1 Control de válvula motorizada. Desarrollar la especificación y una ...

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1 Control de válvula motorizada. Desarrollar la especificación y una ...

Control de válvula motorizada.

Desarrollar la especificación y una implementación de un módulo de control para una válvula

motorizada cuyo controlador es el modelo ER-10 de la firma InterApp. En anexo adjunto se

puede consultar su hoja de características técnicas.

Se desea que el módulo pueda ser comandado por una botonera estándar de tres pulsadores: Abre,

Cierra, y Paro. Los pulsadores Abre y Cierra son de tipo NA, y el pulsador Paro es NC.

Para invertir la marcha del motor, es necesario pasar por paro.

Debe ser posible parar la válvula en cualquier punto de su recorrido.

Serán ignoradas las pulsaciones de marcha en un sentido mientras que el motor está en

funcionamiento. Tampoco se considerarán las activaciones simultáneas de varios pulsadores.

Se desea generar un aviso de avería correspondiente a atasco cuando la válvula tarde más de un

tiempo establecido en llegar al final de su recorrido.

Descripción de la Interface del bloque.

Observando el conexionado eléctrico de la documentación del motor, y al pedir la especificación

que la válvula pueda situarse en cualquier posición de su recorrido, es necesario utilizar el

esquema de conexionado correspondiente a ON-STOP-OFF de la figura.

Esto obliga a destinar dos salidas del bloque para actuar sobre sendos relés que sustituyan al

conmutador que gestiona la fase en el esquema.

Al pedir la generación de un aviso de avería es necesario añadir, al menos, una salida booleana

para ello. Si se deseara especificar el tipo de avería, habría que establecer una salida de tipo

numérica mediante la cual se sacaría el código correspondiente a la avería detectada.

Para las entradas, los requisitos funcionales piden que el bloque pueda ser operado mediante una

botonera estándar. Esto implica que existirán tres entradas activas por flanco: una para giro de

apertura, otra para giro de cierre, y otra para parada del motor. Las de inicio de giro serán

sensibles al flanco positivo mientras que la de paro será sensible al flanco negativo.

En el esquema de conexionado eléctrico interno del controlador, se observa que existen dos

finales de carrera para informar de la posición correspondiente a la apertura total de la válvula

(FC1), o del cierre total de la misma (FC2). Estos finales de carrera constituirán dos entradas

todo/nada del bloque. Dichas entradas actuarán por nivel.

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Otro aspecto de la especificación que requiere entradas en la interfaz es la detección de averías

por atasco. Esta detección se llevará a cabo determinando si el tiempo que tarda el motor en

realizar la maniobra de apertura o cierre supera el máximo establecido. Para ello, será necesario

una entrada numérica donde se especifique el tiempo máximo permitido y, dependiendo del

lenguaje de programación que se use en la implementación del bloque, una entrada de asignación

de temporizador. En el caso que nos ocupa, programaremos el bloque mediante lenguaje de

contactos por lo que será necesaria dicha entrada.

La interfaz del bloque tendría el siguiente aspecto:

En el caso de este controlador, el motor no está protegido mediante relé térmico, por lo que no

se considera esta señal. Tampoco se considerará la indicación de posición de la apertura de la

válvula, a pesar de que es un equipamiento opcional. En caso de querer incorporar esta

funcionalidad, habría que incluir en la interfaz una entrada numérica correspondiente al grado

de apertura de la válvula.

Descripción Funcional /Test de verificación.

Por motivos didácticos, se enunciará la descripción de cada requisito funcional derivado de la

especificación del bloque junto con los test de conformidad asociados. Cada descripción

funcional irá nombrada con una “D” seguida de un número. Los test de conformidad asociados

a la descripción funcional Dx se nombrarán como “Tx.y” siendo y el número del test asociado

a la descripción Dx.

En la documentación de un pryecto, la descripción funcional debe ser un capítulo aparte de los

test de verificación.

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D1.- Si se da un pulso en la entrada Cierra mientras el Fcc no está activo, y el motor está parado

(salidas Cerrar y Abrir desactivadas), se debe activar la salida Cerrar. En caso contrario, la

pulsación debe ser ignorada.

T1.1.- Activar la entrada Cierra con la entrada Fcc desactivada, y el motor parado. Resultado:

se debe activar la salida Cerrar.

T1.2.- Activar la entrada Cierra con Fcc activado. Resultado: las salidas deben permanecer

desactivadas.

T1.3.- Activar la entrada Cierra con Fcc desactivado, y la salida Abrir activada. Resultado: las

salidas deben permanecer sin cambios.

