TESIS-Diseño de un sistema de control centralizado Rev1 ...

UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO

FACULTAD DE CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICAS

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA

ELECTRÓNICA

TESIS

DISEÑO DE UN SISTEMA DE CONTROL CENTRALIZADO

PARA INTEGRAR LAS MINI PLANTAS DE CONTROL DE

VELOCIDAD DE UN MOTOR AC DEL LABORATORIO DE

INGENIERÍA ELECTRÓNICA DE LA UNIVERSIDAD

NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO - LAMBAYEQUE

PARA OPTAR EL TÍTULO PROFESIONAL DE

INGENIERO ELECTRÓNICO

ELABORADO POR

Bach. César Augusto Salvador Bardales Torres

Bach. Henderson Germán Jaramillo Mego

Lambayeque, Perú

2017

2

“Diseño de un Sistema de Control Centralizado para integrar las Mini

Plantas de Control de Velocidad de un motor AC del laboratorio de

Ingeniería Electrónica de la Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo -

Lambayeque”

Elaborado por los bachilleres:

• Bach. César Augusto Salvador Bardales Torres

• Bach. Henderson Germán Jaramillo Mego

Como requisito para obtener el Título Profesional de Ingeniero Electrónico.

Aprobado por los miembros del jurado:

______________________________

Ing. Hugo Javier Chiclayo Padilla

Presidente

______________________________

Ing. Carlos Leonardo Oblitas Vera

Secretario

____________________________________

Mg. Ing. Martín Augusto Nombera Lossio

Vocal

Lambayeque, Perú

2017

3

“Diseño de un Sistema de Control Centralizado para integrar las Mini

Plantas de Control de Velocidad de un motor AC del laboratorio de

Ingeniería Electrónica de la Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo -

Lambayeque”

Elaborado por los bachilleres:

• Bach. César Augusto Salvador Bardales Torres

• Bach. Henderson Germán Jaramillo Mego

Como requisito para obtener el Título Profesional de Ingeniero Electrónico.

Aprobado por los miembros del jurado:

____________________________________

César Augusto Salvador Bardales Torres

Tesista

______________________________

Henderson Germán Jaramillo Mego

Tesista

____________________________________

Ing. Manuel Javier Ramírez Castro

Asesor

Lambayeque, Perú

2017

4

DEDICATORIA

A mis padres César y Miriam por enseñarme con el ejemplo

a ser luchador y nunca darme por vencido, por su amor

abnegado y sus sabios consejos.

César.

A mi hijo Fernando por ser mi soporte y ser el motor que

me impulsa diariamente a ser mejor persona y mejor

profesional, por su amor sincero y demostrarme su cariño

incondicional siempre.

Henderson.

5

AGRADECIMIENTOS

A Dios por bendecirme con una hermosa familia; a mi

esposa Karla por su amor incondicional; a mi hijo Thiago

por ser el motivo para ser mejor cada día, a mis padres por

ser los gestores de mis triunfos y a mi hermano Brandon

por ser mi mejor amigo. Deseo agradecer de forma

especial, a mi abuelito Salvador por ser una persona

intachable y ser un modelo para mi vida.

César.

A Dios por siempre mostrarme el camino a seguir y darme

la fortaleza en los momentos difíciles, a mi familia por el

apoyo incondicional que me ha brindado, especialmente a

mis padres porque ellos hicieron posible que me realice

profesionalmente y haya alcanzado todo lo que soy hasta

ahora, mis hermanas y hermano por sus buenos consejos,

cariño y apoyo sincero.

Henderson.

A la empresa ABB por darnos la oportunidad de aprender

y por contribuir con nuestro crecimiento profesional.

6

RESUMEN

La presente tesis tiene como propósito diseñar un sistema de control centralizado

para integrar tres mini plantas de control de velocidad de un motor AC mediante

el protocolo de comunicación OPC utilizando como interfaz gráfica el sistema de

control Industrial IT Extended Automation System 800xA de ABB.

Se planteó una filosofía de control tomando en consideración el estado del

selector local/remoto, las botoneras de arranque local y parada local y la

presencia de paneles HMI locales de cada mini planta. De esta manera, se

definió qué si el selector está en posición local, cada una de las mini plantas sería

operada por las botoneras locales y/o por el panel HMI y no dependería del

estado de las restantes. Por otro lado, si el selector está en modo remoto, el

control de la mini planta es gobernado por el sistema de control distribuido siendo

el responsable de la lógica de control integrada, para ello, se estableció una tabla

de intercambio Modbus entre los tres PLC que controlan las mini plantas y el

sistema System 800xA de ABB.

Para validar el desarrollo de la tesis se plantearon tres escenarios de operación

en modo remoto: el primero considera una operación individual donde cada mini

planta es considerada como un sistema aislado; el segundo describe la

operación de una faja transportadora en un arreglo maestro-esclavo con dos

motores en la cabeza y un motor en la cola donde, el arranque y parada de todos

los arrancadores son simultáneos a una misma referencia de velocidad y;

finalmente, un tercer escenario que detalla un arranque secuencial de fajas

transportadoras donde el flujo del material establece el orden de arranque, el

orden de paro normal, tiempo de espera entre arranque/paro y enclavamientos.

Los resultados son expuestos en tablas, tendencias y gráficos que ayudan al

entendimiento de los beneficios obtenidos, además, se incluyen las pantallas de

operación creadas durante las pruebas de laboratorio.

7

ÍNDICE GENERAL 1. Introducción .................................................................................................... 15

1.1. Descripción del problema ........................................................................ 15

1.2. Formulación del problema ....................................................................... 16

1.3. Justificación .............................................................................................. 16

1.4. Objetivos de la investigación ................................................................... 17

1.4.1. Objetivo general ................................................................................ 17

1.4.1. Objetivos específicos ......................................................................... 17

1.5. Hipótesis .................................................................................................. 17

2. Mini planta de control de velocidad de un motor AC ..................................... 18

2.1. Componentes de la mini planta ............................................................... 19

2.1.1. Panel HMI STU 655 ........................................................................... 20

2.1.2. PLC Modicon M340 ........................................................................... 24

2.1.3. Variador de frecuencia ATV 32 ......................................................... 36

2.1.4. Motor trifásico 3 HP ........................................................................... 43

2.1.5. Encoder rotativo E50S8-600–3–T–24 ............................................... 45

2.2. Comunicaciones industriales ................................................................... 47

2.2.1 Niveles de Arquitectura ...................................................................... 47

2.2.2 Topología de red ................................................................................ 49

2.3. Protocolos de Comunicación ................................................................... 52

2.3.1 El modelo OSI..................................................................................... 52

2.3.2 El modelo TCP/IP ............................................................................... 54

2.4 Modbus ..................................................................................................... 57

2.4.1 Modelo Cliente/Servidor ..................................................................... 57

2.4.2 Modo ASCII y Modo RTU ................................................................... 57

2.4.3 Funciones y registros ......................................................................... 58

8

2.4.4 Clases ................................................................................................. 59

2.5 Modbus TCP/IP ......................................................................................... 60

2.5.1 Arquitectura de Comunicación ........................................................... 60

2.5.2 Paquete Modbus TCP/IP .................................................................... 61

2.5.3 ADU Modbus TCP/IP .......................................................................... 62

2.5.4 Cabecera Modbus TCP/IP .................................................................. 62

2.6 OPC (OLE for Process Control) ................................................................ 63

2.6.1 Tecnologías OPC ............................................................................... 63

2.6.2 Arquitectura Cliente/Servidor OPC ..................................................... 64

2.6.3 Servidor MatrikonOPC para Modbus ................................................. 66

3. Sistema de control centralizado ..................................................................... 68

3.1 Sistemas de control industrial ................................................................... 68

3.1.1 Control Centralizado ........................................................................... 69

3.1.2 Control Centralizado Multicapa .......................................................... 69

3.1.3 Control Distribuido .............................................................................. 70

3.2 Sistemas SCADA ...................................................................................... 70

3.3 Industrial IT Extended Automation System 800xA .................................... 72

3.3.1 Integración de controladores .............................................................. 73

3.3.2 Estándares .......................................................................................... 73

3.3.3 Concepto Aspecto/Objeto................................................................... 74

3.3.4 Arquitectura de Nodo Simple ............................................................. 75

3.3.5 PLC Connect ...................................................................................... 75

4. Diseño del sistema de control centralizado ................................................... 77

4.1. Sistema de Control Centralizado ............................................................. 77

4.2. Filosofía de Control .................................................................................. 78

4.3. Arquitectura de Control ............................................................................ 80

9

4.4. Lista de Señales ...................................................................................... 82

4.5. Lista de Motores ...................................................................................... 82

4.6. Lista de Direcciones IP ............................................................................ 83

4.7. Tabla de Intercambio Modbus ................................................................. 84

4.8. Configuración Access Point TP-LINK ...................................................... 86

4.9. Configuración PLC Modicon M340 .......................................................... 88

4.10. Configuración Variador de Velocidad Altivar ATV32 ............................. 91

4.11. Configuración Panel HMI STU 655 ........................................................ 94

4.12. Configuración MatrikonOPC Server for Modbus ................................... 97

4.13. Configuración System 800xA ................................................................ 98

4.14. Configuración Pantallas de Operación ................................................ 100

5. Pruebas y Resultados .................................................................................. 103

5.1. Arranque Individual ................................................................................ 104

5.2. Arranque Maestro-Esclavo .................................................................... 107

5.3. Arranque Secuencial .............................................................................. 108

CONCLUSIONES ............................................................................................. 110

RECOMENDACIONES .................................................................................... 111

BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................ 112

ANEXOS ........................................................................................................... 114

10

LISTA DE TABLAS Tabla 1. Características eléctricas del HMI STU 655 ........................................ 21

Tabla 2. Especificaciones de la memoria del HMI STU 655 .............................. 22

Tabla 3. Características eléctricas de la fuente BMX CPS 3500 ...................... 26

Tabla 4. Características principales de los procesadores BMX P34 ................. 27

Tabla 5. Diagnóstico del procesador y comunicación del CPU ......................... 28

Tabla 6. Diagnóstico de la memoria y los módulos E/S del CPU ...................... 28

Tabla 7. Función de los bornes de control del ATV 32 ...................................... 40

Tabla 8. Especificaciones eléctricas del encoder rotativo ................................. 46

Tabla 9. Niveles de Arquitectura ........................................................................ 49

Tabla 10. Capas del Modelo OSI ....................................................................... 53

Tabla 11. Funciones y registros Modbus ........................................................... 58

Tabla 12. Clase 0 ............................................................................................... 59

Tabla 13. Clase 1 ............................................................................................... 59

Tabla 14. Clase 2 ............................................................................................... 59

Tabla 15. Asignación de funciones de LCB de la mini planta ........................... 78

Tabla 16. Lista de Señales de Mini Planta N°01 ............................................... 82



Tabla 19. Lista de Motores ................................................................................. 82

Tabla 20. Tabla de direcciones IP de las mini plantas ...................................... 83

Tabla 21. Tabla de intercambio Modbus típica de la mini planta ...................... 84

11

LISTA DE FIGURAS Figura 1. Mini planta de control de velocidad .................................................... 18

Figura 2. Diagrama de bloques de la mini planta de control de velocidad ........ 19

Figura 3. Vista Frontal del HMI STU 655 ........................................................... 20

Figura 4. Vista Posterior del HMI STU 655 ........................................................ 20

Figura 5. Detalle del conector de alimentación del HMI STU 655 ..................... 22

Figura 6. Detalle de los puertos de comunicación del HMI STU 655 ................ 23

Figura 7. Detalle del conector RJ45 del HMI STU 655 ...................................... 23

Figura 8. PLC Modicon M340 con un bastidor ................................................... 24

Figura 9. Fuente de alimentación BMX CPS 3500 ............................................ 25

Figura 10. Módulo Comunicación CPU BMX P34 2020 .................................... 26

Figura 11. Indicadores Led del CPU BMX P34 2020 ........................................ 27

Figura 12. Puerto Ethernet del CPU BMX P34 2020 ......................................... 29

Figura 13. Puerto Modbus RTU del CPU BMX P34 2020 ................................. 29

Figura 14. Módulo Comunicación Ethernet BMX NOE 0110 ............................. 30

Figura 15. Indicadores Led del BMX NOE 0110 ................................................ 30

Figura 16. Módulo Digital BMX DDI 1602 .......................................................... 31

Figura 17. Diagrama de conexiones del BMX DDI 1602 ................................... 32

Figura 18. Módulo Digital BMX DAI 1604 .......................................................... 32

Figura 19. Diagrama de conexiones del BMX DAI 1604 ................................... 33

Figura 20. Módulo Digital BMX DRA 1605 ......................................................... 33

Figura 21. Diagrama de conexiones del BMX DRA 1605 .................................. 34

Figura 22. Módulo Analógico BMX AMI 0810 .................................................... 34

Figura 23. Diagrama de conexiones del BMX AMI 0810 ................................... 35

Figura 24. Módulo Analógico BMX AMO 0802 .................................................. 35

Figura 25. Diagrama de conexiones del BMX AMO 0802 ................................. 36

Figura 26. Variador de Frecuencia ATV 32 ....................................................... 37

Figura 27. Interruptor de protección GV32 ........................................................ 37

Figura 28. Pantalla y teclas del Variador de Frecuencia ATV 32 ...................... 38

Figura 29. Bornes de fuerza del Variador ATV 32 ............................................. 39

Figura 30. Bornes de control del Variador ATV 32 ............................................ 39

Figura 31. Conector RJ45 del Variador ATV 32 ................................................ 42

12

Figura 32. Motor trifásico de 3 HP marca Siemens ........................................... 43

Figura 33. Datos de placa del motor trifásico .................................................... 43

Figura 34. Motor trifásico de 3 HP marca Siemens ........................................... 44

Figura 35. Conexión en estrella ......................................................................... 44

Figura 36. Conexión en triangulo ....................................................................... 45

Figura 37. Encoder rotativo E50S8-600–3–T–24 .............................................. 45

Figura 38. Pines de conexión del encoder rotativo ............................................ 46

Figura 39. Forma de onda de salida del encoder rotativo ................................. 46

Figura 40. Niveles de Arquitectura ..................................................................... 47

Figura 41. Topología tipo bus ............................................................................ 50

Figura 42. Topología tipo estrella ....................................................................... 51

Figura 43. Topología tipo anillo .......................................................................... 51

Figura 44. Topología tipo malla .......................................................................... 51

Figura 45. Capas del modelo OSI ...................................................................... 52

Figura 46. Capas del Modelo TCP/IP ................................................................ 54

Figura 47. Comunicación Modbus cliente/servidor ............................................ 57

Figura 48. Comparación Modo ASCII y Modo RTU de Modbus ........................ 58

Figura 49. Niveles de Arquitectura Modbus TCP/IP .......................................... 60

Figura 50. Arquitectura de comunicación Modbus TCP/IP ................................ 61

Figura 51. Paquete Modbus TCP/IP .................................................................. 61

Figura 52. Trama Modbus TCP/IP ..................................................................... 62

Figura 53. Cabecera Modbus TCP/IP versus Modbus RTU .............................. 62

Figura 54. Arquitectura Cliente/Servidor OPC ................................................... 64

Figura 55. Flujo de comunicación entre el Cliente/Servidor OPC ..................... 65

Figura 56. Servidor MatrikonOPC para Modbus ................................................ 67

Figura 57. Estructura Sistema de Control Industrial .......................................... 68

Figura 58. Estructura Sistema de Control Centralizado .................................... 69

Figura 59. Estructura Sistema de Control Centralizado Multicapa .................... 69

Figura 60. Estructura Sistema de Control Distribuido ........................................ 70

Figura 61. Vista general de un Sistema SCADA ............................................... 71

