SIMULACION DEL PROCESO PARA UN DOSIFICADOR MEZCLADOR AUTOMATICO MEDIANTE EL CONTROLADOR COMPACTLOGIX L23E Y HMI PANEL VIEW PLUS 600
2 OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GENERAL
Diseñar y desarrollar un programa de control usando lenguaje Ladder, un PLC Compactlogix L23E, un VFD PowerFlex 40E y una HMI PanelView Plus 600 para el dosificado y mezclado de sustancias y/o productos.
2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS
ü Desarrollar el programa de control para el PLC, el VFD y la HMI usando los software RSlogix 5000, Drive Executive y FactoryTalk View ME respectivamente.
ü Integrar el sistema usando el protocolo de red Ethernet/IP para habilitar el intercambio de datos entre el PLC, el VFD y la HMI.
ü Simular el proceso mediante el programa de control desarrollado y el Banco de prácticas del laboratorio de Automatización.
3. JUSTIFICACIÓN
El presente trabajo pretende efectuar un aporte en la industria de la automatización debido al crecimiento continuo de las empresas y su demanda por efectuar trabajos y procesos más rápidos, precisos y efectivos, aprovechando el auge tecnológico de nuevas aplicaciones y dispositivos electrónicos que permiten un mayor control; De esta manera se puede implementar y combinar técnicas que mejoren el rendimiento de las labores en una producción a gran, mediana o pequeña escala, dejando la responsabilidad a un sistema confiable, seguro y abierto para realizar cambios que se adecuen a cualquier medio.
Mediante el modelo automático que se desea efectuar con el uso de controladores, se tendrán resultados inmediatos y factibles para los trabajos requeridos, así, como reducción en la mano de obra necesaria en comparación con métodos manuales habituales, se obtendrá también una mayor seguridad para un operario calificado, puesto que el programa será diseñado teniendo en cuenta riesgos de accidentes y que bastara con un control de mando a distancia que limitara la cercanía con el proceso en ejecución, beneficios que sin duda, integraran la competitividad y el desempeño entre hombre y maquina para llevar a cabos labores tediosas.
En comparación con desarrollos como este que se diseñan y se ponen en ejecución a diario, donde grandes empresas dedicadas a su fabricación y comercialización dominan el mercado en esta industria, este proyecto, generará beneficios concretos, similares, con la misma capacidad de rendimiento y estará en un buen nivel de desarrollo practico, suprimiendo los limites para muchos en accesibilidad, permitiendo también una gran oportunidad de abrir camino en la industria de automatización e implementación de una manera fácil y económica.
3. MARCO TEÓRICO
4.1 DESCRIPCION FUNCIONAL DE EL DOSIFICADOR MEZCLADOR AUTOMATICO
Un dosificador es un equipo que por lo general forma parte integral de una línea de producción, la función de este es entregar o suministrar de forma ágil, exacta y optimizada la cantidad de material o insumo necesario para la realización de un sistema. El Dosificador Mezclador Automático es una combinación de operaciones individuales, reunidas en un solo, mejorando así la producción y el tiempo de ejecución.
El trabajo propuesto consiste en un mezclador pivotante que recibe los productos A y B pesados por una bascula C y briquetas solubles llevadas una a una por una cinta de alimentación. El automatismo permite realizar una mezcla que contiene los tres productos y posteriormente realizar el siguiente ciclo: la acción sobre el botón de alimentación provoca la pesada y alimentación de los productos de la siguiente forma:
Pesada del producto A, hasta la referencia 1;
Pesada del producto B, hasta la referencia 2;
A continuación, vaciado de la báscula C en el mezclador;
Alimentación de dos briquetas.
El ciclo se termina con la rotación del mezclador y su pivotamiento al cabo de un tiempo t, manteniéndose la rotación del mezclador durante el vaciado.
3.1.1 GRAFCET NIVEL 1 PARA EL DOSIFICADOR MEZCLADOR AUTOMÁTICO
Al accionar el pulsador de alimentación, la primera acción a realizar será la pesada del producto A (E0). Una vez concluida esta, se realizaran tres acciones simultaneas, que son: cierre de Va (E1), pesada del producto B (de E3 a E5) y la alimentación de dos briquetas (de E6 a E8). Cuando estas acciones han terminado podemos pasar al vaciado de la bascula (E9). En una vaciada ejecutamos dos acciones simultáneas que son el cierre de la válvula Vc (E10) y la puesta en marcha del mezclador (E12). Transcurrido el tiempo necesario para la mezcla, podemos iniciar el vaciado del mezclador (E14); cuando esta acción ha concluido paramos el motor de giro hacia la derecha (E17), el motor del mezclador (E15), e iniciamos el giro a la izquierda (E19); cuando el mezclador su posición paramos el motor de giro a la izquierda (E20) y volvemos a E0.
