Curso Avanzado de PLCs de Fatek (Serie FBs)

Transcripción

1 Curso Avanzado de PLCs de Fatek (Serie FBs) 19/01/2012 1

2 Índice Comunicaciones 03 Hardware para Comunicaciones de PLCs de Fatek (Serie FBs) 9 Hardware para Comunicación Punto a Punto (Ethernet) 11 Configuración del módulo ETHERNET, FBs-CBE 16 Conexión de WinProladder con el módulo ETHERNET, FBs-CBE 23 Configuración del OPC-Server de Fatek 32 Conexión OPC-Server con EXCELL 35 Redes de PLCs de Fatek (Protocolos Fatek y ModBus) 53 Redes de PLCs de Fatek (Ethernet) 19/01/2012 2

3 Índice Control de temperatura 55 Introducción al control de temperatura 57 Hardware para la regulación de temperatura 64 Tipos de lazos de control 97 Configuración del Hardware 99 Configuración de I/O 100 Ejemplo de Sistema de regulación de temperatura 101 Esquema eléctrico 102 Ejemplo Ladder de regulación ON/OFF 103 Ejemplo Ladder de regulación Zona neutra 105 Ejemplo Ladder de regulación PID 19/01/2012 3

4 Puertos de Comunicaciones con Serie FBs Serie FBs-MA - Port 0: PC-WinProladder (USB o RS232) o HMI (RS-232) - Port 1: PC-WinProladder (RS232) o HMI (RS-232 ó RS485) - Port 2: PC-WinProladder (RS232, Ethernet) o HMI (RS-232 ó RS485) Port 2 máx 400 ma TX RX + 24 V OUT - s/s TX RX X0 X2 X1 TX X4 X3 X6 X5 X8 X IN(X) POW RUN ERR FBs-24MA OUT(Y) X10 X12 X9 X11 X13 PORT 2 PORT 1 Port 1 Port 0 PORT 0 IN AC V L N Y1 Y2 Y4 Y5 Y6 Y8 SINK C0 Y0 C2 Y3 C4 C6 Y7 Y9 SRCE RX 19/01/2012 4

5 Puertos de Comunicaciones con Serie FBs Serie FBs-MC - Port 0: PC-WinProladder (USB o RS232) o HMI (RS-232) - Port 1: PC-WinProladder (RS232) o HMI (RS-232 ó RS485) - Port 2: PC-WinProladder (RS232 ó Ethernet) o HMI (RS-232 ó RS485) - Port 3: PC-WinProladder (RS232 ó RS485) o HMI (RS-232 ó RS485) - Port 4: PC-WinProladder (RS232 ó Ethernet) o HMI (RS-232 ó RS485) Port 4 Port 3 ETHERNET PORT 4 (RS485) G PORT 3 (RS232) T RUN LNK TX RX TX RX N TX RX máx 400 ma PORT 2 IN L TX RX + 24 V OUT - s/s TX RX PORT 1 X0 AC V N Y1 C0 Y0 X2 X1 TX Y2 C2 X4 X3 PORT 0 RX Y4 Y3 X6 X5 X8 X IN(X) POW RUN ERR FBs-24MC OUT(Y) Y5 Y6 C4 C6 X10 X12 X9 X11 X13 Y8 Y7 Y9 SINK SRCE Port 2 Port 1 Port 0 FBs-CM 25E 19/01/2012 5

6 Cartas de comunicación (CB) de la Serie FBs-MA/MC TX RX TX RX TX RX TX RX TX RX TX PROGRAMMABLE CONTROLLER PROGRAMMABLE CONTROLLER RX PROGRAMMABLE CONTROLLER PORT 2 PORT 2 PORT1 PORT 2 PORT1 PORT1 FBs-CB2 (1xRS232) FBs-CB22 (2xRS232) FBs-CB25 (1xRS232+1xRS485) TX RX TX RX PROGRAMMABLE CONTROLLER TX RX TX RX PROGRAMMABLE CONTROLLER PROGRAMMABLE CONTROLLER PORT 2 PORT 1 PORT 2 PORT 1 FBs-CB5 (1xRS485) FBs-CB55 (2xRS485) FBs-CBE (1xETHERNET) 19/01/2012 6

