INSTRUMENTACIÓN AVANZADA Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electromecánica Facultad de Ingeniería Universidad Nacional de Mar del Plata

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2 Control y monitoreo a través de servidor Ethernet ARDUINO + ETHERNET SHIELD CLIENTES WEB: PC VARIADOR DE VELOCIDAD SERVIDOR WEB ROUTER SMARTPHONE ACCIONAMIENTO ELECTROMECÁNICO INTERNET TABLET 2

3 Control y monitoreo a través de servidor Ethernet Ejemplo de control y monitoreo de varias estaciones de bombeo de agua: Fuente: Productos de Monitoreo y Control Flygt 3

4 Control y monitoreo a través de servidor Ethernet ETHERNET SHIELD Tensión de alimentación: 5V (se alimenta directamente desde la tarjeta Arduino). Controlador ethernet: chip Wiznet W5100 con memoria flash de 16K. Proporciona una red IP con capacidad de comunicación TCP y UDP. Puede operar como cliente o servidor. Hasta 4 conexiones simultáneas. Velocidad: 10/100Mbps Conexión con Arduino a través del Puerto SPI (pines 10, 11, 12, 13). El pin 10 es para seleccionar la conexión Ethernet. Provista con lecto-grabadora de memoria micro-sd (pin 4 para seleccionar la memoria). Comando desde librería SPI.h Ethernet.h y SD.h. Se monta arriba de una Arduino UNO, Mega o compatibles y permite que se apilen otros shields sobre ella. 4

5 Conexión de la placa Arduino + Ethernet Shield Se debe conectar el cable USB a la placa Arduino a fin de programarla. Luego se puede retirar el mismo de la PC y alimentar la placa con una fuente externa para que continúe funcionando en forma autónoma. Luego se conecta el cable Ethernet (RJ45) al shield. 5

6 Configuración de la red Al shield se le debe asignar una dirección MAC (identificador global único de dispositivos físicos), y una dirección IP (etiqueta que identifica a un dispositivo en una red que utilice el protocolo TCP/IP) válida según la configuración de la red. Tanto la dirección MAC como la IP deben ser únicas en la red. 6

7 Comunicaciones Industriales (repaso) Modelo OSI (Open System Interconection) Publicado por la ISO en Es un modelo que explica por todas las fases que para una dato para llegar desde un origen a un destino. Sirve por ejemplo para clasificar protocolos. 7

8 Configuración de la red Paso 1: Ir a botón de inicio Ejecutar escribir cmd dar enter (ventana de comandos). Paso 2: ingresar por teclado el comando ipconfig y dar enter. Paso 3: inventar una dirección IP compatible (variando los últimos bytes). Paso 4: verificar que esta no exista en la red, escribiendo ping xxx.xxx.xxx.xxx (n de IP). La respuesta debe ser nula o intento de conexión fallido. En este caso la IP libre que se usara en el laboratorio será Las pruebas serán en la intranet. Para acceder a la placa desde internet, se debe crear una IP pública. 8

9 Configuración de la red En cuanto a la dirección MAC (Media Access Control ó Control de Acceso al Medio) también conocida como dirección física: Si la placa no trajo ninguna etiqueta, se debe asignar una dirección MAC que no esté en la red, teniendo en cuenta el siguiente formato: - 6 bytes expresados en formato hexadecimal 9

10 Guía de Ejercicios N 13 10

11 Elementos para realizar la Guía de Ejercicios Nº 13 MOTOR ASINCRÓNICO TRIFÁSICO (Czerweny 1/2 CV) 11

12 Elementos para realizar la Guía de Ejercicios Nº 13 VARIADOR DE VELOCIDAD (Telemecanique Altivar 11) 12

13 Elementos para realizar la Guía de Ejercicios Nº 13 VARIADOR DE VELOCIDAD (Telemecanique Altivar 11) 13

14 Elementos para realizar la Guía de Ejercicios Nº 13 Arduino UNO o MEGA + Ethernet shield + placa de entradas y salidas 14

15 Elementos para realizar la Guía de Ejercicios Nº 13 Placa de relés compatible con microcontroladores de +5V 15

16 Elementos para realizar la Guía de Ejercicios Nº 13 Optoacopladores y demás componentes 16

17 Circuito Esquemático para mando manual Esquema de conexiones de Fuerza Motriz y Maniobra: 17

18 Control y monitoreo a través de servidor Ethernet ARDUINO + ETHERNET SHIELD CLIENTES WEB: PC VARIADOR DE VELOCIDAD SERVIDOR WEB ROUTER SMARTPHONE ACCIONAMIENTO ELECTROMECÁNICO INTERNET TABLET 18