Ilustración 1 Proceso a Automatizar. Fuente [1]
3.1.2 ESQUEMAS DE CONTACTOS
El esquema de contactos consta de los siguientes apartados:
- Condición inicial: condición que se cumple al activar el sistema y sin la cual el programa no empezara a correr
- Condiciones de transición: condiciones que se han de cumplir para poder pasar de una etapa a otra.
- Asignación de salidas del autómata alas variables de etapa del GRAFCET.
Las etapas de espera, así como la etapa de temporización, al no tener salida del autómata, no aparecen en el esquema de contactos, ya que las fases de espera son etapas ficticias intercaladas en el programa para asegurarnos que al salir de una serie de etapas dispuestas en paralelo se han ejecutado todas.
El relé 410 ha sido utilizado como condición de transición interna, para mediante la combinación de sus estados (SET y RST), poder distinguir aquellas etapas que presentan las mismas condiciones de transición.
Ilustración 2 GRAFCET nivel 1
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BASCULA EN POCISION 1
FIN CIERRE DE va BASCULA EN POCISION 2 PASO DE DOS BRIQUET
FIN CIERRE VB FIN PARO DE MT
TRES ETAPAS DE ESPERA
BASCULA EN POCISION 3
FIN DE CIRRE DE vc FIN DE ACTIVACION DE MR
FIN DE TEMPORIZACION
P1 ACTIVADO
FIN DE PARO DE Mr PD ACTIVADA P0 ACTIVADO
Pg DESACTIVADO
TRES ETAPAS DE ESPERA
DOS ETAPAS DE ESPERA
4.2 CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE (PLC)
Un controlador lógico programable es un microprocesador de aplicación específica para el control de procesos industriales.
De la figura, los PLC´s tienen cuatro unidades principales:
- La memoria Programable. Las instrucciones para la secuencia de control lógico están acomodadas aquí.
- La memoria de Datos. Las condiciones de los cambios, interbloqueo, valores pasados de datos y otros datos de trabajo.
- Los Dispositivos de salida. Estos son los controladores de hardware/software para los procesos industriales como motores y válvulas.
- Dispositivos de entrada. Estos son los controladores hardware/software para los sensores de los procesos industriales como sensores de cambio de estado, detectores de proximidad, ajuste de interbloqueo y mas.
Ilustración 4 Esquematización de un PLC. Fuente [2]
Los PLC`s tienen una unidad de programación, esta puede ser un modulo especial, una PC conectada al PLC por la liga serial o ambas. La unidad de programación es usada para construir, examinar y editar la secuencia lógica que el PLC ejecutara. En un nivel básico, estos controladores son programados en forma simple por código ensamblador. Cada manufactura tiene sus propios estándares y definiciones para estos códigos. Hay otros lenguajes de programación como el IEC 61131-3 standard, Secuencial Fuction Chart y Function Blocks Diagrams.
4.2.1 LENGUAJE DE PROGRAMACION IEC 61131-3
IEC 61131-3 es la base real para estandarizar los lenguajes de programación en la automatización industrial, haciendo el trabajo independiente de cualquier compañía. Este define las especificaciones de la sintaxis y semántica de los lenguajes de programación de PLC´s, incluyendo el modelo de software y la estructura del lenguaje.
El estándar provee información que presenta en dos grandes bloques temáticos:
- Elementos comunes
- Lenguaje de programación
Ilustración 5 Partes de IEC 31131-3. Fuente [3]
Elementos comunes:
Dentro de los elementos comunes se definen los tipos de datos. Los tipos de datos previenen de errores en una fase inicial, como por ejemplo la división de un dato tipo fecha por un número entero. Los tipos de datos comunes son: variables booleanas, numero entero, numero real, byte y palabra, pero también fechas, horas del día y cadenas (strings).
Basado en estos tipos de datos, el usuario puede establecer sus propios tipos, conocidos como datos derivados. De este modo se puede definir por ejemplo un tipo de dato denominado “canal de entrada analógica”.
