1 INTRODUCCIÓN 1.1 DESCRIPCIÓN DE ENAP EN MAGALLANES
1 INTRODUCCIÓN 1.1 DESCRIPCIÓN DE ENAP EN MAGALLANES
1 INTRODUCCIÓN 1.1 DESCRIPCIÓN DE ENAP EN MAGALLANES
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
1<br />
1 <strong>INTRODUCCIÓN</strong><br />
El presente proyecto de titulación, es realizado en, <strong><strong>EN</strong>AP</strong> Magallanes en la planta de<br />
Cabo Negro con el fin de implementar una red para monitorear en tiempo real dos generadores<br />
caterpillar de 1.8 MW cada uno.<br />
<strong>1.1</strong> <strong><strong>DE</strong>SCRIPCIÓN</strong> <strong>DE</strong> <strong><strong>EN</strong>AP</strong> <strong>EN</strong> <strong>MAGALLANES</strong><br />
A comienzos de 1943, el Supremo Gobierno de Chile encomendó a la Corporación de<br />
Fomento de la Producción (CORFO), la realización de las exploraciones petroleras en la región<br />
de Magallanes. Ellas culminaron con el descubrimiento del primer yacimiento comercialmente<br />
explotable en Chile, el 29 de Diciembre de 1945, en Isla Grande de Tierra del Fuego.<br />
Así se hizo necesaria la creación de la EMPRESA NACIONAL <strong>DE</strong>L PETROLEO<br />
(<strong><strong>EN</strong>AP</strong>) el 19 de Junio de 1950, que asumió los derechos y funciones que corresponden al Estado<br />
en la explotación de los yacimientos de hidrocarburos ya existentes. Esta se dedica a la búsqueda<br />
de otros nuevos yacimientos, a la refinación y venta primaria de los productos del petróleo.<br />
Desde entonces <strong><strong>EN</strong>AP</strong> inicio un sin número de actividades indispensables para el<br />
desarrollo de sus trabajos como:<br />
1 La construcción de puertos de embarque de petróleo crudo y movimiento de<br />
materiales,<br />
2 La creación y habilitación de los caminos necesarios,<br />
3 El tendido de oleoductos y gasoductos,
2<br />
4 La contracción de poblaciones en Isla Grande de Tierra del Fuego, tales como:<br />
Cerro Sombrero y Cullen.<br />
5 La creación de terminales de almacenamiento y distribución primaria de los<br />
combustibles.<br />
Con la implementación de estas medidas y siguiendo programas Ministeriales del<br />
Supremo Gobierno de Chile, se organiza <strong><strong>EN</strong>AP</strong> como un Holding en 1981. Este Holding está<br />
compuesto por un<br />
grupo de empresas que se dividen en: <strong><strong>EN</strong>AP</strong> <strong>MAGALLANES</strong>, <strong><strong>EN</strong>AP</strong><br />
REFINERIAS y SIPETROL, ubicadas en diferentes zonas estratégicas del país.<br />
En la Duodécima Región el grupo de <strong><strong>EN</strong>AP</strong> esta representado por <strong><strong>EN</strong>AP</strong><br />
<strong>MAGALLANES</strong> que se dedica a:<br />
1 La exploración y explotación de los yacimientos,<br />
2 La producción del crudo en plantas terrestres y plataformas en costa fuera,<br />
3 La refinación del crudo para la obtención de productos limpios de consumo,<br />
4 El procesamiento y distribución de gas.<br />
Estas actividades de <strong><strong>EN</strong>AP</strong> <strong>MAGALLANES</strong> se encuentran físicamente divididas en tres<br />
zonas, 3 terminales y 4 plantas.<br />
1.2. PLANTA CABO NEGRO<br />
La planta de fraccionamiento de Cabo Negro se encuentra a 28 1/2 Km. al norte de la<br />
ciudad Punta Arenas.
3<br />
La importancia de esta planta es obtener propano, butano, y gasolina natural a partir del<br />
raw- product (producto no procesado).<br />
El propano es vendido en parte para consumo regional, ya sea a granel (en camiones a:<br />
Punta Arenas, Puerto Natales, Porvenir, Puerto Williams) o en cilindros que son envasados por<br />
Gasco. El resto es embarcado junto con el butano en buques tanques para su venta en el norte del<br />
país, en el caso del butano una parte se vende como exportación a Brasil. La gasolina natural, una<br />
parte se envía para la refinería de Gregorio en camiones aprox. 200m 3 /día y el resto se almacena<br />
en el área de productos limpios para ser empleada en la preparación de una mezcla con gasolina<br />
base que viene de las refinerías del norte del país para obtener así diferentes gasolinas de 86, 93,<br />
95 y 97 octanos, que comercializan en la XII y exportadas a la provincia de Santa Cruz,<br />
Argentina.<br />
A continuación se muestra la vista general de la Planta de Cabo Negro (figura <strong>1.1</strong>.) con el<br />
fin de dar a conocer la distribución de las distintas salas y estanques que constituyen esta planta.<br />
Figura <strong>1.1</strong>. Vista general de la planta Cabo Negro
4<br />
La planta se alimenta con una corriente de Raw product proveniente de la producción de<br />
la planta de Posesión (C3, C4 y Gasolina Natural) más una corriente de planta cóndor (Argentina<br />
C3 y C4) producción de planta cullen, a la cual se unen LPG (Gas Licuado de Propano) de la<br />
planta San Sebastián y planta Cañadon alfa (argentina C3 y C4).<br />
A continuación se menciona el proceso 1 de Cabo Negro que se aprecia en la figura 1.2.<br />
1 El Raw product es transportado por un poliducto de 8’ ingresando por el fondo a los<br />
estanques acumuladores (pulmón V-16), estos acumuladores mantienen el stock para<br />
el fraccionamiento.<br />
2 Del fondo de los acumuladores el producto es succionado por las bombas<br />
denominadas P-12.<br />
3 De las líneas de descarga de las bombas P-12 el producto ingresa a los<br />
intercambiadores de calor turbo-carcaza, líquido-líquido. El Raw-Product ingresa por<br />
el interior del E-20 y E-20N.<br />
4 El producto, una vez completado el ciclo de precalentamiento, se envía a la torre<br />
depropanizadora V-6R.<br />
5 El producto de tope se envía hacía el condensador E-15N los cuales licuan los vapores<br />
de propano para ser enviado al acumulador de reflujo V-7R y del fondo del<br />
acumulador el propano es succionado por las bombas denominada P-13 hacia la torre<br />
V-6R.<br />
6 El producto de fondo de la torre está recirculando a través de las bombas P-14.<br />
7 Este producto es enviado al horno H-4N, donde el producto es calentado y sigue hasta<br />
la torre V-6R.<br />
8 De la parte superior de este acumulador de propano V-7R se dirige a los estanques de<br />
almacenamiento.<br />
1 Información entregada por el pantallista de la planta de Cabo Negro.
5<br />
9 Del fondo de la torre V-6R se dirige a la torre V-8R.<br />
10 El producto de tope se lleva hacia el condensador E-17N el cual licua el vapor de<br />
Butano para ser enviado al acumulador de reflujo V-9R y del fondo del acumulador el<br />
propano es succionado por las bombas P-15 hacia la torre V-8R.<br />
11 El producto de fondo de la torre está recirculando a través de la bomba P-16.<br />
12 Este producto es enviado al horno H-5N, donde el producto es calentado y sigue hasta<br />
la torre V-8R.<br />
13 De la parte superior de este acumulador V-9R de Butano se envía a los estanques de<br />
almacenamiento.<br />
14 El producto más pesado, que es la gasolina, se va a los estanques de almacenamiento.<br />
E-15N<br />
E-17<br />
Propano<br />
Raw Product<br />
V-16<br />
H-7N<br />
V-7R<br />
V-9R<br />
Butano<br />
P-13<br />
P-15<br />
P-12 E-20<br />
V-6R<br />
V-8R<br />
H-5N<br />
P-16<br />
H-4N<br />
P-14<br />
Gasolina<br />
Figura 1.2. Proceso planta Cabo Negro<br />
Para el control de proceso antes mencionado esta empresa utiliza tres sistemas de control los<br />
cuales son:
6<br />
1 DCS (Sistema de Control Distribuido),<br />
2 APC (Control Avanzado de Proceso),<br />
3 MVC (Control Multi-Variable)<br />
Para la realización del proceso antes mencionado, la plata de Cabo Negro tiene un sistema de<br />
generación de energía eléctrica propia, que consta de tres turbogeneradores “Solar Saturn”<br />
modelo Mark I, con una capacidad de generación de 750 (KW) cada uno; Un turbogenerador<br />
“Solar Saturn” modelo Mark II, con una capacidad de generación de 800 (KW); y dos<br />
generadores Caterpillar con una capacidad de generación de 1800 (KW) cada uno.<br />
1.3 JUSTIFICACIÓN <strong>DE</strong>L PROYECTO<br />
Debido a que los generadores son unidades críticas en la planta de Cabo Negro, su<br />
monitoreo en tiempo real es de vital importancia.<br />
Para la protección y monitorización de los generadores caterpillar de la planta de Cabo<br />
Negro se utilizan relés multifunción de generadores (multilin SR-489). Este relé posee tres<br />
puertos de comunicación (un puerto RS-232 y dos puerto RS-485) sin utilizar en la actualidad.<br />
La supervisión de los procesos de la planta de cabo negro está encargada al jefe de turno,<br />
el cual está ubicado en una sala de control que incorpora un sistema de control distribuido (DCS)<br />
para monitorear y controlar.<br />
En relación al monitoreo de los generadores caterpillar, el sistema de control distribuido<br />
(DCS) sólo tiene el valor de la potencia real de los generadores. Esta variable corresponde<br />
físicamente a una salida análoga del multilin SR-489, la cual es recibida por un PLC (controlador
7<br />
lógico programable) ubicado en la sala de control de turbogeneradores. El PLC envía los datos a<br />
la sala de control de la planta donde está ubicado el DCS (sistema de control distribuido).<br />
Debido a la falta de información en la sala de control, un operador visita la sala de control<br />
de generadores cada dos horas aproximadamente. En esta visita se obtienen más variables sobre<br />
el funcionamiento de los generadores a través del panel frontal de los multilin SR-489.<br />
1.4 OBJETIVOS <strong>DE</strong> LA TESIS<br />
Para darle una solución al problema de no tener un monitoreo completo de los<br />
generadores caterpillar en la sala de control, se realizará un proyecto que será presentado como<br />
Trabajo de Titulación en la Universidad de Magallanes.<br />
El objetivo principal de este proyecto es la adquisición en tiempo real de diferentes<br />
parámetros pertenecientes a los generadores caterpillar 5 y 6 respectivamente. Para el monitoreo<br />
de los diferentes parámetros de cada generador se encuentra conectado un multilin SR-489<br />
modelo P5-HI-A20 de la compañía GE industrial.<br />
Para adquirir los datos desde el multilin SR-489 se utilizó un PLC (Controladores Lógicos<br />
programables) de la marca Schneider Modicon perteneciente a la serie Quantum.<br />
Este PLC utiliza una red de comunicación Modbus con interfaz (RS-232 y RS-485) para<br />
comunicarse con el Multilin SR_489. Para realizar dicha comunicación, el PLC se programó con<br />
el software concept 2.6 XL de la compañía modicom. Adicionalmente, se programó para que los<br />
datos de los generadores puedan ser enviados a un DCS (sistema de control distribuido) a través<br />
de la red Modbus Plus existente en la planta Cabo Negro.
8<br />
1.5 <strong><strong>DE</strong>SCRIPCIÓN</strong> <strong>DE</strong> LA TESIS.<br />
El trabajo desarrollado se basa, en la implementación de una red para monitoreo en<br />
tiempo real de dos generadores caterpillar. Estos generadores son los encargados de suministrar<br />
la energía requerida a la planta de Cabo Negro de <strong><strong>EN</strong>AP</strong>-Magallanes.<br />
El Capítulo 1, presenta una visión general de la Empresa Nacional del Petróleo, una descripción<br />
de la planta de Cabo Negro donde se desarrolló el presente trabajo. Además se detallan las<br />
razones que justifican la realización de este proyecto.<br />
El Capìtulo2, presenta una visión general del proyecto, proporcionando antecedentes y<br />
descripciones de las redes Modbus y Modbus Plus, se entrega información de las distancias que<br />
comprenden estas redes, los detalles de la implementación de las redes de comunicación y por<br />
último las especificaciones técnicas de los generadores caterpillar.<br />
El Capítulo3, incluye la descripción, funcionamiento y programación del equipo multilin (SR-<br />
489).<br />
El Capìtulo 4, describe el PLC con los diversos elementos que lo componen, se describe el<br />
software de programación “Concept 2.6 XL”, con el cual se realizó la programación del PLC<br />
Quantum propuesto, dando a conocer sus principales características, lenguaje de programación y<br />
manejo.<br />
El Capìtulo 5, se describe, la arquitectura del sistema de control distribuido de la planta Cabo<br />
Negro, el Software de la serie I/A y<br />
el Software Foxview que fueron utilizados para la<br />
construcción de las pantallas en DCS.
9<br />
El Capítulo 6, describe dos enlaces de comunicaciones, multilin (SR-489)–PLC y PLC–DCS.<br />
También se presentan las pantallas para el monitoreo de los generadores.<br />
El Capítulo 7, presenta las conclusiones finales, basadas del análisis obtenido en el desarrollo del<br />
trabajo.
10<br />
2.1 VISIÓN <strong>DE</strong>L DIAGRAMA G<strong>EN</strong>ERAL<br />
En este proyecto se instaló un PLC en la sala de control de los turbogeneradores para<br />
comunicarse con los multilin (SR-489) que monitorean los generadores. Adicionalmente, el PLC<br />
enviará los datos al DCS de la planta a través de una red Modbus Plus.<br />
Los datos que son adquiridos del multilin son las variables físicas y alarmas. Con estos<br />
datos el operador puede visualizar cualquier falla de los generadores y tomar en forma oportuna<br />
la mejor solución que evite la detención de la planta.<br />
Se muestra en la figura 2.1 un esquema general de la implementación final de este trabajo<br />
de titulación, además se puede apreciar el DCS y el PLC asociado a las direcciones 50 y 20<br />
respectivamente en la red modbus plus y los multilin asociados a las direcciones 5 y 6<br />
respectivamente, compartiendo la red modbus con protocolo RS-485 para comunicarse con el<br />
PLC.<br />
Figura 2.1. Esquema general de las redes de comunicación
11<br />
Para realizar la comunicación de los multilin SR-489 al sistema de control distribuido de<br />
la planta Cabo Negro se utilizaron dos redes de comunicación:<br />
1 Modbus plus,<br />
2 Modbus.<br />
Se presenta a continuación una breve reseña de cada red de comunicación.<br />
2.2 RED MODBUS PLUS<br />
La red Modbus Plus [7] es utilizada generalmente para el control industrial. Cada red<br />
acepta 64 nodos como máximo, a las cuales se les asigna una dirección. La velocidad a la cual se<br />
transfieren los datos por la red es de 1 megabit por segundo.<br />
Cada nodo (sistema inteligente) de la red se identifica por medio de una dirección<br />
asignadas por el usuario. Esta dirección es independiente de su ubicación física, sin embargo,<br />
estas direcciones no pueden ser repetidas, para evitar colisiones.<br />
Todos los nodos de una red funcionan con igualdad jerárquica dentro del mismo anillo<br />
lógico. El nodo obtiene el acceso al recibir una trama de señal de autorización, la cual es llamada<br />
Token (testigo). Este corresponde a una agrupación de bit que pasan dentro de una secuencia<br />
rotativa de direcciones de un nodo a otro.<br />
Todas las redes Modbus Plus cumplen con las especificaciones técnicas comunes que se<br />
resumen en la tabla 2.1.
