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UNIVERSIDAD POLITCNICA SALESIANA

SEDE GUAYAQUIL

FACULTAD DE INGENIERAS

TESIS PREVIA A LA OBTENCIN DEL TTULO DE

INGENIERO ELECTRNICO

A

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AGRADECIMIENTO

A Dios, que me ha brindado la oportunidad de vivir, formarme profesionalmente y

tambin la fuerza para cumplir mis metas.

A mis Padres, que siempre han sido mi apoyo incondicional.

A mis profesores, en especial al Ing. Lus Neira; quien me involucr desde que eraestudiante al rea industrial.

A la empresa Promasin S.A., en donde laboro actualmente; por el soporte tcnico y

econmico que me permitieron finalizar con xito el presente trabajo de tesis.

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DECLARATORIA DE RESPONSABILIDAD

Los conceptos desarrollados, prcticas elaboradas, anlisis realizados, lasconclusiones del presente trabajo, son exclusiva responsabilidad de la autora.

Guayaquil, Abril 12 del 2009

(f)

VANESSA OJEDA FLORES

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RESUMEN

Gracias a la evolucin de la tecnologa es posible imaginar, desarrollar y construir

nuevas soluciones para la industria cada vez ms compactas, seguras y flexibles con

miras al incremento de la productividad con la mayor eficiencia y eficacia.

En la actualidad, los sistemas automticos de control, se complementan con sistemasde campo como sensores, actuadores, accionamientos de velocidad, etc. y crecen

verticalmente dentro de la pirmide del control industrial pasando por sistemas de

supervisin, control y adquisicin de datos hasta sistemas gerenciales en donde se

puede ver en forma macro la produccin general de la planta.

Los Accionamientos de velocidad variable con control de lazo cerrado, son a penas

una parte de las muchas aplicaciones que la automatizacin industrial hoy en da

integra dentro de sus bondades y que puede ser aplicado en todo tipo de procesos en

la industria.

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EL PROYECTO

Consiste en el diseo e implementacin de un mdulo didctico para la realizacinde prcticas de automatizacin industrial enfocado a accionamientos de velocidad

variable con lazo cerrado.

El mdulo ha sido construido con dispositivos muy comunes en la industria que

fueron seleccionados con la finalidad de abarcar diferentes tpicos de

automatizacin, asegurar su utilizacin como material didctico y familiarizar a los

estudiantes con las diferentes etapas de la automatizacin industrial.

Se ha escogido simular un control de temperatura en lazo cerrado dentro de una

cmara, simulando un horno de laboratorio; el cual depender de la velocidad de

aireacin del ventilador acoplado al motor y de la conexin/desconexin de la

resistencia de 1100W instalada; por medio de un sensor de temperatura tipo PT-100

se cerrar el lazo de control.

El sistema puede ser controlado en forma local desde el panel de control ubicado en

la parte frontal del mdulo, mediante I/O Digitales, puertos de comunicacin, I/O

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NDICE

PginaCAP TULO I : ACCIONAMIENTOS DE VELOCIDAD VARIABLE

1.1 Introduccin.. 23

1.2 Qu es un Accionamiento de Velocidad Variable? 23

1.3 Ventajas de los Accionamientos de Velocidad Variable.. 241.4 Componentes de un Accionamiento de Velocidad 26

1.4.1. Carga.. 26

1.4.2 Motor Elctrico.. 26

1.4.2.1 Par Del Motor..... 27

1.4.3 Medidor de Velocidad..... 29

1.4.3.1 Resolver...... 30

1.4.3.2 Encoder...... 31

1.4.3.2.1 Encoder Incremental....... 32

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1.4.4.6.1 Convertidor Siemens Micromaster MM440 .. 421.4.4.7 Comunicacin USS.... 44

1.4.4.7.1 Caractersticas Principales.. 44

1.4.4.7.2 Especificaciones del Protocolo... 45

1.4.4.7.3 Estructura del Bus... 46

1.4.4.7.4 Estructura de los Datos tiles.. 51

1.4.4.7.4.1 Parte de Parmetros PKW.. 51

1.4.4.7.4.2 Parte de datos de Proceso PZD... 54

CAP TULO II: PROGRAMAS DE PARAMETRIZACI N YAUTOMATIZACIN

2.1 Introduccin.. 56

2.2 Microwin Step-7 V4.0 Sp5 57

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2.3.3 Lista de Parmetros.. 792.3.4 Programacin Bi-Co (Binector-Conector) 80

2.3.5 Diagramas Funcionales. 81

2.4 WINCC V6.0 SP4. 83

2.4.1 Explorador WinCC.. 85

2.4.2 Diseador de Pantallas. 87

2.4.3 Ejemplo del Diseo de una Pantalla Grfica 92

2.4.4 Run-time... 98

CAP TULO III: M DULO DID CTICO

3.1 Descripcin Funcional... 100

3.2 Diseo y Construccin del Mdulo Didctico... 100

3.3 Equipos dentro del Tablero de Control.. 101

3.3.1 Breakers de Control. 102

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3.4 Equipos que conforman el Proceso a Controlar 1143.4.1 Sensor de Temperatura. 114

3.4.2 Motor 115

3.4.3 Encoder. 116

3.4.4 Resistencia 116

3.5 Conclusiones.. 117

3.6 Recomendaciones. 118

CAPITULO IV: PR CTICAS ELABORADAS

PRCTICA # 1

Reconocimiento del Mdulo Didctico... 123

PRCTICA # 2

Control de Velocidad del Drive desde Entradas /Salidas Digitales y Anlogas

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PR CTICA # 7Supervisin y Control en Modo Manual y Automtico del Lazo de

Temperatura desde WinCC SCADA..211

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NDICE DE FIGURAS

CAP TULO I

Fig. 1.1 Accionamiento de Velocidad. 23

Fig. 1.2 Aplicaciones de los Convertidores de Frecuencia en Bombas y

Ventiladores.24

Fig. 1.3 Comportamiento del Par, Torque, Tensin y Corriente durante el

Arranque de Motores Trifsicos..25

Fig. 1.4 Corte de un Motor Asncrono Corriente Alterna 26

Fig. 1.5 Comportamiento del Par en un Motor Asncrono. 27

Fig. 1.6 Captacin de Posicin-Velocidad. 29

Fig. 1.7 Encoders y sus Componentes 31

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Fig. 1.16 Estructura de Datos tiles Protocolo USS 50

Fig. 1.17 Estructura de Parte PKW y PZD.. 50

Fig. 1.18 Telegramas Maestro-Esclavo... 53

Fig. 1.19 Parte de datos de Proceso PZD 54

CAP TULO II

Fig. 2.1 cono de Acceso Directo Microwin Step 7 Sp5. 56

Fig. 2.2 Pantalla Principal Microwin Step 7 57

Fig. 2.3 Tabla de Smbolos.. 60

Fig. 2.4 Tabla de Estado. 61

Fig. 2.5 Representacin Kop... 63

Fig. 2.6 Representacin Awl... 64

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Fig. 2.17 Ventana de Proyecto Paso 1.. 72




Fig. 2.21 Ventana de Starter 75

Fig. 2.22 Configuracin del Convertidor - Paso 1.. 75

Fig. 2.23 Alerta - Paso 1. 76




Fig. 2.27 Aviso - Paso 4.. 77

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Fig. 2.38 Pasos para crear una pantalla nueva en Graphic Designer... 92

Fig. 2.39 Propiedades de la Pantalla Grfica: Mdulo 93

Fig. 2.40 Propiedades de la Librera Hmi de Siemens... 94

Fig. 2.41 Conexin Directa de Variables 95

Fig. 2.42 Propiedades del Objeto Control 1: Motor.... 96

Fig. 2.43 Asistente Dinmico Rango de valores dinmicos. 96

Fig. 2.44 Creacin de una nueva variable .. 97

Fig. 2.45 Librera Global 97

Fig. 2.46 Propiedades del Objeto: Slider 1.. 98

Fig. 2.47 Propiedades del Equipo 98

Fig. 2.48 Activar Run-Time 99

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Fig. 3.11 Potencimetro....................................................................................... 112Fig. 3.12 Display Digital Hanyoung... 112

Fig. 3.13 Conector Profibus 113

Fig. 3.14 Borneras.. 113

Fig. 3.15 RTD. 114

Fig. 3.16 Motor Elctrico Siemens. 115

Fig. 3.17 Encoder 116

Fig. 3.18 Resistencia 116

CAP TULO IV

Fig. 4.1 Descripcin del Sistema Elctrico del Mdulo Didctico. 124

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Fig. 4.13 Configuracin de Salidas Digitales desde Starter 138

Fig. 4.14 Configuracin de Entradas Anlogas desde Starter. 139

Fig. 4.15 Configuracin de Salidas Anlogas desde Starter 140

Fig. 4.16 Consigna de Frecuencia 141

Fig. 4.17 Configuracin de Funciones Especiales 1 desde Starter.. 142

Fig. 4.18 Configuracin de Funciones Especiales 2 desde Starter.. 143

Fig. 4.19 Diagrama de Pantallas a configurar en el TD-200... 148

Fig. 4.20 Asistente TD-200 - Inicio 154

Fig. 4.21 Asistente TD-200 Configuraciones Bsicas 154

Fig. 4.22 Asistente TD-200 Mens estndar y Frecuencia de Actualizacin.. 155

Fig. 4.23 Asistente TD-200 Asignacin de Memoria 155

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Fig. 4.34 Asistente TD-200 Fin de Alarmas. 161

Fig. 4.35 Asistente TD-200 Configuracin de Idiomas 161

Fig. 4.36 Asistente TD-200 Seleccin de Idioma 162

Fig. 4.37 Asistente TD-200 Fin Conf. de Idiomas .................................. 162

Fig. 4.38 Asistente TD-200 Componentes del Proyecto.. 163

Fig. 4.39 Bloque de Configuracin Comunicacin USS.. 172

Fig. 4.40 Bloque de Control Comunicacin USS ................................ 173

Fig. 4.41 Asistente de Operaciones Control PID. 180

Fig. 4.42 Asistente de Operaciones Nmero de PID 181

Fig. 4.43 Asistente de Operaciones Configuracin del Lazo... 181

Fig. 4.44 Asistente de Operaciones Entrada/Salida del Lazo... 182

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Fig. 4.55 Asistente de Operaciones 194

