CONTROLADOR SIEMENS PARA PROCESOS TERMICOS EN EL SECTOR CARNICO

Transcripción

1 Página 1 CONTROLADOR SIEMENS PARA PROCESOS TERMICOS EN EL SECTOR CARNICO OBJETIVO: Implementar un sistema multiparametrizable para el control de los procesos térmicos en hornos para la industria de embutidos cárnicos. ESPECIFICACIONES TECNICAS Este sistema de control estará compuesto de una arquitectura física basada en un panel siemens mp277 quien ejecuta las funciones de interface hombre-máquina y plc mediante dos software independientes que serán instalados en dicho panel; las señales periféricas salen y entran desde y hacia el software plc mediante módulos de periferia distribuida y comunicada mediante red profibus dp con el panel. Esto básicamente traduce que hay una pantalla la cual contiene un plc virtual, es decir, no hay nada físico y simplemente desde la pantalla mediante una serie de parámetros se configura el plc para hacer la parametrizacion y programación del equipo. La arquitectura del software se diseñó mediante modelos en redes de petri jerárquicas programadas en lenguaje ladder. El sistema es auto diagnosticable, tiene dos protocolos de comunicación, uno de ellos es profinet, el cual permite realizar acceso remoto al panel mediante vpn para realizar teleservicios de mantenimiento y diagnóstico. Se diseñó un ambiente grafico muy amigable con animación de procesos para el modo automático, lo cual facilita el entendimiento y percepción del proceso para el operario o personal técnico. Adicionalmente cuenta también con registro de variables de proceso que se visualizan en gráficas temporales y registro de fallas con hora y fecha para facilitar las labores de mantenimiento preventivo o correctivo. El sistema permitió integrar por software los algoritmos de control de un equipo periférico al horno en el cual se implementara el control, el regenerador de humo líquido, que anteriormente tenía su sistema de control independiente, la idea con esta integración es reducir los costos en la fabricación del regenerador de humo líquido, optimizando de esta manera la rentabilidad. A continuación se ilustran algunos prototipos de cómo será el sistema:

2 Página 2 Alimentación de la pantalla 24 vdc. 100 programas con 20 pasos de proceso por programa. 2 puertos USB, 1 puerto Ethernet y 1 puerto Profibus. Posibilidad de comunicación vía internet, lo cual posibilita el acceso remoto vía VPN para tareas de diagnósticos, modificaciones de programas de proceso, recalibración de sensores, o personalización de algoritmos de control tal como si estuviéramos en frente del horno. Suministro en memoria USB de registros de temperaturas de proceso en archivos cuyo formato es compatible con Excel, lo cual posibilita tener trazabilidad de los procesos térmicos aplicados a los productos. Todo esto integrado como una característica que no le genera ningún costo extra al cliente final ni a C.I.Talsa. Visualización de gráficas de las variables de proceso (como temperaturas, entre otras). Control en ambiente gráfico del regenerador de humo liquido integrado en el mismo panel Siemens. Ilustración y animación de los actuadores involucrados en cada proceso del horno, todo con el fin de que la operación del horno sea lo más amigable posible.

3 Página 3 ALGUNOS DE LOS PROCESOS PRECONFIGURADOS EN EL CONTROL Calentamiento Secado Cocción Duchado Lavado Sostenimiento Extracción Tres procesos alternativos configurables por pantalla.

4 Página 4 COMPONENTES Y CONEXIÓN DEL CONTROL A continuación se ilustra la disposición de los módulos:. A continuación se menciona el orden en que deben de ponerse estos módulos de periferia distribuida, ESTE ORDEN ES MUY IMPÓRTATE PUES SI ESTO SE CAMBIA SALDRÁ UN ERROR DE PROGRAMACIÓN DE HARDWARE, el orden es el siguiente y se menciona de izquierda derecha según la imagen: 1-Fuente alimentación estabilizadora, Referencia: 6EP1332-1SH71 2- Módulo de comunicación Profibus: SIMATIC DP, INTERFACE MODULE IM151-1 STANDARD FOR ET200S; MAX. OF 63 PERIPHERIEMODULES PROFIBUS DP V0. Referencia: 6ES7151-1AA05-0AB0. Nota: Se debe tener presente que a partir del módulo de comunicación, los módulos y/o terminales universales tiene conexión lateral como se ve en las siguientes imágenes

5 Página 5 Se puede observar en la imagen anterior cuatro puntos de contacto, estos son los que realizan la conexión lateral para los módulos de terminales universales-tm, en caso de tener que desconectar estos módulos en la parte inferior tiene una pestaña para desconectar estos, como se ve en la siguiente imagen. 3-El modulo amplificador de potencias está conformado por las referencia: 6ES7193-4CD200AA0 (terminal para amplificador de potencia) y sobre este se desliza él 6ES7138-4CB11-0AB0 (modulo amplificador de potencia).