12<br />
Control de acceso:<br />
token passing<br />
Detección de errores CRC 16<br />
Velocidad<br />
Tiempo típico de rotación del token<br />
Máxima transferencia de registros simultáneos<br />
Interfaz eléctrica<br />
Interfaz eléctrica<br />
1 megabit / segundo<br />
2 milisegundo<br />
100 (16 bits)<br />
Sincrónica<br />
RS-485<br />
Tabla 2.1. Especificaciones técnicas<br />
En el caso particular de la planta de Cabo Negro la red la Modbus Plus consta de trece<br />
PLC como se aprecia en la figura 2.2 (representado por rectángulos de color amarillo). El círculo<br />
rojo demarca la ampliación de la red Modbus Plus que se realizó en este proyecto que consintió<br />
en una conexión física de 80 m.<br />
Figura 2.2. Red Modbus Plus de la planta
13<br />
2.3 RED MODBUS<br />
La red Modbus basada en la arquitectura maestro/esclavo fue diseñado en 1979 por<br />
Modicon para su gama de controladores lógicos programables (PLCs). Pronto se convertió en un<br />
protocolo de comunicaciones estándar para en la industria, debido a una mayor disponibilidad<br />
para la conexión de dispositivos electrónicos industriales.<br />
Todas las implementaciones presentan variaciones respecto al estándar oficial. Algunas de las<br />
variaciones más habituales son:<br />
• Tipos de Datos<br />
a) Coma Flotante IEEE<br />
b) Entero 32 bits<br />
c) Datos 8 bits<br />
d) Datos de tipos mixtos<br />
e) Campos de bits en enteros<br />
f) Multiplicadores para cambio de datos de entero. 10, 100, 1000, 256.<br />
• Extensiones del Protocolo<br />
a) direcciones de esclavo de 16 bits<br />
b) Tamaño de datos de 32 bits (1 dirección = 32 bits de datos devueltos.)<br />
La red Modbus utiliza distintos tipos de interfaz de comunicación. A continuación se dará<br />
una breve descripción de dos tipos de interfaz.
14<br />
2.4 INTERFACES <strong>DE</strong> COMUNICACIÓN.<br />
Una interfaz es el punto, el área, o la superficie a lo largo de la cual dos cosas de<br />
naturaleza distinta convergen. Por extensión, se denomina interfaz a cualquier medio que permita<br />
la interconexión de dos procesos diferenciados con un único propósito común.<br />
Un puerto serie es una interfaz de comunicaciones entre ordenadores y periféricos, en<br />
donde la información es transmitida bit a bit enviando un solo bit a la vez.<br />
2.4.1 INTERFAZ RS-232<br />
La interfaz RS-232 está diseñada para distancias menores a 15 metros y para velocidades<br />
de comunicación inferiores a 19.2 KB. A pesar de ello, muchas veces se utiliza a mayores<br />
velocidades, con un resultado aceptable. La interfaz puede trabajar en comunicación asíncrona o<br />
síncrona y tipos de canales simplex, half duplex o full duplex. En un canal simplex los datos<br />
siempre viajarán en una dirección. En un canal half duplex los datos pueden viajar en una u otra<br />
dirección, por un determinado periodo de tiempo; luego la línea debe ser conmutada, para que los<br />
datos puedan viajar en la otra dirección. Por último, en un canal full duplex los datos pueden<br />
viajar en ambos sentidos simultáneamente.<br />
Las principales características de esta interfaz se presentan en la tabla 2.2.
15<br />
Especificaciones<br />
RS-232<br />
Modo de operación<br />
No Diferencial<br />
1 Emisores<br />
Numero de dispositivo<br />
1 Receptores<br />
Máxima longitud del cable 15 metros<br />
Máxima velocidad de transmisión 19.2 Kb/s<br />
Rango de trabajo<br />
+/-25V<br />
Alto +/-15V<br />
Bajo +/-3V<br />
Sensibilidad de entrada receptor +/-3V<br />
Resistencia de entrada receptor 7K<br />
Tabla 2.2. Especificaciones interfaz RS-232<br />
2.4.2 INTERFAZ RS-485<br />
Está definido como un sistema en bus de transmisión multipunto diferencial, ideal para<br />
transmisión a altas velocidades sobre largas distancias (35 Mbps hasta 10 metros y 100 Kbps<br />
hasta 1.200 metros). Es ideal para ambientes ruidosos, ya que reduce los ruidos producidos en la<br />
línea de transmisión. El medio físico de transmisión es un par entrelazado que admite hasta 32<br />
estaciones en un solo par, con una longitud máxima de 1.200 metros operando entre 300 y 19200<br />
bps.<br />
Las principales características se muestran el la tabla 2.3.<br />
Especificaciones<br />
RS-485<br />
Modo de operación<br />
Diferencial<br />
32 Emisores<br />
Numero de dispositivo<br />
32 Receptores<br />
Máxima longitud del cable 1200 metros<br />
Máxima velocidad de transmisión 10 Mb/s<br />
Rango de trabajo -7V a +12V<br />
Alto +/-6V<br />
Bajo +/-1.5V<br />
Sensibilidad de entrada receptor +/-200mV<br />
Resistencia de entrada receptor >=12K<br />
Tabla 2.3. Especificaciones interfaz RS-485
16<br />
2.5 DISTANCIAS FÍSICAS<br />
Las distancias físicas son importantes al momento de decidir qué tipo de interfaz se debe<br />
ocupar para una red de comunicación.<br />
La red modbus plus de la planta de Cabo Negro se amplió desde la sala de control de<br />
calderas (2) hasta la sala de control de los turbo generadores (3) unos 80 m, donde se instaló el<br />
PLC que monitorea los multilin SR-489. Además, desde (3) se trazó una red modbus con interfaz<br />
RS-485 hasta la sala de control de los generadores (4) donde se encuentran los multilin SR-489,<br />
esta red tiene una distancia de 58 m. A continuación se aprecia en la figura 2.5 las dos redes de<br />
comunicación.<br />
Figura 2.5. Vista general Red Modbus Plus y Red RS-485<br />
Después de ver las distancias físicas de las redes de comunicación, se dará un detalle de<br />
cómo se implementaron estas redes.
17<br />
2.6 <strong>DE</strong>TALLES <strong>DE</strong> LA IMPLEM<strong>EN</strong>TACIÓN <strong>DE</strong> RED <strong>DE</strong> COMUNICACIÓN<br />
Para la implantación de la red de comunicación de los multilin SR-489 hacia el DCS se<br />
amplió la red Modbus Plus físicamente debido a que sólo llegaba hasta la sala de control de las<br />
calderas.<br />
Esta red Modbus Plus se amplió hasta la sala de control de turbogeneradores por medio de<br />
dos tap industrial. Un de ellos se encuentra en la sala de control de caldera. Para ello se hizo un<br />
tendido de un cable (belden 9841 24 AWG) hasta la sala de control de los turbogeneradores<br />
donde se ubica el segundo tap industrial.<br />
A este último tap industrial se conectó un PLC que tiene como objetivo principal recibir<br />
todos los datos de los multilin SR-489 para después enviarlos al DCS de la planta. Este PLC se<br />
configuró en la red Modbus Plus. Este PLC tiene como esclavo dos multilin SR-489 cuya<br />
comunicación consta de dos tipos de interfaz de comunicación.<br />
Desde el puerto uno (interfaz RS-232) del PLC se conectó un convertidor RS-232 / RS-<br />
485 (modelo ICD100A), el cual se comunica con los multilin SR-489. El puerto dos (puerto<br />
modbus plus) del PLC se conectó a la red modbus plus de la planta, como se aprecia en la figura<br />
2.6.
18<br />
Figura 2.6. Lugares donde se ubican los dispositivos de la red de comunicación<br />
A continuación se describen los generadores caterpillar que son monitoreados por los<br />
multilin SR-489.<br />
2.7 G<strong>EN</strong>ERADORES CATERPILLAR<br />
El sistema eléctrico está compuesto por dos grupos electrógenos con una capacidad de<br />
3610 (KW). Este sistema tiene los siguientes parámetros: tensión de 2400 (V), frecuencia 50<br />
(HZ), funciona a gas natural. La potencia eléctrica será suministrada por dos grupos electrógenos<br />
CAT, modelo G3608 a 1000 RPM, estos tienen una capacidad de 2256 (KVA) cada uno,<br />
certificadas por la ISO9000.<br />
Las especificaciones técnicas de los generadores caterpillar se presentan en la tabla 2.4
19<br />
Generador 5 y 6<br />
Manufac.<br />
Caterpillar<br />
KW 1800<br />
KVA 2250<br />
F.P 0.8<br />
Polos 6<br />
Fases 3<br />
Wires 6<br />
Conexión<br />
Estrella<br />
Service<br />
Cont.<br />
RPM 1000<br />
Volts 2400<br />
Amp. 541<br />
Freq (HZ) 50<br />
T° Rise (°C) 80<br />
Amb.(°C) 40<br />
Excitación<br />
Field amps 7.1<br />
Field Volts 100<br />
PMG Volts 240<br />
PMG Volts 100<br />
Tabla 2.4. Especificaciones de los generadores caterpillar<br />
A continuación de muestran las distintas variables físicas y alarmas que se transmiten a la<br />
sala de control de la planta de Cabo Negro:<br />
Variables físicas:<br />
a) Valor RMS del las corrientes por fase (Ia,Ib,Ic,Ig)<br />
b) Valor del los ángulo del las corrientes por fase (Ia,Ib,Ic,Ig)<br />
c) Valor RMS del las tensiones entre línea (Vab, Vbc, Vca, Vavg )<br />
d) Valor de los ángulos de las tensiones entre línea (Vab, Vbc, Vca )<br />
e) Valor RTDs (Resistente Tempereture Detectors)<br />
f) Factor de potencia<br />
g) Potencia real<br />
h) Potencia reactiva<br />
i) Potencia aparente<br />
j) Frecuencia
20<br />
Los valores de demanda, con un periodo de tiempo de 15 minutos<br />
k) Corriente<br />
l) Potencia real<br />
m) Potencia reactiva<br />
n) Potencia aparente<br />
o) Peak de Corriente<br />
p) Peak de Potencia real<br />
q) Peak de Potencia reactiva<br />
r) Peak de Potencia aparente<br />
Alarmas:<br />
a) Sobre corriente<br />
b) Baja tensión<br />
c) Sobre tensión<br />
d) Volts/ Hz<br />
e) Baja frecuencia<br />
En el siguiente capítulo se detallarán las funciones y aplicaciones del multilin SR-489
21<br />
3.1 G<strong>EN</strong>ERALIDA<strong>DE</strong>S <strong>DE</strong>L MULTILIN (SR-489)<br />
El Relé multifunción de generadores (multilin SR489) está basado en un microprocesador<br />
y ha sido diseñado para la protección y monitorización de Generadores síncronos y de inducción.<br />
El SR-489 está equipado con 6 relés de salida para disparos, alarmas y bloques de arranque. La<br />
protección de los generadores, el diagnóstico de fallas, la medición de potencia y las funciones<br />
RTU están integrados en un paquete removible.<br />
El sistema de registro del SR-489 puede almacenar hasta 40 eventos con hora y fecha,<br />
incluyendo datos previos al evento. Cada vez que ocurre un evento, el SR-489 almacenará en<br />
memoria 16 ciclos de todas las variables tomadas. Los contadores de evento registran el número<br />
de ocurrencias de cada tipo de evento. Se registran también valores mínimos, máximos de RTD y<br />
entradas analógicas. Estos registros permiten que el operador determine con certeza y rapidez la<br />
naturaleza del problema.<br />
La medición de potencia está incluida en el SR-489, como una característica fija. Los<br />
parámetros de medición que están disponibles para el operador o ingeniero de planta, pueden ser<br />
accesibles desde el panel frontal o los puertos de comunicación.<br />
El SR-489 está equipado con tres puertos de comunicación completamente funcionales e<br />
independientes. El puerto en el panel frontal (RS-232) puede ser utilizado para la parametrización<br />
del SR-489, interrogación local o control y mejoramiento del programa residente del SR-489.<br />
Un segundo puerto (RS-485) puede ser conectado a un PLC o DCS. Por último, un tercer<br />
puerto Auxiliar (RS-485) puede ser utilizado para redundancia o interrogación y control<br />
simultáneo de un programa PLC ó DCS. Adicionalmente, existen 4 salidas análogas de 4-20 mA<br />
que pueden ser asignadas a cualquier parámetro medido.
22<br />
3.2 PROTECCIÓN Y CONTROL<br />
generadores:<br />
El Multilin SR-489 incorpora una gran gama de funciones para la protección de los<br />
a) Diferencial<br />
b) 100% estator a tierra<br />
c) sobre intensidad direccional de tierra<br />
d) potencia inversa<br />
e) pérdida de campo<br />
f) sobre intensidad de secuencia negativa<br />
g) sobre intensidad con frenado por tensión<br />
h) sobre intensidad, Volts/Hz<br />
i) mínima y máxima tensión<br />
j) inversión de fase de tensión<br />
k) mínima y máxima frecuencia<br />
l) sobre temperatura del estator<br />
m) sobre temperatura de los rodamientos<br />
n) energización accidental del generador<br />
o) detección de falla del interruptor<br />
p) sobre velocidad<br />
q) detección de falla del fusible<br />
r) supervisión de bobinas de disparo<br />
s) doce entradas RTDs<br />
También este multilin posee entradas y salidas para control del generador:
23<br />
a) cuatro salidas análogas y cuatro entradas análogas<br />
b) siete entradas digitales<br />
3.3 PUERTO <strong>DE</strong> COMUNICACIÓN RS-485<br />
Este dispositivo consta de dos puertos RS-485. A este puerto de comunicación se puede<br />
conectar en paralelo un máximo de 32 SR-489. Para sistemas más grandes es posible utilizar<br />
repetidores, comercialmente disponibles, para incrementar el número de relés en un solo canal a<br />
más de 32.<br />
El cable apropiado debe tener una impedancia característica de 120 ohms ( Belden #9841<br />
24 AWG) y la longitud total del conductor no debe exceder 1200m. También se encuentran<br />
disponibles comercialmente repetidores que permiten aumentar la distancia de transmisión.<br />
No son infrecuentes las diferencias de tensión entre extremos remotos del enlace de<br />
comunicación. Por ésta razón, existen aparatos de protección contra transientes que son<br />
instalados internamente a lo largo de todas las terminales RS-485. Internamente, se utiliza un<br />
suministro de potencia aislado con una interfaz de datos opto-acoplada, para prevenir<br />
acoplamiento por ruido. Para asegurar que todos los aparatos en una cadena están al mismo<br />
potencial, es imperativo que las terminales comunes de cada puerto SR-485 estén amarradas<br />
juntas y aterrizadas sólo una vez al terminal maestro. Si esto no se hace pueden resultar<br />
comunicaciones intermitentes o interrumpidas.<br />
El sistema PLC debe tener instalados aparatos similares para protección contra<br />
transientes, ya sea interna o externamente, para asegurar máxima confiabilidad.
