Sistema de comunicación para Monitoreo y Control de los consumo energético de Cristalería Peldar Envigado

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1 Sistema de comunicación para Monitoreo y Control de los consumo energético de Cristalería Peldar Envigado Camilo E. Montero Resumen Este artículo muestra las labores que se ejecutaron en la planta Cristalería Peldar Envigado para finalmente poder contar con un sistema de comunicación que nos permita obtener datos de consumo de las máquinas y nos posibilite identificar gastos desmesurados y analizar la información. Abstract This article shows the tasks that were performed in the Cristalería Peldar Envigado Plant with the goal to have a communication system that let us getting consumption datas from the engines and make possible to identify excessive energy use and to analyze that information. Palabras Clave Medidor de energía eléctrica, medidor de gas, RSEnergyMetrix, Tags, sistema de comunicación, RS-485, Ethernet, topología física de red, vlan. I. INTRODUCCIÓN LOS sistemas de comunicación constituyen una herramienta muy importante para las empresas hoy en día porque permiten a través de cualquier PC conectada a la red, monitorear procesos, ejecutar cambios en línea, visualizar tendencias, generar reportes con los datos obtenidos, etcétera. En la planta Peldar Envigado se implementó un sistema Scada de comunicación que permitirá leer los consumos energéticos de las máquinas a través del software RSEnergyMetrix y que permitirá a su vez visualizar gráficas de consumos, de costos y reportes que muestren variables específicas. A continuación se mencionaran y describirán las etapas que fueron desarrolladas en este proyecto. II. INALACIÓN DE EQUIPOS La primera etapa de este proyecto se basó en el cuidadoso estudio de los equipos medidores de energía y de las máquinas donde se ejecutaron las instalaciones de los mismos. En esta etapa se desarrolló todo el diseño del montaje de los dispositivos medidores de energía y se planearon los tiempos requeridos de instalación, los materiales y el recurso humano necesario. Sabiendo que los mayores problemas que se encuentran en los sistemas de comunicación, se hallan en la etapa de diseño, de montaje y de instalación de los equipos, se le dio mucha importancia a esta primera fase del proyecto con el fin de evitar ese tipo de errores que una vez, la red esté funcionando, son muy complejos de corregir. Esta etapa 1

2 constituye gran parte de la base y la estructura física del sistema de comunicación por lo tanto fue ejecutada después de haber planeado todo el montaje adecuadamente. El medidor cuenta con 2 opciones para transmitir los datos; una es vía serial RS- 232 y la otra es por medio del puerto de Telemetría que emite pulsos cada cierta cantidad de flujo de gas que pasa a través de él. Para este proyecto se utilizó el puerto de Telemetría para transmitir la información de los medidores de gas. III. MONTAJE DEL CABLEADO ERUCTURADO DE LA RED Y TOPOLOGIA FISICA DE LA MISMA Figura 1. Medidores de Energía Eléctrica instalados en Subestación de 2300v. En la figura 1 se observan 2 medidores de Energía Eléctrica instalados en la subestación de 2300v. Estos medidores envían la información a través de sus puertos Ethernet. Figura 2. Medidor de Gas instalado en Archa B1. En la figura 2 se observa un medidor de gas Roots Meter que mide a través de un contador, el consumo en de las máquinas de la planta Peldar Envigado. Esta etapa consistió en la implementación de forma ordenada y planeada de los cableados que permitieron conectar los medidores a la red de Peldar. Esto implica todos los materiales que se necesitaron para poder tender el cableado como las tuberías, ductos, faceplates, conectores, etcétera. Como la etapa anterior, esta también es de vital importancia para evitar errores de comunicación por falta de planeación en los inicios del proyecto. La topología física de red que se implementó en este proyecto es una Topología Mixta, una parte en estrella y la otra en bus. La topología en estrella se desarrolló con los medidores de energía eléctrica Power Monitor 1000 a través del estándar Ethernet; la topología en bus se desarrolló con los medidores de gas natural que transmiten pulsos que luego son transmitidos por medio del concentrador de pulsos Countis Ci a través del protocolo serial RS-485. La comunicación serial RS-485 fue utilizada con el fin de transportar los datos de los medidores de gas hacia un PLC que los recibe y los pasa a protocolo Ethernet para poder enviarlos al servidor. 2