Fig. 4.56 Asistente de Operaciones-HSC 195

Fig. 4.57 Asistente Operaciones Tipo de Contador. 195

Fig. 4.58 Asistente Operaciones Configuracin del Contador. 196

Fig. 4.59 Asistente Operaciones Componentes... 196

Fig. 4.60 Programacin 197

Fig. 4.61 Insertar PLC..... 198

Fig. 4.62 Listado de Smbolos insertados 198

Fig. 4.63 Configuraciones del PLC PC Access 199

Fig. 4.64 Cliente de Prueba 199

Fig. 4.65 Configuraciones de Proyecto 200

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Fig. 4.76 Ingreso de Objeto Grfico... 206

Fig. 4.77 Conexin de Variables. 207

Fig. 4.78 Asistente de Conexin Dinmica. 207

Fig. 4.79 Configuracin del Online Trend Control 208

Fig. 4.80 Conexiones Directas 210

Fig. 4.81 Vista Inicial de User Administrador. 221

Fig. 4.82 Creacin de Grupo Nuevo de Ususarios.. 222

Fig. 4.83 Pasos para Usuario Nuevo 223

Fig. 4.84 Configuraciones para usuario tipo Administrador.. 223

Fig. 4.85 Configuraciones para usuario tipo Estudiante.. 224

Fig. 4.86 Ventana de Inicio en Alarm Logging... 225

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Fig. 4.97 Pantalla Grfica Alarmas.. 234

Fig. 4.98 Configuracin de Alarmas 235

Fig. 4.99 Pantalla Grfica Usuarios. 235

Fig. 4.100 Conexin al Sistema.. 236

Fig. 4.101 Modo Manual. 236

Fig. 4.102 Modo Automtico... 237

Fig. 4.103 Tendencias Temperatura. 237

Fig. 4.104 Vista de Alarmas 238

Fig. 4.105 Vista de Usuario Actual. 238

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Tabla # 4.5 Configuracin de Entradas/Salidas Anlogas para Prctica # 2... 134

Tabla # 4.6 Parametrizacin Bi-Co del MM440 para Prctica # 2. 135

Tabla # 4.7 Frecuencias Prefijadas a configurar. 148

Tabla # 4.8 Configuracin del MM440 Prctica # 3 151

Tabla # 4.9 Configuracin de Frecuencias Fijas Prctica # 3.. 152

Tabla # 4.10 Configuracin de Entradas Digitales Prctica # 3... 152

Tabla # 4.11 Configuracin de Salida Anloga Prctica # 3... 153

Tabla # 4.12 Parametrizacin Bi-Co Prctica # 3 153

Tabla # 4.13 Configuracin del MM440 Prctica # 4.. 170

Tabla # 4.14 Configuracin USS Prctica # 4. 171

Tabla # 4.15 Parametrizacin Bi-Co Prctica # 4 171

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Tabla # 4.26 Configuracin de la red USS Prctica # 7... 217

Tabla # 4.27 Configuracin de salida anloga Prctica # 7.. 218

Tabla # 4.28 Parametrizacin Bi-Co Prctica # 7. 218

Tabla # 4.29 Diagnstico USS Prctica # 7.. 219

Tabla # 4.30 Alarma Prctica # 7. 227

Tabla # 4.31 Pantallas Grficas Prctica # 7 228

Tabla # 4.32 Valores del Puntero segn Pantalla Grfica... 234

ANEXOS

ANEXO 1: Glosario

ANEXO 2: Diagramas Elctricos del Mdulo

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CAPTULO IACCIONAMIENTOS DE

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CAPTULO I

1.1 INTRODUCCIN

La Automatizacin Industrial y los Accionamientos de Velocidad Variable, son dos

campos dentro del Control Automtico, que da a da permiten integrar sistemas de

control con los de potencia con la finalidad de maximizar los niveles de produccin

en la industria. La gran meta de volver determinado proceso ms eficaz y eficiente

origina mltiples aplicaciones para la automatizacin y los diferentes tipos de

accionamientos de velocidad variable.

La industria, en general, se compone de muchos sistemas y la interaccin entre ellos

permite la creacin de diferentes productos finales. Algunos sistemas, que antes

requeran de un conjunto de controles para el accionamiento del motor principal para

la ejecucin de un determinado proceso, pueden ser reemplazados hoy en da por un

equipo convertidor de frecuencia, el cual mejora la eficiencia del sistema por tener

menos equipos en el lazo de control y permite la fcil deteccin y correccin de

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1.3 VENTAJAS DE LOS ACCIONAMIENTOS DE VELOCIDAD VARIABLE

El control de procesos y el ahorro de la energa son las dos de las principales razones

para el empleo de convertidores de frecuencia. Histricamente, los convertidores de

frecuencia fueron desarrollados originalmente para el control de procesos, pero el

ahorro energtico ha surgido como un objetivo tan importante como el primero.

Un equipo accionado mediante un Convertidor de Frecuencia emplea generalmente

menor energa que si dicho equipo fuera activado a una velocidad fija constante. Los

ventiladores y bombas representan las aplicaciones ms llamativas. Por ejemplo,

cuando una bomba es impulsada por un motor que opera a velocidad fija, el flujo

producido puede ser mayor al necesario. Para ello, el flujo podra regularse mediante

una vlvula de control dejando estable la velocidad de la bomba, pero resulta mucho

ms eficiente regular dicho flujo controlando la velocidad del motor, en lugar de

restringirlo por medio de la vlvula, ya que el motor no tendr que consumir una

energa no aprovechada.

Ventilador Bomba
http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Control_de_proceso&action=edit&redlink=1http://es.wikipedia.org/wiki/Ahorro_energ%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/wiki/Ahorro_energ%C3%A9ticohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Control_de_proceso&action=edit&redlink=1

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Control de la aceleracin.

Distintas velocidades de operacin para cada fase del proceso.

Compensacin de variables en procesos variables.

Permitir operaciones lentas para fines de ajuste o prueba.

Ajuste de la tasa de produccin.

Permitir el posicionamiento de alta precisin.

Control delPar o momento del motor (torque).

Devolucin de energa a la red con filtracin de armnicos

En la figura siguiente se puede observar las diferencias entre arranques directos,

arranque estrella-tringulo y los arranques suaves que son muy fciles de programar

con convertidores de frecuencia. Las curvas color verde corresponden a arranques

directos, las azules a arranques estrella-tringulo y las naranja a arranques suaves con

convertidor de frecuencia.

Se puede notar claramente la gran mejora en cuanto a consumo de corriente y

momento o par del motor empleado hasta alcanzar la velocidad de sincronismo o
http://es.wikipedia.org/wiki/Par_motorhttp://es.wikipedia.org/wiki/Torquehttp://es.wikipedia.org/wiki/Torquehttp://es.wikipedia.org/wiki/Par_motor

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1.4 COMPONENTES DE UN ACCIONAMIENTO DE VELOCIDAD

Los accionamientos de velocidad variable, son aplicables tanto a motores de

corriente alterna como a los de corriente continua. Indiferentemente, encontraremos

como componentes del accionamiento: carga, motor elctrico, detector de velocidad

o de posicin y convertidor de frecuencia.

1.4.1 Carga

Se conoce como carga del accionamiento, a todo equipo, sistema, o conjunto de

piezas que se encuentran acopladas al motor que es controlado por el convertidor de

frecuencia.

1.4.2 Motor Elctrico

Equipo capaz de convertir energa elctrica en energa mecnica. Los motores

elctricos tienen dos partes principales: rotor y estator. Ambos producen campos

magnticos que interactan para producir fuerzas que hacen girar al eje del motor.

Los Motores se clasifican en Motores de Corriente Alterna y Motores de Corriente

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El par o momento es la fuerza que es capaz de ejercer un motor en cada giro. El giro

de un motor tiene dos caractersticas: el par y la velocidad de giro.

Fig. 1.5 Comportamiento del Par en un motor asncrono

Fuente: Motor de Induccin/Convertidores Teora Bsica- Siemens

1.0

2.0

2.5

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0

Par mximo

Par nominal

Flujo constante Debilitamiento del campo

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donde:

k constante dada por el fabricante del motor

es el par motor en Nm (aplicado al eje del motor)

VM es la tensin

Iw Componente activa de corriente

Podemos llegar a la conclusin que al mantener la tensin nominal en los bornes del

motor VMy aumentar su frecuencia sobre la nominal , esto adems de causar el

aumento de velocidad deseado provocar que el par mximo disminuya y entre a la

zona de debilitamiento de campo, tal como lo indica la figura 1.5.

Por combinacin del par y la velocidad se obtiene la potencia, definida as:

=P

Frmula 1.3 Potencia en funcin del torque

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En losmotores elctricos, si se mantiene constante la tensin, el par aumenta para

mantener la velocidad cuando la carga, acompaado del aumento en la corriente

consumida.

1.4.3 Medidor de Velocidad:

Dispositivo capaz de detectar la velocidad de un equipo o sistema. En el caso

especifico de motores, generalmente, se encuentran los siguientes dispositivos:

Sine output

Cosine output

Excitation: 2-10 kHz

Rotating

transf.

V

Vsine track

cosine

trackVsine track

t

Resolver

RolDisco

A B NI

Foto-transistor Apertura

Lentescondesadores

LED

Encoder(multi-vueltas)

A1:Posicin

absoluta

B1:
http://es.wikipedia.org/wiki/Motores_el%C3%A9ctricoshttp://es.wikipedia.org/wiki/Tensi%C3%B3n_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Corrientehttp://es.wikipedia.org/wiki/Corrientehttp://es.wikipedia.org/wiki/Tensi%C3%B3n_el%C3%A9ctricahttp://es.wikipedia.org/wiki/Motores_el%C3%A9ctricos

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Tabla 1.1 Comparacin entre dispositivos captadores de Posicin-Velocidad


1.4.3.1 Generador de pulsos (resolver) de 2 polos

Sen / Cos -

evaluacin paraposicin y velocidaddel rotor

Uso

Ventajas

Resolver

Principio

Sen / Cos - evaluacin

para posicin yvelocidad del rotor

Evaluacin de onda

cuadrada, pistas A,B, pulso de cero yseales invertidas

1FK6, 1FT6,

1PA6, 1PL6

1FK6, 1FT6,

1PA6, 1PL6

1LA5/7, 1LA8, 1LA1

1PA6 , 1PL6, 1PQ

Robusto, buen precio Caracterstica muy

buena para aplicacionesa muy bajas velocidades

Buen precio, cables

largos,fcil instalacin

Circuito complejo deevaluacin

200 m

Circuito complejo deevaluacin

100 m

La posicin del rotorno es reconocida ams de 300 m

Encoder Generador de pulsos

Desventajas

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Podemos observar en la tabla 1.1 algunas de sus aplicaciones recomendadas de

motores Siemens, en donde constan Servomotores sincronos y asncronos. La

velocidad mxima de captacin es de 15000 rpm.

