Post on 31-Jan-2016
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DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y
ELECTRÓNICA
CARRERA DE INGENIERÍA
MECATRÓNICA
ASIGNATURA: Redes Industriales NRC: 2412
INFORME DE PROYECTO 3
Profesor: Ing. Edgar Tipán
INTEGRANTES
1. Polo Juan Pablo
2. Puglla Jimmy
Sangolquí, 14 de Agosto de 2015
Contenido TEMA: CONTROL DE UN ASCENSOR CON HMI – SIMATIC TOUCH PANEL ................. 1
OBJETIVOS ............................................................................................................................. 1
PLANTIAMIENTO DEL PROBLEMA .................................................................................... 1
SOLUCIÓN AL PROBLEMA. ................................................................................................ 3
CODIGO IMPLEMENTADO. .................................................................................................. 3
TIA PORTAL - S7-300 ......................................................................................................... 3
HMI ........................................................................................................................................ 12
INTOUCH ............................................................................... ¡Error! Marcador no definido.
- 1ra VENTANA DE PRESENTACIÓN Y ACCESO DE USUARIO ........................... 12
Acceso con Usuario ......................................................................................................... 13
- 2da VENTANA CONTROL ...................................................................................... 14
- 3ra VENTANA MONITOREO ................................................................................. 15
- 4ta VENTANA DE PROCESO ................................................................................ 16
SIMATIC TOUCH PANEL ................................................................................................ 18
ASIGNACIÓN DE ENTRADAS/SALIDAS ........................................................................... 19
ASIGNACIÓN DE VARIABLES (TAGs) en TIA PORTAL ................................................... 20
ASIGNACIÓN DE VARIABLES (TAGs) en KEPServer ........................................................ 23
DIAGRAMA DE NAVEGACIÓN DEL ASCENSOR ............................................................. 24
FLUJOGRAMA DEL CONTROL DEL ASCENSOR ............................................................. 25
DIAGRAMA DE AMBIENTE ................................................................................................ 26
DIAGRAMAS ELÉCTRICOS ................................................................................................ 27
Diagrama de Control ........................................................................................................... 27
Ver Anexo a .................................................................................................................... 27
Diagrama de Potencia .......................................................................................................... 27
Ver Anexo b .................................................................................................................... 27
TOPOLOGIA DE RED ........................................................................................................... 27
GRAFCET .............................................................................................................................. 29
Ver Anexo c ........................................................................................................................ 29
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ........................................................................ 29
BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................... 30
1
TEMA: CONTROL DE UN ASCENSOR CON HMI – SIMATIC TOUCH PANEL
OBJETIVOS
Desarrollar un programa para un PLC SIEMENS S7-300 que combine los
diferentes tipos de instrucciones, rutinas de programación para el control de un
ascensor de 3 pisos.
Realizar un HMI en FACTORY TALK VIEW para el monitoreo y ver el proceso
del funcionamiento del ascensor, a partir de criterios y procedimientos de diseño.
Crear un HMI en SIMATIC TOUCH PANEL para el control desde la cabina y
proceso del ascensor, a partir de criterios y procedimientos de diseño.
PLANTIAMIENTO DEL PROBLEMA
Se plantea el generar un sistema de control y monitoreo de un ascensor de 3 pisos, el cual
tiene las siguientes consideraciones de diseño:
En el primer piso existe un botón para solicitar subir en el ascensor
En el segundo piso existen dos botones uno para solicitar subir y otro para solicitar
bajar
En el tercer piso existe un botón para solicitar bajar en el ascensor
En la cabina existen 6 botones, 3 para seleccionar el piso, 1 para mantener la puerta
abierta, 1 para cerrar la puerta, otro de emergencia, un sensor de obstáculo en la
puerta y un detector de puerta abierta y cerrada.
En cada piso existe un sensor que indica la llegada de la cabina al mismo.
El botón de emergencia de la cabina genera que el ascensor baje al primer piso,
abra la puerta, se encienda una luz de emergencia y permanezca en este estado
hasta que se resetea la opción desde el HMI.
Cuando llega a un piso que ha sido solicitado externa o internamente la puerta se
abre por 5 segundos y se cierra automáticamente a no ser que se presione el botón
de abrir o el sensor detecte obstáculo.
En el panel de control HMI existen 4 ventanas, una de bienvenida donde se
presentan botones de acceso al resto de ventanas, se puede ingresar el usuario,
dentro de los cuales deben existir 2 uno con acceso total y otro con acceso
restringido, la restricción será determinada por el grupo de estudiantes.
La primera ventana es de control donde se activa la opción de control del manejo
del ascensor desde el HMI esto quiere decir que se puede abrir y cerrar la puerta,
enviar el ascensor a un piso especifico, orden al ascensor que suba o baje o detener
el ascensor en cualquier momento y encender o apagar la lámpara de emergencia.