24<br />
Para una correcta comunicación, es importante la polaridad. Los multilin SR-489 deben<br />
ser alambrados con todas las terminales ‘+’ conectados juntos, y todas las terminales ‘-<br />
‘conectados juntos. Cada relé debe ser conectado al siguiente. Deben evitar configuraciones en<br />
estrella o en derivación. El último aparato al final de cada extremo de la cadena, debe terminarse<br />
con una resistencia de 120 ohm, ¼ watt en serie con un capacitor 1nF. La observación de estos<br />
lineamientos resultará en un sistema de comunicación confiable que será inmune a transientes de<br />
sistemas.<br />
3.4 PUERTO <strong>DE</strong> COMUNICACIÓN RS-232<br />
Este puerto está destinado para la conexión de una PC portátil. A traves de este puerto los<br />
Parámetros pueden ser creados en cualquier localización y transferidos a través de este puerto,<br />
utilizando el programa SETUP del SR489. Se puede interrogar por parámetros locales y Valores<br />
Actuales. Además se puede actualizar los programas residentes (firmware).<br />
Después de haber visto los dos tipos de puerto de comunicación que tiene el multilin, se<br />
detalla cómo se programa el equipo.<br />
3.5 PROGRAMACIÓN <strong>DE</strong>L MULTILIN SR-489<br />
frontal:<br />
Hay dos formas para programar el relé multifunción de generador utilizando el panel<br />
a) Programación por Teclado<br />
b) Programación por Software 489pc
25<br />
3.5.1 PROGRAMACIÓN POR TECLADO<br />
El multilin SR-489 consta de un teclado 2 en el panel frontal, en el cual el usuario puede<br />
programar y visualizar todas las variables que éste es capaz de monitorear.<br />
3.5.2 PROGRAMACIÓN POR SOFTWARE 489PC<br />
El software 489PC tiene ambiente Windows. Toda la información disponible desde el<br />
display y teclado frontal se puede visualizar también desde un PC.<br />
Esto incluye las medidas, ajustes, estado, registro de eventos y oscilografía. Permite<br />
también visualizar las medidas en el tiempo en formato gráfico. Esto puede ser particularmente<br />
útil en situaciones problemáticas. En la Figura 3.1 se muestra la portada del programa<br />
“489SETUP”<br />
Figura 3.1. Vista general del programa 489pc<br />
2 Los parámetros del multilin SR-489 que pueden ser modificados desde el panel frontal utilizando el teclado, se<br />
entregara en el anexo A
26<br />
El multilin SR-489 dispone de un mapa de memoria (Figura.3.2) que puede ser<br />
programado con 125 direcciones de distintos parámetros. Dicho mapa es muy útil para agrupar<br />
direcciones saltadas.<br />
Figura 3.2. Mapas de memoria
27<br />
4.1 G<strong>EN</strong>ERALIDA<strong>DE</strong>S SOBRE PLCs<br />
De manera general podemos definir al controlador lógico programable (PLCs,<br />
Programable Logic Controller) como toda máquina electrónica diseñada para controlar en tiempo<br />
real y en medio industrial procesos secuénciales de control. Los Controladores Lógicos<br />
Programables se inventaron a finales de la década de los sesenta y principios de los setenta. Las<br />
industrias automotrices que propiciaron este desarrollo. Ellas usaban sistemas industriales<br />
basadas en lógica cableada de relés.<br />
Los PLCs surgen como equipos electrónicos sustitutos de los sistemas de control basados<br />
en relés, que se hacían cada vez más complejos. Estos producían ciertas dificultades en cuanto a<br />
la instalación, costos de operación, mantenimiento, poca flexibilidad y confiabilidad de los<br />
equipos. Estas desventajas impulsaron el desarrollo de los nuevos autómatas.<br />
Los primeros PLCs se usaron solamente como reemplazo de relés, es decir, su capacidad<br />
se reducía exclusivamente al control On/Off (de dos posiciones) en máquinas y procesos<br />
industriales. La gran diferencia con los controles por relés es su facilidad de instalación, ocupan<br />
menor espacio, costo reducido, y proporcionan autodiagnósticos sencillos.<br />
Hoy en día, los PLC no sólo controlan la lógica de funcionamiento de máquinas, plantas y<br />
procesos industriales, sino que también pueden realizar operaciones aritméticas, manejar señales<br />
analógicas para realizar estrategias de control, tales como controladores proporcional integral<br />
derivativo (PID).<br />
Los PLC actuales pueden comunicarse con otros controladores y computadoras en redes<br />
de área local, y son una parte fundamental de los sistemas modernos de control distribuido.
28<br />
4.2 UNIDA<strong>DE</strong>S <strong>DE</strong> FUNCIONAMI<strong>EN</strong>TO <strong>DE</strong> UN PLC<br />
Existen dos formas constructivas básicas para los PLC [10]: el tipo compacto y el tipo<br />
modular. El primero consiste en un sólo cuerpo en el que se integran la CPU, fuente de<br />
alimentación y una determinada cantidad de entradas y salidas. La posibilidad de expandir este<br />
tipo de PLC es baja o nula. Por otra parte, están los PLC modulares en los que la CPU, fuente de<br />
alimentación, las entradas y salidas son cada una módulos que se eligen en función de la<br />
aplicación. La capacidad de expansión en este caso es altísima, ya que fácilmente se alcanzan<br />
miles de puntos de entrada y salida, conexión a redes locales, dispositivos especiales de<br />
visualización, etc.<br />
A continuación se describirán los principales componentes de los PLC modulares:<br />
4.2.1 FU<strong>EN</strong>TE <strong>DE</strong> ALIM<strong>EN</strong>TACIÓN (CPS)<br />
La función de la fuente de alimentación en un controlador es suministrar la energía a la<br />
CPU y a las otras tarjetas según la configuración del PLC.<br />
Las tensiones comunes son:<br />
a) + 5 V para alimentar a todas las tarjetas<br />
b) + 5.2 V para alimentar al programador<br />
c) + 24 V para los canales de lazo de corriente 20 mA.
29<br />
4.2.2 UNIDAD C<strong>EN</strong>TRAL <strong>DE</strong> PROCESO (CPU)<br />
Es la parte más compleja e imprescindible del controlador programable.<br />
La unidad central está diseñada a base de microprocesadores y memorias; contiene una<br />
unidad de control, la memoria interna del programador RAM, temporizadores, contadores,<br />
memorias internas tipo relés, imágenes del proceso entradas/salidas, etc. Su misión es leer los<br />
estados de las señales de las entradas, ejecutar el programa de control y gobernar las salidas a<br />
gran velocidad.<br />
4.2.3 UNIDAD PROCESADORA <strong>DE</strong> COMUNICACIÓN<br />
Todo PLC, salvo casos excepcionales, posee la virtud de poder comunicarse con otros<br />
dispositivos (como un PC). Lo normal es que posea una interfase serie del tipo RS−232 /<br />
RS−485. A través de esta línea se pueden manejar todas las características internas del<br />
controlador. Además, incluye la programación del mismo y monitorización del un proceso<br />
remoto.<br />
4.2.4 PANEL POSTERIOR <strong>DE</strong> 4 POSICIONES<br />
El panel posterior está diseñado para asegurar mecánicamente y conectar eléctricamente<br />
todos los módulos que se usan en las derivaciones. Incluye una tarjeta de circuito pasiva que<br />
permite que los módulos se comuniquen entre sí e identifiquen sus números de ranuras sin ajustes<br />
adicionales de los interruptores.
30<br />
tipos de PLC.<br />
Consecutivamente se dará a conocer el software con el que se programan los distintos<br />
4.3 <strong><strong>DE</strong>SCRIPCIÓN</strong> <strong>DE</strong>L SOFTWARE <strong>DE</strong> PROGRAMACIÓN CONCEPT 2.6<br />
XL<br />
En este proyecto se utiliza la aplicación Concept 2.6 XL para la programación del PLC. A<br />
continuación se muestra en la figura 4.1 el logo del software concept 2.6 XL<br />
Figura 4.1. Logo del software concept 2.6 XL.<br />
4.3.1 REQUERIMI<strong>EN</strong>TOS PARA LA INSTALACIÓN <strong>DE</strong> CONCEPT 2.6 XL<br />
Para la instalación del software concept 2.6 XL se necesitan los siguientes requerimientos<br />
mínimos que a continuación se especifican:<br />
a) Ordenador personal (se recomienda plataforma Pentium)
31<br />
b) Microsoft Windows 98 o Microsoft Windows 2000 o Microsoft Windows NT<br />
4.0, Service Pack 3 o mayor (la compatibilidad Y2K requiere Service Pack 5 )<br />
o Microsoft Windows XP PROFESSIONAL<br />
c) RAM de aplicación de 24 MB (o mayor)<br />
d) Unidad CD-Rom<br />
e) Espacio de disco duro de 150 MB<br />
f) Adaptador gráfico VGA y pantalla (resolución mínima: 800x600)<br />
g) Mouse compatible Microsoft<br />
4.3.2 CARACTERÍSTICAS <strong>DE</strong> LAS APLICACIONES <strong>DE</strong> CONCEPT 2.6 XL<br />
Actualmente para procesos industriales es necesaria una interfase de manejo gráfica. Por<br />
este motivo se ha creado Concept como aplicación para MS-Windows. Concept puede ejecutarse<br />
bajo Windows 98, Windows 2000, Windows XP y Windows NT.<br />
La ventaja de este sistema operativo es que está mundialmente extendido y que los<br />
elementos básicos del sistema de ventanas y el manejo del ratón son conocimientos elementales<br />
que tiene cualquier usuario de PC. Además, MS-Windows permite utilizar cualquier monitor,<br />
tarjeta gráfica e impresora normales. De esta forma, el usuario no está obligado a utilizar una<br />
determinada configuración de hardware.<br />
Para realizar de forma efectiva un proyecto de instalación, Concept cuenta con un entorno<br />
de proyectos unitario de acuerdo con los requisitos de la norma internacional IEC 1131-3.<br />
La norma IEC 11313 es la base real para estandarizar los lenguajes de programación en la<br />
automatización industrial, haciendo el trabajo independiente de cualquier compañía. Hay muchas
32<br />
maneras de describir el trabajo desarrollado en la tercera parte de esta norma. Sin embargo, se<br />
puede resumir como:<br />
1. IEC 11313 es el resultado del gran esfuerzo realizado por siete multinacionales<br />
con muchos años de experiencia en el campo de la automatización industrial.<br />
2 Incluye doscientas páginas de texto aproximadamente, con más de sesenta<br />
tablas.<br />
3 IEC 11313 define las especificaciones de la sintaxis y semántica de los<br />
lenguajes de programación de PLCs, incluyendo el modelo de software y la<br />
estructura de lenguaje.<br />
4.3.3 L<strong>EN</strong>GUAJE <strong>DE</strong> PROGRAMACIÓN <strong>EN</strong> CONCEPT 2.6 XL<br />
Se define el programa como el conjunto de instrucciones, órdenes y símbolos reconocibles<br />
por el PLC a través de su unidad de programación. Estas le permiten ejecutar la secuencia de<br />
control deseada. Al conjunto total de estas instrucciones, órdenes y símbolos que están<br />
disponibles se le llama lenguaje de programación del PLC [3].<br />
Al crear una sección, el programador tiene la opción de seis tipos de lenguajes distintos<br />
para programar (figura 4.2). En esta pantalla el programador decide el lenguaje con el que se<br />
programará y a su vez el nombre de la sección.
33<br />
Figura 4.2. Lenguajes de programación<br />
programación.<br />
A continuación se menciona una breve especificación de los distintos tipos de lenguaje de<br />
4.3.3.1 DIAGRAMA <strong>DE</strong> FUNCIONES <strong>EN</strong> BLOQUE (FBD)<br />
Es un leguaje gráfico que permite programar elementos que aparecen como bloques para<br />
ser cableados entre sí de forma análoga al esquema de un circuito. El FBD es adecuado para<br />
muchas aplicaciones que involucren el flujo de información o datos entre componentes de<br />
control, lo que implica tener funcionalidad jerárquica sobre los bloques. Además, el usuario<br />
puede incluir funciones elementales o derivadas.<br />
4.3.3.<strong>1.1</strong> FUNCIÓN <strong>DE</strong> BLOQUE <strong>DE</strong>RIVADA (DFB)<br />
A través de un programa anexo a concept DFB [8] se pueden realizar funciones de bloque<br />
derivadas, es decir un bloque diseñado por el usuario. El usuario es quien define la lógica y los<br />
puntos de entrada y salida de una función, la cual se ingresa a la librería. Estos bloques pueden<br />
ser programados con cualquier lenguaje mencionado en la figura 4.2. Soporta 32 puntos de
34<br />
entrada y 32 de salida. La funcionalidad de realizar bloques simplifica las estructuras de las<br />
aplicaciones y las clarifica.<br />
4.3.3.2 DIAGRAMA <strong>DE</strong> ESCALERA (LD)<br />
El lenguaje de programación escalera [2], también denominado lenguaje de contactos o<br />
escalera, es un lenguaje de programación gráfico muy popular dentro de los autómatas<br />
programable debido a que está basado en los esquemas de lógica cableada.<br />
El PLC ejecuta cualquier programa escalera de forma secuencial (hace un scan o barrido),<br />
siguiendo el orden en que los renglones (escalones de la escalera) fueron escritos, comenzando<br />
por el renglón superior y terminando con el inferior.<br />
En este tipo de programa cada símbolo representa una variable lógica cuyo estado puede<br />
ser verdadero o falso. Dispone de dos barras verticales que representan. La alimentación eléctrica<br />
se representa con una barra vertical a la izquierda (asociada al conductor de tensión) y una barra<br />
vertical a la derecha (asociada al conductor de tierra).<br />
4.3.3.3 GRAFICO <strong>DE</strong> FUNCIONES SECU<strong>EN</strong>CIALES (SFC)<br />
Es un lenguaje gráfico que proporciona una representación en forma de diagrama de las<br />
secuencia de proceso (grafcet). Soporta selecciones alternativas de secuencias y secuencias<br />
paralelas. Los elementos básicos se muestran en la tabla 4.1.
