3 CONEXIONADO

l presente Capítulo aborda la descripción de las conexiones de potencia y señal implementadas sobre la planta experimental de refrigeración por compresión de vapor. Mientras que la parte de potencia se hallaba resuelta cuando se recibió la planta, todas las conexiones de control y señal a cada una de las tarjetas de

entrada/salida del autómata han debido ser implementadas por el autor, con la colaboración del equipo que trabaja en el Proyecto de Investigación, recogiéndose en el presente Capítulo.

3.1 Conexiones de potencia

Se remite al Proyecto Eléctrico de la planta, del cual se dispone en formato electrónico y en papel. Asimismo, la denominación de los borneros y de los pines dentro de los mismos que se utilizarán en el resto del presente Capítulo se corresponde con la numeración y leyenda indicada en dicho Proyecto Eléctrico.

3.2 Módulo de entradas digitales

Las tarjetas digitales de alta densidad (tanto la de entrada como la de salida) llevan dos conectores y cada conector lleva dos mangueras de cables. Así, considerando la siguiente nomenclatura de las mangueras:

• I: Entrada (input).

• Conector de la tarjeta (A ó B).

• Manguera del conector (A ó B).

E

El hábito es como un cable; nos vamos enredando en él cada día hasta que no nos podemos desatar.

- Horace Mann -

27

Conexionado 28

Así se tienen las siguientes mangueras:

• IAA (Entrada, Conector A, Manguera A).

• IAB (Entrada, Conector A, Manguera B).

• IBA (Entrada, Conector B, Manguera A).

• IBB (Entrada, Conector B, Manguera B).

La Figura 3.1 muestra la conexión del módulo a las señales digitales procedentes de los sensores.

Figura 3.1. Conexión del módulo de entradas digitales a las señales procedentes de la planta

IAB

IAA

IB

A

IB

B

29 Automatización y control de una planta experimental de refrigeración por compresión de vapor

En este caso para las entradas digitales solo se utiliza el conector A y la manguera A (IAA), debido a que solo hay 15 entradas digitales. En la Figura 3.2 se muestra el código de colores de los cables de la manguera.

20191817

IAA

IAA

01020304050607080910111213141516

Ma-GrMa-RsBl-GrBl-Rs

BlMaVeAmGrRsAzRoNeMo

Gr-RsRo-AzBl-Ve

Ma-VeBl-Am

Am-Ma

Ma-Gr

Ma-Rs

Bl-Gr

Bl-Rs

Bl

Ma

Ve

Am

Gr

Rs

Az

Ro

Ne

Mo

Gr-Rs

Ro-Az

Bl-Ve

Ma-Ve

Bl-Am

No utilizado Figura 3.2. Código de colores de la manguera IAA

En la Figura 3.3 se muestra el esquema de conexión de todas las entradas digitales. El código usado para identificar los elementos del cuadro eléctrico es el mismo utilizado en el Proyecto Eléctrico.

Conexionado 30

FUENTE DE ALIMENTACIÓN

=1-G1

Ma-Gr

Ma-Rs

=1-FU1

24 V 24 V 24 V

Bornero X3Bornero X2

=1-KA1 =1-KA2 =1-KA3 =1-KA4 =1-KA5 =1-KA6 =1-KA7

Az

220 V24 V

4441

220 V24 V

4441

220 V24 V

4441

220 V24 V

4441

Ro NeMo

Gr-Rs

21 48 52 56

Am Gr Rs

Ve Ma BlBl-Gr

Bl-Rs

- +

1411 1411 1411

+24 V

Fusible 0.25 A

Sensor Config. 1 EtapaRo-Az

Sensor Config. 2 EtapasBl-Ve

Sensor Selección Agua CondensadorMa-Ve

Sensor Selección Ventilador

CondensadorBl-Am

19

18

Figura 3.3. Esquema de conexiones de las entradas digitales en el cuadro eléctrico

3.3 Módulo de salidas digitales

Las tarjetas digitales de alta densidad de salida también llevan dos conectores y cada conector lleva dos mangueras de cables. Así, considerando la siguiente nomenclatura de las mangueras:

• Q: Salida (output).

• Conector de la tarjeta (A ó B).

• Manguera del conector (A ó B).

Así se tienen las siguientes mangueras:

• QAA (Salida, Conector A, Manguera A).

• QAB (Salida, Conector A, Manguera B).

• QBA (Salida, Conector B, Manguera A).

• QBB (Salida, Conector B, Manguera B).

La Figura 3.4 muestra la conexión del módulo a las señales digitales procedentes de los sensores.