La segunda ventana es de monitoreo donde visualizo el piso en el que se encuentra
e información del estado del ascensor como los pisos solicitados, el estado de la
puerta, la alarma, el sentido del ascensor,
La tercera ventana es la de proceso en la cual visualizo el funcionamiento del
ascensor de forma animada, esto quiere decir que se observa que el motor gira en
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un sentido u otro, que el ascensor sube o baja, la puerta de abre y cierra, en fin de
forma visual se muestra el funcionamiento del ascensor.
Existe prioridad de dirección, esto quiere decir si está subiendo desde el primer al
tercer piso ignora un pedido de bajada del segundo, hasta llegar al tercero, para
luego bajar al segundo y viceversa.
Los controles, sensores y actuadores de la cabina son manejados desde un PLC
SLC500 conectado por mensajería (botones de la cabina, sensor de puerta abierta,
de obstáculo como entradas y como salidas dos para subir o bajar el motor dos,
para abrir o cerrar la puerta, 3 indicadores del piso y la luz de emergencia).
Los botones y sensores externos de cada piso son simulados desde el Factory View
(llamado al ascensor en cada piso, sensor de llegada del ascensor a cada piso y
botón de reset de emergencia).
A continuación se muestra un dibujo que representa un ascensor y sus componentes:
Fig1. Ascensores tipo
3
SOLUCIÓN AL PROBLEMA.
En primer lugar para realizar todos los requerimientos del proceso y para tener una idea
clara de cómo sería la función del control del ascensor nos podemos plantear el siguiente
programa:
CODIGO IMPLEMENTADO.
TIA PORTAL - S7-300
Este código planteado a continuación se puede observar que tendrá en control de todo el
sistema.
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HMI
FACTORY TALK VIEW
Observaremos la siguiente secuencia de ventanas, de Inicio donde se podrá apreciar los
niveles de usuario donde el jefe es el único en realizar configuraciones y ejecutarlas y el
operario solo ejecutarlas y monitoreo. Configuración, en donde se puede ingresar los tiempos y tener el arranque
movimientos de esferas. Inicio, en donde se podrá tener el arranque del sistema previo a los requerimientos
deseados.
- 1ra VENTANA DE PRESENTACIÓN Y ACCESO DE USUARIO En las siguientes imágenes se podrá apreciar las ventanas que se tendrán en la
configuración de usuarios y presentación.
La ventana de LOGIN permite el ingreso y salida de los operadores del proceso, en el cual
tiene acceso con dos niveles de usuario (JEFE, OPERARIO). Cuando uno accede al
sistema con uno de los usuarios, se oprime el botón LOGIN, una vez ingresado el usuario
se habilitaran en el menú de ventanas los botones para la navegación por todo el proceso
dependiendo de la jerarquía del usuario. Cuando uno accede al sistema se abre la ventana
LOGIN tiene tres secciones o áreas en la ventana:
Área de
presentación
Botonera de menú de ventanas y salida
Acceso con usuario
Área de nombre de usuario
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Acceso con Usuario
Para poder acceder se procede a dar doble clic en el botón LOGIN como se indica.
Luego de esto se desplegara la siguiente pantalla en la cual usted deberá ingresar el
usuario y la contraseña correspondiente según el nivel de acceso a la máquina, Luego con
un enter se validara los datos ingresados. El botón LOGOFF sirve como cierre de sesión.
El User: JEFE tiene acceso total al proceso en el cual se presentan las siguientes funciones
mostradas en la siguiente captura:
CONTROL
MONITOREO
ANIMACIÓN
Si al iniciar sesión se ingresó los datos de usuario: OPERARIO la pantalla será mostrada
con las siguientes funciones:
MONITOREO
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- 2da VENTANA CONTROL
A continuación se realizará una descripción de cada una de las funciones presentadas en
cada usuario empezando por la función de CONTROL presente solo para el acceso del
JEFE.
La ventana de CONTROL cuenta con un esquema general del proceso realizado por el
ascensor y que consta de los siguientes componentes:
Botón ABRIR PUERTA, abre la puerta del ascensor
Botón CERRAR PUERTA, cierra la puerta del sistema
Botón DETENER, detiene por un momento la puerta del ascensor
Botón EMERGENCIA, genera que el ascensor baje al primer piso, abra la puerta,
se encienda una luz de emergencia.
Botón SUBIR, sube al piso deseado por el usuario
Botón BAJAR, baja al piso deseado por el usuario
Botones PISO 1, PISO 2, PISO 3, se dirigen al piso deseado por el usuario ya sea
para subir o bajar.