7 Módulos de comunicación (CM) de la Serie FBs-MC PORT 4 (RS232) TX RX PORT 4 (RS485) + - G T N TX RX PORT 4 (RS485) + - G T N TX RX ETHERNET PORT 4 (RS485) G T RUN LNK TX RX TX RX N ETHERNET PORT 4 (RS485) G T RUN LNK TX RX TX RX N PORT 3 (RS232) TX RX PORT 3 (RS485) + - G T N TX RX PORT 3 (RS232) TX RX PORT 3 (RS485) + - G T N TX RX PORT 3 (RS232) TX RX FBs-CM 22 FBs-CM 55 FBs-CM 25 FBs-CM 55E FBs-CM 25E FBs-CM22 (2xRS232) FBs-CM55 (2xRS485) FBs-CM25 (1xRS232) (1xRS485) FBs-CM55E (2xRS485) (1xETHERNET) FBs-CM25E (1XRS232) (1xRS485) (1xETHERNET) 19/01/2012 7

8 Módulos especiales de comunicación (CM) de la Serie FBs-MC 24 V + POW 24 V + POW 24 V - 24 V - FG FG FG FG + - G TX RX + - G TX RX T N T N RS232 to RS485 Converter RS485 Repeater 24V+ CH1 + CH1 - GND2 24V - GND1 CH2 + CH2 - TX RX + - G TX RX 4Ports RS485 HUB FBs-CM5H T N CH3 + CH3 - GND4 FBs-CM 5C FBs-CM 5R GND3 CH4 + CH4 - FBs-CM5C (conversor RS232 RS485) FBs-CM5R (repetidor RS485) FBs-CM5H (HUB RS485) 19/01/2012 8

9 Identificación de pines de los puertos RS232 y RS485 DB-9F 5GND 3RxD(in) 2TxD(out) + - FG 1 8 RS232 RS485 RS232 T ON RS N Pin Señal 1 TX + 2 TX - 3 Rx + 6 RX - ETHERNET 19/01/2012 9

10 Comunicaciones Punto-a-Punto con Serie FBs Ejemplo 1 Pupitre Fatek FBs-10MA Módulo frontal Ethernet FBs-CBE Cable USB o RS232 Cable Ethernet (cruzado) WinProladder o OPC-Server 19/01/

11 Comunicaciones Punto-a-Punto con Serie FBs Ejemplo 2 Pupitre Fatek FBs-10MA Módulo frontal Ethernet FBs-CBE Pupitre Fatek FBs-10MA Cable Ethernet Módulo frontal Ethernet FBs-CBE Cable Ethernet Cable Ethernet WinProladder o OPC-Server 19/01/

12 Configuración del PC Inicio / Panel de Control / Conexiones de Red / Red Local LAN PC Ambas IP s (PLC y PC) deberán estar en el mismo rango de direcciones IP. 19/01/

13 Configuración del módulo frontal: Ethernet Fatek FBs-CBE Ejecutar: Fatek Ethernet Module Configuration Tool (ether_cfg.exe) Doble clic sobre el módulo detectado al que queramos acceder para configuración. 19/01/

14 Configuración del módulo frontal: Ethernet Fatek FBs-CBE Configuración general Ajustar la IP del Módulo FBs-CBE. (en el mismo rango que el PC) 19/01/

15 Configuración del módulo frontal: Ethernet Fatek FBs-CBE Configuración del Control de Acceso Permite introducir listado de IP s desde las que se permitirá el acceso a este módulo Ethernet Si no se introduce ninguna IP, el Control de Acceso está deshabilitado (acceso permitido desde cualquier IP) 19/01/

16 Configuración del módulo frontal: Ethernet Fatek FBs-CBE Configuración de la solapa Misc. Es importante conocer el puerto de comunicación Por defecto es el puerto 500 para servicio Fatek y el puerto 502 para Modbus (se pueden modificar ambos) 19/01/

17 Conexión WinProladder con PLC por Ethernet 19/01/

18 Conexión WinProladder con FBs-CBE 19/01/

19 Conexión WinProladder con FBs-CBE Para coger un programa del PC y pasarlo al PLC Para obtener el programa del PLC 19/01/

20 Conexión WinProladder con FBs-CBE 19/01/

21 Conexión WinProladder con FBs-CBE Arbol Del Proyecto Ventana que indica el progreso de comunicación 19/01/

22 Conexión WinProladder con FBs-CBE Ventana de Estado del PLC (Se visualiza automáticamente después del proceso de conexión) 19/01/