31 Automatización y control de una planta experimental de refrigeración por compresión de vapor

Figura 3.4. Conexión del módulo de salidas digitales a las señales procedentes de la planta

En este caso para las salidas digitales solo se utiliza el conector A y la manguera A (QAA), ya que solo se necesitan ocho de ellas. En la Figura 3.5 se muestra el código de colores de los cables de la manguera.

QAB

QAA

QB

A

QB

B

Conexionado 32

20191817

QAA

QAA

01020304050607080910111213141516

Ma-GrMa-RsBl-GrBl-Rs

BlMaVeAmGrRsAzRoNeMo

Gr-RsRo-AzBl-Ve

Ma-VeBl-Am

Am-Ma

Ma-Gr

Ma-Rs

Bl-Gr

Bl-Rs

Bl

Ma

Ve

Am

Gr

Rs

Az

Ro

No utilizados

Figura 3.5. Código de colores de la manguera QAA

En las Figuras 3.6 y 3.7 se muestra el esquema de conexión de todas las salidas digitales. El código usado para identificar los elementos del cuadro eléctrico es el mismo utilizado en el Proyecto Eléctrico.

33 Automatización y control de una planta experimental de refrigeración por compresión de vapor

Figura 3.6. Esquema de conexiones de las salidas digitales en el cuadro eléctrico (I)

Az Ro

AmGr Rs Ve

Bornero X325 31 3226 33

A2 A1

14 11

OSAKA 5

13 15 11 12

23 24

RELÉ DE SELECCIÓN DEL CONTROL DE LA

VÁLVULA 5

A2 A1

22 12 21 11 24 14

Relé Estado Sólido

13 14

A2 A1

17

2 3

33 34

A2 A1

14 11

OSAKA 20

13 15 11 12

23 24

RELÉ DE SELECCIÓN DEL CONTROL DE LA

VÁLVULA 20

A2 A1

22 12 21 11 24 14

Relé Estado Sólido

13 14

A2 A1

2 3

35 36

Figura 3.7. Esquema de conexiones de las salidas digitales en el cuadro eléctrico (II)

3.4 Módulos mixtos de entradas y salidas analógicas

Como se comentó en la sección 2.10, se dispone de 3 módulos mixtos de 4 entradas analógicas y 2 salidas analógicas del modelo BMX AMM0600. A continuación se muestran las conexiones de cada uno de los módulos al resto de elementos del cuadro eléctrico.

Conexionado 34

3.4.1 Módulo BMX AMM0600 (I)

En este primer módulo se cablean las señales de presión procedentes de las sondas situadas en la descarga del compresor booster, en la aspiración y descarga del compresor principal, y la correspondiente a la salida del condensador (del lado del refrigerante), ya sea de aire o agua. Como salidas, se utiliza únicamente el primer canal, cableándose la velocidad de giro del ventilador de aire. En la Figura 3.8 se muestra un esquema de las conexiones realizadas, incluyendo la fuente de alimentación de 24 V.

Figura 3.8. Conexiones de la tarjeta BMX AMM0600 (I)

3.4.2 Módulo BMX AMM0600 (II)

En este segundo módulo se cablean los caudales volumétricos de los fluidos secundarios (solución de glicol en el recinto a 5ºC, solución de glicol en el recinto a -20ºC y agua en el condensador), junto con la señal de presión procedente de la sonda situada en la aspiración del compresor booster. Como salidas, se cablean las resistencias eléctricas asociadas a los dos recintos, que pasan a través de los variadores de frecuencia correspondientes a las bombas de glicol (VL4 y VL5), de forma que si la bomba no está moviendo caudal, la resistencia correspondiente no puede activarse. En la Figura 3.9 se muestra un esquema de las conexiones realizadas, incluyendo la fuente de alimentación de 24 V.

35 Automatización y control de una planta experimental de refrigeración por compresión de vapor

Figura 3.9. Conexiones de la tarjeta BMX AMM0600 (II)

3.4.3 Módulo BMX AMM0600 (III)

En el tercer y último módulo se cablean las señales procedentes de los transmisores de temperatura de 4-20 mA instalados a la salida de los evaporadores del lado de la solución de glicol, en ambos recintos. Además, las sondas de presión situadas a la salida de los evaporadores del lado del refrigerante son también cableadas al autómata, aunque ya se hallan cableadas a los controladores OSAKA, pero para dotar de mayor flexibilidad a la planta se quiere disponer de estas medidas analógicas directamente en el autómata. Las salidas analógicas de esta tarjeta no se utilizan actualmente, de forma que están disponibles para futuras ampliaciones de la planta. En la Figura 3.10 se muestra un esquema de las conexiones realizadas, incluyendo la fuente de alimentación de 24 V.

