CALIBRACION DE INSTRUMENTOS

Instrumentación Industrial

Profesor: Jorge Torres F.

Calibración de Instrumentos

Relación entrada-salida en varios tipos de instrumentos


Instrumento ideal (sin errores).


Instrumento descalibrado (desviaciones típicas).


Error de cero


Error de multiplicación


Error de angularidad

Procedimiento de calibración


Tornillos de cero, angularidad y multiplicación.


Errores de observador:

Error de paralaje

Error de interpolación


Manómetros patrón


Calibración de un manómetro


Calibración de un instrumento de temperatura. (Procedimiento)

Calibración de un instrumento de presión.

Señales estandarizadas utilizadas en Instrumentación Industrial:

Electrónica:

4-20[mA], 0-10[V], 0-5[V], 1-5[V], 0-20[mA].

Ventajas de la señal de 4-20[mA]: Distancia: 200[mt] a 1[Km]“Cero Vivo”


Neumática:

3-15[psi], 0.2-1[bar].

Ventajas de la señal de 3-15[psi]:Correcta calibración del Zero.“Cero vivo”Detección de fugas de aire.


Digital: consiste en una serie de pulsos en forma de bits ( 1 y 0 ).

Por ejemplo, un transmisor de 8 bits puede enviar 8 señales binarias simultáneamente, donde el mayor numero binario de 8 cifras es:


La precisión obtenida con este transmisor es de:

Si la señal del transmisor es ahora de 16 bits, el mayor numero binario de 16 bites es:


La precisión obtenida exclusivamente con la señal digital es:

Redes Locales en entornos industriales: Buses de Campo

Evolución

Hace + de 50 años la instrumentación de procesos estaba basada en el estándarde señalización neumática 3-15 psi.

Hace + de 30 años: estándar analogicode corriente 4-20 mA.

Década de 1980: comunicacionesdigitales

Estándar

¿Para que sirve un ESTANDAR?Para aprovechar la experiencia adquirida por otras personas en el tema, y normalizar la presentación de información.

Lazo analógico de corriente 4-20 mA

Cada lazo de corriente 4-20 mA, permite transmitir o recibir el valor de una sola magnitud.

El valor de la corriente, variable entre 4 y 20 mA, es la que nos da la información de la magnitud en cuestión.

Ejemplos

Transmisor

Fuente de alimentación

++

--

ReceptorTransmisor


+

+

--

Receptor

Tierra de señal

Tierra de señal

Transmisor


++

--

Receptor

Comunicación Serie

REDESLAN (Local Area Network)WAN (Wide Area Network)

Modelo OSI

Presentación

Sesión

Aplicación

Transporte

Red

Enlace de datos

Física

1984 Modelo OSIOpen System Interconnect

Sistema Abierto comoModelo de Referencia

Ventajas

Independencia entre capasFlexibilidad Facilita la Estandarización

Capa Física: Transmisión de bits a lo largo de un canal de comunicación.

Capa de Enlace: Control de acceso al medio. Enlace Lógico. Control de errores.HDLC (High Data Link Control)

Capa de Red: Control de la subred. Ruteode mensajes. Rutea mensajes entre nodos adyacentes en la red.IP

Capa de Transporte: Abstracción del hardware. Tipo de servicio. TCP, UDP

Capa de Sesión: Control de comunicación. Sincronización. Half-Full-Duplex

Capa de Presentación: Sintaxis y semántica, Compresión, Encriptación

Capa de Aplicación: Prog. de aplicación comunes y propios de los usuarios. Telnet, FTP, FTAM

Niveles jerárquicos en la automatización industrial (Piramide

CIM).

BUSES de CAMPO

Historia cronológicaFines de los ’70 Modbus de Modicon1982- Se inicia Grupo de trabajo FIP1984-CAN1985- Grupo Profibus1985- Inicio trabajos de Normalización Internacional:ISA SP50,IEC TC65/SC65C1994-Fielbus Foundation

¿Qué es un Fieldbus?

Un medio compartido“Sistema de comunicación para intercambiar

datos entre sistemas de automatización y dispositivos de campo”

Columna vertebral de un sistema“Sistema de comunicación en tiempo real

basado en el modelo OSI”

¿Qué es un Fieldbus?

Criterio AmplioPuede estar en cualquier nivel CIM .

No hay “subfieldbus” sino fieldbus diseñados para conexiones de bajo costo

Criterio estrictoTres tipos de redes industriales:

SENSORBUS/DEVICEBUS/FIELDBUS

Red

Conjunto de medios que permiten la comunicación entre dos procesos de

aplicación.

Elementos mínimos:Soporte de transmisiónProtocolos

La solución tradicional

INPUTS

OUTPUTS

CPU

SENSOR 1SENSOR 2

SENSOR 3SENSOR 4

SENSOR 5SENSOR N

ACTUADOR 1ACTUADOR 2

ACTUADOR 3ACTUADOR N

Enlaces 4-20 mA

La solución fieldbus

SENSOR N

ACTUADOR NACTUADOR 2

SENSOR 1SENSOR 2

SENSOR 3

ACTUADOR 1

Otra solución, intermedia

CPU

SENSOR N

ACTUADOR NACTUADOR 2

SENSOR 1SENSOR 2

SENSOR 3

ACTUADOR 1

MASTER

Otra solución, intermedia

Master

Módulos I/O Módulos I/O Módulos I/O

Niveles de redes industriales

FIELDBUS

DEVICEBUS

Tipo dedatos

Funciones

Bit Byte Paquetes

SENSORBUS

CtrlLógico

Ctrl. deProcesos

Clasificación

Sensorbus Devicebus FieldbusAplicaciones Discretas-Máquina Discretas-Máquina Proceso

Control Típico PLC/PC PLC/PC Distribuido

Basado en µ p NO SI SI

Inteligencia Int. NO Algunos SI

Diagnóstico NO Simples Sofisticados

Tiempo de resp. 5 ms o menos 5 ms o menos 100 ms

Ejemplo Sensor de Sensor Fotoelec. Válvula InteligenteProximidad con Diagnóstico c/PID y Diagnost.

Sensorbuses

ASICANbusLonWorksSeriplexSensoplex

Devicebuses

CANbusDeviceNetSDSInterBus-SLonWorksPROFIBUS DPFIPIO

Fieldbuses

IEC 61158Fieldbus Foundation

PROFIBUS LonWorksWorldFIP

Maestro/Esclavo

• PLC o PC o Scanner: maestro• dispositivos I/O: esclavos

• esclavos solo hablan con el maestro • determinístico, pero no periódico

Maestro/Esclavo

Maestro

I/ORPM Motor

Maestro

I/ORPM Motor

Maestro

I/ORPM Motor

CANBus

Módulos I/O

CAN

CAN

CANMaster

/ RS485

CAN

RS 485

Conexión PA

Token Híbrido

Ejemplo de Implementación

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