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Equation Chapter 1 Section 1

Planta Multiprocesos

Guía de Usuario

José Enrique Alonso Alfaya

José Luis Pozo Acosta

Dep. Ingeniería de Sistemas y Automática

Escuela Técnica Superior de Ingeniería

Universidad de Sevilla

Sevilla, 2015

iii

Planta Multiprocesos

Guía de usuario


José Enrique Alonso Alfaya

José Luis Pozo Acosta

Dep. Ingeniería de Sistemas y Automática

Escuela Técnica Superior de Ingeniería


Sevilla, 2015

v

Resumen

La Planta Multiprocesos del Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática, ubicada en el Laboratorio

de Control, fue concebida para poder realizar ideas propias referentes a la ingeniería de procesos,

automatización y control de una manera sencilla y flexible.

El sistema lo conforman numerosos sensores, actuadores, controladores lógicos programables (PLC’s) y

dispositivos de visualización y control que, debidamente interconectados y comunicados, permiten plantear el

estudio y la práctica de diversos problemas de control.

El sistema consta de una serie de elementos de carácter hidráulico que, según la configuración que tomen,

forman un determinado circuito para poder implementar diferentes arquitecturas de la teoría del control

automático. Se dispone, además, de una conexión con la planta de frío, situada en el tejado del edificio del

departamento, que sirve para poder realizar el control de la temperatura.

Para poder realizar el control de la planta se dispone de un Programmable Logic Controller (PLC) del

fabricante Schneider con las conexiones físicas de los cables ya realizadas en sus correspondientes tarjetas de

adquisición de datos. El PLC se puede gestionar a través de una pantalla de explotación del mismo fabricante.

Adicionalmente, se dispone de un equipo informático con los programas necesarios ya instalados.

Este texto se ha desarrollado con el fin de permitir a futuros alumnos e investigadores un conocimiento

completo y un uso funcional de la planta multiprocesos.

En la guía se detallan los componentes físicos de la planta, el sistema de control que la gobierna, los diversos

paneles de la pantalla de explotación y las configuraciones que la planta puede adoptar. En resumen, todo lo

necesario para poder hacer un uso debido y funcional de la planta.

vii

Abstract

The Multiprocess Plant of the Systems and Automation Engineering Department, located at the Control

Laboratory, was conceived to perform, in an easy and flexible way, ideas related to process engineering,

automation and control.

The system is formed of numerous sensors, actuators, programmable logic controllers (PLCs) and display

devices and control, which given their proper communication and interconnection, allow us the study of

various control problems. The system includes a number of hydraulic elements which, depending on their

configuration, will form a circuit able to implement different architecture of the automated control theory.

Furthermore, the connection with the cold plant (located in the roof) will facilitate the control of the

temperature.

A Programme Logic Controller from Scheider (PLC) system is in place to control the plant. The wire’s

connections are already set up in their corresponding data acquisition cards. The PLC can be managed through

a display screen, from the same company. Additionally, all the necessary software is available.

This text has been developed in order to allow prospective students and researchers a thorough knowledge and

functional use of the multi-process plant.

In the guide the physical components of the plant, the control system that governs the various panels of the

operating screen and the settings that the plant can adopt are listed below. In short, everything needed to make

a proper use and functional plant.

ix

Referencias

[1] José Enrique Alonso, «DESARROLLO E IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL DE LA

PLANTA MULTIPROCESOS», Proyecto de Fin de Carrera, 2013.

[2] José Luis Pozo, «REDISEÑO DE LA PLANTA MULTIPROCESOS Y MEJORA DEL SISTEMA DE

CONTROL», Trabajo de Fin de Grado, 2015.

[3] Dr. Detlef Abraham, «Sistema Didáctico Modular para la Automatización de Procesos», Manual de

Instrucciones, 2012.

[4] Agencia ADEPA, «Guía de Estudios de Modos de Marcha y Parada (GEMMA) ».

[5] Instituto Schneider Electric de Formación, «Manual de formación Vijeo Desginer», Manual de formación,

2010.

[6] Schneider Electric, «Ayuda de Unity Pro», 2011.

xi

Índice

Resumen v

Abstract vii

Referencias ix

Índice xi

Índice de Tablas xv

Índice de Figuras xvii

1 Descripción de la planta 2 1.1 Introducción 2 1.2 Descripción física de la planta 5

1.2.1 Dispositivos y actuadores 5 1.2.2 Sensores 12 1.2.3 Válvulas 15 1.2.4 PLC 17 1.2.5 Pantalla de explotación Magelis HMI STU 655/855 19

2 Descripción del sistema de control 22 2.1 Introducción 22 2.2 Programmable Logic Controler (PLC) 22

2.2.1 Guía GEMMA 22 2.2.2 Modos de conexión 23 2.2.3 Funcionamiento del sistema 24 2.2.4 Secciones 24 2.2.5 Bloques FBD 30

3 Pantalla de explotación Magelis 36 3.1 Introducción 36 3.2 Elementos de la pantalla 37

3.2.1 Botones 37 3.2.2 Displays 37 3.2.3 Gráficas 38 3.2.4 Paneles 38 3.2.5 Acciones 38

3.3 Modos de la Guía GEMMA 39 3.4 Modos de trabajo 40

3.4.1 Manual Local 40 3.4.2 Automático Local 40 3.4.3 Remoto vía OPC 40

3.5 Paneles de la Pantalla de Explotación 41 3.5.1 Inicialización de la Pantalla 41 3.5.2 Inicio 41 3.5.3 Paneles de Selección de Configuración 42 3.5.4 Modo de Conexión / Control 44 3.5.5 Modo Pausa 58

xii

3.5.6 Fallo Leve 58 3.5.7 Fallo Grave 60 3.5.8 Ajustes de la planta 60 3.5.9 Esquema general de paneles 62

4 Arquitecturas de Control 64 4.1 Tipos de controladores 64

4.1.1 Control monovariable: PID 65 4.1.2 Control multivariable: 2 PID independientes 66 4.1.3 Control multivariable: Cascada 66 4.1.4 Feed Forward 67

4.2 Propiedades de los PIDs internos del autómata 69 4.3 Comparativa de valores reales y normalizados 70 4.4 Casos de uso a tener en cuenta 70

5 Comunicacion OPC y Matlab 72 5.1 OPC 72 5.2 Control de la planta con Matlab Simulink 73

5.2.1 Configuraciones 73

6 Descripción de las configuraciones 76 6.1 Planta multiprocesos 76 6.2 Configuraciones 77

6.2.1 Configuración 1 80 6.2.2 Configuración 2 81 6.2.3 Configuración 3 82 6.2.4 Desagüe de la planta 83

7 Variables 86 7.1 Introducción 86 7.2 Variables Internas 86

7.2.1 Creación 86 7.2.2 Variables de Salida Digital 87 7.2.3 Variables de Entrada Digital 87 7.2.4 Variables de Salida Analógica 88 7.2.5 Variables de Entrada Analógica 88 7.2.6 Internas del PLC 89 7.2.7 Internas de la pantalla de explotación 94

7.3 Variables externas 97 7.3.1 Variables compartidas PLC-Pantalla 97 7.3.2 Variables compartidas con OPC 107

xv

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 1: Estructura 5

Tabla 2: Bomba 6

Tabla 3: Armario de distribución 7

Tabla 4: Depósito contenedor 8

Tabla 5: Módulos del PLC 18

Tabla 6: Características del Procesador BMX P34 2020 19

Tabla 7: Valores del control Feed Forward 67

Tabla 8: Variables de salida digital de las tarjetas de adquisición 87

Tabla 9: Variables de entrada digital de las tarjetas de adquisición 87

Tabla 10: Variables de salida analógica de las tarjetas de adquisición 88

Tabla 11: Variables de entrada analógica de las tarjetas de adquisición 88

Tabla 12: Variables internas del PLC 91

Tabla 13: Parámetros utilizados en los bloques de la programación del autómata 94

Tabla 14: Variables internas de la pantalla de explotación 95

Tabla 15: Variables compartidas PLC-Pantalla 107

Tabla 16: Variables compartidas de OPC 109

xvii

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 1: Planta Multiprocesos 2

Figura 2: Esquema de funcionamiento del equipo de frío 2

Figura 3: PLC y tarjetas de E/S analógicas y digitales 3

Figura 4: Pantalla de Explotación 3

Figura 5: Posibilidades de control 3

Figura 6: Esquema de la comunicación de la planta multiprocesos 4

Figura 7: Estructura 5

Figura 8: Bomba 6

Figura 9: Armario de distribución 7

Figura 10: Depósito contenedor 8

Figura 11: Depósito colector y válvula de entrada a la bomba 8

Figura 12: Resistencia RT 450.4 9

Figura 13: Resistencia de 4 kW 10

Figura 14: Intercambiadores de calor 10

Figura 15: Planta de frío e interruptor de encendido 11

Figura 16: Cuadalímetro electro-magnético 12

Figura 17: Rotámetro 12

Figura 18: Sensor de nivel capacitivo 13

Figura 19: Sensor de presión 13

Figura 20: Sonda de temperatura 14

Figura 21: Sensor de temperatura 14

Figura 22: Válvula de ajuste y válvula manual 15

Figura 23: Funcionamiento de las válvulas solenoides 15

Figura 24: Válvula solenoide 15

Figura 25: Válvula electro-neumática 16

Figura 26: Válvula de regulación eléctrica 16

Figura 27: Modicon M340 y tarjetas E/S 17

Figura 28: Guía GEMMA 22

Figura 29: Guía GEMMA aplicada en la Planta Multiprocesos 23

Figura 30: Secciones 24

Figura 31: Red de Petri principal – GEMMA 25

Figura 32: Sección de inicio y preparación 26

Figura 33: Red de Petri secundaria – Asignación de control 26

Figura 34: Conexión y envio por OPC 27

xviii

Figura 35: Bloques auxiliares 30

Figura 36: Bloque de selección de las variables manipulables 30

Figura 37: Bloque de selección de la variable a controlar 31

Figura 38: Bloque de selección de configuración 31

Figura 39: Filtro de nivel 32

Figura 40: Bloque de conversión de entero a booleano 32

Figura 41: Bloque de Watchdog 33

Figura 42: Bloque de conexión con la pantalla 33

Figura 43: Bloque de escalado de variables 34

Figura 44: Pantalla Magelis y Vijeo Designer 36

Figura 45: Botones de la pantalla 37

Figura 46: Botones de la pantalla 37

Figura 47: Displays de lectura y escritura 37

Figura 48: Gráfica 38

Figura 49: Paneles y ventanas emergentes 38

Figura 50: Acciones programadas 38

Figura 51: Modos de la Guía GEMMA 39

Figura 52: Paneles de inicialización de la pantalla 41

Figura 53: Panel 19 - Modo manual local para las configuraciones C2 y C3 47

Figura 54: Panel 20 - Modo manual local para la configuración C1 47

Figura 55: Panel 21 - Configuración del modo automático local 48

Figura 56: Botón PID 02 activado/desactivado 49

Figura 57: Activación del controlador en cascada 49

Figura 58: Diferenciación entre V.N. y V.I. 50

Figura 59: Panel 36 - Gráficas de la variable controlada y el punto de equilibrio deseado 55

Figura 60: Panel 37 - Gráfica de la acción del controlador 56

Figura 61: Ventana emergente de aviso de fallo en la alimentación 59

Figura 62: Ventana emergente de aviso de reinicio del PLC 59

Figura 63: Ventana emergente en caso de activación de la seta de emergencia 60

Figura 64: Panel 42 – Ajustes de la planta 60

Figura 65: Esquema de movimiento entre pantallas 63

Figura 66: Esquema del controlador PID 64

Figura 67: Esquema actualizado del controlador PID 65

Figura 68: Controlador PID 65

Figura 69: Control multivariable 66

Figura 70: Control en cascada 66

Figura 71: Controlador en cascada7 66

Figura 72: Efecto de la perturbación Feed Forward 68

Figura 73: Modo de conexión OPC 72

xix

Figura 74: Estructura de datos de Matlab 73

Figura 75: Ejemplo de Control de Nivel con Matlab 74

Figura 76: Planta multiprocesos 76

Figura 77: Diagrama P&ID – Planta multiprocesos 78

Figura 78: Diagrama P&ID – Planta multiprocesos – Configuraciones 79

Figura 79: Diagrama P&ID – Configuración 1 80


Figura 81: Válvula VS5 que debe accionarse a mano 82


Figura 83: Diagrama P&ID – Desagüe de la planta 83

2

1 DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA

1.1 Introducción

La planta consta de una serie de elementos de carácter hidráulico que, según la configuración que tomen,

forman un determinado circuito para poder implementar diferentes arquitecturas de la teoría del control

automático.

Figura 1: Planta Multiprocesos

Se dispone, además, de una conexión con la planta de frío, situada en el tejado del edificio del departamento,

que sirve para poder realizar el control de la temperatura.

Figura 2: Esquema de funcionamiento del equipo de frío

3

Para poder realizar el control de la planta multiprocesos se dispone de un Programmable Logic Controller (en

adelante PLC) del fabricante Schneider con las conexiones físicas de los cables ya realizadas en sus

correspondientes tarjetas de adquisición de datos.

Figura 3: PLC y tarjetas de E/S analógicas y digitales

El PLC se puede gestionar a través de una pantalla de explotación del mismo fabricante ya conectada entre sí.

Adicionalmente, se dispone de un equipo informático conectado con los programas necesarios.

Figura 4: Pantalla de Explotación

La planta ofrece una serie de posibilidades de control como pueden ser:

Control monovariable: PID

Control multivariable: 2 PID independientes

Control multivariable: Cascada

Feed Forward.

Figura 5: Posibilidades de control

4

Además, el sistema cuenta con una comunicación externa mediante el estándar de comunicación OPC.

Este estándar permite la comunicación entre cualquier número de dispositivos o programas sin necesidad de

tener un controlador para cada dispositivo que se desea comunicar.

Dicha implementación permite comunicar otros programas con el fin de poder aplicar arquitecturas de control

más complejas o de realizar un seguimiento del proceso de la planta más preciso.

En la siguiente figura se muestra el esquema que se desea seguir para la comunicación general de planta.

Figura 6: Esquema de la comunicación de la planta multiprocesos

La planta multiprocesos está conectada al autómata (PLC) para que éste tenga el control íntegro de los

procesos.

A su vez, la pantalla de explotación y el autómata están conectados entre sí exclusivamente para realizar la

configuración de la planta.

En la función control de la planta existen dos modos:

El primero a través de la pantalla, para aplicar un tipo de control preestablecido.

El segundo modo a través del Servidor OPC para realizar cualquier tipo de control de forma externa.

El servidor OPC conecta los clientes deseados con el autómata de forma virtual o inalámbrica.

5

1.2 Descripción física de la planta

La planta multiprocesos se compone de distintos elementos físicos que, colocados en un orden establecido,

permiten realizar el control de ésta. La descripción de dichos elementos es necesaria para conocer su

funcionamiento, las características dinámicas y la respuesta que se puede esperar del sistema.

Gran parte de la instrumentación utilizada en este proyecto se ha adquirido del fabricante GUNT.

Ciertos elementos de otros fabricantes han sido añadidos para ampliar las posibilidades de control de la planta

multiprocesos, además de incluir módulo de control del fabricante Schneider.

Algunas ilustraciones, así como cierta información, de esta descripción han sido extraídas de [2].

1.2.1 Dispositivos y actuadores

1.2.1.1 Estructura

El armazón está compuesto por rieles de perfil, en los que se fijan los componentes. Sirve para el montaje y la

realización de todos los ensayos, sirviendo de elemento portante para tuberías, actuadores y sensores.

Figura 7: Estructura

Número Denominación

1 Rieles de perfil

2 Armario de distribución

3 Depósito

4 Bomba

Tabla 1: Estructura

6

1.2.1.2 Bomba

Se emplea una bomba centrífuga de la marca comercial Lowara. Su funcionamiento consiste en hacer circular

el agua del circuito a un caudal constante entre 1200 y 4200 L/h.

La bomba no es regulada, sino solamente encendida y apagada por medio del interruptor de bomba.

En ensayos con un sistema controlado de temperatura, el agua puede ser conducida alternativamente por un

bypass a través del sistema de tuberías sin que fluya a través del depósito. Este ajuste se realiza a través del

conmutador de tres vías (Elemento 2). Ésto es especialmente razonable en el caso de la regulación de

temperatura para reducir la cantidad de agua a calentar dentro del sistema controlado.

Figura 8: Bomba

Número Denominación Número Denominación

1 Retorno del agua del sistema 5 Depósito

2 Conmutador de tres vías para bypass 6 Bomba

3 Salida de la bomba 7 Entrada de la bomba

4 Llave de cierre 8 Bypass

Tabla 2: Bomba

7

1.2.1.3 Armario de distribución

A través del armario de distribución los ensayos son alimentados con energía eléctrica y aire comprimido.

Figura 9: Armario de distribución

Número Denominación

1 Interruptor principal

2 Interruptor de paro de emergencia

3 Interruptor de bomba

4 Regulador de aire comprimido con manómetro (0...6bares) con acoplamiento rápido para la

alimentación de los ensayos

5 Regulador de aire comprimido con manómetro (0...2,5bares) con acoplamiento rápido para la

alimentación de los ensayos.

Tabla 3: Armario de distribución

1.2.1.4 Depósito contenedor

Toda la planta funciona con agua como medio de trabajo.