Figura 62. Industrial IT Extended Automation System 800xA ........................... 72

Figura 63. Integración de controladores al System 800xA ................................ 73

13

Figura 64. Estándares aceptados por el System 800xA .................................... 74

Figura 65. Concepto Aspecto/Objeto ................................................................. 74

Figura 66. Arquitectura en Nodo Simple ............................................................ 75

Figura 67. PLC Connect ..................................................................................... 76

Figura 68. Sistema de Control Centralizado ...................................................... 77

Figura 69. LCB (Local Control Box) típico de la mini planta .............................. 78

Figura 70. Switch Industrial típico de la mini planta ........................................... 80

Figura 71. Arquitectura de Control del Sistema de Control Centralizado .......... 81

Figura 72. Diagrama de interconexiones típico de la mini planta ...................... 83

Figura 73. Tabla de Intercambio de Mini planta N°1 ......................................... 85



Figura 76. Router Wireless TP-LINK TL-WR940N ............................................ 86

Figura 77. Asignación de dirección IP al router ................................................. 87

Figura 78. Configuración de red inalámbrica “Plantas_IE” ................................ 87

Figura 79. Configuración del router como servidor DHCP ................................ 87

Figura 80. Declaración de Hardware PLC Mini Planta N°1 ............................... 88

Figura 81. Programación del PLC Mini Planta N°1 ............................................ 88





Figura 86. Asignación de dirección IP ATV32 Mini Planta N°1 ......................... 91

Figura 87. Parametrización ATV32 Mini Planta N°1 .......................................... 91





Figura 92. Asignación de dirección Panel HMI Mini Planta N°1 ........................ 94

Figura 93. Programación Panel HMI Mini Planta N°1 ........................................ 94

Figura 94. Tabla de Variables Panel HMI Mini Planta N°1 ................................ 94


14


Figura 97. Tabla de Variables Panel HMI Mini Planta N°2 ................................ 95



Figura 100. Tabla de Variables Panel HMI Mini Planta N°3 .............................. 96

Figura 101. Configuración OPC Server para la mini planta 1............................ 97



Figura 104. Declaración de Red PLC Connect .................................................. 98

Figura 105. Configuración de servicios OPC ..................................................... 99

Figura 106. Configuración de Cliente OPC ........................................................ 99

Figura 107. Declaración de variables Modbus en el System 800xA ............... 100

Figura 108. Lista de Pantallas de Operación ................................................... 100

Figura 109. Pantalla Resumen ......................................................................... 101

Figura 110. Pantalla Arranque Individual ......................................................... 101

Figura 111. Pantalla Arranque Maestro Esclavo ............................................. 102

Figura 112. Pantalla Arranque Secuencial ...................................................... 102

Figura 113. Pantalla Resumen con los tres motores funcionando .................. 103

Figura 114. Tendencias con histórico de arranques y paradas ....................... 103

Figura 115. Arranque Individual mini planta N°1 ............................................. 104

Figura 116. Tendencia de velocidad Arranque Individual mini planta N°1 ...... 104

Figura 117. Arranque Individual mini planta N°2 ............................................. 105


Figura 119. Figura 120. Arranque Individual mini planta N°3 .......................... 106


Figura 122. Arranque Maestro-Esclavo ........................................................... 107

Figura 123. Tendencia de velocidad Arranque Maestro-Esclavo< .................. 107

Figura 124. Arranque mini planta N°3 en Modo Secuencial ............................ 108



Figura 127. Tendencia de velocidad Arranque Secuencial ............................. 109

15

1. Introducción

Una mini planta o planta piloto es una adaptación de una planta productiva

industrial a escala reducida cuyo objetivo es permitir la experimentación, con la

finalidad de obtener resultados sobre algún proceso físico o químico. Mediante

los resultados obtenidos con una planta piloto es posible comprobar si la

implementación de una planta real es factible y económicamente viable.

Adicionalmente, la planta piloto permite probar nuevos productos, verificar

alguna hipótesis o comprobar el buen funcionamiento de un prototipo especial

de planta en ingeniería.

Las plantas piloto necesitan estar monitorizadas y controladas para tener un

buen funcionamiento. Para lograr este propósito se utilizan distintos

componentes de automatización que permitan realizar el control, monitoreo y

supervisión de las plantas.

El tener una planta piloto en un centro de estudios superior facilita a estudiantes

y docentes el desarrollo de prácticas de instrumentación industrial, sistemas de

control y automatización industrial de procesos. Además, permite el desarrollo

de prácticas en forma independiente cuando el estudiante lo requiera,

permitiendo así el acercamiento de las universidades o institutos técnicos a la

industria.

1.1. Descripción del problema

Actualmente la Escuela Profesional de Ingeniería Electrónica de la Facultad de

Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo se

encuentra en una etapa de implementación, motivo por el cual ha logrado adquirir

equipos e instrumentos para la capacitación de los estudiantes en las distintas

ramas de la electrónica como Telecomunicaciones, Teleinformática y el Control

de Procesos de Industriales.

Respecto al área de Control de Procesos Industriales, el laboratorio de Ingeniería

Electrónica cuenta con cinco (05) mini plantas donde los alumnos realizan sus

prácticas de laboratorio. La primera mini planta está diseñada para emular un

proceso de control de presión; la segunda está diseñada para simular un proceso

16

de control de nivel y; por último, existen tres (03) mini plantas idénticas de control

de velocidad de un motor AC. Todas cuentan con un Controlador Lógico

Programable (PLC), un panel HMI, un variador de velocidad de baja tensión, un

motor trifásico, instrumentación asociada y el software de control proporcionado

por el fabricante.

Debido a esta situación, se propone como solución colocar en red las tres (03)

mini plantas de control de velocidad de un motor AC e integrarlas a través de un

control centralizado para que los estudiantes realicen sus prácticas de laboratorio

desde una sola plataforma de control de forma inalámbrica o través de un cable

Ethernet.

1.2. Formulación del problema

¿Cómo el diseño de un Sistema de Control Centralizado para integrar las mini

plantas de Control de Velocidad de un Motor AC del Laboratorio de Ingeniería

Electrónica de la Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo puede permitir que los

estudiantes puedan realizar sus prácticas desde una sola plataforma de control

de forma inalámbrica o través de un cable Ethernet?

1.3. Justificación

El presente proyecto está orientado a disminuir las limitaciones que tienen los

alumnos de Ingeniería Electrónica en el acceso a las mini plantas didácticas en

el laboratorio del área de control de procesos.

El laboratorio N°02 cuenta con tres (03) mini plantas idénticas de control de

velocidad, donde los estudiantes puedan realizar sus prácticas de laboratorio. El

problema principal radica en que dichas mini plantas didácticas solamente

funcionan de forma individual, es decir, no intercambian información entre ellas.

Por otro lado, para poder operar cada mini planta, es necesario acceder a una

plataforma de control diferente para cada una de ellas, esto complica la

programación, operación y gestión de activos.

Por lo tanto, para darle solución a este inconveniente, se pretende implementar

un sistema de control centralizado para que los estudiantes puedan controlar las

17

tres (03) mini plantas de control de velocidad desde una sola plataforma de

control de forma inalámbrica o través de un cable Ethernet.

Este sistema de control permitirá que las prácticas con las plantas sean más

amenas y didácticas, además de incentivar a los alumnos a proponer ideas para

mejorar dicha solución.

1.4. Objetivos de la investigación

1.4.1. Objetivo general

Diseñar un Sistema de Control Centralizado para integrar las mini plantas de

Control de Velocidad de un Motor AC del Laboratorio de Ingeniería Electrónica

de la Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo - Lambayeque.

1.4.1. Objetivos específicos

Estudiar el principio y metodología del control centralizado para una red

de Controladores Lógicos Programables.

Definir la topología de red a utilizar.

Seleccionar los equipos y materiales para implementación de la red.

Plantear el sistema centralizado para la red de mini plantas.

Definir los protocolos de comunicación industrial a utilizar.

Implementar y realizar pruebas de funcionamiento del sistema.

1.5. Hipótesis

El diseño de un Sistema de Control Centralizado para integrar las mini plantas

de Control de Velocidad de un Motor AC del Laboratorio de Ingeniería Electrónica

de la Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo - Lambayeque, permitirá que los

estudiantes puedan realizar sus prácticas de laboratorio desde una sola

plataforma de control de forma inalámbrica o través de un cable Ethernet.

18

2. Mini planta de control de velocidad de un motor AC

Una mini planta de control de velocidad permite el control en forma eficiente de

un motor AC industrial. El control de un motor trifásico es una de las aplicaciones

que más se presentan en los procesos industriales. Dicho control se puede

realizar de diferentes maneras, desde un control en lazo abierto con contactores

hasta un control con variador en lazo cerrado haciendo que el proceso sea más

eficiente.

Para el adecuado control del motor, la mini planta de velocidad debe contar con

dos partes esenciales: un elemento primario conocido como controlador, que

será el encargado del accionamiento y parada del motor y un elemento

secundario para detectar el número de revoluciones del motor logrando así un

control en lazo cerrado.

La mini planta de velocidad del Laboratorio Nº02 de la Escuela Profesional de

Ingeniería Electrónica de la Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo está

compuesta por una pantalla HMI Magelis STU, un PLC Modicon M340 de

Schneider Electric con módulos de expansión de comunicación, digitales y

analógicos, un switch Ethernet, un variador de frecuencia Altivar 32, un motor

trifásico y un encoder óptico que permitirá un control en lazo cerrado.

Figura 1. Mini planta de control de velocidad

19

La siguiente figura muestra un diagrama de bloques en lazo cerrado de la mini planta de control de velocidad de un motor AC:

Figura 2. Diagrama de bloques de la mini planta de control de velocidad

En otras palabras, la referencia de velocidad es ingresada en el HMI STU 655

hacia el PLC Modicon M430 para controlar el arranque/paro y escribir la

referencia de velocidad en el variador Altivar 32 que se encuentra conectado a

un Motor AC de 3 HP que, al ser encendido, entrega una velocidad actual la cuál

es registrada por el encoder E50S8-600-3-T-24, dicha velocidad es comparada

con la referencia de velocidad generando un error de medición. Finalmente, el

error de medición ingresa nuevamente al PLC Modicon M340 para aplicar una

estrategia de control determinada.

2.1. Componentes de la mini planta

La mini planta de control de velocidad del Laboratorio Nº02 de Ingeniería

Electrónica está compuesta por elementos que logran que el control de un motor

AC sea el más adecuado y eficiente.

A continuación, se hará una descripción de cada elemento para entender la

función que cumple en la mini planta de control de velocidad.

Panel HMI STU 655

PLC Modicon M340

Variador de frecuencia ATV 32

Motor Trifásico 3 HP

Encoder rotativo E50S8-600–3–T–24

20

2.1.1. Panel HMI STU 655

HMI significa “Human Machine Interface”, es decir, es el dispositivo encargado

de realizar la interfaz entre las personas y las máquinas.

Los paneles HMI ofrecen modernas funciones de manejo y visualización

aunadas con características tales como robustez, estabilidad y simplicidad. Un

panel HMI está optimizado para satisfacer las necesidades de interfaz hombre-

máquina específicos utilizando interfaces abiertas y estandarizadas en hardware

y software, que permiten la integración eficiente en sus sistemas de

automatización.

Figura 3. Vista Frontal del HMI STU 655

Figura 4. Vista Posterior del HMI STU 655

21

La mini planta de control de velocidad del laboratorio Nº02 de Ingeniería

Electrónica cuentan con un HMI Magelis STU 655. A continuación, se hace un

resumen de las principales características del HMI Magelis STU 655 del

fabricante Schneider Electric.

Características eléctricas

Para suministrar alimentación a la unidad se deben seguir las siguientes

instrucciones:

Cuando se conecte el terminal de toma de tierra del bastidor (FG), se debe

asegurar que el cable está conectado a tierra. Si la unidad no se conecta

a tierra, podría provocar una interferencia electromagnética (EMI). La

toma de tierra es necesaria para cumplir con la protección de nivel de

compatibilidad electromagnética.

Los terminales SG (toma de tierra de señal) y FG se conectan en el interior

de la unidad.

Se debe apagar la alimentación antes de realizar el cableado a los

terminales de alimentación del HMI.

El HMI sólo consume 24 VDC de energía. El empleo de cualquier otro

nivel de alimentación puede provocar daños en la fuente de alimentación

y en la unidad.

El HMI no está equipado con un interruptor de alimentación, por lo que se

le debe conectar un interruptor de alimentación a la fuente.

Para reducir el ruido electromagnético, se debe acortar el cable de

alimentación tanto como sea posible.

En la siguiente tabla se muestran las especificaciones eléctricas de la unidad

HMI STU 655:

Tabla 1. Características eléctricas del HMI STU 655

Número de

serie

Tensión Límites de tensión de

entrada

Corriente

de entrada

Consumo de

alimentación

HMI STU 655 24 VDC 20,4 VDC a 28,8 VDC < 30A 6,5 W

22

En la siguiente figura se muestra la conexión del cable de alimentación:

Figura 5. Detalle del conector de alimentación del HMI STU 655

Memoria del HMI STU 655

En la siguiente tabla se muestran las especificaciones de memoria de la unidad

HMI STU 655:

Tabla 2. Especificaciones de la memoria del HMI STU 655

Elementos Especificación

Flash para aplicaciones 32 MB

Copia de seguridad de datos en FRAM 64 KB

DRAM para ejecución de aplicaciones 64 MB

Puertos de comunicación

La unidad HMI STU 655 tiene los siguientes puertos integrados para

comunicarse con unidades remotas o para transferir programas:

Puerto Ethernet (RJ45) que cumple el estándar IEEE802.3 para transmitir

y recibir datos a 10 Mbps o 100 Mbps a través de los protocolos Modbus

TCP, Ethernet IP y Profinet.

Puerto serie (RJ45) para interfaces RS–232C y RS–485.

Puerto USB.

Puerto mini USB.

23

En la siguiente figura se muestran los puertos de comunicación del panel HMI:

Figura 6. Detalle de los puertos de comunicación del HMI STU 655

Interfaz serie COM1

Esta interfaz se utiliza para conectar la unidad HMI STU 655 a un equipo remoto

mediante un cable serial RS-232C o RS-485. El conector empleado es del tipo

RJ45 de 8 pines.

En la siguiente figura se describe el conector RJ45 de ocho pines del panel HMI

STU:

Figura 7. Detalle del conector RJ45 del HMI STU 655

El HMI STU 655 cuenta con una pantalla en el entorno del Software Vijeo

Designer, en el cual se programan las funciones de control y supervisión.

24

2.1.2. PLC Modicon M340

Los procesadores de plataforma automatizados Modicon M340 gestionan toda

la estación PLC, que está formada por módulos de E/S binarias, módulos de E/S

analógicas y módulos de conteo, otros módulos expertos y módulos de

comunicación. Éstos se distribuyen en uno o más bastidores conectados al bus

local. Cada bastidor debe incluir un módulo de alimentación; el bastidor principal

aloja al CPU.

En la siguiente figura, se muestra un ejemplo de configuración para el PLC

Modicon M340 con un bastidor:

Figura 8. PLC Modicon M340 con un bastidor

Donde los componentes numerados de la estación de PLC simbolizan:

1: Módulo de alimentación

2: Procesador

3: Módulo de E/S con bloque de terminales de 20 pines

4: Módulo de E/S con conector simple de 40 pines

5: Módulo de E/S con 2 conectores de 40 pines

6: Módulo de conteo

7: Bastidor de 8 Ranuras

25

El PLC Modicon M340 instalado en la mini planta de control de velocidad del

laboratorio Nº02 de Ingeniería Electrónica está formado por los siguientes

módulos:

Fuente de alimentación BMX CPS 3500

Los módulos de alimentación están diseñados para alimentar cada rack y sus

módulos. El módulo de alimentación se selecciona de acuerdo con la distribución

de red (continua o alterna) y la potencia requerida.