23 Conexión WinProladder con FBs-CBE Cursor Arbol del Proyecto Escritorio 19/01/

24 Configuración Servidor OPC Fatek 19/01/

25 Arquitectura Equipo 1 Equipo N 19/01/

26 Ejecutar: FaconSvr.exe Configuración del OPC-Server click 19/01/

27 Configuración del OPC-Server Introducir Nombre y Descripción Aceptar 19/01/

28 Configuración del OPC-Server click en Add Device 19/01/

29 Configuración del OPC-Server click en Add Station 19/01/

30 Configuración del OPC-Server click en Add Group 19/01/

31 Configuración del OPC-Server click en Add Item 19/01/

32 Configuración del OPC-Server Para conectar el OPC Server al PLC hacer click en conectar 19/01/

33 Conexión OPC-Server con EXCELL Lectura de datos en Excell 19/01/

34 Conexión OPC-Server con EXCELL Escritura de datos desde Excell 19/01/

35 Conexión OPC-Server con EXCELL Código de los Botones 19/01/

36 Redes De PLCs de FATEK 19/01/

37 Comunicaciones en Red con Serie FBs - Port 1: Red de PLCs (RS485) - Port 2: Red de PLCs (RS485) Serie FBs-MA Serie FBs-MC - Port 1: Red de PLCs (RS485) - Port 2: Red de PLCs (RS485) - Port 3: Red de PLCs (RS485) - Port 4: Red de PLCs (Ethernet y RS485) 19/01/

38 Comunicaciones en Red con Serie FBs Red Maestro/Esclavos - Hardware: Conexionado de los PLC s a través de sus puertos RS485 -Configuración de los puertos: Todos deben tener los mismos Parámetros -Número de estación de cada PLC: 1 al Software: 1) En el Árbol del Proyecto configurar la Tabla de Lectura/Escritura 2) En el Ladder, programar la función: FUN150 19/01/

39 Comunicaciones en Red RS485 con Serie FBs Hardware 19/01/

40 Comunicaciones en Red RS485 con Serie FBs Parámetros de los Puertos Puerto Registro de ajuste Valor por defecto Baudios por defecto Port 0 ** R H 9600 bps Port 1 R H 9600 bps Port 2 R H 9600 bps Port 2 *** R H bps Port 3 R H 9600 bps Port 4 R H 9600 bps Otros parámetros por defecto * Datos: 7 bit, Paridad: Even, Stop: 1 bit Datos: 7 bit, Paridad: Even, Stop: 1 bit Datos: 7 bit, Paridad: Even, Stop: 1 bit Datos: 8 bit, Paridad: Even, Stop: 1 bit Datos: 7 bit, Paridad: Even, Stop: 1 bit Datos: 7 bit, Paridad: Even, Stop: 1 bit * Al ajustar un puerto en protocolo ModBus RTU, los bits de Datos son, siempre 8 bits ** Para el Port 0 se puede cambiar los Baudios, pero los otros parámetros siempre son los indicados *** Ajuste Port 2 en alta velocidad 19/01/

41 Comunicaciones en Red RS485 con Serie FBs Ajuste de los Parámetros de los Puertos Bits de los Registros de Ajuste 0: Even Parity (Paridad Par) 1: Odd Parity (Paridad Impar) 0: Datos, 7 Bits 1: Datos, 8 Bits 0: Sin Paridad 1: Con Paridad 56H 0: 1 Bit de Stop 1: 2 Bits de Stop B15 B14 B13 B12 B11 B10 B9 B8 B7 B6 B5 B4 B3 B2 B1 B0 H Baudios bps bps bps bps bps bps bps bps bps bps A bps B bps C bps D bps E bps F Definido por usuario 19/01/

42 Comunicaciones en Red RS485 con Serie FBs Relés Internos de los Puertos Puerto Port 1 Port 2 Port 3 Port 4 Puerto listo M1960 M1962 M1936 M1938 Puerto ha terminado M1961 M1963 M1937 M /01/