3 Para esto fue necesario implementar un circuito que permitiera tomar los pulsos de los medidores de gas y llevarlos a un dispositivo concentrador de pulsos Countis Ci; este dispositivo luego permite transmitir las variables contadores de pulsos recibidos vía RS-485. El circuito que se implementó fue el siguiente: 10v IN Countis Ci DC 1KΩ Cafe A Contacto NO del Roots Meter B Verde Figura 3. Circuito de pulsos entre medidor de gas y Countis Ci. Luego se configuraron tanto el concentrador de pulsos Countis Ci como el Módulo Scanner MVI69-MCM para que tuvieran las mismas características de transmisión y recepción de los datos. Asi mismo, se programó el Módulo MVI69- MCM para que a través de comandos escribiera y leyera los datos almacenados en el Countis Ci. Figura 5.Comandos de lectura de datos del MVI69-MCM en el Countis Ci. Una vez el Modulo Scanner MVI69- MCM recibiera los datos de contador de pulsos transmitidos desde el Countis Ci, debía comunicarse con el PLC Compact Logix L35E para transmitirle los datos que finalmente, conectándolo al switche de red, ya pudieran ser transmitidos a través de la red Ethernet al servidor. El programa que se utilizó para programar el PLCCompact Logix L35E fue el RSLogix 5000 A continuación se muestran los comandos utilizados para la lectura de los datos en el Countis Ci: Figura 6. Rutina principal y monitoreo de tags en el programa RSLogix Figura 4.Comandos de lectura de datos del MVI69-MCM en el Countis Ci. Por otro lado, los medidores de Energía Eléctrica, después de ser configurados sus parámetros de lectura, fueron conectados 3

4 directamente a los switches de red para que vía Ethernet enviaran sus datos al servidor. A continuación, en la figura 6 se muestra el rack con los switches de red que reciben las señales de comunicación de todos los medidores instalados. Se le asignó un nombre a la VLAN. Se le asignó al puerto que interconecta los switches de medidores con el switche de la red de Peldar a la VLAN creada. A continuación, en la figura la configuración anterior. se muestra Figura 7. Rack de switches de medidores Luego de tener los medidores conectados a los switches de red, se procedió a crear una subred a través de una VLAN (Virtual Local Area Network) que nos permitiera tener un rango de direcciones asignados solamente a los medidores y que nos diera acceso a los demás host de la red de la planta. Para ejecutar esto, fue necesario conectarse remotamente al switche core y al switche de la zona de recursos humanos y ejecutar lo siguiente: Crear la VLAN que solo agrupará a los medidores de energía. Se le asignó una dirección IP a la VLAN. Figura 8. Comandos de configuración de la red. Figura 9. VLAN asignada a puerto de interconexión entre switches. Finalmente, después de toda la implementación y el montaje de los equipos, y del desarrollo de la comunicación que nos permitiera adquirir 4

5 Q UA L ITY A l en -B rad ley PO WE R RUN BAT L ogi x55 50 RUN REM I/ O Rs232 OK PR OG D C I NP UT O K D C I NP UT O K DC OU TP UT O K los datos de consumo de los medidores, la topología física de la red paso de ser una teoría plasmada en papel a ser una realidad implementada en la planta Peldar Envigado. Figura 8. Topología física de la red. IV. CONFIGURACION Y PROGRAMACIÓN DEL SOFTWARE RSENERGYMETRIX El software RSEnergyMetrix nos permitió interactuar con la información obtenida a través de los medidores instalados y que se transfieren a través de la red de comunicación. Este software cuenta con unos componentes que permiten efectuar tareas adicionales. Los componentes son: RSEnergyMetrix Manager: es el core de datos y reportes. Permite la comunicación con los medidores Power Monitors y maneja la base de datos, el servicio de registro de datos y la pagina web que provee la interfaz para que el cliente pueda configurar el programa. RSEnergyMetrix RT Option: es una extensión opcional del RSEnergyMetrix Manager que puede ser usado para configurar los medidores Allen Bradley Power monitors y mostrar los cambios efectuados en el programa en tiempo real desde cualquier cliente. Report plus option: provee reportes adicionales a los reportes estándares del manager. 3PX Option: permite recopilar o adquirir datos de medidores terceros que no sean de la marca Allen Bradley. Para la configuración del software, fue necesario utilizar el programa RSLinx Lite Classic para escanear la subred que contiene todos los medidores instalados. Luego, se ingresa al programa RSEnergyMetrix y se crean los grupos donde va a quedar asignados los medidores. Se agregan los medidores a los grupos creados a través de una ruta que consta de: [Nombre_Servidor]! Nombre de la red escaneada \ Direccion IP del medidor Una vez el programa se encuentre online con los medidores, empieza el proceso de creación de Tags, que son las variables de los medidores que se van a poder visualizar en el programa. El programa permite visualizar las gráficas de tendencias de las variables leídas de acuerdo al tiempo programado de captura de datos. 5