Figura 9. Fuente de alimentación BMX CPS 3500

El módulo de alimentación BMX CPS 3500 tiene las siguientes funciones

auxiliares:

1. Panel de visualización: El LED OK estará encendido si hay presencia de

voltaje mientras que el LED 24V estará encendido si el voltaje de los

sensores es correcto.

2. Botón de reset: Al presionarlo simula un corte de alimentación y provoca

un arranque en frío de la aplicación.

3. Un relé de alarma.

4. Un suministro de 24 VDC.

26

En la siguiente tabla se muestran las características eléctricas de la fuente de

alimentación BMX CPS 3500:

Tabla 3. Características eléctricas de la fuente BMX CPS 3500

Módulo Comunicación CPU BMX P34 2020

El CPU BMX P34 2020 es un procesador diseñado para controlar módulos de

entradas/salidas digitales, módulos de entradas/salidas analógicas y módulos de

aplicaciones específicas.

La siguiente figura muestra el CPU BMX P34 2020:

Figura 10. Módulo Comunicación CPU BMX P34 2020

Parámetro BMX CPS 3500

Potencia máxima 36 watts

Voltaje de operación 115 a 230 VAC

Corriente de

operación

1,04 A / 115 VAC

0,52 A / 230 VAC

Acepta microcortes <= 10ms

Protección integrada Sí, contra sobrecargas, cortocircuitos y sobretensiones

27

La siguiente tabla muestra las características principales y limitaciones de los

procesadores BMX P34 XXXX:

Tabla 4. Características principales de los procesadores BMX P34

El CPU BMX P34 2020 tiene en el panel frontal hay disponibles indicadores LED,

que permiten efectuar un diagnóstico rápido del estado del PLC.

La siguiente figura muestra los indicadores LED de diagnóstico del procesador

BMX P34 2020.

Figura 11. Indicadores Led del CPU BMX P34 2020

La siguiente tabla muestra los indicadores LED de diagnóstico del procesador

BMX P34 2020 relacionados con su estado y el de la comunicación Ethernet.

28

Tabla 5. Diagnóstico del procesador y comunicación del CPU

La siguiente tabla muestra los indicadores LED de diagnóstico del procesador

BMX P34 2020 relacionados con el estado de la tarjeta de memoria y de los

módulos de E/S, así como el estado de la comunicación serial.

Tabla 6. Diagnóstico de la memoria y los módulos E/S del CPU

29

El CPU tiene un Puerto USB el que es utilizado para descargar los programas

desde el software de Unity Pro. Además, tiene una ranura para tarjeta de

memoria Flash de tipo SD Card, esta tarjeta de memoria se destina a la copia de

la zona de programa, símbolos y comentarios y de la zona de constantes.

Por otro lado, el CPU tiene un puerto Ethernet con una interfaz RJ45 que también

puede comunicarse mediante el protocolo Modbus TCP/IP con sus unidades

remotas. También es utilizado para la descarga de programas desde el software

Unity Pro.

Figura 12. Puerto Ethernet del CPU BMX P34 2020

Finalmente, el CPU tiene un puerto Modbus RTU con un conector RJ45 para

interfaces RS–232 y RS–485 que utiliza el protocolo Modbus RTU. La selección

de la interfaz serial se realiza a través del software Unity Pro.

Figura 13. Puerto Modbus RTU del CPU BMX P34 2020

30

Módulo Comunicación Ethernet BMX NOE 0110

El módulo BMX NOE 0100 es un módulo de red para la comunicación Ethernet

con el PLC Modicon M340 o cualquier otro dispositivo remoto. Las siguientes

imágenes muestran la estructura del módulo de comunicación Ethernet BMX

NOE 0110:

Figura 14. Módulo Comunicación Ethernet BMX NOE 0110

EL módulo de comunicación NOE tiene una pantalla de indicadores LED donde

los colores y los modelos de intermitencia de los LED indican el estado y las

condiciones de funcionamiento de las comunicaciones Ethernet en el módulo.

Figura 15. Indicadores Led del BMX NOE 0110

Los estados de los leds y el diagnóstico de fallas del módulo de comunicación

Ethernet BMX NOE 0110 equivalen a los datos mostrados en la Tabla 5.

31

El módulo BMX NOE 0110 cuenta con un puerto de comunicación Ethernet

(RJ45) utilizado para comunicarse con unidades remotas. La velocidad entre dos

dispositivos Ethernet está limitada a la velocidad del dispositivo más lento.

Las diferentes velocidades disponibles para el módulo BMX NOE 0110 son:

100 Mbps en semiduplex.

100 Mbps en dúplex completo.

10 Mbps en semidúplex10 Mbps en dúplex completo.

Además, tiene una ranura para tarjeta de memoria, la cual se puede utilizar para

almacenar archivos, como páginas web y archivos de registro.

Finalmente, tiene un botón de reset que, al pulsarlo, reinicia en frío el módulo.

Después de reiniciar, la red reconoce el módulo como un dispositivo nuevo.

Módulo Digital BMX DDI 1602

El módulo BMX DDI 1602 es un módulo digital de 24 VDC conectado a través de

un bloque de terminales de 20 pines. Es un módulo de lógica positiva (o común

positivo) y los 16 canales de entrada reciben corriente de los sensores.

Figura 16. Módulo Digital BMX DDI 1602

32

La figura 15 muestra el diagrama de conexiones del módulo BMX DDI 1602:

Figura 17. Diagrama de conexiones del BMX DDI 1602

Módulo Digital BMX DAI 1604

El módulo DAI 1604 es un módulo digital de 100 a 120 VAC conectado a través

de un bloque de terminales de 20 pines. Este módulo tiene 16 canales de entrada

que funcionan con corriente alterna.

Figura 18. Módulo Digital BMX DAI 1604

33

La figura 17 muestra el diagrama de conexiones del módulo BMX DAI 1604:

Figura 19. Diagrama de conexiones del BMX DAI 1604

Módulo Digital BMX DRA 1605

El módulo BMX DRA 1605 es un módulo binario de 24 VDC o de 24 a 240 VAC

conectado a través de un bloque de terminales de 20 pines. Los 16 canales de

salida de relé no aislados funcionan con corriente alterna o con corriente directa.

Figura 20. Módulo Digital BMX DRA 1605

La figura 19 muestra el diagrama de conexiones del módulo BMX DRA 1605:

34

Figura 21. Diagrama de conexiones del BMX DRA 1605

Módulo Analógico BMX AMI 0810

El módulo BMX AMI 0810 es un módulo analógico de entrada de alta densidad

con 8 canales aislados. Este módulo se utiliza junto con sensores o emisores

para realizar funciones de vigilancia, medición y control continuo.

El módulo BMX AMI 0810 proporciona el rango siguiente para cada entrada,

según la selección que se realice durante la configuración:

Tensión de +/-5 V, +/-10 V, 0 a 5 V, 0 a 10 V y 1 a 5 V.

Corriente de +/-20 mA, 0 a 20 mA, 4 a 20 mA.

Figura 22. Módulo Analógico BMX AMI 0810

35

La figura 21 muestra el diagrama de conexiones del módulo BMX AMI 0810:

Figura 23. Diagrama de conexiones del BMX AMI 0810

Módulo Analógico BMX AMO 0802

El módulo BMX AMO 0802 es un módulo analógico de salida de alta densidad

con 8 canales no aislados. Ofrece los siguientes rangos de corriente para cada

salida:

De 0 a 20 mA

De 4 a 20 mA

Figura 24. Módulo Analógico BMX AMO 0802

36

La figura 23 muestra el diagrama de conexiones del módulo BMX AMO 0802:

Figura 25. Diagrama de conexiones del BMX AMO 0802

2.1.3. Variador de frecuencia ATV 32


Electrónica cuenta con un variador de frecuencia ALTIVAR 32 (ATV32HU22M2)

que permite controlar la velocidad de motores trifásicos síncronos y asíncronos

de 2,2 KW o 3 HP. La tensión de alimentación del variador es de 220 VAC a 60

Hz, la corriente nominal es de 11 A y la corriente transitoria máxima que puede

soportar es de 16,5 A.

La elección de la instalación de un convertidor de frecuencia como método de

ahorro energético supone:

Reducción del consumo de energía eléctrica.

Mejor control operativo, mejorando la rentabilidad y la productividad de los

procesos productivos.

Contar con la posibilidad de frenado dinámico.

Ahorro en mantenimiento (el motor trabaja siempre en las condiciones

óptimas de funcionamiento).

37

Figura 26. Variador de Frecuencia ATV 32

Interruptor de protección GV2

Los variadores ATV32 están preparados para que pueda instalarse un interruptor

de protección GV2.

La mini planta de control de velocidad cuenta con el interruptor GV2 L22 25A.

Figura 27. Interruptor de protección GV32

38

Descripción de la HMI del ATV32

Las funciones de la pantalla y las teclas se describen a continuación:

Figura 28. Pantalla y teclas del Variador de Frecuencia ATV 32

Donde:

1: La tecla ESC se utiliza para navegar por el menú (retroceder) y para

realizar ajustes en los parámetros.

2: El selector giratorio se utiliza para navegar por el menú (ir de arriba

abajo) y para realizar ajustes en los parámetros (incrementar/disminuir un

valor o una opción de un elemento).

3: La tecla ENT (pulsación en el selector giratorio) se utiliza para navegar

por el menú y para realizar ajustes en los parámetros (validar).

A: Modo REF seleccionado

B: Mono MON seleccionado

C: Modo CONF seleccionado

D: Punto utilizado para mostrar el valor del parámetro (centésimas)

E: Punto utilizado para mostrar el valor del parámetro (décimas)

F: La visualización actual es el valor del parámetro

G: La visualización actual es la unidad del parámetro

39

Acceso a los bornes de fuerza

Los bornes de potencia están situados en la parte superior del variador. Los

bornes del motor y de la resistencia de frenado están situados en la parte inferior

del variador. La disposición y las características de las bornes de potencia se

muestran en la siguiente figura.

Figura 29. Bornes de fuerza del Variador ATV 32

Acceso a los bornes de control

Para acceder a los bornes de control, se debe abrir la cubierta tal como se

muestra en la siguiente figura. Todos los tornillos son M3 con cabeza ranurada,

de 3.8 mm (0.15 in.) de diámetro.

Figura 30. Bornes de control del Variador ATV 32

40

Tabla 7. Función de los bornes de control del ATV 32

42

Puerto de comunicación RJ45

Además, el variador de velocidad Altivar 32 cuenta con un puerto de

comunicación con interfaz RJ45 que se utiliza para conectar:

Un PC con el software SoMove.

Un terminal gráfico o remoto.

Una red Modbus o CANopen.

Herramientas de cargador de configuración. La siguiente figura describe los pines del conector RJ45 del variador ATV32:

Figura 31. Conector RJ45 del Variador ATV 32

43

2.1.4. Motor trifásico 3 HP


Electrónica cuenta con un motor trifásico de 3 HP marca Siemens.

Figura 32. Motor trifásico de 3 HP marca Siemens

En la siguiente figura se muestran los datos de placa del motor trifásico:

Figura 33. Datos de placa del motor trifásico

El esquema de conexión de la mini planta de control de velocidad tiene un

esquema conforme a las normas EN 954-1 categoría 2 e IEC/EN 61508

capacidad SIL1, categoría de parada 0 según la norma IEC/EN 60204-1.

Este esquema de conexión es el adecuado para las máquinas con poco tiempo

de parada libre (con poca inercia o con alto par resistente).

Una vez activada la demanda de parada de emergencia, la alimentación del

variador se corta de inmediato y el motor se detiene en modo de parada libre,

conforme a la categoría 0 de la norma IEC/EN 60204-1.

44

Figura 34. Motor trifásico de 3 HP marca Siemens

El motor trifásico se puede conectar en estrella (todos los finales conectados en

un punto común, alimentando al sistema por los extremos libres) o bien en

triangulo (conectando el final de cada fase al principio de la fase siguiente,

alimentando al sistema por los puntos de unión).

En la conexión estrella, la intensidad que recorre cada fase coincide con la

intensidad de línea, mientras que la tensión que se aplica a cada fase es √3

veces menor que la tensión de línea.

Figura 35. Conexión en estrella

45

En la conexión triangulo la intensidad que recorre cada fase es √3 veces menor

que la intensidad de línea, mientras que la tensión a la que está sometida cada

fase coincide con la tensión de línea.

Figura 36. Conexión en triangulo

2.1.5. Encoder rotativo E50S8-600–3–T–24

La mini planta de control de velocidad del Laboratorio N°02 de la escuela de

Ingeniería Electrónica cuenta con un encoder rotativo E50S8–600–3–T–24.

Figura 37. Encoder rotativo E50S8-600–3–T–24

La velocidad de rotación es una variable muy importante en los procesos, y más

aún si está ligada a motores. Un encoder permite hacer un conteo exacto del

número de RPM del motor, funcionando como un feedback de velocidad.

46

En la siguiente tabla se muestran las especificaciones eléctricas del encoder

rotativo E50S8-600–3–T–24:

Tabla 8. Especificaciones eléctricas del encoder rotativo

Parámetro Especificación

Diámetro 50 mm

Diámetro del eje 8 mm

Pulsos por revolución 600 pulsos

Tipo Salida Totem

Salidas Tiene 3 salidas – A, B, Z

Tensión de entrada 24 VDC

Corriente de entrada Max. 80 mA

En la siguiente figura se muestran los pines de conexión del encoder rotativo, así

como sus salidas:

Figura 38. Pines de conexión del encoder rotativo

En la siguiente figura se muestra la forma de onda de salida del encoder:

Figura 39. Forma de onda de salida del encoder rotativo

47

2.2. Comunicaciones industriales

En 1968, la compañía Modicon inventó el concepto de controlador lógico programable. Su gran flexibilidad de uso ofrece numerosas ventajas durante cada etapa de una instalación industrial. El concepto de redes fue poco a poco insertándose, inicialmente como conexiones en serie. El intercambio de datos fue formalizado por los protocolos industriales, por ejemplo, Modbus (Modicon Bus, 1979). A partir de ese momento, numerosas aplicaciones industriales han adoptado el uso de buses de campo. El bus de campo es una potente herramienta de intercambio, visibilidad y flexibilidad de los dispositivos que se comunican a través de él.

En 1996, Schneider Electric promociona la red Ethernet industrial para conectar los niveles de “gestión” y “planta” con los controladores lógicos programables, y es entonces cuando se introduce el concepto de “Transparent Ready”. Este concepto se basa en añadir herramientas y protocolos industriales, incluyendo Modbus, a elementos estándar existentes en Ethernet.

2.2.1 Niveles de Arquitectura

Las arquitecturas están actualmente estructuradas en cuatro niveles

diferenciados, interconectados sistemas de comunicación.

Figura 40. Niveles de Arquitectura

48

Gestión

El nivel de gestión está principalmente constituido por servidores y

estaciones de operación, ya que se encuentra más alejado del proceso

productivo. En este nivel adquiere mucha relevancia toda la información

relativa a la producción y a la gestión asociada, es decir, es posible

obtener la información global de todos los niveles inferiores de una o

varias plantas. Habitualmente se emplean redes Ethernet, que se adaptan

mejor al tipo de dato a transmitir y, además, permiten una comunicación

eficaz entre los diferentes computadores ubicados en el mismo nivel de

gestión. Por otro lado, brinda niveles de seguridad informática.