Las variables permiten identificar los objetos de datos cuyos contenidos pueden cambiar, por ejemplo los datos asociados a entradas, salidas o ala memoria del autómata programable. Una variable se puede declarar como uno de los tipos de
Datos elementales definidos o como dato derivado. De este modo se crea un alto nivel de independencia con el hardware, favoreciendo la reusabilidad del software.
La norma IEC 61131-3 define un modelo de software representado dela siguiente forma:
Ilustración 6 Modelo de software. Fuente [3]
.
Al mas alto nivel, el elemento software requerido para solucionar un problema de control particular puede ser formulado como una configuración. Una configuración es específica para un tipo de sistema de control e incluye las características del hardware: procesadores, direccionamiento de la memoria para los canales de I/O y otras capacidades del sistema.
Dentro de una configuración, se pueden definir uno o más recursos. Se puede entender el recurso como un procesador capaz de ejecutar programas de control escritos en los lenguajes que define la norma. Dado que una configuración puede tener tantos recursos como se desee, se puede decir que la norma permite definir PLC´S con tantas CPU´S como se quiera.
Comparado este modelo con un PLC convencional este último contiene un solo recurso, ejecutando una única tarea que controla un único programa de manera cíclica. IEC 61131-3 brinda la posibilidad de disponer de estructuras más complejas. Así será posible soportar multi-procesamiento, gestión de programas por eventos, sistemas de control distribuidos o en un tiempo real con este estándar.
Lenguajes de programación:
La norma define cuatro lenguajes de programación normalizados. Esto significa que su sintaxis y semántica ha sido definida, no permitiendo particularidades distintivas (dialectos).
Los lenguajes consisten en dos de tipo literal y dos de tipo grafico:
- Literales: lista de Instrucciones
Texto Estructurado
- Gráficos: Diagrama de Escalera (ladder)
Diagrama de Bloques funcionales.
SFC (Sequential Función Chart)/GRAFCET
Ilustración 7. Lenguajes IEC 61131-3. Fuente [3]
Los cuatro programas describen la misma acción, la elección del lenguaje de programación depende de:
- Los conocimientos del programador
- El problema a tratar
- El nivel de descripción del proceso
- La estructura del sistema de control
Los lenguajes basados en Texto Estructurado (ST) facilitan la programación de procesos que requieren instrucciones complejas y cálculos muy grandes, se trata
De lenguaje de alto nivel. Las llamadas alas variables y funciones están definidas por los elementos comunes así que diferentes lenguajes pueden ser utilizados en el mismo programa
Ilustración 8. Texto Estructurado. Fuente [4]
Instruction List (IL), o listado de instrucciones, es un tipo de lenguaje ensamblador con un repertorio muy reducido de instrucciones, este tipo de lenguaje es una transcripción elemental e inmediata de las instrucciones del lenguaje maquina que están representadas por expresiones nemotécnicas y se suele aplicar para pequeñas aplicaciones y para optimizar partes de una misma.
Ilustración 9. Lista de Instrucciones. Fuente [4]
Los Bloques Funcionales son los equivalentes de los circuitos integrados usados en electrónica, IC´s, que representan funciones de control especializadas. Los FB´s contienen tantos datos como instrucciones, pudiendo guardar los valores de dichas variables entre sucesivas ejecuciones (que es una de las diferencias con las funciones). Se dice por tanto que los FB´s tienen “memoria”, característica que les confiere un gran potencial de uso.
Presentan una interfaz de entrada y salida bien definidos y un código interno oculto, como un circuito integrado o una caja negra. De este modo, establecen una clara separación entre los diferentes niveles de programadores, o el personal de mantenimiento.
Los bloques funcionales pueden ser definidos por el usuario empleando alguno de los lenguajes de la norma, pero también existen FB´s standard (biestables, detección de flancos, contadores, temporizadores, etc.).
Ilustración 10. Diagrama de Bloques. Fuente [4]
El diagrama Escalera (LADDER) permite representar gráficamente el circuito de control de un proceso dado mediante el uso simbólico de contactos N.A. y N.C., temporizadores, contadores, registros de desplazamiento, relés, etc. Este tipo de lenguaje debe su nombre a su similitud con los diagramas eléctricos de escalera.
El programa en lenguaje escalera, es realizado y almacenado en la memoria del PLC (sólo en ciertos tipos de PLC´s que están preparados para ello) por un individuo (programador). El PLC lee el programa escalera de forma secuencial
(Hace un scan o barrido), siguiendo el orden en que los renglones (escalones de la escalera) fueron escritos, comenzando por el renglón superior y terminando con el inferior.
