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INSTRUMENTACION INDUSTRIAL IIIV CICLO

Laboratorio N° 8

CONFIGURACION DE CONTROLADOR SIPART DR20

2015-1

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CONFIGURACIÓN DE CONTROLADOR SIPART DR20

ObjetivosConfigurar las estructuras y parámetros del controlador Sipart DR-20 y analizar sus efectos

Introducción teóricaUn controlador es un dispositivo que tiene una salida que varía para regular una variable controlada de una manera específica y puede ser un dispositivo analógico o digital. Un controlador automático varía su salida automáticamente, en respuesta a una entrada directa o indirecta de una variable de proceso medida. Para que el controlador pueda realizar esta función es necesario que sea configurado, teniendo presente los tipos de señales de entrada y salida (0 a 20mA, 4 a 20mA, 1 a 5VDC, etc.), operaciones de linealización o de raíz cuadrada, rangos de la variable medida, algoritmo de control, estrategia de control, etc.

PreparaciónRevisar el manual del controlador Sipart DR-20

Equipos y materiales

Controlador Sipart DR-20 Generador de corriente Multímetro Cables

Procedimiento

1. Identificar los elementos y funciones del panel frontal mostrado en la figura 1

1: ……………………………………………………………………………………

2:…………………………………………………………………………………….

3:…………………………………………………………………………………….

3.1:…………………………………………………………………………………..

3.2: ………………………………………………………………………………….

4:…………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………..……………………………………………………………………………………..

4

5.1:…………………………………………………………………………………..

5.2:…………………………………………………………………………………..

6:…………………………………………………………………………………….

5

7.1: ………………………………………………………………………………….

7.2:…………………………………………………………………………………..

8:…………………………………………………………………………………….……………………………………………………………………………………..……………………………………………………………………………………..

9.1:…………………………………………………………………………………..

9.2: …………………………………………………………………………………..

10:…………………………………………………………………………………….

11:…………………………………………………………………………………….

12.1:…………………………………………………………………………………..

12.2: ………………………………………………………………………………….

13:…………………………………………………………………………………….

14:…………………………………………………………………………………….

6

Figura 1. Panel frontal

6

2. Configuración de señal de entrada de 4 a 20mA

Estructura #3 = 1 Estructura #4 = 1 Otras estructuras iguales a

cero Parámetro LA =

0 Parámetro LE =

100

Conectar la salida Y del controlador al terminal positivo de un miliamperímetro y el terminal negativo de este a la entrada análoga AE1 del controlador. Poner la estructura #37 en 1 y al controlador en modo manual, luego con los botones 5.1 y5.2 variar la corriente de 4 a 20mA y observar la indicación en el display 4. Anotarlos resultados en la tabla 1. Calcular el error como PV(%)-Display(%)

PV (mA) 4 8 12 16 20PV (%) teórico 0 25 50 75 100Display (%) 0% 25.1% 49.6% 74.6% 98.8%Error 0 0.1 0.4 0.4 1.2

Tabla 1

3. Configuración de señal de entrada de 0 a 20mA

Estructura #3 = 1 Estructura #4 = 0 Otras estructuras iguales a

cero Parámetro LA =

0 Parámetro LE =

100

Conectar la salida Y del controlador al terminal positivo de un miliamperímetro y el terminal negativo de este a la entrada análoga AE1 del controlador. Poner la estructura #37 en 0 y al controlador en modo manual, luego con los botones 5.1 y5.2 variar la corriente de 0 a 20mA y observar la indicación en el display 4. Anotar los resultados en la tabla 2. Calcular el error como PV(%)-Display(%)

PV (mA) 0 4 8 12 16 20PV (%) teórico 0 20 40 60 80 100Display (%) 0.1% 20.1 39.9 59.8 79.6 101.8Error 0.1 0.1 0.1 0.2 0.4 1.8

Tabla 2

4. Configuración de señal de salida de 4 a 20mA

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Estructura #3 = 1 Estructura #37 = 1 Otras estructuras iguales a cero Parámetro Ya = 0 Parámetro Ye = 100

Conectar la salida Y del controlador al terminal positivo de un miliamperímetro y el terminal negativo de este a la entrada análoga AE1 del controlador. Poner al

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controlador en modo manual, luego con los botones 5.1 y 5.2 variar la salida de 0% a 100%, ver display 6. Anotar los resultados en la tabla 3. Calcular el error como I(mA) teórico-I(mA)medido

Display (%) 0 25 50 75 100I(mA) teórico 4 8 12 16 20I(mA) medido 3.95 7.77 11.39 15.19 18.93Error 0.5 0.33