Planta

El nivel de planta permite visualizar cómo se está llevando a cabo los

diferentes procesos de una planta y, a través, de sistemas SCADA

(Supervisión, Control y Adquisición de Datos) o DCS (Sistemas de Control

Distribuido) se puede representar en su totalidad la planta mediante

pantallas de operación donde se muestra el estado de los principales

equipos, las principales señales, enclavamientos, alarmas, eventos,

tendencias e históricos de las principales variables de la planta. Para ello,

resulta imprescindible la sincronización de los controladores lógicos

programables en una misma red de intercambio de datos en un arreglo

cliente/servidor con las herramientas de control (software de

programación, pantallas HMI) en tiempo real. En su mayoría, se emplea

redes LAN industriales de alta velocidad debido a la necesidad de

transmitir grandes cantidades de data y la conexión con un gran número

de elementos de control.

Máquina

El nivel de Máquina se encarga de gestionar los actuadores y sensores

de campo, tales como, Controladores Lógicos Programables, interfaces

remotas de entrada/salida, arrancadores programables de motores, etc.

Este nivel ofrece una arquitectura distribuida, la integración funcional del

proceso y la transparencia de intercambio de datos.

49

Sensor

También llamado nivel de instrumentación. Este nivel está formado por los

elementos de medida (sensores, transmisores) y mando (actuadores)

distribuidos a lo largo del proceso de la planta ofreciendo la captura de

datos desde el medio físico al nivel de máquina. En otras palabras, los

actuadores son los encargados de ejecutar las ordenes enviadas por los

elementos de control para modificar las variables del proceso medidas por

los sensores de campo.

Las características de los niveles se detallan en la siguiente tabla:

Tabla 9. Niveles de Arquitectura

Nivel Gestión Planta Máquina Sensor

Volumen datos a

transmitir

Archivos

Mbits

Datos

Kbits

Datos

Kbits

Datos

Bits

Tiempo de respuesta 1 min 50-500 ms 50-100 ms

Distancia Mundial 2-40 km 10 m a 1 km 1-100 m

Topología de red

Bus,

estrella,

anillo

Bus,

estrella,

anillo

Bus,

estrella,

anillo

No existe

restricción

Número de

direcciones Ilimitado 10-100 10-100 10-124

Medio Eléctrico,

óptico, radio

Eléctrico,

óptico, radio

Eléctrico,

óptico, radio

Eléctrico,

radio

2.2.2 Topología de red

Una red industrial está compuesta de controladores lógicos programables,

paneles HMI, computadoras y dispositivos de entrada/salida conectados de

forma conjunta por medios físicos como cables eléctricos, fibras ópticas, enlaces

por radio y elementos de interfaz como las tarjetas de red, switches y Gateway.

La distribución física de una red es la topología de red o la arquitectura de control.

50

Las topologías normalmente se dividen de la siguiente manera:

Topología tipo bus

Esta es una de las distribuciones más simples; todos los elementos están

cableados a la misma línea de transmisión. La palabra “bus” se refiere a

la línea física. Esta topología se implementa fácilmente y el fallo de un

nodo o elemento no provoca avería en la red.

Las redes de nivel “máquina” y “sensor”, conocidos como buses de

campo, utilizan esta topología.

La topología de bus se implementa conectando los dispositivos en una

cadena o al cable principal mediante una caja de paso.

Figura 41. Topología tipo bus

Topología tipo estrella

Esta es la topología más frecuente del protocolo Ethernet, es la topología

más común en los niveles de “gestión” y “planta”. Tiene la ventaja de ser

muy flexible en su funcionamiento y detección de fallas.

Los nodos finales están conectados todos entre ellos a través de un

dispositivo intermedio (repetidor, conmutador, hub, switch). El fallo en

algún nodo no provoca avería en la red, sin embargo, los dispositivos

intermedios que conectan a todos los nodos representan un punto de falla.

51

Figura 42. Topología tipo estrella

Topología tipo anillo

Esta topología utiliza la misma distribución del hardware que la topología

en estrella, pero asegura una mayor disponibilidad de la red.

Figura 43. Topología tipo anillo

Topología tipo malla

Esta topología no se utiliza mucho en la industria y presenta el

inconveniente de tener un gran número de enlace.

Figura 44. Topología tipo malla

52

2.3. Protocolos de Comunicación

Un protocolo de comunicación establece un conjunto de reglas para un tipo de

comunicación particular.

2.3.1 El modelo OSI

La ISO (International Standards Organization) ha definido una arquitectura

general de red en su modelo ISO 7498. Estas especificaciones de red fueron

desarrolladas como parte del modelo OSI (Open System Interconnection) para

definir capas de comunicación en el diseño de un protocolo de red. Dentro de

este modelo, el conjunto de protocolos de una red se divide en 7 capas OSI,

numeradas del 1 al 7.

Figura 45. Capas del modelo OSI

Las capas OSI trabajan según los siguientes principios:

Cada capa soporta un protocolo independientemente de las otras capas.

Cada capa proporciona servicios a la capa inmediatamente arriba de ella.

Cada capa proporciona servicios a la capa inmediatamente debajo de ella.

La capa 1 describe el soporte de comunicación.

La capa 7 proporciona servicios al usuario o a una aplicación.

53

El modelo OSI por sí mismo, no es una arquitectura de red puesto que no

especifica el protocolo que debe usarse en cada capa. Posteriormente, estos

protocolos fueron implementados por los fabricantes de software de

comunicaciones, ajustándose a las funciones de cada una de las capas.

La siguiente tabla describe las funciones de cada una de las 7 capas:

Tabla 10. Capas del Modelo OSI

N Capa OSI Función de la capa Ejemplos

7 Aplicación

Refiere a los estándares para la

generación y/o interpretación de los datos

en su forma final. En otras palabras, es la

interfaz con el usuario.

HTTP, SMTP,

POP2, FTP,

Modbus

6 Presentación

Define como se representará la

información: caracteres, terminales de

control y los comandos gráficos

HTML, XML

5 Sesión

Garantiza las correctas comunicaciones y

conexiones entre los sistemas. Define la

apertura y cierre de sesiones.

IOS8327,

RPC, Netbios

4 Transporte

Permite establecer la comunicación de un

extremo a otro, segmentar y montar

datos, controlar el flujo, detectar error y

repararlos.

TCP, UDP,

RTP, SPX,

ATP

3 Red Se ocupa del transporte de paquetes

(datagramas) a través de la red.

IP, ICMP,

IPX, WDS

2 Conexión Permite establecer, a través de un medio

físico, una conexión libre de errores.

ARCnet,

PPP,

Ethernet,

Token ring

1 Física

Define los protocolos para el intercambio

de bits y los aspectos eléctricos,

mecánicos y funcionales del acceso a red.

CSMA, RS-

232, 10 Base-

T, ADSL

54

2.3.2 El modelo TCP/IP

El modelo TCP/IP es el usado actualmente en la red Ethernet. Ese modelo se

puede considerar de cuatro capas y es considerado el estándar de facto.

Ethernet funciona bajo el principio de acceso a los medios controlado por un

mecanismo de detección de colisiones. Cada nodo está identificado por una

clave única o dirección MAC, que asegura que cada PC en una red Ethernet

tenga una dirección diferente. Esta tecnología, conocida como CSMA/CD

(Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection) asegura que sólo una

estación puede transmitir un mensaje en el medio a la vez.

Las mejoras sucesivas de Ethernet han dado lugar a la norma IEEE 802.3 que

solo define las características de las capas físicas; la manera como la

información accede a la red y la trama de datos debe ser definida por las capas

complementarias. La siguiente figura muestra estas capas y los protocolos

asociados.

Figura 46. Capas del Modelo TCP/IP

55

Capa física y de enlace

La capa física describe las características físicas de la comunicación

como la convención acerca de la naturaleza del medio usado (cables

eléctricos, fibra óptica o radioenlace) y todos los detalles relacionados

como conectores, tipos de codificación y modulación niveles de señal,

longitudes de onda, sincronización y distancias máximas.

La capa de enlace especifica el control de acceso al medio y cómo los

paquetes de datos son transportados sobre la capa física, en particular la

estructura de la trama (esto es, secuencias específicas de bits al inicio y

fin de los paquetes).

Capa de red

La capa red soluciona el problema de transporte de paquetes a través de

una única red, además, en la encargada de transportar los datos desde

una red fuente hacia una red destino.

Dentro de los protocolos de Internet, el protocolo IP transmite paquetes

de una fuente a un destinatario en cualquier lugar de la red. El transporte

por IP se hace posible definiendo una dirección IP para asegurar y reforzar

la unicidad de cada una de estas direcciones. Cada nodo es identificado

con su propia dirección IP. El protocolo IP incluye además otros protocolos

como el ICMP (Internet Control Message Protocol) usado para transferir

mensajes de error de transmisión IP y el IGMP (Internet Group

Management Protocol) que gestiona datos multicast.

Capa de transporte

Los protocolos de la capa de transporte pueden solucionar problemas

como la fiabilidad del intercambio de datos, la adaptación automática a la

capacidad de las redes utilizadas y el control de flujo. Además, asegura

que los datos lleguen en el orden correcto. Es decir, estos protocolos

determinan a qué aplicación debe entregarse cada paquete.

TCP (Transmission Control Protocol) es un protocolo de transporte,

orientado a la conexión. Proporciona un flujo de bytes fiable que garantiza

la llegada de datos sin alteración y en orden, con retransmisión en caso

de pérdida y eliminación de datos duplicados.

56

UDP (User Datagram Protocol) es un protocolo simple, sin conexión y “no

fiable”. Esto no significa que sea poco fiable, el problema es que no

comprueba que los paquetes lleguen a su destino y en orden.

Capa de aplicación

Las aplicaciones funcionan generalmente bajo TCP o UDP y están

normalmente asociadas a un puerto bien conocido.

o HTTP (HyperText Transfer Protocol) puerto 80 ó 8080.

Se usa para transferir páginas web entre un servidor y un

navegador.

o BOOTP/DHCP (Bootstrap Protocol/Dynamic Host Configuration

Protocol)

Proporciona de forma automática los parámetros de direcciones IP.

o FTP (File Transfer Protocol) puerto 20/21

Proporciona los elementos básicos para transferir archivos.

o TFTP (Trivial File Transfer Protocol)

Simplifica la transferencia de archivos.

o NTP (Network Time Protocol)

Se utiliza para sincronizar la hora en dispositivos.

o SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)

Proporciona un servicio de transmisión de correos electrónicos.

o SNMP (Simple Network Management Protocol)

Gestiona los diferentes componentes de una red desde un único

sistema, permite ver el estado de la red y los dispositivos.

o Modbus (Modicon Bus) puerto 502

Protocolo de uso estándar en la industria, proporciona una capa de

aplicación simple y barata.

o COM/DCOM (Distributed Component Object Model) u OLE (Object

Linking and Embedding)

Tecnología que compone los objetos de Windows utilizados para

la comunicación transparente entre aplicaciones de Windows. Esta

tecnología se usa en servidores OPC (OLE for Process Control)

57

2.4 Modbus

El protocolo Modbus fue desarrollado en 1979 por Modicon, incorporado para los

sistemas de automatización industrial y los controladores lógicos programables

Modicon. Este protocolo se convirtió en un método estándar en la industria para

transferir información hacia entradas/salidas digitales y analógicas, además,

para registrar data entre el control industrial y los dispositivos monitoreados.

2.4.1 Modelo Cliente/Servidor

Los dispositivos Modbus se comunican mediante el modelo cliente/servidor

(maestro/esclavo). El maestro (cliente) es quien controla en todo momento las

comunicaciones con los esclavos que pueden ser hasta 247 nodos. Los esclavos

(servidores) se limitan a retornar los datos solicitados o a ejecutar la acción

indicada por el maestro.

Figura 47. Comunicación Modbus cliente/servidor

Este modelo cliente/servidor está basado en cuatro tipos de mensajes:

Solicitud: es el mensaje enviado a la red por el cliente para iniciar la

transacción.

Indicación: es el mensaje de solicitud recibido del lado del servidor.

Respuesta: es el mensaje de respuesta enviado por el servidor.

Confirmación: es el mensaje de respuesta recibido del lado del cliente.

2.4.2 Modo ASCII y Modo RTU

Las comunicaciones Modbus se pueden realizar en modo ACSII o en modo RTU.

En modo RTU, los bytes se envían en binario, tal cual llega la información. En

modo RTU no se utiliza indicador de inicio y final de trama.

58

En modo ASCII, los bytes se envían codificados en ASCII, es decir, que por cada

byte a transmitir se envían dos caracteres ASCII (2 bytes) con su representación

hexadecimal (esto permite leer las tramas con un simple editor de texto). En el

modo ASCII las tramas comienzan por 3AH (carácter ‘:’), y terminan en 0DH-0AH

(carácter CR/CL) y cada byte se envía como dos caracteres ASCII.

Figura 48. Comparación Modo ASCII y Modo RTU de Modbus

2.4.3 Funciones y registros

Los registros Modbus están organizados en cuatro básicos tipos de datos y cada

tipo de dato está identificado por un número como referencia de dirección. La

siguiente tabla muestra las funciones más utilizadas en las peticiones y

respuestas de Modbus:

Tabla 11. Funciones y registros Modbus

Registro Función Dirección

0xxxx Lectura/Escritura de salidas discretas o “Coils” (bit) %M

1xxxx Lectura de entradas discretas (bit) %I

3xxxx Lectura de registros de entrada (16 bits) %IW

4xxxx Lectura/Escritura de registros de salida (16 bits) %MW

59

2.4.4 Clases

Clase 0: Son las funciones básicas para la comunicación cliente/servidor.

Tabla 12. Clase 0

Código Función

3 Leer múltiples registros (16 bits)

16 Escribir múltiples registros (16 bits)

Clase 1: Son las funciones adicionales comúnmente implementadas.

Tabla 13. Clase 1

Código Función

1 Leer estado salidas discretas

2 Leer estado entradas discretas

4 Leer registros de entrada (16 bits)

5 Escribir salida discreta

6 Escribir registro simple

7 Leer estados de excepción

Clase 2: Funciones utilizadas para operaciones en tiempo real como HMI.

Tabla 14. Clase 2

Código Función

15 Forzar múltiples salidas discretas

20 Leer referencia general

21 Escribir referencia general

22 Enmascarar registro de escritura

23 Leer/Escribir registros

24 Leer cola FIFO

60

2.5 Modbus TCP/IP

Modbus TCP/IP es una variante de la familia Modbus diseñado para la

supervisión y control de equipos de automatización. Específicamente, es usado

para enviar mensajes Modbus RTU usando los protocolos TCP/IP. Todas las

solicitudes son enviadas vía TCP/IP utilizando el puerto 502.

Figura 49. Niveles de Arquitectura Modbus TCP/IP

2.5.1 Arquitectura de Comunicación

La comunicación usando Modbus TCP/IP incluye diferentes tipos de dispositivos:

Dispositivos clientes/servidores conectados a una red TCP/IP.

Dispositivos de interconexión como bridge, routers o gateways para la

interconexión entre una red TCP/IP y una red Modbus serial que permiten

conexiones a clientes/servidores Modbus serial.

61

Figura 50. Arquitectura de comunicación Modbus TCP/IP

2.5.2 Paquete Modbus TCP/IP

La estructura de los mensajes Modbus es de un protocolo de aplicación que

define las reglas para la organización y la interpretación de la data

independientemente del medio de transmisión.

TCP/IP habilita bloques de información binaria que serán intercambiadas entre

computadoras y/o controladores lógicos programables. La función principal de

TCP es asegurar que todos los paquetes de datos son recibidos correctamente,

mientras que IP se asegura que los mensajes sean correctamente direccionados

y ruteados al destino. Nótese que TCP/IP son protocolos de transporte y no

definen que significa la data enviada o cómo interpretarla, este el trabajo de

Modbus que es un protocolo de aplicación.

