PRÁCTICAS VÍA INTERNET Célula de Clasificación

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1 PRÁCTICAS VÍA INTERNET Célula de Clasificación Operación Remota e Interfaz Web

2 1. Introducción Los variadores son convertidores de frecuencia encargados de modular la señal de alterna que recibe el motor. De otro modo, son dispositivos electrónicos que permiten variar la velocidad y el acoplamiento de los motores asincrónicos trifásicos, convirtiendo las magnitudes fijas de frecuencia y tensión de red en magnitudes variables. En este documento, se describe la topología de los variadores Altivar 71 Schneider (Figura 1) de la marca Telemecanique que se encuentran disponibles en el laboratorio A4 del edificio tecnológico de Ingenierías de la Universidad de León. Figura 1. Variador ATV Objetivos de la práctica Los objetivos de esta práctica son: Regular la velocidad de los motores utilizando variadores. Configurar las rampas de aceleración y desaceleración del variador. Configurar las entradas digitales de la maqueta para realizar unas acciones predeterminadas. Trabajar con equipos de alta gama y afianzar conocimientos en las áreas de comunicación industrial, automatización, supervisión y control.

3 3. Descripción del sistema El variador de frecuencia modelo Altivar 71 permite ejecutar diferentes tipos de control de motores con avanzadas funcionalidades integradas. Está adaptado para las siguientes aplicaciones: precisión de par y velocidad, dinámica elevada con control vectorial de flujo, gama de frecuencia ampliada para los motores de alta velocidad, puesta en paralelo de motores y accionamientos especiales gracias a la relación de tensión/frecuencia. Es posible comunicar con otros equipos por medio de su puerto Ethernet. Qué es un control tensión/frecuencia V/f? La tensión2 de alimentación varía proporcionalmente a la frecuencia. Cuando la relación voltaje-frecuencia es constante el motor funciona con flujo aproximadamente constante en régimen permanente. La proporcionalidad V/f desaparece en las bajas frecuencias, además la característica de la curva de par depende también de la frecuencia del rotor y de su temperatura, por lo que el control del convertidor ha de incluir las correspondientes correcciones. Cuando se trabaja a velocidades inferiores a la velocidad base del motor es necesario reducir el voltaje aplicado sobre motor. El voltaje aplicado debe disminuir linealmente con la disminución de la frecuencia. Este proceso se conoce como degradación (derating). Si esto no se hace, se satura el acero del núcleo del motor de inducción y fluyen corrientes de magnetización excesivas en las máquinas.

4 Una justificación matemática se obtiene al calcular el flujo en el núcleo de un motor de inducción aplicando la ley de Faraday: Si se aplica un voltaje al núcleo, el flujo resultante es: Cuando el voltaje aplicado a un motor de inducción varía linealmente con la frecuencia por debajo de la velocidad base, el flujo en el motor permanece aproximadamente constante. Figura 2. Curvas par-velocidad para velocidades por debajo de la velocidad base o nominal, suponiendo que el voltaje de línea disminuye linealmente con la frecuencia (V/f constante).

5 Protocolo de comunicación El primer paso consiste en decidir cómo lograr una comunicación entre dispositivos, compatible con las especificaciones de cada uno. El protocolo seleccionado se trata de Modbus TCP/IP. Este es un protocolo de comunicación que permite comunicaciones multipunto entre dispositivos electrónicos, con una estructura sencilla basada en una arquitectura cliente-servidor. El servidor espera una conexión entrante desde el cliente. Una vez que se establece una conexión, el servidor responde entonces a las consultas del cliente hasta que el cliente cierra la conexión. El protocolo transmite los datos sobre TCP/IP (la pila de protocolos de internet). Por esa razón, Modbus puede utilizarse sobre las redes Ethernet convencionales. Figura 3. Arquitectura de la red Modbus TCP/IP

6 Dicha comunicación ha sido configurada en el software Unity Pro Xl, en su carpeta comunicación Redes Ethernet (ver figuras 5 y 6). En primer lugar se selecciona el modo de conexión y, posteriormente, se asignan las direcciones a cada uno de los elementos de dicha red. Figura 5. Configuración de la red Modbus.

7 Figura 6. Configuración de la comunicación con los variadores. 4. Descripción del proceso Se utiliza un interfaz web que permite modificar variables en el variador de frecuencia y el autómata, así como guardar otras variables para posteriormente analizarlas en tiempo real. Como se ve en la figura 4, se puede indicar la frecuencia a la que se quiere configurar el variador asociado a la cinta transportadora dentro de un rango (por ej. 30 Hz). El cambio de dicha variable es transmitido por medio de OPC al PLC y a su vez al variador por medio de Modbus TCP/IP. De igual manera, se pueden modificar otros dos parámetros importantes del variador como las rampas de aceleración y desaceleración.

8 Por otra parte, se pueden seleccionar diversas secuencias de activación de los cilindros neumáticos de la cinta transportadora, preprogramadas en el autómata. Mediante la opción de arranque/paro se pueden ejecutar varias pruebas que permitan obtener datos para su posterior análisis, de un modo sencillo. Figura 4. Vista interfaz web 5. Tareas a realizar Las tareas a realizar en esta práctica se enumeran a continuación: 1. Leer y comprender los apartados anteriores de este documento. 2. Acceder a la página lra.unileon.es, en el apartado Sistemas/Célula Robotizada y leer la información que contiene cada una de las pestañas. Acceder a la pestaña Zona Interactiva y abrir Contenidos docentes interactivos figura Contestar las siguientes preguntas:

9 Figura 7. Imagen de la pestaña de acceso sistema a) Ejecutar dos pruebas con diferentes frecuencias de la cinta, en el rango entre 25 y 35Hz, y diferentes valores en las rampas de aceleración, en el rango entre 5 y 10 y desaceleración, en el rango entre 25 y 30

10 b) Modificar de nuevo los valores de rampas (aceleración y desaceleración) y alternar las tres secuencias predefinidas existentes. Comentar los resultados de cada ejecución de la prueba. c) Descargar los resultados y analizarlos, d) Conclusiones

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