43 Comunicaciones en Red RS485 con Serie FBs Número de estación Maestro: 1 Esclavos: /01/

44 Secuencia de pasos de Lectura/Escritura en Red RS485 Tabla en Winproladder (protocolo Fatek) /01/

45 Secuencia de pasos de Lectura/Escritura en Red RS485 Tabla en Winproladder (protocolo Fatek) /01/

46 Funciones de Comunicación en Red RS485 Función FUN151 (Maestro-Esclavos) (protocolo Fatek) Entrada de Control EN 151P.CLINK Pt: ACT Trabajando Pausa PAU MD: SR: ERR Error Aborto ABT WR: DN Hecho Rango R ROR DR K R0 R5000 D0 R3839 R8071 D3999 Constate Pt a 4 MD SR - WR - 19/01/

47 Funciones de Comunicación en Red RS485 Ladder (Función FUN151) Cada vez que el puerto Port1 está libre, se ejecuta la función FUN151 y se realiza la tabla de secuencia de Lectura/Escritura 19/01/

48 Secuencia de pasos de Lectura/Escritura en Red RS485 Tabla en Winproladder (protocolo ModBus) /01/

49 Secuencia de pasos de Lectura/Escritura en Red RS485 Tabla en Winproladder (protocolo ModBus) /01/

50 Direcciones ModBus en Fatek Tablas con direcciones de 5 dígitos ModBus Fatek Y0 Y255 X0 X255 M0 M2001 S0 S999 T0 T255 C0 C255 R0 R4167 R5000 R5998 D0 D2998 T0 T255 C0 C199 C200 C255 Descripción Salidas Digitales, Y Entradas Digitales, X Marcas Internas, M Marcas Internas, S Relés de Salida, (T0 T255) Relés de Salida, (C0 C255) Registros, R Registros de Solo Lectura, ROR Registros, D Valor Acumulado, (T0-T255) Valor Acumulado, (C0-C199), (16 bits) Valor Acumulado, (C200-C255), (32 bits) 19/01/

51 Direcciones ModBus en Fatek Tablas con direcciones de 6 dígitos ModBus Fatek Y0 Y255 X0 X255 M0 M2001 S0 S999 T0 T255 C0 C255 R0 R4167 R5000 R5998 D0 D2998 T0 T255 C0 C199 C200 C255 Descripción Salidas Digitales, Y Entradas Digitales, X Marcas Internas, M Marcas Internas, S Relés de Salida, (T0 T255) Relés de Salida, (C0 C255) Registros, R Registros de Solo Lectura, ROR Registros, D Valor Acumulado, (T0-T255) Valor Acumulado, (C0-C199), (16 bits) Valor Acumulado, (C200-C255), (32 bits) 19/01/

52 Funciones de Comunicación en Red RS485 Función FUN150 (protocolo ModBus) Entrada de Control EN 150P.M_BUS Pt: ACT Trabajando ASCII/RTU A/R SR: WR: ERR Error Aborto ABT DN Hecho Rango R ROR DR K R0 R5000 D0 R3839 R8071 D3999 Constate Pt a 4 SR - WR - 19/01/

53 Funciones de Comunicación en Red RS485 Ladder (Función FUN150) Cada vez que el puerto Port1 está libre, se ejecuta la función FUN151 y se realiza la tabla de secuencia de Lectura/Escritura M2=0 Protocolo ModBus RTU M2=1 Protocolo ModBus ASCII 19/01/

54 Comunicaciones en Red Ethernet con Serie FBs Ethernet 19/01/

55 Comunicaciones en Red Ethernet con Serie FBs 19/01/

56 Control de Temperatura (serie FBs) 19/01/

57 Regulación de Temperatura con los PLC s de Fatek Los Autómatas de la Serie FBs disponen de Módulos de expansión para sondas de temperatura Se pueden usar las 3 Series MA, MC y MN Tamaño mínimo del PLC: 20 E/S Número máximo de sondas: 32 19/01/

58 Hardware para Regulación de Temperatura Módulos para sondas RTD (termoresistencias) Referencia Número de Sondas (puntos) Tipo Sonda (rango) Puntos de E/S Filtro de Software Media de muestras Resolución Tiempo de conversión Precisión Aislamiento Consumo interno Alimentación Indicador Temperatura de trabajo Temperatura de almacenaje Dimensiones FBs-RTD6 6 sondas 1 ó 2 s 40 x 90 x 80 mm Módulos RTD de 3 hilos JIS (α= ) o DIN (α= ) Pt-100 (-200 ~ +850 ºC Pt-1000 (-200 ~ +600 ºC) 1 IR (registro de entrada) y 8 DO Promedio Configurable: No, 2, 4, ºC ± 1% Alimentación: Transformador, Señal: optoacoplador 5 V, 35 ma 24 Vdc, -15% +20%, 2 VA máximo LED indicador de 5V 0 ~ +60 ºC -20 ~ +80 ºC FBs-RTD16 16 Sondas 2 ó 4 s 90 x 90 x 80 mm 19/01/