Tabla 3

5. Configuración de señal de salida de 0 a 20mA

Estructura #3 = 1 Estructura #37 =

0 Otras estructuras iguales a

cero Parámetro Ya =

0 Parámetro Ye =

100

Conectar la salida Y del controlador al terminal positivo de un miliamperímetro y el terminal negativo de este a la entrada análoga AE1 del controlador. Poner el controlador en modo manual, luego con los botones 5.1 y 5.2 variar la salida de 0% a 100%, ver display 6. Anotar los resultados en la tabla 4. Calcular el error como I(mA) teórico-I(mA)medido

Display (%) 0 20 40 60 80 100I(mA) teórico 0 4 8 12 16 20I(mA) medido 0.04 3.81 7.77 11.48 15.24 18.94Error

Tabla 4

6. Cambio del setpoint

a) En forma local

El led 9.1 debe estar activado

El led 14 debe estar activado

Con los botones 12.1 y 12.2 puede cambiar el setpoint y el valor se visualiza en el display 4. Considerar setpoint = 40

Estructura #3 = 1 Estructura #4 =

1 Estructura #37=1 Otras estructuras iguales a

cero Parámetros LA = 0, LE = 100, SA = 0 y SE

=100

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Conectar la salida Y del controlador al terminal positivo de un miliamperímetro y el terminal negativo de este a la entrada análoga AE1 del controlador. Poner al controlador en modo manual, luego con los botones 5.1 y 5.2 poner la corriente de salida del controlador a 10mA y observar la indicación en el display 4, c|on 9.2 activado, y anotar el error

Error (%) = SP – PV =40 - 33.6=6.4%

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b) En forma remota

El led 9.1 debe estar activado El led 14 debe estar apagado o parpadeando Estructura #1 = 4 Estructura #3 = 1 Estructura #4 = 1 Estructura #5= 1 Estructura #10 = -1 Otras estructuras iguales a cero Parámetros LA = 0, LE = 100, SA = 0 y SE =100

Conectar la salida Y del controlador al terminal positivo de un miliamperímetro y el terminal negativo de este a la entrada análoga AE2 del controlador. Poner al controlador en modo manual, luego con los botones 5.1 y 5.2 variar la corriente de salida del controlador y observar la indicación en el display 4, con 9.1 activado Anotar los resultados en la tabla 5, el error se calcula como SP(%)-Display(%)

I(mA) 4 8 12 16 20SP (%) 0 25 50 75 100Display (%) 0 22.4 45.44 69.3 91.3Error

Tabla 5

7. Linealización

Estructura #3 = 1 Estructura #4 = 1 Estructura #14=1 Otras estructuras iguales a

cero Parámetros: LA = 0, L1=12.5, L2=25, L3=37.5, L4=50, L5=62.5,

L6=75, L7=87.5 y LE=100

Conectar la salida Y del controlador al terminal positivo de un miliamperímetro y el terminal negativo de este a la entrada análoga AE1 del controlador. Poner la estructura #37 en 1 y al controlador en modo manual, luego con los botones 5.1 y5.2 variar la corriente de 4 a 20mA y observar la indicación en el display 4. Anotarlos resultados en la tabla 6. Calcular el error como PV(%)-Display(%)

PV (mA) 4 6 8 10 12 14 16 18 20PV (%)teórico 0 12.5 25 37.5 50 62.5 75 87.5 100Display (%) -1.3 10.1 22 33.4 44.9 56.4 68.6 79.5 91.3Error

Tabla 6

8. Raíz cuadrada

Caso 1: Estructura #3 = 1

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Estructura #4 = 1

12

Estructura #12=1 Estructura #14=0 Estructura #37=1 Parámetros: LA = 0 y

LE=100

Conectar la salida Y del controlador al terminal positivo de un miliamperímetro y el terminal negativo de este a la entrada análoga AE1 del controlador. Poner la estructura #37 en 1 y al controlador en modo manual, luego con los botones 5.1 y5.2 variar la corriente de 4 a 20mA y observar la indicación en el display 4. Anotar los resultados en la tabla 7.Calcular el error como Display(teórico)-Display(medido)

PV (mA) 4 6 8 10 12 14 16 18 20PV (%) teórico 0 12.5 25 37.5 50 62.5 75 87.5 100

PV /100 *100 %Display(teórico)Display (medido) 0 32 47.1 58 67.6 75.3 82.3 89 95.6Error

Caso 2: Estructura #3 = 1 Estructura #4 = 1 Estructura #12=1 Estructura #14=0 Estructura #37=1