Figura 51. Paquete Modbus TCP/IP

62

2.5.3 ADU Modbus TCP/IP

El protocolo Modbus define un PDU (Protocol Data Unit). La cabecera dedicada

es usada para identificar la ADU (Application Data Unit) Modbus TCP/IP.

El cliente que inicia una transacción Modbus TCP/IP construye la ADU Modbus

TCP/IP. La “función de código” indica al servidor que tipo de acción debe realizar.

Figura 52. Trama Modbus TCP/IP

2.5.4 Cabecera Modbus TCP/IP

La cabecera Modbus TCP/IP está formada por 7 bytes:

Identificador de Transacción (2 bytes), identifica petición o respuesta.

Identificador de Protocolo (2 bytes), donde 0 = Protocolo Modbus

Longitud (2 bytes), número de bytes a continuación.

Identificador de Unidad (1 Byte), dirección del esclavo Modbus.

Figura 53. Cabecera Modbus TCP/IP versus Modbus RTU

63

2.6 OPC (OLE for Process Control)

OPC es un estándar de comunicación en el campo del control y supervisión de

procesos industriales, basado en una tecnología de Microsoft, que ofrece una

interfaz común para la comunicación entre dispositivos de diferentes marcas y

sistemas de control sin ninguna restricción propietaria incluyendo el acceso a la

data en tiempo real, monitoreo de alarmas y eventos, acceso a la data histórica

y otras aplicaciones.

Cuando el estándar fue liberado por primera vez en 1996, su propósito era

agrupar los protocolos específicos de los Controladores Lógicos Programables

(PLC) en una interfaz estandarizada disponible para los sistemas HMI/SCADA

con una interfaz para la lectura/escritura de datos OPC. Hoy en día,

prácticamente todos los mayores fabricantes de sistemas de control,

instrumentación y de procesos han incluido OPC en sus productos.

2.6.1 Tecnologías OPC

OPC DA (Data Access)

Diseñado para la transmisión de datos en tiempo real, está compuesto por

los objetos:

o Servidor: Almacena la información y unifica los grupos.

o Grupo: Contiene en forma lógica los ítems.

o Ítem: Es el valor en tiempo real.

OPC AE (Alarm & Event)

Transfiere alarmas y eventos.

OPC HDA (Historic Data Access)

Brinda acceso a datos históricos.

OPC UA (Unified Architecture)

Nueva Generación. Permite trabajar con cualquier tipo de datos (DA, AE,

HDA) y abandona COM/DCOM a favor de los protocolos SOAP/HTTP.

64

2.6.2 Arquitectura Cliente/Servidor OPC

OPC es una tecnología cliente/servidor, es decir, el servidor OPC es la fuente de

los datos y cualquier aplicación (cliente) basada en OPC puede acceder a dicho

servidor para leer/escribir cualquier variable que publique el servidor.

Una arquitectura OPC se refiere a la infraestructura de comunicaciones que

incluye uno o varios clientes OPC y servidores OPC comunicándose entre sí.

Para mantener una arquitectura cliente/servidor OPC fácil de leer se utiliza la

convención de dibujar el diagrama de flujo con los datos fluyendo desde abajo

hacia arriba. Los datos deben fluir desde las fuentes de datos (PLC, DCS, RTU,

Protocolos, Bases de Datos, hojas de cálculo, etc.) hacia la aplicación que usará

los datos (DCS, SCADAs, bases de datos, HMIs, historiadores, etc.)

Figura 54. Arquitectura Cliente/Servidor OPC

65

Servidor OPC

Un servidor OPC es una aplicación de software (driver). El servidor OPC

hace de interfaz comunicando por un lado con una o más fuentes de datos

utilizando sus protocolos nativos (típicamente PLCs, DCSs, Módulo IO,

controladores, etc.) y por el otro lado con clientes OPC.

Los Servidores OPC clásicos utilizan la infraestructura COM/DCOM de

Windows para el intercambio de datos.

Cliente OPC

Un cliente OPC es una aplicación de software (programa). El cliente OPC

(típicamente, DCS, SCADAs, HMIs, generadores de informes, etc.) puede

leer y escribir en los dispositivos a través del servidor OPC.

Figura 55. Flujo de comunicación entre el Cliente/Servidor OPC

66

2.6.3 Servidor MatrikonOPC para Modbus

El servidor OPC para Modbus permite acceder a todos los dispositivos Modbus

utilizando un Cliente OPC. Está específicamente diseñado para integrar datos

de campo como aplicaciones tipo DCS, HMI, SCADA, historiadores, bases de

datos o cualquier otra aplicación Cliente OPC. Soporta diferentes tipos de

conexión y no tiene límites de dispositivos ni de tags.

Este Servidor OPC ha sido probado rigurosamente con hardware de fabricantes

incluyendo ABB, Emerson, Honeywell, Koyo, Schneider (Modicon), Triconex,

Yokogawa y varios otros.

MatrikonOPC Modbus Plant Edition es un driver utilizado para comunicar PLCs,

RTUs, DCS, analizadores, básculas, y otros tipos de controladores. Ha sido

probado con las siguientes configuraciones:

Modbus Ethernet (TCP/IP) usando el módulo Modicon NOE.

Modbus Mastes

Terminal Server

Lectura y escritura en todo tipo de registros

Múltiples canales de comunicación al mismo tiempo:

o Serie

o Red (Ethernet TCP/IP y UDP/IP)

Protocolos Modbus

o Bently Nevada

o Daniel Modbus

o Enron Modbus

o Modbus (usando RS-232 serial)

o Modbus Plus usando una tarjeta SA-85

o Modbus ASCII

o Modbus RTU (binario)

67

Figura 56. Servidor MatrikonOPC para Modbus

68

3. Sistema de control centralizado

3.1 Sistemas de control industrial

El uso de los sistemas de control industrial aprovecha las ventajas que

proporcionan tanto los controladores lógicos programables (PLC) como las

ventajas de un ordenador industrial (PCI). Esta asociación que se realiza

mediante un Software nos permite administrar muy ágilmente una planta o línea

de producción, monitorear procesos industriales críticos, emitir reportes,

controlar cuantitativa y cualitativamente la producción, modificar parámetros de

producción y llevar registros de alarmas industriales mediante sensores de

niveles, temperaturas, rpm, presión, etc.

La siguiente figura muestra en forma esquemática la estructura de control

implementada normalmente en la industria:

Figura 57. Estructura Sistema de Control Industrial

En la parte operativa tenemos los dispositivos de hardware y software que

brindan la información necesaria para llevar a cabo las operaciones de planta

necesarias con una interfaz entendible para el operador.

En la parte de control encontramos a los dispositivos de control que permiten

llevar a cabo las acciones de control en conjunto con los actuadores.

69

3.1.1 Control Centralizado

Está constituido por una computadora, una interfaz de proceso y una estación

de trabajo o interfaz de operación. La principal ventaja es que su arquitectura

facilita el flujo de la información y se hace posible que los objetivos de

optimización global del proceso puedan ser alcanzados, pero tiene la desventaja

que depende del rendimiento de la computadora. La siguiente figura muestra la

estructura general del control centralizado:

Figura 58. Estructura Sistema de Control Centralizado

3.1.2 Control Centralizado Multicapa

Es una variante del control centralizado agregando el concepto de SCADA

(Supervisor Control and Data Adquisition). Básicamente, se trata de una

aplicación de software especialmente diseñada para funcionar en computadoras

en el control de procesos, proporcionando comunicación con los dispositivos de

campo y controlando el proceso de forma automática desde la pantalla de

operación y provee de toda la información que se genera en la planta.

Figura 59. Estructura Sistema de Control Centralizado Multicapa

70

En este tipo de sistemas usualmente existe una computadora, que efectúa tareas

de supervisión y gestión de alarmas, así como tratamiento de datos y control de

procesos. La comunicación se realiza mediante redes LAN o buses de campo.

3.1.3 Control Distribuido

El control distribuido es muy similar al control centralizado multicapa solo que en

esta arquitectura hay comunicación entre cada controlador lógico programable,

es decir, existen varias unidades de control que llevan a cabo las tareas.

Figura 60. Estructura Sistema de Control Distribuido

3.2 Sistemas SCADA

La definición de SCADA es Supervisión, Control y Adquisición de Datos. La

mayor funcionalidad de un SCADA es adquirir la data desde dispositivos remotos

como válvulas, bombas, transmisores, etc. y proveer control remoto desde una

plataforma de software. Los procesos tienen control local así que estos

elementos deben encender y apagarse en el momento correcto, soportando una

estrategia de control definida y un método remoto de captura de data y eventos

para el monitoreo de los procesos. Las plataformas SCADA también proveen

funciones para pantallas gráficas, alarmas, tendencias y datos históricos.

71

Figura 61. Vista general de un Sistema SCADA

Desde la introducción de actuadores y transductores (que hicieron el monitoreo

de procesos más fáciles, más precisos y menos costosos) a nivel de

instrumentación hasta la introducción de estándares abiertos (para mejorar el

intercambio de datos entre un sistema SCADA y otros procesos dentro de una

organización), los sistemas SCADA han explotado los diversos avances

tecnológicos para impulsar su competencia.

Los sistemas modernos SCADA deben:

Proporcionar información de la instrumentación y datos del PLC para la

gestión de activos y proporcionar beneficios operativos con la información

que recibe del proceso, no solo en términos de control y recuperación de

datos también en ingeniería, implementación, operación y mantenimiento

de estos activos.

Desarrollar y emplear estándares abiertos para facilitar aún más la

integración de los activos dentro de un sistema SCADA utilizando las

mejores prácticas definidas por estándares abiertos y no de una sola

entidad de fabricación. Esto a su vez reducirá el costo de implementar

sistemas SCADA.

Proporcionar entornos seguros para los sistemas SCADA y los activos o

procesos no solo proporcionando soluciones tecnológicas sino

implementando una serie de prácticas y procedimientos.

72

3.3 Industrial IT Extended Automation System 800xA

Industrial IT Extended Automation System 800xA es un exhaustivo sistema de

Automatización de Procesos. Desarrollado para la operación y la configuración

de aplicaciones de control continuas y tipo batch.

System 800xA extiende el concepto de sistemas de control tradicionales ya que

incluye todas las funciones de automatización en un único ambiente de

operación, ingeniería y mantenimiento, lo cual representa un ahorro substancial

en los procesos de las plantas.

Figura 62. Industrial IT Extended Automation System 800xA

System 800xA ofrece una sola aplicación para organizar y acceder a toda la

información de la planta. Como era de esperar, tiene funcionalidades como

gráficos, faceplates, gestión de alarmas y tendencias. Sin embargo, con un único

principio de integración basado en la tecnología Aspect/Object, se puede integrar

fácilmente información como vídeo en directo, documentación, análisis de la

calidad, y mantenimiento.

System 800xA proporciona un entorno seguro y fiable, el control con una función

de características de seguridad como control de acceso, autenticación de

usuarios y la capacidad de seguimiento de auditoría.

73

3.3.1 Integración de controladores

Los controladores son integrados con el sistema a través de "paquetes de

conectividad", que se ofrecen como opciones del sistema 800xA. Estos paquetes

proporcionan acceso a datos en tiempo real, datos históricos y datos de alarma

y de eventos, por ejemplo, utilizando faceplates predefinidos.

Cualquiera de los sistemas tradicionales de control de ABB pueden integrarse

usando System 800xA. Además, existen paquetes y servicios de conectividad

para otros sistemas de PLC y DCS en un ambiente 800xA.

Figura 63. Integración de controladores al System 800xA

3.3.2 Estándares

System 800xA utiliza hardware, software y protocolos estándares de ABB y

sistemas de otros fabricantes, como los históricos y software de mantenimiento.

74

Figura 64. Estándares aceptados por el System 800xA

3.3.3 Concepto Aspecto/Objeto

La arquitectura de Objetos y Aspectos habilita la disponibilidad de información

de una manera unificada, es una forma consistente de acceder

instantáneamente a toda la información sin tener que saber cómo y cuál

aplicación maneja dicha información.

Figura 65. Concepto Aspecto/Objeto

75

3.3.4 Arquitectura de Nodo Simple

Un sistema de nodo simple se emplea para aplicaciones muy pequeñas, donde

las funcionalidad de servidor y workplaces residen en una misma PC.

Figura 66. Arquitectura en Nodo Simple

3.3.5 PLC Connect

PLC Connect es una opción de conectividad del Industrial IT 800xA que hace

posible la conexión e integración de cualquier tipo de PLC local o remoto, RTU,

arrancador inteligente u otro tipo de dispositivo.

PLC Connect incluye lo siguiente:

Servidor PLC orientado al objeto con detección de alarmas para

booleanos, enteros, valores reales, procesamiento de datos y

escalamiento de funciones. Los tipos de objeto incluyen tipos de objetos

de proceso compuesto y tipos de señal ampliados.

Integración básica de conexiones PLCs y RTUs.

Protocolos integrados para Comli, SattBus, Modbus Serial y Modbus

TCP/IP.

Comunicación dial (Opción) para Comli y Modbus Serial.

76

Funcionalidad Cliente OPC DA (1.0 y 2.05a).

Carga de la configuración del servidor OPC.

Datos de configuración almacenados en el Directorio de Aspectos.

Soporte para Bulk Data Manager.

Elementos gráficos, como objeto de proceso e íconos de estado.

Ejemplos de faceplates para unir los elementos gráficos.

Soporte para múltiples redes de control, es decir, múltiples servidores de

conectividad en PC separadas en un sistema.

Soporte para servidores de conectividad redundantes con vigilancia de

comunicaciones del servidor PLC / OPC.

Manejo de softpoints calculados.

Interfaces abiertas para cálculos y otras aplicaciones de cliente.

Controlador de protocolo IEC 60870-5 (Opción).

Figura 67. PLC Connect

77

4. Diseño del sistema de control centralizado

4.1. Sistema de Control Centralizado

Para diseñar un sistema de control centralizado que pueda integrar de forma

transparente las tres minis plantas de control de velocidad del laboratorio de

Ingeniería de la Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo, se han considerado los

siguientes criterios, los cuales se irán desarrollando a lo largo de este capítulo:

i. Cada mini planta tiene un PLC Modicon M340 que puede comunicarse

como cliente Modbus TCP/IP.

ii. Se instalará un router inalámbrico y por cable de red UTP Cat5e se

conectará cada mini planta a un puerto LAN del router.

iii. Se utilizará una PC Industrial con Windows 7 y, mediante el software

“MatrikonOPC Server for Modbus”, se podrá acceder a la data Modbus de

cada uno de los tres PLC Modicon M340, todo esto en tiempo real.

iv. Se utilizará el Sistema de Control “System 800xA” como Cliente OPC para

poder controlar las mini plantas, crear pantallas de operación (SCADA),

gestionar alarmas, registrar históricos y publicar tendencias.

Figura 68. Sistema de Control Centralizado

78

4.2. Filosofía de Control

El laboratorio de Ingeniería Electrónica de la Universidad Nacional Pedro Ruiz

Gallo cuenta con tres (03) mini plantas idénticas de control de velocidad de un

motor AC. Cada mini planta cuenta con un PLC Modicon M340 que incluye un

procesador P34 2020, una interfaz NOE 0110 y los módulos AMI 0810, AMO

0802, DDI 1602, DAI 1604 y DRA 1605; además, tiene un panel HMI STU 655,

un switch industrial, un variador de velocidad de baja tensión ATV32, un motor

trifásico de 3HP, un encoder rotativo, un LCB (Local Control Box), entre otros.

