentrarse en ellos sin atravesar apenas al conductor. En la Figura A.4b se muestra
la forma de las líneas de inducción producidas únicamente por el conductor llevando
92
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s corriente. La Figura A.4c muestra la resultante de ambos campos y se observa que la
deformación de las líneas de inducción provoca que la fuerza actúe realmente en los
dientes y no en los conductores.
Figura A-4. Sentido de la fuerza de un conductor situado dentro de una ranura.
El momento total de estas fuerzas origina el par de rotación de la máquina, que obliga
a girar al rotor siguiendo el movimiento del campo giratorio, de tal forma que cuanto
más se aproxima a la velocidad n1 del campo, tanto menor resulta la f.e.m. inducida en
los conductores del rotor y, en consecuencia, resultan también reducidas las corrientes
en el mismo, provocando esto una disminución del par interno o par electromagnético
del motor. Si como caso límite, el rotor girase a la velocidad de sincronismo n1, no
habría entonces movimiento del campo giratorio respecto del rotor, desapareciendo
por ello la f.e.m. inducida (Ecuación A-2) y como consecuencia de esto se anularía la
corriente y el par. De este modo, la velocidad de sincronismo n1 constituye el límite
teórico al que puede girar el rotor. El motor debe girar a una velocidad inferior a la de
sincronismo (n2< n1), es decir, su velocidad de régimen es asíncrona. Se conoce como
deslizamiento al cociente:
Ecuación A-4
cuyo valor está comprendido en los motores grandes entre el 3 y el 8 por 100 a plena
carga. Al aumentar la carga mecánica del motor, el par resistente se hace mayor que el
par interno y el deslizamiento aumenta; esto provoca un aumento en las corrientes del
rotor, gracias a lo cual aumenta el par motor y se establece el equilibrio dinámico de
93
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s los momentos resistente y motor. Las frecuencias de las corrientes del rotor están
relacionadas con la frecuencia del estator por medio de la expresión:
Ecuación A-5
En el caso de que el rotor esté parado, se cumple n=0, es decir, s=1, lo que implica
que en estas circunstancias las frecuencias del rotor y del estator coinciden
Si se denomina E2 al valor eficaz de la f.e.m. por fase del rotor, N2 al número de
espiras por fase, Ømax al flujo máximo que lo atraviesa y ξ2 al factor de devanado, se
cumplirá que:
Ecuación A-6
y de una forma similar, si se denomina E1 al valor eficaz de la f.e.m. inducida por
fase en el estator, se obtendrá que:
Ecuación A-7
donde N1 es el número de espiras por fase y ξ1 es el factor de devanado del estator.
Cuando el rotor gira a velocidad n y el deslizamiento ya no es la unidad y las
frecuencias de las corrientes del rotor son iguales a f2 Denominando E2s a la nueva
f.e.m. inducida en este devanado, se cumplirá:
Ecuación A-8
y comparando las Ecuaciones A-6 y A-8 se obtiene:
Ecuación A-9
expresión que relaciona las f.e.m.s. inducidas del rotor, según se considere que está en
movimiento, E2s, o parado, E2. La f.e.m. anterior producirá unas corrientes en el rotor
de frecuencia f2, de tal forma que éstas a su vez crearán un campo giratorio, cuya
velocidad respecto a su propio movimiento será:
Ecuación A-10
94
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s ya que el motor está devanado con el mismo número de polos que en el estator. Como
la máquina gira a n r.p.m., la velocidad del campo giratorio del rotor respecto a un
referencial en reposo será n2 +n. Y de aquí se deduce que:
Ecuación A-11
A.3 Circuito equivalente.
El circuito equivalente de un motor asíncrono tiene como objetivo el obtener una red
que explique el comportamiento de la máquina, pero en la que no aparezca la acción
transformadora entre los circuitos de rotor y estator, lo cual trae consigo el reducir las
magnitudes de un devanado al otro, generalmente del rotor al estator. Si se desea
establecer las ecuaciones de comportamiento eléctrico de estator y rotor es preciso
tener en cuenta que los arrollamientos tienen unas resistencias R1 y R2 (Ω/fase) y que
además existen unos flujos de dispersión que dan lugar a las autoinducciones Ld1 y
Ld2. En consecuencia, las reactancias de los arrollamientos cuando la pulsación es ω1 y
ω2 respectivamente serán:
Ecuación A-12
Sin embargo, al girar el rotor la frecuencia secundaria cambia al valor f2, dando lugar
a la reactancia X2s, que en función de X2 es:
Ecuación A-13
Este circuito equivalente, la corriente que circula por el rotor será:
Ecuación A-14
que teniendo en cuenta las igualdades A-9 y A-13.
Ecuación A-15
La ecuación A-15 describe un comportamiento pseudoestacionario con unos
parámetros (E2 y X2) referidos al rotor parado (independientes del deslizamiento). Para
95
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s tener en cuenta estos cambios, la nueva resistencia del rotor para tener en cuenta estos
cambios es ahora R2/S en vez de R2, y de esta manera este parámetro se vuelve
dependiente del deslizamiento. Se obtiene una nueva ecuación:
Ecuación A-16
La carga mecánica es representa por la denominada resistencia de carga, que depende
del movimiento (valor del deslizamiento):
Ecuación A-17
Para unificar los circuitos del estator y del rotor, es necesario reducir los devanados
del rotor al estator con el propósito de igualar las fuerzas electromotrices de ambos E1
= E2. Esto se consigue modificando matemáticamente el número de espiras del rotor
mediante la relación de transformación m = N1/ N2 , obteniendo a partir de esta un
número de espiras de rotor N2' y modificando de este modo las magnitudes
secundarias a estos nuevos valores, representados con una tilde (‘):
Ecuación A-18
La fuerza electromotriz del rotor quedaría expresada de la siguiente forma:
Ecuación A-19
La resistencia de carga pasa a ser:
Ecuación A-20
El circuito de excitación viene determinado por las magnitudes RFe y Xμ y está
situado en paralelo entre los dos devanados (ver Figura A.5).
96
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s Figura A-5. Circuito equivalente de un motor asíncrono.
Debido a la complejidad que presentan las ecuaciones del circuito equivalente, resulta
más cómodo realizar una aproximación de éste, considerando que el circuito
magnético está alimentado directamente por la tensión de estator U1, y de esta manera
la corriente del circuito de excitación I0 se conserva constante, sea cual sea la corriente
del circuito de la carga. Con el nuevo circuito equivalente se obtienen corrientes en el
rotor que son apreciablemente más altas que los valores reales, aunque la
aproximación realizada es normalmente aceptable (al menos en cálculos
preliminares).
Figura A-6. Circuito equivalente aproximado de un motor asíncrono.
97
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s Balance de potencias
Las máquinas eléctricas son dispositivos de conversión de energía que, en
comparación con otros dispositivos técnicos, presentan unas pérdidas de energía muy
pequeñas en términos relativos. Ello significa que las irreversibilidades del proceso
global son muy pequeñas. De hecho, el proceso de conversión electromecánica es
completamente reversible. Las irreversibilidades asociadas al mismo son debidas al
carácter no ideal de los materiales electrotécnicos (resistencia de los conductores y
pérdidas asociadas al campo magnético) o mecánicos (rozamientos).
Estas pérdidas de energía producidas durante el funcionamiento de las máquinas
eléctricas se convierten en energía térmica cuya evacuación implica una elevación de
la temperatura de la máquina sobre la temperatura ambiente que resulta necesaria para
que se produzca un flujo de calor desde la máquina a la atmósfera o al medio
refrigerante externo. Tanto los procesos que originan dichas pérdidas como su valor
por unidad de tiempo (potencia de pérdidas) y la forma en la que se transmiten al
exterior (método de refrigeración) condicionan la temperatura que pueden llegar a
alcanzar cada una de las de las partes de la máquina y, por lo tanto, la clase de
aislamiento de la misma.