6 Los reportes constituyen otro aspecto importante de configuración en el software ya que permite obtener datos concretos de las variables en un lapso de tiempo deseado. En las figuras 9 y 10 se muestran gráficas de configuración del software. proceso. Esta etapa es la implementación del sistema, de identificación de problemas en los consumos de las máquinas y de obtención de la información. Los beneficios a corto plazo que se han logrado obtener con el proyecto son: Seguimiento riguroso de los consumos energéticos de la planta a través de clientes conectados via web en cualquier computadora conectada a la red de la planta. Figura 9. Datos de Tags leidos cada 5 minutos. A través de las gráficas de tendencias que ofrece el software RSEnergyMetrix, identificar los periodos de tiempo en los días calendario donde el consumo es más elevado para así comenzar a reconocer los motivos de dichos consumos. Monitoreo en tiempo real de los comportamientos en cuanto al consumo de cada máquina, identificando situaciones anormales y tomando medidas correctivas de inmediato. Figura 10. Gráfica de tendencia de corriente en 2 dias calendarios. V. BENEFICIOS DEL PROYECTO Este proyecto surgió con la necesidad de la empresa Cristalería Peldar Envigado de reducir costos por medio de la disminución de los consumos energéticos de las máquinas. Así, fue como se inició esta labor que constituye la primera etapa de un extenso Los beneficios que se mencionaran a continuación, son beneficios que se lograrán obtener en etapas posteriores a este proyecto ya que implican seguimientos prolongados y colección de muchos datos. Estos son: Identificar las horas de picos altos de consumo energéticos en las máquinas y analizar los motivos de dichos consumos para crear estrategias y tomar acciones que atenúen o reduzcan dichos picos. 6

7 Elaborar un historial pormenorizado de consumo de energía de cada máquina, de tal forma que se conozca con anticipación, que procedimientos generan mayor o menor consumo, para así, plantear estrategias de ahorro de energía. VI. CONCLUSIONES La finalidad de un sistema de comunicación es permitir envió de información de un lugar a otro sin inconvenientes. Pero para lograr esto, se necesita pasar por varios procesos o etapas muy importantes. Este proyecto pasó por la etapa de instalación de los medidores, el cual se logró llevar a cabo de manera exitosa después de haber hecho un estudio minucioso de los equipos involucrados. La etapa de montaje del cableado estructurado junto con la etapa de instalación constituye unos factores claves en cuanto al buen funcionamiento de la red. Por eso fueron ejecutados de manera detallada para garantizar confiabilidad y un seguro enlace de la red con los medidores. Por medio de los montajes mencionados, se logró obtener la topología física de la red de forma tangible y real. A través de la configuración del software RSEnergyMetrix, se lograron leer los datos de consumos energéticos en el servidor, visualizar las variables de interés en tendencias, generar reportes y se permitió el acceso a cualquier trabajador de la planta para consultar los datos de consumos de las máquinas. Este proyecto, que es la etapa inicial de un proceso extenso, ofrece cantidades de beneficios que se reflejan tanto a corto plazo como a largo plazo grandes ganancias porque permitirá identificar y conocer los consumos de las maquinas con claridad. Este proyecto permite obtener la información de forma detallada y visualizarla en el software de manera organizada. De esta forma es más factible encontrar los problemas, métodos o prácticas que ocasionen mayores consumos para así, crear estrategias que minimicen las pérdidas que generan este tipo de prácticas. REFERENCIAS ARIAN.CL Apéndice: comunicaciones seriales vía RS485. [En línea] s.p.i. Disponible en: <http://www.arian.cl/downloads/cat-clape-s.pdf> [consulta: Ene. 2011]. COUNTIS Ci-SOCOMEC Group. Catálogo general del dispositivo Concentrador de Pulsos Countis Ci. [En línea] s.p.i. Disponible en: <http://www.socomec.com/webdav/site/s ocomec/shared/scp/pdf_catalogue/gb/ca t_countisci-gb.pdf> [consulta: Mar. 2011]. ECHAVARRÍA VALENCIA, Marlyn Catalina. Implementación de la red metro Ethernet en la empresa de transporte masivo del valle de aburra limitada, metro de Medellín limitada. Medellín, 2009, 179 h. Trabajo de grado (Ingeniera Telecomunicaciones). Universidad Pontificia Bolivariana. Escuela de Ingenierías. 7

8 GETTING RESULTS GUIDE. RSEnergyMetrix. Publication ENEMTX- GR001G-EN-P. s.l.: Supersedes Publication ENEMTX-GR001F-EN-P, INALLATION INRUCTIONS OF POWER Monitor 1000 Unit of Allen Bradley Rockwell Automation. s.l.: Publication 1408-IN001B-EN-P., NATIONAL INRUMENTS. Comunicación serial: conceptos generales. [En línea] s.p.i. Disponible en: <http://digital.ni.com/public.nsf/allkb/ CEF8FB686256E0F005888D1> [consulta: Mar. 2011]. QUIÑONES QUINTERO, Diana Lucia y FONSECA CONSUEGRA, Silvana Paola. Sistema de monitoreo de la calidad del servicio en sistemas de distribución de energía eléctrica. Medellín, 2006, 95 h. Trabajo de grado (Ingeniera Electrónica, Ingeniera Eléctrica). Universidad Pontificia Bolivariana. Escuela de Ingenierías. RIVERA, Cristian y MORA, Daniel. Diapositivas de telecomunicaciones. [En línea] s.p.i. Disponible en: <http://www.slideshare.net/fhumk/tiposde-redes-de-telecomunicacionespresentation> 8

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