1.4.3.2 Encoder

Figura 1.7: Encoders y sus componentes

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1.4.3.2.1 Encoder incremental

Este tipo de encoder se caracteriza porque determina la velocidad y posicin del eje

del motor dentro de una revolucin, contando el nmero de impulsos que se generan

cuando un rayo de luz, es atravesado por marcas opacas en la superficie de un disco

unido al eje.

En el estator hay como mnimo dos pares de fotorreceptor pticos, escalados un

nmero entero de pasos ms de paso.

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adicional que genere un pulso por vuelta y la lgica puede dar nmero de vueltas ms

fraccin de vuelta.

La resolucin del encoder depende del nmero de impulsos por revolucin.

1.4.3.2.2 Encoder absoluto

En el encoder absoluto, el disco contiene varias bandas dispuestas en forma de

coronas circulares concntricas, dispuestas de tal forma que en sentido radial el rotor

queda dividido en sectores, con marcas opacas y transparentes codificadas en cdigo

Gray.

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n2

360

angularResolucin =

Frmula 1.5: Resolucin Angular


Generalmente, los encoders incremntales proporcionan mayor resolucin a un costo

ms bajo que los encoders absolutos. Adems, su electrnica es ms simple ya que

tienen menos lneas de salida. Un encoder absoluto tiene una lnea de salida por cada

bit, una lnea de poder y la tierra.

1.4.3.3 Tacogenerador

Internamente consta de una bobina, la cual, por induccin, genera un voltaje alterno

o continuo proporcional a la velocidad de rotacin del motor. La tensin que genera

se describe en sus datos de placa en funcin de las revoluciones a las que gira el eje

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Control vectorial sin sensores (sensorless vector control)

Control vectorial con detector de velocidad

Control de flujo corriente FCC (flux current control) para una mejora de la

respuesta dinmica y control del motor

Control en lazo cerrado utilizando una funcin PID (proporcional, integral y

diferencial), con auto-ajuste

Caractersticas de proteccin:

Proteccin de sobre tensin/mnima tensin

Proteccin de sobre temperatura para el convertidor

Proteccin de defecto a tierra

Proteccin de cortocircuito

Proteccin trmica del motor por I2t

Proteccin del motor mediante sondas PTC/KTY

1.4.4.1 Principio de funcionamiento de los convertidores de frecuencia

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En definitiva, estos dispositivos entregan voltaje y frecuencia variable conforme a la

necesidad del motor y la carga a l conectada. Para tal efecto, toma la alimentacin

elctrica de la red, la cual tiene voltaje y frecuencia fija, la transforma en un voltaje

continuo (Rectificador ms Filtro) y luego lo transforma en voltaje alterno trifsico

de magnitud y frecuencia variable por medio de un Inversor. Contando slo con esta

ltima etapa (Inversor) es posible tambin alimentar estos motores a partir de un

suministro de corriente continua (por ejemplo bateras). Tambin se puede contar con

un rectificador monofsico de modo de poder alimentar un motor trifsico a partir de

una fuente de alimentacin monofsica.

La forma de onda del voltaje de salida en estricto rigor no es una sinusoide perfecta,

toda vez que entregan una seal de pulso modulada a partir de una frecuencia de

conmutacin alta. En todo caso con los equipos actuales, donde podemos encontrar

frecuencias de conmutacin del orden de los 50 KHz, los contenidos de armnica son

bastante bajos, por lo que agregando filtros pasivos cumplen las exigencias

normativas impuestas por muchos pases.

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gran cantidad de terminales de control para conectar entradas y salidas digitales y

anlogas, puertas de comunicacin de datos y una gran cantidad de parmetros de

configuracin.

1.4.4.2 Ecuaciones caractersticas

Para el caso de unmotor sincrono,la velocidad se determina mediante lasiguiente expresin:

P

fNs

=

120

Frmula 1.6: Velocidad angular de un motor sncronoFuente: Maquinaria Elctrica Chapman

Cuando se trata de motores de induccin, se tiene:

( )sf 1120
http://es.wikipedia.org/wiki/Motor_s%C3%ADncronohttp://es.wikipedia.org/wiki/Motor_s%C3%ADncrono

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39/274

disminuir la velocidad del eje. Por ello es que este tipo de convertidores manipula la

frecuencia de alimentacin al motor a fin de obtener el control de la velocidad de la

mquina

1.4.4.3 Tipos de Control de Velocidad

1.4.4.3 1 Control Tensin/Frecuencia

1.4.4.3.1.1 Control U/f lineal

Puede ser usado para aplicaciones con par variable y constante: cintas

transportadoras, bombas de desplazamiento positivo.

1.4.4.3.1.2 Control U/f lineal con FCC (Flux Current Control)

Este modo de control se puede emplear para mejorar la eficiencia y la

respuesta dinmica del motor.

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40/274

cerrado en donde la velocidad de giro es constante en todo momento aunque

esto desemboque en prdida de torque o debilitamiento de campo.

1.4.4.4.3.3 Control de Torque

El Torque es un parmetro calculado internamente por el convertidor en

funcin de la velocidad de rotacin; obviamente el control de Torque con

sensor de velocidad ser ms exacto que aquel que no posea sensor.

1.4.4.4 Seleccin de los Convertidores de Frecuencia

Para una adecuada seleccin de equipos en el campo de la automatizacin, se debe en

primer lugar diagramar los requerimientos del cliente y determinar la plataforma

tecnolgica que cumpla a cabalidad con lo requerido, considerando: niveles de

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41/274

Una vez seleccionado el motor, se procede a seleccionar el Convertidor de

Frecuencia, tomado en cuenta los datos de placa de motor y requerimientos del

sistema de automatizacin en general como por ejemplo si ste debe ser capaz de

integrarse a una plataforma Profibus, USS o simplemente ser comandado va I/O

integradas.

Recuerde utilizar convertidores de frecuencia con capacidad inmediata superior a la

potencia nominal de motor.

1.4.4.5 Aplicaciones de los Convertidores de Frecuencia

Sector Aplicacin

Automocin y Equipos de

Transporte

Cintas transportadoras, bombas, marina

Qumica y FarmacuticaCentrifugas, agitadores, bombas, ventiladores,

mquinas de llenado, etiquetadoras

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Sector Aplicacin

Papel e Imprenta

Bombas, agitadores de pulpa, bobinadoras,

lavadoras, lneas de papel y cartn

Plstico y Caucho

Extrusoras, estiradotas, mquinas de

inyeccin, moldeadoras, cortadoras,

bobinadoras

Piedra, Arcilla y VidrioCintas transportadoras, taladradoras,

trituradoras, hornos, paletizadoras

Fibra y Textil Bobinadoras, Tejedoras, telares, cortadoras

Agua Bombas, ventiladores, tratamiento de agua,depuradoras

MaderaAserraderos, tornos, lneas de contrachapado,

cintas transportadoras, posicionamiento

Tabla 1.2: Aplicaciones de los Convertidores de Frecuencia


Una curva lineal tensin - frecuencia es adecuada para la mayora de las

aplicaciones.

Podr usarse una curva cuadrtica para el caso de bombas y ventiladores, con el fin

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- Va Software: Complementada con algn dispositivo o interfase para comunicar el

convertidor y el PC y as descargar las configuraciones adecuadas al equipo. En el

caso del MM440, se cuenta con Starter como software de parametrizacin.

Los parmetros a configurar son muy similares entre convertidores de diferentes

Fig. 1.11 Panel Operador Bsico - BOP

Fuente: Manual MM440

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Acontinuacin se deber ir navegando y modificando los parmetros listados en la

siguiente tabla, los cuales son los ms esenciales para el funcionamiento del

accionamiento de velocidad:

No ParmetroNivel deAcceso

Descripcin

1 P0100 1 Europa/Norte Amrica

2 P0205 3 Aplicacin del convertidor3 P0300 2 Seleccin del tipo de Motor

4 P0304 1 Tensin nominal del Motor

5 P0305 1 Corriente nominal del Motor

6 P0307 1 Potencia nominal del Motor

7 P0308 2 CosPhi nominal del Motor

8 P0309 2 Rendimiento nominal del Motor

9 P0310 1 Frecuencia nominal del Motor

10 P0311 1 Velocidad nominal del Motor

11 P0320 3 Corriente de magnetizacin del motor

12 P0335 2 Ventilacin del motor

13 P0640 2 Factor de sobrecarga del motor (%)

14 P0700 1 Seleccin de la Fuente de rdenes

15 P1000 1 Seleccin de la consigna de frecuencia

16 P1080 1 Velocidad Min

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45/274

Parametrizaciones ms complejas se desarrollarn en el Captulo IV en donde se

detallan las prcticas propuestas para presente mdulo didctico.

1.4.4.7 Comunicacin USS

USS-Interfase en Serie Universal es un protocolo de comunicacin propio de

Siemens para establecer comunicacin entre loc convertidores de frecuencia como el

MM440 y el PLC Siemens S7-200 o PCs, en donde el convertidor siempre actuar

como esclavo.

El usuario puede instalar, con ayuda del protocolo USS, tanto una conexin punto a

punto en serie como un acoplamiento de bus en serie entre un maestro de jerarqua

superior y varios sistemas de esclavos.

El protocolo USS ofrece al usuario la posibilidad, tanto de realizar labores de

automatizacin, que exigen una transmisin de telegrama cclico (longitud de

telegrama fija), as como tareas de visualizacin (longitud de telegrama variable).

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Interface de datos hacia el aparato base segn el "PERFIL de accionamientos de

velocidad variable". Eso significa que las informaciones para el accionamiento se

transmiten con USS del mismo modo que con PROFIBUS-DP

Aplicable para puesta en marcha, servicio de asistencia y automatizacin

Programas de PC (p. ej. STARTER y DriveMonitor)

De fcil incorporacin a sistemas especficos del cliente

1.4.4.7.2 Especificacin del protocolo

El protocolo USS define una tcnica de acceso segn el principio de maestro-esclavo

para la comunicacin a travs de un bus en serie. Tambin permite la comunicacin

punto a punto (un solo maestro, un solo esclavo).