35<br />
Símbolo Nombre Descripción<br />
Etapa inicial<br />
Etapa<br />
Indica el comienzo del esquema GRAFCET y se<br />
activa RUN en el autómata. Por lo general suele<br />
haber una sola etapa de este tipo.<br />
Su activación lleva consigo una acción o una espera.<br />
Unión<br />
Para unir entre sí varias etapas.<br />
Transición<br />
Condición para desactivarse la etapa en curso y<br />
activarse la siguiente etapa.<br />
Direccionamiento<br />
Indica la activación de una u otra etapa en función de<br />
la condición que se cumpla.<br />
Proceso<br />
simultáneo<br />
Muestra la activación o desactivación de varias<br />
etapas a la vez.<br />
Acciones<br />
asociadas<br />
Acciones que se realizan al activarse la etapa a la<br />
que pertenecen.<br />
Tabla 4.1.Elementos básicos del grafcet.<br />
4.3.3.4 LISTA <strong>DE</strong> INSTRUCCIONES (IL)<br />
Está basado en un listado de símbolos nemotécnicos cercanos al lenguaje máquina. Se<br />
escribe en forma de texto, utilizando caracteres alfanuméricos para definir las líneas de<br />
operaciones lógicas. Suele ser un lenguaje potente, aunque es más complejo que los lenguajes<br />
gráficos. Desde un lenguaje basado en la lógica cableada, se implementa fácilmente a lista de<br />
instrucciones. A cada línea de texto IL se le denomina instrucción y está formada por el operando<br />
y el operador. El operando define la función lógica (operación lógica) y el operador el<br />
direccionamiento de la variable.
36<br />
4.3.3.5 TEXTO ESTRUCTURADO (ST)<br />
Es un lenguaje de alto nivel estructurado por bloques que poseen una sintaxis parecida al<br />
pascal, puede ser empleado para realizar sentencias complejas que manejen variables con un<br />
amplio rango de distintos tipos de datos.<br />
4.3.4 CREACIÓN <strong>DE</strong> UN PROYECTO <strong>EN</strong> CONCEPT 2.6 XL<br />
En un proyecto se crean las secciones del programa y las configuraciones. Existen siete<br />
pasos principales para crear un proyecto, los cuales son:<br />
a) Inicie Concept y cree un nuevo proyecto.<br />
b) Indique la configuración del hardware.<br />
c) Genere nuevas secciones y cree su programa.<br />
d) Guarde el proyecto.<br />
e) Conecte el PC al PLC. Cargue el proyecto en el PLC e inícielo. Compruebe el<br />
funcionamiento del programa con las funciones de prueba online. Solucione los fallos que<br />
haya en el programa. Cargue las secciones modificadas en el PLC.<br />
f) Se recomienda optimizar el espacio ocupado en la memoria y volver a cargar el programa<br />
ya optimizado en el PLC. Una vez concluidas satisfactoriamente la carga, prueba y<br />
optimización, puede desconectar el PC del PLC. Ahora el programa se ejecuta offline.<br />
g) Elabore una documentación completa del proyecto.
37<br />
4.3.4.1 CONFIGURACIÓN <strong>DE</strong>L PLC<br />
Al crear un nuevo proyecto aparecerá la pantalla que se aprecia el la figura 4.3. Dicha<br />
pantalla sirve para configurar el PLC.<br />
Figura 4.3. Configuración del PLC<br />
En esta pantalla se debe seleccionar la opción selección del PLC. Esta opción muestra una<br />
pantalla en la que se puede elegir cualquiera de los PLC de las familias Modicom (Quantum,<br />
Compact, Momentum, Atrium) para ser programados como se muestra en la figura 4.4. Para este<br />
proyecto se eligió el PLC quantum y la CPU modelo 140 CPU 424 02.<br />
Figura 4.4. Selección del PLC
38<br />
Una vez seleccionada la familia del PLC, se selecciona la CPU del PLC. Luego se verá<br />
una nueva pantalla que muestra las especificaciones del PLC seleccionado, como se muestra en la<br />
figura 4.5.<br />
Figura 4.5. Especificación del PLC seleccionado<br />
Al escoger la opción de asignación de entradas y salidas aparece una nueva pantalla<br />
(figura 4.6). Que permite escoger en este caso la opción de edición.<br />
Figura 4.6. Asignación de entradas y salidas
39<br />
Una vez escogido la opción edición se verá una pantalla (figura 4.7). Que permite<br />
especificar los módulos de entradas y salidas así como la asignación de las direcciones que éstas<br />
ocupan en la memoria del PLC.<br />
Figura 4.7. Especificación de módulos de entrada y salida.<br />
4.3.4.2 ASIGNACIÓN <strong>DE</strong> DIRECCIONES<br />
Al realizar la configuración de los módulos se asignan automáticamente las direcciones de<br />
los puntos de entrada y salida correspondientes a las variables localizadas.
40<br />
Todas las variables tienen asignada una dirección 3 que dependiendo del tipo de modulo de<br />
entrada y salida tienen una referencia que indica los rangos de valores (tabla 4.2).<br />
0xxxxx<br />
1xxxxx<br />
3xxxxx<br />
4xxxxx<br />
salidas digitales<br />
entradas digitales<br />
entradas análogas<br />
salidas análogas<br />
Tabla 4.2.Tipos de direcciones<br />
Después de haber visto los distintos módulos que conforman un PLC y su software con la<br />
cual fue programado dicho PLC. En el capítulo siguiente se dará una detallada información del<br />
sistema de control distribuido de la planta de Cabo Negro.<br />
3 Las direcciones de las variables disponibles y alarmas se entregara en el anexo B
41<br />
5.1 G<strong>EN</strong>ERALIDA<strong>DE</strong>S <strong>DE</strong>L SISTEMA <strong>DE</strong> CONTROL DISTRIBUIDO<br />
La necesidad de controlar procesos distribuidos ubicados físicamente en áreas distantes es<br />
muy común en la industria. Muchos procesos están expuestos a condiciones extremas, lo que<br />
hace imposible disponer del sistema de control cerca de ellos. Más aún, es posible que el proceso<br />
requiera un control automático que se puede montar cerca del mismo pero que necesita ser<br />
supervisado, a fin de saber qué está sucediendo. Una opción sería enviar a un operario a hacer<br />
rondas de lectura por los distintos sistemas de control, pero si la planta procesadora es demasiado<br />
grande (por decir un ejemplo), tomaría mucho tiempo y esfuerzo.<br />
Lo ideal es tener una sala de control desde donde se pueda tener información en tiempo<br />
real de las variables controladas y a la vez se pueda ejercer acciones correctivas si es necesario.<br />
Debido a que en una industria se ejecutan múltiples procesos / sub-procesos simultáneamente, es<br />
un verdadero reto disponer de la información de cada proceso.<br />
Debido a ello, se desarrollaron los sistemas de control distribuidos (DCS). Esta filosofía<br />
se basa en instalar pequeños sistemas de control para cada subproceso. Todos ellos conectados a<br />
través de un sistema de comunicación que los enlaza a un supervisor, generalmente un PC (en<br />
una sala de control) en la cual corre un software especial para administrar la información (por<br />
ejemplo el software “Inteligent Automation”.
42<br />
5.2 ARQUITECTURA <strong>DE</strong> UN SISTEMA <strong>DE</strong> CONTROL DISTRIBUIDO<br />
La arquitectura actual del sistema de control I/A de Foxboro se observa en la Figura 5.1.<br />
Esta arquitectura cuenta con 1 nodo o nodebus. A este nodebus se conectan tres procesadores de<br />
trabajo (WP51-JO), dos estaciones de aplicación (AW51B) y un procesador de control CP60FT<br />
por medio de módulos DNBT.<br />
Cabe señalar que el controlador CP60FT, es el encargado del control, comunicación y<br />
procesamiento de la data proveniente de las unidades FBM (FieldBus Module) series Legacy.<br />
PLUS.<br />
Por último, esta arquitectura tiene dos unidades IT30B, para comunicación Modbus<br />
PLANTA CABO NEGRO VERSIÓN 7.x<br />
JEFE OPERACIONES<br />
JEFE TURNO<br />
WP51-JO<br />
S.O. Solaris<br />
FoxView<br />
WP51-JT<br />
S.O. Solaris<br />
FoxView<br />
S.O. Solaris<br />
FoxView<br />
AW51B<br />
AW51B-R<br />
S.O. Solaris<br />
FoxView<br />
WP51B<br />
WP-001<br />
DNBT<br />
PRT-01 Serial<br />
DNBT<br />
AW-001<br />
COLD-BACKUP<br />
AW<br />
DNBT<br />
DNBT<br />
IT30B<br />
IT30B<br />
PRT-02 Parallel<br />
NO<strong>DE</strong>BUS<br />
CP60FT<br />
CP-001<br />
MB+ 001 MB+ 002<br />
GABINETE IO<br />
FBM Series Legacy<br />
Figura 5.1 Sistema de Control Distribuido Planta Cabo Negro.<br />
Cada estación se comunica con otra estación a través del Nodebus. El nodebus es un cable<br />
coaxial o fibra óptica (opcional), que interconecta estaciones para formar un nodo de control y
43<br />
administración del proceso. El nodebus vincula estaciones I/A con el propósito de comunicarse.<br />
Es sumamente vital. Sin él, todas las comunicaciones entre las estaciones cesarían.<br />
5.3 SOFTWARE <strong>DE</strong> LA SERIE I/A<br />
En esta sección se describirá el software que usa el sistema de control distribuido de la planta de<br />
Cabo Negro.<br />
5.3.1 CARACTERÍSTICAS <strong>DE</strong>L SOFTWARE <strong>DE</strong> LA SERIE I/A<br />
El sistema I/A [4] es una combinación sofisticada de software y hardware que provee un<br />
control de proceso óptimo y capacidad para un amplio rango de aplicaciones. Es fácilmente<br />
configurable para cumplir requerimientos específicos y necesidades de manejo de la planta, y<br />
permite la distribución de funcionalidad y poder computacional en una amplia área geográfica.<br />
Algunos de los aspectos del software de la Serie I/A son:<br />
• Capacidad para correr Aplicaciones de Software de Terceros;<br />
• Facilidad de Conexión y operabilidad de equipos no-Foxboro (e.g. controladores,<br />
sensores inteligentes, medidores y transmisores) para conectarse con el sistema de<br />
la Seria I/A,<br />
• Capacidad de acceder a varias aplicaciones simultáneamente,<br />
• Interfaz Humana Amistosa, que emplea menús, gráficos personalizados y cuadros<br />
de diálogo fáciles de usar;<br />
• Paquete Gráfico (FoxDraw), tiene la capacidad de generar sofisticados displays de<br />
administración y control de proceso interactivo,
44<br />
• Paquetes de aplicaciones para el Control de la Producción y administración de la<br />
información de la planta, tales como Microsoft excel y Lotus 1-2-3,<br />
• Ayuda On-line para instrucciones sobre cómo realizar tareas en la función que se<br />
está llevando a cabo,<br />
• Software de seguridad que permite el acceso solamente a personal autorizado.<br />
5.3.2 EL SISTEMA OPERATIVO<br />
El sistema operativo es el paquete del software necesitado por cada procesador de la Serie<br />
I/A, que es responsable para la transacción de las necesidades que procesan los APs, AWs y WPs.<br />
Un procesador de la Serie I/A utiliza uno de los dos Sistemas Operativos. La Serie 50 I/A<br />
usa el sistema operativo UNIX mientras que la Serie 70 I/A utiliza el sistema operativo NT.<br />
5.2.3 LA INTERFAZ HUMANA <strong>DE</strong> LA SERIE I/A<br />
La Interfaz Humana es la forma que una estación de trabajo interactúa con el usuario.<br />
Existen dos versiones de HMI (Human Machine Interface), FoxView y Display Manager. Sería<br />
prudente familiarizarse primero con el FoxView.<br />
5.2.4 FOXVIEW<br />
El software FoxView[5] permite al usuario utilizar numerosas aplicaciones como:<br />
• Responder a alarmas,
45<br />
• Capturar e interpretar datos,<br />
• Modifica variables de procesos,<br />
• Realiza tendencias on-line,<br />
• Genera reportes.<br />
A continuación se dará una breve descripción de la adquisición de datos mediante el<br />
software FoxView para ser observados en el DCS.<br />
Para poder adquirir los datos en el DCS, se debe ingresar a la barra de herramientas<br />
(figura 5.2) y seleccionamos config esta opción muestra un menú desplegable, en el que debe<br />
seleccionarse la opción control_cfg esta opción muestra un nuevo menú desplegable, debe<br />
seleccionar la opción CIO_config.<br />
Figura 5.2 FoxView<br />
Una vez seleccionada esta opción se ingresa a una ventana, que se aprecia la figura 5.3.<br />
En esta ventana se debe seleccionar el compound Medic4_20_1 (contiene los nombres (tag) de<br />
los datos del generador 5 en el PLC).
46<br />
Figura 5.3. configurador de control integrado<br />
Al seleccionar el compound Medic4_20_1 se ingresa a una nueva ventana donde se<br />
aprecia el menú de funciones del compound y el listado de los Tag, (figura 5.4).<br />
Figura 5.4 menú de las funciones<br />
En el menú del lado izquierdo se debe seleccionar el Tag que se desea editar y en el menú<br />
de lado derecho, la opción insert new block/ECB, que da paso a una nueva ventana (figura 5.5).<br />
Esta venta permite ingresar la descripción del dato, la dirección y los rangos máximo y mínimo.
47<br />
Figura 5.5. Definición del Tag<br />
Después de definir todos los datos del generador 5, se ingresa a la opción foxdraw por<br />
medio de la barra de herramienta, que permite diseñar la pantalla que se verá finalmente en el<br />
DCS para el monitoreo del generador 5 (Figura 5.6). Este mismo procedimiento se realizó para el<br />
monitoreo del generador 6.<br />
Figura 5.6. Monitoreo del generador 5<br />
Después de haber visto en este capítulo una descripción física y funcional del hardware<br />
y software del sistema control distribuido de la planta Cabo Negro. En el siguiente capítulo se<br />
apreciaran los detalles de los enlaces de comunicación que tuvo este proyecto.