59 Hardware para Regulación de Temperatura Módulos para sondas TC (termopares) Referencia Número de Sondas (puntos) Tipo Sonda (rango) Puntos de E/S Filtro de Software Media de muestras Compensación unión fría Resolución Tiempo de conversión Precisión Aislamiento Consumo interno Alimentación Indicador Temperatura de trabajo Temperatura de almacenaje Dimensiones FBs-TC2 2 sondas 1 ó 2 s Módulos FBs-TC6 6 sondas J (-200 ~ +900 ºC) E (-190 ~ ºC) K (-190 ~ ºC) T (-190 ~ +380 ºC) R (0 ~ ºC) B (350 ~ ºC) S (0 ~ ºC) N (-200 ~ ºC) 1 IR (registro de entrada) y 8 DO Promedio Configurable: No, 2, 4, 8 Si 0.1 ºC 2 4 s 3 ó 6 s ± (1% + 1 ºC) Alimentación: Transformador, Señal: optoacoplador 5 V, 32 ma 5 V, 35 ma 24 Vdc, -15% +20%, 2 VA máximo LED indicador de 5V 0 ~ +60 ºC -20 ~ +80 ºC FBs-TC16 16 Sondas 40 x 90 x 80 mm 90 x 90 x 80 mm 19/01/

60 Módulos para sondas RTD 6 Sondas RTD 16 Sondas RTD + 24 IN - P0+ P1+ COM P IN - P0+ P1+ P2+ P3+ P4+ P5+ P6+ COM P0- P1- P2- P3- P4- P5- P6- FATEK FBs -RTD6 FATEK 90 mm 90 mm POW POW FBs -RTD16 P1- P2+ P3+ P4+ P5+ P2- P3- P4- P5- P7+ P8+ P9+ P10+ P11+ P12+ P13+ P14+ P15+ P7- P8- P9- P10- P11- P12- P13- P14- P15-40 mm 90 mm 19/01/

61 Módulos para sondas TC 2 Sondas TC 6 Sondas TC 16 Sondas TC + 24 IN IN - T0+ T1+ T0- T1- T0+ T1+ T0- T IN - T0+ T1+ T2+ T3+ T4+ T5+ T6+ COM T0- T1- T2- T3- T4- T5- T6- FATEK FBs -TC2 POW 90 mm FATEK FBs -TC6 POW 90 mm FATEK POW FBs -TC16 90 mm T2+ T3+ T4+ T5+ T2- T3- T4- T5- T7+ T8+ T9+ T10+ T11+ T12+ T13+ T14+ T15+ T13- T14- T7- T8- T9- T10- T11- T12- T15-40 mm 40 mm 90 mm 19/01/

62 + - G Ejemplo de Configuración Fuente externa 24 Vdc + 24 IN - X0 400 ma Máx. S/S FATEK X1 X2 X4 X6 X8 X10 X12 X3 X5 X7 X9 X11 X IN(X) POW RUN + 24 IN - P0+ P1+ COM P0- FATEK FBs -RTD6 P IN - P0+ P1+ P2+ P3+ P4+ P5+ P6+ COM P0- P1- P2- P3- P4- P5- P6- FATEK TX RX ERR FBs -24MC POW POW FBs -RTD16 IN L ~ OUT(Y) AC100~240V 8 9 N Y1 Y2 Y4 Y5 Y6 Y8 C0 Y0 C2 Y3 C4 C6 Y7 Y9 SINK SRCE P2+ P3+ P4+ P5+ P2- P3- P4- P5- P7+ P8+ P9+ P10+ P11+ P12+ P13+ P14+ P15+ P7- P8- P9- P10- P11- P12- P13- P14- P15- CPU FBs-24 MC, 14 ED y 10 SD Módulo FBs-RTD6 6 Sondas Módulo FBs-RTD16 16 Sondas L N G 230 Vac Configuración de 22 sondas RTD 19/01/