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- 3ra VENTANA MONITOREO
En esta ventana es de monitoreo donde se visualiza el piso en el que se encuentra la
información del estado del ascensor como los pisos solicitados, el estado de la puerta, la
alarma, el sentido del ascensor.
Esta ventana tiene el acceso los dos usuarios tanto el JEFE como el OPERARIO.
Piso solicitado
Estado del
ascensor
Puerta
abierta o
cerrada
Sentido de
motor
Horario y
Antihorario
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La ventana MONITOREO presenta algunas variables del funcionamiento, esta cuenta con
2 secciones botonera para regresar a la ventana deseada y presentación.
Botonera
Presentación
La ventana MONITOREO en el panel contiene información sobre el estado actual del
ascensor.
- 4ta VENTANA DE PROCESO
La cuarta ventana es la de proceso en la cual visualizo el funcionamiento del ascensor de
forma animada, esto quiere decir que se observa que el motor gira en un sentido u otro,
que el ascensor sube o baja, la puerta de abre y cierra, en fin de forma visual se muestra el
funcionamiento del ascensor.
Esta ventana está dividida en 5 áreas, presentación, panel de cabina, botonera, simulación
de ascensor y botón de alarma.
Área de presentación
Panel de
ascensor
Botonera Simulación de ascensor
Alarma de ascensor, sensor de obstáculosy reset
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En esta área se puede observar el nombre de la ventana que nos dice PROCESO, además de
indicarnos el usuario que ingreso al sistema.
Panel de ascensor
En esta área podemos observar que se tienen las botoneras de control del ascensor, como
son el botón de abrir la puerta del ascensor, cerrarla de la misma forma, el botón de
emergencia cuando se produzca algún daño.
Botones de cada piso a solicitar por el usuario sea internamente o externamente, el botón de
obstáculo que me interrumpa la acción que iba a realizar el ascensor y el botón de reset que
me sirve para reinicializar desde el HMI el control del ascensor.
a) Botonera
En esta área se tienen 3 botones que nos sirve para dirigirse hacia otra ventana ya sea a la
de menú para cambiar de usuario o a las ventanas de CONTROL o de MONITOREO.
Panel de ascensor
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b) Simulación del ascensor
Aquí se puede apreciar el funcionamiento del ascensor simulando por medio de Factory
View, se tiene los botones para la llamada de la cabina del ascensor por parte del usuario.
Los sensores externos de cada piso son simulados desde el Factory View (llamado al
ascensor en cada piso, sensor de llegada del ascensor a cada piso y botón de reset de
emergencia)
SIMATIC TOUCH PANEL
Se realizó además un HMI en WICC SIMATIC TOUCH PANEL, la cual consta de una
sola ventana de ejecución que es panel de la cabina del ascensor, a continuación se muestra
la interfaz que se diseñó.
Botones para subir o bajar
Sensores en cada piso
Área de presentación
Panel de la cabina
del ascensor
Teclas de Función
con LED Teclas de Función
sin LED
Teclas de Función
con LED
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ASIGNACIÓN DE ENTRADAS/SALIDAS
En la siguiente tabla, se podrá observar las variables que intervienen en la programación del
PLC, solo las salidas que se tendrán.
S7-300 Tabla 1 Asignación de Variables
Salidas Dirección
H1 lámpara piso 1 %Q0.0
H2 lámpara piso 2 %Q0.1
H3 lámpara piso 3 %Q0.2
H4 lámpara de emergencia %Q0.7
H5 lámpara de obstaculo de puerta %Q0.4
Entradas Dirección
Sensor 1 piso 1 %I0.0
Sensor 2 piso 2 %I0.1
Sensor 3 piso 3 %I0.2
S1 pulsador fuera de cabina %I0.3
S2 pulsador fuera de cabina %I0.4
S3 pulsador fuera de cabina %I0.5
S4 pulsador fuera de cabina %I0.6
S5 pulsador en la cabina %I0.7
S6 pulsador en la cabina %I0.8
S7 pulsador en la cabina %I0.9
S8 pulsador en la cabina %I0.10
S9 pulsador en la cabina %I0.11
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S10 pulsador en la cabina %I0.12
S10 pulsador en la cabina %I0.13
ASIGNACIÓN DE VARIABLES (TAGs) en TIA PORTAL
En las imágenes previas se pudo tener una idea de la solución problema planteado, ahora
procedemos a crear tags dependiendo de la necesidad del programa ya mostrado en páginas
anteriores.
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ASIGNACIÓN DE VARIABLES (TAGs) en KEPServer
Así como se creó las TAGs en el programa del S7-300 se procede a crear de la misma
forma en el programa KEPServer las variables deseadas del proceso. A continuación se
muestra una corta explicación de cómo crear las TAGs en KEPServer.
