Automatización Industrial Especificación y desarrollo de un POU para control de una Válvula Motorizada.

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1 Especificación y desarrollo de un POU para control de una Válvula Motorizada. Curso 2011/2012 Versión

2 Control de válvula motorizada Índice: equerimientos del cliente... pág. 01 Descripción de la Interface del bloque... pág. 01 Conexionado eléctrico del actuador al PLC pág. 02 Descripción Funcional /Test de verificación pág.03 Programación del código... pág. 06 Tabla de estados... pág. 06 Grafo de estados... pág. 07 Programa del POU... pág. 08 Curso 2009/2010 Pág. 0

3 Control de válvula motorizada equerimientos del cliente. Desarrollar la especificación y una implementación de un módulo de control para una válvula motorizada cuyo controlador es el modelo E-10 de la firma InterApp. En anexo adjunto se puede consultar su hoja de características técnicas. e desea que el módulo pueda ser comandado por una botonera estándar de tres pulsadores: Abre, Cierra, y Paro. Los pulsadores Abre y Cierra son de tipo NA, y el pulsador Paro es NC. Para invertir la marcha del motor, debe ser necesario pasar por paro. Debe ser posible parar la válvula en cualquier punto de su recorrido. erán ignoradas las pulsaciones de marcha en un sentido mientras que el motor está en funcionamiento. Tampoco se considerarán las activaciones simultáneas de varios pulsadores. e desea generar un aviso de avería correspondiente a atasco cuando la válvula tarde más de un tiempo establecido en llegar al final de su recorrido. Descripción de la Interface del bloque. Observando el conexionado eléctrico genérico de la documentación del motor, y al pedir la especificación que la válvula pueda situarse en cualquier posición de su recorrido, es necesario utilizar el esquema de conexionado correspondiente a ON-TOP-OFF de la figura. Esto obliga a destinar dos salidas del bloque para actuar sobre sendos relés que sustituyan al conmutador que gestiona la fase en el esquema. Al pedir la generación de un aviso de avería es necesario añadir, al menos, una salida booleana para ello. i se deseara especificar el tipo de avería, habría que establecer una salida de tipo numérica mediante la cual se sacaría el código correspondiente a la avería detectada. Para las entradas, los requisitos funcionales piden que el bloque pueda ser operado mediante una botonera estándar. Esto implica que existirán tres entradas activas por flanco: una para giro de apertura, otra para giro de cierre, y otra para parada del motor. Las de inicio de giro serán sensibles al flanco positivo mientras que la de paro será sensible al flanco negativo. En el esquema de conexionado eléctrico interno del controlador, se observa que existen dos finales de carrera para informar de la posición correspondiente a la apertura total de la válvula (FC1), o del cierre total de la misma (FC2). Estos finales de carrera constituirán dos entradas todo/nada del bloque. Dichas entradas actuarán por nivel. Curso 2009/2010 Pág. 1

4 Control de válvula motorizada Otro aspecto de la especificación que requiere entradas en la interfaz es la detección de averías por atasco. Esta detección se llevará a cabo determinando si el tiempo que tarda el motor en realizar la maniobra de apertura o cierre supera el máximo establecido. Para ello, será necesario una entrada numérica donde se especifique el tiempo máximo permitido y, dependiendo del lenguaje de programación que se use en la implementación del bloque, una entrada de asignación de temporizador. En el caso que nos ocupa, programaremos el bloque mediante lenguaje de contactos por lo que será necesaria dicha entrada. La interfaz del bloque tendría el siguiente aspecto: En el caso de este controlador, el motor no está protegido mediante relé térmico, por lo que no se considera esta señal. Tampoco se considerará la indicación de posición de la apertura de la válvula, a pesar de que es un equipamiento opcional. En caso de querer incorporar esta funcionalidad, habría que incluir en la interfaz una entrada numérica correspondiente al grado de apertura de la válvula. Conexionado eléctrico del actuador al PLC. Una vez establecida la interfaz del POU podemos definir la conexión eléctrica de las bornas de las tarjetas de entrada y salida del PLC con el controlador del motor de la válvula. El conector de entrada del actuador deberá conectarse a la alimentación mediante dos relés actuados por sendas salidas digitales del PLC según el esquema siguiente. Curso 2009/2010 Pág. 2