48<br />
6.1 <strong>EN</strong>LACES <strong>DE</strong> COMUNICACIÓN<br />
En este capítulo se entrega una visión de los dos enlaces de comunicación que se realizaron en el<br />
proyecto. Primero se verá la comunicación multilin (SR-489) - PLC, y seguidamente al enlace de<br />
comunicación PLC - DCS.<br />
6.2 COMUNICACIÓN MULTILIN (SR-489) - PLC<br />
Para la comunicación multilin (SR-489) - PLC se utilizaron los puertos de comunicación<br />
que estos equipos disponen.<br />
En el multilin se utilizó el puerto RS- 485 y en el PLC se utilizo el puerto RS-232. Debido<br />
a que el PLC no tiene un puerto de comunicación RS-485, se utilizó un conversor RS-232 a RS-<br />
485, como se aprecia en la figura 6.1<br />
Figura 6.1 Comunicación multilin (SR-489) - PLC
49<br />
Después de realizar la conexión física de estos equipos, corresponde determinar cuál de<br />
estos equipos debe ser el maestro y cuál el esclavo. En este trabajo de tesis se configuró el PLC<br />
como maestro debido a que los multilins no pueden serlo.<br />
Para dejar como maestro el PLC se debió programar este equipo con el propósito de hacer<br />
las consultas al equipo esclavo (multilin SR-489). Esta programación se realizó con el programa<br />
concept 2.6 XL, el cual posee una librería de bloques de funciones denominado<br />
bloque<br />
XXMIT 4 [11]. Este permite la utilización de conectores serie del PLC para realizar una<br />
comunicación bajo control del programa de aplicación. Se permite el siguiente<br />
tipo de<br />
comunicación Modbus como Master (figura 6.2).<br />
Figura 6.2 Bloque de funciones XXMIT<br />
Tanto el maestro como el esclavo se configuraron con los siguientes parámetros de puerto:<br />
• 9600 baudios<br />
• 8 bits de datos<br />
• 1 bit de parada<br />
4 Este bloque se especifica en el anexo C
50<br />
• paridad ninguna (0)<br />
Después de configurar los puertos de comunicación, se configuró la estructura de<br />
Mensaje. Un elemento básico a considerar es la Estructura del Mensaje cuya unidad de<br />
información se denominada trama. La codificación de datos dentro de la trama puede hacerse en<br />
modo ASCII o binario, según el estándar RTU (Remote Transmission Unit). En cualquiera de los<br />
dos casos, cada mensaje obedece a una trama que contiene cuatro campos principales (figura 6.3).<br />
Figura 6.3 Estructura de la trama.<br />
En el primer campo se ubica la dirección del esclavo. Este permite direccionar un máximo<br />
de 244 esclavos. En el segundo campo se encuentra el código de función. Cada función permite<br />
transmitir datos u órdenes al esclavo. En la tabla 6.1. Se muestra la lista de funciones<br />
disponibles en el protocolo MODBUS y sus correspondientes códigos de operación.<br />
código Función Dirección<br />
01 Leer varias bobinas 0XX.XXX<br />
02 Leer varias entradas digitales 1XX.XXX<br />
03 Leer varios registros de mantenimiento 4XX.XXX<br />
04 Leer varios registros de entrada 3XX.XXX<br />
05 Escribir una bobina 0XX.XXX<br />
06 Escribir un registro de mantenimiento 4XX.XXX<br />
15 Escribir varias bobina 0XX.XXX<br />
16 Escribir varios registros de mantenimiento 4XX.XXX<br />
La tabla 6.1 Lista de código de funciones
51<br />
En el tercer campo se encuentran los datos. Este campo suele contener los parámetros<br />
necesarios para ejecutar la función indicada por el byte anterior. Además, estos parámetros<br />
podrán ser:<br />
a) Códigos de sub-funciones en, el caso de órdenes de control,<br />
b) Direcciones del primer bit o byte,<br />
c) Número de bits o palabras a leer o escribir,<br />
d) Valor del bit o palabra en caso de escritura, etc.<br />
Finalmente el cuarto campo entrega 2 bytes para la corrección de errores, llamado<br />
redundancia cíclica. A partir de un algoritmo que utiliza un polinomio generador, y de los bits<br />
que forman la trama, se calcula al número llamado CRC. El CRC es añadido al final de la trama y<br />
transmitido con ésta. La estación receptora calculará el CRC utilizando el mismo polinomio<br />
generador y los bits recibidos. Al comparar el CRC recibido con el calculado se puede detectar y<br />
hasta corregir errores de transmisión.<br />
Para que el PLC pueda recibir el mensaje del esclavo, se debe programar la siguiente<br />
trama utilizando bloques de funciones (figura 6.4)
52<br />
Figura 6.4 Trama programada en el PLC usado.<br />
Otra parte esencial de la comunicación son los distintos tipos de formatos 5 de datos (son<br />
67 tipos de formatos) que entrega el multilin. Para que el PLC pueda leer el dato real entregado<br />
por el multilin se debe utilizar un bloque configurado para leer un tipo específico de dato. Por<br />
ejemplo, se muestran en las figuras 6.5 y 6.6 los bloques creados para los formatos 123 y 140<br />
respectivamente. El formato 123 se utilizan para las alarmas y el formato 140 se utilizó para el<br />
status general del multilin.<br />
5 Los formatos de los datos se entregara en el anexo D
53<br />
Figura 6.5 Formato 123 (alarma tacómetro)<br />
Figura 6.6 Formato 140 (status general del multilin)<br />
Como el PLC está conectado con dos multilin SR-489, fue necesario realizar un sistema<br />
secuencial de funciones (grafcet) para activar dos bloques xxmit. Dicho grafcet se muestra en la<br />
figura 6.7.<br />
Figura 6.7 Grafcet para activar dos bloques xxmit
54<br />
Además de la configuración previa se configura la comunicación PLC – DCS, que se<br />
especifica en la siguiente sección.<br />
6.3 COMUNICACIÓN PLC - DCS<br />
Para integrar el PLC ubicado en la sala de control de turbogeneradores a la red modbus<br />
plus que tiene la planta se usó un dispositivo llamado Tap. Este proporciona una conexión<br />
modbus plus dedicado a esta conexión, que se denomina Drop.<br />
Una vez conectado el PLC al tap, se conectaron los taps a través de un cable Modbus Plus.<br />
Esta conexión se denomina Trunk. Este tiene el tap que se encuentra enlazado a la entrada del<br />
PLC de la red Modbus Plus proveniente desde el DCS. En el tap que cierra la red se debe colocar<br />
una resistencia terminal para evitar reflejos.<br />
De la parte interior de los Tap existen 4 terminales de conexión. En éstos se realizan las<br />
conexiones de Trunk y Drop.<br />
Los terminales denominados TB1 y TB2 son para realizar la conexión<br />
Trunk, que<br />
consiste en la unión de los TAP entre sí, además de la entrada de la red y la resistencia terminal.<br />
El cable destinado a esta unión consiste en un par de alambres blindados. En la figura 6.8 se<br />
muestra la conexión de Trunk con el cable necesario para este enlace.
55<br />
Figura 6.8 Conexión entre TAP para la red Modbus Plus (Trunk)<br />
La conexión Drop[1] consta de un cable de dos pares blindados con una malla que los<br />
envuelve. Este cable proporciona la conexión del PLC y la pantalla de la red, a través de los<br />
terminales del TAP denominados TB3 y TB4. Existe además, un terminal XG donde se conectan<br />
los blindajes del cable DROP. La figura 6.9 muestra la conexión de Drop y el tipo de cable<br />
necesario para esta conexión.<br />
La figura 6.9 Conexión entre TAP y dispositivos (drop)
56<br />
Además, se puede conectar un dispositivo programador puede ser conectado al Tap para<br />
facilitar el monitoreo de la red. Este debe utilizar un terminal RJ 45, ubicado debajo de la tapa<br />
del Tap. La figura 6.10 muestra la ubicación del terminal en el Tap.<br />
La figura 6.10 Terminal para la conexión a la red Modbus Plus<br />
Los parámetros de los generadores en la sala de control se obtuvieron por medio de la<br />
utilización de cada uno de los procedimientos mencionados anteriormente.<br />
6.4 PANTALLAS PARA EL MONITOREO <strong>DE</strong> LOS G<strong>EN</strong>ERADORES<br />
Para poder visualizar las variables físicas y alarmas de los generadores se crearon las<br />
siguientes pantallas que a continuación se describen<br />
• Sistema eléctrico de potencia (figura 6.11)<br />
• Generador 6 (figura 6.12 y 6.13)<br />
En la pantalla del sistema eléctrico de potencia se aprecia con un círculo amarillo los<br />
valores de potencia y en la parte inferior de esta pantalla podemos ver dos link para ingresar a las<br />
pantallas de los generadores 5 y 6.
57<br />
La figura 6.11 vista del sistema de potencia del la planta de Cabo negro<br />
Para el monitoreo en tiempo real el pantallista tiene a su disposición la pantalla que se aprecia en<br />
la figura 6.12, en esta pantalla se aprecian las variables físicas y alarmas del generador 6 .<br />
La figura 6.12 Vista de las variables físicas y alarmas del generador 6 en funcionamiento
58<br />
A continuación se muestra la pantalla (figura 6.13) que monitorea el generador 6 para<br />
poder comparar con la figura 6.12, estas dos pantallas son iguales pero fueron capturadas en<br />
distinto tiempo para apreciar como variaban los datos.<br />
La figura 6.13. Vista de las variables físicas y alarmas del generador 6 en funcionamiento<br />
Figura 6.14. Alarmas en el DCS<br />
Las alarmas que se muestran en la figura 6.14 tienen dos columnas que se representa con<br />
un rectángulo amarillo y rojo. En el rectángulo amarillo se aprecia si está activada una alarma por<br />
una falla (griz/off y rojo/on) y en el rectángulo rojo se aprecia si la alarma está conectada al<br />
multilin (rojo/off y verde/on). En caso de alarma el operador disminuye la carga de la planta, para<br />
luego cambiar el generador por uno de respaldo
59<br />
7. CONCLUSIONES<br />
Este trabajo de tesis para optar al titulo de Ingeniero en Ejecución Eléctrico fue realizado<br />
en la planta de Cabo Negro perteneciente a <strong><strong>EN</strong>AP</strong>-Magallanes.<br />
El objetivo principal fue mejorar las limitaciones de monitoreo de los dos generadores<br />
caterpillar (1.8 MW cada uno) que suministran la energía eléctrica a la planta. Antes de realizar<br />
este trabajo, un operador debía ir a la sala de control de generadores cada dos horas para revisar:<br />
(a) el funcionamiento de los generadores, (b) el disparo de alarmas y (c) el historial de los<br />
diferentes parámetros eléctricos. El sistema de monitoreo implementado en este trabajo permite<br />
en tiempo real monitorear diversas variables eléctricas y alarmas por los pantallistas en la sala de<br />
control de Cabo Negro. Como resultado, se integró en la planta de Cabo Negro el monitoreo<br />
continuo de los dos generadores, al monitoreo existente de los diferentes procesos que se realizan<br />
en la planta. En la condición actual, el sistema de alarma es visualizado por el pantallista en la<br />
sala de control, donde en caso de activación de alguna alarma el pantallista debe dar aviso al<br />
operador de los generadores para realizar las medidas correctivas.<br />
En la implementación técnica de este monitoreo se desarrollaron dos enlaces de<br />
comunicación. El primer enlace consistió del enlace entre los Multilin SR-489 (instrumentos<br />
dedicados al monitoreo de las variables eléctricas de los generadores en forma local) y un PLC<br />
(este último ubicado físicamente en la sala de generadores a una distancia de 58 metros). El<br />
segundo enlace consistió en la comunicación desde el PLC a la sala de control distribuido<br />
(ubicado físicamente a una distancia de 241 metros).<br />
En el primer enlace Multilin-PLC se utilizó una comunicación Modbus y en el segundo<br />
enlace se utilizó una comunicación Modbus Plus.
60<br />
La única limitante que ocurrió en este proyecto fue el ancho de banda del sistema modbus<br />
plus en el DCS. Debido a que éste monitorea los principales procesos de la planta, el ancho de<br />
banda disponible para recibir más información en tiempo real es limitado. Por lo tanto, durante la<br />
ejecución de este proyecto se decidió enviar sólo los parámetros eléctricos y alarmas más<br />
importantes de cada generador. Con esto se evitó el colapso de la comunicación modbus plus. Sin<br />
embargo, se debe resaltar que todos los parámetros y alarmas de los generadores sí quedaron<br />
disponibles (direccionadas) hasta el PLC. Por lo tanto, un simple cambio en la configuración de<br />
las variables en el DCS permite, en cualquier momento, reseleccionar nuevas variables a<br />
monitorear.<br />
En la implementación técnica de este monitoreo se utilizó el software Concept 2.6 XL<br />
para programar el controlador lógico programable (PLC) bajo MS–Windows. Esto permitió<br />
utilizar una herramienta ampliamente aceptada, cuya interfaz de ventanas permite una fácil<br />
configuración de: (a) todos los monitores, (b) las tarjetas gráficas, y (c) de las impresoras<br />
existentes en la planta de Cabo Negro. Por lo tanto, el usuario no se encuentra limitado a una<br />
configuración de hardware específica.<br />
Finalmente, se debe destacar la gran utilidad que tuvo este proyecto en la planta de Cabo Negro<br />
en el monitoreo del sistema de generación eléctrica. Debido a esto se implementó el mismo tipo<br />
de monitoreo en la refinería de San Gregorio. Esto no sólo demuestra su importancia para<br />
mejorar el monitoreo del sistema de generación eléctrica de las diferentes plantas de Enap, sino<br />
que a demás muestra la flexibilidad para su implementación y la calidad e importancia del<br />
proyecto para la empresa de Enap Magallanes.