Conexionado 36

Figura 3.10. Conexiones de la tarjeta BMX AMM0600 (III)

3.5 Módulo de entradas analógicas de termopares

Como se comentó en la sección 2.10, se dispone de un módulo de 8 entradas analógicas de termopares BMX ART0814. La conexión a este módulo se realiza por medio de un par de telefasts, modelo ABE7CPA412. Cada uno de estos modelos admite cuatro sondas de temperatura. En la Tabla 3.1 se detallan las conexiones realizadas en el cuadro eléctrico.

37 Automatización y control de una planta experimental de refrigeración por compresión de vapor

Tabla 3.1. Conexiones de los telefasts ABE7CPA412

Telefast 0 (situado a la izquierda) Pin Color cable Pin Bornero X3 Denominación sensor 100 Rosa y marrón 62 C-PT2 101 Blanco y rojo 60 C-PT2 102 - - - 103 Blanco y gris 61 C-PT2 104 Blanco y negro 77 C-PT7 105 Amarillo y blanco 76 C-PT7 106 - - - 107 Blanco y azul 75 C-PT7 200 Gris y blanco 80 C-PT8 201 Marrón y azul 78 C-PT8 202 - - - 203 Gris 79 C-PT8 204 Blanco y verde 71 C-PT5 205 Rojo 69 C-PT5 206 - - - 207 Verde 70 C-PT5

Telefast 1 (situado a la derecha) 100 Blanco 74 C-PT6 101 Negro 73 C-PT6 102 - - - 103 Gris y marrón 72 C-PT2 104 Marrón y verde 68 C-PT4 105 Amarillo y marrón 67 C-PT4 106 - - - 107 Rojo oscuro 66 C-PT4 200 Rojo y azul 65 C-PT3 201 Blanco y rosa 64 C-PT3 202 - - - 203 Azul 63 C-PT3 204 Rosa 59 C-PT1 205 Amarillo 57 C-PT1 206 - - - 207 Marrón 58 C-PT1

Cable morado no utilizado

3.6 Comunicación mediante ModBus

Como se especificó en la sección 2.10, el autómata dispone de puerto serie, el cual puede funcionar con las señales físicas RS-232 ó RS-485. Sobre el puerto serie es posible utilizar el protocolo ModBus, por el cual se conectarán al autómata tanto los variadores de frecuencia de las bombas y los dos compresores como los controladores de válvulas de la casa OSAKA. En la Figura 3.11 se muestra la disposición de las conexiones del puerto serie, así como los dos modos de cableado de colores estándar para un conector RJ-45 de Ethernet.

Conexionado 38

Figura 3.11. Puerto serie de la CPU en el PLC Modicom M340 y colores del cableado estándar

El estándar RS-485 define un bus para la transmisión serie multipunto, donde, en un instante, puede haber un equipo transmitiendo y varios recibiendo. La comunicación es semidúplex, de forma que un equipo puede enviar y recibir datos, pero no a la vez. El cableado básico consiste en un par de hilos de cobre trenzados sobre el que se transmite una señal diferencial para enviar los bits de datos, que es bastante inmune a las interferencias y admite largas distancias. Además del par trenzado para datos, pueden usarse líneas de 0 y 5 V para alimentar dispositivos del bus. Los bits se transmiten mediante una trama asíncrona.

En los extremos del cable trenzado del bus RS-485 se requiere unas resistencias terminales de 120 Ω, que se pueden conectar en serie con una capacidad de 1 nF. La capacidad hace que la resistencia solo tenga efecto con señales de frecuencias altas, esto es, cuando se transmiten datos. En la Figura 3.12 se muestra el cableado necesario para la configuración del bus con un maestro y dos esclavos.

Figura 3.12. Cableado de los interfaces serie con RS-485

La instalación realizada inicialmente incluía la conexión en bus de todos los variadores de frecuencia y los controladores OSAKA, y el autor, con la colaboración del equipo encargado de este Proyecto, ha realizado la extensión del bus hasta el autómata, a través de su puerto serie. Uno de los extremos del bus está en el variador VL1, correspondiente al compresor principal, el cual dispone de un conmutador hardware para declararlo como

39 Automatización y control de una planta experimental de refrigeración por compresión de vapor

extremo de bus, de forma que no fue necesario instalar la resistencia terminal y el condensador, sino simplemente activar dicho conmutador. El otro extremo del bus está en el autómata, y ya que los PLC M-340 no incluyen internamente la resistencia terminal y la capacidad, fue necesario instalar ambas en el cable RJ-45 que llega al puerto serie del autómata.

Conexionado 40