5 Control de válvula motorizada Es de notar que en ningún caso sería posible la conexión directa a las salidas de la tarjeta del PLC debido a la potencia del motor (15W) indicada en las hojas de características. Los dos finales de carrera indicadores de válvula totalmente abierta o cerrada deben conectarse a las entradas digitales del PLC según el esquema siguiente. El número de las entradas y/o salidas digitales a las que se conecten los detectores y/o actuadores dependerá de lo especificado en el programa. Descripción Funcional /Test de verificación. Por motivos didácticos, se enunciará la descripción de cada requisito funcional derivado de la especificación del bloque junto con los test de conformidad asociados. Cada descripción funcional irá nombrada con una D seguida de un número. Los test de conformidad asociados a la descripción funcional Dx se nombrarán como Tx.y siendo y el número del test asociado a la descripción Dx. En la documentación de un proyecto, la descripción funcional debe ser un capítulo aparte de los test de verificación. D1.- i se da un pulso en la entrada Cierra mientras el Fcc no está activo, y el motor está parado (salidas Cerrar y Abrir desactivadas), se debe activar la salida Cerrar. En caso contrario, la Curso 2009/2010 Pág. 3

6 Control de válvula motorizada pulsación debe ser ignorada. T1.1.- Activar la entrada Cierra con la entrada Fcc desactivada, y el motor parado. esultado: se debe activar la salida Cerrar. T1.2.- Activar la entrada Cierra con Fcc activado. esultado: las salidas deben permanecer desactivadas. T1.3.- Activar la entrada Cierra con Fcc desactivado, y la salida Abrir activada. esultado: las salidas deben permanecer sin cambios. T1.4.- Activar la entrada Cierra con Fcc desactivado, y la salida Cerrar activada. esultado: las salidas deben permanecer sin cambios. En caso de existir un valor de Timeout para detectar atascos, la cuenta del temporizador no debe reiniciarse. A todos los efectos, el flanco en la entrada debe ser ignorado. T1.5.- Activar la entrada Cierra con la entrada Fcc desactivada, y el motor parado. Cuando se active la salida Cerrar, activar y enclavar la entrada Abre. eguidamente, activar la entrada Fcc. esultado: La salida Cerrar debe desactivarse y la salida Abrir no debe activarse hasta que se desenclave la entrada Abre y se vuelva a pulsar Abre. (Fácil en FC). D2.- i se da un pulso en la entrada Abre mientras el Fca no está activo, y el motor está parado (salidas Cerrar y Abrir desactivadas), se debe activar la salida Abrir. En caso contrario, la pulsación debe ser ignorada. T2.1.- Activar la entrada Abre con la entrada Fca desactivada, y el motor parado. esultado: se debe activar la salida Abrir. T2.2.- Activar la entrada Abre con Fca activado. esultado: las salidas deben permanecer desactivadas. T2.3.- Activar la entrada Abre con Fca desactivado, y la salida Cerrar activada. esultado: las salidas deben permanecer sin cambios. T2.4.- Activar la entrada Abre con Fca desactivado, y la salida Abrir activada. esultado: las salidas deben permanecer sin cambios. En caso de existir un valor de Timeout para detectar atascos, la cuenta del temporizador no debe reiniciarse. A todos los efectos, el flanco en la entrada debe ser ignorado. T2.5.- Activar la entrada Abre con la entrada Fca desactivada, y el motor parado. Cuando se active la salida Abrir, activar y enclavar la entrada Cierra. eguidamente, activar la entrada Fca. esultado: La salida Abrir debe desactivarse y la salida Cerrar no debe activarse hasta que se desenclave la entrada Cierra y se vuelva a pulsar Cierra. (Fácil en FC). D3.- La activación de más de un pulsador a la vez debe ser ignorada. T3.1.- Activar simultáneamente las entradas Abre y Cierra con las salidas desactivadas. esultado: Las salidas deben permanecer en el mismo estado en el que se encuentran. T3.2.- Activar simultáneamente las entradas Abre y Cierra con la salida Abrir activada y la salida Cerrar desactivada. esultado: Las salidas deben permanecer en el mismo estado en el que se encuentran. T3.3.- Activar simultáneamente las entradas Abre y Cierra con la salida Cerrar activada y la salida Abrir desactivada. esultado: Las salidas deben permanecer en el mismo estado en el que se encuentran. T3.4.- Activar simultáneamente las entradas Abre y Paro con las salidas desactivadas. esultado: Las salidas deben permanecer en el mismo estado en el que se encuentran. T3.5.- Activar simultáneamente las entradas Abre y Paro con la salida Abrir activada y la salida Cerrar desactivada. esultado: Las salidas deben permanecer en el mismo estado en el que se Curso 2009/2010 Pág. 4