Las pérdidas de pueden clasificar, por su origen, en pérdidas en el cobre (o en los
devanados), en el hierro o perdidas mecánicas. En una primera aproximación cabría
pensar que las pérdidas en los conductores se deben al efecto Joule, a causa de la
intensidad que circula por los devanados, por lo mismo que las pérdidas en el hierro
cabe asociarlas a fenómenos de histéresis y corrientes de Foucault en aquellas
máquinas donde existan campos alternativos o de compensación. Sin embargo, en
máquinas reales pueden producirse pérdidas en el cobre en devanados que no
conducen corriente (en vacío) o pérdidas en el hierro en máquinas cuyo campo
magnético es constante en el tiempo. Estos dos tipos de pérdidas constituyen lo que se
denomina pérdidas adicionales o suplementarias. Otras pérdidas son las pérdidas
mecánicas o asociadas al sistema mecánico y que tienen su origen básicamente en tres
fuentes: pérdidas por rozamiento, pérdidas por fricción y pérdidas por ventilación. Las
98
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s primeras se producen allí donde hay un elemento fijo que roza con uno móvil. Es el
caso de las pérdidas que se producen en los cojinetes que soportan el rotor de la
máquina, ya sean éstos de fricción o de bolas. Las segundas se producen por fricción
de las partes móviles con el aire (o el fluido) en contacto con ellas. Las pérdidas por
ventilación corresponden a la potencia necesaria para impulsar el caudal de fluido de
refrigeración. Esta impulsión puede producirse por medio de un ventilador calado
sobre el propio eje de la máquina o por un ventilador externo accionado por un motor
auxiliar. Esta última solución se utiliza en máquinas que deban funcionar durante
largos periodos a muy baja velocidad, en las que la eficacia del ventilador sobre el
propio eje para producir la circulación forzada de fluido refrigerante sería
enormemente baja. Por último aparecen otro tipo de pérdidas, en este caso
dependientes de la carga. Estas pérdidas tienen leyes de variación compleja. En la
bibliografía y en los diferentes idiomas se les ha denominado de formas diversas,
“Pérdidas adicionales, Zusatzverluste, Stray load losses”, pero al no denominar su
origen se pierde el concepto, ya que no dejan de ser una suma de pérdidas en el hierro
y cobre dependientes de la carga. (V’Fe+Cu). Desde el punto de vista del ensayo, son la
suma de pérdidas que no se pueden determinar del ensayo de vacío, desde el punto de
vista del cálculo son el conjunto de pérdidas (V’Fe+Cu) que no se pueden calcular
analíticamente de forma sistemática. Las causas se resumen en los siguientes puntos:
a) Corrientes transversales en el rotor
b) Pérdidas magnéticas en chapas final de paquete estátor y rotor
c) Corrientes circulantes en estátor debido a grupos en paralelo o conexión en
triangulo
d) Corrientes superficiales debido a la mecanización
e) Perdidas en el hierro debido a los armónicos de campo. Cabeza de ranura por
saturación, en cabeza de dientes. Existe una gran dependencia con la relación de
ranuras rotor-estátor.
Las pérdidas totales de la máquina se pueden considerar como un sumatorio de todas
las pérdidas descritas anteriormente. Este conjunto de pérdidas define el rendimiento
del motor:
99
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s Ecuación A-21
donde ηpu es el rendimiento del motor en valor unitario, PN es la potencia nominal y
Pperd es el conjunto de pérdidas. En La figura A.7 se pueden ver de una manera clara y
sencilla, mediante un símil hidráulico, el balance de potencias. En esta representación
Pe es la potencia eléctrica (fuente de energía), Pcu1 y Pfe1 son las pérdidas en el cobre
(por efecto Joule) y en el hierro del estátor (histéresis y corrientes de Foucault),
respectivamente. Pa es la potencia de entrehierro (potencia síncrona), potencia que
llega al estátor Pcu2 corresponde a las pérdidas por efecto Joule del rotor, Pm son las
pérdidas mecánicas y Pz son las pérdidas adicionales, en las cuales también se
incluirían en este caso las pérdidas dependientes de la carga.
Figura A-7. Símil hidráulico del balance de potencias.
Cabe observar que en el rotor las pérdidas en el hierro son despreciables, esto es
debido las pérdidas en el hierro son proporcionales al cuadrado de la tensión, y al ser
la frecuencia rotórica tan pequeña, la fuerza electromotriz E2s = 4,44 . f2 .N2 . Ømax . f
ξ2) es también muy pequeña.
100
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s A.5 Par de rotación
Principio físico.
Despreciando en una primera aproximación los procesos electromagnéticos y
teniendo en cuenta únicamente los procesos mecánicos, si se denomina Mi al par
electromagnético interno producido por el motor, Mres al par resistente que ofrece la
carga, J al momento de inercia de las masas giratorias (motor+cargas) y
ω la
velocidad angular de rotación, la dinámica del cuerpo en rotación nos ofrece la
ecuación de equilibrio de momentos (ver demostración física al final de este
apartado):
Ecuación A-22
que nos indica que el par de rotación desarrollado por el motor se equilibra con el par
resistente y por el momento dinámico.
El momento de inercia del accionamiento puede expresarse así:
Ecuación A-23
siendo ρ y D, respectivamente, el radio y el diámetro de inercia en metros, G el peso
de las masas giratorias en newton, g = 9,81m/s2 la aceleración de la gravedad y m la
masa giratoria en kg.
Al sustituir en la ecuación 3-22 J y ω por GD2 y n, respectivamente, se obtiene la
ecuación de la dinámica de rotación expresada de otra forma:
Ecuación A-24
Se puede observar a través de las ecuaciones anteriores los siguientes estados:
1. Cuando Mi > Mres , dω/dt > 0 ; es decir, tiene lugar la aceleración del motor.
2. Cuando Mi < Mres , dω/dt < 0; lo que indica que el motor decelera.
3. Cuando Mi = Mres , dω/dt = 0; y en este caso el motor trabaja en régimen
permanente en un estado de equilibrio.
101
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s Demostración física del par de rotación.
Para estudiar el movimiento y par rotacional se partirá de un disco (cuerpo rígido) de
radio r con un eje fijo perpendicular a su superficie que para por su centro y gira
sobre dicho eje. Si se considera una partícula situada a una distancia ri del centro y el
disco gira un ángulo dθ, esta realiza un movimiento denominado desplazamiento
angular, que para una revolución completa la partícula describiría un arco de 2π ri =
1 rev.
La variación de dicho ángulo respecto al tiempo se denomina velocidad angular:
Ecuación A-25
La variación de velocidad angular respecto del tiempo se denomina aceleración
angular:
Ecuación A-26
Una vez comentados los conceptos anteriores estudiaremos el momento angular
mediante la representación de la figura A.8 donde se observa una partícula de masa m
que se mueve con una velocidad v en una posición r relativa al origen O. El momento
lineal de la partícula es p = mv. El momento angular M de la partícula respecto al
origen se define como el producto vectorial de r y p (M = r x p). Si r y p están
situados en el plano xy, entonces M está dirigido a lo largo del eje z y viene dado por
la ecuación:
Ecuación A-27
La velocidad v de la partícula y la magnitud de su velocidad angular ω vienen
relacionadas por la expresión v = r ω. El momento angular de la partícula respecto al
centro es:
Ecuación A-28
El momento angular posee la misma dirección y sentido que la velocidad angular.
Como mr2 es el momento de inercia de una sola partícula respecto al eje z, resulta:
Ecuación A-29
102
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s Figura A-8. Disco representativo del momento angular de una partícula.
Esta teoría del momento de una partícula se puede aplicar también a todo el disco
considerándolo un único elemento o un sumatorio de partículas. De las ecuaciones
A.25 y A.29 se obtiene la ecuación:
Ecuación A-30
la cual se basa en la segunda ley de Newton para la rotación (Principio fundamental
de la dinámica).
Estudio de la curva par-velocidad
Esta curva representa la característica mecánica del motor. En los siguientes
apartados se estudiará la evolución del par en función de la velocidad y los puntos
característicos de esta curva.
Características de la curva
La curva que define el comportamiento mecánico del motor asíncrono tiene varios
puntos característicos:
103
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s 1. Punto O. Funcionamiento en sincronismo: s = 0 y M = 0, en este caso la
velocidad de rotación del motor es la de sincronismo, lo que como se demostró en
el apartado A.2 constituye una imposibilidad física.
2. Puntos A y B. Régimen asignado o nominal: s = sn
y M = Mn ,
que
corresponde a la velocidad y par asignado o a la velocidad y par nominal. Se
incluyen dentro de una franja de trabajo para deslizamientos comprendidos entre
el 3 y el 8 por 100, que representan velocidades cercanas a la de sincronismo que
se sitúan en la parte derecha de la curva. El punto A corresponde a un régimen de
carga con un par resistente constante y el punto B corresponde a un régimen de
carga con un par resistente creciente con la velocidad.
3. Punto C. Funcionamiento con par máximo: s = sk y M = Mk, representa el par
máximo o crítico del motor y se produce para deslizamientos comprendidos entre
el 15 y el 30 por 100.
4. Punto D. Régimen de arranque: s = 1 y M = Ma, en este caso la velocidad es
cero y corresponde al par de arranque.
Figura A-9. Curva par-velocidad de un motor asíncrono.
104
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s Influencia de los armónicos
La onda de fuerza f.m.m., de p pares de polos, creada por un devanado polifásico
estatórico o rotórico no es una sinusoide pura, sino una onda periódica, más o menos
escalonada, la cual se puede sustituir con el teorema de Fourier, por una suma de una
senoidal fundamental y un número indefinido de armónicos senoidales de vp pares de
polos, siendo v el número de orden del armónico.
Las ondas armónicas son también giratorias, algunas en el mismo sentido y otras en
sentido opuesto a la fundamental:
Orden v =6k + 1 → rotación en el mismo sentido
Orden v =6k - 1 → rotación en sentido contrario
siendo k un número entero (0, 1, 2, 3, …).