2
1
- TAGs creadas en KEPServer
Click en el icono Tag name
para agregar TAGs
Click en icono de nueva comunicación, se agrega parámetros
como la IP del computador 192.168.0.37, luego se procede a
crear el Device que es el PLC S7-300 con su IP correspondiente
192.168.0.1
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DIAGRAMA DE NAVEGACIÓN DEL ASCENSOR
PRINCIPAL
LOG IN
MENÚ
Proceso Monitoreo
Ayuda
Control
HMI
TOUCH PANEL
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FLUJOGRAMA DEL CONTROL DEL ASCENSOR
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DIAGRAMA DE AMBIENTE
-Botones de cabina internos
- Botones externos de cada piso
- Sensores de cada piso
- Inicio
-Reset
SISTEMA DE CONTROL
Motor DC
(Puerta de Cabina)
Motor AC
(Ascensor Cabina)
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DIAGRAMAS ELÉCTRICOS
En las siguientes imágenes se podrá apreciar, el diagrama de mando y diagrama de control.
Diagrama de Control
El diagrama de control establece todos los puntos o contactos que no trabajan
necesariamente con alta tensión, teniendo en cuanta que todos estos parámetros establecen
el control de la parte de potencia.
Ver Anexo a
Diagrama de Potencia
En el diagrama de potencia se tiene en su mayoría todos los actuadores siendo estos todos
por el ejemplo el motor trifásico, aquellos que funcionan con alta y media tensión, se
conoce a este diagrama por su función en el cual cumple lo que el diagrama de control
establece.
Ver Anexo b
TOPOLOGIA DE RED
Para realizar el diagrama de la red implementada se tuvo que realizar la siguiente
distribución.
EQUIPO IP MÁSCARA DE RED DESCRIPCIÓN
PLC SIEMENS
S7-300
192.168.0.1 255.255.255.0 Validación de E/S del
proceso, parte de
control.
Controlador Lógico
Programable
SWITCH
SCALANCE X208
192.168.0.2 255.255.255.0 Equipo que me permite
interconectar diversos
equipos con un
determinado número,
tales como PLCs , PC.
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PC 192.168.0.37 255.255.255.0 Equipo con el
controlador de PLC (S7-
300), (Programa TIA
PORTAL), HMI , manejo
de Factory VIEW,
entorno de configuración.
SIMATIC TOUCH
PANEL
192.168.0.4 255.255.225.0 Es una pantalla que
mediante un toque
directo sobre su
superficie permite la
entrada de datos y
órdenes al dispositivo.
- Esquema de Red empleada
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- Diagrama físico de Red
GRAFCET
Teniendo en consideración que como concepto general Grafcet es (Graphe Fonctionnel de
Commande Etape Transition), grafcet es otra forma de programa un PLC a continuación
presentamos otra opción de programación del control del ascensor de 3 pisos.
Ver Anexo c
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Es necesario e indispensable tener en cuenta todos y cada uno de los pasos y el
orden de ejecución de los mismos para la configuración y comunicación
entre los interfaces y software de control, Interfaces Hombre máquina y
software respectivo del PLC para evitar problemas de transmisión y envío de
datos y órdenes de control.
La programación en Ladder para el PLC S7-300 proporciona una manera fácil y
eficaz de proponer las condiciones de control que regirán el programa según
requiera las especificaciones originales del mismo.
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TIA PORTAL vinculado con Factory Talk View ofrece una amplia variedad de
opciones para comunicación, envío-recepción de datos y control de
variables importantes.
Se ve conveniente la separación de la parte de control del proceso
(programado en ladder internamente en el PLC de SIEMENS S7-300) y la interfaz
hombre-máquina (Planteada en Factory Talk y TOUCH PANEL según GEDIS)
para evitar cualquier tipo de confusiones en la ejecución del programa.
Para toda aplicación industrial es necesario el uso de usuarios en la interfaz
hombre máquina (HMI), ya que no toda persona que acceda a esta interfaz debería
tener el mismo derecho de acceso a la información, por lo cual es
recomendable separar por categorías o jerarquizar los accesos a información.
BIBLIOGRAFÍA
[1] Comunicaciones Industriales,
Autores: Vicente Guerrero - Lluís Martínez - Ramón L. Yuste
Editorial: Marcombo
[2] Redes de Comunicaciones Industriales
Autores: Alonso Nuria- Manuel Castro Gil- Gabriel Diaz Orueta
Editorial: UNED.
En línea
- http://www.industry.siemens.com/topics/global/es/tia-portal/pages/default
- http://www.deingenieria.com/2014/11/siemens-tia-portal-v13-en-espanol.html
- http://www.amelero.com/recursos/instalaciones-electrot%C3%A9cnicas/step-7-tia-
portal-v-13/