Figura 69. LCB (Local Control Box) típico de la mini planta

Se ha asignado una función específica para cada elemento del LCB (Local

Control Box) como muestra la siguiente tabla:

Tabla 15. Asignación de funciones de LCB de la mini planta

Ítem Elemento Función Tipo Estado

1 Selector de dos

posiciones LOCAL/REMOTO DI

0: LOCAL

1: REMOTO

2 Pulsador Verde START DI NA

3 Pulsador Amarillo No asignado DI NA

4 Pulsador Rojo STOP DI NC

5 Piloto Verde Motor Funcionando DO NA

6 Piloto Amarillo Alarma Variador DO NA

7 Piloto Rojo Falla Variador DO NA

79

Si el selector se encuentra en modo LOCAL, los comandos de arranque/parada

serán controlados por los pulsadores START (Normalmente Abierto) y STOP

(Normalmente Cerrado) o por los botones digitales (pulsos) programados en el

panel HMI; por otro lado, la referencia de velocidad solo podrá ser ingresada

desde el panel HMI con un rango de -60 Hz a 60 Hz (-1800 RPM a 1800 RPM)

que permite el giro del motor en ambas direcciones. Durante la operación normal,

será posible cambiar la velocidad del motor entre los rangos establecidos. Por

otro lado, el usuario no podrá arrancar el motor si no ingresa una velocidad

diferente a 0 Hz, el panel HMI deberá mostrar un mensaje de alarma.

Si el selector se encuentra en modo REMOTO, los comandos de

arranque/parada y la referencia de velocidad (con un rango de -60 Hz a 60 Hz)

serán únicamente controlados por el sistema de control centralizado hacia el PLC

Modicon M340 de la mini planta. La comunicación entre el sistema de control

centralizado y el PLC Modicon será mediante una conexión OPC a Modbus

TCP/IP. La botonera STOP (Normalmente Cerrada) funcionará como una

Parada de Emergencia, con el fin de detener localmente al motor, en caso, se

detectará una anomalía durante la operación. Por otro lado, el usuario no podrá

arrancar el motor si no ingresa una velocidad diferente a 0 Hz, el sistema de

control centralizado deberá mostrar un mensaje de alarma.

En modo REMOTO, se tendrán tres escenarios de operación:

Operación Individual: Cada mini planta es considerada como un sistema

aislado, permitiendo el arranque/parada a disposición del operador. El

sistema de control solo verifica la posición del selector local/remoto y el

estado de alarmas de la propia mini planta.

Operación Maestro-Esclavo: Describe la operación de una faja

transportadora en un arreglo maestro-esclavo con dos motores en la

cabeza y un motor en la cola donde, el arranque y parada de todos los

arrancadores son simultáneos a una misma referencia de velocidad. El

sistema de control verifica la posición del selector local/remoto y el estado

de alarmas de las tres mini plantas.

80

Operación Secuencial: Detalla un arranque secuencial de fajas

transportadoras donde el flujo del material establece el orden de arranque,

el orden de paro normal, tiempo de espera entre arranque/paro y

enclavamientos. El sistema de control verifica la posición del selector

local/remoto y el estado de alarmas de las tres mini plantas.

El sistema de control centralizado debe tener la capacidad de mostrar los

parámetros de operación en tablas, tendencias y/o gráficos que ayuden al

entendimiento del proceso, además, debe incluir pantallas de operación y un

entorno de trabajo para el usuario final.

4.3. Arquitectura de Control

Cada mini planta de control de velocidad cuenta con los siguientes dispositivos

de control con una conexión Modbus TCP/IP los cuales están conectados a un

switch industrial:

PLC Modicon M340 con procesador P34 2020.

Módulo de Comunicación Ethernet NOE 0110.

Panel HMI STU 655.

Variador de Velocidad ATV32.

Figura 70. Switch Industrial típico de la mini planta

81

Para la interconexión de red de las tres mini plantas de control de velocidad se

ha colocado un router TP-LINK con 4 puertos LAN RJ45 y acceso inalámbrico

de modelo TL-WR940N. Se ha conectado el puerto LAN número 4 del switch

industrial de cada mini planta hacia el puerto LAN correspondiente del router

inalámbrico TP-LINK mediante cable UTP Cat5e.

El usuario final podrá acceder a la gestión del sistema de control centralizado a

través de una computadora industrial conectado mediante cable de red o, de

forma inalámbrica, utilizando una laptop, Tablet o smartphone mediante DHCP.

Figura 71. Arquitectura de Control del Sistema de Control Centralizado

82

4.4. Lista de Señales

La siguiente tabla muestra las señales conectadas por cableado duro y las

direcciones físicas asignadas en los PLC Modicon M340 de cada una de las mini

plantas de control de velocidad:

Tabla 16. Lista de Señales de Mini Planta N°01

N Función Tipo Dirección Módulo Canal

1 LOCAL_REMOTO_1 DI %I0.4.7 DDI1602 7

2 LOCAL_START_1 DI %I0.4.8 DDI1602 8

3 RESERVA_1 DI %I0.4.9 DDI1602 9

4 LOCAL_STOP_1 DI %I0.4.10 DDI1602 10













4.5. Lista de Motores

La siguiente tabla muestra la lista de motores del sistema de control centralizado:

Tabla 19. Lista de Motores

N Tag Ubicación Fas Pot Ia RPM n Cosø

1 MOTOR_1 Miniplanta N°1 3ø 3HP 4.4In 1675 80 0.76



83

4.6. Lista de Direcciones IP

Se han asignado las siguientes direcciones IP a cada componente de control de

cada mini planta se muestran en la siguiente tabla:

Tabla 20. Tabla de direcciones IP de las mini plantas

MÓDULO MINIPLANTA 1 MINIPLANTA 2 MINIPLANTA 3

CPU 192.168.200.14 192.168.200.20 192.168.200.30

NOE 192.168.200.10 192.168.200.22 192.168.200.34

HMI 192.168.200.12 192.168.200.24 192.168.200.32

ATV32 192.168.200.16 192.168.200.26 192.168.200.36

Para comprobar la asignación de direcciones IP de cada uno de los dispositivos

del sistema de control centralizado, se utilizó el software “Free IP Scanner” el

cual permite obtener las direcciones IP de los nodos conectados a cualquier red

Ethernet.

Figura 72. Diagrama de interconexiones típico de la mini planta

84

4.7. Tabla de Intercambio Modbus

Se ha definido una tabla de intercambio típica por cada una de las mini plantas

de control de velocidad. Estas tablas definen el intercambio de data entre los

PLC Modicon M340 y el sistema de control, se han utilizado los registros Modbus

0XXXX (lectura y escritura de booleanos) y 4XXXX (lectura y escritura de

registros de 16 bits). A continuación, se muestran las tablas de intercambio:

Tabla 21. Tabla de intercambio Modbus típica de la mini planta

Variable Típica Tipo Dirección Comentario

SPSEQ_ET_N TIME Tiempo de espera para paro secuencial

SPSEQ_PT_N TIME Retardo de paro secuencial (seg)

STSEQ_ET_N TIME Tiempo de espera para arranque secuencial

STSEQ_PT_N TIME Retardo de arranque secuencial (seg)

LOCAL_REMOTO EBOOL %I0.4.7 Estado selector local remoto

LOCAL_START EBOOL %I0.4.8 Pulsador de arranque tablero local

LOCAL_STOP EBOOL %I0.4.10 Pulsador de paro tablero local

MARCHA_N EBOOL %M0 Botón marcha HMI

PARO_N EBOOL %M5 Botón paro HMI

START_REM_N EBOOL %M50 Botón de arranque desde el SCADA

STOP_REM_N EBOOL %M51 Botón de paro desde el SCADA

RUNNING_N EBOOL %M52 Estado arrancado variador

LOC_REM_N EBOOL %M53 Estado selector local remoto (OPC)

ST_INTLK_LOC_N EBOOL %M54 Permisivo de arranque en modo local

ST_INTLK_REM_N EBOOL %M55 Permisivo de arranque en modo remoto

STSEQ_REM_N EBOOL %M60 Comando arranque secuencial

SPSEQ_REM_N EBOOL %M61 Comando paro secuencial

ETA_N INT %MW101 Registro de estado

CANT_RPM_N INT %MW102 Numero de rpm del motor

CMD_N INT %MW201 Registro de control - (6,7,15)

RPM_IN_N INT %MW202 Rpm de entrada - atv32

FREC_IN_N INT %MW203 Frecuencia de entrada - atv32

FREC_HMI_N INT %MW204 Frecuencia de entrada - HMI

FREC_REM_N INT %MW205 Referencia de velocidad - remoto

ABS_RPM_N INT %MW206 Absoluta de rpm del motor

STSEQ_DELAY_N INT %MW300 Retardo de arranque secuencial

SPSEQ_DELAY_N INT %MW301 Retardo de paro secuencial

STARTING_DELAY_N INT %MW302 Tiempo arrancado secuencial

STOPPING_DELAY_N INT %MW303 Tiempo deteniendo secuencial

85

Figura 73. Tabla de Intercambio de Mini planta N°1


Controlador Dirección IP Variable Tipo Dirección Dirección Modbus ComentarioPLC_Miniplanta1 192.168.200.14 SPSEQ_ET_1 TIME TIEMPO DE ESPERA PARA PARO SECUENCIALPLC_Miniplanta1 192.168.200.14 SPSEQ_PT_1 TIME RETARDO DE PARO SECUENCIAL (SEG)PLC_Miniplanta1 192.168.200.14 STSEQ_ET_1 TIME TIEMPO DE ESPERA PARA ARRANQUE SECUENCIALPLC_Miniplanta1 192.168.200.14 STSEQ_PT_1 TIME RETARDO DE ARRANQUE SECUENCIAL (SEG)PLC_Miniplanta1 192.168.200.14 LOCAL_REMOTO EBOOL %I0.4.7 ESTADO SELECTOR LOCAL REMOTOPLC_Miniplanta1 192.168.200.14 LOCAL_START EBOOL %I0.4.8 PULSADOR DE ARRANQUE TABLERO LOCALPLC_Miniplanta1 192.168.200.14 LOCAL_STOP EBOOL %I0.4.10 PULSADOR DE PARO TABLERO LOCALPLC_Miniplanta1 192.168.200.14 MARCHA_1 EBOOL %M0 BOTON_MARCHA_HMIPLC_Miniplanta1 192.168.200.14 PARO_1 EBOOL %M5 BOTON_PARO_HMIPLC_Miniplanta1 192.168.200.14 START_REM_1 EBOOL %M50 00051 BOTON DE ARRANQUE DESDE EL SCADAPLC_Miniplanta1 192.168.200.14 STOP_REM_1 EBOOL %M51 00052 BOTON DE PARO DESDE EL SCADAPLC_Miniplanta1 192.168.200.14 RUNNING_1 EBOOL %M52 00053 ESTADO ARRANCADO VARIADORPLC_Miniplanta1 192.168.200.14 LOC_REM_1 EBOOL %M53 00054 ESTADO SELECTOR LOCAL REMOTO (OPC)PLC_Miniplanta1 192.168.200.14 ST_INTLK_LOC_1 EBOOL %M54 00055 PERMISIVO DE ARRANQUE EN MODO LOCALPLC_Miniplanta1 192.168.200.14 ST_INTLK_REM_1 EBOOL %M55 00056 PERMISIVO DE ARRANQUE EN MODO REMOTOPLC_Miniplanta1 192.168.200.14 STSEQ_REM_1 EBOOL %M60 00061 COMANDO ARRANQUE SECUENCIALPLC_Miniplanta1 192.168.200.14 SPSEQ_REM_1 EBOOL %M61 00062 COMANDO PARO SECUENCIALPLC_Miniplanta1 192.168.200.14 ETA_1 INT %MW101 40102 REGISTRO DE ESTADOPLC_Miniplanta1 192.168.200.14 CANT_RPM_1 INT %MW102 40103 NUMERO DE RPM DEL MOTORPLC_Miniplanta1 192.168.200.14 CMD_1 INT %MW201 40202 REGISTRO DE CONTROL - (6,7,15)PLC_Miniplanta1 192.168.200.14 RPM_IN_1 INT %MW202 40203 RPM DE ENTRADA - ATV32PLC_Miniplanta1 192.168.200.14 FREC_IN_1 INT %MW203 40204 FRECUENCIA DE ENTRADA - ATV32PLC_Miniplanta1 192.168.200.14 FREC_HMI_1 INT %MW204 40205 FRECUENCIA DE ENTRADA - HMI PLC_Miniplanta1 192.168.200.14 FREC_REM_1 INT %MW205 40206 REFERENCIA DE VELOCIDAD - REMOTOPLC_Miniplanta1 192.168.200.14 ABS_RPM_1 INT %MW206 40207 ABSOLUTA DE RPM DEL MOTORPLC_Miniplanta1 192.168.200.14 STSEQ_DELAY_1 INT %MW300 40301 RETARDO DE ARRANQUE SECUENCIALPLC_Miniplanta1 192.168.200.14 SPSEQ_DELAY_1 INT %MW301 40302 RETARDO DE PARO SECUENCIALPLC_Miniplanta1 192.168.200.14 STARTING_DELAY_1 INT %MW302 40303 TIEMPO ARRANCADO SECUENCIALPLC_Miniplanta1 192.168.200.14 STOPPING_DELAY_1 INT %MW303 40304 TIEMPO DETENIENDO SECUENCIAL


86


4.8. Configuración Access Point TP-LINK

Para la interconexión de red de las tres mini plantas de control de velocidad, se

instaló un router Wireless TP-LINK TL-WR940N, al cual se le asignó la dirección

IP 192.168.200.1, se le configuró una red inalámbrica con nombre “Plantas_IE”

con acceso DHCP en el rango de 192.168.200.100 al 192.168.200.199.

Figura 76. Router Wireless TP-LINK TL-WR940N


87

Figura 77. Asignación de dirección IP al router

Figura 78. Configuración de red inalámbrica “Plantas_IE”

Figura 79. Configuración del router como servidor DHCP

88

4.9. Configuración PLC Modicon M340

Configuración en Unity Pro XL del PLC Mini Planta N°1

Figura 80. Declaración de Hardware PLC Mini Planta N°1

Figura 81. Programación del PLC Mini Planta N°1

89




90




91

4.10. Configuración Variador de Velocidad Altivar ATV32

Configuración en SoMove del ATV32 Mini Planta N°1

Figura 86. Asignación de dirección IP ATV32 Mini Planta N°1

Figura 87. Parametrización ATV32 Mini Planta N°1

92




93




94

4.11. Configuración Panel HMI STU 655

Configuración en Vijeo-Frame del Panel HMI Mini Planta N°1

Figura 92. Asignación de dirección Panel HMI Mini Planta N°1

Figura 93. Programación Panel HMI Mini Planta N°1

Figura 94. Tabla de Variables Panel HMI Mini Planta N°1

95





96





97

4.12. Configuración MatrikonOPC Server for Modbus

Para establecer comunicación entre los PLC de cada mini planta y el sistema de

control, la aplicación “MatrikonOPC Server for Modbus” se configuró de la

siguiente manera:

Figura 101. Configuración OPC Server para la mini planta 1


98


4.13. Configuración System 800xA

Para realizar la conexión OPC con la aplicación “MatrikonOPC Server for

Modbus”, se configuró la herramienta PLC Connect de la plataforma System

800xA de la siguiente manera:

i. Primero, en el “Control Structure” creamos la red de control PLC tercera,

con el nombre “M340”, como muestra la siguiente figura:

Figura 104. Declaración de Red PLC Connect

99

ii. Seguido, asignamos al servidor local para ejecutar los servicios OPC DA

(Acceso a datos) y el OPC AE (Alarmas y Eventos).

Figura 105. Configuración de servicios OPC

iii. Debajo del objeto “M340”, se creó un OPC Cliente de nombre “Modicon”.

En el aspecto “PLC Controller Configuration”, elegimos como protocolo

“PLCOPCClient” y como driver de comunicación al OPC Server

“Matrikon.OPC.Modbus.1” que se ejecuta en el propio servidor.