6 Página 6 4-De este módulo en adelante, se conectan cinco terminales universales con la siguiente referencia 6ES7193-4CA40-0AA0, y sobre estos se colocan los diferentes tipos de módulos. Donde los primeros tres módulos, son módulos de entradas analógicas y de estos tres módulos, los dos primeros son módulos para PT 100 y el tercer módulo es un módulo para termocupla tipo k y los otros dos módulos corresponden a entradas digitales. 5-Dos módulos contiguos con la siguiente referencia: 6ES7134-4JB51-0AB0, en las dos primeras terminales universales de las cinco mencionadas anteriormente, estos serían los módulos para medir temperaturas con PT En la tercera terminal universal, de las cinco mencionadas anteriormente, se pone el modulo con referencia 6ES7134-4JB01-0AB0 que es el módulo de conexión de la termocupla tipo k. 7- En la cuarta y quinta terminal universal se pone los módulos de entradas digitales los cuales tiene las siguientes referencias 6ES7131-4BF00-0AA0, como se ve en la siguiente imagen.

7 Página El cable Profibus va conectado a la pantalla y a la periferia distribuida, y que este tiene una forma de conexión especifica dependiendo de si está conectado a pantalla o a la periferia distribuida.

8 Página 8 Observe que para conectar el cable a la pantalla este tiene una flecha de entrada como se ve en la imagen anterior en el recuadro rojo, y para la periferia el cable estaría conectado donde está la flecha de entrada, se debe recordar que cada conector tiene un suiche que habilita o deshabilita el conector, como se ve en las imágenes anteriores resaltado con círculos. A continuación se muestra como se conecta el cable con los conectores profibus, para esto se deben de tener presentes las siguientes imágenes donde se puede observar como irán las líneas verde y roja del cable con los conectores. Imagen del conector para la pantalla. Imagen del conector para la periferia distribuida. 8- A continuación se pone el modulo amplificador de potencias que está conformado por las referencias: 6ES7193-4CD200AA0 y sobre este deslice él módulo 6ES7138-4CB11-0AB0.

9 Página 9 9-Se continúa conectado las tres últimas terminales universales para las salidas digitales con la siguiente referencia 6ES7193-4CA40-0AA0 y después de conectar estas terminales deslícele los tres módulos correspondientes a las salidas digitales de referencia: 6ES7132-4BF00-0AA0 como se ve en la siguiente imagen Después de realizar toda la conexión de la periferia distribuida y de tener armado el cable profibus se debe de continuar transfiriendo el programa del PLC y del HMI para después transferir la licencia al equipo. Estos procesos serán descritos a continuación. Primero debe conectarse la pantalla a una fuente de 24 Vdc como se ve en la siguiente imagen y se debe de tener presente que esta conexión tiene polaridad. Luego se debe conectar el cable UTP cruzado en el puerto Ethernet de la pantalla y el otro extremo conéctelo al puerto Ethernet del PC. Cable Ethernet UTP-directo Puerto Ethernet Pantalla Puerto Ethernet del PC

10 Página 10 SISTEMA DE AUTODIAGNOSTICO LO QUE PERCIBE EL OPERARIO: El sistema, además de una señal luminosa intermitente y una señal auditiva de tiempos programables, permite la visualización de un mensaje en pantalla (mientras la falla esté presente) indicando la falla activa en el equipo, las fallas pueden ser: Falla de sensores de temperatura. Falla en los suministros de aire, gas, y vapor. Falla en el quemador del horno (en el caso en el que lo tenga) Falla en cualquier de los motores (discriminado para cada motor) Falla en los variadores (discriminado para cada variador de velocidad) Si cualquier de estas fallas se presenta durante la ejecución de un proceso, este se pausa (e indica la pantalla que el proceso está en pausa)

11 Página 11 EN EL MENÚ TÉCNICO: Se encuentran submenús de información referente a las fallas que se hayan presentado, estos menús contienen contadores para cada una de las posibles fallas mencionadas y un informe histórico en el cual se relacionan las fallas que se han presentado, con la hora y fecha del respectivo evento. Tanto el registro histórico de fallas como los contadores de las mismas se pueden poner a cero. Esta función solo es disponible para el personal técnico. Como se observa en la siguiente imagen.