Al bus se le puede conectar un maestro y un mximo de 31 esclavos. El maestro

selecciona cada uno de los esclavos a travs de un signo de "direccin" en el

telegrama. Un esclavo por s mismo nunca puede tomar la iniciativa de emisin.

No es posible el intercambio de informacin directa entre los esclavos. La

comunicacin se realiza con el sistema semiduplex. La funcin de maestro no se

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Los ajustes y parametrizaciones necesarios se deben efectuar tanto en el maestro

como en los esclavos y ya no se pueden modificar con el bus en funcionamiento.

La codificacin de rdenes en los signos tiles no es parte integrante del protocolo.

El contenido de los datos / signos tiles para las unidades MICROMASTER se

trata en la seccin 3.7.1.2 "Estructura de los datos tiles".

STX LGE BCC

Parameter IDand value

Control word/status word set-points/actual values

Process data

Net data, max. 252 byADR

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El bus USS est basado en una topologa de enlace sin cables de derivacin. Cada

uno de los extremos de la lnea termina en un usuario. La longitud mxima de cable

(50 m) y con esto la distancia mxima entre el maestro y el ltimo esclavo est

limitada por las caractersticas del cable, las condiciones del entorno y la velocidad

de transmisin.1

El lmite mximo de usuarios es 33 (1 maestro y 32 esclavos) dispuestos tal como lo

muestra la figura 1.13.

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mismas lneas para transmitir en ambas direcciones. Esto posibilita un cableado

sencillo y barato, funcionamiento en ambientes con perturbaciones y una alta

velocidad de transmisin. Para el cableado del bus se utiliza un cable apantallado de

dos hilos trenzados.

Para que el bus USS funcione libre de interferencias se deben conectar resistencias a

ambos extremos de los cables del bus. El cable del bus se debe ver como una nica

lnea desde el primer usuario USS (p. ej. maestro) al ltimo (p. ej. convertidor), o sea

hay que poner una resistencia en cada extremo del cable.

NOTA

En estado de suministro las resistencias terminales de bus no estn conectadas.

Tngase en cuenta el hacer la conexin solamente con el primero y el ltimo de los

usuarios del bus. La conexin de las resistencias terminales se debe hacer en

estado libre de tensin.

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Para la comunicacin de MICROMASTER va RS485 se necesita:

1. Alimentacin de corriente

2. Una resistencia terminal en cada extremo del bus entre P+ y N-

Fig. 1.15 Conexin de Resistencia Terminal, Comunicacin USS con RS-485


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Si la primera o la ltima estacin del bus es un controlador de la serie S7-200,

pueden utilizarse conectores SIMATIC PROFIBUS, p. ej. 6ES7972-0BA41-0XA0,

para la pretensin y para la terminacin.

Al hacer la instalacin hay que tomar en cuenta que las interferencias EMC no

causen interrupciones en la comunicacin o deterioros en el driver RS485.

Se deben tomar las medidas mnimas siguientes:

1) Apantallar el cable del motor y poner a tierra ambos extremos de la pantalla.

Evitar en lo posible discontinuidades en los cables.

2) Todos los puntos de empalmes deben tener un buen contacto a tierra.

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1.4.4.7.4 Estructura de los datos tiles

El bloque de datos tiles se divide en las dos partes siguientes:

PKW (Parmetro/Indicativo/Valor)

PZD (Datos de proceso)

La estructura de los datos tiles se representa de la siguiente forma:

Fig. 1.16 Estructura de datos tiles Protocolo USS


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Con el mecanismo PKW se pueden procesar, por medio de cada interface en serie

con protocolo USS, las siguientes funciones:

Lectura y escritura de los parmetros

Lectura de la descripcin de parmetro de un parmetro

La parte PKW se puede ajustar de forma variable por medio del parmetro P2013

segn requiera la aplicacin:

o 3 palabras P2013 = 3

o 4 palabras P2013 = 4

o longitud variable de palabras P2013 = 127

El ajuste fijo de la parte PKW a tres palabras se tiene que realizar en el maestro y en

el esclavo. Este ajuste se realiza durante la puesta en servicio y no se debe modificar

mientras est en funcionamiento el bus.

El largo y el contenido de los elementos PWE1 hasta PWEm en el telegrama de

respuesta, dependen del pedido del maestro. Longitud variable significa que solo se

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Fig. 1.18 Telegramas Maestro-Esclavo


Significados:

AK I di ti d t t

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1.4.4.7.4 .2 Parte de datos de proceso PZD

La parte PZD contiene las seales necesarias para la automatizacin:

Palabra/s de mando y consigna/s del maestro al esclavo

Palabra/s de estado y valor/es real/es del esclavo al maestro.

Las dos partes juntas forman el bloque de datos tiles. Est construccin es

igualmente vlida para el telegrama del maestro al esclavo y del esclavo al maestro.

La longitud de la parte PZD est determinada por el nmero y la dimensin de los

elementos PZD (P2012). Al contrario de la parte PKW (que puede ser variable), en

esta parte, se tiene que determinar siempre la longitud entre los usuarios (maestro y

esclavo). La cantidad mxima de palabras PZD por telegrama est limitada a 8 en

MICROMASTER (USS longitud PZD en MICROMASTER se ajusta mediante el

parmetro P2012). En el PZD1 se debe transmitir siempre la palabra de mando 1 o la

palabra de estado 1 (segn la direccin de transmisin). En la PZD2 siempre el valor

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Recuerde lo siguiente con respecto a los datos PZD:

Mximo 8 palabras PZD.

Mnimo 0 palabras PZD, o sea sin rea PZD en los datos tiles.

En el bus USS se transmite PZD n antes que PZD n+1

En los MICROMASTER no se puede transmitir ninguna palabra doble en el rea

PZD.

Los datos que recibe el MICROMASTER son interpretados como palabras de 16

bites. Con ayuda de la asignacin de parmetro dada se lleva a cabo la

interpretacin correcta.

Si se transmiten datos de proceso (datos PZD) del MICROMASTER al maestro,

las variables fsicas se normalizan a valores de 16 bits (representacin hexadecimal

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CAPTULO II

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2.1 INTRODUCCIN

En el mundo de la automatizacin y control de procesos; todos los equipos de controltienen una forma de programacin y parametrizacin especial de acuerdo al

fabricante, con interfases lo ms amigable posible en beneficio del programador o el

tcnico de puesta en marcha.

Para la programacin y parametrizacin de los equipos instalados en el mdulodidctico del presente tema de tesis, se utilizarn los siguientes programas: Microwin

Step 7 V4.0 SP-Service Pack 5, para el PLC S7-200, sus mdulos de expansin,

procesador de comunicacin y Visualizador de Textos TD-200; Starter V4.3, para el

convertidor de frecuencia Siemens MM440 y por ltimo WinCC V6.0 SP 4 como

sistema SCADA-Control System and Data Adquisition.

En las secciones siguientes, se explicar algunos procesos bsicos para el correcto

manejo de estas herramientas de programacin y parametrizacin. Para mayor

informacin se puede consultar el men de ayuda de cualquiera de los programas en

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2.2.1 PANTALLA PRINCIPAL DE MICROWIN STEP 7

La Fig. 2.2 nos visualiza el esquema de la pantalla principal del Microwin Step7, con

sus diferentes barras de herramientas y ventanas.

Barra de Ttulo Barra de Men Lista de Funciones

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Muestra en forma de smbolo las opciones ms utilizadas. Estos smbolos son

auto explicativos; entre ellos: agregar bobina, contacto abierto, run, stop, etc.

Barra de navegacin.Ubicada en la parte lateral derecha de la ventana del programa Microwin Step 7 y

se compone de diferentes accesos directos a herramientas de programacin

mediante botones.

rbol de operaciones.Ubicado junto a la Barra de Navegacin; muestra todos los elementos y

operaciones disponibles para el desarrollo del proyecto, de acuerdo al editor de

programa elegido (KOP, FUP o AWL) y la jerarqua del proyecto.

Ventana de resultados.Ubicada en la parte inferior de la ventana del programa Microwin Step 7 y sobre

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En la figura 2.2 tambin se puede observar las partes fundamentales de un proyecto

en Microwin Step 7, entre las cuales destacan:

Editor de programasContiene el programa ejecutable y los comentarios. El programa ejecutable est

formado por el programa principal (OB1), las subrutinas y las interrupciones

programadas. Cabe recalcar que el cdigo se traduce al ser cargado a la CPU, pero

los comentarios no se traducen ni se cargan.

Bloque de datosContiene datos (valores iniciales en memoria, valores de constantes) y comentarios.

Los datos se traducen y se cargan a la CPU.

Mdulo de datos del sistemaPosee la informacin de la configuracin y los parmetros de la comunicacin,

rangos de remanencia filtros de entradas analgicas y digitales valores para las

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Observacin: La tabla de smbolos es una base de datos comn que puede ser

utilizada por otras herramientas como:

Editor FUP/KOP/AWL Tabla de estado Lista de referencias cruzadas.

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Recuerde que los valores de temporizadores o contadores se pueden observar como

bits o palabras. Si Usted observa el valor de un temporizador o un contador como bit,

entonces ver el estado de su salida resultante (por ejemplo activado o desactivado).Si Usted lo observa con formato de palabra entonces ver su valor actual.

Despus de haber cargado el programa en el PLC, Usted puede crear una o ms

tablas de estado para monitorear o testear la ejecucin del programa.

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memoria de una longitud fija. De este modo, los nmeros y cifras, los textos o los

tipos de parmetros se representan en diferentes formatos.

Denominacin Longitud rea Descripcin

BOOL 1 Bit 0 a 1 Valor Booleano

BYTE 8 Bits 0 a 255 Byte sin signo

BYTE 8 Bits -128 a 127 Byte con signo

WORD 16 Bits 0 a 65 535 Entero sin signo

INT 16 Bits -32 768 a 32677 Entero con signo

DWORD 32 Bits 0 a 429496729 Entero Doble sin signo

DINT 32 Bits -2147483648 a

+2147483647

Entero Doble con signo

REAL 32 Bits +1,175495E-38 a+3,402823E+38

-1,175495E-38 a

-3,402823E+38

Valor de 32 bits IEEE encoma flotante

STRING 2-255 Caracteres ASCII 128 a Literal de constante ASCII

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Se trata de un esquema de contactos que se aproxima mucho a un esquema elctrico

de circulacin de corriente, ya que se utilizan smbolos como contactos o bobinas.