El depósito contenedor es un recipiente de nivel hecho de vidrio Duran de unos 44 cm de altura. A través del

conducto de afluencia (10) se puede bombear agua al recipiente de nivel (4); el agua puede salir otra vez del

recipiente a través del desagüe (1) en cuanto se abra la llave de descarga (13).

Como medida de seguridad, el recipiente de nivel está cubierto por una funda protectora de plástico

transparente (5). Para poder ventilar el recipiente de nivel de manera casual durante los ensayos, éste también

dispone de una válvula de ventilación separada (6).

El tubo de rebose (3) sirve para evitar un sobrellenado por descuido del recipiente de nivel. Para ello, la llave

de rebose (2) tiene que estar abierta.

8

Figura 10: Depósito contenedor

Número Denominación Número Denominación

1 Descarga de agua 8 Válvula de sobrepresión

2 Llave de rebose 9 Orificio de montaje para el sensor de nivel

3 Tubo de rebose 10 Afluencia de agua

4 Recipiente de nivel 11 Conexión de presión superior

5 Funda protectora 12 Conexión de presión inferior

6 Válvula de ventilación 13 Llave de descarga de agua

7 Manómetro para la presión del recipiente

Tabla 4: Depósito contenedor

1.2.1.5 Depósito colector

Depósito cúbico y metálico que sirve para guardar el agua no utilizada durante el proceso. Tiene un volumen

superior al depósito contenedor puesto que está calculado para tener suficiente líquido para llenar las tuberías y

el depósito contenedor y además mantener la bomba por debajo del su propio nivel.

Recientemente se le ha añadido una válvula de PVC que regula la entrada de agua a la bomba, la cual no debe

estar cerrada si la bomba está funcionando.

Figura 11: Depósito colector y válvula de entrada a la bomba

9

1.2.1.6 Tuberías y conexiones

El sistema está compuesto por tuberías, codos, piezas en T, válvulas y elementos especiales prefabricados. Las

tuberías de agua están hechas de tubos de PP-H de 25mm x 2,3mm.

El empalme se realiza con conectores de apriete especialmente adaptados al tubo en forma de ángulo de 90° o

en forma de T. Para un montaje limpio y correcto, los tubos se tienen que cortar en piezas que tengan las

longitudes adecuadas.

Todos los elementos prefabricados están equipados con conectores de apriete.

Las tuberías de aire comprimido se montan con mangueras de aire comprimido de PE 6/4. Las mangueras de

aire comprimido se insertan en acoplamientos rápidos y se pueden soltar fácilmente con sólo presionar la tapa

hacia atrás.

Como las mangueras son flexibles, no es necesario atenerse exactamente a las longitudes.

1.2.1.7 Resistencias

Existen dos resistencias en la planta multiprocesos de diferente potencia que se emplean para elevar la

temperatura del fluido que pasa por ellas en los procesos de control de temperatura. Se encuentran situadas en

la parte derecha de la planta.

1. Resistencia RT 450.04

Funciona con agua como medio de trabajo y consta de un dispositivo de calefacción eléctrico de 2

kW, que está incorporado en un tubo.

Como medida de seguridad, el dispositivo de calefacción dispone de un regulador de temperatura que

está ajustado a un máximo de 65°C y de una protección contra funcionamiento en seco que reacciona

a 110°C aprox.

Figura 12: Resistencia RT 450.4

10

2. Resistencia de 4 kW

Esta segunda resistencia ha sido adquirida a un proveedor distinto a GUNT. Tiene una potencia de 4

kW y ha sido recubierta de un material aislante para aumentar su eficacia.

Figura 13: Resistencia de 4 kW

1.2.1.8 Intercambiadores de calor

El caudal del circuito de agua primario se tiene que seleccionar de tal modo que el agua fluya primero a través

del dispositivo de calefacción y luego a través del circuito primario del cambiador de calor de placas.

El circuito de agua secundario del cambiador de calor de placas es conectado a un suministro de agua y

contiene agua fría. El circuito de agua secundario se puede conectar con ayuda de mangueras y los adaptadores

con acoplamientos rápidos.

Mediante la selección adecuada de la afluencia y el desagüe en este circuito de refrigeración es posible

disponer de una refrigeración en contraflujo o de una refrigeración en flujo continuo.

Se emplean dos intercambiadores de calor de idénticas características de la marca SWEP.

Figura 14: Intercambiadores de calor

11

1.2.1.9 Equipo de refrigeración

El equipo de refrigeración se emplea en el segundo circuito de los intercambiadores como fuente fría de

caudal. Se ha empleado el modelo MQH 06-18 de la empresa Airwell Air-Conditioning Co.

Se dispone de un depósito de agua, una tubería de entrada y otra de salida conectadas a los intercambiadores

de la planta. La bomba hace circular el caudal y existe una válvula de tres vías para regular la temperatura.

Adicionalmente en el depósito se introduce un serpentín y un sensor de temperatura gobernados por la planta

de producción de frío, la cual se encarga de hacer circular por el serpentín el líquido refrigerante a la

temperatura adecuada.

Todo el equipo de frío dispone de su propio controlador ya ajustado, permitiendo exclusivamente su encendido

desde la planta multiprocesos.

Figura 15: Planta de frío e interruptor de encendido

1.2.1.10 Router

Se ha utilizado un router para poder conectar todos los dispositivos empleados en el proyecto. El router

utilizado es el modelo USR-8054 del fabricante US Robotics con 4 conexiones de Ethernet.

Dispositivo Dirección IP

Router 192.168.0.1

Modicon M340 192.168.0.4

Modicon M340 192.168.0.12

Ordenador IP dinámica (14 generalmente)

12

1.2.2 Sensores

1.2.2.1 Caudalímetro electro-magnético

Para mediciones de caudal el sistema dispone de un sensor electrónico con indicador. Este sensor es apropiado

para realizar mediciones de caudal de líquidos en tuberías cerradas. La magnitud a medir es la velocidad del

flujo. La velocidad óptima del flujo es de 1...3m/s.

Después de una conversión, en la salida se dispone de una señal de corriente estandarizada de 4...20mA que es

proporcional al caudal.

Este sensor tiene la ventaja de que no se producen pérdidas de presión a causa de resistencias al flujo, ya que

no están involucrados elementos mecánicos movibles y la sección transversal del tubo es igual en todo el

sistema.

Figura 16: Cuadalímetro electro-magnético

1.2.2.2 Rotámetro

Este consiste en un flotador cilíndrico, más denso que el fluido, colocado dentro de un tubo cónico vertical con

el área menor abajo y el área mayor arriba. Al pasar el flujo de abajo hacia arriba levanta el flotador, con lo

cual la posición de este será proporcional al flujo.

Con ayuda de una válvula se puede ajustar la resistencia al flujo y, por consiguiente, modificar las

características de caudal del sistema controlado.

Sirve, por tanto, para obtener una medida directa del caudal que transita por la planta, y así poder compararlo

con el valor de caudal obtenido por el caudalímetro electromagnético.

Figura 17: Rotámetro

13

1.2.2.3 Sensor de nivel capacitivo

El Sensor de nivel capacitivo es un palpador que funciona de manera capacitiva. La varilla de medición, que es

sumergida en el agua, representa un condensador eléctrico. Como las constantes dieléctricas de agua y aire se

diferencian enormemente, la capacidad del condensador varía según el nivel de agua.

El palpador ha sido diseñado en técnica bifilar y está equipado con un convertidor. Se emite una señal estándar

de 4...20mA que es proporcional al nivel.

Es necesario comprobar de vez en cuando si la indicación del nivel en el regulador concuerda con el nivel que

indica la escala en el recipiente de nivel. Si los valores en el regulador y en el recipiente de nivel difieren, se

debe calibrar el sensor de nivel.

Figura 18: Sensor de nivel capacitivo

1.2.2.4 Sensor de presión

El sistema sistema contiene transmisores de presión piezocerámicos como sensores de presión.

Una ventaja de esta técnica es el comportamiento dinámico favorable de esos sensores. Gracias a sus tiempos

de respuesta sumamente cortos, son igualmente apropiados para mediciones de presión tanto estáticas como

dinámicas. Prácticamente no es necesario realizar una recalibración de este tipo de dispositivos.

Se mide la presión relativa de 0 a 2 bares, es decir, la diferencia de presión con respecto al medio ambiente y

se obtiene una señal de corriente estandarizada de 4...20mA que es proporcional a la presión a medir.

La conexión de los sensores al sistema de tuberías se realiza con un acoplamiento rápido para neumática.

Figura 19: Sensor de presión

14

1.2.2.5 Sonda de temperatura

Estas sondas se sitúan en las entradas y salidas del intercambiador en la parte del circuito del equipo de frío.

Son sensores de humedad y temperatura del fabricante CAREL, modelo Sondas DPD. Su rango de

funcionamiento es de -20 °C a +70 °C.

Figura 20: Sonda de temperatura

1.2.2.6 Sensor de temperatura

El Sensor de temperatura es un palpador PT100. Una resistencia eléctrica dependiente de la temperatura es

utilizada como sensor. El valor de resistencia eléctrica es convertido en una señal eléctrica.

Los sensores han sido diseñados en técnica bifilar y están equipados con un convertidor que emite una señal

estándar de 4...20mA proporcional a la temperatura. 4mA equivalen a 0°C, 20mA equivalen a 100°C.

Figura 21: Sensor de temperatura

15

1.2.3 Válvulas

1.2.3.1 Válvulas manuales

Modelo 751 del fabricante COMAP. Es una válvula de ajuste manual que tiene una precisión para el ajuste de

4 vueltas completa de la tuerca. Se utiliza para regular con precisión la salida del agua del depósito contenedor.

Adicionalmente, se emplean válvulas manuales estándares para cerrar el paso de líquido en ciertos puntos de la

planta, como pueden ser a la salida de la bomba, salida del depósito contenedor y entrada del rotámetro.

Figura 22: Válvula de ajuste y válvula manual

1.2.3.2 Válvulas solenoides

Las válvulas solenoides se componen de un actuador que acciona una válvula de tres vías.

El funcionamiento consiste en mantener el sentido del caudal recto en el caso de estar apagado el actuador,

mientras que si el actuador está activado el caudal que pasa por la válvula sufre un giro de noventa grados

manteniendo siempre el sentido de la corriente.

Figura 23: Funcionamiento de las válvulas solenoides

Estas válvulas tardan 60 segundos en cambiar de una posición a otra. Cuando las válvulas están cambiando, un

piloto led verde parpadea. Cuando el giro ha finalizado, dicho piloto se mantiene constante.

Figura 24: Válvula solenoide

16

1.2.3.3 Válvulas de regulación electro-neumáticas (VR1)

En la válvula de control se modifica el caudal por medio de la carrera de la válvula.

El accionamiento de la biela del cono es realizado a través de la biela motora que es accionada por aire

comprimido que actúa sobre una membrana dentro de la cabeza de la válvula. La membrana está acoplada a un

resorte mecánico, el cual es comprimido por la fuerza de compresión generada. Por consiguiente, para cada

valor de presión en la cámara de presión se obtiene una carrera definida.

El posicionador, combinado con la válvula, tiene la función de hacer la válvula de accionamiento neumático

utilizable para señales de entrada eléctricas.

La señal de corriente eléctrica controladora (4...20mA) es convertida en una presión de mando que actúa sobre

la membrana. Para poder funcionar, la válvula tiene que ser alimentada con energía auxiliar neumática de 2,5

bares.

Figura 25: Válvula electro-neumática

1.2.3.4 Válvulas de regulación eléctricas (VR2 y VR3)

Se emplean dos válvulas de regulación para el control por temperatura del agua a la entrada del intercambiador

en el circuito del equipo de refrigeración.

Para cada una de las válvulas de regulación se han empleado una válvula de tres vías, modelo VG1805 de

Johnson Controls, en conjunto con un actuador, modelo M9216 de Johnson Controls.

La válvula de tres vías tiene el mismo funcionamiento que el explicado para las válvulas solenoides. Por otro

lado el actuador es de accionamiento eléctrico y tiene una señal de retorno de la posición alcanzada. El tiempo

del actuador para el cambio de sentido del caudal es de 30 segundos.

Figura 26: Válvula de regulación eléctrica

17

1.2.4 PLC

El sistema de control utilizado es un Modicon M340 del fabricante Schneider. El PLC Modicon M340 es un

autómata programable muy extendido en la industria, cuya función principal es realizar el control y la

supervisión de la planta durante su uso, controlando en todo momento que los sensores estén dentro de los

límites adecuados de funcionamiento y los actuadores no sobrepasen sus rangos de uso.

El PLC cuenta con una serie de tarjetas de adquisición de datos que han sido previamente cableadas.

Figura 27: Modicon M340 y tarjetas E/S

Los módulos de adquisición de datos empleados son los siguientes:

Módulo Características

AMM0600

o Módulo con 4 canales analógicos de entrada y 2 canales de salida analógicos configurados

de 4 a 20 mA y 10V

o Entradas:

Nivel

Presión

Posición de VR2

Posición de VR3

o Salidas:

Referencia de VR2

Referencia de VR3

AMM0600

o Módulo con 4 canales de entrada analógicas y 2 canales de salida analógicas configurados

de 4 a 20 mA y 10V

o Entradas:

Carel Temperatura 4

Carel Temperatura 5

Carel Temperatura 6

Carel Temperatura 7

18

o Salidas:

Referencia de VR1

(Salida no utilizada)

AMI0410

o Módulo de 4 entradas analógicas rápidas de rango múltiple de 4 a 20 mA y 10V.

o Entradas:

Lectura de caudal

Temperatura 1

Temperatura 2

Temperatura 3

DDM16025

o Módulo de 8 entradas y 8 salidas, ambas digitales.

o Entradas

Seta de emergencia

Alimentación

Fusible

Confirmación de activación de la segunda resistencia

4 entradas no utilizadas.

o Salidas

Activación válvula solenoide 1





Activación resistencia 1

Activación resistencia 2

Activación bomba

Tabla 5: Módulos del PLC

Se utiliza un módulo de procesador y de comunicaciones, modelo BMX P34 2020, el cual tiene un puerto USB

y dos de Ethernet. Principalmente se utiliza un solo puerto para comunicarse con el resto de dispositivos

gracias al router instalado. Adicionalmente, tiene una ranura para tarjeta de memoria tipo SD.

19

En la siguiente tabla se detallan algunas propiedades del procesador del autómata:

Características Disponible

Funciones Número máximo de Entradas/salidas binarias del

bastidor

1.024

Entradas/salidas analógicas

del bastidor

256

Canales expertos 36

Canales Ethernet 3

Bus de campo AS-i 4

Comunicación simultánea EF 16

Cantidad máxima

de módulos

USB 1

Puerto de enlace Modbus

serie incorporado

1

Puerto maestro CANopen

incorporado

-

Puerto Ethernet incorporado 1

Reloj de tiempo real que puede guardarse Sí

Capacidad de memoria de los datos de aplicación que puede guardarse 256 Kb

Estructura de la aplicación Tarea MAST 1

Tarea FAST 1

Procesamiento de eventos 64

Velocidad de ejecución del

código de aplicación

RAM interna 100% booleano 8,1 Kins/ms

(1)

65% booleano + 35% digital 6,4 Kins/ms

(1)

Tiempo de ejecución Una instrucción booleana básica 0,12 μs

Una instrucción digital básica 0,17 μs

Una instrucción de coma flotante 1,16 μs

Tabla 6: Características del Procesador BMX P34 2020

1.2.5 Pantalla de explotación Magelis HMI STU 655/855

La pantalla empleada es el modelo Magelis HMI STU 655/855. Es una pantalla táctil resistiva fabricada por

Schneider, pensada para ser utilizada como periférico local en autómatas o microcontroladores, con el fin de

comprobar el estado del sistema en cualquier momento. Funciona en comunicación con el autómata, con el

que comparte variables e información de su estado.

Internamente posee una memoria independiente del autómata para guardar su programación y sus propias

variables. Tiene dos puntos de comunicación externa: USB y Ethernet. La primera sirve para su programación,

mientras que la segunda conexión se ha utilizado exclusivamente para conectarse con el autómata mediante el

router instalado.

A la derecha de la pantalla se habilitado un botón para su encendido y apagado.

En este proyecto se usa como pantalla de explotación, interaccionando de manera directa con el autómata para

poner en funcionamiento la planta.

22

2 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL

2.1 Introducción

En este capítulo se desarrolla descripción del control de la planta multiprocesos y las comunicaciones del

autómata con la pantalla de explotación.

Primero plantearemos la solución adoptada desde un punto de vista teórico, aplicando la guía GEMMA como

estructura de control.

Posteriormente se explica la programación del autómata y de la pantalla de explotación.

2.2 Programmable Logic Controler (PLC)

Para realizar la programación del autómata se ha utilizado el programa Unity de Schneider en versión XL y S.

2.2.1 Guía GEMMA

Se ha seguido la Guía de Estudios de Modos de Marcha y Parada ¡Error! No se encuentra el origen de la

eferencia. (en adelante guía GEMMA) para definir los modos de funcionamiento, parada y fallo de forma

general.

La guía GEMMA define tres situaciones comunes en todo proceso: Parada, Funcionamiento y Fallo. Cada

estado tiene unos subestados correspondientes a diferentes casos que pueden ocurrir.