Tabla 7

Parámetros: LA = 100 y LE=200

Conectar la salida Y del controlador al terminal positivo de un miliamperímetro y el terminal negativo de este a la entrada análoga AE1 del controlador. Poner la estructura #37 en 1 y al controlador en modo manual, luego con los botones 5.1 y5.2 variar la corriente de 4 a 20mA y observar la indicación en el display 4. Anotar los resultados en la tabla 8.Calcular el error como Display(teórico)-Display(medido)

PV (mA) 4 8 12 16 20PV (%) 0 25 50 75 100100 PV /100 *100 %Display(teórico)Display (medido) 100 147.4 167.1 182.3 195.3error

Tabla 8

9. Comunicación entre el controlador y la computadora

Estructura #1 = 0 Estructura #3 = 1 Estructura #4 = 1 Estructura #28 =0 Estructura #37 = 1

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Estructuras #42, 43, 44, 45, 46, 48 = 0 Estructura #47 = 1

Parámetros: LA = 0, LE = 100, SA = 0, SE =100, Ya=0, Ye=100

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Configuración de la computadora para realizar la comunicación:

1) Para comunicar al controlador con la computadora debemos de abrir el programa del controlador DR20, SIEMENS SIPART DDE Server

Presionar omitir Ingresar a configuración

Configuramos los parámetros de comunicación, presionamos en Save y Done

Luego ingresamos a configure/Topic Definition…

Seleccionamos DR20, luego Modify

Realizamos la configuración y aceptamos con OK, luego presionamos en Done. No cerrar la ventana del SIPART

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2) Ingresamos a Inicio/Programas/DirectSOFT32/LookoutDirect

Luego aceptar presionando en OK

3) Seleccionar File/New

Aceptar presionando en Sí

4) Seleccionar el color del panel frontal

Aceptar presionando en OK, luego se tiene el siguiente panel

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5) Ingresar a Insert/Text/plate/inset…

En Text escriba PV, luego elija el color del texto y el color del fondo, luego acepte presionando en OK

Se tiene la siguiente presentación

6) Repetir el procedimiento anterior (4) para SP y OUT

Se debe obtener la siguiente presentación

7) Seleccionar Object/Create

Tag ItemPV xSP w

OUT y

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8) Luego seleccionar Networking/DdeLink y aceptar presionando en OK

9) Complete el siguiente cuadro y presione OK

10) En la siguiente ventana presionar en Paste, luego en OK

11) Seleccione los colores del texto y del fondo, además el número de decimales y acepte con OK

Debemos de obtener la siguiente presentación

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12) Repetir el procedimiento anterior (8) para SP y PV.

Se debe obtener la siguiente ventana

13) Ingrese al menú Object/Create, luego seleccione Display/HyperTrend y acepte con OK

a. Se obtiene la siguiente ventana, en Trend width ingrese el ancho de la carta en minutos y segundos 10:00

b. En la barra de color amarillo escriba PV, luego presione en Accept y Next

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c. En la barra de color amarillo escriba SP, luego presione en Accept y Next

d. En la barra de color amarillo escriba OUT, luego presione en Accept y OK

e. Luego seleccione el color del fondo de la gráfica y el color de las líneas

f. Debemos de obtener la siguiente ventana

g. Ingresamos Insert/Scale….

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Seleccionamos una escala con el color y el respectivo rango, luego aceptamos con OK

h. Debemos de obtener la siguiente ventana

14) Grabamos el archivo, luego salimos del modo editar presionando en el teclado Control y barra espaciadora

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AnexoEstrategias de Control Sipart DR-20

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S2

1

1

1

AE2 1 AE4 YR

S2=0

S2= 1

S2=2

S2=3y

Bild 1Fig. 12 Ausgangsstrukturen 1Output structures 1Structures de sortie 1 Estructuras de la salida 1Strutture di uscita

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S1 = 0 Fixed setpoint controller (Fig. 3/4)

In this type the controller only processes the main controlled variable x1 as an analog input signal. The setpoint can be adjusted using the setpoint pushbuttons (12) if the two green LEDs(9.1 and 14) light up on the front of the device, i.e. with local mode and setpoint display. It is thus possible to block the intentional or unintentional adjustment of the setpoint by pressingpushbutton (13) (LED 14 then does not light up). The x-tracking function (with manual or tracking mode or with blocking of the manipulated variable or safety manipulated variable) isindependent thereof, i.e. x-tracking (with S17 = 1) is effective with and without LED 14).In line with the definition of the fixed setpoint controller, the device does not accept an external setpoint with this programming.