Este modo de representacin es muy aceptado por aquellos que se formaron con latcnica de contactores, como se muestra en la Fig. 2.5

Reglas para disponer contactos

1. Cada segmento debe comenzar con un contacto.2. Un segmento no se puede terminar con un contacto.

Reglas para disponer bobinas

1. Las bobinas se utilizan paraterminar un segmento, ms no para

comenzarlos.

2. Un solo segmento puede contenervarias bobinas, siempre y cuando

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La lista de instrucciones se basa en todas las operaciones de STEP 7.

Con AWL se puede programar independientemente del programa utilizado ya que

se basa en un conjunto de cdigos smbolos, cada uno de los cuales corresponde auna o ms operaciones o instrucciones en lenguaje de mquina1. Esta manera de

programar es preferida por quienes ya conocen otros lenguajes de programacin no

slo de PLC (Fig. 2.9). Las sentencias vlidas y su significado en AWL, pueden ser

encontradas en la ayuda de Microwin Step 7.

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Este lenguaje de programacin grfico ha sido diseado como ayuda a

programadores que se encuentran ms familiarizados con la electrnica digital y eluso de compuertas lgicas. El lenguaje FBD o FUP se muestra en la Fig. 2.10

Fig. 2.7 Bloques de funciones FUP

Fuente: Software Step 7 Micro Win V4.0

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Verifique la configuracin (direccin de estacin, velocidad de transferencia,etc.) de la CPU en la ficha Puerto(s) del Bloque de sistema. En caso necesario,efecte los cambios deseados y cargue en la CPU el bloque de sistema

modificado. Para ingresar a la plantilla de Bloque del sistema, Usted debe

expandir el submen Bloques del Sistema en el rbol de Operaciones y luego

doble clic en el tem Puertos de Comunicacin.

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Fig. 2.9 Ajustar Interfaz - Fuente: Software Step 7 Micro Win V4.0Fuente: Software Step 7 Micro Win V4.0

1

2

3

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la red. La direccin de estacin unvoca garantiza que los datos sean enviados al o

recibidos del equipo de red correcto. El S7-200 soporta direcciones de estacin

comprendidas entre 0 y 126. Si el S7-200 dispone de dos puertos, cada uno de ellospuede tener su propia direccin de estacin. Los ajustes Estndares son:

0 para PG / PC 1 para TD-200 y 2 para la CPU

Timeout: Corresponde al valor del mayor tiempo de supervisin de la comunicacin,

por si suceden problemas con los altos tiempos de respuesta en la red.

Velocidad de transferencia: elija la que se utilizar en la red. La velocidad de

transferencia de los datos en la red se indica, por lo general, en kilobits por segundo(kbit/s), o bien, en megabits por segundo (Mbit/s). La velocidad de transferencia

mide cuntos datos se pueden transmitir en un determinado perodo. Por ejemplo,

una velocidad de transferencia de 19,2 kbit/s significa que se transmiten 19.200 bits

en un segundo.

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En este registro Usted puede ajustar los parmetros de comunicacin propios de su

PC/PG (port) o con un adaptador (modem).

Conexin a: Elija la interfaz serial de comunicacin (Port COM) de su PG/PC, a

utilizar para la comunicacin con el PLC.

2.2.6 COMUNICACIN CON EL PLC S7-200

Una vez realizadas las configuraciones descritas en el apartado anterior, utilice el

cuadro de dilogo Comunicacin para establecer y/o comprobar la comunicacin

con el S7-200:

1. En el cuadro de dilogo Comunicacin, haga doble clic en el icono Actualizar.STEP 7-Micro/WIN buscar el S7-200 y visualizar un icono CPU

correspondiente a la CPU S7-200 conectada.

2. Seleccione el S7-200 y haga

2 2 7 CARGAR PROGRAMA A LA CPU DEL PLC S7 200

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2.2.7 CARGAR PROGRAMA A LA CPU DEL PLC S7-200

1. En la barra de herramientas,haga clic en el botn Cargar

(Fig. 2.16) o elija el comando

Archivo > Cargar para cargar

el programa en la CPU.

2. Haga clic en Aceptar para cargar los elementos de programa en el S7-200.(Fig. 2.17). Si el S7-200 est en modo RUN, aparecer un mensaje indicando

que debe cambiar el S7-200 a modo STOP.

3. Haga clic en S para poner el S7-200 en modo STOP.

Fig. 2.12 Cargar Proyecto

Fuente: Software Step 7 MicroWinFig. 2.13 Ventana de Cargar el proyecto

Fuente: Software Step 7 Micro Win

2 2 9 PONER EL PLC S7 200 EN MODO RUN

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2.2.9 PONER EL PLC S7-200 EN MODO RUN

Para que STEP 7-Microwin pueda poner el S7-200 en modo RUN, el selector demodo de la CPU deber estar en posicin TERM o RUN. El programa se ejecuta

cuando el S7-200 cambia a modo RUN

1. En la barra de herramientas, haga clic en el botn RUN o elija el comando

de men CPU > RUN. (Fig. 2.15).

2. Haga clic en Aceptar para cambiar el modo de operacin del S7-200.Cuando el S7-200 cambia a modo RUN, se ejecutar de inmediato las lneas

de programa cargadas en el PLC.

1

2

2 3 1 CONFIGURACIN DEL PROYECTO

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2.3.1 CONFIGURACIN DEL PROYECTO

Al iniciar Starter, aparece unaventana como la mostrada en la

figura 2.16; la cual, nos permite

realizar la primera etapa de las

configuraciones bsicas para el

convertidor de frecuenciaseleccionado, en nuestro caso el

MicroMaster MM440.

La ventana de Proyecto (figura

2.16), tiene 5 etapas diferentes:Introduccin, Paso 1, Paso 2, Paso

3 y Paso 4 ; las cuales veremos en

detalle a lo largo de esta seccin.

Fig. 2.16 Ventana de Proyecto -

Introduccin

Fuente: Software Starter

Paso 2: Configurar la interfaz de comunicacin

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Paso 2: Configurar la interfaz de comunicacin

La ventana del paso 2, se muestra en la figura 2.18; en donde se debe elegir lainterface de comunicacin entre el convertidor de frecuencia y la computadora con

Starter instalado. Por defecto se encuentra el cable PC/PPI, pero si usted desea puede

cambiar esta configuracin con alguna otra interfaz del listado dando clic en

Change and test; recuerde que esto ser posible slo si el drive a configurar esta

preparado para comunicarse con otros protocolos o medios fsicos. Una vezconfigurada la interfaz de clic en Continue para ir al paso 3.

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Paso 4: Resumen

El cuarto paso de la ventana de proyecto, en realidad slo muestra un resumen de las

Fig. 2.19 Ventana de Proyecto Paso 3


2 3 2 CONFIGURACIN DEL ACCIONAMIENTO DE VELOCIDAD

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2.3.2 CONFIGURACIN DEL ACCIONAMIENTO DE VELOCIDAD

Para poder realizar la configuracin del accionamiento de velocidad, en la ventanadel programa Starter damos doble clic en Configuraciones de convertidor. A

continuacin, nos aparece la ventana de la figura 2.22.

Paso 1:

S l i l f i d l li t i l f l l tid

Fig. 2.21 Ventana de Starter


Al seleccionar la frecuencia de la

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Al seleccionar la frecuencia de la

alimentacin del convertidor a 60Hz, el

programa recuerda al usuario que debeconmutar el DIP switch 2 que se encuentra

detrs de los tornillos de conexin a ON.

Paso 2:

Corresponde a las configuraciones del Motor, aqu se ingresan los datos de placa delmotor.

Fig. 2.23 Alerta - Paso 1


Paso 4:

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En este paso se selecciona el origen de las seales de control para el accionamiento,

puede ser va entradas digitales/anlogas del convertidor, por medio del panel BOP opor protocolo USS.

Paso 5:

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Ingreso de parmetros de control y comando, entre ellos frecuencia mxima y

mnima de operacin, etc.

Paso 6:

Fig. 2.28 Ingreso de Setpoints - Paso 5


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2.3.3 LISTA DE PARMETROS

Para usuarios avanzados en el uso de Starter y que dominen el listado de parmetros

de convertidor MM440 (Anexo 4), es posible visualizar la lista de parmetros

modificados durante las configuraciones realizadas en las secciones anteriores

Esto se obtiene dando clic derecho sobre la lnea Micromaster, opcin experto, lista

de experto. A continuacin nos aparecer la lista de parmetros como lo muestra la

figura 2.28.

2 3

1

2.3.4 PROGRAMACIN Bi-Co

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82/274

Con la tecnologa Bi-Co (ingls: Binector Connector Technology) se pueden enlazardatos de proceso mediante parmetros. Los valores enlazables se definen como

"conectores" (p. ej. consignas y valores reales de frecuencia, valor real de intensidad,

etc.) y las seales digitales enlazables como "binectores" (p. ej. entrada digital de

estado, ON/OFF, mensajes cuando se sobrepasan lmites, etc.).

En los equipos de accionamiento existe una cantidad considerable de valores

enlazables de entrada y salida, as como magnitudes para regulaciones internas.

Con la tecnologa BiCo se puede adaptar el accionamiento a las ms diversas

exigencias.

Un binector es una seal digital (binaria), sin unidad, que puede tomar el valor 0

1, los binectores se aplican siempre a funciones y se dividen en entradas y salidas de

binector. Las entradas de binector se caracterizan por medio de un parmetro "P" ms

dividen en entradas y salidas de conector. Anlogo a los binectores, las entradas de

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conector se caracterizan por un parmetro "P" ms atributo "CI" (p. ej.: P0771 CI:

DAC) y las salidas por un parmetro "r" ms atributo "CO" (p. ej.: r0021 CO:

Frecuencia real filtrada).4

2.3.5 DIAGRAMAS FUNCIONALES

Los diagramas funcionales, no son ms que una demostracin grfica del

funcionamiento interno del drive. Muestra, las conexiones que se dan entre

parmetros para el correcto funcionamiento del equipo y sirven de ayuda para el

usuario puesto que sirven para la deteccin de posibles errores en la lgica de

programacin insertada en el drive. Ejemplo de esto se muestra en la figura 2.32.