Figura 28: Guía GEMMA

Debido a las características de la planta y en concreto a la consideración de la producción hay varios estados

que no se han considerado necesarios. En la siguiente figura se muestra la red de estados que quedaría

aplicando la teoría de la guía GEMMA a nuestro caso.

23

Figura 29: Guía GEMMA aplicada en la Planta Multiprocesos

Se puede observar que en este caso se ha considerado que la producción empieza cuando la configuración de

la planta termina. El resto de estados no se tienen en cuenta inicialmente debido a las características de la

planta.

2.2.2 Modos de conexión

La programación del autómata y la pantalla de explotación se han estructurado de forma que el PLC tenga

siempre la prioridad en la ejecución de las acciones sobre la pantalla, lo que significa que el PLC puede

impedir la realización de cualquier acción si lo estima conveniente.

La pantalla de explotación se ha diseñado para que haga la tarea de periférico de aviso y actuación del usuario.

Esto significa que la pantalla escribe, en caso de necesitarlo, directamente en las variables compartidas del

autómata, las cuales se guardan en éste mismo.

Se han desarrollado tres modos de conexión para poder controlar la planta multiprocesos:

Modo manual local: Implica que se pueden manipular, mediante la pantalla de explotación, la

actuación de las válvulas y las resistencias de la planta según la configuración seleccionada.

Modo automático local: Implica introducir arquitecturas de control para realizar lazos en bucle

cerrado. Se han diseñado varias arquitecturas de control como son: control multivariable, control en

cascada y Feed Forward.

Modo remoto vía OPC: Permite la comunicación con un dispositivo externo de los datos de los

sensores y las variables de los actuadores para realizar cualquier función externa.

24

2.2.3 Funcionamiento del sistema

Debido al gran número de variables que se han manejado durante la programación de los diversos dispositivos

y programas que intervienen en el proyecto, éstas se han detallado en el Anexo A: Variables.

Para estructurar el programa, se han colocado todas las lecturas de variables de la planta en la primera parte de

la ejecución del PLC y las escrituras o variables de salida de la planta al final del programa. El orden del resto

de secciones también se ha tenido en cuenta y se ha decidido colocar en orden inverso al orden de ejecución de

las secciones según la red de Petri desarrollada.

El programa se ordena en función de unas hojas de código llamadas secciones. Cada sección se puede realizar

en distintos lenguajes de programación.

2.2.4 Secciones

El lenguaje principal utilizado en la programación de las secciones es el lenguaje de contactos llamado Ladder

(LD). Adicionalmente, para las redes de Petri se utiliza el lenguaje SFC o Grafcet. Éste es un lenguaje muy

simple para poder modelar las redes de Petri que se emplean en la programación del PLC. Por último, se ha

empleado el lenguaje ST para ciertas partes en las que sólo se necesita actualizar numerosas variables.

Existe una sección por cada estado de la red de Petri del autómata y varias secciones extras para el control y la

supervisión de las variables de entrada y salida.

Además, hay una sección de condiciones de seguridad que, debido a las características de la planta, no se

puede tener la realimentación de posibles fallos, y por tanto, se ha decidido establecer dichas condiciones de

seguridad para evitar averías.

A continuación se muestra el orden establecido para la ejecución de la programación:

Figura 30: Secciones

Entrada de variables

Secciones de los estados de la red de Petri general

Secciones de los estados de la red de Petri secundaria

Red de Petri secundaria

Red de Petri general

Salida de variables

25

2.2.4.1 GEMMA

La sección principal llamada GEMMA, es una Red de Petri escrita en lenguaje SFC. Esta sección gobierna el

funcionamiento del PLC, habilitando el resto de secciones, a excepción de las secciones de entrada y salida,

según el estado en el que se encuentra el autómata dentro de la red.

El autómata avanza en la red de Petri según la interacción del usuario con la pantalla de explotación.

Figura 31: Red de Petri principal – GEMMA

26

2.2.4.2 A1 – REPOSO

Estado inicial de la red de Petri. No hay ninguna acción a realizar, la planta está parada.

2.2.4.3 F2.1 – INICIO, PREPARACIÓN

Sección de configuración de la planta multiprocesos. Llega la variable de configuración para activar las

válvulas solenoides (VS) adecuadas. Se introducen las condiciones de seguridad de parada de bomba y

resistencias apagadas. La condición de franqueo es la variable de confirmación desde la pantalla.

Figura 32: Sección de inicio y preparación

2.2.4.4 F2.2 – INICIO

Sección de espera para que se realice la configuración. La condición de franqueo es el tiempo de espera de

configuración de la planta, 60 segundos, que es el tiempo que necesitan las vávulas soleniodes para

posicionarse.

2.2.4.5 F1 – CONTROL (ASIGNACIÓN DE CONTROL)

En este estado se habilita una red de Petri secundaria para determinar qué conexión se realiza para el control de

la planta. Las condiciones de franqueo llegan desde variables compartidas con la pantalla. Según se active un

modo u otro también se activan sus correspondientes secciones.

Figura 33: Red de Petri secundaria – Asignación de control

27

2.2.4.6 F1 – CONEXIÓN REMOTA CON OPC

En esta sección se habilita el intercambio de información para las variables de OPC. Se escriben los valores de

los sensores y se permite el control externo de las válvulas y las resistencias de la planta.

Figura 34: Conexión y envio por OPC

2.2.4.7 F1 – CONEXIÓN MANUAL LOCAL

En este modo se permite la manipulación de los actuadores a través de la pantalla y también se puede

visualizar los valores de todos los sensores de la planta.

La sección correspondiente a este modo alberga pulsadores para la variables booleanas y asignaciones de los

valores de las variables intercambiadas con la pantalla en variables internas del autómata y viceversa.

2.2.4.8 F1 – CONEXIÓN AUTOMÁTICO LOCAL

En el modo automático local se permite la configuración previa y el diseño en línea de varias arquitecturas de

control desde la pantalla de explotación. Se accede desde el modo manual local y, estando éste todavía activo,

se realiza la configuración de las arquitecturas de control que se quieren aplicar y de las propiedades

adicionales de los controladores.

Para introducir los valores de las propiedades se han habilitado dos opciones. La primera opción es introducir

los valores de las propiedades teniendo en cuenta su magnitud física. Es decir, que en el caso de activar

Variables Ingenieriles se debe introducir el valor físico de la propiedad. Por el contrario si se activa la opción

Variables Normalizadas el valor de las propiedades hay que introducirlos en tantos por ciento.

En esta parte de la programación se han creado dos secciones:

La primera utiliza el lenguaje ST para actualizar todas las propiedades y parámetros de diseño de los

controladores.

La segunda sección, en el lenguaje LD habitual, se usa para implementar los PIDs y las variables

necesarias para la utilización de las variables en valores normalizados o valores ingenieriles. Esta

sección se ha estructurado según el siguiente orden:

1. Recepción de valores de las propiedades y de los parámetros: En esta parte solo se realizan

escalados de variables y asignaciones de valores de propiedades.

2. Normalizado de variables: Obligatorio para todas las variables y, dependiendo del tipo de

control, se activan o no los bloques correspondientes.

3. Cálculo de la acción de control (PIDs)

4. Conversión a variables ingenieriles (si procede)

5. Adaptación de las variables para la visualización de las gráficas.

28

2.2.4.9 A2 – PUESTA EN REPOSO

En esta sección se finaliza el control de la planta. Para ello se resetean todas las variables a sus valores

iniciales. La condición de franqueo es un breve intervalo de tiempo.

2.2.4.10 A3 – CONGELAR (PAUSA)

A este estado se accede desde algún modo de conexión o desde el estado de fallo leve. Se trata de un estado en

el que se mantiene la configuración seleccionada pero se paran los actuadores de la planta. Por último, el

estado permite seleccionar si parar la planta o por el contrario volver a algún modo de conexión.

2.2.4.11 D3 – FALLO LEVE

Esta sección surge de la detección de algún fallo de carácter leve por parte del autómata. En esta sección se

mantiene la configuración de la planta mientras que los actuadores son detenidos.

Esta sección se activa cuando en alguna otra sección se activa la variable I73_COND_FALLO_LEVE.

Por las características de la planta el único fallo leve que existe es la desconexión de la comunicación en el

modo remoto. Una vez eliminado dicho fallo se puede volver al estado de control previo, ir al estado congelar

o realizar la parada de la planta.

2.2.4.12 D2 – FALLO GRAVE

La activación del fallo se realiza con la variable I72_COND_FALLO_GRAVE y se puede activar desde

cualquier otra sección.

Esta sección se activa cuando el PLC detecta algún fallo con dicha consideración. Actualmente no se ha

determinado ningún fallo, salvo la parada por pulsación de la seta de emergencia, debido a que no existe

ninguna realimentación desde la planta de alguna característica de este tipo.

2.2.4.13 D1 – EMERGENCIA

Esta sección se activa como consecuencia de la activación de la seta de emergencia y, por tanto, de la variable

de entrada digital correspondiente. La activación de la seta viene determinada por el usuario a modo de

emergencia en caso de detectar comportamientos anómalos en la planta.

2.2.4.14 SECCIONES DE ENTRADA

Las secciones de entrada son específicas para gestionar las entradas de variables desde la planta y desde la

pantalla de explotación.

Para ello en la sección de entradas de variables de la planta se gestionan las entradas analógicas de todos los

sensores de la planta. Básicamente se realiza un cambio de variable para adaptar la variable de entrada a la

exigencia del bloque de escalado. En este bloque se realiza el escalado de la variable en función de la relación

entre los valores que se obtienen del sensor y los valores reales correspondientes.

Por otro lado, en la sección de recepción de variables de la pantalla de explotación lo único que se reciben son

variables booleanas de gran parte de las condiciones de franqueo de la red de Petri que controla el autómata.

29

2.2.4.15 CONDICIONES DE SEGURIDAD

Esta sección se crea debido a la necesidad de controlar el uso de ciertos elementos para que no se lleguen a

situaciones en las cuales se genere un fallo grave. Para ello se ha decidido restringir el uso de ciertos elementos

físicos.

1. Para poner en funcionamiento la planta se deben tener dos variables distintas de cero:

La primera condición es tener activo el control de la bomba, que en cualquier modalidad de conexión

a la planta se activa automáticamente.

La segunda variable necesaria es que la válvula VR1, que regula el caudal de la bomba, esté abierta al

menos un uno por ciento. Esta condición de seguridad se ha implantado para evitar que la bomba se

averíe en caso de estar funcionamiento sin desplazar caudal.

2. Otra condición de seguridad implantada tiene relación con las resistencias. Para evitar posibles averías

por sobrecalentamiento de las resistencias debido a la falta de movimiento de fluido a través de estas, la

válvula solenoide número uno debe estar apagada (flujo en línea recta hacia la entrada de las resistencias)

y la bomba activada. Si se cumple esta condición significa que al menos hay un pequeño flujo pasando

por las resistencias y así evitar su sobrecalentamiento.

3. Por último en este apartado, se ha diseñado una condición de reinicio de las variables del PLC para los

casos en los que se apague la planta sin realizar debidamente los pasos. Al encender por primera vez la

planta se activa la variable del sistema %S21 durante un ciclo, esa variable activa la variable %S0,

denominada arranque frío, inicializa todas las variables y vuelve todo el programa al estado inicial del

sistema.

2.2.4.16 SECCIONES DE SALIDA

Existen dos secciones de salida, una para las variables de actuación de la planta y otra para las variables

compartidas con la pantalla de explotación.

Las secciones de variables de salida son las correspondientes variables de los actuadores de la planta y consta

de tres tipos distintos:

Variables de configuración de la planta.

Variables de control de las válvulas regulables 1, 2 y 3.

Variables de control de las resistencias.

La idea principal de esta sección es servir de intermediario entre la variable externa que pide la acción del

actuador y la variable que lo gobierna.

Las variables de configuración son variables booleanas que gobiernan el estado de las válvulas

solenoides. De forma general se activan durante el paso F2.1 de preparación de la planta y luego se

mantienen encendidas hasta la finalización del control.

Las variables de control de las válvulas regulables 1, 2 y 3 son variables de salida analógicas. Se

observa que para modificar la variable de salida primero hay que realizar un escalado previo para

enviar los datos según los requerimientos del actuador.

Las variables de control de las resistencias son salidas digitales. La forma de controlarlas es utilizando

un tren de pulso de encendido y apagado.

Por otro lado, existe otra sección de salida de variables, pero en esta ocasión es hacia la pantalla de

explotación. En esta sección principalmente se intercambia los valores de los sensores, el tiempo de espera

para finalizar la configuración de la planta y las señales de control del estado de la planta.

30

En la siguiente figura se emplean dos bloques interesantes:

Figura 35: Bloques auxiliares

La línea superior consiste en un bloque que mantiene la señal de fallo por activación de la seta de emergencia

durante un segundo. La utilidad de ésto consiste en que la planta se quede en estado D1 desde cualquier otro

estado, estando para ello habilitado el franqueo de todas las secciones previas en dicho caso. El segundo

bloque sirve para controlar la pantalla que se visualiza en la pantalla de explotación.

2.2.5 Bloques FBD

2.2.5.1 Selección de variable manipulable (Selección_VM)

Bloque empleado en el modo de conexión automático local para asignar la acción de control obtenida de los

PIDs a la variable de la planta oportuna.

Hay que destacar las entradas-salidas Ini para i=1, 2, 3, 4,5 son un tipo de variables recursivas de los bloques

que sirven para copiar la entrada en la salida pero sin sobrescribirse siempre el mismo valor. Teniendo en

cuenta ésto, se ha decidido usar este tipo de entrada de los actuadores para mantener el valor que se asigne a

cada actuador en el modo de conexión manual local, para así mantener dicho valor durante el uso del modo

automático local (a menos que se use como variable a controlar).

Figura 36: Bloque de selección de las variables manipulables

31

2.2.5.2 Selección de variables a controlar (Selección_VC)

Bloque empleado en el modo automático local para asignar el valor de la variable a controlar para un

controlador del modo. Hay que destacar que los parámetros de desescalado (tercera de las variables de salida)

se utilizan posteriormente para realizar las conversiones de las variables normalizadas a ingenieriles, si

proceden.

Figura 37: Bloque de selección de la variable a controlar

2.2.5.3 Caso de selección de la configuración (Selección_Configuración)

Bloque empleado en el estado F2, inicio de preparación. El bloque recibe un valor entero de uno a tres. Las

salidas son variables booleanas que activan los actuadores correspondientes a cada configuración.

Figura 38: Bloque de selección de configuración

32

2.2.5.4 Filtro de nivel (Filtro_LT)

Este bloque ha sido empleado para eliminar los ruidos que introduce el sensor de nivel.

El filtro realiza la media del número de muestras especificado en la variable pública N_muestras, unas diez

muestras por segundo. La segunda variable pública es dif_max_LT y sirve para determinar la diferencia

máxima admisible de un valor respecto al valor de la media.

Figura 39: Filtro de nivel

2.2.5.5 INT_TO_BOOL

Este bloque se ha diseñado para cumplir la condición de seguridad de activación de la bomba. El bloque recibe

un valor entero, el cual, en caso de ser positivo activa la salida a uno y en caso de ser negativo o cero, la

desactiva. El objetivo de este bloque, por tanto, consiste en comprobar si la variable que entra es un valor

mayor que cero.

Figura 40: Bloque de conversión de entero a booleano

2.2.5.6 Watchdog

La comunicación vía OPC no tiene un protocolo típico de señales, como el tipo IIC en el cual, el mensaje se

codifica entre una serie de bits de control; sino que un servidor conoce las variables que corresponden al

standard OPC y el servidor realiza las modificaciones de las variables. Consecuentemente, no se puede

conocer si hay algún sistema externo conectado a OPC. Por tanto, para solucionar este inconveniente se ha

diseñado un bloque de Unity que tiene por objetivo conocer el estado del sistema externo.

El bloque dispone de dos variables de control booleanas, una de salida y una de entrada, la cual se lee

continuamente.

En caso de que la entrada cambie constantemente, el bloque mantiene activa la salida OK y asigna el valor

contrario al de llegada a la salida de control booleana. Si, por el contrario, la entrada de control se mantiene en

el mismo valor durante un tiempo determinado (que se puede modificar en la pantalla de explotación) el

bloque activa la salida de FAIL, se bloquea la comunicación con OPC y se activa el estado de Fallo Leve.

33

Figura 41: Bloque de Watchdog

2.2.5.7 Conexión con la pantalla (Conexión_pantalla)

Este bloque se creó para evitar perder la pantalla visualizada en situaciones en las que ésta se apague

involuntariamente.

El bloque recibe el tiempo que lleva funcionando el panel y la identificación del panel actual. El bloque copia

y pega la identificación de entrada en la variable de salida. En el caso de que el tiempo no varíe durante un

tiempo mínimo se considera que la pantalla se ha apagado y se muestra el último valor guardado antes de

pararse la variable de tiempo. Ésto se realiza así porque la identificación del panel cambia al volver a encender

la pantalla.

Por último, el tiempo mínimo se considera de varios segundos puesto que el encendido del dispositivo no es

instantáneo, sino que existe un tiempo de carga de los datos almacenados (intervalo en el cual no varía la

variable de tiempo).

Figura 42: Bloque de conexión con la pantalla

2.2.5.8 Escalado de Variables Ingenieriles/Normalizadas (Escalado_VI_VN)

Este bloque se emplea fundamentalmente para el normalizado y la reconversión de las variables empleadas en

el modo de conexión automático local. El bloque admite el escalado de dos variables a la vez. Tiene

almacenado todos los escalados que se realizan en la planta para los distintos sensores.