61<br />
BIBLIOGRAFÍA<br />
[1] Modicon, Inc : 990 NAD 230 10, Modbus Plus Ruggedized Tap, N° 043513619<br />
[2] Modicon, Inc : Ladder logic block library user guide<br />
[3] Modicon, Inc : Programmer user manual, september 1991<br />
[4] Foxboro, Chile S.A : Sistemas de procesos de control de procesos<br />
[5] Foxboro, Chile S.A : curso Mantenimiento de la Serie I/A, Guía de Estudios<br />
[6] Bermat S.A : Curso controlador programable “quantum”<br />
[7] Bermat S.A : Curso Modbus Plus<br />
[8] Groupe Schneider : Concept, block library IEC, V 2.6<br />
[9] Groupe Schneider : Concept, manual user, versión 2.6, 04/98<br />
[10] Modicon, INC : Complete Quantum Catalogue<br />
[11] Modicon, INC : Concept XXMIT Módulo de función Transmit (Receive) 840 USE<br />
499 03 spa<br />
[12] www.GEindustrial.com/multilin<br />
[13] www.ge.com/indsys/pm
62<br />
A.1 <strong><strong>DE</strong>SCRIPCIÓN</strong> FÍSICA <strong>DE</strong>L MULTILIN SR-489<br />
El multilin SR-489 consiste en una unidad extraíble y un estuche fijo. El estuche fijo<br />
provee protección mecánica a la unidad y es utilizado para hacer conexiones permanentes a todo<br />
el equipo externo. Los únicos componentes eléctricos montados en el estuche son aquellos<br />
requeridos para conectar la unidad al alambrado externo. Las conexiones en el estuche están<br />
ajustadas con mecanismos que permiten la remoción segura de la unidad de relevador desde un<br />
panel energizado. La unidad está mecánicamente sostenida por medio de clavijas.<br />
En la figura se puede apreciar las distintas vistas del multilin SR-489 y<br />
sus respectivas<br />
dimensiones ver figura A.1.<br />
Figura A.1. Dimensiones del multilin SR-489
63<br />
A continuación veremos la vista frontal (ver Figura A.2) y la vista trasera (ver Figura A.3) del<br />
Multilin SR-489, explicadas en la misma figura.<br />
Figura A.2. Vista frontal Multilin SR-489<br />
Figura A.3. Vista trasera Multilin SR-489
64<br />
Después de ver las distintas vista del multilin se entregara un diagrama físico de las<br />
conexiones del multilin SR-489, para saber todas la entradas y salidas que tiene este equipo (ver<br />
Figura A.4).<br />
Figura A.4. Conexiones externas del multilin SR-489
65<br />
A.2 PROGRAMACIÓN POR TECLADO<br />
Los mensajes del SR-489 están organizados en páginas bajo los titulares principales,<br />
Parámetros y Valores Actuales. Para acceder a los titulares principales se utilizaran las siguientes<br />
teclas:<br />
programables.<br />
La tecla Parámetro [SETPOINT] es usada para navegar a través de los parámetros<br />
La tecla [ACTUAL] es usada para navegar a través de los parámetros medidos. Cada<br />
página es dividida adicionalmente en subgrupos lógicos de mensajes.<br />
subgrupos.<br />
La tecla Mensaje [MESSAGE] arriba y abajo puede ser usada para navegar los<br />
La tecla [<strong>EN</strong>TER] tiene un doble propósito. Es usada para entrar a los subgrupos o para<br />
almacenar valores de parámetros alterados.<br />
La tecla [ESCAPE] tiene también un doble propósito. Puede ser usada para:<br />
a) Salir de los subgrupos<br />
b) Para regresar un parámetro alterado a su valor original antes de que haya sido<br />
almacenado.<br />
La tecla Valor [VALUE] arriba y abajo es usada para moverse a través de las variables en<br />
el modo de programación de parámetros. Incrementará y reducirá los valores de parámetros<br />
numéricos. Alternativamente estos valores pueden ser entrados con el teclado numérico.
66<br />
La tecla Ayuda [HELP] puede ser presionada en cualquier momento para recibir ayuda<br />
sobre el punto en cuestión.<br />
489.<br />
A continuación se mostrara en la Figura A.5 el Teclado del panel frontal del multilin SR-<br />
Figura A.5. Teclado del panel frontal del multilin SR-489<br />
Para poder modificar los parámetros del Multilin SR-489 se debe puentear los terminales<br />
C1 y C2 mostrados en la figura A.3.<br />
Cuando el acceso de parámetros es permitido, el indicador ACCESO <strong>DE</strong> PARAMETROS<br />
('SETPOINT ACCESS') en el frente de la unidad SR489 se iluminará. Los cambios en los<br />
parámetros son efectuados inmediatamente<br />
1. La programación del SR489 es dividida en páginas por grupos lógicos. Presione<br />
PARAMETROS ([SETPOINTS]) para circular por las páginas de parámetros hasta que la página<br />
deseada aparezca en la pantalla. Presione [MESSAGE] para entrar a una página. El amplio<br />
aspecto de parámetros posibles a configurar se muestra en la figura A.6
67<br />
2. Cada página es dividida en subgrupos. Presione [MESSAGE ▲] y [MESSAGE<br />
▼] para circular por los subgrupos hasta que el subgrupo deseado aparezca en la pantalla.<br />
Presione [<strong>EN</strong>TER] para entrar a un subgrupo.<br />
3. Cada subgrupo tiene uno o más mensajes de parámetros asociados. Presione<br />
[MESSAGE ▲] y [MESSAGE ▼] para circular por los mensajes de parámetros hasta que el<br />
mensaje de parámetro deseado aparezca en la pantalla.<br />
4. La mayoría de los mensajes de parámetros pueden ser alterados de una forma<br />
simple, presionando [VALUE ▲] y [VALUE ▼] hasta que el valor deseado aparezca y<br />
presionando [<strong>EN</strong>TER].<br />
5. Presione [ESCAPE] para salir de un subgrupo.<br />
A continuación se entregaran los distintos parámetros que usuario puede navegar con el<br />
teclado del panel frontal
Figura A.6. Parámetros del multilin SR-489<br />
68
(Continuación) Figura A.6. Parámetros del multilin SR-489<br />
69
(Continuación) Figura A.6. Parámetros del multilin SR-489<br />
70
(Continuación) Figura A.6. Parámetros del multilin SR-489<br />
71
72<br />
B.1 DIRECCIONES <strong>DE</strong> LAS VARIABLES DISPONIBLES Y ALARMAS<br />
Cabe destacar, que las direcciones en el PLC debieron ser configuradas durante la<br />
ejecución de este trabajo y además el mapa de usuario en el multilin fueron direccionadas. Cada<br />
nueva configuración se destaca en la tabla B.1 para las diferentes variables y alarmas asociadas al<br />
generador 5.<br />
Tabla B.1 Direccionamiento de las variables del generador 5 al PLC
(Continuación) Tabla B.1 Direccionamiento de las variables del generador 5 al PLC<br />
73
(Continuación) Tabla B.1 Direccionamiento de las variables del generador 5 al PLC<br />
74
(Continuación) Tabla B.1 Direccionamiento de las variables del generador 5 al PLC<br />
75
(Continuación) Tabla B.1 Direccionamiento de las variables del generador 5 al PLC<br />
76
77<br />
(Continuación) Tabla B.1 Direccionamiento de las variables del generador 5 al PLC<br />
Cabe destacar, que las direcciones en el PLC debieron ser configuradas durante la<br />
ejecución de este trabajo y además el mapa de usuario en el multilin fueron direccionadas. Cada<br />
nueva configuración se destaca en la tabla B.2 para las diferentes variables y alarmas asociadas al<br />
generador 6.
Tabla B.2 Direccionamiento de las variables del generador 6 al PLC<br />
78
(Continuación)Tabla B.2 Direccionamiento de las variables del generador 6 al PLC<br />
79
(Continuación)Tabla B.2 Direccionamiento de las variables del generador 6 al PLC<br />
80
(Continuación)Tabla B.2 Direccionamiento de las variables del generador 6 al PLC.<br />
81
(Continuación)Tabla B.2 Direccionamiento de las variables del generador 6 al PLC.<br />
82
83<br />
Las direcciones de las variables físicas y alarmas que se utilizaron en el DCS para el monitoreo<br />
del generador 5 se muestran en la tabla B.3.<br />
Tabla B.3. Direccionamiento de las variables del generador 5 al DCS
84<br />
Las direcciones de las variables físicas y alarmas que se utilizaron en el DCS para el monitoreo<br />
del generador 6 se muestran en la tabla B.4.<br />
Tabla B.4. Direccionamiento de las variables del generador 6 al DCS
85<br />
C.1 BLOQUE XXMIT<br />
El módulo de función XXMIT (Figura C.1) permite la utilización de conectores serie del PLC<br />
para realizar una comunicación bajo control del programa de aplicación.<br />
Figura C.1 Diagrama general del bloque XXMIT<br />
La descripción de los parámetros del módulo XXMIT se muestra en la tabla C.1.<br />
Parámetro Tipo de datos Significado<br />
Star BOOL El valor de 1 inicia la operación XXMIT.<br />
Command WORD Especifica el comando que se va a ejecutar.<br />
MsgOut ANY Mensaje que se va a enviar<br />
MsgLen INT Longitud del mensaje de salida<br />
Port BYTE Selección de la interfase de comunicaciones<br />
Bauderate INT Velocidad de transmisión<br />
Databits BYTE Bits de datos<br />
Stopbits BYTE Bits de parada<br />
Parity BYTE Paridad<br />
RespTout INT Tiempo de espera para una respuesta válida<br />
RetryLmt INT Número de reintentos hasta recibir una respuesta válida<br />
StartDly INT Tiempo de espera anterior a la transmisión del mensaje<br />
EndDly INT Tiempo de espera posterior a la transmisión del mensaje<br />
Active BOOL El valor de 1 indica que una operación de XXMIT está en curso.<br />
Done BOOL El valor de 1 indica que la operación de XXMIT se ha completado<br />
con éxito.<br />
Error BOOL El valor de 1 indica que se ha producido un error o se ha<br />
cancelado la operación actual de XXMIT.<br />
MsgIn ANY Mensaje llegante<br />
RecCount INT Muestra el número de caracteres recibidos.<br />
Status INT Muestra un código de error generado por el módulo XXMIT.<br />
Retry INT Indica el número actual de reintentos realizados por el módulo<br />
XXMIT.<br />
Tabla C.1. Parámetros del módulo XXMIT
86<br />
A continuación se dará una descripción detallada de los parámetros del modulo XXMIT<br />
Start: Un flanco ascendente en Start activa la operación XXMIT. El valor 1 deberá aplicarse<br />
hasta que la operación se haya completado o hasta que se haya producido un error.<br />
Command: el bloque XXMIT interpreta cada bit de la palabra de comando como una función<br />
que debe realizarse. Se genera un error 129 si (a) los bits 7 y 8 están activados simultáneamente,<br />
(b) si dos o más de los bits 13, 14, 15 ó 16 están activados simultáneamente o (c) si el bit 7 no<br />
está activado cuando los bits 13, 14, 15 ó 16 están activados.<br />
Figura C.2 Estructura de las palabras de comando<br />
Para la habilitación del 8 bit (fig. C.2) se establece un 1 cuando desea enviar mensajes Modbus<br />
fuera del PLC. Los mensajes Modbus pueden estar en formato RTU o ASCII. Cuando el número<br />
de bits de datos es igual a 8, XXMIT utiliza el formato Modbus RTU. Cuando el número de bits<br />
de datos es igual a 7 XXMIT utiliza el formato Modbus ASCII. Utilice sólo el bit 7 o el bit 8 no<br />
intente usar los dos.<br />
MsgOut: Contiene los datos del mensaje que se van a transferir.<br />
MsgLen: Debe introducir la longitud del mensaje actual según la función XXMIT seleccionada.<br />
La tabla siguiente ofrece una visión general de las funciones Modbus y ASCII:
87<br />
Función<br />
XXMIT<br />
Mensajes<br />
Modbus<br />
Mensajes<br />
Modbus<br />
Entrada ASCII<br />
finalizada<br />
Entrada ASCII<br />
simple<br />
Mensajes de<br />
cadena ASCII<br />
Subfunción<br />
01, 02, 03, 04, 5<br />
05, 06, 08,<br />
15, 16<br />
20, 21 6<br />
Longitud de mensaje<br />
5<br />
1...1024.<br />
1...1024. La longitud seleccionada debe coincidir con el<br />
tamaño de la matriz asignada a MsgOut. De lo contrario,<br />
obtendrá el error 129.<br />
Tabla C.2 Visión general de las funciones Modbus y ASCII<br />
Port: Especifica la interfase de comunicación. 1 y 2 son los únicos valores autorizados. Port 2<br />
sólo se encuentra disponible en Momentum PLC.<br />
Baudrate: XXMIT admite las velocidades de transmisión de datos siguientes: 50, 75, 110, 134,<br />
150, 300, 600, 1200, 1800, 2000, 2400, 3600, 4800, 7200, 9600, 19200. Para configurar la<br />
velocidad de transmisión de datos, introduzca el número decimal correspondiente. Si se introduce<br />
una velocidad de datos no válida, el módulo muestra un error de configuración no válida (código<br />
de error 127) en el elemento de estado de XXMIT.<br />
Databits: XXMIT admite los bits de datos siguientes: 7 y 8. Para configurar un tamaño de bits de<br />
datos, introduzca el número decimal correspondiente en este elemento. Se pueden enviar los<br />
mensajes Modbus en modalidad ASCII o RTU. La modalidad ASCII requiere bits de datos 7,<br />
mientras que la modalidad RTU requiere bits de datos 8. Cuando se envía un mensaje con<br />
caracteres ASCII, puede utilizar bits de datos 7 u 8. Si se introduce un número de bits de datos no<br />
válido, el bloque muestra un error de configuración no válida (código de error 127) en el<br />
elemento de estado de XXMIT. Para obtener más detalles sobre los formatos de mensajes<br />
Modbus.
88<br />
Stopbits: XXMIT admite uno o dos bits de parada. Escriba un decimal: 1 = un bit de parada, o 2<br />
= dos bits de parada. Si se introduce un número de bits de parada no válido, el bloque muestra un<br />
error de configuración no válida (código de error 127) en el elemento de estado de XXMIT.<br />
Parity: XXMIT admite las paridades siguientes: ninguna, impar o par. Escriba un decimal: 0 =<br />
sin paridad, 1 = paridad impar o 2 = paridad par. Si se introduce una paridad no válida, elemento<br />
de estado de XXMIT.<br />
RespTout: Se debe introducir el valor del tiempo en milisegundos (ms) para determinar cuánto<br />
tiempo va a esperar XXMIT un mensaje de respuesta válido del equipo slave (PLC, módem, etc.).<br />
Además, el tiempo hace referencia a transmisiones ASCII y a operaciones de control de flujo.<br />
Cuando el mensaje de respuesta no surge durante el transcurso del tiempo especificado, XXMIT<br />
señala un fallo. El rango válido es de 0 a 65.535 ms. El timeout se iniciará después de que se haya<br />
enviado el último carácter del mensaje.<br />
RetryLmt: Es necesario introducir el número de reintentos para determinar cuántas veces<br />
XXMIT debe enviar un mensaje para obtener una respuesta válida del equipo slave (PLC,<br />
módem, etc.). Cuando el mensaje de respuesta no surge dentro del tiempo especificado, XXMIT<br />
indica un fallo y muestra un código de fallo. El rango válido es de 0 a 65.535 reintentos. Este<br />
campo se utiliza junto con RespTout.<br />
StartDly: Es necesario introducir el tiempo en milisegundos (ms) cuando el control RTS/CTS<br />
está activado para determinar cuánto debe esperar XXMIT tras recibir CTS para transmitir un<br />
mensaje a la interfase del PLC. Además, puede utilizar este registro aunque RTS/CTS NO esté<br />
controlado. En esta situación, el valor de tiempo introducido determina cuánto tiene que esperar<br />
el módulo XXMIT antes de enviar un mensaje desde la interfase del PLC. Se puede utilizar como<br />
temporizador de retardo de pre-mensaje. El rango válido es de 0 a 65.535 ms.