De esta manera, se estableció la comunicación entre el sistema de control

y los tres PLC Modicon M340 de las minis planta de control de velocidad.

Figura 106. Configuración de Cliente OPC

100

iv. Una vez establecida la comunicación, se procedió a declarar las variables

de acuerdo con la tabla de transferencia Modbus de cada mini planta:

Figura 107. Declaración de variables Modbus en el System 800xA

4.14. Configuración Pantallas de Operación

Para la creación de las pantallas de operación, de acuerdo con la filosofía de

control, definimos la creación de las siguientes pantallas:

Figura 108. Lista de Pantallas de Operación

101

Pantalla Resumen.

Figura 109. Pantalla Resumen

Pantalla Arranque Individual.

Figura 110. Pantalla Arranque Individual

102

Pantalla Arranque Maestro-Esclavo.

Figura 111. Pantalla Arranque Maestro Esclavo

Pantalla Arranque Secuencial.

Figura 112. Pantalla Arranque Secuencial

103

5. Pruebas y Resultados

Para probar el funcionamiento y rendimiento de la integración de las tres mini

plantas de control de velocidad al sistema de control System 800xA mediante la

aplicación “MatrikonOPC Server for Modbus”, se validaron los tres escenarios de

operación en modo remoto: el primero considerando una operación individual; el

segundo, en un arreglo maestro-esclavo con dos motores en la cabeza y un

motor en la cola y; finalmente, un tercer escenario como un arranque secuencial

de fajas transportadoras.

Figura 113. Pantalla Resumen con los tres motores funcionando

En la siguiente figura, se puede apreciar el historial de pruebas realizadas:

arranque individual, arranque secuencial y arranque maestro-esclavo.

Figura 114. Tendencias con histórico de arranques y paradas

104

5.1. Arranque Individual

Se realizó la prueba de arranque individual de la mini planta N°1 a la velocidad

nominal (60Hz) en sentido horario. Con ayuda de la tendencia, se puede

determinar el tiempo de arranque, el tiempo de funcionamiento y el tiempo de

parada libre del motor asociado.

Figura 115. Arranque Individual mini planta N°1

Figura 116. Tendencia de velocidad Arranque Individual mini planta N°1

105





Figura 117. Arranque Individual mini planta N°2


106





Figura 119. Figura 120. Arranque Individual mini planta N°3


107

5.2. Arranque Maestro-Esclavo

Se realizó la prueba de arranque maestro-esclavo al 75% de velocidad (45 Hz)

en sentido horario. Con ayuda de la tendencia, se puede comprobar que los 3

motores arrancan al mismo tiempo; durante la operación, los motores esclavos

siguen al maestro y; finalmente, al ser enviado el comando de parada, los tres

motores se detienen al mismo tiempo.

Figura 122. Arranque Maestro-Esclavo

Figura 123. Tendencia de velocidad Arranque Maestro-Esclavo<

108

5.3. Arranque Secuencial

Se realizó la prueba de arranque secuencial al 50% de velocidad (30 Hz) en

sentido horario. Con ayuda de la tendencia, se comprobó que el motor 3 arranca

primero, seguido, arranca el motor 2 y, finalmente, arranca el motor 1. Además,

se comprobó que el motor 1 se detiene primero, seguido, se detiene el motor 2

y, finalmente, se detiene el motor 1.

Figura 124. Arranque mini planta N°3 en Modo Secuencial


109

Para ambos casos (arranque/parada), la lógica de control obedece a los tiempos

predefinidos que ingresados desde la pantalla de operación.


Figura 127. Tendencia de velocidad Arranque Secuencial

110

CONCLUSIONES

Se realizó el diseño de un sistema de control centralizado para integrar

las tres mini plantas de control de velocidad del laboratorio de Ingeniería

Electrónica de la Universidad Nacional Pedro Ruiz Gallo.

Se desarrolló una filosofía de control para poder explicar el modo de

operación integral del sistema de control, las condiciones y limitantes.

Se realizaron pruebas de los escenarios propuestos: arranque individual,

arranque maestro-esclavo y arranque secuencial con resultados positivos.

Con el sistema de control centralizado implementado, los estudiantes

podrán controlar las tres mini plantas de control de velocidad mediante

una sola plataforma como lo es el System 800xA.

Se describe brevemente la programación de paneles HMI, configuración

de variadores de velocidad de baja tensión, programación de lógica de

control, integración Modbus TCP, configuración del OPC Server y el

desarrollo de pantallas de operación.

El sistema de control System 800xA ha sido configurado para gestionar

alarmas y eventos y, almacenar datos históricos como la velocidad actual

de cada motor AC. Esta información permite realizar un análisis de

tiempos de funcionamiento, rampas de arranque y paro, fallas durante la

operación y variables propias del proceso.

La data histórica y la publicación en tendencias facilita el análisis y

entendimiento del proceso.

111

RECOMENDACIONES

Almacenar los archivos fuentes de la programación de los PLCs Modicon

M340, paneles HMI STU y variadores ATV32.

Realizar un backup periódico del Sistema de Control System 800xA, al

menos una vez al mes.

Adquirir licencias educativas de los softwares: Unity Pro, Vijeo Designer,

SoMove, MatrikonOPC Server for Modbus y System 800xA.

Gestionar cursos de capacitación y entrenamiento para la difusión de la

plataforma System 800xA.

Implementar el laboratorio de Ingeniería Electrónica con un controlador

AC800M (PM861), una tarjeta de comunicación Modbus TCP (CI867) y

módulos de entrada/salida para realizar prácticas de laboratorio con la

plataforma System 800xA.

Para la protección de los módulos de entrada/salida de los PLC’s de las

mini plantas, se recomienda reemplazar las borneras existentes por

borneras tipo fusible para evitar daño por cortocircuito a los módulos y/o

equipos de la mini planta de velocidad.

112

BIBLIOGRAFÍA

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Automatic the world. 04/04/2009.

[2] Jacinto Fung. Sistema Distribuido vs. Sistema Centralizado, o Sistema

Distribuido en un Sistema Centralizado. 11/2011.

[3] Juan Ángel Gamiz Caro y Javier Gamiz Caro. Ethernet como soporte de

sistemas de control en red. págs. 26 – 35. 2011.

[4] Sergio Lorenzi, Managing Director, Word Work Automation. ¿Por qué

converger hacia una arquitectura integrada? – Articulo de Rockwell Automation.

13/07/ 2016.

[5] National Instruments. Información Detallada sobre el Protocolo Modbus.

16/10/2014

[6] Schneider Electric. Modicon M340 con Unity Pro Procesadores, bastidores y

módulos de fuente de alimentación. Manual de configuración. 04/2009.

[7] Schneider Electric. Modicon M340. Plataforma de automatización. 2009.

[8] Schneider Electric. Altivar 32. Variadores de velocidad para motores

síncronos y asíncronos. Manual de Instalación. 03/2010.

[9] Schneider Electric. Altivar 32. Variadores de velocidad para motores

síncronos y asíncronos. Manual de Programación. 03/2010.

[10] Schneider Electric. Altivar 32. Variable speed drives for synchronous and

asynchronous motos. Modbus Comunicativo Manual. 09/2012.

[11] Schneider Electric. Májelas HMISTU655/855. Manual de Usuario. 10/2014

[12] Schneider Electric. Guía de Soluciones de automatización. Capítulo 9:

Redes Industriales. 03/2009.

[13] Universidad de Oviedo. Ingeniería Electrónica y Automática.

Comunicaciones Industriales. 04/2006.

113

[14] Modbus-IDA. MODBUS Messaging on TCP/IP Implementation guide V1.0b.

10/2006.

[15] Aroma. Introduction to Modbus TCP/IP. 2005

[16] Andy Séales. Schneider Electric. Open Modbus/TCP Specification. 03/1999.

[17] OPC Foundation. What is OPC? 2017

[18] KepWare. Understanding OPC. 2017

[19] Matrikon. Arquitectura Cliente OPC/ Servidor OPC. 2017

[20] Matrikon. Servidor MatrikonOPC para Modbus. 2017

[21] Oscar López Risquez. Escola Ténica Superior Enginyeria. Universitat Rovira

i Virgili. Diseño de un control distribuido para una planta. 05/2011

[22] Schneider Electric. SCADA Systems. 03/2012.

[23] ABB. T315C-02 System Architecture – RevE. 12/2010.

[24] ABB. T315C-03 Engineering Workplace - RevE. 12/2010.

114

ANEXOS

i. Anexo 01 - Plano Esquemático Mini Planta de Control de Velocidad

ii. Anexo 02 - Arquitectura de Control del Sistema de Control Centralizado

iii. Anexo 03 - Sistema de Control Centralizado

iv. Anexo 04 - Tabla Intercambio Modbus TCP_IP

v. Anexo 05 - Programación PLC Mini Planta N°1

vi. Anexo 06 - Programación PLC Mini Planta N°2

vii. Anexo 07 - Programación PLC Mini Planta N°3

1 2 3ALIMENTACION

1 2 3 4 5 6 7 8

RJ45

123

HMICPS 3600 PS 342020

12345678

12345678

NOE 0110 AMI 0810 AMO 0802 DDI 1602 DAI 1604 DRA 1605

12345678

1357

2468

910111213141516171921

182022

232425262728

1357

2468

9101112131415161719

1820

1357

2468

9101112131415161719

1820

1357

2468

9101112131415161719

1820

1357

2468

9101112131415161719

1820

Com0VI1II1Com2VI3II3

Com4VI5II5Com6VI7II7

II0VIOCom1II2VI2Com3

II4VI4Com5II6VI6Com6

NC NC

NC NC

Com0Com1Com2Com3Com4Com5Com6Com7

I0I1I2I3I4I5I6I7

I0I2I4I6I8I10I12I14

I1I3I5I7I9I11I13I15

0 VDC24 VDC0 VDC24 VDC

I1I3I5I7I9I11I13I15

I0I2I4I6I8I10I12I14

120AC120AC

NN

Q0Q2Q4Q6C0-7Q8Q10Q12

Q1Q3Q5Q7

Q9Q11Q13Q15 Q14

C8-15

C0-7

C8-15

Q5-24VDC

TIERRAG1-0V

TIERRAQ2-NQ2-L

ETH2

ETH-HMIETH-342020 ETH-NOE

DRA-P11DRA-P13DRA-P15

Q4-LDRA-P16DRA-P14DRA-P12

Q3-N

DAI-P5DAI-P3DAI-P1

Q3-L

DAI-P6DAI-P4DAI-P2

NC NC

AMI-P4AMI-P6AMI-P8

AMI-P10

AMI-P16AMI-P18

AMI-P22AMI-P24

AMI-P1

AMI-P5

AMI-P7AMI-P11AMI-P15

AMI-P19AMI-P21AMI-P23AMI-P25

AMO-P4AMO-P6AMO-P8

AMO-P10AMO-P12AMO-P14AMO-P16AMO-P16

AMO-P3AMO-P5AMO-P7AMO-P9AMO-P11AMO-P13AMO-P15AMO-P17

DDI-P2DDI-P4DDI-P6DDI-P8

DDI-P10

Q8-24VDC

DDI-P1DDI-P3DDI-P5DDI-P7DDI-P9DDI-P11

DDI-P19

123

12345678

12345678

12345678

12345678

12345678

1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1

12345678

1 2 3 4 5 6 7 8 1 2 3 4 5 6 7 8

10

1 1

1 1

1 1

1 1

1 1

1 1

1 1

1 1

123

123456

11

11

11

11

1 1 1

1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1

1 1 1 1 1

220 AC

Q6-24VDCG1- 0VTIERRA

ETH1

TIERRA

ETH2 ETH3

220-L

220-L220-N120-L

220-N120-L

ETH-HMI

ETH-342020

ETH-NOE

Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q8 Q6 Q7

Q1-LQ1-N

Q2-LQ2-N

Q3-LQ3-N

Q4-LQ4-N

G1

ETH-ATV32

++----1

Q8-24VDC G1- 0V

G1-0VG1-24VDC

TIERRAQ1-NQ1-L

DDI-P11DDI-P7

G1-24VDC

Q7-24VDCQ6-24VDC

Q8-24VDCQ5-24VDC

ETH3

11111111CO

M0AM

I-P6

AMI-P

5AM

I-P8

AMI-P

11AM

I-P16

AMI-P

19AM

I-P22

AMI-P

25

II0AM

I-P1

AMI-P

4AM

I-P7

AMI-P

10AM

I-P15

AMI-P

18AM

I-P21

AMI-P

24

VI1

II2 VI3

II4 VI5

II6 VI7

COM1

COM2

COM3

COM4

COM5

COM6

COM7

1 1 1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1 1 111111111

COM0

AMO-

P4AM

O-P6

AMO-

P8AM

O-P1

0AM

O-P1

2AM

O-P1

4AM

O-P1

6AM

O-P1

8

Q0AM

O-P3

AMO-

P5AM

O-P7

AMO-

P9AM

O-P1

1AM

O-P1

3AM

O-P1

5AM

O-P1

7

Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7

COM1

COM2

COM3

COM4

COM5

COM6

COM7

1

Q8-24

VDC

DDI-P

1DD

I-P2

DDI-P

3DD

I-P4

DDI-P

5DD

I-P7

5I0 5I1 5I2 5I3 5I4 5I5

1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1

1

Q3-L

DAI-P

16Q

0

1 1 1 1 1 1

1 1 1 1 1 1

1

Q4-N

DRA-

P11

7Q8

6Q1

6Q2

6Q3

6Q4

6Q5

DAI-P

2DA

I-P3

DAI-P

4DA

I-P5

DAI-P

6

7Q9

7Q10

7Q11

7Q12

7Q13

DRA-

P12

DRA-

P13

DRA-

P14

DRA-

P15

DRA-

P16

1 1 1111

12345678

1 2 3 4 5 6 7 8

1 1 1111

TIERRA

ETH1

1 1 1

1 1 1

220-L

220-NTIERRA

ETH-ATV32

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

R1AR1B

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

1

R2AR2C

R1CCOMAO1COMAI3AI210VAI1COM+24

STOP24LO+LO-LI6LI5LI4LI3LI2LI1

1 111

1 1 1111

1 1 1111

1 1 1111

1 1 1111

1 1 1111

1 1 1111

V-R2AV-R2C

V-LI6

V-LI4

DRA-P5

V-R1AV-R1B

V-R2C

V-LI1

Q9-24VDC

V-LI6

VERDEAMBARROJO

VERDEAMBARROJO MOTOR

Q7-24VDC

DDI-P10 DDI-P9

DRA-P2

V-LI4DRA-P5

V-R2AQ7-24VDC

Q7-24VDC

V-R1A

DRA-P5DRA-P3DRA-P2

Q9-24VDC

Q9-24VDC

Q8-24VDC Q8-24VDC

DRA-P3

VISTA INTERIOR DEL TABLERO

AMI-P2AMI-P3

G1-0VG1-24VDC

AMI-P2AMI-P3

MOTOR

PECEBAR

Typewritten Text

Anexo 01 - Plano Esquemático Mini Planta de Control de Velocidad

PC INDUSTRIAL

PLANO Nº:

DESCRIPCIÓN:

CLIENTE:

REV.