La idea es poder utilizar la misma variable de selección de variable a controlar y manipulable, asignadas

previamente en la pantalla de explotación, para asignar el escalado de la variable de entrada, y así hacer más

sencilla la programación.

Los valores de los parámetros de escalado se suponen que están correctamente calibrados. Para realizar la

calibración se debe modificar el valor del parámetro adecuado en el programa Unity.

34

Figura 43: Bloque de escalado de variables

36

3 PANTALLA DE EXPLOTACIÓN MAGELIS

3.1 Introducción

La pantalla Magelis es una interfaz hombre-máquina que permite la gestión y visualización del estado de la

misma.

El programa Vijeo Designer [5] permite la creación de los paneles gráficos, semejantes a los llamados HMI o

SCADA, en los cuales se pueden implementar diversos elementos, siendo útiles para el desarrollo de

procedimientos de arranque, funcionamiento y parada de la planta multiprocesos.

Figura 44: Pantalla Magelis y Vijeo Designer

La programación realizada consta de una serie de paneles gráficos y acciones. Los paneles generalmente

muestran las posibilidades de trabajo o permiten la visualización de valores de los sensores, actuadores o del

estado de la planta y de las tareas que se deben desarrollar para realizar un correcto. Las acciones se utilizan

para realizar cambios sobre la pantalla debido a la interacción de ésta con el autómata. Mientras que en los

paneles suelen emplear elementos para ser activados, las acciones son instrucciones que son activadas al llegar

la variable correspondiente desde el PLC.

37

3.2 Elementos de la pantalla

3.2.1 Botones

Sirven para activar variables o asignar un valor determinado a la variable que contengan. Tienen un uso fijo, o

sea que cada botón es asignado para que realice siempre las mismas acciones. Se pueden configurar

operaciones de cambios de panel, activación o desactivación de variables para las señales booleanas, o

asignación de valores en el caso de variables enteras o reales.

Hay dos tipos de botones principales: botones que mueven de un panel a otro y botones de

activación/desactivación. A la izquierda, en tono anaranjado, se ejemplifica los botones que sirven para ir de

un panel a otro. A la derecha, en tonos verde y rojo, aparecen los botones de activación y desactivación

respectivamente.

Figura 45: Botones de la pantalla

Existen también otro tipo de botones a caballo entre la tipología de botones anteriores y que sirven para

avanzar a siguientes paneles de configuración, pero en caso de volver al panel anterior resaltan la última

opción seleccionada.

Figura 46: Botones de la pantalla

3.2.2 Displays

Elementos utilizados para permitir la visualización de instrucciones, valores de sensores y la configuración

seleccionada, y para introducir los valores de los actuadores o de propiedades.

Hay dos tipos de displays numéricos: azules y grises. Los azules sólo muestran datos de la variable que

representan; mientras que los grises son sólo asignables, ésto quiere decir que se pueden pulsar para desplegar

un panel numérico e introducir el valor apropiado a cada elemento.

Figura 47: Displays de lectura y escritura

38

3.2.3 Gráficas

Representan la información de los sensores de un modo visual.

Figura 48: Gráfica

3.2.4 Paneles

La pantalla de explotación se compone de una sucesión de paneles y ventanas emergentes donde se visualizan

los distintos elementos gráficos que permiten realizar diferentes acciones.

Figura 49: Paneles y ventanas emergentes

3.2.5 Acciones

Son tareas que se disparan al modificarse la variable supervisada. En ocasiones la activación no depende de

una acción realizada por el usuario sino que el autómata modifica la variable de supervisión para disparar la

tarea.

Figura 50: Acciones programadas

39

3.3 Modos de la Guía GEMMA

El procedimiento que se ha seguido para la estructuración del proceso está reflejado en la guía GEMMA

explicada en capítulos anteriores, según la cual se debe estructurar el desarrollo de la programación según tres

conceptos: Arranque/Parada, Funcionamiento, y Fallo.

En el modo Arranque/Parada, el objetivo prioritario consiste en realizar las tareas necesarias para que

el sistema pueda entrar en funcionamiento correctamente. Para la planta multiprocesos se debe

configurar, en primer lugar, las válvulas que determinan el circuito que el usuario desea utilizar.

Posteriormente, antes de entrar en funcionamiento, se debe elegir el modo de conexión que se desea,

ya sea remoto o local.

En el modo Funcionamiento, se considera que la planta está perfectamente configurada y se pasa a la

manipulación de la planta. Durante este procedimiento el PLC comprueba que no ocurra ningún fallo

ni que el botón de la seta de emergencia haya sido pulsado. Cuando el usuario indique que se ha

finalizado el modo de funcionamiento, el autómata procede a la parada de la planta.

El modo Fallo se ejecuta cuando ocurren tres tipos de fallos distintos: Fallo Leve, Fallo Grave, Seta de

Emergencia. El Fallo Leve es un tipo de fallo en el cual no es necesario parar la planta para repararla,

debido a que la producción no se ve afectada. Para la planta multiprocesos significa que no es

necesario realizar la configuración del circuito deseado de nuevo en caso de ocurrir este tipo de fallo.

En el caso de Fallo Grave la planta se para completamente y se lleva a un modo en el que se sugiere el

posible fallo ocurrido. Una vez resuelto se debe volver a realizar el arranque de la planta. Por último,

en el caso de la activación de la Seta de Emergencia en la pantalla aparece la opción de parar la planta

para evitar mayores problemas.

Figura 51: Modos de la Guía GEMMA

40

3.4 Modos de trabajo

3.4.1 Manual Local

El modo manual local responde a la necesidad de realizar un ajuste previo al control automático de la planta

con el fin de alcanzar las condiciones de funcionamiento necesarias para cada tipo de control. Por ello en este

modo se permiten realizar cambios en los actuadores habilitados según el circuito seleccionado.

3.4.2 Automático Local

A este modo se accede desde el modo manual local. En este modo primero se configura el tipo de control que

se desea utilizar y las condiciones de funcionamiento del mismo y posteriormente se realiza el control. Para la

realización de la configuración previa el sistema tiene que alcanzar antes el punto de funcionamiento deseado

y posteriormente mantener los actuadores activados mientras se configuran los controladores. Esto es

necesario porque el modo automático local no se aplica instantáneamente, y por ello el modo manual local se

prolonga durante la configuración del modo automático local.

3.4.3 Remoto vía OPC

Este modo es el que menos trabajo requiere desde la pantalla. Una vez activado este modo la pantalla solo

refleja el estado de la conexión con el ente externo que se conecta al PLC.

Para realizar una correcta conexión a este modo se recomienda ejecutar en primer lugar el sistema externo que

se desea conectar al autómata para posteriormente permitir la dicha conexión desde la pantalla. Se recomienda

hacerlo de esta forma por dos sencillas razones. La primera es que si se conecta primero Matlab, este programa

no reporta ningún fallo ni se detiene en caso de no estar conectado. Al ser un cliente de OPC recibe y envía al

servidor, el cual luego se encarga luego de transmitir los cambios al autómata. La segunda razón es que el PLC

tiene un tiempo máximo para detectar la conexión OPC y si se excede ese tiempo sin realizarse dicha conexión

se incurre en un fallo leve, el cual se puede subsanar sin problemas pero es desaconsejable que esto ocurra.

41

3.5 Paneles de la Pantalla de Explotación

3.5.1 Inicialización de la Pantalla

La pantalla muestra una serie de paneles de configuración propios de la pantalla en los cuales se gestionan.

Figura 52: Paneles de inicialización de la pantalla

A continuación de estos paneles puede ocurrir dos cosas: si es la primera inicialización de la pantalla, el primer

panel que aparecerá será el Panel 1. En el caso de que el PLC estuviera encendido y la pantalla apagada, el

primer panel que aparecerá será el panel que se estuvo manipulando durante el último uso de la planta.

3.5.2 Inicio

Panel 1

Panel inicial del programa:

CONFIG: accede a la configuración de la

pantalla

APAGAR: apaga la pantalla

Inicio PLC: Inicia el PLC y pasa al Panel 2

Panel 2

Panel inicial del programa:

CONFIG: accede a la configuración de la

pantalla

APAGAR: apaga la pantalla

Selección de configuración: accede al panel

para la selección de la configuración

explicada en 3.5.3

AJUSTES DE LA PLANTA: accede al

panel para realizar ajustes en la planta

explicado en 3.5.8

42

3.5.3 Paneles de Selección de Configuración

Panel 3

Selección de la configuración inicial:

En esta pantalla se muestran las posibles

configuraciones explicando cuáles son las

Variables Controlables (VC) y Variables

Manipulables (VM) de cada una:

C1, C2, C3: activa la ventana emergente

correspondiente a cada configuración.

3.5.3.1 Ventanas emergentes de cada configuración

En cada panel mostrado a continuación se muestran las configuraciones que toman la planta y los principales

elementos que intervienen en ella o que se pueden emplear en ella:

Panel 4

Configuración 1:

VC: Presión (PT), Nivel (LT) y Caudal (FT)

VM: Válvula Regulable 1 (VR1)

Botones

Continuar: Avanza al Panel

: Cierra la ventana emergente (vuelve al

Panel 3)

Panel 5

Configuración 2:

VC: Presión (PT), Nivel (LT), Caudal (FT) y

Temperaturas (TT1, TT2, TT3, TT4, TT5, TT6,

TT7, TT8 y TT9)

VM: Válvulas Regulables 1,2 y 3 (VR1, VR2 y

VR3)

Botones



Panel 3)

43

3.5.3.2 Indicaciones de cada configuración

Panel 7

Instrucciones de la CONFIGURACIÓN 1

Modificar manualmente:

Válvula Ajustable 1 (VA1)= 2.3

Válvula Manual 3 (VM3) ABIERTA

Válvula de bomba ABIERTA

CERRAR válvula de evacuación

Botones:

Volver a la selección de configuración:

Vuelve al Panel 3 para volver a seleccionar

la configuración deseada

¿Confirmar configuración?: Se acepta

definitivamente la configuración y continua

hacia el Panel 0, selección de la conexión

Panel 8


Modificar manualmente:


CERRAR Válvula Manual 3 (VM3)

Seleccionar modo automático de las

resistencias

Válvula de la bomba ABIERTA

Panel 6

Configuración 3:

VC: Presión (PT), Nivel (LT), Caudal (FT) y

Temperaturas (TT1, TT2, TT3, TT4, TT5, TT6,

TT7, TT8 y TT9)

VM: Válvulas Regulables 1, 2 y 3 (VR1, VR2 y

VR3)

Botones



Panel 3)

44

Botones:







Panel 9


Modificar:


CERRAR Válvula Manual 3 (VM3)

Seleccionar modo automático de las

resistencias

Válvula de la bomba ABIERTA

CERRAR válvula de evacuación

Botones:







3.5.4 Modo de Conexión / Control

En las siguientes pantallas se muestran, en tono azulado, la configuración que se ha seleccionado y el tiempo

que hay que esperar, en segundos, para que la configuración seleccionada se haya completado correctamente.

Panel 10

Selección del tipo de conexión

Botones:

Conexión Remota: Selecciona la conexión

remota al autómata. Avanza al Panel 3. Si el

tiempo ha llegado a cero, la pantalla pasa al

Panel 4.

Conexión Local: Selecciona la conexión

local al autómata. Avanza al Panel 1. Si el

tiempo ha llegado a cero la pantalla pasa al

Panel 2.

45

Panel 11

Modo de conexión local

Pantalla de espera del modo local. Cuando el tiempo

de espera llega a cero aparece un botón en la esquina

inferior izquierda como se muestra en el Panel 2.

Botones:

Volver a selección de control: vuelve al

Panel 0

Panel 12

Modo de conexión local

Pantalla de espera del modo local. Tiempo de espera

finalizado.

Botones:


Panel 0

Confirmar conexión: Se confirma

definitivamente el tipo de conexión. Avanza al

¡Error! No se encuentra el origen de la

referencia.

Panel 13

Modo de conexión remota a través de OPC

Pantalla de espera del modo remoto. Cuando el

tiempo de espera llega a cero aparece un botón en la

esquina inferior izquierda como se muestra en el Panel

4.

Botones:


Panel 0

Panel 14

Modo de conexión remota a través de OPC

Pantalla de espera del modo local. Tiempo de espera

finalizado.

Botones:


Panel 0

Confirmar conexión: Se confirma

definitivamente el tipo de conexión. Avanza al

Panel 5

46

3.5.4.1 Conexión Remota

En todos los paneles pertenecientes a la conexión remota se muestra la misma información:

Configuración seleccionada: muestra la configuración seleccionada previamente.

El tiempo máximo sin comunicación permitido(s): indica el tiempo máximo que el autómata

permite no tener conexión con el sistema externo. Por defecto, el tiempo se establece en 10

segundos.

Estado de la conexión: muestra el estado actual de la conexión en cada caso. La pantalla

actualiza automáticamente el estado de dicha conexión.

Panel 15

Modo remoto ACTIVADO

Estado de la conexión: todavía no se ha realizado

la primera conexión. Se espera a la realización

independientemente del tiempo de espera

introducido.

Botones:

Ir a modo pausa: Finaliza el control que

realizado. Avanza al Panel 0

Parar planta: Detiene el funcionamiento

de la planta. Avanza al Panel

Panel 16

Modo remoto ACTIVADO

Estado de la conexión: La conexión se ha

realizado correctamente. En caso de fallo, el

sistema pasa automáticamente al Panel .

Botones:

Ir a modo pausa: Finaliza el control que

realizado. Avanza al Panel 0

Parar planta: Detiene el funcionamiento

de la planta. Avanza al Panel 8

Panel 17

Modo remoto DESACTIVADO

Estado de la conexión: En este caso se ha

producido un fallo en la conexión y, por tanto, el

autómata a fallo leve.

Botones:

Detectado fallo leve. Pulsar para ir a

opciones: Se para el control del sistema

debido a un fallo leve. Se avanza al Panel

1.

47

Panel 18

Modo remoto DESACTIVADO

Estado de la conexión: Se ha desactivado la

conexión desde el dispositivo conectado vía OPC.

Se procede al modo reposo establecido en el

autómata.

Botones:

Detectada condición de fin externa. Ir a

modo Reposo: accede al Panel

3.5.4.2 Conexión Manual Local

El modo manual local consiste en accionar los actuadores y obtener medidas de los sensores directamente

desde la pantalla. Este modo está concebido para realizar la preparación previa del modo automático local y

también para realizar pruebas controladas de los actuadores y los sensores.

Este modo se inicia en el ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.. A la izquierda se sitúan las

variables manipulables o los actuadores de la planta, mientras que a la derecha se encuentran los valores de los

sensores. El valor de cada actuador se puede modificar pulsando sobre el recuadro del actuador y modificando

el valor utilizando el panel numérico que se despliega.

Figura 53: Panel 19 - Modo manual local para las configuraciones C2 y C3

Dependiendo de la configuración elegida aparecen los actuadores y sensores apropiados. El ¡Error! No se

encuentra el origen de la referencia., por ejemplo, muestra los elementos que intervienen en las

configuraciones 2 y 3. Por otro lado, en el ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.0 se

encuentran disponibles menos sensores y actuadores para la configuración 1, puesto que los que no aparecen

no intervienen en estas.

Figura 54: Panel 20 - Modo manual local para la configuración C1

48

A continuación se explican los botones de esta configuración:

Ir a modo pausa: finaliza el control que realizado. Avanza al Panel 0

Modo automático local: avanza al Panel 2. Se inicia la configuración del modo automático local.

Mientras los actuadores de la planta siguen funcionando conforme se hayan asignado en el modo

manual local.

Parar planta: detiene el funcionamiento de la planta. Avanza al Panel .

Por último, en la esquina superior derecha aparece el símbolo . Este elemento identifica la configuración

seleccionada previamente. Aparece en todo momento para no perder esta información durante la manipulación

de la planta.

3.5.4.3 Conexión Automático Local

En este modo hay que realizar dos pasos. El primer paso consiste en configurar correctamente la planta de

acuerdo con el tipo de control que se desea realizar. En el apartado ¡Error! No se encuentra el origen de la

referencia. se explica cómo hacer la configuración de este modo.

3.5.4.3.1 Configuracio n del modo automa tico

En el ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.1 se muestra la pantalla de configuración del modo

automático local. En el podemos visualizar varios botones que llevan a otros tantos paneles para configurar las

distintas posibilidades de control que existen.

Figura 55: Panel 21 - Configuración del modo automático local

De forma general hay varios puntos a tener en cuenta:

Desde este modo no se puede parar la planta. Para ello hay que volver al modo manual local.

La configuración se realiza previamente durante el modo manual local. Una vez configurados los

controladores y sus propiedades si se desea hacer alguna corrección se debe volver a realizar la

configuración completa. Solo los parámetros se pueden volver a configurar.

49

3.5.4.3.1.1 Botones de activación / desactivación

En la pantalla principal de configuración existen diversos botones de activación o desactivación de

propiedades de interés según el tipo de control que se realice.

Se observa el efecto de activar el segundo PID. Los botones “VC2” y “VM2” se habilitan para poder

seleccionar las variables correspondientes.