La velocidad de la onda fundamental es:
Ecuación A-31
y la velocidad síncrona de cada uno de los campos armónicos será:
Ecuación A-32
y el deslizamiento correspondiente, girando el rotor a la velocidad angular ω:
Ecuación A-33
fórmula en la que el signo menos corresponde a los armónicos que giran en el mismo
sentido que el principal (armónicos directos) y el signo más a los que giran en sentido
contrario (armónicos inversos).
Estas ondas de f.m.m. armónicas inducen en el devanado del rotor corrientes de
frecuencia:
Ecuación A-34
105
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s La iteración de estas ondas armónicas origina pares electromagnéticos. El efecto de
estos pares armónicos depende del orden del armónico v. Los armónicos con efecto
más importante son los de orden inferior, en este caso el armónico quinto y séptimo.
La velocidad síncrona en el quinto armónico es la quinta parte del principal, por tener
5p pares de polos, y su sentido de giro es el opuesto al del giro del motor. Este
armónico provoca, por lo tanto, un par de frenado. Al representar la curva del par,
correspondiente al quinto armónico, en función del deslizamiento (ver figura A.10), el
valor máximo de este armónico se halla a la izquierda del origen de coordenadas y su
valor nulo (sincronismo del quinto armónico) coincide con el valor de s = 1,2. Se
observa que el efecto más perjudicial de este armónico tiene lugar en el arranque,
disminuyendo seguidamente a medida que el motor va alcanzando mayores
velocidades.
En cuanto al séptimo armónico, el sentido de giro es igual al del principal, su curva
par-deslizamiento tiene, en el origen de coordenadas (s = 1), un valor positivo que irá
aumentando conforme la velocidad del motor crece, o cuando se reduce el
deslizamiento, hasta anularse en el momento en que alcance su velocidad de
sincronismo (n = n1/7). En este tramo, el armónico séptimo produce un par motor,
aunque, debido a que gira más despacio que el fundamental, este par se convierte en
un par resistente (ver figura A.10).
Figura A-10. Curvas M=f(s) de la onda de campo fund. y armónicos 5º y 7º.
106
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s El efecto de los armónicos quinto y séptimo, y aunque en menor medida el de los
armónicos correspondientes de orden superior, sobre el campo principal es apreciable
en la curva par-deslizamiento en función de la velocidad. Se produce una depresión
en la zona cercana al arranque, para aproximadamente s = 6/7.
A.6 Arranque
Tipos de arranque
El arranque es el proceso de puesta en marcha de la máquina. En esta operación, es
necesario que el par de arranque sea superior que el par resistente de carga, de esta
forma se obtiene un momento de aceleración que obliga a girar el rotor a una
velocidad cada vez más elevada, obteniendo el régimen permanente cuando se
igualan pares motor y resistente. El par de arranque puede llegar a ser tres veces el
par nominal. Los factores de seguridad empleados en el cálculo de los ejes y
elementos mecánicos de los motores hacen que este par de arranque no sea dañino o
destructivo para el motor. El proceso de arranque va acompañado de un consumo
elevado de corriente, ya que la resistencia R'c (ver apartado A.3) es nula en el instante
inicial, debido a que el deslizamiento es la unidad, por lo que el motor ofrece una baja
impedancia, estando prácticamente en cortocircuito. Esta corriente de arranque puede
llegar a ser hasta diez veces la corriente nominal. Las normas de los diferentes países
establecen las máximas corrientes de arranque permitidas. Para reducir las corrientes
en el momento de la puesta en marcha se emplean métodos especiales de arranque.
En el caso de los motores asíncronos existen 3 sistemas de arranque:
- Arranque directo
-
Arranque a tensión reducida
-
Conmutación estrella-triángulo
Arranque directo
Consiste en el arranque con el estator conectado directamente a una red eléctrica de la
tensión correspondiente. Se emplea en el caso de motores de baja potencia.
107
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s Arranque a tensión reducida
Consiste en intercalar un transformador entre la red y el motor, de tal forma que la
tensión aplicada en el arranque sea sólo una fracción de la asignada. En el caso de que
sea un autotransformador, el proceso puede realizarse en dos o tres escalones de
tensión. En el caso que sea un transformador regulable, el proceso se puede realizar
aplicando una tensión progresiva hasta llegar a la tensión nominal. Esta progresión de
tensión también se puede realizar mediante convertidores de tensión electrónicos
(conmutación mediante tiristores, etc.). Al tener en cuenta que el par varía con el
cuadrado de la tensión (ver apartado 3.5), y despreciando los efectos provocados por
la saturación en el momento de la puesta en marcha del motor, la relación entre la
puesta en marcha del motor a tensión reducida M'a respecto a la que se obtiene en
conexión directa Ma, será:
Ecuación A-35
donde χ indica la fracción de tensión, respecto a la asignada. Por este motivo, éste
método de puesta en marcha solamente es posible en los casos en que el par resistente
ofrecido por la carga no sea muy elevado. La corriente en el arranque en el motor, con
una tensión aplicada U1,mot = χ.U1,red, será:
Ecuación A-36
que corresponde a una corriente de red:
Ecuación A-37
Conmutación estrella-triángulo
Este método de arranque sólo se puede utilizar en aquellos motores que estén
preparados para funcionar en triángulo con la tensión de red. La máquina se conecta
en estrella y se pasa después a triángulo (ver apartado A.1) cuando está en
funcionamiento. Con este procedimiento de arranque se aplica al motor, en el
momento de la puesta en marcha, una tensión por fase de una magnitud 1/√3 de la
108
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s asignada. Desde el punto de vista analítico es el mismo caso que en el arranque a
tensión reducida, siendo χ =1/√3, y las relaciones de par se convierten en:
Ecuación A-38
Ecuación A-39
Es decir, tanto el par de arranque como la corriente de arranque en un arranque en
estrella son 1/3 veces el par y la intensidad de arranque del motor en un arranque en
triángulo.
109
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s Apéndice B. Presentación de los equipos ofertados por cada uno de los fabricantes. 110
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s 111
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s 112
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s 113
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s 114
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s 115
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s 116
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s 117
Diseño e implementación de un sistema de control para telares circulares Basado en PLC’s y VSD’s Apéndice C. Manual de instalación y Usuario. 118
7/23/2008 MANUAL TÉCNICO. AUTOMATIZACIÓN DEL TELAR CIRCULAR MAYER MV1 #128 Por: | Cesar A Felizzola P
1
INDICE LISTA DE EQUIPOS .............................................................................................................................................. 3 IDENTIFICACIÓN DE SEÑALES ............................................................................................................................. 3 Cajetín de Control .......................................................................................................................................... 3 Panel de Control ............................................................................................................................................. 5 Switches y Selectores ................................................................................................................................. 5 Alimentación y cableado de potencia ........................................................................................................ 5 PLANOS Y ESQUEMÁTICOS ................................................................................................................................. 7 Circuito interno del contador de vueltas ....................................................................................................... 7 VS‐G Box ......................................................................................................................................................... 7 Control del aire comprimido en la aceitera ................................................................................................... 8 Plano General ................................................................................................................................................. 9 PROGRAMACIÓN DEL VSD ................................................................................................................................ 11 drC ................................................................................................................................................................ 11 fUN ............................................................................................................................................................... 11 SET ................................................................................................................................................................ 11 I/O ................................................................................................................................................................ 12 PROGRAMACIÓN DEL PLC ................................................................................................................................ 12 TROUBLESHOOTING ......................................................................................................................................... 12 INTRODUCCIÓN A TwidoSoft 2.1 ...................................................................................................................... 