En este tipo de programa cada símbolo representa una variable lógica cuyo estado puede ser verdadero o falso. Dispone de dos barras verticales que representan a la alimentación eléctrica del diagrama; la barra vertical izquierda corresponde a un conductor con tensión y la barra vertical derecha corresponde a la tierra o masa.
Ilustración 11. Diagrama Ladder. Fuente [5]
Diagrama secuencial de funciones, SFC (GRAFCET), es un diagrama funcional normalizado, que permite hacer un modelo del proceso a automatizar, contemplando entradas, acciones a realizar, y los procesos intermedios que provocan estas acciones. Inicialmente fue propuesto para documentar la etapa secuencial de los sistemas de control de procesos a eventos discretos. No fue concebido como un lenguaje de programación de autómatas, sino para elaborar el modelo pensando en la ejecución directa del programa de autómata. Varios fabricantes en sus autómatas de gama alta hacen este paso directo, lo que lo ha convertido en un potente lenguaje gráfico de programación para autómatas (PLC), adaptado a la resolución de sistemas secuenciales.
En la actualidad no tiene una amplia difusión como lenguaje, puesto que la mayoría de los autómatas no pueden programarse directamente en este lenguaje, pero se ha universalizado como herramienta de modelado que permite el paso directo a programación. puede ser usado para programar procesos que pueden ser separados en diferentes pasos.
Los componentes principales de SFC son:
- Pasos con acciones asociadas
- Transiciones con condiciones logicas asociadas
- Enlaces dirigidos entre Pasos y Transiciones
Los pasos en los diagramas SFC pueden estar activos o desacativados. Las acciones son solamente ejecutadas en pasos activos. Un paso puede estar activo por dos razones (1) es el paso inicial, (2) fue activado durante un ciclo y no ha sido desactivado.
Ilustración 12. Ejemplo de GRAFCET. Fuente [6]
Etapas
Se caracterizan por un comportamiento invariable en una parte o en la totalidad de la parte de mando. En un momento determinado, y según sea la evolución del sistema:
- Una etapa puede estar activa o inactiva
- El conjunto de las etapas activas definen la situación de la parte de mando
Acciones asociadas a las etapas
Las acciones están descritas, literal o simbólicamente, en el interior de uno o varios rectángulos unidos al símbolo de la etapa a la que van asociados. Tanto las acciones asociadas a las etapas como las receptividades asociadas a las transiciones se pueden describir a dos niveles:
- Nivel 1: no tienen en cuenta los elementos tecnológicos que implementan el órgano operativo y sólo se atienden a las especificaciones de tipo funcional. Se trata de describir las funciones del sistema.
Ilustración 13. Ejemplo, acción asociada a la etapa 1. Fuente [7]
- Nivel 2: se especifican los aspectos tecnológicos del órgano operativo y de lo que le rodea y de las especificaciones operacionales del órgano de control.
Ilustración 14 acción asociada a la etapa 1 (nivel 2). Fuente [7]
Transición
Una transición indica la posibilidad de evolución entre etapas. Esta evolución se consuma al producirse el franqueo de la transición. El franqueo de una transición provoca el paso en la parte de mando de una situación a otra situación. Una transición puede estar validada o no validada. Se dice que está validada cuando todas las etapas inmediatamente unidas a esta transición están activas. Una transición entre dos etapas se representa mediante una línea perpendicular a las uniones orientadas, también puede llevar una línea paralela a las uniones orientadas. Para facilitar la comprensión del Grafcet cada transición puede ir numerada a la izquierda de la línea perpendicular.
Ilustración 15 Transición de la etapa 1 con la etapa 2. Fuente [7]
4.2.2 USO DE GEMMA CON CONTOLADORES LOGICOS PROGRAMABLES
En un proceso productivo automatizado, aunque todo el mundo lo desearía, la máquina no está funcionando siempre en modo automático y sin problemas sino que, a menudo, aparecen contingencias que hacen parar el proceso, como por ejemplo averías, material defectuoso, falta de piezas, mantenimiento, etc. o, simplemente, debemos parar la producción el viernes y retomarla el lunes.
En los automatismos modernos, estas contingencias son previsibles y el propio automatismo está preparado para detectar defectos y averías y para colaborar con el operador o el técnico de mantenimiento en la puesta a punto, la reparación y otras tareas no propias del proceso productivo normal. Para fijar una forma universal de denominar y definir los diferentes estados que puede tener un sistema, la ADEPA (Agence nationale pour le DÉveloppement de la Productique Appliquée à l'industrie, Agencia nacional francesa para el desarrollo de la prodúctica aplicada a la industria) ha preparado la guía GEMMA (Guide d'Etude des Modes de Marches et d'Arrêts, Guía de estudio de los modos de marchas y paradas).