63 Conexionado de las sondas RTD 24V Vdc (externa) P0+ COM Hilo Rojo Hilo Blanco Hilo Blanco Sonda 0 RTD P1+ Hilo Rojo Hilo Blanco Hilo Blanco Sonda 1 RTD Multiplexor Pn+ 24V- P0- P1- Pn- FBs-RTD6: n=5 FBs-RTD16: n=15 Hilo Rojo Hilo Blanco Hilo Blanco Sonda n RTD 19/01/

64 Conexionado de las sondas TC 24V+ 24V Vdc (externa) T0+ T0- Managuera apantallada (Cable de termopar) + - Sonda 0 TC T1+ T1- Managuera apantallada (Cable de termopar) + - Sonda 1 TC Tn+ Tn- Managuera apantallada (Cable de termopar) + - Sonda n TC Multiplexor FG Conexión de la malla de las mangueras a Tierra FBs-TC6: n=5 FBs-TC16: n=15 19/01/

65 Tipos de Lazos de Control Control Todo-Nada (ON-OFF) Control Zona Neutra Control Proporcional Proporcional PWM Proporcional Derivada Proporcional Integral Proporcional Integral-Derivada (PID) 19/01/

66 Teoría de la Regulación ON-OFF Se lleva a cabo con una sola salida de control Solo realiza acción positiva (Calientan o dejan de calentar) No se actúa con ninguna energía refrigeradora Salida desactivada: 0% de potencia de calefacción Salida activada: 100% de potencia de calefacción 19/01/

67 Teoría de la Regulación ON-OFF 19/01/

68 Teoría de la Regulación Zona Neutra Se lleva a cabo con dos salidas de control Realiza acción positiva y acción negativa Se actúa sobre un elemento calefactor y sobre uno enfriador Salida 1 desactivada: 0% de potencia calefactora Salida 1 activada: 100% de potencia calefactora Salida 2 desactivada: 0% de potencia enfriadora Salida 2 activada: 100% de potencia enfriadora 19/01/

69 Teoría de la Regulación Zona Neutra 19/01/

70 Teoría de la Regulación Proporcional El control Proporcional suministra una energía de calefacción de forma gradual entre 0% y 100%. Esta cantidad de energía calefactora es proporcional a la diferencia entre la temperatura real y la deseada Temperatura Real: PV (Proces Value) Temperatura Deseada: SP (Set Point) Error = SP - PV 19/01/

71 Introducción al Control Proporcional Para que un PLC pueda dar esta señal proporcional entre 0% y 100% se necesita que suministre una salida analógica 0 a 10 Vcc 0 a 20 ma 4 a 20 ma Además el elemento de control de paso de la energía calefactora debe ser de entrada analógica: Válvula proporcional, servomotor, etc. Solución Cara en muchos casos! Hay que buscar otra solución 19/01/

72 Introducción al Control Proporcional Solución más barata Usar electricidad como energía calefactora Usar PLC con salida de Relé Todo-Nada Usar Contactores para activar la energía calefactora Energía eléctrica 19/01/

73 Introducción al Control Proporcional...Relés, Contactores,... Son elementos que dan Señal Todo-Nada Cómo podemos tener un control Proporcional con tales elementos?!! 19/01/

74 Teoría de la Regulación PWM La solución! Modulación de Anchura de Pulsos Pulse Width Modulation Activación del Relé dentro de un lapso de tiempo, denominado Tiempo de Ciclo (T C ), que sea inferior al tiempo de respuesta del sistema Tiempo de respuesta de un sistema: Es el tiempo que tarda en apreciarse un aumento de la temperatura, desde el instante en que se da la orden de calentamiento. 19/01/

75 Teoría de la Regulación PWM Ejemplo: Un Horno tiene un tiempo de respuesta de 120 Seg. Ajustamos un Tiempo de ciclo: T C = 6 Seg. Cuando el PLC tenga que dar el 100% de la potencia calefactora: Tendrá el Relé activado el 100 % del T C 19/01/

76 Teoría de la Regulación PWM Cuando el PLC tenga que dar el 75% de la potencia calefactora: Tendrá el Relé activado el 75 % del T C Cuando el PLC tenga que dar el 50% de la potencia calefactora: Tendrá el Relé activado el 50 % del T C 19/01/

77 Control Proporcional Simple Se suministra una potencia de calefacción directamente proporcional al error de la temperatura (SP-PV) % Potencia = 100 * SP-PV P b P b = Banda Proporcional (zona donde se realiza el control) 19/01/