19 Control y monitoreo a través de servidor Ethernet El objetivo es controlar y monitorear el variador de velocidad en forma remota. Para comandar y monitorear el ATV 11 desde Arduino realizaremos tres circuitos: 1.Un circuito de relés para accionar las entradas digitales del variador. 2.Un circuito optoacoplado para accionar la entrada analógica Al1 del variador desde una salida PWM del Arduino. 3.Un circuito optoacoplado para leer desde una entrada analógica de Arduino la salida D0 (PWM) del variador. Todos los comandos de Arduino (servidor Ethernet) serán controlados desde cualquier dispositivo conectado a internet (cliente). 19

20 PWM: Pulse Width Modulation (Modulación por ancho de pulso) Los pines digitales 3, 5, 6, 9, 10 y 11 de la placa Arduino UNO se pueden configurar como salidas PWM. Generan una tensión de onda cuadrada cuyo ciclo de trabajo varia desde 0 hasta 100% para generar un valor medio entre 0 y 5 V respectivamente. La resolución es de 8 bits, es decir se envía por programa un valor de 0 a 255. La frecuencia de la onda cuadrada es de Hz. 20

21 Placa de expansión: 12 PINES DIGITALES I/O (P2-P13) POTENCIÓMETRO DE LA ENTRADA ANALÓGICA A0 Configuración de los pines digitales: INSTRUMENTACIÓN AVANZADA P13 D3 D7 A0 P2 D0 D4 A5 LEDs DE LAS 4 SALIDAS DIGITALES (D0, D1, D2, D3) BOTONES DE LAS 4 ENTRADAS DIGITALES (D4, D5, D6, D7) 6 ENTRADAS ANALÓGICAS (A0 A5) PINES P0 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 P13 SETEO - - D4 D5 D0 D1 D6 D2 D7 D FUNCIÓN RX TX Comun. con la PC In Int. Ext. In Int. Ext Out Out pwm In Out In Out pwm Comunicación con Shields 21

22 Circuitos Esquemáticos de control Circuito 1: Mando para los relés de Arduino (marcha / parada) 22

23 Circuitos Esquemáticos de control Circuito 2: Mando de velocidad optoacoplado (Al1) 23

24 Circuitos Esquemáticos de control Circuito 3: Medición de velocidad (D0) 24

25 Fuerza Motriz INSTRUMENTACIÓN AVANZADA Circuitos Esquemáticos de control 25

26 Guía de Ejercicios N 13 26

27

28 Trabajos con Arduino: INSTRUMENTACIÓN AVANZADA Propuestas para trabajo integrador Desarrollar un Datalogger (MEGA + SD + LCD + RTC) que pueda registrar medidas en una carga monofásica de 220V. Fecha, Hora, Tensión, Corriente, Potencia, etc. cada 5 minutos. LabVIEW para ver estadísticas. Desarrollar un nodo de medición (MEGA + shield Ethernet) que pueda registrar medidas y subirlas a la nube. Desarrollar un equipo capaz de controlar y monitorear vía GPRS un horno. Adicionalmente vía modbus sobre RS485 pueda consultar la temperatura de un controlador de temperatura industrial. 28

29 Propuestas para trabajo integrador Trabajos con PLC y variadores de velocidad: Tomar un proceso industrial y construir un SCADA usando alguna de las siguientes alternativas: 1. Relé programable Zelio Logic + módulo Ethernet. 2. PLC TWIDO + módulo Ethernet ó módulo RS485. Construir un SCADA capaz de comunicarse vía Modbus con un variador de velocidad Telemecanique disponible en el laboratorio de automatismos industriales. 29

30 Propuestas para trabajo integrador Trabajo con Instrumento de medida: Desarrollar una aplicación en LabVIEW que se comunique con el osciloscopio digital Fluke 97 de la cátedra y baje a una PC las mediciones tomadas. Dicha aplicación debería ser pensada para poder ser utilizada en la cátedra mediciones eléctricas I. Trabajos de simulación: Usando LabVIEW construir una aplicación que modele una máquina eléctrica. (Ej: Un transformador, un motor asincrónico, trace un diagrama de círculo, etc). Usando LabVIEW construir una aplicación que realice el cálculo de barras en un tablero eléctrico. 30

31 Qué les pareció la materia? Críticas constructivas 31

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