Figura 56: Botón PID 02 activado/desactivado

Adicionalmente, se puede pulsar el botón destinado para el control tipo cascada. En la figura se observa el

efecto de activar el modo cascada. Proximamente se explica cómo funciona este tipo de controlador y se

determina cuál es el PID que manipula la variable que actúa sobre la planta y cuál es el PID que actúa sobre el

punto de equilibrio.

Figura 57: Activación del controlador en cascada

50

Por último, el botón de “Variables NORMALIZADAS/INGENIERILES activas” tiene como función

permitir al usuario introducir los valores de las variables según dos tipos: Variables Normalizadas y Variables

Ingenieriles. La diferenciación de un tipo u otro de variable se hace definiendo como Normalizado o Ingenieril

a la variable correspondiente o por las abreviaturas V.I. y V.N. En las siguientes figuras se observa el efecto de

activar un tipo de variable u otro.

Figura 58: Diferenciación entre V.N. y V.I.

A partir de aquí se sigue el esquema estándar de las explicaciones de las pantallas:

Panel 22

Configuración del modo automático local

Botones:

VC1: Avanza a la selección de la variable

controlable del PID 1 (Panel 5)

VM1: Avanza a la selección de la variable

manipulable del PID 1 (Panel 4)

PID 02 DESactivado/Activado: Botón de

activación y desactivación del PID 2. Avanza al

Panel 3.

Parámetros: Accede al panel de configuración

de los parámetros de diseño de ambos PIDs

(Panel )

Configuración PID 01: Accede a la

configuración adicional y necesaria del PID 1

(Panel ). Dentro de este panel se puede acceder

a la configuración del PID 2.

FF: Accede a la configuración de control Feed

Forward (Panel 1).

Cascada DESactivada/activada: Botón de

activación y desactivación del controlador tipo

cascada.

Volver a control manual: Botón para volver al

modo manual local. Retrocede al ¡Error! No se

encuentra el origen de la referencia..

Var. NORMALIZADAS/INGENIERILES

activas: Cambia el modo en el cual el autómata

51

interpreta los datos.

Panel 23


Este panel aparece cuando se pulsa PID 02

DESactivado/Activado en el Panel 2

Botones adicionales al Panel 2:

VC2: Avanza a la selección de la variable

controlable del PID 2 (similar al Panel 5)

VM2: Avanza a la selección de la variable

manipulable del PID 2 (similar al Panel 4)

PID 02 DESactivado/Activado: Botón de

activación y desactivación del PID 2

Una vez seleccionada las variables controladas y

manipulables e introducidos los valores de los

parámetros de diseño de los controladores activados, se

avanza al Panel 2.

Panel 24

Selección de la variable manipulable PID 01

Este panel es válido tanto para VM1 como para VM2.

Seleccionar la variable deseada como variable

manipulable:

VR1: Válvula Regulable 1



R1: Resistencia 1

R2: Resistencia 2

Volver: Retrocede al Panel 3, Panel 4.

Panel 25

Selección de la variable a controlar PID 01

Este panel es válido tanto para VC1 como para VC2.

Seleccionar la variable deseada como variable

controlable:

PT: Sensor de presión.

LT: Sensor de nivel.

FT: Sensor de caudal.

TT1…TT9: Sensores de temperatura

Volver: Retrocede al Panel 3, Panel 4.

52

Panel 26

Diseño de los controladores

Del Panel 2. En este panel introducen los parámetros de

diseño de los controladores según cada columna. Según

la estructura y tipo de variable seleccionado:

Kp (V.N. /V.I.): Ganancia del controlador.

Ti (ms): Tiempo integral.

Td (ms): Tiempo derivativo.

Set Point (V.N. /V.I.): punto de equilibrio

deseado de la variable controlable.

Uo (V.N. /V.I.): punto de equilibrio deseado de

la variable controlable.

Confirmar controlador: Se confirman los

valores del controlador. Avanza al Panel .

En caso de haber activado el modo cascada aparece el

Panel 28.

Panel 27

Diseño de los controladores

Similar al Panel . En este caso se ha confirmado por

primera vez los parámetros de diseño del controlador y,

consecuencia de ello, aparece el siguiente botón:

Volver: retrocede al Panel 2/Panel 4.

Panel 28

Diseño de los controladores, caso cascada

Similar al Panel . En este caso se tiene en cuenta el

controlador tipo cascada. Cuando se confirma el

controlador aparece el botón Volver, de forma similar

al Panel .

53

Panel 29

Configuración de las propiedades del PID 01

Del Panel 3/Panel 4. En este panel se introducen las

propiedades implícitas de los controladores siendo

estas:

Límite PV superior Normalizado/Real

Límite PV inferior Normalizado/Real

Límite superior acción PID

Normalizado/Real

Límite inferior acción PID

Normalizado/Real

Acción DIRECTA/INVERSA activada

AntiWindUp activado/DESactivado

Uso diferencia/Real

Ir a configuración PID 02: Avanza al 30 para

poder modificar las propiedades del segundo

controlador.

Volver: Retrocede al Panel 3/Panel 4.

Panel 30

Configuración de las propiedades del PID 02

Del Panel . Similar a dicho panel para el segundo

controlador.

Panel 31

Propiedades para configuración de control Feed

Forward

Del Panel 4/Panel 5. Por defecto no hay actuación de

dicho tipo de controlador.

Límite superior entrada (V.N.)/(V.I.)

Límite inferior entrada (V.N.)/(V.I.)

Límite superior salida (V.N.)/(V.I.)

Límite inferior salida (V.N.)/(V.I.)

Perturbación medida (V.N.)/(V.I.)

Volver: Retrocede al Panel 4/Panel 5.

54

Panel 32


Del Panel 4/Panel 5. En el panel principal de la

configuración del modo automático local aparece el

botón confirmar control al introducir por primera vez

las variables controlables necesarias y el valor de los

parámetros de diseño de los controladores deseados.

Botón adicional:

Confirmar control: Activa el modo

automático local. Avanza al Panel 3.

3.5.4.3.2 Funcionamiento

El modo automático local entra en funcionamiento desde el momento que se confirma el control. En los

paneles siguientes se explica cómo interactúa la pantalla y el autómata.

Panel 33

Control automático local en funcionamiento:

Un solo PID.

Del Panel 3/Panel 4. Las variables seleccionadas

aparecen en los cuadros en tono azulado. Si

corresponde, aparece el PID 2 como se muestra

en el Panel 4 o en el Panel 5 para el modo

cascada.

Botones:

Parámetros: Accede al Panel , para

poder modificar los parámetros en línea.

Gráficos: Accede al ¡Error! No se

encuentra el origen de la referencia..

Ir a modo pausa: Avanza al Panel 0.

Volver a manual: Retrocede al ¡Error!

No se encuentra el origen de la

referencia.. Restablece las variables

controlables y manipulables y los

valores de los parámetros de los PIDs.

55

3.5.4.3.2.1 Gráficas

Las gráficas que se explican a continuación son para el primer controlador pero se aplica de manera análoga al

segundo.

En el ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.36 se muestra las gráficas para el valor de la

variable controlada y el punto de equilibrio seleccionado. Los valores están siempre normalizados (0-100%)

para el eje de ordenadas independientemente de la variable seleccionada, mientras que el eje de abscisa es el

número de muestreos que se realizan, siendo el número de muestreos por segundos 1 y tiempo total 5 minutos.

Figura 59: Panel 36 - Gráficas de la variable controlada y el punto de equilibrio deseado

En los displays numéricos en tono azulado se representan los valores que se obtienen de la variable a

controlar seleccionada y del punto de equilibrio según se haya seleccionado variables normalizadas o reales

en la configuración del modo.

Por otra parte, el punto de equilibrio se puede modificar el valor del display en tono grisáceo teniendo en

cuenta el si el tipo de variable elegido (V.N. o V.I.)

Panel 34


Control multivariable.

Del Panel 3. Versión del panel automático local

en funcionamiento para el caso en el que se usen

los dos controladores de forma independiente.

Uso similar al explicado en el Panel 3.

Panel 35


Control cascada.

Del Panel 3. Versión del panel automático local

en funcionamiento para el caso en el que se usen

los dos controladores en cascada. Uso similar al

explicado en el Panel 3.

56

Botones:

Pantalla principal: Retrocede a la pantalla principal del modo automático local: Panel 3,Panel 4.

Gráfica VM1: Accede a la gráfica de la variable manipulable 1 (acción PID, ¡Error! No se encuentra el

origen de la referencia.)

Gráfica PID2 (si está disponible): Accede a las gráficas de la variable controlada y del punto de equilibrio

del segundo controlador (similares al ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia.).

En el ¡Error! No se encuentra el origen de la referencia. se muestra la gráfica para la acción del

controlador. Los valores del eje de ordenadas están siempre normalizados (0-100%), siendo el eje de abscisas

el eje temporal y caracterizado para el mismo intervalo y tiempo de muestreo que la gráfica anterior.

Figura 60: Panel 37 - Gráfica de la acción del controlador

Botones:

Pantalla principal: Retrocede a la pantalla principal del modo automático local: Panel 3, Panel 4.

Gráfica VM1: Vuelve a las gráficas de la variable controlada y el punto de equilibrio (¡Error! No se

encuentra el origen de la referencia.)

Explicación estándar:

Panel 36

Gráfica VC y Set Point:

Gráficas siempre normalizadas respecto al tipo de

variable seleccionada. El valor de los displays

azulados también depende de la selección de tipo de

variables realizada (V.I. /V.N.). Se puede introducir el

punto de equilibrio en el único recuadro de tono

grisáceo existente.

Botones:

Pantalla principal: Retrocede a la pantalla

principal del modo automático local: Panel 3,

Panel 4.

Gráfica VM1: Accede a la gráfica de la

variable manipulable 1 (acción PID, ¡Error!

No se encuentra el origen de la referencia.)

Gráfica PID2 (si está disponible): Accede a

las gráficas de la variable controlada y del

punto de equilibrio del segundo controlador

(similares al ¡Error! No se encuentra el

57

origen de la referencia.).

Panel 37

Gráfica de VM:

Gráficas siempre normalizadas (0 - 100%) respecto al

tipo de variable seleccionada.

Botones:

Pantalla principal: Retrocede a la pantalla

principal del modo automático local: Panel

3,Panel 4.

Gráfica VM1: Vuelve a las gráficas de la

variable controlada y el punto de equilibrio

(¡Error! No se encuentra el origen de la

referencia.)

3.5.4.4 Finalización de la Conexión / Control

Al pulsar el característico botón de “Parar planta” la pantalla avanza al ¡Error! No se encuentra el origen de

la referencia.. Tras esto, la pantalla y el autómata interaccionan de forma que se reinicia todo el proceso

desarrollado. Esto quiere decir que se inicializan todas las variables, se borran los registros de intercambio de

datos y se imponen las condiciones iniciales a todos los actuadores de la planta.

Panel 38

Puesta en reposo en proceso.

En este panel el autómata está reinicializando todos

los registros y actuadores. Al terminar pasa al panel

inferior.

Panel 39

Puesta en reposo completada se puede volver al

panel inicial.

Botones:

Volver a pantalla inicial: Vuelve al

primer panel de la pantalla

58

3.5.5 Modo Pausa

El modo pausa se emplea cuando se desea cambiar de conexión o cuando se ha detectado un fallo leve. En

ambos casos la configuración seleccionada para la planta multiprocesos se mantiene mientras que los

actuadores se desactivan.

Panel 40

Modo Pausa

Planta parada. Se mantiene la configuración

seleccionada.

Botones:

A modo reposo: Avanza al Panel .

Volver a selección de control: Retrocede

al Panel 0.

3.5.6 Fallo Leve

En este panel se aparecen los fallos leves que hayan ocurrido en la planta y se muestran las posibilidades para

solucionarlo. Generalmente, la solución es volver al último momento antes de que ocurriera el fallo leve, pero

puede ocurrir que se deban realizar otras acciones que requieran parar la planta o realizar acciones de

mantenimiento internamente.

Panel 41

Panel de fallo leve

Caso FALLO DE CONEXIÓN OPC. Significa que

el autómata ha detectado un error en la

comunicación del modo remoto local y ha decidido

para el funcionamiento de la planta para prevenir

que haya posibles fallos graves.

Soluciones posibles:

Ir a modo pausa: Para cambiar el modo

de conexión.

Reset Fallo Leve: Vuelve al modo de

conexión utilizado y con la misma

configuración que se ha seleccionado

inicialmente.

FALLO GRAVE: El usuario estima

oportuno que la planta ha sufrido un fallo

grave y el autómata inicia el protocolo

para fallos graves.

59

Adicionalmente a los paneles, se han empleado una serie de ventanas emergentes con el objetivo de evitar o

resaltar ciertos tipos de fallos.

En primer lugar, se ha introducido una ventana emergente para avisar de que no se ha encendido la

alimentación de la planta:

Figura 61: Ventana emergente de aviso de fallo en la alimentación

Esta ventana puede aparecer en cualquier momento que ocurra este problema, aunque se recomienda no toca el

actuador de encendido de la planta una vez activado, a menos que se quiera apagar la planta.

La segunda venta emergente aparece cuando el PLC ha sido reiniciado:

Figura 62: Ventana emergente de aviso de reinicio del PLC

En este caso suele ocurrir que el autómata y la pantalla se reinician a la vez, lo que conlleva a que aparezca

generalmente en el primer panel de la pantalla de explotación.

60

3.5.7 Fallo Grave

Por fallo grave se define cualquier problema, avería o error que detecte el autómata y que deba obligar a

detener la planta multiprocesos. Debido a las características de la planta los fallos graves se reducen al

pulsador de la seta de emergencia, debido a que la detección de estos es de forma visual. Por tanto, en la

siguiente figura se muestra el comportamiento de la planta en caso de pulsar la seta de emergencia:

Figura 63: Ventana emergente en caso de activación de la seta de emergencia

En este caso aparece una ventana emergente que avisa de la activación del botón. Hasta que no se desactive la

seta de emergencia no aparece el botón de la figura de la derecha. Pulsado el botón la planta pasa al estado de

reposo. La planta se puede volver a iniciar.

3.5.8 Ajustes de la planta

En el panel 2, al pulsal el boton AJUSTES DE LA PLANTA nos aparecen las siguientes opciones.

Figura 64: Panel 42 – Ajustes de la planta

61

3.5.8.1 Calibrar sensor de nivel

Panel 43

Calibración del sensor de nivel

Hay que esperar a que la planta se configure

debidamente para poder llevar a cabo la calibración.

Botones:

CALIBRAR: Avanza al panel 44

Panel 44


Se expone la explicación sobre como se debe de

llevar a cabo la calibración del sensor.

Botones:

Continuar: Avanza al panel 45

Panel 45


Ajustando la apertura de la válvula VR1 se lleva el

nivel del agua al punto deseado. Se obtiene el valor

que ofrece el sensor mediante el indicador azul.

Botones:

VR1: Apertura de la válvula regulable

Valores del sensor: Valor que el sensor

está marcando y que debemos introducir

mediante estos botones

Niveles reales: Nivel real al que se

encuentra el agua y que demos introducir

en cm mediante estos botones.

FIN DE LA CALIBRACIÓN: Termina

la calibración y avanza al modo pausa

(Panel 40)

Parar planta: Avanza al Panel 38

62

3.5.8.2 Desaguar la planta

Panel 46

Desagüe de la planta

Hay que esperar a que la planta se configure

debidamente para poder llevar a cabo el desagüe.

Botones:

DESAGUAR: Avanza al panel 47

Panel 47

Desagüe de la planta

La planta se está desaguando. Cuando se oiga o se

visualize que el desagüe ha finalizalo, pulse el

botón amarillo.

Botones:

DESAGÜE COMPLETADO: Termina

el desagüe y avanza al modo pausa (Panel

40)

3.5.9 Esquema general de paneles

Se deja como ayuda el esquema de los movimientos entre paneles para tener una idea global del uso de la

pantalla. Este esquema tiene como objetivo aportar una visión global de los movimientos que se realizan,

dejando claro qué parte de los paneles corresponde al inicio de la planta, a la conexión remota, a la conexión

local y a la finalización.

En línea gruesa están marcados los paneles que se activan en caso de realizar el movimiento habitual de estos.

63

Figura 65: Esquema de movimiento entre pantallas

64

4 ARQUITECTURAS DE CONTROL

4.1 Tipos de controladores

Para diseñar un controlador PID en el PLC se ha decidido utilizar algún diseño preprogramado existente en el

programa asociado al autómata. Para ello se ha recurrido a usar el bloque PIDFF del explorador de la librería

de tipos del programa Unity Implementados para el PLC Modicon M340.

Este bloque sigue el siguiente diagrama para realizar la configuración:

Figura 66: Esquema del controlador PID

Las entradas SP y PV son las entradas del punto de equilibrio para la variable a controlar (SP, set point) y valor

de la variable a controlar (VC). Se utilizan para generar la acción de control. Para la acción proporcional y la

acción integral se utilizan la diferencia entre el valor de la variable a controlar (VC) y el punto de equilibrio

(SP). Para el caso de la acción derivativa se puede utilizar la opción de la diferencia explicada o usar solo el

valor PV. Por otro lado, el parámetro outbias es el punto de equilibrio para la acción de control.

Para el valor del punto de equilibrio (SP) existen las restricciones pv_sup y pv_inf que son los límites superior

e inferior de este respectivamente. Estos límites se introducen siempre normalizados al bloque PIDFF, sin

embargo hay que observar detenidamente las propiedades que se muestren en la pantalla puesto que los

valores se pueden introducir normalizados o en valores ingenieriles. De forma análoga se pueden introducir los

valores out_max y out_min, los valores máximos y mínimos de la acción de control respectivamente.