T1.4.- Activar la entrada Cierra con Fcc desactivado, y la salida Cerrar activada. Resultado: las

salidas deben permanecer sin cambios. En caso de existir un valor de Timeout para detectar

atascos, la cuenta del temporizador no debe reiniciarse. A todos los efectos, el flanco en la

entrada debe ser ignorado.

T1.5.- Activar la entrada Cierra con la entrada Fcc desactivada, y el motor parado. Cuando se

active la salida Cerrar, activar y enclavar la entrada Abre. Seguidamente, activar la entrada Fcc.

Resultado: La salida Cerrar debe desactivarse y la salida Abrir no debe activarse hasta que se

desenclave la entrada Abre y se vuelva a pulsar Abre. (Fácil en SFC).

D2.- Si se da un pulso en la entrada Abre mientras el Fca no está activo, y el motor está parado

(salidas Cerrar y Abrir desactivadas), se debe activar la salida Abrir. En caso contrario, la

pulsación debe ser ignorada.

T2.1.- Activar la entrada Abre con la entrada Fca desactivada, y el motor parado. Resultado: se

debe activar la salida Abrir.

T2.2.- Activar la entrada Abre con Fca activado. Resultado: las salidas deben permanecer

desactivadas.

T2.3.- Activar la entrada Abre con Fca desactivado, y la salida Cerrar activada. Resultado: las

salidas deben permanecer sin cambios.

T2.4.- Activar la entrada Abre con Fca desactivado, y la salida Abrir activada. Resultado: las

salidas deben permanecer sin cambios. En caso de existir un valor de Timeout para detectar

atascos, la cuenta del temporizador no debe reiniciarse. A todos los efectos, el flanco en la

entrada debe ser ignorado.

T2.5.- Activar la entrada Abre con la entrada Fca desactivada, y el motor parado. Cuando se

active la salida Abrir, activar y enclavar la entrada Cierra. Seguidamente, activar la entrada Fca.

Resultado: La salida Abrir debe desactivarse y la salida Cerrar no debe activarse hasta que se

desenclave la entrada Cierra y se vuelva a pulsar Cierra. (Fácil en SFC).

D3.- La activación de más de un pulsador a la vez debe ser ignorada.

T3.1.- Activar simultáneamente las entradas Abre y Cierra con las salidas desactivadas.

Resultado: Las salidas deben permanecer en el mismo estado en el que se encuentran.

T3.2.- Activar simultáneamente las entradas Abre y Cierra con la salida Abrir activada y la salida

Cerrar desactivada. Resultado: Las salidas deben permanecer en el mismo estado en el que se

encuentran.

T3.3.- Activar simultáneamente las entradas Abre y Cierra con la salida Cerrar activada y la

salida Abrir desactivada. Resultado: Las salidas deben permanecer en el mismo estado en el que

se encuentran.

T3.4.- Activar simultáneamente las entradas Abre y Paro con las salidas desactivadas. Resultado:

Las salidas deben permanecer en el mismo estado en el que se encuentran.

T3.5.- Activar simultáneamente las entradas Abre y Paro con la salida Abrir activada y la salida

Cerrar desactivada. Resultado: Las salidas deben permanecer en el mismo estado en el que se

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encuentran.

T3.6.- Activar simultáneamente las entradas Abre y Paro con la salida Cerrar activada y la salida

Abrir desactivada. Resultado: Las salidas deben permanecer en el mismo estado en el que se

encuentran.

T3.7.- Activar simultáneamente las entradas Cierra y Paro con las salidas desactivadas.

Resultado: Las salidas deben permanecer en el mismo estado en el que se encuentran.

T3.8.- Activar simultáneamente las entradas Cierra y Paro con la salida Abrir activada y la salida

Cerrar desactivada. Resultado: Las salidas deben permanecer en el mismo estado en el que se

encuentran.

T3.9.- Activar simultáneamente las entradas Cierra y Paro con la salida Cerrar activada y la

salida Abrir desactivada. Resultado: Las salidas deben permanecer en el mismo estado en el que

se encuentran.

D4.- Cuando se active la salida de Abrir o Cerrar, debe iniciarse un temporizador. Si el contador

acaba su cuenta antes de que se active la entrada del final de carrera correspondiente al término

de la operación, la salida Avería debe ser activada y las salidas Cerrar y Abrir, desactivadas. En

caso contrario, el temporizador debe ser reseteado.

T4.1.- Activar la entrada de Abrir e inhibir la entrada FC1. Resultado: Pasado un tiempo de

TimeOut la salida de abrir debe ser desactivada, la salida avería debe ser activada y la salida de

número de error debe indicar el correspondiente a atasco abriendo (01).