La GEMMA es una guía gráfica que permite presentar, de una forma sencilla y comprensible, los diferentes modos de marcha de una instalación de producción así como las formas y condiciones para pasar de un modo a otro. La GEMMA y el GRAFCET se complementan, una al otro, permitiendo una descripción progresiva del automatismo de producción.
Un automatismo consta de dos partes fundamentales: el sistema de producción y el control de este sistema (ordenador, autómata programable, etc.). El control puede estar alimentado o sin alimentar; desde nuestro punto de vista, el estado sin alimentar no interesa pero sí se debe estudiar el paso de este estado al otro.
Cuando el control está alimentado, el sistema puede estar en tres situaciones: en funcionamiento, parado (o en proceso de parada) y en defecto. Puede haber producción en cada una de estas tres situaciones; en funcionamiento sin ninguna duda pero también se puede producir cuando la máquina está en proceso de parada y cuando la máquina está en ciertas condiciones de defecto (a pesar de que tal vez la producción no será aprovechable).
La GEMMA representa cada una de las cuatro situaciones (sin alimentar, funcionamiento, parada y defecto) mediante sendos rectángulos y la producción mediante un quinto rectángulo que se intersecta con los tres rectángulos principales, tal como muestra la figura siguiente.
Ilustración 16 guía GEMMA. Fuente [8]
La practica corriente de estudio de maquinas automatizadas no aborda metódicamente la selección de los modos de marcha y parada, esto suele causar largas y costosas modificaciones de la maquina después de su realización. Cuando nos sometemos al estudio GEMMA, los modos de marcha y parada se preveen desde la concepción y se integran en su realización.
Secuencia de estudio:
- Estudio del proceso de acción. Definición del ciclo de producción (GRAFCET funcional).
- Sometimiento a la GEMMA del sistema para la selección de los modos de marcha y parada con un primer esbozo de los enlaces entre los rectángulos-estado.
- Definición con la ayuda del GEMMA creado, de las condiciones de evolución entre los estados
- Segunda selección y secuencializacion maestra de los modos de marcha. (creación de un GRAFCET o secuencia de mando del sistema).
- Recomposición final con todo lo trabajado, GRAFCET maestro, mas GRAFCET de producción normal.
4.3 HMI PANEL VIEWPLUS 600
El panel viewplus 600, el cual también se encuentra con matices gris de fondo (300x240), o a color con teclado numérico o pantalla táctil.
El mecanismo de montaje requiere de un corte de dado sencillo sin herramientas personales. Cuenta con comunicación de la unidad RS-232, puerto USB, Ethernet, una ranura compact flash para transferencia de archivos y registro de datos. Estas unidades soportan un enlace de red para módulos de comunicación opcional (DH-485 control net, DeviceNet).
Para las comunicaciones con los presupuestos limitados que requiere comunicación de PLC básica, contamos con el puerto RS-232 o las ranuras DH485, así como también el puerto Ethernet.
Esta unidad proporciona comunicación simultánea con redes múltiples para el control distribuido.
Ilustración 17 HMI PanelView Plus600. Fuente [9]
Ilustración 18 entradas de ranuras y comunicaciones de PanelView plus 600. Fuente [9]
4.4 LOS VARIADORES DE FRECUENCIA
Hoy en día, existen infinidad de marcas que ofrecen variadores de velocidad para utilizaciones industriales. En general presentan una familia completa de productos con diferentes prestaciones de acuerdo a la potencia. Para motores de bajas potencias (hasta 3kw dependiendo der la marca), se utilizan aparatos con un mínimo de prestaciones, de tamaño similar a un contactor y que se montan sobre el riel DIN tal como cualquier otro elemento del tablero.
Ilustración 19 Variador de Frecuencia PowerFlex 40. Fuente [10]
Para potencias mayores los modelos son de mayor tamaño con montaje sobre riel, y las prestaciones van aumentando. Para motores de grandes potencias pueden requerirse variadores con sistema de ventilación incorporada.
Para modelos recientes de variadores, estos incorporan el control vectorial de flujo y la mayoría permite la incorporación de hardware específico para aplicaciones particulares.
Es frecuente también que los variadores de baja potencia se alimenten con tensión monofásica, generando en su interior la alimentación trifásica para el motor. Esto constituye una importante ventaja, pues permite utilizar motores asíncronos trifásicos aun cuando no está disponible la alimentación trifásica.