El tipo de acción del controlador (directa o inversa) es una propiedad del controlador que sirve para cambiar el

signo de la acción de control en los casos en los cuales al aplicar la acción de control, el valor de la variable a

controlar debe disminuir en lugar de aumentar. Esta propiedad se aplica después del determinar la acción de

control y antes de aplicar el valor de Feed Forward.

En este esquema se puede observar el funcionamiento interno del PID. Para comparar las variables mostradas

con las propiedades mostradas en Panel 30 y Panel 31 (propiedades de los PIDs) y Panel 32 (propiedades del

Feed Forward), se ha desarrollado la siguiente figura:

65

Figura 67: Esquema actualizado del controlador PID

Se puede observar en esta figura las asignaciones de las propiedades que se realizan. Hay que comentar que en

este caso el cálculo del error se hace al revés que en el esquema anterior. La diferencia está en que el esquema

seguido por el bloque de Unity realiza la aplicación de la acción directa/inversa antes y luego si lo necesita la

deshace.

En la parte superior del diagrama aparece la entrada de control Feed Forward, el cual se explica en el apartado

0. El efecto de este se introduce una se ha generado la acción de control.

La ecuación del controlador empleada es la siguiente:

Dónde:

Kp, ti, td son los valores de diseño del PID

Kd es la ganancia del polo rápido del término derivativo para que este sea implementable. Se ha

definido en 0.03

4.1.1 Control monovariable: PID

Este es el controlador más común y básico que se puede aplicar. Se utiliza el bloque PIDFF comentado

anteriormente.

Figura 68: Controlador PID

Como se ha explicado en el diagrama del bloque PIDFF se emplea la diferencia entre VC y SP para calcular el

valor de VM teniendo en cuenta las propiedades que aplicadas.

66

4.1.2 Control multivariable: 2 PID independientes

En este caso se utilizan dos controladores como el explicado en el apartado ¡Error! No se encuentra el

origen de la referencia. de forma completamente independiente. Cada controlador tiene sus propiedades,

punto de equilibrio y gráficas.

Figura 69: Control multivariable

4.1.3 Control multivariable: Cascada

El control en cascada es un caso especial de control puesto que toma valores de dos variables distintas, sin

embargo solo aplica una acción de control a una variable real a controlar; la otra acción de control se aplica al

punto de equilibrio de la acción aplicada a dicha variable real a controlar.

Figura 70: Control en cascada

Generalmente, el controlador 2 se utiliza para controlar dinámicas que sean relativamente lentas respecto a la

dinámica que controla el PIDFF1.

Figura 71: Controlador en cascada7

67

4.1.4 Feed Forward

El control Feed Forward es tipo de control cuando hay perturbaciones que consiste en anticipar los efectos de

que estas ocurran. La única condición existente es que la perturbación debe ser más lenta que el sistema

El control Feed Forward se puede aplicar a los controladores antes explicados con solo introducir los valores

de la tabla existente en este apartado.

Límite superior entrada (V.N.)/ (V.I.). Valor máximo que puede tener la perturbación

de entrada. Máximo error de dicha perturbación

que puede ser corregido

Límite inferior entrada (V.N.)/(V.I.) Valor mínimo que puede tener la perturbación

de entrada. Mínimo error de dicha perturbación

que puede ser corregido

Límite superior salida (V.N.)/(V.I.) Valor máximo de la acción Feed Forward.

Límite inferior salida (V.N.)/(V.I.) Valor mínimo de la acción Feed Forward.

Perturbación medida (V.N.)/(V.I.) Medida de la perturbación que afecta al sistema.

Tabla 7: Valores del control Feed Forward

El bloque de programación PIDFF implementa el módulo de Feed Forward según la ecuación siguiente:

Dónde

Límite superior entrada: Lse

Límite inferior entrada : Lie

Límite superior salida: Lss

Límite inferior salida: Lis

Perturbación medida: FF

Si el valor de FF es superior al límite de entrada establecido, entonces el valor de FF es el valor de ese límite

superior. De forma análoga ocurre con el Límite de entrada inferior. Si se recolocan los términos de la

fórmula:

Esta fórmula se puede entender como un valor constante más un valor proporcional a la medida de la

perturbación, teniendo el máximo y el mínimo en los valores de salida mencionados anteriormente.

68

En la siguiente figura se puede observar, de manera orientativa, cómo influye el funcionamiento del Feed

Forward:

Figura 72: Efecto de la perturbación Feed Forward

El control Feed Forward se puede traducir como que la acción de control adicional se comporta como una

ecuación de primer entres los intervalos que restringen el funcionamiento de este. En caso de que se sobrepase

algún límite la acción de control se mantiene en dicho límite sin superarlo.

69

4.2 Propiedades de los PIDs internos del autómata

Las propiedades de los controladores de los paneles Panel y Panel se muestran en la siguiente tabla:

Límite PV superior Límite superior de entrada de la variable a controlar al controlador

Límite PV inferior Límite inferior de entrada de la variable a controlar al controlador

Límite acción PID superior Límite superior de la acción del controlador

Límite acción PID inferior Límite inferior de entrada de la acción del controlador

Acción

DIRECTA/INVERSA

activada

Modalidad de funcionamiento.

Verde: Acción directa (0 internamente)

Rojo: Acción inversa (1 internamente)

Anti WindUp Activación o desactivado del Anti WindUp

Uso de la diferencia/Uso

valor Real

Para la componente derivativa del PID, uso de la diferencia entre el valor de la

referencia (Set Point) y el valor de entrada del PID (PV); o uso del valor real

de entrada (solo PV).

La fórmula empleada para el Anti Windup es:

Dónde:

OUT (old): Valor real de la acción del PID en el instante anterior.

OUTc(old): Valor calculado de la acción del PID en el instante anterior (sin saturar)

Este término se añade al resto de términos que caracterizan el controlado. Esta ecuación quiere decir que el

error que de anti Windup es igual al error acumulado durante todos los ciclos en los que el controlador

saturaba.

70

4.3 Comparativa de valores reales y normalizados

Atendiendo a los cambios de variables que se realizan en el modo automático local, se ha definido en la

siguiente tabla los valores que se han utilizado para realizar dichos cambios.

Variable Parámetro Real

Nivel(cm) Superior 33

Inferior 1

Presión (Pa) Superior 0

Inferior 100

Caudal(L/h) Superior 610

Inferior 0

Temperatura (ºC) Sensor Carel Superior 90

Inferior -30

Temperatura (ºC) PT100 Superior 100

Inferior 0

4.4 Casos de uso a tener en cuenta

La activación de la bomba depende de la apertura de la válvula regulable 1 (VR1). Esto quiere decir

que si la válvula se cierra la bomba se para como medida de seguridad y si dicha válvula se abre

entonces la bomba empieza a funcionar

De manera similar, las resistencias (R1 y R2) se pueden encender cuando la bomba esté encendida y

la válvula solenoide 1 (VS1) esté en la posición adecuada (VS1=0). Esto es una medida de seguridad

para evitar que las resistencias se vean afectadas.

Se ha decido introducir una medida de seguridad para los casos en los que la pantalla se apague

involuntariamente. En estos casos, al volver a encender la pantalla, esta vuelve al último panel que se

visualizó, sin que haya consecuencia en el proceso de la planta.

72

5 COMUNICACION OPC Y MATLAB

5.1 OPC

OPC (OLE (Object Linking and Embedding) for Process Control) es un estándar de comunicación en el

campo del control y supervisión de procesos industriales, basado en una tecnología de Microsoft, que ofrece

una interfaz común para la comunicación de componentes Software y Hardware entre sí.

La comunicación OPC se realiza a través de una arquitectura cliente-servidor. El servidor OPC es la fuente de

datos (como un dispositivo hardware a nivel de planta) y cualquier aplicación basada en OPC puede acceder a

dicho servidor para leer/escribir cualquier variable que ofrezca el servidor. Es una solución abierta y flexible al

clásico problema de los drivers propietarios.

Este modo es el que menos trabajo requiere desde la pantalla. Una vez activado este modo, la pantalla sólo

refleja el estado de la conexión con el ente externo que se conecta al PLC.

Para realizar una correcta conexión a este modo se recomienda ejecutar en primer lugar el sistema externo que

se desea conectar al autómata, para posteriormente permitir dicha conexión desde la pantalla. Se recomienda

hacerlo de esta forma por dos sencillas razones. La primera es que si se conecta primero Matlab, este programa

no reporta ningún fallo ni se detiene en caso de no estar conectado.

La segunda razón es que el PLC tiene un tiempo máximo para detectar la conexión OPC y si se excede ese

tiempo sin realizarse dicha conexión se incurre en un fallo leve, el cual se puede subsanar sin problemas pero

es desaconsejable que esto ocurra.

Figura 73: Modo de conexión OPC

73

5.2 Control de la planta con Matlab Simulink

En este apartado se explican los bloques característicos desarrollados en Matlab para cada configuración y un

ejemplo de aplicación de cada bloque.

Cuidado: En el caso de usar OPC en Matlab, cuando se finalice el uso del programa se debe cerrar siempre en

primer lugar el fichero de Matlab que se haya utilizado y luego el “OPC Factory Server”. En caso contrario,

Matlab absorbe todos los recursos del ordenador, impidiendo que se pueda incluso guardar archivo alguno.

5.2.1 Configuraciones

Los bloques de las configuraciones desarrollados para el proyecto tienen una serie de características comunes:

La variables manipulables son las entradas de cada bloque y están colocadas en la parte izquierda

del bloque, mientras que las variables controlables son variables que se reciben desde el servidor

OPC y están situadas a la derecha.

Se ha diseñado una condición de fin de la conexión remota desde Matlab. Esta entrada

permanece a cero durante todo el proceso hasta que el usuario decida finalizar la conexión,

entonces se debe poner a uno. Por otra parte, se ha introducido una salida del bloque que permite

el conocimiento de la latencia de la conexión. Esta variable indica el tiempo que le falta o le sobra

al programa para realizar las recepciones y los envíos de las variables compartidas en OPC.

Una de las salidas consiste en proporcionar todos los datos que han obtenido en los experimentos

realizados mediante una estructura de Matlab que puede ser manipulada externamente.

La composición de la estructura de datos es la siguiente:

Figura 74: Estructura de datos de Matlab

74

Figura 75: Ejemplo de Control de Nivel con Matlab

76

6 DESCRIPCIÓN DE LAS CONFIGURACIONES

6.1 Planta multiprocesos

En las siguientes imágenes y diagramas se muestra el estado actual de la planta, así como las diversas

configuraciones que ésta puede adoptar.

Figura 76: Planta multiprocesos

77

6.2 Configuraciones

FT Caudalímetro

PT Sensor de presión

LT Sensor de nivel

TT1 Sensor de temperatura



TT4 Sonda CAREL de temperatura






VM1 Válvula manual de la bomba

VM2 Válvula manual de evacuación de agua

VM3 Válvula de entrada al rotámetro

VM4 Válvula de cierre del depósito contenedor al ambiente

VS1 Válvula solenoide de configuración





VR1 Válvula electro-neumática regulable

VR2 Válvula eléctrica regulable

VR3 Válvula eléctrica regulable

R1 Resistencia de 2 kW

R2 Resistencia de 4 kW

78

Figura 77: Diagrama P&ID – Planta multiprocesos

79

Figura 78: Diagrama P&ID – Planta multiprocesos – Configuraciones

80

6.2.1 Configuración 1

Está concebida para aplicar arquitecturas de control simples en lazo cerrado. Es la única configuración de las

tres en la que el agua pasa por el rotámetro. Además es la más simple de todas, lo que la hace ideal para la

calibración del sensor de nivel. Las variables a controlar en esta configuración son la presión y el nivel, las

cuales se pueden regular en función de la válvula regulable 1.

Además se puede conocer del caudal de entrada al depósito, ya que el caudalímetro electromagnético se situa

antes de la entrada de éste.

Figura 79: Diagrama P&ID – Configuración 1

81


Esta configuración se añade el uso de las resistencias, los intercambiadores y la planta de frío para poder

realizar control en temperatura. Hay que mencionar que los sensores de temperatura no son fijos. Por tanto, las

posiciones TT1, TT2, TT3, TT8 y TT9 son intercambiables pudiendo utilizar un máximo de tres

En esta configuración se pueden implementar distintas formas de control, como control monovariable, control

en cascada o control multivariable hasta 5 variables a controlar y 5 variables manipulables.


82


Al igual que en la antigua configuración 5, en esta configuración se cierra el circuito hidráulico de la planta, de

manera que el agua que exista en el depósito contenedor se suministra a la bomba directamente y ésta impulsa

el agua para que vuelva a llegar al mismo depósito. El caudal de entrada y de salida del depósito contenedor,

salvo pérdidas hidráulicas, es el mismo.

El objetivo de esta configuración es centrarse en el control de temperatura, pudiéndose aplicar distintos

algoritmos.

Para hacer uso de ella, debe ajustarse la válvula solenoide 5, que es una válvula manual con el mango color

negro, que aisla el depósito colector del circuito.

Figura 81: Válvula VS5 que debe accionarse a mano


83

6.2.4 Desagüe de la planta

Además de las configuraciones de trabajo, la planta cuenta con una cuarta configuración que permite el

vaciado automático de los tanques de agua.

Figura 83: Diagrama P&ID – Desagüe de la planta

86

7 VARIABLES

7.1 Introducción

A continuación se adjuntan todas las variables que intervienen el control de planta en sus distintas

configuraciones.

Hay dos tipos principales de variables:

Internas de cada sistema: Por variables internas se entiende las variables propias de cada sistema o

dispositivo que intervienen en el funcionamiento de la planta. En este caso, las empleadas para el

PLC y la pantalla Magelis.

Externas: Por variables externas hay que entender las variables que se comparten entre los dos

dispositivos de los cuales se hace uso en el proyecto y el estándar de comunicaciones OPC.

7.2 Variables Internas

7.2.1 Creación

La estructura de las variables internas de ambos sistemas sigue la siguiente nomenclatura:

𝐼 + 𝑁º + _ + 𝑛𝑜𝑚𝑏𝑟𝑒 Donde:

I: significa interna.

Nº: Número de la variable, no tiene un orden lógico.

Nombre: Nombre intuitivo de la variable.

Hay que señalar que las variables internas se guardan en cada dispositivo de manera separada aunque tengan la

misma estructura.

A continuación se expone un ejemplo para cada dispositivo:

PLC: I05_auxVR1

Pantalla: I05_c_ini_PID_01_var_man

Para el caso de las entradas y salidas de las tarjetas de adquisición del autómata se ha realizado un tipo de

nomenclatura distinta, como se observa a continuación:

𝐸/𝑆 + 𝐷/𝐴 + 𝑁º + _ + 𝑁𝑜𝑚𝑏𝑟𝑒 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑣𝑎𝑟𝑖𝑎𝑏𝑙𝑒 Dónde:

E/S: Tipo de pin de la tarjeta de adquisición de datos: Entrada (E), Salida (S).

D/A: Tipo de datos del pin de la tarjeta de adquisición de datos: Digital (D), Analógico (A).

Nº: Número de entrada o salida.

Nombre: Denominación del uso de la variable.