89<br />
EndDly: Es necesario introducir el tiempo en milisegundos (ms) cuando el control RTS/CTS está<br />
activado para determinar cuánto debe XXMIT mantener RTS una vez el mensaje se envía desde<br />
la interfase del PLC. Cuando el tiempo ha transcurrido, XXMIT anula el RTS. Además, puede<br />
utilizar este registro aunque RTS/CTS NO esté controlado. En esta situación, el valor de tiempo<br />
introducido determina cuánto tiene que esperar el módulo XXMIT después de enviar un mensaje<br />
desde la interfase del PLC. Se puede utilizar como temporizador de retardo de postmensaje. El<br />
rango válido es de 0 a 65.535 ms.<br />
Retry: El valor visualizado muestra el número actual de reintentos realizados por el bloque<br />
XXMIT. Este elemento es de sólo lectura.<br />
Active: Un valor 1 indica que XXMIT está realizando una operación.<br />
Done: Un valor 1 indica que la operación de XXMIT se ha completado satisfactoriamente.<br />
Error: Un valor 1 indica que ha surgido un error o que XXMIT ha terminado la operación que<br />
estaba llevando a cabo.<br />
MsgIn: Contiene los datos del mensaje entrante, para entradas ASCII finalizadas o ASCII<br />
simples. El tipo de datos que se asigne al parámetro debe cumplir los requisitos de la función que<br />
se va a efectuar. El tipo de datos debe ser igual al tipo de datos del campo MsgOut.<br />
RecCount: Este elemento muestra el número de caracteres recibidos.<br />
Status: Este elemento muestra un código de fallo generado por el bloque XXMIT. A<br />
continuación se muestra en la tabla C.3 con la lista completa de errores.
90<br />
Código de fallo Descripción del fallo<br />
1 Excepción Modbus - Función no válida<br />
2 Excepción Modbus - Dirección de datos no válida<br />
3 Excepción Modbus - Valor de datos no válido<br />
4 Excepción Modbus - Error en equipo participante slave<br />
5 Excepción Modbus – Confirmación<br />
6 Excepción Modbus - Participante slave ocupado<br />
7 Excepción Modbus - Confirmación negativa<br />
8 Excepción Modbus - Error de paridad de memoria<br />
9 ... 99 Reservado<br />
100 El área de datos del PLC slave no puede ser cero<br />
101 El área de datos del PLC master no puede ser cero<br />
102 Bobina (0x) sin configurar<br />
103 El área de registro de mantenimiento 4x del PLC master no está configurada<br />
104 La longitud de datos no puede ser igual a cero<br />
105, 106 Reservado<br />
107 Timeout de la transferencia de mensajes (este error aparece cuando el UART<br />
no puede completar una transmisión en diez segundos o menos. Este error<br />
pasa por alto el contador de reintentos y activa la salida de error en el primer<br />
error).<br />
108 Error no definido<br />
109 El módem ha devuelto ERROR<br />
110 El módem ha devuelto SIN PORTADORA<br />
111 El módem ha devuelto SIN TONO <strong>DE</strong> MARCACIÓN<br />
112 El módem ha devuelto OCUPADO<br />
113 Suma de control LRC no válida desde el PLC slave (consulte la nota que<br />
aparece más abajo)<br />
114 Suma de control CRC no válida desde el PLC slave (consulte la nota que<br />
aparece más abajo)<br />
115 Código de función Modbus no válido<br />
116 Timeout de mensaje de respuesta Modbus (consulte la nota que aparece<br />
más abajo)<br />
117 Timeout de respuesta del módem<br />
118 XXMIT no recibió acceso a la interfase 1 ó 2 de comunicaciones del PLC<br />
119 XXMIT no puede activar el receptor de interfase PLC<br />
120 XXMIT no puede definir UART de PLC<br />
121 Reservado<br />
122 Interfase no válida<br />
123 Reservado<br />
124 Estado interno sin definir<br />
125 No se permite la modalidad Broadcast con este código de función Modbus<br />
126 DCE no ha validado CTS<br />
Tabla C.3 Lista completa de errores
91<br />
Código de<br />
fallo<br />
Descripción del fallo<br />
127 Configuración no válida (velocidad de datos, bits de datos, paridad o bits de<br />
parada)<br />
128 Respuesta inesperada recibida desde Modbus slave (consulte la nota que<br />
aparece más abajo)<br />
129 Ajustes de palabra de comando no válidos<br />
130 Palabra de comando modificada mientras se encontraba activa<br />
131 Conteo de caracteres no válido<br />
132 Reservado<br />
133 Error de desborde FIFO en entrada ASCII<br />
134 Cantidad no válida de caracteres de inicio o de caracteres de finalización<br />
135...149 Reservado<br />
150 La interfase configurada ya está ocupada por otra instancia del XXMIT o este<br />
PLC no la admite<br />
151 MsgOut es menor de 12 bytes con la función "Mensajes Modbus Master"<br />
Seleccionada<br />
152 La variable conectada a MsgOut es menor que el valor del parámetro MsgLen<br />
con la función "Mensajes de cadena ASCII" seleccionada<br />
153 La variable conectada a MsgIn es menor que el valor del parámetro MsgLen<br />
cuando está seleccionada la función "Entrada ASCII finalizada" o "Entrada<br />
ASCII simple".<br />
Tabla C.3 Lista completa de errores<br />
Códigos de función Modbus (de 01 a 06, 15 y 16)<br />
Para los mensajes Modbus, la matriz MsgOut debe contener la tabla de definición Modbus. Debe<br />
definirse como campo de palabras. La tabla de definición Modbus para los códigos de función<br />
Modbus: 01, 02, 03, 04, 05, 06, 15 y 16 tiene una longitud de cinco registros. Asimismo, se<br />
deberá establecer MsgLen en 5 para un funcionamiento satisfactorio de XXMIT. La definición<br />
Modbus aparece en la siguiente tabla C.4.
92<br />
Contenido<br />
Código de<br />
función<br />
Modbus<br />
(MsgOut[1])<br />
Cantidad<br />
(MsgOut[2])<br />
Dirección<br />
PLC<br />
slave<br />
(MsgOut[3])<br />
Área de<br />
datos<br />
del PLC<br />
slave<br />
(MsgOut[4])<br />
Área de<br />
datos<br />
del PLC<br />
master<br />
(MsgOut[5])<br />
Descripción<br />
XXMIT admite los siguientes códigos de función:<br />
01 = Leer varias bobinas (0x)<br />
02 = Leer varias entradas digitales (1x)<br />
03 = Leer varios registros de mantenimiento (4x)<br />
04 = Leer varios registros de entrada (3x)<br />
05 = Escribir una bobina (0x)<br />
06 = Escribir un registro de mantenimiento (4x)<br />
15 = Escribir varias bobinas (0x)<br />
16 = Escribir varios registros de mantenimiento (4x)<br />
Introduzca el número de datos que desee escribir en el PLC slave o leer desde él.<br />
Por ejemplo, escriba 100 para leer 100 registros de mantenimiento desde el PLC<br />
slave o bien escriba 32 para escribir 32 bobinas en el PLC slave. Existe un límite<br />
de tamaño en cuanto a la cantidad, que depende del modelo de PLC.<br />
Introduzca la dirección del PLC slave Modbus. Normalmente el rango de<br />
dirección Modbus oscila entre 1 y 247. Para enviar un mensaje Modbus a varios<br />
PLC, escriba 0 para la dirección del PLC slave. Esto se denomina modalidad<br />
Broadcast. Esta modalidad sólo apoya códigos de función Modbus que escriban<br />
datos desde el PLC master a los PLC slave. La modalidad Broadcast NO admite<br />
los códigos de función Modbus que lean datos de los PLC slave.<br />
Para un comando de lectura, el área de datos del PLC slave es el origen de los<br />
datos. Para un comando de escritura, el área de datos del PLC slave es el destino<br />
de los datos. Por ejemplo, cuando desee leer bobinas (de 00300 a 00500) desde<br />
un PLC slave, introduzca 300 en este campo. Si desea escribir datos desde un<br />
PLC master e introducirlos en el registro (40100) de un PLC slave, escriba 100 en<br />
este campo. Según el tipo de comando Modbus (escritura o lectura), los campos<br />
de datos de origen y destino se deberán definir como se indica en la tabla de áreas<br />
de datos de origen y destino siguiente.<br />
Para un comando de lectura, el área de datos del PLC master es el destino de los<br />
datos que devuelve el slave. Para un comando de escritura, el área de datos del<br />
PLC master es el origen de los datos. Por ejemplo, si desea escribir bobinas (de<br />
00016 a 00032) ubicadas en el PLC master en un PLC slave, introduzca 16 en<br />
este campo. Si desea leer registros de entrada (de 30001 a 30100) desde un PLC<br />
slave y colocar los datos en el área de datos del PLC master (de 40100 a 40199),<br />
introduzca 100 en este campo. Según el tipo de comando Modbus (escritura o<br />
lectura).<br />
Tabla C.4. Códigos de función.
93<br />
D.1 TIPOS <strong>DE</strong> FORMATOS <strong>DE</strong> LOS DATOS<br />
Los códigos asociados a cada uno de los diferentes tipos de datos aceptados por el multilin<br />
SR-489 son resumidos en la tabla D.1<br />
Tabla D.1 Formato de los datos
(Continuación)Tabla D.1 Formato de los datos.<br />
94
(Continuación)Tabla D.1 Formato de los datos.<br />
95
(Continuación)Tabla D.1 Formato de los datos.<br />
96
(Continuación)Tabla D.1 Formato de los datos.<br />
97
98<br />
E.1 SISTEMA DISTRIBUIDO<br />
El sistema Inteligent Automation (I/A) Series es un sistema Industrial abierto que integra<br />
y automatiza operaciones de proceso y manufactura. Es un sistema expandible que permite a una<br />
Planta ajustar el sistema a sus requerimientos de procesamiento. Otra ventaja es que diversos<br />
módulos tienen responsabilidades específicas. Cada módulo se puede comunicar con otros<br />
incluso si estos están ubicados físicamente a una gran distancia. En la figura E.1 se muestra un<br />
sistema distribuido el cual consta de cuatro módulos.<br />
Figura E.1.Sistema distribuido<br />
E.<strong>1.1</strong> PROCESADORES <strong>DE</strong> UN SISTEMA DISSTRIBUIDO<br />
Las estaciones procesadores de un sistema distribuido serán descritos a continuación:<br />
E.1.2 EL PROCESADOR <strong>DE</strong> APLICACIONES<br />
El Procesador de Aplicaciones (AP) actúa como un servidor de archivos o host en el nodo.<br />
Un servidor de archivos provee servicio de carga de software de arranque (descargar imágenes)<br />
para otras estaciones y almacena información desde otras estaciones para ser usada en diferentes<br />
aplicaciones. Un ejemplo de servidor de archivo es la descarga de la base de control a estaciones<br />
que actualmente están controlando el proceso.
99<br />
El AP también proporciona la interfaz de la red para los dispositivos de almacenamiento<br />
como:<br />
CDROM, Cinta magnética, Disco duro y disco flexible (Floppy).<br />
E.1.3 PROCESADOR TRABAJO<br />
El Procesador de Trabajo (WP) actúa como la interfaz humana entre el usuario y el<br />
proceso. Este provee las funciones necesarias para operar los distintos dispositivos<br />
con el<br />
usuario. Estos dispositivos básicamente son:<br />
• CRT de la Estación de Trabajo<br />
• Teclado Alfanumérico<br />
• Teclado Anunciador<br />
• Mouse o trackball<br />
• Touchscreen<br />
El teclado anunciador puede ser usado para anunciar las alarmas de proceso y la interfaz<br />
grafica (display). Un Graphics Controller Input Output (GCIO) es usado como la interfaz entre el<br />
teclado anunciador y el WP.<br />
El WP es un terminal gráfico desde el cual los operadores interactúan con las diferentes<br />
pantallas de la Serie I/A para:
100<br />
• Monitorear y controlar las variables de un proceso<br />
• Recibir notificaciones de las variables de un proceso<br />
• Tomar acción sobre las alarmas de un proceso<br />
• Monitorear la salud del hardware del sistema<br />
• Mostrar datos históricos de un proceso<br />
El personal de control de proceso usa el monitor del WP para interactuar con pantallas de<br />
la Serie I/A, configurar, crear y ejecutar reportes.<br />
Además WP provee funciones para almacenar gráficos y archivos de otras estaciones.<br />
E.1.4 PROCESADOR <strong>DE</strong> COMUNICACIONES<br />
El Procesador de Comunicaciones (COMMP) provee un punto de conexión para comunicarse<br />
y controlar dispositivos como:<br />
a. Impresoras<br />
b. Terminales VT100-compatibles<br />
c. Modems<br />
Los mensajes de alarmas de control de proceso o reportes son usualmente enviados a la<br />
impresora. Además existe la posibilidad de enviar pantallas de despliegues a la impresora.<br />
Otras características de un Procesador de comunicaciones es utilizado para acceder al<br />
sistema operativo de cualquier AP o sus programas. Esto permite una flexibilidad al no necesitar<br />
estar conectado directamente al terminal AP.