4.4.1 COMPOSICION DE UN VARIADOR DE FRECUENCIA
Un variador se compone básicamente de dos placas electrónicas:
- Placa de control
- Placa de potencia
Estas placas están separadas, pues manejas distintos niveles de potencia, debiendo utilizar protecciones separadas. Puede remplazarse a cualquiera de ellas de forma individual. Las conexiones para ambas placas se realizan en forma separada.
La placa de potencia se alimenta desde la red eléctrica y entrega potencia al motor. Contiene los dispositivos electrónicos de potencia tales como transistores de potencia, IGBT, tiristores. Esta placa varia con la potencia del motor a controlar, incluye borneras para alimentación y conexión del motor y puede incluir las necesarias para para colocar elementos de potencia adicionales (tales como resistencias de frenado).
La placa de control incluye todos los circuitos que realizan el control de la frecuencia y/o la tensión, enviando los pulsos de control al circuito de potencia. Contiene switches para setear parámetros y se comunica con el panel frontal o elemento de dialogo. Sobre ella puede ir montada una tercera placa, correspondiente al panel de dialogo o port de comunicación. Su bornera incluye todas las conexiones de control.
4.5 REDES INDUSTRIALES
Las comunicaciones a este nivel deben poseer unas características particulares para responder a las necesidades de intercomunicación en tiempo real que se deben producir y ser capaces de resistir un ambiente hostil donde existen gran cantidad de ruido electromagnético y condiciones ambientales pesadas. El uso de comunicaciones industriales se puede separar en dos áreas principales, una comunicación a nivel de campo y una comunicación hacia el SCADA. En ambos casos la transmisión de datos se realiza en tiempo real, o por lo menos con una demora que no es significativa respecto de los tiempos del proceso, pudiendo ser crítico para el nivel de campo.
Según el entorno donde van a ser instaladas, en un ámbito industrial existen varios tipos de redes:
- Red de Factoría: para redes de oficina, contabilidad y administración, ventas, gestión de pedidos, almacén, etc. El volumen de información intercambiada es muy alto y los tiempos no son críticos.
- Red de Planta: para interconectar módulos y células de fabricación entre si y con departamentos como diseño o planificación.
- Red de célula: para interconectar dispositivos de fabricación que operan en modo secuencial como Robots, maquinas de control numérico, autómatas programables (PLC´s), vehículos de guiado automático (AGV). las características deseables en estas redes son: gestionar mensajes cortos eficientemente, capacidad de manejar trafico de eventos discretos, mecanismos de control de error (detectar y corregir), posibilidad de transmitir mensajes prioritarios, bajo coste de instalación y de conexión por nodo, entre otros.
- Bus de campo: para sustituir cableado entre sensores-actuadores y los correspondientes elementos de control. Este tipo de buses debe ser de bajo coste, tiempo real, permitirla transmisión serie sobre un bus digital de datos con capacidad de interconectar controladores con todo tipo de dispositivo de entrada-salida, sencillos, y permitir controladores esclavos inteligentes.
4.5.1 PROTOCOLO RS-485
RS-485 o también conocido como EIA-485, que lleva el nombre del comité que lo convirtió en estándar en 1983. Es un estándar de comunicaciones en bus de la capa física del Modelo OSI.
Está definido como un sistema en bus de transmisión multipunto diferencial, es ideal para transmitir a altas velocidades sobre largas distancias (35 Mbps hasta 10 metros y 100 Kbps en 1.200 metros) y a través de canales ruidosos, ya que reduce los ruidos que aparecen en los voltajes producidos en la línea de transmisión. El medio físico de transmisión es un par entrelazado que admite hasta 32 estaciones en 1 solo hilo, con una longitud máxima de 1.200 metros operando entre 300 y 19200 bps y la comunicación half-duplex (semiduplex). Soporta 32 transmisiones y 32 receptores. La transmisión diferencial permite múltiples drivers dando la posibilidad de una configuración multipunto. Al tratarse de un estándar bastante abierto permite muchas y muy diferentes configuraciones y utilizaciones.