87

7.2.2 Variables de Salida Digital

Nombre Dirección de memoria Tipo E/S –D/A Descripción

SD0 EBOOL SALIDA DIGITAL Módulo 1 canal 16

SD01_VS1 %Q0.1.16 EBOOL SALIDA DIGITAL Válvula solenoide 1





SD06_R1 %Q0.1.21 EBOOL SALIDA DIGITAL Resistencia 1 (pwm)

SD07_R2 %Q0.1.22 EBOOL SALIDA DIGITAL Resistencia 2 (pwm)

SD08_BOMBA %Q0.1.23 EBOOL SALIDA DIGITAL Bomba

Tabla 8: Variables de salida digital de las tarjetas de adquisición

7.2.3 Variables de Entrada Digital

Nombre Dirección de

memoria

Tipo E/S –D/A Descripción

ED01_EMER %I0.1.0 EBOOL ENTRADA DIGITAL Seta de emergencia (1 Sin pulsar)

ED02_S1 %I0.1.1 EBOOL ENTRADA DIGITAL Contacto 1 del Selector de Panel (para la posición de las PT100 )

ED03_S2 %I0.1.2 EBOOL ENTRADA DIGITAL Contacto 2 del Selector de Panel (para la posición de las PT100 )

ED04_ALIM %I0.1.3 EBOOL ENTRADA DIGITAL Señal de alimentación 24V del cuadro

ED05_FUSIBLE %I0.1.4 EBOOL ENTRADA DIGITAL Señal que indica si el fusible rearmable ha saltado

ED06_CONFIR_R2 %I0.1.5 EBOOL ENTRADA DIGITAL Confirmación de actuación de R2

ED07 %I0.1.6 EBOOL ENTRADA DIGITAL Módulo 1 canal 6

ED08 %I0.1.7 EBOOL ENTRADA DIGITAL Módulo 1 canal 7

Tabla 9: Variables de entrada digital de las tarjetas de adquisición

88

7.2.4 Variables de Salida Analógica

Nombre Dirección de memoria


SA01_VR1 %QW0.4.4 INT SALIDA ANALÓGICA Válvula de regulación. Módulo 3 canal 4

SA02_REF_VR2 %QW0.3.4 INT SALIDA ANALÓGICA Referencia posicición de la valvula VR2

SA03_REF_VR3 %QW0.3.5 INT SALIDA ANALÓGICA Referencia posicición de la valvula VR3

SA04_4_5 %QW0.4.5 INT SALIDA ANALÓGICA Módulo 3 canal 5

Tabla 10: Variables de salida analógica de las tarjetas de adquisición

7.2.5 Variables de Entrada Analógica


memoria


EA01_FT %IW0.2.0 INT ENTRADA ANALÓGICA Caudal FT

EA02_TT1 %IW0.2.1 INT ENTRADA ANALÓGICA PT1OO TT1



EA05_LT %IW0.3.0 INT ENTRADA ANALÓGICA Nivel

EA06_PT %IW0.3.1 INT ENTRADA ANALÓGICA Presión del tanque

EA07_POS_VR2 %IW0.3.2 INT ENTRADA ANALÓGICA Posición de la válvula VR2

EA08_POS_VR3 %IW0.3.3 INT ENTRADA ANALÓGICA Poscición de la válvula VR3

EA09_TT4 %IW0.4.0 INT ENTRADA ANALÓGICA TT4




Tabla 11: Variables de entrada analógica de las tarjetas de adquisición

89

7.2.6 Internas del PLC

Nombre Tipo Descripción

I01_A_CONGELAR EBOOL Condición de franqueo de estado en la red de Petri principal

I02_A_SELECCION_DE_CONTROL EBOOL Condición de franqueo de sección de transición en la red de Petri principal

I03_accion_PID_final_01 REAL Acción de control obtenida del PID 01 (0-100)

I04_accion_PID_final_02 REAL Acción de control obtenida del PID 02 (0-100)

I05_auxVR1 REAL Auxiliar de escalado entre 0.0 y 10000.0



I08_caudal_aux REAL Variable auxiliar de caudal sin escalar

I09_COND_AUTO_LOCAL EBOOL Condición de franqueo de estado en la red de Petri de asignación de control

I11_LT_aux_03 REAL Variable auxiliar para la lectura de nivel

I12_COND_FIN_CONTROL EBOOL Condición de franqueo de estado en la red de Petri de asignación de control

I13_INTERRUPTOR EBOOL Interruptor general

I14_LT_aux REAL Auxiliar de escalado de nivel

I15_FT REAL Caudal escalado entre 0 y 100

I16_Control_BOMBA EBOOL Variable de SEGURIDAD para el control de la bomba

I17_SEG_VR1 BOOL Variable de seguridad para la válvula VR1

I18_Seleccion_config_confirmada BOOL Variable auxiliar de confirmación de selección de configuración

I19_set_point_graf_aux REAL Valor auxiliar para pintar el punto de equilibrio en las gráficas

I20_setpoint_01 REAL Valor del punto de equilibrio a la entrada SP del PID 01

I21_setpoint_01_aux REAL Variable auxiliar para el punto de equilibrio en el control en cascada

I22_setpoint_02 REAL Valor del punto de equilibrio a la entrada SP del PID 02

I23_Td_aux_01 TIME Variable auxiliar para la asignación del término derivativo en el PID 01

I24_Td_aux_02 TIME Variable auxiliar para la asignación del término derivativo en el PID 02

I25_Ti_aux_01 TIME Variable auxiliar para la asignación del término integral en el PID 01

90

I27_Ti_aux_02 TIME Variable auxiliar para la asignación del término integral en el PID 02

I33_NIVEL REAL NIVEL escalado (en cm)

I34_POS_VR2 REAL Posición leída de la electroválvula VR2 escalada 0-100%

I35_POS_VR2_aux REAL Auxiliar de escalado de VR2

I36_POS_VR3 REAL Posición leída de la electroválvula VR3 escalada 0-100%

I37_POS_VR3_aux REAL Auxiliar de escalado de VR3

I38_PT REAL PRESIÓN escalada en bar

I39_PT_aux REAL Auxiliar de escalado de PRESIÓN

I40_setpointRes0_100_R1 REAL Setpoint de la resistencia 1 entre 0 y 100

I41_setpointRes0_100_R2 REAL Setpoint de la resistencia 2 entre 0 y 100

I42_TT1 REAL Temperatura escalada TT1

I43_TT1_aux REAL Auxiliar de escalado de TT1













I56_TT8 REAL Variable interna del PLC que guarda el valor real de la medida de la temperatura 8

I57_TT8_auX REAL Variable auxiliar para la medida de la temperatura 8

I58_TT9 REAL Variable interna del PLC que guarda el valor real de la medida de la temperatura 9

I59_TT9_aux REAL Variable auxiliar para la medida de la temperatura 9

I62_var_ac_aux_01 REAL Variable auxiliar para la entrada de PV del PID 01

I63_var_ac_aux_02 REAL Variable auxiliar para la entrada de PV del PID 01

I64_VR1 REAL Referencia de la válvula neumática 1 entre 0.0_100.0

91

I65_VR2 REAL Referencia de la electroválvula 2 entre 0.0_100.0

I66_VR3 REAL Referencia de la electroválvula 3 entre 0.0_100.0

I67_VS1 EBOOL Valor interno de la variable VS1





I72_COND_FALLO_GRAVE EBOOL Condición fallo grave

I73_COND_FALLO_LEVE EBOOL Condición fallo leve

I74_COND_FIN_PUESTA_REP EBOOL Condición de fin de puesta en reposo

I75_COND_MANUAL_LOCAL EBOOL Condición de paso a manual

I76_COND_RECON_FALLO EBOOL Condición de fin de diagnóstico de fallo

I77_COND_REMOTO_OPC EBOOL Variable interna de asignación del control remoto

I78_COND_REPOSO EBOOL Condición de paso de congelación a puesta en reposo

Tabla 12: Variables internas del PLC

Adicionalmente se añaden los parámetros empleados para ciertos bloques.

Las condiciones iniciales que aparecen son las de las variables de estos parámetros que necesitan ser

inicializadas:

Nombre Tipo de parámetro

Descripción Parámetros internos

parametros_PIDFF_01 Para_PIDFF Parámetros de configuración del PID 01

rev_dir:=0

bump:=0

ovs_att:=0.0

mix_par:=0

en_rcpy:=0

aw_type:=1

dband:=0.0

gain_kp:=0.0

ff_inf:=0.0

ff_sup:=1.0

out_min:=0.0

out_max:=100.0

92

outrate:=99999999.0

pv_dev:=1

outbias:=50.0

otff_inf:=0.0

otff_sup:=1.0

kd:=0.03

pv_inf:=-10.0

pv_sup:=900000.0

out_inf:=0.0

out_sup:=100.0

parametros_PIDFF_02 Para_PIDFF Parámetros de configuración del PID 02

out_inf:=0.0

out_sup:=100.0

mix_par:=0

en_rcpy:=0

kd:=0.03

dband:=0.0

gain_kp:=0.0

ovs_att:=0.0

outbias:=0.0

out_max:=100.0

out_min:=0.0

outrate:=99999999.0

rev_dir:=0

ParaPWM Para_PWM1 Parámetros del PWM de las resistencias

in_max:=100.0

t_min:=t#100ms

t_period:=t#4s

esca100_10000 Para_SCALING Parámetro escalado de 0.0 100.0 a 0.0 y 10000.0

in_min:=0.0

in_max:=100.0

out_min:=0.0

out_max:=10000.0

clip:=1

esca10000_100 Para_SCALING Parámetro escalado de 0.0 y 10000.0 a 0.0 100.0

in_min:=0.0

93

in_max:=10000.0

out_min:=0.0

out_max:=100.0

escaCAREL Para_SCALING Parámetro para termómetros CAREL escalado de 0.0 y 10000.0 a -30...90

in_min:=0.0

in_max:=10000.0

out_min:=-30.0

out_max:=90.0

escaCAUDAL Para_SCALING Parámetro escalado de CAUDAL in_min:=0.0

in_max:=4070.0

out_min:=0.0

out_max:=610.0

escaNIVEL Para_SCALING Parámetro escalado de NIVEL in_min:=8460.0

in_max:=10000.0

out_min:=1.0

out_max:=33.0

clip:=1

escaPRESION Para_SCALING Parámetro escalado de PRESION in_min:=0.0

in_max:=10000.0

out_min:=0.0

out_max:=100.0

para_desnormalizado_01 Para_SCALING Parámetro para realizar el escalado inverso de la variable A CONTROLAR

seleccionada para el PID 01 in_min:=0.0

in_max:=100.0

clip:=1

para_desnormalizado_02 Para_SCALING Parámetro para realizar el escalado inverso de la variable A CONTROLAR

seleccionada para el PID 02 in_min:=0.0

in_max:=100.0

out_min:=0.0

out_max:=100.0

clip:=0

paramVC01_graf Para_SCALING Escalado de los datos para la variable A CONTROLAR del PID 01 utilizada en

las gráficas de la pantallita out_max:=100.0

out_min:=0.0

94

paramVC02_graf Para_SCALING Escalado de los datos para la variable A CONTROLAR del PID 02 utilizada en

las gráficas de la pantallita out_min:=0.0

out_max:=100.0

paramVM01_graf Para_SCALING Escalado de los datos para la variable MANIPULABLE del PID 01 utilizada en

las gráficas de la pantallita in_min:=0.0

in_max:=100.0

out_min:=0.0

out_max:=100.0

clip:=0

paramVM02_graf Para_SCALING Escalado de los datos para la variable MANIPULABLE del PID 02 utilizada en

las gráficas de la pantallita in_min:=0.0

in_max:=100.0

out_min:=0.0

out_max:=100.0

clip:=0

Tabla 13: Parámetros utilizados en los bloques de la programación del autómata

7.2.7 Internas de la pantalla de explotación

Nombre Tipo Descripción C.I.

I01_Aux_lamp_fin_control BOOL Variable auxiliar de generación de animación

I02_c_ini_PID_01_var_ac BOOL Variable de confirmación de la selección de la variable A CONTROLAR para el PID 01

I03_c_ini_PID_02_var_ac BOOL Variable de confirmación de la selección de la variable A CONTROLAR para el PID 02

I04_c_ini_PID_02_var_man BOOL Variable de confirmación de la selección de la variable MANIPULABLE para el PID 02

I05_c_ini_PID_01_var_man BOOL Variable de confirmación de la selección de la variable MANIPULABLE para el PID 01

I06_CONFIRMAR_CONTROLADOR BOOL Variable auxiliar para confirmar los parámetros de los PIDs

I07_Control_cascada BOOL Variable que indicar la activación control en cascada

I08_FIN_CONTROL BOOL Variable de activación de la acción de FIN de CONTROL para la finalización del uso de la planta

95

I09Kp_aux_01 REAL variable auxiliar de la ganancia del PID 01 0

I10_Kp_aux_02 REAL variable auxiliar de la ganancia del PID 02 0

I11_MANUAL_LOCAL BOOL Variable de activación del modo manual local

I12_Remoto_OPC BOOL Variable auxiliar para activar el modo remoto vía OPC

I13_SD_VS1 BOOL Variable interna para la activación de los esquemas de las configuraciones





I18_selecc_var_ac_01 DINT Variable auxiliar para la selección de la variable A CONTROLAR para el PID 01

0

I19_selecc_var_ac_02 DINT Variable auxiliar para la selección de la variable A CONTROLAR para el PID 02

0

I20_selecc_var_man_01 DINT Variable auxiliar para la selección de la variable MANIPULABLE para el PID 01

0

I21_selecc_var_man_02 DINT Variable auxiliar para la selección de la variable MANIPULABLE para el PID 02

0

I22_SELECCION_CONFIG_Aux DINT Variable auxiliar para la selección de la configuración seleccionada de la planta

0

I23_Td_aux_01 REAL Variable auxiliar para definir el tiempo DERIVATIVO para el PID 01

0

I24_Td_aux_02 REAL Variable auxiliar para definir el tiempo DERIVATIVO para el PID 02

0

I25_Ti_aux_01 REAL Variable auxiliar para definir el tiempo INTEGRAL para el PID 01

0

I26_Ti_aux_02 REAL Variable auxiliar para definir el tiempo INTEGRAL para el PID 02

0

I27_seta_emer_aux BOOL Variable auxiliar. En caso de activación de la seta de emergencia evita que aparezca la ventana emergente de fallo de alimentación

I28_Confirmacion_fin_ext BOOL Variable de confirmación de la llega de finalización externa del control

Tabla 14: Variables internas de la pantalla de explotación

96

Existe una variable con características especiales:

_CurPanelID

Es una variable del sistema y como tal tiene la característica de poder asignar una variable en la que escriba su

valor (VJW150_r_panel_actual) y se le puede asignar una variable de la que lea su valor (VJW154_w_panel_a_colocar).

97

7.3 Variables externas

Las variables externas refieren a las variables que se comparten entre ambos dispositivos o las variables que se

emplean en el estándar de comunicaciones.

Estas variables se almacenan exclusivamente en el PLC y son el resto de elementos los encargados de

modificarlas. El autómata también puede modificar las variables si así lo requiere.

Aunque las variables externas sean compartidas desde el PLC, hay que definirlas en el sistema origen y en el

de fin. Se ha tomado como referencia que todas las variables se definen desde el punto de vista (o supuesto

punto) del autómata, o sea que una variable externa tiene el mismo nombre en ambos sistemas pero hay que

tener en cuenta que se ha definido suponiendo que es el PLC el dueño de dicha variable.

La estructura seguida para la nomenclatura de las variables se puede explicar con el siguiente ejemplo

práctico:

𝑃𝑟𝑜𝑔𝑟𝑎𝑚𝑎 + 𝑇𝑖𝑝𝑜 + 𝐷𝑖𝑟𝑒𝑐𝑖ó𝑛 + _𝑟𝑤_ + 𝑛𝑜𝑚𝑏𝑟𝑒 dónde:

Programa: programa para el que está dirigida la variable (OPC, VJ).

Tipo (de variable): Se define el tipo solo para el caso de compartir variables con la pantalla.

Pueden ser: Word (W), enteros (int) o booleanos (nada).

Dirección (de memoria): Número de la posición que ocupa la variable en la memoria del

autómata.

_rw_: lectura (_r_), escritura (_w_) o ambas (_rw_).

Nombre: Nombre intuitivo de la variable.

A continuación se exponen un par de ejemplos de las variables:

Compartida con la pantalla (VJ): VJW2_w_T2, VJ0_w_ED_EMER.

Compartida con OPC: OPC01_r_VR1.

7.3.1 Variables compartidas PLC-Pantalla


memoria

Tipo Descripción C. I.

VJ0_w_ED_EMER %M0 EBOOL

Variable de intercambio con Vijeo Designer escritura de activación del pulsador de emergencia

VJ1_w_ED_S1 %M1 EBOOL variable de intercambio de Vijeo Designer ED_S1

VJ10_w_SD_VS3 %M10 EBOOL variable de intercambio de Vijeo Designer SD_VS3

VJ11_w_SD_VS4 %M11 EBOOL Variable de intercambio de SD_VS4

VJ12_w_SD_VS5 %M12 EBOOL Variable de intercambio de SD_VS5

98

VJ13_w_SD_R1 %M13 EBOOL Variable de intercambio de SD_R1

VJ14_w_SD_R2 %M14 EBOOL Variable de intercambio de SD_R2

VJ15_w_SD_BOMBA %M15 EBOOL Variable de intercambio de SD_BOMBA

VJ16_w_G_A1_REPOSO %M16 EBOOL Variable de intercambio de Vijeo Designer G_REPOSO

VJ17_w_G_F2_2_INICIO %M17 EBOOL Variable de intercambio de G_INICIO

VJ18_w_G_F1_CONTROL %M18 EBOOL Variable de intercambio de G_CONTROL

VJ19_w_G_MANUAL_LOCAL %M19 EBOOL Variable de intercambio de G_MANUAL_LOCAL

VJ2_w_ED_S2 %M2 EBOOL Variable de intercambio con Vijeo Designer escritura de activación de S2

VJ20_w_G_D1_EMERGENCIA %M20 EBOOL Variable de intercambio de G_EMERGENCIA

VJ21_w_G_D2_FALLO_GRAVE %M21 EBOOL Variable de intercambio de G_FALLO_GRAVE

VJ22_w_G_D3_FALLO_LEVE %M22 EBOOL Variable de intercambio de G_FALLO_LEVE

VJ23_w_G_A2_PUESTA_REPOSO %M23 EBOOL Variable de intercambio de G_PUESTA_REPOSO

VJ24_w_G_A3_CONGELAR %M24 EBOOL Variable de intercambio de G_CONGELAR

VJ25_r_EP_INTERRUPTOR %M25 EBOOL Variable de intercambio de activación del botón inicial de la pantalla

VJ26_r_EP_REC_FALLO %M26 EBOOL Variable de intercambio de -origen pantalla- REC_FALLO

VJ27_r_EP_MANUAL_LOCAL %M27 EBOOL Variable de intercambio de paso a control MANUAL

VJ28_r_EP_A_REPOSO %M28 EBOOL Variable de intercambio de -origen pantalla- condición de paso A_REPOSO

VJ3_w_ED_ALIM %M3 EBOOL Variable de intercambio con escritura de activación de la alimentación

VJ37_r_Confirm_config_selec %M37 EBOOL Variable de intercambio de Confirmación de la