78 Control Proporcional Simple 19/01/

79 Control Proporcional Simple Queremos mantener un Horno Eléctrico a 400 ºC, SP=400 Ajustamos un banda proporcional de P b = 10% = 40 (P b va de 360 ºC a 400 ºC) Ajustamos un Tiempo de ciclo de T C = 6 seg. 19/01/

80 Inercia Térmica El control Proporcional Simple no tiene en cuenta la Inercia Térmica No puede funcionar bien en todos los sistemas Cuanto mayor sea la inercia del sistema más oscilante será el control y más tardará en estabilizarse Hay que encontrar una solución! 19/01/

81 Error Estacionario Cuando la temperatura dentro del Horno sea igual a SP, el regulador dará 0% de potencia calefactora. Debido a las fugas de calor el horno empezará a enfriarse y entonces el regulador empezará a dar energía calefactora. Cuando la energía suministrada sea igual a la que se pierde por fugas, la temperatura dentro del Horno se estabiliza La diferencia entre la preselección (SP) y la temperatura de estabilización se denomina: ERROR ESTACIONARIO. 19/01/

82 Error Estacionario Ejemplo Un Horno está a 400 ºC y se ha ajustado P b = 40 Las fugas se pueden compensar con un 15% de potencia calefactora Cual será el Error Estacionario? 15% = 100 * 400- PV 40 PV = 394 ºC Error = 6 ºC 19/01/

83 Control Proporcional Derivativo (PD) Este tipo de control tiene en cuenta, no solo la desviación de la temperatura real de la preselección deseada, sino que, además, considera la velocidad de subida y bajada de la temperatura El PLC se anticipa a las inercias de subida y bajada. Frena la tendencia de variación de la temperatura Así pues, si PV está por debajo de SP, pero subiendo rápidamente, el PLC suministra menos potencia calefactora intentando que no se supere los ºC ajustados en SP Por contra, si PV está por encima de SP, pero bajando decididamente, el PLC suministra algo de potencia calefactora para evitar que no se caiga de los ºC de SP 19/01/

84 Control Proporcional Derivativo (PD) Fórmula % Potencia = 100 * SP - PV (t d * V t ) P b t d = Constante derivativa llamada Tiempo Derivativo (seg.) V t = Velocidad de variación de la temperatura del sistema (ºC/seg.) 19/01/

85 Control Proporcional Derivativo (PD) Ejemplo Datos: SP = 400 ºC P b = 40 T C = 6 seg. t d = 4 seg. A) temperatura Horno 365 ºC y V t = 3 ºC/s (4 * 3) % Potencia = 100 * = 57,5% 40 B) temperatura Horno 402 ºC y V t = -1 ºC/s (4 * -1) % Potencia = 100 * = 5 % 40 19/01/

86 Control Proporcional Derivativo (PD) Comparación ºC Control Proporcional Control Proporcional Derivativo Según Fórmula Real ºC/s Según Fórmula Real % 100 % % 100 % 102,5 % 100 % 3 72,5 % 72,5 % 100 % 100 % 3 70,0 % 70,0 % 87,5 % 87,5 % 3 57,5 % 57,5 % 62,5 % 62,5 % 3 32,5 % 32,5 % 50,5 % 50,0 % 2 30,0 % 30,0 % 25,0 % 25,0 % 2 5,0 % 5,0 % 00,0 % 00,0 % 1-10 % 0,0 % -5 % 00,0 % -1 5,0 % 5,0 % 19/01/

87 Control Proporcional Integral (PI) Este tipo de control posibilita la eliminación del Error Estacionario, propio del Control Proporcional Simple El PLC controla el error de temperatura y el tiempo que ha durado El equipo aumenta automáticamente la potencia suministrada al sistema La Acción Integral se suma al control proporcional 19/01/

88 Control Proporcional Integral Fórmula % Potencia = 100 * SP - PV + (t i * EA) P b t i = Constante Integral, (0,01 a 1 /seg.) EA = Error acumulado (sumado/restado y acumulado cada segundo) 19/01/

89 Control Proporcional Integral Explicación Intuitiva 19/01/

90 Control Proporcional Integral Explicación Intuitiva 19/01/

91 Control Proporcional Integral Seg. SP PV Error ti ti EA Pb % Potencia , , , , , , , , , , ,00 (-2,20) ,00 (-2,25) ,25 19/01/