La interfaz RS485 ha sido desarrollada - analógicamente a la interfaz RS422 - para la transmisión en serie de datos de alta velocidad a grandes distancias y encuentra creciente aplicación en el sector industrial. Pero mientras que la RS422 sólo permite la conexión unidireccional de hasta 10 receptores en un transmisor, la
RS485 está concebida como sistema Bus bidireccional con hasta 32 participantes. Físicamente las dos interfaces sólo se diferencian mínimamente. El Bus RS485 puede instalarse tanto como sistema de 2 hilos o de 4 hilos. Dado que varios transmisores trabajan en una línea común, tiene que garantizarse con un protocolo que en todo momento esté activo como máximo un transmisor de datos. Los otros transmisores tienen que encontrarse en ese momento en estado ultra ohmio
.
La norma RS485 define solamente las especificaciones eléctricas para receptores y transmisores de diferencia en sistemas de bus digitales. La norma ISO 8482 estandariza además adicionalmente la topología de cableado con una longitud máx de 500 metros.
Método físico de transmisión:
Los datos en serie, como en interfaces RS422, se transmiten sin relación de masa como diferencia de tensión entre dos líneas correspondientes. Para cada señal a transmitir existe un par de conductores que se compone de una línea de señales invertida y otra no invertida. La línea invertida se caracteriza por regla general por el índice "A" o "-", mientras que la línea no invertida lleva "B" o "+". El receptor evalúa solamente la diferencia existente entre ambas líneas, de modo que las modalidades comunes de perturbación en la línea de transmisión no falsifican la
señal útil. Los transmisores RS485 ponen a disposición bajo carga un nivel de salida de ±2V entre las dos salidas; los módulos de recepción reconocen el nivel de ±200mV como señal válida.
Ilustración 20 Bus RS485. Fuente [11]
4.5.2 PROTOCOLO RE DED ETHERNET/IP
Ethernet es una tecnología de red de área local que transmite información entre computadoras a velocidades de entre 10 y 100 millones de bits por segundo (Mbps). Hoy en día, la versión más utilizada de Ethernet es la de 10-Mbps de par trenzado. Las versiones de 10-Mbps de Ethernet incluyen la original de cable coaxial grueso, así como la de cable coaxial fino, par trenzado y fibra óptica.
El más reciente estándar de Ethernet define el nuevo sistema de 100-Mbps Fast Ethernet que opera sobre par trenzado y fibra óptica.
Las especificaciones formales para Ethernet fueron publicadas en 1980 por un consorcio de fabricantes que crearon el estándar DEC-Intel-Xerox (DIX). Este impulso convirtió el Ethernet experimental en un sistema abierto y de calidad que opera a 10Mbps. La tecnología Ethernet fue adoptada después como estándar por el comité de estándares LAN del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) con la norma IEEE 802
El sistema Ethernet consta de tres elementos básicos:
- El medio físico usado para transportar las señales Ethernet entre computadores.
- Una serie de reglas de control de acceso al medio incluidas en el interfaz que permite a múltiples computadores regular su acceso al medio de forma equitativa.
- Una trama Ethernet que consiste en una serie estandarizada de bits usados para transportar los datos en el sistema
Cada terminal equipado con Ethernet, también llamado estación, opera independientemente de todas las otras estaciones de la red: no hay un controlador central. Todas las estaciones conectadas a una red Ethernet están conectadas a un medio compartido. En Ethernet las señales se transmiten en serie, un bit cada instante, por el canal compartido, a todas las estaciones conectadas. Para mandar datos una estación lo primero que hace es escuchar el canal, y cuando el canal está vacío, la estación transmite sus datos en forma de trama Ethernet, o paquete. Después de cada transmisión, todas las estaciones de la red tienen las mismas posibilidades de serlas siguientes en transmitir. Esto asegura que el acceso al medio sea fácil, y que ninguna estación pueda bloquear a las demás. El acceso al medio es determinado por el control de acceso al medio (MAC), que es un mecanismo contenido en el interfaz Ethernet de cada estación. El mecanismo del MAC se basa en un sistema llamado Acceso Múltiple Sin Portadora con Detección de Colisiones (CSMA/CD).
El corazón del sistema Ethernet es la trama Ethernet, que es usada para transmitir datos entre las estaciones. La trama consiste en una serie de bits organizados en distintos campos. Estos campos incluyen campos d direcciones, un campo de datos de tamaño variable que contiene entre 46 y1500 bytes de datos y un campo de control de errores que se usa para comprobar si la trama ha llegado intacta.