15 Iniciar un nuevo proyecto ........................................................................................................................ 15 Acceder a la pantalla de Símbolos ........................................................................................................... 16 Agregar símbolos ..................................................................................................................................... 16 Definición de Símbolos ............................................................................................................................ 17 Direccionamiento de los Símbolos .......................................................................................................... 17 Acceder a la pantalla de Programa .......................................................................................................... 18 Programación .......................................................................................................................................... 18 Análisis del Programa .............................................................................................................................. 19 Conectar .................................................................................................................................................. 20 Comprobar Puerto de Comunicaciones ................................................................................................... 20 ANEXO 1 – Fotos ............................................................................................................................................... 22 ANEXO 2 – Documentación completa del programa del PLC ........................................................................... 26 2
LISTA DE EQUIPOS Equipo PLC VSD (Inverter) Rectificador 24VDC
Guardamotor Contactor * Contactor* Relé 8pines Base para relé 8 pines Resistencia de Frenado Porta Fusible Modelo Telemecanique Twido ‐ TWDLCAA24DRF Telemecanique Altivar ‐ ATV31HU30M3XA Telemecanique ABL7 RE2405 Telemecanique GV2ME16 / 9 ‐ 14A Square D ‐ Class 8502 Type PE 5.00 ‐ Series B Square D ‐ Class 8502 Type PD 3.10E ‐ Series B Telemecanique RUMC2AB1B7 Telemecanique RUZC2M Mitsubishi FR‐ABR‐3.7K 6x32 Fusible 6x32 Tabla 1. Cantidad 1 1 1 1 1 1 3 3 1 1 1 *Estos equipos se encuentran instalados en la máquina original y pueden ser reutilizados. IDENTIFICACIÓN DE SEÑALES Antes de la instalación o remoción de equipos es recomendable identificar las señales de interés ubicadas en las siguientes partes de la máquina: Cajetín de Control •
•
Alimentadores: o Si la máquina no posee aún un VS‐G BOX solo sería un cable con 24VAC de alimentación de los mismos. o Si está instalada la VS‐G BOX, entonces se deberán ubicar 4 cables: ƒ 24VAC (Alimentación). ƒ 0VAC (Alimentación) ƒ 2 señales de parada. Sensores de Aguja: 3
Un lazo (2 cables) que alimentan a los sensores. Si alguno de ellos se ha disparado, al rastrear el cable este tendrá continuidad con el chasis de la máquina, por ello se recomienda que todos estén armados a la hora de hacer el sondeo. Puertas: o Un lazo. Si las puertas se encuentra cerradas, debería existir continuidad entre ambos cables, los cuales llevarían una señal de 24VAC, por otra parte si alguna de ellas se abre se perdería esta continuidad y solo el cable de alimentación estaría energizado. Este lazo puede encontrarse también en la parte interna del panel de control. Pulsadores.: o Start: ƒ Son dos lazos de control independientes, uno para los pulsadores derecho y posterior de la máquina y otro para el pulsador del lado izquierdo. Son NC y solo se tendrá continuidad entre ambos extremos cuando este se encuentre presionado. o Jog: ƒ Exactamente igual que para el caso de los pulsadores de Start. Generalmente el cable que alimenta al Start, también es utilizado para el Jog o Stop: ƒ Al igual que en los casos de Start y Jog, se tiene un cableado para los pulsadores derecho y posterior, y otro distinto para el izquierdo, sin embargo estos dispositivos tienen un contacto NC y otro NA, ambos están conectados y van hacia el cajetín de control, lo que significa que en este caso se tendrán otros dos cables por lazo, ya que se alimenta con la misma señal de 24VAC del Start y Jog. Se debe prestar particular atención si se va a recablear, en cuál de los contactos corresponde a NC y NA. Aceitera. o Como se puede observar en la Figura 3. las señales de este dispositivo son 4: ƒ 24VAC (Alimentación) ƒ 0VAC(Alimentación) ƒ Una señal de activación. ƒ Una señal de que indica parada por bajo nivel de aceite. Contador: o La logística de cableado es muy parecida a la de la aceitera pero se incluyen los impulsos. ƒ 24VAC (Alimentación) ƒ 0VAC(Alimentación) ƒ Una señal de activación. ƒ Una señal de que indica parada cuenta alcanzada. o
•
•
•
•
4
ƒ
•
2 cables a los cuales va conectada la Señal de impulso. Impulsos. o Se compone de únicamente dos cables los cuales se conectan y desconectan en cada giro, para indicar al circuito del contador que la máquina ha completado una vuelta. Panel de Control Switches y Selectores • Switch para la desactivación de parada por Alimentadores. • Switch para el cambio de la velocidad del motor. • Switch de encendido de la luz. • Selector de los ventiladores en sus 3 modalidades: o Encendido. o Apagado. o Auto. • Adicionalmente se deberá identificar el lazo que gobierna el encendido de la luz piloto ubicada en el front panel, la cual se mantendrá con sus contactos a 0VAC y 24VAC. Alimentación y cableado de potencia Estas se encuentran en la regleta del tablero y se pueden ubicar siguiendo las guías de cable que entran por las aperturas circulares de la parte posterior. Las 8 aperturas que se encuentran distribuidas de la siguiente manera (Vistas de frente y comenzando por la izquierda): 1) Alimentación de Línea. a) 3 cables de fase (L1, L2, L3) y el neutro. 2) Cables al motor, configuración Y. a) Tres cables de alimentación (U1, V1, W1). b) Uno de los polos para el fusible térmico (Será removido porque se instalará un guardamotor). c) Tierra. 3) Cables al motor, configuración Δ. a) Tres cables de alimentación (U2, V2, W2). b) El polo restante para el fusible térmico. c) Tierra. 4) Vacío. 5) Cables para el transformador utilizado para el arranque (Será removido y reemplazado por el variador). 5
6) Vacío. 7) Transformador. a) T1 Alimentación. b) T2 Alimentación. c) Tierra. d) 0VAC. e) 24VAC. f) 27VAC. g) 32VAC. h) 0VAC. i) 22VAC. 8) Ventilador. a) T1 (Alimentación). b) T2 (Alimentación). c) T3 (Alimentación). d) Tierra. 6
PLANOS Y ESQUEMÁTICOS Circuito interno del contador de vueltas sw(1) 24V~
gr(8)
~
Z1
+
-
br
A
II
~
B
C
D
20
Z2
Imp
470
uF
Z5
21
Z3
Z4
22
b0
gr
(I)
6,8Ω
1W
33 kΩ
2N6388
2 uF
1 kΩ
bl (3)
Figura 1. Diagrama del circuito interno del contador de vueltas. VS­G Box 11
Houptschutz
Spannung exren
Umax 42V~
Imax 1A
10
9
8
Spannung
extern
Umax 42V~
Imax 0,5A
Kontaktstift
oben
K1
7
S1
Kontaktstift
unten
6
5
4
3
2
12-24V
1
Relais K1 bei störung angezogen
Figura 2. Diagrama de conexiones del VS‐G Box. 7
Control del aire comprimido en la aceitera Figura 3. Diagrama del circuito interno. Control del aire comprimido en la aceitera. 8
Plano General Figura 4. 9
220V, 3 fases, 60 Hz.
4 hilos
PE
N
L1
L2
L3
K2
S1
Switch
Principal
Ventiladores
Guardamotor
G1
Class 8502
Type PD 3.10 E
GV2ME16 / 9 - 14A
220V, 3 fases, 60 Hz. 4 hilos
1L1
2T1
3L2
4T2
5L3
6T3
0 VAC
24 VAC
Panel de
Control
ON
K5
AUTO
OFF
N
24VDC
0VDC
PE
PE
0VDC
24VDC
PE
ABL7 RE2405
SELECTOR
VENT.
K4
MANUAL
Habilitados
Alimentadores
Velocidad
del Motor
Rapida (55 rpm)
Luz
I0.0.5
K4
ON
VSG
BOX
10
A1
3
I.0.0.4
Q0.0.4
L11
I0.0.6
Q0.0.5
L13
I0.0.5
Q0.0.6
L14
I0.0.4
Q0.0.7
I0.0.3
COM2
I0.0.2
Q0.0.8
a1
L1
L2
VSD
Altivar
ATV31HU
30M3XA
b1
Oiler
PLC
L3
L2
L1
T3
T2
T1
W2
U2
V2
COM3
QO.0.9
COM
PE
0V
N
24V
L
A1
b3
K1
Class 8502
Type PD 5.00 E
a3
Puertas
Contactor
Principal
Mitsubishi
FR-ABR–
3,7KW
Luz Piloto
A2
Contador
Motor Electrico
Resistencia
de Frenado
K6
A1
Guardamotor
Termomagnetico
I0.0.10
Azul
Counter
Motor
Principal
Gris
Sensores de Aguja
Q0.0.9
Contacto
Normalmente
Abierto
Marron
Sensor
Diseño e implementación de un sistema de control, para telares circulares, basado en PLC’s y VSD’s
PROYECTO DE GRADO presentado por César Andrés Felizzola Piñate - Julio 2.008
Amarillo
F1
2,60 kW
Verde
Carne
Resistencia
24V
I0.0.7
Twido
TWDLCAA24DRF
STOP
Enchufe
Hembra
COM
COM1
A2
Aceitera
I0.0.3
I.0.0.2
Enchufe
Macho
Q0.0.3
I0.0.8
I0.0.1
K5
K1
Q0.0.2
I0.0.9
I0.0.0
JOG
Pulsador
I0.0.10
A2
OFF
START
Bobina de
contactor o rele
Q0.0.1
I0.0.8
Lenta (40 rpm)
1
Switch
2 posiciones
Mantenidas
LUZ
PRINCIPAL
Q0.0.0
I0.0.11
Desabilitados
Pulsadores
v
A1
I0.0.12
I0.0.1
5
Selector
3 posiciones
Mantenidas
A2
K2
I0.0.0
I0.0.6
LEYENDA
K1
U
v
0 VAC
22 VAC
U
COM0
A1
PE
Fuente de Poder
I0.0.13
V
N
K6
W
V
A2
Alimentadores
PB
0 VAC
24 VAC
27 VAC
32 VAC
PA / +
Transformador
de Control
U
L3
PE
0 VDC
24 VDC
UNIVERSIDAD SIMÓN
BOLÍVAR
I.0.0.11
Plano General
Telar Circular Marca Mayer - Modelo MV1
10
PROGRAMACIÓN DEL VSD Esta se realiza desde el mismo display del equipo, accediendo a los menús con el botón de ENTER y regresando con el botón de ESC. Para navegar por las opciones de cada entrada, se utilizan las flechas (arriba y abajo). Una vez desplegada la opción que se desea programar, se debe dejar presionado el botón ENTER hasta que la selección parpadee. Gran parte de la configuración del equipo se debe mantener como viene de fábrica, sin embargo se modificarán los parámetros de cada menú indicados a continuación: drC bFr UnS FrS nCr NSP COS SCS 60 220 60 9.3 3460 0,93 Str1 Frecuencia estándar del motor [Hz]. Tensión nominal del motor [V]. Frecuencia nominal del motor [Hz]. Corriente nominal del motor [A]. Velocidad nominal del motor [1/min]. Coseno del ángulo de desfase del motor. Grabación de la configuración. Presionar ENT por 2 segundos.