La figura 2.32 muestra el diagrama funcional de la entrada anloga 1 del drive. Se

pueden apreciar los procesos a los que se somete la seal anloga antes de ser

enviada al parmetro r755 que nuestra el dato normalizado de la entrada en mencin.

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84/274El diagrama funcional equivalente en Starter al mostrado en la figura 2.32 es el

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siguiente:

Fig. 2.33 Diagramas Funcionales Starter

Durante el desarrollo de las prcticas, el usuario aprender a establecer una

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comunicacin ethernet, interconectar variables, generar grficos de tendencias, etc.,

tal como se muestra en la figura 2.31.

2.4.1 EXPLORADOR WINCC

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El explorador de WinCC, permite al usuario navegar entre las funciones bsicas de

WinCC.

Fig. 2.35 Explorador WinCC

Fuente: Software WinCC

Graphic Designer:

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Se trata del programa de diseo de pantallas. Es en esta aplicacin donde se editan

las imgenes que se visualizarn en runtime.

Alarm Loggin:

Configurador de Alarmas de proceso. Se debe tener en cuenta que las alarmas

funcionan slo con lgica positiva.

Tag Loggin:

Archivador de datos de proceso. Contiene dos tipos de almacenamiento:fast y slow.

Es desde esta base de datos de donde WinCC adquiere datos para graficar tendencias.

Report Designer:

Diseador de Reportes. Permite configurar impresiones peridicas de reportes

personalizados a cada aplicacin.

Global Srcipt:

2.4.2 DISEADOR DE PANTALLAS

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Las pantallas grficas son imgenes que usted crea libremente y que generalmente

representan al sistema o a componentes del sistema. Ellas hacen posible operar

sistemas automatizados. Las pantallas grficas se muestran en la ventana de grficos.

Las pantallas graficas se configuran en Graphic Designer.

Paleta de Colores:contiene los colores que usualmente se utilizan en el diseo de

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pantallas. De no encontrar aqu el color deseado, se presiona en la paleta de colores

para personalizar el color deseado.

Paleta de alineacin: Permite alinear grficos seleccionados hacia la izquierda,

derecha, centro, etc.

Barra de capas: Permite identificar el nivel o capa en la que se encuentran los

grficos de la pantalla. Se usa capas cuando hay muchos objetos dentro de la misma

pantalla grfica.

Indicador de Posicin: Ayuda a ubicar los elementos a travs de coordenadas

cartesianas.

Tamao de la imagen: Indica en coordenadas cartesianas las dimensiones (alto y

ancho) de la pantalla grfica.

Paleta de objetos: Tiene dos secciones: Paleta Estndar y Controles, tal como lo

Objetos Estndar: Se trata de elementos comunes como: Lneas, polgonos, lnea

li l li l S l i i l l i

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poligonal, elipse, crculo, Segmento elptico, segmento circular, arco elptico, arco,

rectngulo, rectngulo redondeado, texto esttico y conectores.

Objetos Smart: Son objetos inteligentes

La ventana de aplicacin es un objeto que puede ser suministrado poraplicaciones de Global Scripty por el sistema de informes. Estas aplicaciones

abren en Runtime una ventana de aplicacin, transfieren informacin y

permiten el manejo.

La ventana de imagen brinda la posibilidad de representar en la imagen actualotras imgenes creadas con el Graphics Designer. A travs de una

dinamizacin se puede actualizar constantemente, por ejemplo, el contenido de

una ventana de imagen.

El objeto "Control" ofrece la posibilidad de integrar en una imagen elementospara el control y supervisin de procesos del sistema. Los controles son objetos

El objeto "Barra" se puede rotular por presentacin de una escala. Ladi i i l d i d l l l t l f t d l

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disposicin y la graduacin de la escala as como el tamao y el formato del

ttulo se pueden adaptar a los requisitos modificando los atributos

correspondientes.

El objeto grfico ofrece la posibilidad de insertar en una imagen los grficoscreados con otros programas. Se pueden insertar grficos o imgenes de los

siguientes formatos: BMP, DIB, ICO, CUR, EMF, WMF, GIF y JPG.

La vista de estado ofrece la posibilidad de mostrar casi cualquier nmero dediferentes estados de un objeto. Los estados se realizan mediante variables que

se corresponden con cada uno de los mismos. Los estados se muestran a travs

de las imgenes asignadas.

La lista de texto brinda la posibilidad de asignar un texto a determinadosvalores. La lista de texto se puede definir como lista de entrada, lista de salida o

lista de entrada/salida combinada. Estn disponibles los siguientes formatos de

La Radio-Box permite al usuario seleccionar una de las opciones ofrecidas yti l d i di t U d l d i

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activar el campo de opciones correspondiente. Uno de los campo de opcin se

puede activar como estndar para que el usuario modifique slo en caso

necesario el valor preajustado.

El botn redondo permite la manipulacin de procesos. Un botn redondo seutiliza por ejemplo para confirmar mensajes. Un botn redondo puede tener

tres diferentes estados: "Activo", "Inactivo" y "Desactivado". Puede definirse

adems si un botn redondo se representa pulsado por defecto y si debe

enclavarse cuando se presiona. Por dinamizacin de los atributos

correspondientes se integra un botn redondo en el proceso.

La barra deslizante o Slider, permite controlar variables anlogas, regulandosu valor actual segn la escala que se configure en la barra deslizante.

Controles: Los ms comunes son:

WinCC Slider Control muy similar al objeto windows slider

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WinCC Slider Control, muy similar al objeto windows slider.

HMI Symbol Library 1.4.1, permite acceder a la librera de grficosprediseados de WinCC que facilitan la tarea de disear procesos.

2.4.3 EJEMPLO DEL DISEO DE UNA PANTALLA GRFICA

Para disear una pantalla grfica, cree una nueva pantalla en WinCC Explorer;

asgnele el nombre que desee y de doble clic sobre l para ingresar a Graphic

Designer y editarla.

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Edite ancho y alto de imagen para obtener una resolucin acorde al monitor de su

computador. Para acceder a la resolucin actual de su computador, ingrese a las

propiedades del escritorio, pestaa configuracin.

Fig. 2.39 Propiedades de la Pantalla Grfica: Mdulo


Figura 2.40-A: Pestaa smbolos. En esta

seccin existe una gran variedad de

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seccin existe una gran variedad de

objetos pre-configurados y clasificados

por reas de accin. Seleccione aqu el

grfico que desea insertar en la pantalla y

contine a la pestaa estilos.

Figura 2.40-B: Pestaa Estilo. Permite al

usuario editar caractersticas bsicas del

objeto como: alineacin en pantalla,

rotacin, tipo de sombreado, fondo, etc.

Configure para su objeto lo necesario y

pase a la pestaa de Color.

Figura 2.40-C: Pestaa Color. En esta

seccin, el usuario puede configurar los

colores de fondo, parpadeo y primer

Fig. 2.40-A

Se conoce como conexin directa a aquella asignacin que se da de forma

transparente entre una variable y un objeto En WinCC las conexiones directas se

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transparente entre una variable y un objeto. En WinCC las conexiones directas se

realizan a travs de la ventana de propiedades del objeto.

Para el ejemplo insertaremos una botonera desde la librera que servir para marchar

y parar un motor. Al activar la marcha del motor, se debe hacer una conexin para

que el motor cambie a color verde indicando que esta encendido.

Para ejecutar esta accin de forma sencilla, utilice el asistente dinmico en la

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Para ejecutar esta accin de forma sencilla, utilice el asistente dinmico en la

propiedad del color de primer plano. Asegrese que la propiedad: Aspecto del

smbolo, est en Sombreado-1 para que el cambio de color tenga efecto.

En el asistente dinmico seleccione los colores para el motor y conecte la variable

Fig. 2.42 Propiedades del Objeto Control 1: Motor


Como siguiente paso, agregaremos un control de velocidad para el motor desde una

barra deslizable; para lo cual se requiere crear una variable nueva, en este caso ser

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; p q ,

creada desde el explorador. Para esto regrese a la ventana de WinCC Explorer, de

clic en Administracin de variables, variables internas. Luego, de clic derecho,

opcin: nueva variable y configrela como variable real de 32 bits y asgnele el

nombre: velocidad.

Arrastre el slider 1 hacia la pantalla grfica y proceda a configurar como variable de

control a la variable velocidad en la propiedad definida por el usuario: Proccess.

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100/274

p p p

2.4.4 RUNTIME

Para ejecutar el Runtime, guarde los cambios realizados en la ventana grfica.

Fig. 2.46 Propiedades del Objeto: Slider 1


Primero ingrese a las propiedades del equipo, dando doble clic en el nombre de su

equipo. A continuacin, ingrese a la pestaa Runtime de grficos y configure los

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atributos necesarios para su pantalla, en este caso se ha colocado que el runtime sea

en pantalla completa. Existe la opcin, por motivos de seguridad, de desactivar

combinaciones de teclas tiles en Windows como Alt+F4 para cerrar la ventana.

Acepte los cambios requeridos y por ltimo de clic en el botn Activar Runtime que

se encuentra en la barra de herramientas de Graphic Designer o desde WinCC

Explorer, primero de stop y luego run.

Una vez ejecutado el runtime, verifique que las conexiones directas realizadas

Fig. 2.48 Activar Run-Time


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CAPTULO IIIMDULO DIDCTICO

3.1 DESCRIPCIN FUNCIONAL

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El presente mdulo didctico ha sido diseado para el control de accionamientos develocidad variable en lazo cerrado y est compuesto de los equipos mnimos a

considerar en el momento de poner en marcha sistemas similares.

El proceso a controlar es muy sencillo, se compone de un motor al que se le ha

acoplado un ventilador, el cual deber generar un caudal regulado con la finalidad deairear el ducto instalado ya que en su interior se encuentra una resistencia de

calentamiento. Se debe de considerar que si la ventilacin se realiza muy acelerada el

aire en el ducto no podr alcanzar la temperatura deseada; caso contrario, si la

ventilacin es muy lenta, el aire se sobrecalentar.

Segn los planos elctricos del mdulo, dispuestos en el anexo 2, se puede identificar

las diferentes formas de controlar el accionamiento; se lo diseado de esta manera

para que el sistema pueda ser utilizado por estudiantes de diferentes niveles de

conocimiento en cuanto a automatizacin se refiere.