Hardware Ethernet:
- Coaxial grueso y coaxial fino
- Par trenzado RJ45
- Fibra óptica
- Tarjeta de interfaz de red
- Repetidores
- Contoladores (hubs)
- Conmutadores (switches)
4.6 ALCANCES Y LIMITACIONES
El mayor alcance que este proyecto genera, partiendo que es el desarrollo de la aplicación como un software o programa de control para implementarlo, es la facilidad de adecuarlo al proceso requerido, independiente de la industria, los materiales y fabricación, requiriéndose algunos cambios mínimos de adecuación para el tipo especifico que se desee efectuar, ya que su base puede ser usada y así reducir tiempo en pruebas de diseño , sin alterar el ideal, dosificador mezclador automático; No se limita a un solo proceso, puede ser implementación iterada para mejorar el rendimiento en la producción, además que reduce los costos en personal necesario para la labor, beneficio que sin duda para una empresa es importante, sin dejar de lado el problema en la tasa de desempleo que se pueda generar, sin embargo, se estaría concibiendo competitividad en conocimientos y estudio para futuro personal a disponer del cargo.
Algunas limitaciones se podrían estar viendo primordialmente es en la adquisición de los equipos para el desarrollo físico del dosificador mezclador, inconveniente que no es causado por el proyecto descrito, sino por factores bien sean económicos o tangibles (dispositivos escasos, equipos incompatibles para la labor, etc.), pero esto ya dependerá mas de la infraestructura que se desee realizar, de lo contrario, se asegura que para este tipo de proyecto con los materiales comercialmente compatibles, facilidad de adquisición, no presentara limitación alguna para su puesta en marcha.
Para la implementación de este proyecto se tomara como referencia y uso primordial los dispositivos electrónicos necesarios, así, como los bancos de Automatización del laboratorio de Electrónica II, como el controlador CompactLogix L23E, variador de frecuencia ajustable PowerFlex 40 y la terminal PanelView plus 600, en las Unidades Tecnológicas de Santander, sede principal, desarrollando el programa que ejecute todo el proceso descrito anteriormente.
4. BIBLIOGRAFÍA
[1] Romera, J Pedro, Automatización, Problemas con autómatas programables, Pdf.
[2] División de electrónica y computación, CUCEI, Universidad de Guadalajara, Mexico. Recuperado en: http://control-systems-principles.co.uk/whitepapers/spanishwp/14ProgLogicSP.pdf (20/09/2012)
[3] Departamento de Ingeniería Eléctrica, Politécnica de GIJÓN, universidad de Oviedo., internet http://www.dieecs.com/ (20/09/2012)
[4] Beckhoff information system, recuperado en: www.beckhoff.com http://infosys.beckhoff.com/espanol.php?content=../content/1034/tcplccontrol/html/tcplcctrl_editorst.htm&id=12000 (21/09/2012)
[5] Editor de programa ladder,auto ware recuperado en: http://www.autoware.com/spanish/ps3.htm (2109/2012)
[6] Introducción al GRAFCET, recuperado en: http://www.automatas.org/redes/grafcet.htm (24/09/212)
[7] Programación bajo GRAFCET, Facultad de ingeniería, universidad de Uruguay. Recuperado en: http://www.fing.edu.uy (24/09/2012)
[8] Autómatas programables, guía GEMMA. Recuperado en: http://www.docstoc.com/docs/121519679/Guia-Gemma (24/09/2012)
[9] Synchronic electronics Pvt. Ltd. Recuperado en: http://www.synchronics.co.in/items/panelview-plus-600-sr-nocat-2711p-t6c5d-1.aspx (24/09/2012)
[10] variador de velocidad, Tecnoingenieria. Recuperado en: http://www.tecnoing.com/productos.aspx?CatId=VarRoc (25/09/212)
[11] google+imágenes. Recuperado en: http://articulo.deremate.com.ec/MEC-400672396-adaptador-rs232-rs485-conversor-serial-industrial-db9-_JM (25/09/212)
[12] Instrumentación y Comunicaciones Industriales /FI-UNLP, Pdf, diagrama de contactos Ladder (escalera), recuperado en: http://www.ing.unlp.edu.ar/electrotecnia/procesos/apuntes/Diagrama%20Escalera.pdf (25/09/2012)
[13] Pdf programación bajo grafcet, Departamento de Diseño Mecánico IIMPI, instrumentación Industrial. Recuperado en: http://www.fing.edu.uy/iimpi/academica/grado/instindustrial/teorico/06ProgramacionBajoGrafcet.pdf (25/09/2012)
14] datasheet, Variador de frecuencia Powerflex 40, recuperado en: http://www.tecnoing.com/descargas/brochures/brochure_AB_PF40.pdf (25/09/2012)
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