TAG:

0 1 8 9

COMENTARIOS

:

DISEÑO DE SISTEMA DE CONTROL CENTRALIZADO

A 2017-Nov-19 C. Bardales

2 3 4 5 6 7

H. Jaramillo

UNIVERSIDAD NACIONAL

PEDRO RUIZ GALLO

REV. FECHA

UBICACIÓN:

M. Ramírez

DISEÑO REVISÓ APROBÓ

TITULO:

PROYECTO:

ESCALA: UNPRGA

LABORATORIO DE

INGENIERIA ELECTRONICA

ARQUITECTURA DE CONTROL

TESIS

S

2017-UNPRG-IN-B0001-R

LABORATORIO N° 02 DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA – UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO

MINI PLANTA DE VELOCIDAD N°01

PANEL HMI STU 655 PLC MODICON M340 CON INTERFAZ NOE 0110 VARIADOR ATV32

1 2 3 4 5

SWITCH INDUSTRIAL



1 2 3 4 5

SWITCH INDUSTRIAL



1 2 3 4 5

SWITCH INDUSTRIAL

ROUTER TP-LINKTL-WR940N

1

2

3

4

USUARIOFINAL

LAPTOP

TABLET

SMARTPHONE

LEYENDAETHERNET MODBUS TCP/IP

ETHERNET TCP/IP

WIRELESS TCP/IP

PECEBAR

Typewritten Text

Anexo 02 -Arquitectura de Control del Sistema de Control Centralizado

PLANO Nº:

DESCRIPCIÓN:

CLIENTE:

REV.

TAG:

0 1 8 9

COMENTARIOS

:

DISEÑO DE SISTEMA DE CONTROL CENTRALIZADO

A 2017-Nov-19 C. Bardales

2 3 4 5 6 7

H. Jaramillo

UNIVERSIDAD NACIONAL

PEDRO RUIZ GALLO

REV. FECHA

UBICACIÓN:

M. Ramírez

DISEÑO REVISÓ APROBÓ

TITULO:

PROYECTO:

ESCALA: UNPRGA

LABORATORIO DE

INGENIERIA ELECTRONICA

SISTEMA DE CONTROL CENTRALIZADO

TESIS

S

2017-UNPRG-IN-B0001-R

LABORATORIO N° 02 DE INGENIERÍA ELECTRÓNICA – UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO


PLC MODICON M340 CON INTERFAZ NOE 0110





ROUTER TP-LINK

CPU

PC INDUSTRIAL CON SISTEMA OPERATIVO WINDOWS

192.168.200.14 192.168.200.20 192.168.200.30

192.168.200.1

192.168.200.151

OPC

SYSTEM 800xAOPC CLIENTE

MODBUS TCP/IP MODBUS TCP/IP

MODBUS TCP/IP

PECEBAR

Typewritten Text

Anexo 03 - Sistema de Control Centralizado

Controlador Dirección IP Variable Tipo Dirección Dirección Modbus ComentarioPLC_Miniplanta1 192.168.200.14 SPSEQ_ET_1 TIME TIEMPO DE ESPERA PARA PARO SECUENCIAL

PLC_Miniplanta1 192.168.200.14 SPSEQ_PT_1 TIME RETARDO DE PARO SECUENCIAL (SEG)

PLC_Miniplanta1 192.168.200.14 STSEQ_ET_1 TIME TIEMPO DE ESPERA PARA ARRANQUE SECUENCIAL

PLC_Miniplanta1 192.168.200.14 STSEQ_PT_1 TIME RETARDO DE ARRANQUE SECUENCIAL (SEG)

PLC_Miniplanta1 192.168.200.14 LOCAL_REMOTO EBOOL %I0.4.7 ESTADO SELECTOR LOCAL REMOTO

PLC_Miniplanta1 192.168.200.14 LOCAL_START EBOOL %I0.4.8 PULSADOR DE ARRANQUE TABLERO LOCAL

PLC_Miniplanta1 192.168.200.14 LOCAL_STOP EBOOL %I0.4.10 PULSADOR DE PARO TABLERO LOCAL

PLC_Miniplanta1 192.168.200.14 MARCHA_1 EBOOL %M0 BOTON_MARCHA_HMI

PLC_Miniplanta1 192.168.200.14 PARO_1 EBOOL %M5 BOTON_PARO_HMI

PLC_Miniplanta1 192.168.200.14 START_REM_1 EBOOL %M50 00051 BOTON DE ARRANQUE DESDE EL SCADA

PLC_Miniplanta1 192.168.200.14 STOP_REM_1 EBOOL %M51 00052 BOTON DE PARO DESDE EL SCADA

PLC_Miniplanta1 192.168.200.14 RUNNING_1 EBOOL %M52 00053 ESTADO ARRANCADO VARIADOR

PLC_Miniplanta1 192.168.200.14 LOC_REM_1 EBOOL %M53 00054 ESTADO SELECTOR LOCAL REMOTO (OPC)

PLC_Miniplanta1 192.168.200.14 ST_INTLK_LOC_1 EBOOL %M54 00055 PERMISIVO DE ARRANQUE EN MODO LOCAL

PLC_Miniplanta1 192.168.200.14 ST_INTLK_REM_1 EBOOL %M55 00056 PERMISIVO DE ARRANQUE EN MODO REMOTO

PLC_Miniplanta1 192.168.200.14 STSEQ_REM_1 EBOOL %M60 00061 COMANDO ARRANQUE SECUENCIAL

PLC_Miniplanta1 192.168.200.14 SPSEQ_REM_1 EBOOL %M61 00062 COMANDO PARO SECUENCIAL

PLC_Miniplanta1 192.168.200.14 ETA_1 INT %MW101 40102 REGISTRO DE ESTADO

PLC_Miniplanta1 192.168.200.14 CANT_RPM_1 INT %MW102 40103 NUMERO DE RPM DEL MOTOR

PLC_Miniplanta1 192.168.200.14 CMD_1 INT %MW201 40202 REGISTRO DE CONTROL - (6,7,15)

PLC_Miniplanta1 192.168.200.14 RPM_IN_1 INT %MW202 40203 RPM DE ENTRADA - ATV32

PLC_Miniplanta1 192.168.200.14 FREC_IN_1 INT %MW203 40204 FRECUENCIA DE ENTRADA - ATV32

PLC_Miniplanta1 192.168.200.14 FREC_HMI_1 INT %MW204 40205 FRECUENCIA DE ENTRADA - HMI

PLC_Miniplanta1 192.168.200.14 FREC_REM_1 INT %MW205 40206 REFERENCIA DE VELOCIDAD - REMOTO

PLC_Miniplanta1 192.168.200.14 ABS_RPM_1 INT %MW206 40207 ABSOLUTA DE RPM DEL MOTOR

PLC_Miniplanta1 192.168.200.14 STSEQ_DELAY_1 INT %MW300 40301 RETARDO DE ARRANQUE SECUENCIAL

PLC_Miniplanta1 192.168.200.14 SPSEQ_DELAY_1 INT %MW301 40302 RETARDO DE PARO SECUENCIAL

PLC_Miniplanta1 192.168.200.14 STARTING_DELAY_1 INT %MW302 40303 TIEMPO ARRANCADO SECUENCIAL

PLC_Miniplanta1 192.168.200.14 STOPPING_DELAY_1 INT %MW303 40304 TIEMPO DETENIENDO SECUENCIAL

PLC_Miniplanta2 192.168.200.20 SPSEQ_ET_2 TIME TIEMPO DE ESPERA PARA PARO SECUENCIAL





























PLC_Miniplanta3 192.168.200.30 SPSEQ_ET_3 TIME TIEMPO DE ESPERA PARA PARO SECUENCIAL





























PECEBAR

Typewritten Text

Anexo 04 - Tabla de Intercambio Modbus TCP/IP

MODULO_1_PROGRAMA1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

EN

INSTSEQ_DELAY_1*1000

ENO

OUT STSEQ_PT_1

.7

INT_TO_TIME

EN

INSPSEQ_DELAY_1*1000

ENO

OUT SPSEQ_PT_1

.8

INT_TO_TIME

EN

IN

PTSTSEQ_PT_1

ENO

Q

ET STSEQ_ET_1

TP_0

TP

EN

CLK

ENO

Q

F_TRIG_1

F_TRIG

EN

IN

PTt#2s

ENO

Q

ET

TP_2

TP

STSEQ_REM_1 %M7

EN

IN

PTSPSEQ_PT_1

ENO

Q

ET SPSEQ_ET_1

TP_1

TP

EN

CLK

ENO

Q

F_TRIG_2

F_TRIG

EN

IN

PTt#2s

ENO

Q

ET

TP_3

TP

SPSEQ_REM_1 %M8

%M7

LOCAL_REMOTO START_REM_1

/ST_INTLK_LOC_1

/ST_INTLK_REM_1 %M1

MARCHA.

.. /LOCAL_REMOTO

%M1

EN

IN

PTt#10ms

ENO

Q

ET

TON_0

TON

LOCAL_START

%M1 %M2

CMD_1:=6;

OPERATE

EN

INSTSEQ_ET_1

ENO

OUT STARTING_DELAY_1

.9

TIME_TO_INT

EN

INSPSEQ_ET_1

ENO

OUT STOPPING_DELAY_1

.10

TIME_TO_INT

MODULO_1_PROGRAMA1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

EN

IN

PTt#10ms

ENO

Q

ET

TON_1

TON

%M2 %M3

CMD_1:=7;

OPERATE

EN

IN

PTt#10ms

ENO

Q

ET

TON_2

TON

%M3 %M4

CMD_1:=15;

OPERATE

%M8

LOCAL_REMOTO STOP_REM_1

/LOCAL_STOP

PARO_1 %M6

%M6

EN

IN

PTt#10ms

ENO

Q

ET

TON_3

TON

%M6

CMD_1:=7;

OPERATE

R%M1

R%M6

RPARO_1

MODULO_1_PROGRAMA1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

59

60

61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

71

72

73

74

75

76

77

78

79

80

81

82

EN

IN1FREC_REM_1*10

G

IN0FREC_HMI_1*10

ENO

OUT FREC_IN_1

.2

SEL

LOCAL_REMOTO

EN

INCANT_RPM_1

ENO

OUT ABS_RPM_1

.3

ABS

EN

IN1ABS_RPM_1

IN21

ENO

OUT RUNNING_1

.1

GT

EN

IN1FREC_HMI_1

IN20

ENO

OUT %M9

.4

EQ

/LOCAL_REMOTO %M9 ST_INTLK_LOC_1

EN

IN1FREC_REM_1

IN20

ENO

OUT %M10

.5

EQ

LOCAL_REMOTO %M10 ST_INTLK_REM_1

EN

INLOCAL_REMOTO

ENO

OUT LOC_REM_1

.11

MOVE

MODULO_2_PROGRAMA1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

EN


ENO

OUT STSEQ_PT_2

.7

INT_TO_TIME

EN


ENO

OUT SPSEQ_PT_2

.8

INT_TO_TIME

EN

IN

PTSTSEQ_PT_2

ENO

Q

ET STSEQ_ET_2

TP_0

TP

EN

CLK

ENO

Q

F_TRIG_0

F_TRIG

EN

IN

PTt#2S

ENO

Q

ET

TP_1

TP

STSEQ_REM_2 %M7

EN

IN

PTSPSEQ_PT_2

ENO

Q

ET SPSEQ_ET_2

TP_2

TP

EN

CLK

ENO

Q

F_TRIG_1

F_TRIG

EN

IN

PT

ENO

Q

ET

TP_3

TP

SPSEQ_REM_2 %M8

EN

INSTSEQ_ET_2

ENO


.9

TIME_TO_INT

EN

INSPSEQ_ET_2

ENO


.10

TIME_TO_INT

%M7


MARCHA...

/

LOCAL_REMOTO

/

ST_INTLK_LOC_2

/

ST_INTLK_REM_2 %M1

%M1

EN

IN

PTt#10ms

ENO

Q

ET

TON_0

TON

LOCAL_START

%M1 %M2

CMD_2:=6;OPERATE

MODULO_2_PROGRAMA1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

EN

IN

PTt#10ms

ENO

Q

ET

TON_1

TON

%M2 %M3

CMD_2:=7;OPERATE

EN

IN

PTt#10ms

ENO

Q

ET

TON_2

TON

%M3 %M4

CMD_2:=15;OPERATE

%M8

LOCAL_REMOTO STOP_REM_2

/

LOCAL_STOP

PARO_2 %M6

%M6

EN

IN

PTt#10ms

ENO

Q

ET

TON_3

TON

%M6

CMD_2:=7;OPERATE

R

%M1

R

%M6

R

PARO_2

MODULO_2_PROGRAMA1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

59

60

61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

71

72

73

74

75

76

77

78

79

80

81

82

EN

IN1FREC_REM_2*10

G

IN0FREC_HMI_2*10

ENO

OUT FREC_IN_2

.2

SEL

LOCAL_REMOTO

EN

INCANT_RPM_2

ENO

OUT ABS_RPM_2

.3

ABS

EN

IN1ABS_RPM_2

IN21

ENO

OUT RUNNING_2

.1

GT

EN

INLOCAL_REMOTO

ENO

OUT LOC_REM_2

.4

MOVE

EN

IN1FREC_HMI_2

IN20

ENO

OUT %M9

.5

EQ

/

LOCAL_REMOTO %M9 ST_INTLK_LOC_2

EN

IN1FREC_REM_2

IN20

ENO

OUT %M10

.6

EQ


MODULO_3_PROGRAMA1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29


MARCHA...

/

LOCAL_REMOTO

/

ST_INTLK_LOC_3

/

ST_INTLK_REM_3 %M1

%M1

EN

IN

PTt#10ms

ENO

Q

ET

TON_0

TON

LOCAL_START

%M1 %M2

CMD_3:=6;OPERATE

EN


ENO

OUT STSEQ_PT_3

.7

INT_TO_TIME

EN


ENO

OUT SPSEQ_PT_3

.8

INT_TO_TIME

EN

IN

PTSTSEQ_PT_3

ENO

Q

ET STSEQ_ET_3

TP_0

TP

EN

CLK

ENO

Q

F_TRIG_0

F_TRIG

EN

IN

PTSPSEQ_PT_3

ENO

Q

ET SPSEQ_ET_3

TP_1

TP

EN

IN

PTt#2s

ENO

Q

ET

TP_2

TP

EN

IN

PTt#2s

ENO

Q

ET

TP_3

TP

EN

CLK

ENO

Q

F_TRIG_1

F_TRIG

%M7

%M8

STSEQ_REM_3

SPSEQ_REM_3

EN

INSTSEQ_ET_3

ENO


.9

TIME_TO_INT

EN

INSPSEQ_ET_3

ENO


.10

TIME_TO_INT

%M7

MODULO_3_PROGRAMA1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

56

57

58

EN

IN

PTt#10ms

ENO

Q

ET

TON_1

TON

%M2 %M3

CMD_3:=7;OPERATE

EN

IN

PTt#10ms

ENO

Q

ET

TON_2

TON

%M3 %M4

CMD_3:=15;OPERATE

/

LOCAL_STOP

PARO_3 %M6

%M6

EN

IN

PTt#10ms

ENO

Q

ET

TON_3

TON

%M6

CMD_3:=7;OPERATE

R

%M1

R

%M6

R

PARO_3

STOP_REM_3LOCAL_REMOTO

%M8

MODULO_3_PROGRAMA1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

59

60

61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

71

72

73

74

75

76

77

78

79

80

81

82

EN

IN1FREC_REM_3*10

G

IN0FREC_HMI_3*10

ENO

OUT FREC_IN_3

.2

SEL

LOCAL_REMOTO

EN

INCANT_RPM_3

ENO

OUT ABS_RPM_3

.3

ABS

EN

IN1ABS_RPM_3

IN21

ENO

OUT RUNNING_3

.1

GT

EN

IN1FREC_HMI_3

IN20

ENO

OUT %M9

.4

EQ

/

LOCAL_REMOTO %M9 ST_INTLK_LOC_3

EN

IN1FREC_REM_3

IN20

ENO

OUT %M10

.5

EQ


EN

INLOCAL_REMOTO

ENO

OUT LOC_REM_3

.11

MOVE

TESIS-Diseño de un sistema de control centralizado Rev1 ...

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