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s

s

s

L f id l h d hi l d l f d 1 5

Fig. 3.1 Mdulo Didctico

Fuente: La Autora

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La toma para el voltaje de alimentacin trifsico para el mdulo se encuentra del

lado izquierdo Se trata de un conector Legrand hembra de 4 polos 3 fases ms

Fig. 3.2 Tablero de Control

Fuente: La Autora

Riel DIN Canaleta

3.3.2 CONVERTIDOR DE FRECUENCIA

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Se trata de un convertidor de frecuencia SIEMENS de la familia MicroMaster con

los siguientes datos de placa:

MLFB:

6SE 6440-2UC21-5BA1

SERIE:

110 XAV 104-002202

ENTRADA:

220-240V +/-10%

14.4/83A 47-63Hz

SALIDA:

0-ENTRADA 3 7.4A

3.3.4 FUENTE DE ALIMENTACIN

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La Logo! Power de 24V/5A, alimenta al PLC de control, mdulo de expansin,

procesador de comunicaciones, entradas/salidas digitales y anlogas y sensores de

campo.

3 3 5 UNIDAD LGICA PROGRAMABLE (PLC)

Fuente de Alimentacin

CPU 224XP EM235

CP243

Fig. 3.6 Equipos de Automatizacin

Fuente: La Autora

Comunicacin PPI: Si; con protocolo PPI para funciones de programa, funciones

HMI con TD 200 y OPs, comunicacin interna entre S7-200 CPU/CPU es posible; la

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velocidad de comunicacin de la red es: 9.6/19.2/187.5 Kbit/s.

Intercambio de datos seriales: Si; como interface libre programmable con opciones

de interrupcin para transmission serial con unidades externas con protocolo ASCII

la velocidad de comunicacin de la red es: 0.3/0.6/1.2/2.4/4.8/9.6/19.2/38.4 Kbit/s;

desde 1.2 hasta 38.4 kbit/s, se puede usar el cable PC/PPI como un convertidor

RS232/RS485.

3.3.6 PROCESADOR DE COMUNICACIN ETHERNET CP-243

El CP-243 permite la conexin del PLC S7-200 a la Red Ethernet Industrial por

medio de un conector RJ-45, velocidad 10/100Mbit/s, Half/full duplex, protocolo

TCP/IP adems de:

Cargar/descargar configuraciones o programas de Step 7 MicroWin

los distintos canales que estn conectados a la misma seal, incluso despus de la

calibracin1.

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Con objeto de cumplir las especificaciones es preciso utilizar filtros de entrada para

todas las entradas analgicas del mdulo. Elija 64 o ms muestreos para calcular el

valor promedio.

Para calibrar una entrada, proceda del siguiente modo:

1. Desconecte la alimentacin del mdulo. Seleccione el rango de entradadeseado.

2. Conecte la alimentacin de la CPU y del mdulo. Espere unos 15 minutospara que el mdulo pueda estabilizarse.

3. Utilizando un transmisor, una fuente de tensin o de intensidad, aplique a unade las entradas una seal de valor cero.

4. Lea el valor que la CPU ha recibido del correspondiente canal de entrada.5. Con el potencimetro OFFSET, seleccione el valor cero u otro valor digital.

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Tabla 3.1: Configuracin del Mdulo EM-235

Fuente: Manual de PLC S7-200

Cuanto mayor sea la cantidad de muestreos utilizados para calcular el promedio,

tanto ms lento ser el tiempo de respuesta a cambios en la seal de entrada.

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La figura 3.8 muestra el rango de repetibilidad (que contiene un 99% de los

muestreos), el valor promedio de los muestreos individuales y la precisin media.

Los datos relativos a la repetibilidad

describen las diferencias de un

muestreo a otro en el caso de las

seales de entrada que no cambien.

Dichos datos definen el rango que

contiene un 99% de todos los

muestreos. La repetibilidad se

describe en la curva representada en

la figura.

La precisin media describe el valor promedio del error (la diferencia entre el valor

Fig. 3.8 Curva de repetibilidad EM-235Fuente: Manual de PLC S7-200

Los visualizadores TD reciben la alimentacin elctrica de la CPU S7200 a travs del

cable TD/CPU. El TD 200, TD 200C y TD400C tambin pueden recibir tensin de

f t d li t i t

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una fuente de alimentacin externa.

Funciones de los visualizadores de textos (TD):

El visualizador de textos sirve para realizar las tareas siguientes:

Visualizar una jerarqua de mens personalizados y pantallas para que eloperador pueda interactuar con la aplicacin o el proceso. Los mens

personalizados y las pantallas se crean con el asistente del visualizador de

textos de STEP 7-Micro/WIN.

Visualizar alarmas (avisos activados por bits) creadas por la CPU S7-200.Estas alarmas se definen con el asistente del visualizador de textos de

STEP 7-Micro/WIN.

M difi d t i d i bl d l

Visualizar el estado de la CPU (incluida la informacin de la versin). ElTD 200C y TD400C incorporan funciones adicionales para poder

i t t l CPU S7 200 C bi l d d i (RUN

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interactuar con la CPU S7-200: Cambiar el modo de operacin (RUN o

STOP) de la CPU S7-200.

Cargar en un cartucho de memoria el programa de usuario contenido en laCPU S7-200.

Acceder a los datos almacenados en la memoria de la CPU S7-200 yeditarlos

Caractersticas de los TDs:

Display de textos: El TD 200C, TD 200 y TD400C incorporan un displayde cristal lquido retroiluminado (LCD).

El display del TD 200C y TD 200 tiene una resolucin de 33 x 181

pxeles.

La aplicacin Keypad Designer sirve para configurar el tecladopersonalizado del TD 100C, TD 200C y TD400C.

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Comportamiento de los TDs en una red de comunicacin:

Todos los TDs actan de maestro cuando se conectan a una red quecontenga una o ms CPUs S7-200.

El TD tambin puede interactuar con otros maestros en una red.

Es posible utilizar varios TDs con una o varias CPUs S7-200 conectadas auna misma red.

Ms de un TD puede estar conectado a una misma CPU S7-200.

Fuentes soportadas por los diferentes TDs:

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Se ha considerado la opcin de dejar pulsantes y switches de diferentes colores.

3.3.10 POTENCIMETRO

Potencimetro de 10K, se ha ubicado con

la finalidad de simular una de las entradas

anlogas al PLC. Por medio de la escala

Fig. 3.10 Pulsantes y Luces indicadoras

Fuente: La Autora

3.3.12 CONECTORES PARA COMUNICACIN

Conector Profibus con conexin a PG

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Conector Profibus con conexin a PG

Conector DV-9 para comunicacin entre el

convertidor de frecuencia y el PLC. Se llama con

conexin a PG, ya que en la parte frontal permite

insertar otro conector DV-9, en nuestro caso para

conectar el cable PG/PC para comunicacin PPI

entre la CPU S7-224XP y el computador.

Cada conector cuenta con una resistencia interna

la cual se puede activar o desactivar con el switch

de color rojo de cierre de bus, esta resistencia se

usa para identificar en una red de ms equipos el

inicio y el final de la misma.Fig. 3.13 Conector Profibus

Fuente: La Autora

3.4 EQUIPOS QUE CONFORMAN EL PROCESO A CONTROLAR

3.4.1 SENSOR DE TEMPERATURA

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3.4.1 SENSOR DE TEMPERATURA

El mdulo est equipado con un sensor de temperatura resistivo: RTD. Estos

sensores varan el valor de su resistencia a medida que cambia el temperatura

a su alrededor.

Las RTD tipo PT-100 rigen su funcionamiento en base a la siguiente ecuacin

caracterstica:

)1( TRRo

+=

Frmula 3.1 Resistencia

Fuente: CREUS Antonio,Instrumentacin Industrial, Sexta Edicin, 1997

Donde:

3.4.2 MOTOR

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Datos de Placa del Motor:

Fig. 3.16 Motor Elctrico Siemens

Fuente: La Autora

3.4.3 ENCODER

Como se lo describi en captulos

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119/274

p

anteriores, el encoder nos permitir

identificar la posicin del eje del

motor y a travs de este dato,

determinar su velocidad. El encoder

seleccionado es del tipo incremental

con track A, track B y pulso de inicio.

Marca: Hanyoung

Modelo: ABZ Counter

3.4.4 RESISTENCIA

Las resistencias adems de oponerse a flujo de corriente en circuitos elctricos-

Fig. 3.17 Encoder

Fuente: La Autora

3.5 CONCLUSIONES

Como conclusiones del presente trabajo de tesis, se obtiene que:

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120/274

La aplicacin de los Accionamientos de Velocidad Variable en los procesosindustriales, reduce los picos de corriente en el arranque de motores; lo que se

traduce en ahorros de energa elctrica.

El Convertidor de Frecuencia reemplaza controles antiguos y reduce elnmero de equipos que participan en el lazo de control; lo que implica una

reduccin en mantenimientos preventivos y cambios constantes de piezas o

equipos del sistema.

El Convertidor de Frecuencia, est en la capacidad de manejar lazos decontrol sin la dependencia de un maestro como el PLC.

El PLC S7-200 maneja hasta un control PID aceptablemente.

El Sistema SCADA WinCC es una herramienta muy til en la Industria yconfigurada correctamente, permite al usuario supervisar, controlar y

almacenar datos adquiridos del proceso; desde una sala de control con vista

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directa al proceso.

El desarrollo del presente tema de tesis, me ha permitido descubrir nuevasherramientas de cada uno de lo programas y equipos involucrados en las

Prcticas detalladas en el Captulo IV; lo que me permitir en un futuro

brindar a los clientes diferentes oportunidades para el control de sus procesos.

3.6 RECOMENDACIONES

Con respecto al manejo del mdulo:

Antes de conectar el mdulo, asegrese que la toma trifsica a la cual se va aenchufar sea de 220V y est aterrizada y que todos los breakers de proteccin

l d l t d ti d

La direccin de la CPU en una red PPI debe ser 2.

Cuando cambie la configuracin de los puertos de comunicacin, compruebe

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siempre que la nueva direccin y velocidad de transferencia est acorde a sus

requerimientos.

Si va a ejecutar mas de un asistente, y uno de ellos es el visualizador detextos; primero ejecute su asistente y despus el resto. Se suelen generar

conflictos ya que el asistente del visualizador utiliza siempre VW0. Al

configurar de forma diferente los asistentes puede incurrir en un traslapado

de variables, lo que daar los bloques configurados por los otros asistentes.

Con respecto al Programa Starter

Revise manualmente la versin del drive para ingresarla en la configuracinde Strater.

problema contina, acceda manualmente al parmetro P0700 y configrelo a

5 e intente nuevamente.