rNP nO LI4 40 L13 10 Str1 Modo de parada normal. Adaptación de la rampa de deceleración. 2 Velocidades Preseleccionadas. Segunda Velocidad preseleccionada [Hz]. Marcha paso a paso. Consigna en marcha paso a paso [Hz]. Grabación de la configuración. Presionar ENT por 2 segundos.
2 0.2 0 60 40 20.5 19.6 10 Tiempo de la rampa de aceleración [Segundos]. Tiempo de la rampa de deceleración [Segundos]. Frecuencia para la mínima Velocidad [Hz]. Frecuencia para la máxima Velocidad [Hz]. Frecuencia de la segunda Velocidad programada [Hz]. Limitación de Corriente [A]. Protección térmica del Motor (Corriente térmica Max) [A]. Frecuencia para la marcha paso a paso (Jog) [Hz]. fUN StC ‐ Stt StC ‐ brA PSS ‐ PS2 PSS‐SP2 JOG‐JOG JOG ‐ JGF SCS SET ACC dEC LSP HSP SP2 CLI ItH JGF 11
I/O TCC TCt r1 SCS 2C PFO nO Str1 Control 2 Hilos o 3 Hilos. Tipo de control 2 Hilos. Relé r1. Grabación de la configuración. Presionar ENT por 2 segundos.
El resto de los parámetros se mantienen con la configuración inicial de fábrica. Para información más detallada sobre estas y el resto de las funciones, referirse al manual de programación del ATV31. PROGRAMACIÓN DEL PLC La información sobre el programa, símbolos, uso de memoria y todo lo que respecta a la programación del PLC se encuentra en el ANEXO 2. TROUBLESHOOTING Si la máquina no arranca y se desconoce la fuente del problema, se recomienda hacer lo siguiente. Coloque todos los switches en OFF (Luz, deshabilitador de los alimentadores, velocidad lenta del motor), y observe los indicadores luminosos del PLC. La vista en condiciones normales debería ser como se muestra en la figura 5. Figura 5. Vista frontal del PLC en condiciones de identificación de falla. 12
Puede identificar la raíz de la falla, utilizando la siguiente tabla que indica a que corresponde cada señal luminosa. Indicadores Superiores Nro. Señal asociada Solución 0 Ventiladores en modo AUTO Coloque el selector del ventilador en la posición central que corresponde a apagado y vuelva a revisar las luces de status. 1 Ventiladores encendidos. Coloque el selector del ventilador en la posición central que corresponde a apagado y vuelva a revisar las luces de status. 2 Jog Revise que no se encuentre presionado ninguno de los pulsadores de Jog, y revise de nuevo las luces de status. 3 Start Revise que no se encuentre presionado ninguno de los pulsadores de Start, y revise de nuevo las luces de status. 4 Stop Este indicador debe mantenerse encendido, ya que por seguridad se utiliza un switch NC, si la luz no está encendida revise que ninguno de los pulsadores de stop está presionado, y en caso de que el problema persista, revise las conexiones internas de los pulsadores. 5 Velocidad Lenta 6 7 8 Revise que ninguna de las luces de los alimentadores se encuentra encendida, en caso de que el problema persista, revise la tensión de los Señal de los hilos y el buen funcionamiento de cada alimentador. Generalmente se alimentadores presentan fallas en los contactos internos del mismo, así como daño en los bombillos. Presione el botón correspondiente a la deshabilitación de los Deshabilitación de alimentadores y vuelva a revisar que las luces de status se encuentran Alimentadores. como en la figura. Cuenta Alcanzada 10 Pertas cerradas. 12 13 Encendido de la luz. Presione el botón correspondiente al encendido de la luz y vuelva a revisar que las luces de status se encuentran como en la figura. 9 11 Presione el botón correspondiente al cambio de velocidad y vuelva a revisar que las luces de status se encuentran como en la figura. Revise el contador de vueltas, si la luz no está prendida compare el numero que aparece en el display con el del set up, el bombillo podría estar quemado. Revise que la puerta y los paneles laterales se encuentran cerrados y que los cables que hacen puente no se han soltado. Revise que todos los sensores se encuentren armados, si el problema persiste, retire una por una las bases de los conectores con el cable de los Disparo de agujas. alimentadoras y asegúrese de que los cables no estén haciendo contacto con el chasis de la máquina Bajo nivel de aceite. Revise el nivel de aceite en la aceitera. Añada lubricante hasta que la luz se apague. No asignado. 13
Indicadores Inferiores Nro. Señal asociada Solución 0 Activación del contactor del motor. Este indicador debe encenderse una vez que el PLC comience a correr el programa, si no lo hace, verifique el mismo tiene la luz de RUN encendida, si no lo está vuelva a descargar el programa en el PLC. 1 Activación del contactor de los Ventiladores 2 No Asignado 3 4 5 6 Si el motor se encuentra detenido, y esta luz se encuentra activada, verifique que el selector no se encuentra en la posición ON. Si se ha seleccionado el modo automático presione el pulsador de stop. Encendido de la luz Presione el botón de encendido de la luz, este indicador no puede estar encendido si la luz superior Nro. 6 no está activada. Señal de Run hacia Si este indicador se encuentra encendido y el motor no arranca, revise el el VSD. status de VSD Señal de Jog hacia Si al accionar el pulsador de Jog este indicador se enciende pero el motor el VSD. permanece detenido, revise el VSD Señal de velocidad Este indicador no puede estar encendido si la luz superior 5 no lo está. lenta hacia el VSD. Para apagarla presione el botón de marcha lenta en el panel de control. 7 No Asignado 8 No Asignado Activación del contador y la aceitera 9 Si esta señal se encuentra encendida con el motor detenido, presione el botón de stop y verifique el status de nuevo. PWR POWER Esta luz se debe encender cuando el PLC se encuentra alimentado correctamente, si no se enciende revise el switch de encendido de la máquina. RUN RUN Este indicador se enciende cuando el PLC se encuentra ejecutando un programa. Si se mantiene apagado cargue de nuevo el programa. ERR ERROR Debe titilar mientras el PLC arranca y luego apagarse, si se mantiene encendida o titila existe un error en la ejecución del programa. Consulte el manual del equipo para determinar la falla. START START Este indicador solo se enciende cuando se está iniciando la ejecución de un programa. Si se mantiene encendida o titila revise el manual del equipo. Si al presionar los pulsadores y al activar los sensores no se enciende ningún indicador en el PLC, se debe revisar que el conector que se encuentra en la parte posterior del panel de control está debidamente conectado. 14
En caso de que todas las señales se encuentren bien y el motor no arranque, revise el mensaje en la pantalla del VSD, si es distinto a RdY, remítase al manual de programación del equipo para identificar la falla. INTRODUCCIÓN A TwidoSoft 2.1 Iniciar un nuevo proyecto 15
Acceder a la pantalla de Símbolos Agregar símbolos 16
Definición de Símbolos Nombre del símbolo
Comentario o descripción del
símbolo
Filtro para la dirección del simbolo, se divide por
el tipo del mismo. Ej %I entrada, %Q Salida, etc
Direccionamiento de los Símbolos 17
Acceder a la pantalla de Programa Cambio a la ventana de
Programa
Programación 18
Se crea el programa que se ejecutará de forma secuencial en el PLC. Análisis del Programa 19
En el análisis del programa se verifica que el mismo no pese ningún error, y en caso de haberlo, nos indica cual es y en que parte del programa se encuentra para poder corregirlo, una vez analizado el programa, se puede conectar la computadora con el PLC. Conectar Si no se puede realizar la transferencia se marca
uno de estos recuadros indicando la causa
Transferir el programa de la
PC al PLC
Transferir el programa del
PLC a la PC
Supervisar el programa que
se encuentra en ejecución en
el PLC
20
Comprobar Puerto de Comunicaciones Este paso es opcional y solo hace falta realizarlo si la computadora no reconoce automáticamente el puerto virtual que se crea cuando se conecta el cable. Si aparece una ventana de error que indica que es imposible abrir el puerto solicitado (Usualmente COM1), se debe verificar en TwidoSoft, cual fue asignado a la conexión y en la ventana de protocolo de comunicación que aparecerá luego del error, se selecciona el mismo puerto. Luego de esto se puede regresar al paso de conexión. Selección del puerto de
conexion.