99

CONFIGURACIÓN seleccionada

VJ38_r_REMOTO_OPC %M38 EBOOL Variable de intercambio de paso a control REMOTO vía OPC

VJ39_r_AUTOMATICO_LOCAL %M39 EBOOL Variable de intercambio de paso a control MANUAL

VJ4_w_ED_FUSIBLE %M4 EBOOL Variable de intercambio con escritura de activación del fusible

VJ40_r_FIN_CONTROL %M40 EBOOL Variable de intercambio de lectura de finalización del conexión para el control

VJ41_w_G_REMOTO_OPC %M41 EBOOL Variable de intercambio de escritura del estado REMOTO OPC

VJ42_w_G_AUTOMATICO_LOCAL %M42 EBOOL variable de intercambio de G_AUTOMATICO_LOCAL

VJ43_w_OPC_COND_FIN %M43 EBOOL variable de escritura del PLC para compartir con: Fin del control externo vía OPC

VJ44_w_WD_FAIL %M44 EBOOL Variable de intercambio de aviso de FALLO en la vigilancia de la conexión remota

VJ45_w_WD_OK %M45 EBOOL Variable de intercambio de aviso de conexión remota CORRECTA

VJ47_r_a_congelar %M47 EBOOL Variable de intercambio de, paso del PLC a modo congelar

VJ48_r_reset_fallo_leve %M48 EBOOL Variable de intercambio con Vijeo Designer para eliminar el fallo leve producido

VJ49_r_volver_selecc_control %M49 EBOOL Variable de intercambio con Vijeo Designer para ir a modo selección de control otra vez

VJ5_w_ED_CONFIR_R2 %M5 EBOOL Variable de intercambio con escritura de activación del a confirmación de la 2ª resistencia

VJ50_w_FIN_CONTROL_EXT %M50 EBOOL Variable de intercambio de Vijeo Designer aviso de finalización de control REMOTO

VJ51_r_acc_PID_01 %M51 EBOOL

Variable de intercambio de Vijeo Designer lectura de la acción directa o inversa: 0": acción directa (x(-1)) del controlador PID, "1": acción inversa (x(1)) del

0

100

controlador PID"

VJ53_r_aw_type_01 %M53 EBOOL Variable de intercambio de Vijeo Designer lectura de activación Anti Wind Up del PID01

-1

VJ55_r_pv_dev_01 %M55 EBOOL

Variable de intercambio de Vijeo Designer lectura de activación uso de PV o de diferencia PV-SP en el control DERIVATIVO del PID 01

-1

VJ56_r_bump_01 %M56 EBOOL

Variable de intercambio de Vijeo Designer lectura del tipo de conmutación manual-automático del PID 01: 1: Brusca, 0: suave

0

VJ58_r_TR_S_01 %M58 EBOOL

Variable de intercambio de Vijeo Designer lectura de la acción de inicialización del control del PID 01

-1

VJ59_r_reinicio_PLC %M59 EBOOL Variable de intercambio de Vijeo Designer del reinicio del PLC

VJ6_w_ED6 %M6 EBOOL Variable de intercambio con Vijeo Designer escritura de activación de la entrada digital 6

VJ61_r_escalado_VI_VN %M61 EBOOL Variable de intercambio de Vijeo Designer de selección del tipo de variable utilizado: 1: VI, 0: VN

0

VJ62_r_TR_S_02 %M62 EBOOL Variable de intercambio de Vijeo Designer de lectura de la activación de la acción de control

-1

VJ64_r_bump_02 %M64 EBOOL

Variable de intercambio de Vijeo Designer lectura de la acción de inicialización del control del PID 02

0

VJ65_r_aw_type_02 %M65 EBOOL Variable de intercambio de Vijeo Designer lectura de activación Anti Wind Up del PID02

-1

VJ66_r_acc_PID_02 %M66 EBOOL

Variable de intercambio de Vijeo Designer lectura acción directa o inversa: 0": acción directa (x(-1)) del controlador PID, "1": acción inversa (x(1)) del controlador PID"

0

101

VJ67_r_pv_dev_02 %M67 EBOOL

Variable de intercambio de Vijeo Designer lectura de activación uso de PV o de diferencia PV-SP en el control DERIVATIVO del PID 02

-1

VJ68_r_cascada %M68 EBOOL Variable de intercambio de Vijeo Designer lectura de activación del control en cascada

VJ7_w_ED7 %M7 EBOOL Variable de intercambio con Vijeo Designer escritura de activación de la entrada digital 7

VJ71_r_PID02_en %M71 EBOOL Variable de intercambio de Vijeo Designer lectura del PID 02

0

VJ72_rw_fallo_GRAVE %M72 EBOOL Variable de intercambio de Vijeo Designer lectura o aviso de fallo GRAVE



VJint101_r_EP_REF_VR1 %MW101 INT Variable de intercambio de Vijeo Designer REF_VR1



VJint104_r_SELECCION_CONFIG %MW104 INT

Variable de intercambio de Vijeo Designer lectura de la configuración de la planta seleccionada

VJW0_w_T1 %MW0 REAL Variable de intercambio de Vijeo Designer Temp T1 en ºC


VJW106_r_pv_inf_02 %MW106 REAL

Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor mínimo del punto de equilibrio para el PID 02

(0.0)

VJW108_r_otff_inf_02 %MW108 REAL

Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor mínimo de acción Feed Forward posible para el PID 02

(0.0)

VJW110_r_pv_sup_02 %MW110 REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor

(100.0)

102

máximo del punto de equilibrio para el PID 02

VJW112_r_otff_sup_02 %MW112 REAL

Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor máximo de acción Feed Forward posible para el PID 02

(1.0)

VJW114_r_outrate_02 %MW114 REAL

Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor cambio de la acción de control mínimo para el PID 02

(999.0)

VJW118_r_ff_inf_02 %MW118 REAL

Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor mínimo de perturbación Feed Forward posible para el PID 02

(0.0)


VJW120_r_ff_sup_02 %MW120 REAL

Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor máximo de perturbación Feed Forward posible para el PID 02

(1.0)

VJW122_w_segundos %MW122 TIME

Variable de intercambio con Vijeo Designer escritura del tiempo de preparación transcurrido de la configuración de la planta

VJW128_r_outbias_02 %MW128 REAL

Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor del punto de equilibrio para la acción de control del PID 01

VJW134_w_salida_y_01_graf %MW134 REAL

Variable de intercambio con Vijeo Designer escritura para el valor normalizado de la variable A CONTROLAR del PID 01 para la GRÁFICA

VJW136_w_setpoint_01_graf %MW136 REAL

Variable de intercambio con Vijeo Designer escritura para el valor normalizado del PUNTO DE EQUILIBRIO del PID 01 para la GRÁFICA

VJW138_w_VM_01_graf %MW138 REAL

Variable de intercambio con Vijeo Designer escritura para el valor de la variable MANIPULABLE del PID 01 para la GRÁFICA

VJW14_w_PT %MW14 REAL Variable de intercambio de Vijeo Designer Presión en bar

103

VJW140_w_salida_y_02_graf %MW140 REAL

Variable de intercambio con Vijeo Designer escritura para el valor normalizado de la variable A CONTROLAR del PID 02 para la GRÁFICA

VJW142_w_setpoint_02_graf %MW142 REAL

Variable de intercambio con Vijeo Designer escritura para el valor normalizado del PUNTO DE EQUILIBRIO del PID 02 para la GRÁFICA

VJW144_w_VM_02_graf %MW144 REAL

Variable de intercambio con Vijeo Designer escritura para el valor de la variable MANIPULABLE del PID 01 para la GRÁFICA

VJW146_w_setpoint_01_graf_num %MW146 REAL

Variable de intercambio con Vijeo Designer escritura para el valor del PUNTO DE EQUILIBRIO del PID 01 para la display numérico de las GRÁFICAS

VJW148_w_setpoint_02_graf_num %MW148 REAL

Variable de intercambio con Vijeo Designer escritura para el valor del PUNTO DE EQUILIBRIO del PID 02 para la display numérico de las GRÁFICAS

VJW150_r_panel_actual %MW150 DINT

Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor del panel actual de la pantalla de explotación

-1

VJW152_r_variable_almacena_seg %MW152 DINT

Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura de los segundos que lleva en el panel actual

VJW154_w_panel_a_colocar %MW154 DINT Variable de intercambio con Vijeo Designer escritura del último panel activo conocido

-1

VJW16_w_LT %MW16 REAL Variable de intercambio de Vijeo Designer Nivel en cm

VJW18_w_FT %MW18 REAL Variable de intercambio de Vijeo Designer caudal en l/s


VJW20_w_VR1 %MW20 REAL Variable de intercambio de Vijeo Designer VR1 SERVOVALVULA


104


VJW26_r_Kp_01 %MW26 REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer: Ganancia del controlador

(10.0)

VJW28_r_Ti_01 %MW28 REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer: Tiempo integral del controlador

(1000.0)

VJW30_r_Td_01 %MW30 REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer: Tiempo derivativo del controlador

(1000.0)

VJW32_r_selec_va_ac_01 %MW32 INT

Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura de la variable A CONTROLAR para el PID 01

VJW34_r_Selecc_var_man_01 %MW34 INT

Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura de la variable MANIPULABLE seleccionada para el PID 01

VJW36_r_SET_POINT_01 %MW36 REAL

Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del punto de equilibrio (SP) seleccionada para el PID 01

(50.0)

VJW38_r_pv_inf_01 %MW38 REAL

Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor mínimo del punto de equilibrio para el PID 01

(0.0)


VJW40_r_pv_sup_01 %MW40 REAL

Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor máximo del punto de equilibrio para el PID 01

(100.0)

VJW42_r_out_sup_max_01 %MW42 REAL

Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor mínimo de la acción de control posible para el PID 01

(100.0)

VJW44_r_out_inf_min_01 %MW44 REAL

Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor máximo de la acción de control posible para el PID 01

(0.0)

VJW50_r_outbias_01 %MW50 REAL

Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor del punto de equilibrio para la acción de control del PID 01

(50.0)

105

VJW52_r_out_sup_max_02 %MW52 REAL

Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor mínimo de la acción de control posible para el PID 02

(100.0)

VJW54_r_out_inf_min_02 %MW54 REAL

Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor máximo de la acción de control posible para el PID 02

(0.0)

VJW56_r_outrate_01 %MW56 REAL

Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor cambio de la acción de control mínimo para el PID 01

(999.0)

VJW58_r_ff_inf_01 %MW58 REAL

Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor mínimo de perturbación Feed Forward posible para el PID 01

(0.0)


VJW60_r_ff_sup_01 %MW60 REAL

Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor máximo de perturbación Feed Forward posible para el PID 01

(0.0)

VJW62_r_otff_inf_01 %MW62 REAL

Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor mínimo de acción Feed Forward posible para el PID 01

(0.0)

VJW64_r_otff_sup_01 %MW64 REAL

Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor máximo de acción Feed Forward posible para el PID 01

(1.0)

VJW68_w_valor_salida_PID_01 %MW68 REAL

Variable de intercambio con Vijeo Designer escritura del valor de salida de la acción del PID 01 según el tipo de escalado seleccionado

VJW70_r_tiempo_watchdog %MW70 REAL Variable para modificar el tiempo de watchdog

(10.0)

VJW72_r_setpoint_R1 %MW72 REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor de la resistencia R1

VJW74_r_setpoint_R2 %MW74 REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor de la resistencia R2

VJW76_w_SALIDA_Y_01 %MW76 REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer escritura del valor actual de la variable A

106

CONTROLAR del PID 01, según el tipo de variable seleccionado


VJW80_r_perturbacion_FF_01 %MW80 REAL

Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor de la perturbación introducida para el PID 01

VJW82_r_SET_POINT_02 %MW82 REAL

Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del punto de equilibrio (SP) seleccionada para el PID 02

(50.0)

VJW84_r_perturbacion_FF_02 %MW84 REAL

Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura del valor de la perturbación introducida para el PID 02

VJW86_w_SALIDA_Y_02 %MW86 REAL

Variable de intercambio con Vijeo Designer escritura del valor actual de la variable A CONTROLAR del PID 02, según el tipo de variable seleccionado

VJW88_r_selec_va_ac_02 %MW88 INT

Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura de la variable A CONTROLAR seleccionada para el PID 02

VJW90_r_Selecc_var_man_02 %MW90 INT

Variable de intercambio con Vijeo Designer lectura de la variable MANIPULABLE seleccionada para el PID 02

VJW92_w_valor_salida_PID_02 %MW92 REAL

Variable de intercambio con Vijeo Designer escritura del valor de salida de la acción del PID 02 según el tipo de escalado seleccionado

VJW94_r_Kp_02 %MW94 REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer: Ganancia del controlador

(10.0)

VJW96_r_Td_02 %MW96 REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer: Tiempo derivativo del controlador

(1000.0)

VJW98_r_Ti_02 %MW98 REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer: Tiempo integral del controlador

(1000.0)

VJint_CALIBRACION_in_min %MW156 INT Variable de intercambio con Vijeo Designer:Calibración del sensor de nivel

107

VJint_CALIBRACION_in_max %MW158 INT Variable de intercambio con Vijeo Designer:Calibración del sensor de nivel

VJint_CALIBRACION_out_min %MW160 INT Variable de intercambio con Vijeo Designer:Calibración del sensor de nivel

VJint_CALIBRACION_out_max %MW162 INT Variable de intercambio con Vijeo Designer: Calibración del sensor de nivel

VJW_CALIBRACION_sensor_filtrado %MF164 REAL Variable de intercambio con Vijeo Designer: Calibración del sensor de nivel

Tabla 15: Variables compartidas PLC-Pantalla

7.3.2 Variables compartidas con OPC

Estas variables físicamente se encuentra en el P.L.C. pero el servidor de O.P.C. permite su utilización como

variables compartidas entre el P.L.C. y el programa-cliente que se conecte a O.P.C.

Nombre Tipo Descripción

OPC01_r_VR1 REAL Variable de intercambio PLC-OPC. Lectura de la variable VR1

OPC02_r_REF_VR2 REAL Variable de intercambio PLC-OPC. Lectura de la variable VR2

OPC03_r_REF_VR3 REAL Variable de intercambio PLC-OPC. Lectura de la variable VR3

OPC04_r_R1 REAL Variable de intercambio PLC-OPC. Lectura de la variable Resistencia 1

OPC05_r_R2 REAL Variable de intercambio PLC-OPC. Lectura de la variable Resistencia 2

OPC06_r_BOMBA EBOOL Variable de intercambio PLC-OPC. Lectura de la variable de activación de la bomba

OPC07_r_COND_FIN EBOOL Variable de intercambio PLC-OPC. Lectura de la variable de finalización de la conexión remota

OPC08_r_SINEWAVE_WD EBOOL Variable de intercambio PLC-OPC. Lectura de la variable de comprobación de la conexión (WatchDog)

OPC09_r_4_5 EBOOL Variable de intercambio PLC-OPC. Lectura de la variable 4_5 (sin uso actual)

OPC10_w_LT REAL Variable de intercambio PLC-OPC. Escritura del valor de NIVEL en la variable

OPC11_w_PT REAL Variable de intercambio PLC-OPC. Escritura del valor de PRESIÓN en la variable

108

OPC12_w_FT REAL Variable de intercambio PLC-OPC. Escritura del valor de Caudal en la variable

OPC13_w_TT1 REAL Variable de intercambio PLC-OPC. Escritura del valor de Temperatura 1 en la variable







OPC20_w_POS_VR2 REAL Variable de intercambio PLC-OPC. Escritura del valor de Posición de VR2 en la variable

OPC21_w_POS_VR3 REAL Variable de intercambio PLC-OPC. Escritura del valor de Posición de VR3 en la variable

OPC22_w_ALIM REAL Variable de intercambio PLC-OPC. Escritura del estado de la alimentación del cuadro de 24V en la variable

OPC23_w_CONFIR_R2 REAL Variable de intercambio PLC-OPC. Escritura de la realimentación del estado de la Resistencia 2 en la variable

OPC24_w_ED6 REAL Variable de intercambio PLC-OPC. Escritura (sin uso actual)

OPC25_w_ED7 REAL Variable de intercambio PLC-OPC. Escritura (sin uso actual)

OPC26_w_EMER REAL Variable de intercambio PLC-OPC. Escritura del estado de la seta de emergencia en la variable

OPC27_w_FUSIBLE REAL Variable de intercambio PLC-OPC. Escritura del estado del fusible de rearme en la variable

OPC28_w_S1 REAL Variable de intercambio PLC-OPC. Escritura (sin uso actual)

OPC29_w_S2 REAL Variable de intercambio PLC-OPC. Escritura (sin uso actual)

OPC30_w_SINE_WAVE_SENT EBOOL Variable de intercambio PLC-OPC. Escritura del estado en la variable

OPC31_r_R1_0 REAL Variable de intercambio PLC-OPC. Lectura de la variable Resistencia 1 (sin uso actualmente)

VJ38_r_REMOTO_OPC EBOOL Variable de intercambio de Vijeo Designer paso a control REMOTO vía OPC

VJ41_w_G_REMOTO_OPC EBOOL Variable de intercambio de Vijeo Designer escritura del estado REMOTO OPC

109

VJ43_w_OPC_COND_FIN EBOOL variable de escritura del PLC para compartir con Vijeo Designer: Fin del control externo vía OPC

Tabla 16: Variables compartidas de OPC

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