S1 = 1 Fixed setpoint controller with disturbance variable feed-forward at the input (Fig.3/5)

The constant c1 (zero offset) and the disturbance variable x2(r) which can be apportioned using c2 are added to the main controlled variable x1 (r, 1) which can be processed further as the controlled variable x:

x = x1 + c1 + c2 ∗ x2

The calculation is made between 0 and 100 %. The constants c1 and c2 can be set as parameters between -199.9 % (corresponds to number -1.999) and +199.9 % (corresponds to number 1.999).The effective controlled variable x is displayed in the selected measuring range LA to LE.If only "dynamic disturbance variable feed-forward" is required, the constant c2 is set to 0 and the input variable x2 applied directly to the D element via configuring switch S27 (see Section3.2.3 - D element).

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ANEXOS: Tablas de parámetros y estructuras del controlador DR20

Tabla 1. Parámetros del controlador DR20

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Tabla 2. Estructuras del controlador DR20

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MODELO DE INFORME

1. Portada o CarátulaTomar como ejemplo la carátula mostrada en la siguiente página.

2. Introducción:Deberá ser conciso y redactado con lenguaje propio. Debe basarse en el tema desarrollado en el laboratorio (incluyendo la finalidad del experimento y los aspectos más importantes del informe mismo). No debe exceder de una página.

3. Resultados del LaboratorioDebe contener los resultados de los experimentos, considerando: tablas, gráficos, esquemas, respuestas a preguntas realizadas, análisis de datos obtenidos y/o comportamientos observados. Asimismo, se debe considerar las aplicaciones indicadas.

4. ObservacionesResaltar los logros alcanzados y también las dificultades o errores de carácter técnico encontrados en el desarrollo de las tareas, respaldados por los cálculos o gráficos pertinentes si fuese el caso. Máximo: 8 observaciones.

5. ConclusionesSíntesis de los resultados alcanzados a la finalización del experimento. Máximo: 8conclusiones.

6. AplicacionesCuales pueden ser las aplicaciones en la industria de los temas tratados en la experiencia de laboratorio, deben ser tratadas de manera específica.

7. RecomendacionesLuego de haber realizado el laboratorio que puede sugerir para evitar errores o accidentes y usar de manera correcta los instrumentos.

8. FuentesReferencias bibliográficas o páginas web utilizadas.Las fuentes deben ser confiables por ejemplo: Fabricantes, Universidades, Instituciones como ISA, IIIE. Etc.

INSTRUMENTACION INDUSTRIAL IIV Ciclo

Informe de Laboratorio N° 8

CONFIGURACION DE CONTROLADOR SIPART DR20

Integrantes del Equipo:

CASAS MUÑOZ, Carlos QUISPE ZEGARRA,

Juan RAMÍREZ SOTO, Javier.

Profesor: Ernesto Godinez

Fecha de realización: 09 de abrilFecha de entrega: 16 de abril

2015-1

Observaciones Generales

1. La presentación del informe y toma de test se realizará al ingresar al laboratorio, en la clase siguiente a su realización.

2. Se tomará en cuenta las reglas de ortografía en la redacción del informe.3. La evaluación se realizará del siguiente modo:

PuntosAlumnos

Desarrollo 3Trabajo en equipo(f) 1,0Uso adecuado de instrumentos(b) 1,0Respuesta a preguntas 1,0

Informe 7Introducción 1,0Resultados del Laboratorio 1,0Cálculos realizados(c) 1,0Observaciones 1,0Conclusiones 1,0Aplicaciones(a) 1,0Recomendaciones 1,0

Test 1020

En caso de copia(j) total o parcial del informe el laboratorio tendrá una calificación de 5 (cinco), siendo responsables los equipos que participaron de la copia.De no cumplir con los siguientes requerimientos, se restará puntaje a la calificación del informe:

Requerimiento Puntos

Puntualidad 0,5

Carátula con estructura solicitada. Apellidos en orden alfabético. 0,5

Coma decimal. 0,5

Buena ortografía y redacción. 1

Fuentes de la información. 1

R esu l t a do s d el P r o gr a m a:

Resultado a: Los estudiantes dominan y aplican el conocimiento de la tecnología de instrumentación y control.Resultado b: Los estudiantes utilizan herramientas y equipos modernos de instrumentación y control de procesos industriales.Resultado c: Los estudiantes aplican conocimientos actuales de matemáticas, ciencia y tecnología. Resultado d: Los estudiantes realizan pruebas a dispositivos de medición y control y analizan e interpretan los resultados de su aplicación.Resultado f: Los estudiantes trabajan eficazmente en equipo.Resultado g: Habilidad para identificar, analizar y resolver problemas de tecnología.Resultado j: Compromiso con la calidad, la seguridad en el trabajo, el aprendizaje permanente y un comportamiento ético.

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