Para una información u orientación más detallada sobre el uso del programa y las características específicas de cada función, se recomienda revisar la ayuda de TwidoSoft. 21
ANEXO 1 – Fotos 22
Figura 6. Maquina #128 Antes de la instalación. Figura 7. Vista frontal del panel de control. 23
Figura 8. Vista interna del panel de control (Terminado) Figura 9. Vista Frontal del PLC Twido. 24
Figura 11. Vista Frontal del VSD Altivar ATV31. Figura 12. Vista Frontal de la VS‐G BOX. 25
Figura 13. Vista superior de la resistencia de frenado. Figura 14. Vista de la máquina #128 ya finalizada 26
ANEXO 2 – Documentación completa del programa del PLC 27
09/07/2008
Programa de control Rev1.2.twd
TwidoSoft
Automatización Telar #128
1/14
09/07/2008
Programa de control Rev1.2.twd
Información de programa
Fecha
Autor
Servicio
Destino
Índice
Propiedad industrial
22/08/2008
César Felizzola
Pasante
TWDLCAA24DRF
Comentarios
Este programa representa la lógica de control aplicada para la automatización del telar circular Mayer MV1 #128, propiedad de
PRODALAM C.A, el cual originalmente estaba controlado únicamente por elementos electromecánicos (Básicamente relés y
contactores). El sistema en general posee ademas del PLC aqui descrito, un VSD Altivar ATV31, y un pequeño grupo de relés
y contactores que accionan los distintos dispositivos.
El esquema de control aplicado, no difiere mucho del original, sin embargo la centralización y modernización del sistema,
permiten un mejoramiento en la confiabilidad y eficiencia del proceso.
2/14
09/07/2008
Programa de control Rev1.2.twd
Resumen
Portada....................................................................................... 1
Resumen....................................................................................... 1
Configuración del hardware.................................................................... 2
Configuración objetos de memoria.............................................................. 3
Configuración uso de memoria.................................................................. 4
Programa...................................................................................... 5
Símbolos...................................................................................... 9
Referencias cruzadas......................................................................... 11
Número total de páginas...................................................................... 14
3/14
09/07/2008
Programa de control Rev1.2.twd
Configuración del hardware
Base
TWDLCAA24DRF - Unidad de base compacta, 230V AC, con 14 entradas de 24 V CC y 10 salidas
de relé de 2 A. Bloques de terminales de tornillo no extraíbles.
Configuración de entrada
Entrada Utilizado
%I0.0
%I0.1
%I0.2
%I0.3
%I0.4
%I0.5
%I0.6
%I0.7
%I0.8
%I0.9
%I0.10
%I0.11
%I0.12
Sí
Sí
Sí
Sí
Sí
Sí
Sí
Sí
Sí
Sí
Sí
Sí
Sí
Símbolo
FAN_AUTO
FAN_ON
JOG_IN
START_IN
STOP_IN
SELECTOR_VELOCIDAD
LUZ_IN
VSG
ALIMENTADORES_OFF
CONTADOR
PUERTAS
SENSOR_AGUJAS
ACEITERA
Configuración de salida
Salida Utilizado
%Q0.0
%Q0.1
%Q0.3
%Q0.4
%Q0.5
%Q0.6
%Q0.9
Sí
Sí
Sí
Sí
Sí
Sí
Sí
Símbolo
CONTACTOR_MOTOR
FAN_OUT
LUZ_OUT
RUN
JOG
VEL_2
ACTIVACION
Filtrado
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
3
Retención R/S
ms
ms
ms
ms
ms
ms
ms
ms
ms
ms
ms
ms
ms
No
No
No
No
No
No
No
No
No
No
No
No
No
No
No
No
No
No
No
No
No
No
No
No
No
No
Utilizado por
Lógica
Lógica
Lógica
Lógica
Lógica
Lógica
Lógica
Lógica
Lógica
Lógica
Lógica
Lógica
Lógica
de
de
de
de
de
de
de
de
de
de
de
de
de
aplic
aplic
aplic
aplic
aplic
aplic
aplic
aplic
aplic
aplic
aplic
aplic
aplic
Estado Utilizado por
No
No
No
No
No
No
No
Lógica
Lógica
Lógica
Lógica
Lógica
Lógica
Lógica
de
de
de
de
de
de
de
aplicación
aplicación
aplicación
aplicación
aplicación
aplicación
aplicación
Módulos del bus de ampliación
Configuración de puerto serie
+--------------------------------------------------------------+
| Puerto serie 1
|
+--------------------------------------------------------------+
| Protocolo
: Conexión remota
|
| Dirección
: 0
|
| Caudal
:
|
| Bits de datos
:
|
| Paridad
:
|
| Bit de parada
:
|
| Fin de trama
:
|
| Timeout de respuesta (x 100 ms)
:
|
| Desbordamiento de trama (ms)
:
|
+--------------------------------------------------------------+
4/14
09/07/2008
Programa de control Rev1.2.twd
Configuración objetos de memoria
Bits de memoria
% M
permitidos
%M0
%M1
%M2
%M3
%M4
%M5
%M6
%M7
%M8
Sí
Sí
Sí
Sí
Sí
Sí
Sí
Sí
Sí
Utiliz
Sí
Sí
Sí
Sí
Sí
Sí
Sí
Sí
Sí
Símbolos
SENSORES_OK
ARRANQUE
STATUS_OK
PARADA
RUNNING
JOGGING
AUTO
START_FAN
START_MOTOR
5/14
09/07/2008
Programa de control Rev1.2.twd
Uso de memoria
Estadísticas de utilización de la memoria
Datos del usuario :
Bits de memoria
:
Palabras de mem.
:
Copia de seguridad realizada :
RAM = EEPROM
:
Constantes
:
Configuración
:
Mem. datos disp.
:
9
0
???
???
0
178
3189
Programa de aplicación :
Código ejecutable
Datos de programa
Cambios en línea
Mem. códigos disp.
:
210
:
0
:
0
: 16174
Otros :
Datos ejecutivos
:
Bits (0.1%)
Palabras (0.0%)
Palabras
Palabras (0.0%)
Palabras (5.2%)
Palabras (92.4%)
Palabras
Palabras
Palabras
Palabras
(1.3%)
(0.0%)
(0.0%)
(98.7%)
80 Palabras (2.3%)
Asignación utilizada para cada objeto
+-----------------------------+-----------+--------+----------+-------------+
|
| Tipo
| Máxima | Asignada | Configurada |
+-----------------------------+-----------+--------+----------+-------------+
| Constantes
| %KW
|
256 |
0 | Automático |
| Contadores progresivos
| %C
|
128 |
0 | Automático |
| Conmutadores de tambor
| %DR
|
8 |
0 | Automático |
| Contadores rápidos
| %FC
|
3 |
0 | Automático |
| Registros LIFO/FIFO
| %R
|
4 |
0 | Automático |
| Palabras de mem.
| %MW
|
3000 |
0 | Automático |
| PLS/PWM
| %PLS/%PWM |
0 |
0 | Automático |
| Desplazar registros de bits | %SBR
|
8 |
0 | Automático |
| Fechador en línea
|
|
16 |
0 | Automático |
| Contadores de pasos
| %SC
|
8 |
0 | Automático |
| Temporizadores
| %TM
|
128 |
0 | Automático |
| Contadores muy rápidos
| %VFC
|
1 |
0 | Automático |
+-----------------------------+-----------+--------+----------+-------------+
6/14
09/07/2008
Programa de control Rev1.2.twd
Ladder
PUERTAS
0
%I0.10
SENSOR_AGUJAS
%I0.11
VSG
%I0.7
CONTADOR
%I0.9
ACEITERA
%I0.12
SENSORES_OK
%M0
ALIMENTADORES_...
%I0.8
1
%I0.0.10
%I0.0.11
%I0.0.7
%I0.0.8
PUERTAS
SENSOR_AGUJAS
VSG
ALIMENTADORES_OFF
%I0.0.9
CONTADOR
%I0.0.12
%M0
ACEITERA
SENSORES_OK
Señal de parada por apertura de puertas.
Señal de parada proveniente de los sensores de aguja rota.
Señal de parada por rotura de hilos, proveniente de la VS-G BOX.