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Con respecto al Programa S7-200 PC Access

Revise que las direcciones TSAP del PLC insertado concuerden siempre conlas programadas en el CP243-1 en Microwin; caso contrario el enlace no se

establecer.

De preferencia siempre importe la tabla de smbolos para evitar errores en laconfiguracin de variables.

Con respecto al Programa WinCC

Al insertar las variables requeridas del OPC, revise que el cdigo de calidadsea 80. Este cdigo nos indica que la conexin es vlida.

Cuando un Convertidor de Frecuencia sea parte de una red USS, utilicedirecciones desde la 3 en adelante. La razn principal es que las direcciones

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0, 1 y 2 estn destinadas a los maestros de la red; y el convertidor es un

esclavo USS.

Conecte siempre la resistencia terminal del bus en el primer y ltimo equipode la red USS.

Con respecto a la Red Ethernet:

Todas las configuraciones a realizar se basan en conocimientos bsicos deredes LAN; por lo tanto el usuario debe estar en la capacidad de reconocer si

dos o ms equipos se encuentran en la misma sub-red de trabajo y si no loestn configurarlos de forma adecuada. Caso contrario, no se podr establecer

la red ethernet.

Recuerde siempre unir los terminales de referencia entre diferentes equipos,para evitar voltajes y corrientes parsitas en el sistema que puedan en un

futuro afectar a los equipos electrnicos.

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CAPTULO IVPRCTICAS ELABORADAS

Universidad Politcnica SalesianaSede Guayaquil.

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127/274


Prctica #1

TEMA: Reconocimiento del Mdulo Didctico

Objetivos.-

Analizar los planos elctricos del Mdulo.

Analizar la Topologa de Comunicacin del Mdulo. Asociar las seales de entrada con los elementos que las generan. Asociar las salidas con los distintos elementos de campo. Reconocer al PLC, mdulos de expansin, mdulos de comunicacin, Panel

O d C id d F i

Procedimientos.-

Realizar la lectura de la Topologa del Mdulo y Asociar los equiposinvolucrados

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128/274

involucrados

Realizar la lectura de los planos elctricos y confirmar las conexiones entrelos elementos de campo y los equipos de automatizacin

Verificar el correcto funcionamiento de cada equipo instalado Llenar el formato de Fichas tcnicas de equipos Identifquese con los parmetros del MM440 especficos para el desarrollo de

la prctica.

Restaure los parmetros del drive a los ajustes de fbrica Realice una parametrizacin Guiada Bsica, indicando que se comandar el

drive desde el Panel BOP y el potencimetro motorizado MOP y compruebe

el funcionamiento del drive.

Arquitectura del mdulo didctico

El mdulo didctico est formado por dos sistemas:

Los elementos de campo son generalmente sensores y tienen como propsito adquirir

datos importantes en beneficio del sistema a automatizar. En nuestro caso el

Transmisor de Presin nos permitir realizar un control PID en prcticas posteriores,

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129/274

p p p ,

el encoder permite captar el nmero de revoluciones por minuto en el eje del motor;

la Termocupla, nos permitir adquirir datos de temperatura; y el potencimetro,

regular la velocidad del motor.

El sistema de Automatizacin est compuesto por la unidad de programacin: PLC,

que es el encargado de realizar las operaciones lgicas, el sistema HMI (Human

Machine Interfase) y un procesador de comunicacin Ethernet para transferencia de

datos entre el PC y el mdulo didctico; gracias a este equipo se podr cargar el

programa del PLC va ethernet, visualizar el estado de entradas y salidas desde

interfases grficas o sistemas SCADA como WinCC gracias a SimaticNet OPC

Server de Siemens.

Dentro de los equipos de automatizacin se encuentra tambin el Convertidor de

Frecuencia ya que con su funcionalidad nos permitir poner en marcha el pequeo

Desarrollo de la Prctica:

Paso 1: Levantamiento de Informacin en Campo

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p

Formato para levantamiento de informacin de sensores y equipos de automatizacin

del mdulo didctico.

Av. Domi ngo Comn y Calle 5 de Junio

Laboratorio de Automatizacin IndustrialGuayaquil - Ecuador

Equipo: PLC Modelo:Marca: Serie:

Fuente: Entradas Digitales:EM: Salidas Digitales:

CP: Entradas Anlogas:Puertos PPI: Salidas Anlogas:

Elaborado por: Revisado por:

DATOS DEL EQUIPO

DATOS DE SELECCIN Y PEDIDO

OBSERVACIONES

Av. Domingo Comn y Calle 5 de Junio


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Equipo: MOTOR TRIFASICO Modelo:Marca: Serie:

Tensin: Velocidad:Amperaje: Factor de Serv ic io:

Potencia: Factor de Potencia:Frecuencia:

Elaborado por:Fecha de entrega:

Revisado por:

DATOS DEL EQUIPO


OBSERVACIONES

Figura 4.5: Ficha Tcnica para el Motor Trifsico

Fuente: La Autora

Av. Domingo Comn y Calle 5 de Junio

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Equipo: ENCODER Modelo:Marca: Serie:

Pulsos por revolucin: Tensin:Nmero de hilos: Tracks:

Elaborado por: Revisado por:

Fecha de entrega:

DATOS DEL EQUIPO


OBSERVACIONES

Figura 4.7: Ficha Tcnica para el Encoder

Fuente: La Autora

Parmetro Descripcin Valor/Opcin

P0003 Nivel de acceso usuario 3: Lista de Experto

P0010 Filtro de parmetros 1. Gua Bsica

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P0100 Europa/Norte Amrica 2: 60Hz

P0205 Aplicacin del convertidor 1: Par Variable

P0300[0] Seleccin del tipo de Motor 1: Motor Asncrono

P0304[0] Tensin nominal del Motor [V] dato de placa

P0305[0] Corriente nominal del Motor [A] dato de placaP0307[0] Potencia nominal del Motor [KW] dato de placa

P0308[0] CosPhi nominal del Motor [] dato de placa

P0310[0] Frecuencia nominal del Motor [f] dato de placa

P0311[0] Velocidad nominal del Motor [rpm] dato de placa

P0320[0] Corriente de Magnetizacin 0P0335[0] Ventilacin del motor 0: autoventilado

P0640[0] Factor de sosbrecarga del motor 110%

P0700[0] Seleccin de la Fuente de rdenes 1: BOP Teclado

Por ltimo, confirme la interconexin Bi-Co automtica:

Parmetro Parmetro

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Origen Descripcin Destino Descripcin

P1070 [0] CI: Consigna Principal r1050 Consigna MOP

Tabla # 4.2: Parametrizacin Bi-Co del MM440 para Prctica # 1

Fuente: La Autora

Por ajuste de fbrica, el MOP tiene una velocidad mnima de 5Hz al momento de dar

marcha al drive, si desea cambiar este valor edite el parmetro P1040 [0].

Si se tiene alguna duda del significado de alguno de los parmetros de configuracin

del MM440, se puede consultar el documento MM440 Programacin

Completa.pdf disponible en la pgina web de Soporte Siemens o en la seccin de

ayuda en el Software de Parametrizacin Starter.

Universidad Politcnica SalesianaSede Guayaquil.

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Prctica #2

TEMA: Control de Velocidad del Drive desde Entradas / Salidas

digitales y anlogas del PLC

Objetivos.-

Realizar un programa bsico en el Convertidor de frecuencia MM440 (Drive) Configurar variables de entrada y salida del PLC Utilizar funciones especiales del convertidor

Materiales

Asigne los datos de placa del motor y proceso a los parmetros

correspondientes

Configure las entradas digitales del convertidor como: on/off, reset de

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alarmas y consigna del drive en los parmetros correspondientes segn lo

indicado en los planos elctricos del mdulo por medio de parametrizacin

BICO y bloques de funciones especiales del MM440.

Configure las salidas: status, alarma presente y feedback de frecuencia deldrive en los parmetros correspondientes segn lo indicado en los planos

elctricos del mdulo

Cree un programa de usuario en Micro Win Step 7 que sea capaz de controlarel arranque, paro y consigna de velocidad del drive; leer el status y velocidad

actual del drive a partir de entradas/salidas digitales y anlogas del PLC y

transfiralo a la CPU

Puesta en marcha del sistema

Desarrollo de la Prctica


P0003 Nivel de acceso 3: Lista de experto

P0010 Filt t d t i i 1 G B i

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P0010 Filtro para parmetro de puesta en servicio 1: Gua BsicaP0100 Frecuencia Europa/Norte Amrica 2: 60Hz y KW

P0205 Aplicacin del convertidor 1: Par Variable

P0300[0] Seleccin del tipo de Motor 1: Motor Asncrono

P0304[0] Tensin nominal del Motor [V] dato de placa:230

P0305[0] Corriente nominal del Motor [A] dato de placa:0.90P0307[0] Potencia nominal del Motor [KW] dato de placa:0.37

P0308[0] CosPhi nominal del Motor [] dato de placa:0

P0310[0] Frecuencia nominal del Motor [Hz] dato de placa:60

P0311[0] Velocidad nominal del Motor [rpm] dato de placa:1590

P0335[0] Ventilacin del motor 0: autoventiladoP0640[0] Factor de sobrecarga del motor [%]: 110

P0700[0] Seleccin de la Fuente de rdenes 2: Terminal

P1000[0] Seleccin de la consigna de frecuencia 2: Analgica

Luego de ingresar los parmetros bsicos, se inicia la parametrizacin BiCo y para

esto se debe utilizar las componentes especiales para el convertidor, entre ellos

bloques flip flop, compuertas lgicas, etc. que nos ayudarn a realizar con xito la

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prctica planteada. Para poder hacer uso de estas funciones, el primer paso es

activarlas desde los parmetros P2800, P2801 y P2802.


P2800[0] Habilitar FFBs: Bloques de funciones libres 1: Habilitar

P2801[7] Bloque de funcin OR 1 1: Nivel 3

P2801[12] Bloque de funcin Flip Flop 1 1: Nivel 3

Tabla # 4.4: Configuracin de Bloques de Funciones para Prctica # 2

Fuente: La Autora

El nivel 1, 2 o 3 diponible en la habilitacin de cada bloque de funcin indica su

prioridad y velocidad de ejecucin, siendo el nivel 3 el de ms alta prioridad. A

continuacin se configurar las entradas digitales y entradas/salidas anlogas:

Final

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