101<br />
E.1.5 EL PROCESADOR <strong>DE</strong> CONTROL<br />
La función de un Controlador de Proceso (CP) es controlar automáticamente o supervisar<br />
el proceso industrial o por lo menos una porción de él. Al reinicializarce, el CP recibe su base de<br />
control desde su host AP y la almacena en su memoria. Una base de datos de control es un<br />
conjunto de cómputos matemáticos (algoritmos) los cuales realizan funciones específicas. Estos<br />
algoritmos permiten activar y dejar fuera de funcionamiento motores y válvulas. Este software de<br />
control esta disponible a través del configurador de control integrado (Integrated Control<br />
Configurator) y modificado por el personal de control de procesos.<br />
Un CP se comunica con el proceso mediante un set predefinido de Módulos de Fieldbus (FBMs)<br />
(bus de campo) asignado al CP por el personal de control de procesos.<br />
El Procesador de Control (CP) provee las funciones necesarias para la comunicación entre<br />
las otras estaciones de la Serie I/A y el proceso (mediante Fieldbus y FBMs). Además ejecuta<br />
esquemas de control ajustados a las necesidades de un proceso dado y una metodología de<br />
control.<br />
Un Procesador de Control (CP) controla un proceso (usando su base de datos) envía y<br />
recibe señales desde el proceso (dispositivos de campo) a través de un conjunto de módulos de<br />
Fieldbus (FBMs). Pero los FBMs no son estaciones. Físicamente, ellos son más pequeños que<br />
las estaciones. Lógicamente ellos están en un camino de comunicación separados llamado<br />
Fieldbus.<br />
Los FBMs se conectan directamente con el proceso para monitorear y controlar los<br />
dispositivos tales como bombas, válvulas de control, transmisores y termocuplas. Ellos pasan la<br />
información sobre el proceso al CP dónde queda disponible a una estrategia del control
102<br />
El propósito de un FBM es modificar una señal para hacerla entendible al hardware que la<br />
recibe. Por ejemplo una señal análoga debe ser convertida a señal digitalizada para que el CP la<br />
entienda. Recíprocamente una señal digitalizada puede necesitar ser convertida en una señal<br />
análoga.<br />
E.1.6 LA ESTACIÓN <strong>DE</strong> APLICACIONES<br />
La Estación de Aplicaciones (AW) es una combinación de un Procesador de Aplicaciones<br />
(AP) y una Estación de Proceso (WP). Por lo tanto, se pueden realizar funciones de un AP, tal<br />
como recolectar datos históricos y descargar bases de datos. Este también actúa como una<br />
interface gráfica similar a un WP.<br />
E.1.7 LA INTERFAZ DUAL <strong>DE</strong>L NO<strong>DE</strong>BUS<br />
En la serie 50 y 70, los AP, WP, AW no pueden conectarse directamente al nodebus. Por<br />
lo tanto, la función de un Dual Nodebus 10Base-T (DNBT) es actuar como la interfaz entre un<br />
AP, WP, o AW y una de las estaciones sobre el nodebus. Este transmite datos al AP, WP o AW a<br />
través de un cable 10Base-T, con un largo máximo de 91mt.<br />
Para aumentar la longitud se puede usar el Dual Nodebus Interfaz Extender (DNBX). Su<br />
función es similar al DNBT sin embargo, con un DNBX es posible alcanzar una distancia<br />
máxima de hasta 450 mt.
i<br />
RESUM<strong>EN</strong><br />
El presente trabajo tiene como objetivo principal la implementación de una red de<br />
monitoreo en tiempo real de dos generadores Caterpillar de 1.8 Mega Watts. Estos generadores<br />
son los encargados de suministrar la energía requerida a la planta de Cabo Negro de <strong><strong>EN</strong>AP</strong>-<br />
Magallanes.<br />
Inicialmente el monitoreo de estos generadores era realizado cada dos horas por un operador que<br />
debía revisar manualmente el registro histórico de cada generador almacenado en dos Multilin<br />
SR-489. Los equipos Multilin están dedicados al monitoreo de las variables eléctricas de cada<br />
generador en forma local.<br />
Al final de este trabajo se implementaron dos enlaces de comunicación para llevar las variables<br />
de los dos generadores a la sala de control distribuido de la planta. En la sala de control se integró<br />
las variables de los generadores con el sistema de monitoreo de los procesos de la planta que<br />
supervisan constantemente los pantallistas.<br />
En el primer enlace se incorporó un PLC ubicado a 58 m de los multilin, para adquirir todas las<br />
variables de los dos generadores a través de una red local Modbus. En el segundo enlace se<br />
incorporó el PLC a la red principal de la planta a través de la red Modbus Plus. A través de la red<br />
Modbus plus es posible transmitir las variables de los generadores almacenadas en el PLC a la<br />
sala de control de la planta, a una distancia de 240m.<br />
Como resultado de este trabajo, los pantallistas de la planta de Cabo Negro pueden monitorear en<br />
forma permanente el estado de cada generador. Esto permite asegurar la continuidad del<br />
funcionamiento de la planta ante una posible falla.
ii<br />
ÍNDICE G<strong>EN</strong>ERAL<br />
CAPÍTULO 1.<br />
<strong>INTRODUCCIÓN</strong>____________________________________________________________ 1<br />
<strong>1.1</strong> <strong><strong>DE</strong>SCRIPCIÓN</strong> <strong>DE</strong> <strong><strong>EN</strong>AP</strong> <strong>EN</strong> <strong>MAGALLANES</strong> _________________________________ 1<br />
1.2. PLANTA CABO NEGRO ___________________________________________________ 2<br />
1.3 JUSTIFICACIÓN <strong>DE</strong>L PROYECTO___________________________________________ 6<br />
1.4 OBJETIVOS <strong>DE</strong> LA TESIS __________________________________________________ 7<br />
1.5 <strong><strong>DE</strong>SCRIPCIÓN</strong> <strong>DE</strong> LA TESIS.________________________________________________ 8<br />
CAPÍTULO 2.<br />
2.1 VISIÓN <strong>DE</strong>L DIAGRAMA G<strong>EN</strong>ERAL _____________________________________ 10<br />
2.2 RED MODBUS PLUS _____________________________________________________ 11<br />
2.3 RED MODBUS ___________________________________________________________ 13<br />
2.4 INTERFACES <strong>DE</strong> COMUNICACIÓN. ________________________________________ 14<br />
2.4.1 INTERFAZ RS-232 _________________________________________________________ 14<br />
2.4.2 INTERFAZ RS-485 _________________________________________________________ 15<br />
2.5 DISTANCIAS FÍSICAS ____________________________________________________ 16<br />
2.6 <strong>DE</strong>TALLES <strong>DE</strong> LA IMPLEM<strong>EN</strong>TACIÓN <strong>DE</strong> RED <strong>DE</strong> COMUNICACIÓN __________ 17<br />
2.7 G<strong>EN</strong>ERADORES CATERPILLAR___________________________________________ 18<br />
CAPÍTULO 3.<br />
3.1 G<strong>EN</strong>ERALIDA<strong>DE</strong>S <strong>DE</strong>L MULTILIN (SR-489)_________________________________ 21<br />
3.2 PROTECCIÓN Y CONTROL _______________________________________________ 22
iii<br />
3.3 PUERTO <strong>DE</strong> COMUNICACIÓN RS-485 ______________________________________ 23<br />
3.4 PUERTO <strong>DE</strong> COMUNICACIÓN RS-232 _____________________________________ 24<br />
3.5 PROGRAMACIÓN <strong>DE</strong>L MULTILIN SR-489 __________________________________ 24<br />
3.5.1 PROGRAMACIÓN POR TECLADO _________________________________________ 25<br />
3.5.2 PROGRAMACIÓN POR SOFTWARE 489PC _________________________________ 25<br />
CAPÍTULO 4.<br />
4.1 G<strong>EN</strong>ERALIDA<strong>DE</strong>S SOBRE PLCs ___________________________________________ 27<br />
4.2 UNIDA<strong>DE</strong>S <strong>DE</strong> FUNCIONAMI<strong>EN</strong>TO <strong>DE</strong> UN PLC _____________________________ 28<br />
4.2.1 FU<strong>EN</strong>TE <strong>DE</strong> ALIM<strong>EN</strong>TACIÓN (CPS)________________________________________ 28<br />
4.2.2 UNIDAD C<strong>EN</strong>TRAL <strong>DE</strong> PROCESO (CPU) ___________________________________ 29<br />
4.2.3 UNIDAD PROCESADORA <strong>DE</strong> COMUNICACIÓN ____________________________ 29<br />
4.2.4 PANEL POSTERIOR <strong>DE</strong> 4 POSICIONES _____________________________________ 29<br />
4.3 <strong><strong>DE</strong>SCRIPCIÓN</strong> <strong>DE</strong>L SOFTWARE <strong>DE</strong> PROGRAMACIÓN CONCEPT 2.6 XL _______ 30<br />
4.3.1 REQUERIMI<strong>EN</strong>TOS PARA LA INSTALACIÓN <strong>DE</strong> CONCEPT 2.6 XL __________ 30<br />
4.3.2 CARACTERÍSTICAS <strong>DE</strong> LAS APLICACIONES <strong>DE</strong> CONCEPT 2.6 XL_________ 31<br />
4.3.3L<strong>EN</strong>GUAJE <strong>DE</strong> PROGRAMACIÓN <strong>EN</strong> CONCEPT 2.6 XL ______________________ 32<br />
4.3.3.1 DIAGRAMA <strong>DE</strong> FUNCIONES <strong>EN</strong> BLOQUE (FBD) _____________________ 33<br />
4.3.3.2 DIAGRAMA <strong>DE</strong> ESCALERA (LD) ___________________________________ 34<br />
4.3.3.3 GRAFICO <strong>DE</strong> FUNCIONES SECU<strong>EN</strong>CIALES (SFC) ____________________ 34<br />
4.3.3.4 LISTA <strong>DE</strong> INSTRUCCIONES (IL) ____________________________________ 35<br />
4.3.3.5 TEXTO ESTRUCTURADO (ST)______________________________________ 36<br />
4.3.4 CREACIÓN <strong>DE</strong> UN PROYECTO <strong>EN</strong> CONCEPT 2.6 XL________________________ 36
iv<br />
4.3.4.1 CONFIGURACIÓN <strong>DE</strong>L PLC________________________________________ 37<br />
4.3.4.2 ASIGNACIÓN <strong>DE</strong> DIRECCIONES ____________________________________ 39<br />
CAPÍTULO 5.<br />
5.1 G<strong>EN</strong>ERALIDA<strong>DE</strong>S <strong>DE</strong>L SISTEMA <strong>DE</strong> CONTROL DISTRIBUIDO ____________ 41<br />
5.2 ARQUITECTURA <strong>DE</strong> UN SISTEMA <strong>DE</strong> CONTROL DISTRIBUIDO ___________ 42<br />
5.3 SOFTWARE <strong>DE</strong> LA SERIE I/A ___________________________________________ 43<br />
5.3.1 CARACTERÍSTICAS <strong>DE</strong>L SOFTWARE <strong>DE</strong> LA SERIE I/A_____________________ 43<br />
5.3.2EL SISTEMA OPERATIVO __________________________________________________ 44<br />
5.2.3LA INTERFAZ HUMANA <strong>DE</strong> LA SERIE I/A _________________________________ 44<br />
5.2.4FOXVIEW__________________________________________________________________ 44<br />
CAPÍTULO 6.<br />
6.1 <strong>EN</strong>LACES <strong>DE</strong> COMUNICACIÓN ___________________________________________ 48<br />
6.2 COMUNICACIÓN MULTILIN (SR-489) - PLC_________________________________ 48<br />
6.3 COMUNICACIÓN PLC - DCS ______________________________________________ 54<br />
6.4 PANTALLAS PARA EL MONITOREO <strong>DE</strong> LOS G<strong>EN</strong>ERADORES ________________ 56<br />
CAPÍTULO 7.<br />
7. CONCLUSIONES__________________________________________________________ 59<br />
BIBLIOGRAFÍA _____________________________________________________________ 61
v<br />
ANEXOS.<br />
ANEXO A.<br />
A.1 <strong><strong>DE</strong>SCRIPCIÓN</strong> FÍSICA <strong>DE</strong>L MULTILIN SR-489 ____________________________ 62<br />
A.2 PROGRAMACIÓN POR TECLADO ______________________________________ 65<br />
ANEXO B.<br />
B.1 DIRECCIONES <strong>DE</strong> LAS VARIABLES DISPONIBLES Y ALARMAS______________ 72<br />
ANEXO C.<br />
C.1 BLOQUE XXMIT _________________________________________________________ 85<br />
ANEXO D.<br />
D.1 TIPOS <strong>DE</strong> FORMATOS <strong>DE</strong> LOS DATOS _____________________________________ 93<br />
ANEXO E.<br />
E.1 SISTEMA DISTRIBUIDO __________________________________________________ 98<br />
E.<strong>1.1</strong>PROCESADORES <strong>DE</strong> UN SISTEMA DISSTRIBUIDO __________________________ 98<br />
E.1.2 EL PROCESADOR <strong>DE</strong> APLICACIONES______________________________________ 98<br />
E.1.3 PROCESADOR TRABAJO__________________________________________________ 99<br />
E.1.4 PROCESADOR <strong>DE</strong> COMUNICACIONES ___________________________________ 100<br />
E.1.5 EL PROCESADOR <strong>DE</strong> CONTROL _________________________________________ 101<br />
E.1.6 LA ESTACIÓN <strong>DE</strong> APLICACIONES _______________________________________ 102<br />
E.1.7 LA INTERFAZ DUAL <strong>DE</strong>L NO<strong>DE</strong>BUS _____________________________________ 102
NIVERSIDAD <strong>DE</strong> <strong>MAGALLANES</strong><br />
FACULTAD <strong>DE</strong> ING<strong>EN</strong>IERIA<br />
<strong>DE</strong>PARTAM<strong>EN</strong>TO <strong>DE</strong> ELECTRICIDAD<br />
PUNTA AR<strong>EN</strong>AS<br />
“IMPLEM<strong>EN</strong>TACIÓN <strong>DE</strong> UNA RED <strong>DE</strong> MONITOREO PARA G<strong>EN</strong>ERADORES<br />
CATERPILLAR <strong>DE</strong> 1.8 M WATTS<br />
<strong>EN</strong> <strong><strong>EN</strong>AP</strong> <strong>MAGALLANES</strong> PLANTA <strong>DE</strong> CABO NEGRO”<br />
Jorge Andrés Noceti Piffaut<br />
2007
La presente memoria de titulación ha sido aprobada con la siguiente calificación:<br />
Alumno Jorge Andrés Noceti Piffaut<br />
Memoria :<br />
Examen de título :<br />
Nota Final :<br />
Sr. Luís González Veloso<br />
Director Departamento<br />
De Ingeniería eléctrica<br />
Punta Arenas, 07 de Junio de 2007
UNIVERSIDAD <strong>DE</strong> <strong>MAGALLANES</strong><br />
FACULTAD <strong>DE</strong> ING<strong>EN</strong>IERIA<br />
<strong>DE</strong>PARTAM<strong>EN</strong>TO <strong>DE</strong> ING<strong>EN</strong>IERIA<br />
<strong>EN</strong> ELECTRICIDAD<br />
“IMPLEM<strong>EN</strong>TACIÓN <strong>DE</strong> UNA RED <strong>DE</strong> MONITOREO PARA G<strong>EN</strong>ERADORES<br />
CATERPILLAR <strong>DE</strong> 1.8 M WATTS<br />
<strong>EN</strong> <strong><strong>EN</strong>AP</strong> <strong>MAGALLANES</strong> PLANTA <strong>DE</strong> CABO NEGRO”<br />
Trabajo de titulación presentado en conformidad<br />
a los requisitos para obtener el título de Ingeniero<br />
de Ejecución en electricidad.<br />
Profesor Guía<br />
: Rolando Aguilar Cárdenas<br />
Jorge Andrés Noceti Piffaut<br />
2007