Señal proveniente del panel de control que desactiva la parada por rotura de hilo
proveniente de los alimentadores.
Señal de parada proveniente del contador. Se genera cuando la máquina ha alcanzado
el número de vueltas predeterminadas.
Señal de parada proveniente de la aceitera.
Bandera interna del sistema que indica que todos los sensores se encuentran en status
OK
FIRST_CYCLE
%S13
ARRANQUE
%M1
S
COLD_START
%S0
HOT_START
%S1
2
%S13
%S0
FIRST_CYCLE
COLD_START
%S1
HOT_START
%M1
ARRANQUE
FIRST_CYCLE
%S13
COLD_START
%S0
HOT_START
%S1
Bandera de sistema que indica primer ciclo de ejecución del PLC.
Bandera de sistema que indica primer ciclo de ejecución del PLC luego de una falla en
la alimentación sin perdida de memoria.
Bandera de sistema que indica primer ciclo de ejecución del PLC luego de una falla en
la alimentación con perdida de memoria.
Bandera interna, que indica que el PLC acaba de ser arrancado o se esta recuperando
de una parada inesperada.
START_IN
%I0.3
P
ARRANQUE
%M1
R
JOG_IN
%I0.2
STOP_IN
%I0.4
N
%S13
%S0
FIRST_CYCLE
COLD_START
%S1
HOT_START
%I0.0.3
START_IN
%I0.0.2
JOG_IN
%I0.0.4
STOP_IN
%M1
ARRANQUE
Bandera de sistema que indica primer ciclo de ejecución del PLC.
Bandera de sistema que indica primer ciclo de ejecución del PLC luego de una falla en
la alimentación sin perdida de memoria.
Bandera de sistema que indica primer ciclo de ejecución del PLC luego de una falla en
la alimentación con perdida de memoria.
Señal que proviene de los pulsadores de Start e indica que se quiere poner en marcha
la máquina.
Señal que proviene de los pulsadores de jog, e indica que se desea mover la máquina
bajo esta modalidad.
Señal proveniente de los pulsadores de Stop e indica que se desea hacer una parada
manual de la máquina.
Bandera interna, que indica que el PLC acaba de ser arrancado o se esta recuperando
de una parada inesperada.
7/14
09/07/2008
3
4
ARRANQUE
%M1
SENSORES_OK
%M0
Programa de control Rev1.2.twd
STATUS_OK
%M2
%M1
ARRANQUE
Bandera interna, que indica que el PLC acaba de ser arrancado o se esta recuperando
de una parada inesperada.
%M0
SENSORES_OK
%M2
STATUS_OK
Bandera interna del sistema que indica que todos los sensores se encuentran en status
OK
Bandera interna que indica que la máquina está lista para operar.
ARRANQUE
%M1
PARADA
PARADA
%M3
%M3
S
SENSORES_OK
%M0
RUNNING
%M4
R
STOP_IN
%I0.4
N
%M1
ARRANQUE
Bandera interna, que indica que el PLC acaba de ser arrancado o se esta recuperando
de una parada inesperada.
%M0
SENSORES_OK
Bandera interna del sistema que indica que todos los sensores se encuentran en status
OK
Señal proveniente de los pulsadores de Stop e indica que se desea hacer una parada
manual de la máquina.
Bandera interna que se enciende cuando se ha detectado algun elemento que requiera
detener la máquina.
Bandera interna que indica que el el sistema se encuentra en estado running.
%I0.0.4
STOP_IN
%M3
PARADA
%M4
RUNNING
START_IN
5
%I0.3
P
STOP_IN
RUNNING
%I0.4
%M4
S
%I0.0.3
START_IN
%M2
%I0.0.4
STATUS_OK
STOP_IN
%M4
RUNNING
JOG_IN
6
STATUS_OK
%M2
%I0.2
STATUS_OK
%M2
STOP_IN
RUNNING
JOGGING
%I0.4
%M4
%M5
%I0.0.2
JOG_IN
%M2
%I0.0.4
STATUS_OK
STOP_IN
%M4
RUNNING
%M5
JOGGING
PARADA
7
8
Señal que proviene de los pulsadores de Start e indica que se quiere poner en marcha
la máquina.
Bandera interna que indica que la máquina está lista para operar.
Señal proveniente de los pulsadores de Stop e indica que se desea hacer una parada
manual de la máquina.
Bandera interna que indica que el el sistema se encuentra en estado running.
Señal que proviene de los pulsadores de jog, e indica que se desea mover la máquina
bajo esta modalidad.
Bandera interna que indica que la máquina está lista para operar.
Señal proveniente de los pulsadores de Stop e indica que se desea hacer una parada
manual de la máquina.
Bandera interna que indica que el el sistema se encuentra en estado running.
Bandera interna que indica que el sistema está en estado Jogging o marcha paso a
paso.
START_MOTOR
%M8
R
%M3
%M3
PARADA
%M8
START_MOTOR
Bandera interna que se enciende cuando se ha detectado algun elemento que requiera
detener la máquina.
Bandera interna que controla la señal de arranque de motor que va hacia el VSD.
RUNNING
AUTO
%M4
%M6
JOGGING
%M5
8/14
09/07/2008
Programa de control Rev1.2.twd
%M4
RUNNING
Bandera interna que indica que el el sistema se encuentra en estado running.
%M5
JOGGING
Bandera interna que indica que el sistema está en estado Jogging o marcha paso a
paso.
%M6
AUTO
Bandera interna que indica que hay una petición o el motor se encuetra en movimiento,
por lo que todos los dispositivos asociados al mismo se deben encender.
CONTACTOR_MOT...
%Q0.0
9
%Q0.0.0
CONTACTOR_MOTOR
Salida correspondiente al contactor del motor. Voltaje AC
AUTO
10
START_MOTOR
%M8
%M6
ACTIVACION
%Q0.9
PARADA
%M3
R
SELECTOR_VELOC...
%I0.5
%Q0.6
VEL_2
JOGGING
JOG
%M5
%Q0.5
FAN_AUTO
START_FAN
%M7
%I0.0
11
%M6
AUTO
Bandera interna que indica que hay una petición o el motor se encuetra en movimiento,
por lo que todos los dispositivos asociados al mismo se deben encender.
%M8
%Q0.0.9
%M3
START_MOTOR
ACTIVACION
PARADA
%I0.0.5
SELECTOR_VELOCIDAD
Bandera interna que controla la señal de arranque de motor que va hacia el VSD.
Salida de activación del contador y del dispositivo de lubricación Voltaje AC.
Bandera interna que se enciende cuando se ha detectado algun elemento que requiera
detener la máquina.
Proviene del botón de velocidad ubicado en el panel de control y determina si la
máquina se moverá a velocidad rápida o lenta cuando se ponga en marcha.
Salida hacia el VSD, que determina a que velocidad trabajará el motor cuando se
encuentre en modo RUN. Voltaje DC.
Bandera interna que indica que el sistema está en estado Jogging o marcha paso a
paso.
%Q0.0.6
VEL_2
%M5
JOGGING
%Q0.0.5
JOG
Salida hacia el VSD, que indica modo JOG. Voltaje DC.
%I0.0.0
FAN_AUTO
%M7
START_FAN
Señal proveniente del selector del panel de control, que indica que el ventilador se
encuentra en modo automático
Bandera interna que controla la salida hacia le contactor de los ventiladores.
START_MOTOR
%M8
%M8
%Q0.0.4
12
RUN
%Q0.4
START_MOTOR
RUN
Bandera interna que controla la señal de arranque de motor que va hacia el VSD.
Salida hacia el VSD que indica modo RUN del motor. Voltaje DC
FAN_ON
FAN_OUT
%I0.1
%Q0.1
START_FAN
%M7
%I0.0.1
FAN_ON
Señal proveniente del selector del panel de control, que indica que el ventilador se
9/14
09/07/2008
13
Programa de control Rev1.2.twd
%M7
START_FAN
encuentra en modo ON (Encendido)
Bandera interna que controla la salida hacia le contactor de los ventiladores.
%Q0.0.1
FAN_OUT
Salida correspondiente al contactor de los ventiladores. Voltaje AC
LUZ_IN
LUZ_OUT
%I0.6
%Q0.3
%I0.0.6
%Q0.0.3
LUZ_IN
LUZ_OUT
Señal de encendido de la luz de la máquina. Proviene del switch en el panel de control.
Salida hacia la luz interna de la máquina. Voltaje AC.