92 Control Proporcional Integral-Derivada (PID) Es un Control Proporcional en el que se incluye la Acción Derivada y la Integral, simultáneamente. Fórmula % Potencia = 100 * SP - PV - (td * Vt) + (ti * EA) Pb Si td = 0 el control se vuelve: Proporcional Integral (PI) Si ti = 0 el control se vuelve: Proporcional Derivada (PD) 19/01/

93 Control PID (Tipos de Sistemas) Según el ajuste de los parámetros: Pb, td y ti Sistema Inestable: Oscilación continua de la variable a controlar Sistema Estable Insuficientemente amortiguado: La variable se aproxima, más o menos, a la preselección ajustada, después de una oscilación inicial Sistema Estable demasiado amortiguado: La variable se acerca, más o menos, a la preselección ajustada, sin oscilar Sistema Estable con ajuste correcto: La variable oscila mínimamente antes de ajustarse a la preselección 19/01/

94 Control PID (Tipos de Sistemas) Inestable Estable, Amortiguación insuficiente Estable, demasiado amortiguada Estable, bien ajustada 19/01/

95 Control PID (influencia de Pb, td y ti) Banda Proporcional (P b ) Demasiado grande: * Aproximación a la preselección lenta * No hay oscilaciones * Sistema lento ante perturbaciones Demasiado pequeña: * La acción proporcional empieza más tarde * El sistema tiende a ser oscilatorio * El Sistema reacciona rápido ante perturbaciones * Si P b = 0 el sistema se vuelve ON-OFF 19/01/

96 Control PID (influencia de Pb, td y ti) Tiempo Derivativo (t d ) Demasiado grande: * Aproximación a la preselección lenta * No hay oscilaciones * Sistema lento ante perturbaciones Demasiado pequeño: * Disminuimos el freno a la inercia térmica * El sistema tiende a ser oscilatorio * El Sistema reacciona rápido ante perturbaciones 19/01/

97 Control PID (influencia de Pb, td y ti) Tiempo Integral (t i ) Demasiado grande: * Compensación excesiva del error estacionario * El sistema tiende a superar la preselección * Sistema oscilante y poco preciso Demasiado pequeño: * Compensación insuficiente del error estacionario * El sistema es menos oscilante * El Sistema tiende a caer por debajo de la preselección 19/01/

98 Programación de Regulación Configuración del Hardware Posicionar Ratón y click botón derecho click en Add Module Seleccionar el módulo de temperatura 19/01/

99 Programación de Regulación Configuración del Hardware Direcciones ocupadas para Uso interno (No se pueden usar en el programa) Canal de lectura de las 6 sondas RTD 19/01/

100 Programación de Regulación Configuración de I/O Seleccionar tipo de sonda Seleccionar Unidad de medida, filtro de software y velocidad de escaneo Lectura de la temperatura de cada una de la 6 sondas Registros informativos y de uso interno 19/01/

101 Equipo para la regulación de temperatura P0+ COM P IN - S/S X0 X1 X2 X4 X6 X8 X10 X12 X3 X5 X7 X9 X11 X IN - P0+ P1+ COM P0- P1- FATEK IN(X) POW RUN FATEK FBs -RTD6 Sonda PT100 (3 hilos ) ERR TX RX FBs -24MC POW IN L ~ OUT(Y) AC100~240V 8 9 N Y1 Y2 Y4 Y5 Y6 Y8 C0 Y0 C2 Y3 C4 C6 Y7 Y9 SINK SRCE P2+ P3+ P4+ P5+ P2- P3- P4- P5- C0 Y0 +24V Resistencia Calefactora (Corriente Alterna) 0V Relé de Estado Sólido Excitación: 24 Vdc Carga: 230 Vca F N 19/01/

102 24 Vdc Esquema X0 (inicio regulación) X1 (Reset de Alarma) Puente 0V S/S X0 X1 Entradas del PLC C0 Y0 Y1 Salidas delplc 24 Vdc Resistencia calefactora Ala rma Te mpera tura 0Vdc 19/01/

103 Regulación ON-OFF 19/01/

104 Regulación Zona Neutra 19/01/

105 Regulación Zona Neutra 19/01/

106 Regulación PID 19/01/

107 Regulación PID 19/01/

108 Regulación PID 19/01/

109 FIN Gracias por su atención 19/01/