T4.2.- Activar la entrada de Cerrar e inhibir la entrada FC2. Resultado: Pasado un tiempo de

TimeOut la salida de cerrar debe ser desactivada, la salida avería debe ser activada y la salida de

número de error debe indicar el correspondiente a atasco cerrando (02).

T4.3.- Activar la entrada de Abrir activar la entrada FC1 antes del fin de cuenta del temporizador.

Resultado: La salida de abrir debe ser desactivada y el temporizador reseteado.

T4.4.- Activar la entrada de Cerrar activar la entrada FC2 antes del fin de cuenta del

temporizador. Resultado: La salida de cerrar debe ser desactivada y el temporizador reseteado.

T4.5.- Activar la entrada de Abrir, activar la entrada de Paro antes del fin de cuenta del

temporizador. Resultado: La salida de abrir debe ser desactivada y el temporizador reseteado.

T4.6.- Activar la entrada de Cerrar, activar la entrada de Paro antes del fin de cuenta del

temporizador. Resultado: La salida de cerrar debe ser desactivada y el temporizador reseteado.

D5.- Si en estado de avería se activan a la vez las entradas de abrir y cerrar, y no la de paro,

durante un tiempo superior a uno dado, se realizará un rearme del sistema pasando al estado de

paro. Si se suelta alguno de los pulsadores antes del tiempo establecido, el sistema debe seguir

en estado de avería.

T5.1.- Activar la señal de apertura e inhibir la de final de carrera FC1. Cuando el sistema pase

a estado de avería, mantener pulsados abrir y cerrar simultáneamente durante un tiempo superior

al establecido. Resultado: El sistema debe salir de su estado de avería y pasar a estado parado.

T5.2.- Activar la señal de apertura e inhibir la de final de carrera FC1. Cuando el sistema pase

a estado de avería, mantener pulsados abrir, cerrar, y paro simultáneamente. Resultado: El

sistema debe permanecer en su estado de avería y el temporizador no debe iniciar ninguna cuenta.

T5.3.- Activar la señal de apertura e inhibir la de final de carrera FC1. Cuando el sistema pase

a estado de avería, pulsar abrir y cerrar simultáneamente y soltar abrir antes de que transcurra el

tiempo establecido. Resultado: El sistema debe permanecer en estado de avería y el temporizador

debe resetearse.

T5.4.- Activar la señal de apertura e inhibir la de final de carrera FC1. Cuando el sistema pase

a estado de avería, pulsar abrir y cerrar simultáneamente y soltar cerrar antes de que transcurra

el tiempo establecido. Resultado: El sistema debe permanecer en estado de avería y el

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temporizador debe resetearse.

T5.5.- Activar la señal de apertura e inhibir la de final de carrera FC1. Cuando el sistema pase

a estado de avería, mantener pulsado abrir y cerrar simultáneamente y pulsar también paro antes

de que transcurra el tiempo establecido. Resultado: El sistema debe permanecer en estado de

avería y el temporizador debe resetearse.

Programación del código

A continuación se propone una posible implementación de este bloque utilizando un modelo de

eventos discretos (DES).

Tabla de estados

Distinguimos cuatro estados estables posibles en el funcionamiento de la válvula: E0 motor

parado, E1 motor girando en maniobra de apertura de la válvula, E2 Motor girando en maniobra

de cierre de la válvula, E3 avería correspondiente a válvula atascada (motor parado).

Con esta definición de estados y las señales de la interfaz, se propone la siguiente tabla de

estados. Para su confección se sigue el convenio de indicar el valor lógico que adoptan las

señales y no su estado de activación.

E1 Abriendo O Y O

Marca Estado Actual Transición Próximo estado Salidas activas

Abre

Cierra#

E0 Parado Y

Paro

FC1#

Abriendo

Abre#

Cierra#

Parado

ON

Paro#

FC1

E1 Abriendo t> TimeOut Avería ON

E0 Parado Y

Abre#

Cierra

Paro

FC2#

Cerrando

OFF

E2 Cerrando Y Abre#

Cierra#

Parado

OFF

Paro#

FC2

E2 Cerrando t> TimeOut Avería OFF

E3 Avería Y

Abre

Cierra

Paro

Parado

Avería

t>Tiempo

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Grafo de estados

De forma gráfica, el grafo de estados del modelo propuesto para el sistema es el siguiente:

Leyenda:

6


SIMATIC FB1 31/12/2009 1:18:53

FB1 -

"CtrolValvulaMotor"

Nombre:

Familia:

Autor: Versión: 0.1

Versión del bloque: 2

Hora y fecha Código: 31/12/2009 1:18:21

Interface: 31/12/2009 1:11:28

Longitud (bloque / código / datos): 00648 00496 00012

Nombre Tipo de datos Dirección Valor inicial Comentario

IN 0.0

SB_Abre Bool 0.0 FALSE Pulsador de apertura NA

SB_Cierra Bool 0.1 FALSE Pulsador de cierre NA

SB_Paro Bool 0.2 FALSE Pulsador de paro NC

Temporizador Timer 2.0 Temporizador

TimeOut S5Time 4.0 S5T#0MS

FC_1 Bool 6.0 FALSE

FC_2 Bool 6.1 FALSE

OUT 0.0

Valor de tiempo que señala

atasco

Final de carrera que indica

válvula completamente abierta

Final de carrera que indica

válvula completamente cerrada

ON Bool 8.0 FALSE Salida de apertura de válvula

OFF Bool 8.1 FALSE Salida de cierre de válvula

Averia Bool 8.2 FALSE

Salida de notificación de

avería

ErrorNo Byte 9.0 B#16#0 Código de error detectado

IN_OUT 0.0

STAT 0.0

E0 Bool 10.0 FALSE Marca de estado de motor parado

E1 Bool 10.1 FALSE

E2 Bool 10.2 FALSE

E3 Bool 10.3 FALSE

TEMP 0.0

Marca de estado de motor

abriendo

Marca de estado de motor

cerrando

Marca de estado de válvula

atascada

Bloque: FB1

CtrolValvulaMotor

Control de una válvula motorizada. Necesita pasar por paro entre maniobras.

Solución mediante modelado DES.

Segm.: 1

Inicialización

Si no hay estado previo, pasa a motor parado.

#E0 #E1 #E2 #E3

#E0

S

Página 1 de 4


SIMATIC FB1 31/12/2009 1:18:53

Segm.: 2

Abrir válvula

Si está parado y sólo le damos a abrir, y la válvula no está completamente

abierta, activa la señal de abrir (ON).

#E0 #SB_Paro #SB_Abre #SB_Cierra

#E0

R

#E1

S

Segm.: 3

Cerrar válvula

Si está parado y sólo le damos a cerrar, y la válvula no está completamente

cerrada, activa la señal de cerrar (OFF).

#E0 #SB_Paro #SB_Cierra #SB_Abre

#E0

R

#E2

S

Segm.: 4

Fin de maniobra de apertura

Si sólo se pulsa paro o llega al final del recorrido (FC1) el motor se para.

#E1 #FC_1

#SB_Paro #SB_Abre #SB_Cierra

#E1

R

#E0

S

Segm.: 5

Fin de la maniobra de cierre

Si sólo se pulsa paro o llega al final del recorrido (FC2) el motor se para.

#E2 #FC_2

#SB_Paro #SB_Abre #SB_Cierra

#E2

R

#E0

S

Segm.: 6

Rearme de avería

Si se mantienen pulsados abre y cierra durante más del tiermpo determinado, se

sale del estado de avería (rearme). El segmento también repone el código de no

error (0).

#E3

#Temporiza

dor

#E3

R

#E0

S

EN

0 IN

MOVE

ENO

OUT

#ErrorNo

Página 2 de 4


SIMATIC FB1 31/12/2009 1:18:53

Segm.: 7

Válvula atascada

Si se supera el timeout establecido, pasa a avería.

#E1

#E2

#Temporiza

dor

#E1

R

#E2

R

#E3

S

Segm.: 8

Control de tiempos

Si pasa a abrir o cerrar dispara el perro guardián. Cuando deje de estar

abriendo o cerrando, se resetea.

Si estando en avería se pulsan a la vez abrir y cerrar, se dispara. Si se

sueltan se resetea.

#E1

#E2

#E3 #SB_Paro #SB_Abre #SB_Cierra

#TimeOut

#Temporiza

dor

S_SEVERZ

S Q

TW DUAL

DEZ

#E0

#E3

#Temporiza

dor

R

#SB_Paro

#SB_Abre

#SB_Cierra

Segm.: 9 Atasco abriendo Err_No 01

Saca código de error #1 correspondiente a atasco abriendo.

#E3 #ON MOVE

EN ENO

1 IN

OUT

#ErrorNo

Segm.: 10 Atasco abriendo Err_No 02

Saca código de error #2 correspondiente a atasco cerrando.

#E3 #OFF MOVE

EN ENO

2 IN

OUT

#ErrorNo

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SIMATIC FB1 31/12/2009 1:18:53

Segm.: 11

Salida motor ON (abrir válvula)

Si está en el estado Abriendo, activa la salida correspondiente.

#E1 #ON

Segm.: 12

Salida motor OFF (cerrar válvula)

Si está en el estado Cerrando, activa la salida correspondiente.

#E2 #OFF

Segm.: 13

Señalización de avería.

#E3 #Averia

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