RUNG 14 FIN DEL PROGRAMA
10/14
09/07/2008
Programa de control Rev1.2.twd
Símbolos
Dirección
Símbolo
%I0.0.0
GO
STOP_OUT
VSG1
ACTIVACIOMN
FAN_AUTO
%I0.0.1
FAN_ON
%I0.0.2
JOG_IN
%I0.0.3
START_IN
%I0.0.4
STOP_IN
%I0.0.5
SELECTOR_VELOCIDAD
%I0.0.6
LUZ_IN
%I0.0.7
%I0.0.8
VSG
ALIMENTADORES_OFF
%I0.0.9
CONTADOR
%I0.0.10
%I0.0.11
%I0.0.12
%M0
PUERTAS
SENSOR_AGUJAS
ACEITERA
SENSORES_OK
%M1
ARRANQUE
%M2
%M3
STATUS_OK
PARADA
%M4
RUNNING
%M5
JOGGING
%M6
AUTO
%M7
START_FAN
%M8
START_MOTOR
Comentario
Señal proveniente del selector del panel de control, que indica que el
ventilador se encuentra en modo automático
Señal proveniente del selector del panel de control, que indica que el
ventilador se encuentra en modo ON (Encendido)
Señal que proviene de los pulsadores de jog, e indica que se desea mover
la máquina bajo esta modalidad.
Señal que proviene de los pulsadores de Start e indica que se quiere
poner en marcha la máquina.
Señal proveniente de los pulsadores de Stop e indica que se desea hacer
una parada manual de la máquina.
Proviene del botón de velocidad ubicado en el panel de control y
determina si la máquina se moverá a velocidad rápida o lenta cuando se
ponga en marcha.
Señal de encendido de la luz de la máquina. Proviene del switch en el
panel de control.
Señal de parada por rotura de hilos, proveniente de la VS-G BOX.
Señal proveniente del panel de control que desactiva la parada por rotura
de hilo proveniente de los alimentadores.
Señal de parada proveniente del contador. Se genera cuando la máquina
ha alcanzado el número de vueltas predeterminadas.
Señal de parada por apertura de puertas.
Señal de parada proveniente de los sensores de aguja rota.
Señal de parada proveniente de la aceitera.
Bandera interna del sistema que indica que todos los sensores se
encuentran en status OK
Bandera interna, que indica que el PLC acaba de ser arrancado o se esta
recuperando de una parada inesperada.
Bandera interna que indica que la máquina está lista para operar.
Bandera interna que se enciende cuando se ha detectado algun elemento
que requiera detener la máquina.
Bandera interna que indica que el el sistema se encuentra en estado
running.
Bandera interna que indica que el sistema está en estado Jogging o
marcha paso a paso.
Bandera interna que indica que hay una petición o el motor se encuetra
en movimiento, por lo que todos los dispositivos asociados al mismo se
deben encender.
Bandera interna que controla la salida hacia le contactor de los
ventiladores.
Bandera interna que controla la señal de arranque de motor que va hacia
el VSD.
11/14
09/07/2008
%M9
%Q0.0.0
%Q0.0.1
%Q0.0.3
%Q0.0.4
%Q0.0.5
%Q0.0.6
VSG2
CONTACTOR_MOTOR
FAN_OUT
LUZ_OUT
RUN
JOG
VEL_2
%Q0.0.9
ACTIVACION
%S0
COLD_START
%S1
HOT_START
%S13
FIRST_CYCLE
Programa de control Rev1.2.twd
NO UTILIZADA
Salida correspondiente al contactor del motor. Voltaje AC
Salida correspondiente al contactor de los ventiladores. Voltaje AC
Salida hacia la luz interna de la máquina. Voltaje AC.
Salida hacia el VSD que indica modo RUN del motor. Voltaje DC
Salida hacia el VSD, que indica modo JOG. Voltaje DC.
Salida hacia el VSD, que determina a que velocidad trabajará el motor
cuando se encuentre en modo RUN. Voltaje DC.
Salida de activación del contador y del dispositivo de lubricación Voltaje
AC.
Bandera de sistema que indica primer ciclo de ejecución del PLC luego
de una falla en la alimentación sin perdida de memoria.
Bandera de sistema que indica primer ciclo de ejecución del PLC luego
de una falla en la alimentación con perdida de memoria.
Bandera de sistema que indica primer ciclo de ejecución del PLC.
12/14
09/07/2008
Programa de control Rev1.2.twd
Referencia cruzada
+----OPERANDO----+----------------SÍMBOLO---------------+---LÍNEA--+------OPERADOR------+
| %I0.0
| FAN_AUTO
|
56
| AND
|
+----------------+--------------------------------------+----------+--------------------+
| %I0.1
| FAN_ON
|
60
| LD
|
+----------------+--------------------------------------+----------+--------------------+
| %I0.10
| PUERTAS
|
0
| LD
|
+----------------+--------------------------------------+----------+--------------------+
| %I0.11
| SENSOR_AGUJAS
|
1
| ANDN
|
+----------------+--------------------------------------+----------+--------------------+
| %I0.12
| ACEITERA
|
6
| ANDN
|
+----------------+--------------------------------------+----------+--------------------+
| %I0.2
| JOG_IN
|
16
| OR
|
|
|
|
33
| LD
|
+----------------+--------------------------------------+----------+--------------------+
| %I0.3
| START_IN
|
15
| AND( R
|
|
|
|
29
| LDR
|
+----------------+--------------------------------------+----------+--------------------+
| %I0.4
| STOP_IN
|
17
| ORF
|
|
|
|
25
| ORF
|
|
|
|
31
| AND
|
|
|
|
35
| AND
|
+----------------+--------------------------------------+----------+--------------------+
| %I0.5
| SELECTOR_VELOCIDAD
|
50
| ANDN
|
+----------------+--------------------------------------+----------+--------------------+
| %I0.6
| LUZ_IN
|
63
| LD
|
+----------------+--------------------------------------+----------+--------------------+
| %I0.7
| VSG
|
2
| AND( N
|
+----------------+--------------------------------------+----------+--------------------+
| %I0.8
| ALIMENTADORES_OFF
|
3
| OR
|
+----------------+--------------------------------------+----------+--------------------+
| %I0.9
| CONTADOR
|
5
| AND
|
+----------------+--------------------------------------+----------+--------------------+
| %M0
| SENSORES_OK
|
7
| ST
|
|
|
|
21
| AND
|
|
|
|
24
| ORN
|
+----------------+--------------------------------------+----------+--------------------+
| %M1
| ARRANQUE
|
11
| --(S)-|
|
|
|
19
| --(R)-|
|
|
|
20
| LDN
|
|
|
|
23
| LD
|
+----------------+--------------------------------------+----------+--------------------+
| %M2
| STATUS_OK
|
22
| ST
|
|
|
|
30
| AND
|
|
|
|
34
| AND
|
+----------------+--------------------------------------+----------+--------------------+
| %M3
| PARADA
|
26
| ANDN
|
|
|
|
27
| --(S)-|
|
|
|
38
| LD
|
|
|
|
48
| --(R)-|
+----------------+--------------------------------------+----------+--------------------+
| %M4
| RUNNING
|
28
| --(R)-|
|
|
|
32
| --(S)-|
|
|
|
36
| ANDN
|
|
|
|
40
| LD
|
+----------------+--------------------------------------+----------+--------------------+
| %M5
| JOGGING
|
37
| ST
|
|
|
|
41
| OR
|
|
|
|
53
| AND
|
+----------------+--------------------------------------+----------+--------------------+
| %M6
| AUTO
|
42
| ST
|
|
|
|
45
| LD
|
+----------------+--------------------------------------+----------+--------------------+
| %M7
| START_FAN
|
57
| ST
|
|
|
|
61
| OR
|
+----------------+--------------------------------------+----------+--------------------+
| %M8
| START_MOTOR
|
39
| --(R)-|
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09/07/2008
Programa de control Rev1.2.twd
|
|
|
46
| ST
|
|
|
|
58
| LD
|
+----------------+--------------------------------------+----------+--------------------+
| %Q0.0
| CONTACTOR_MOTOR
|
44
| ST
|
+----------------+--------------------------------------+----------+--------------------+
| %Q0.1
| FAN_OUT
|
62
| ST
|
+----------------+--------------------------------------+----------+--------------------+
| %Q0.3
| LUZ_OUT
|
64
| ST
|
+----------------+--------------------------------------+----------+--------------------+
| %Q0.4
| RUN
|
59
| ST
|
+----------------+--------------------------------------+----------+--------------------+
| %Q0.5
| JOG
|
54
| ST
|
+----------------+--------------------------------------+----------+--------------------+
| %Q0.6
| VEL_2
|
51
| ST
|
+----------------+--------------------------------------+----------+--------------------+
| %Q0.9
| ACTIVACION
|
47
| ST
|
+----------------+--------------------------------------+----------+--------------------+
| %S0
| COLD_START
|
9
| OR
|
|
|
|
13
| ANDN
|
+----------------+--------------------------------------+----------+--------------------+
| %S1
| HOT_START
|
10
| OR
|
|
|
|
14
| ANDN
|
+----------------+--------------------------------------+----------+--------------------+
| %S13
| FIRST_CYCLE
|
8
| LD
|
|
|
|
12
| LDN
|
+----------------+--------------------------------------+----------+--------------------+
+----------------+--------------------------------------+----------+--------------------+
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