7 Control de válvula motorizada encuentran. T3.6.- Activar simultáneamente las entradas Abre y Paro con la salida Cerrar activada y la salida Abrir desactivada. esultado: Las salidas deben permanecer en el mismo estado en el que se encuentran. T3.7.- Activar simultáneamente las entradas Cierra y Paro con las salidas desactivadas. esultado: Las salidas deben permanecer en el mismo estado en el que se encuentran. T3.8.- Activar simultáneamente las entradas Cierra y Paro con la salida Abrir activada y la salida Cerrar desactivada. esultado: Las salidas deben permanecer en el mismo estado en el que se encuentran. T3.9.- Activar simultáneamente las entradas Cierra y Paro con la salida Cerrar activada y la salida Abrir desactivada. esultado: Las salidas deben permanecer en el mismo estado en el que se encuentran. D4.- Cuando se active la salida de Abrir o Cerrar, debe iniciarse un temporizador. i el contador acaba su cuenta antes de que se active la entrada del final de carrera correspondiente al término de la operación, la salida Avería debe ser activada y las salidas Cerrar y Abrir, desactivadas. En caso contrario, el temporizador debe ser reseteado. T4.1.- Activar la entrada de Abrir e inhibir la entrada FC1. esultado: Pasado un tiempo de TimeOut la salida de abrir debe ser desactivada, la salida avería debe ser activada y la salida de número de error debe indicar el correspondiente a atasco abriendo (01). T4.2.- Activar la entrada de Cerrar e inhibir la entrada FC2. esultado: Pasado un tiempo de TimeOut la salida de cerrar debe ser desactivada, la salida avería debe ser activada y la salida de número de error debe indicar el correspondiente a atasco cerrando (02). T4.3.- Activar la entrada de Abrir activar la entrada FC1 antes del fin de cuenta del temporizador. esultado: La salida de abrir debe ser desactivada y el temporizador reseteado. T4.4.- Activar la entrada de Cerrar activar la entrada FC2 antes del fin de cuenta del temporizador. esultado: La salida de cerrar debe ser desactivada y el temporizador reseteado. T4.5.- Activar la entrada de Abrir, activar la entrada de Paro antes del fin de cuenta del temporizador. esultado: La salida de abrir debe ser desactivada y el temporizador reseteado. T4.6.- Activar la entrada de Cerrar, activar la entrada de Paro antes del fin de cuenta del temporizador. esultado: La salida de cerrar debe ser desactivada y el temporizador reseteado. D5.- i en estado de avería se activan a la vez las entradas de abrir y cerrar, y no la de paro, durante un tiempo superior a uno dado, se realizará un rearme del sistema pasando al estado de paro. i se suelta alguno de los pulsadores antes del tiempo establecido, el sistema debe seguir en estado de avería. T5.1.- Activar la señal de apertura e inhibir la de final de carrera FC1. Cuando el sistema pase a estado de avería, mantener pulsados abrir y cerrar simultáneamente durante un tiempo superior al establecido. esultado: El sistema debe salir de su estado de avería y pasar a estado parado. T5.2.- Activar la señal de apertura e inhibir la de final de carrera FC1. Cuando el sistema pase a estado de avería, mantener pulsados abrir, cerrar, y paro simultáneamente. esultado: El sistema debe permanecer en su estado de avería y el temporizador no debe iniciar ninguna cuenta. T5.3.- Activar la señal de apertura e inhibir la de final de carrera FC1. Cuando el sistema pase a estado de avería, pulsar abrir y cerrar simultáneamente y soltar abrir antes de que transcurra el tiempo establecido. esultado: El sistema debe permanecer en estado de avería y el temporizador debe resetearse. T5.4.- Activar la señal de apertura e inhibir la de final de carrera FC1. Cuando el sistema pase Curso 2009/2010 Pág. 5

8 Control de válvula motorizada a estado de avería, pulsar abrir y cerrar simultáneamente y soltar cerrar antes de que transcurra el tiempo establecido. esultado: El sistema debe permanecer en estado de avería y el temporizador debe resetearse. T5.5.- Activar la señal de apertura e inhibir la de final de carrera FC1. Cuando el sistema pase a estado de avería, mantener pulsado abrir y cerrar simultáneamente y pulsar también paro antes de que transcurra el tiempo establecido. esultado: El sistema debe permanecer en estado de avería y el temporizador debe resetearse. Programación del código A continuación se propone una posible implementación de este bloque utilizando un modelo de eventos discretos (DE). Tabla de estados Distinguimos cuatro estados estables posibles en el funcionamiento de la válvula: E0 motor parado, E1 motor girando en maniobra de apertura de la válvula, E2 Motor girando en maniobra de cierre de la válvula, E3 avería correspondiente a válvula atascada (motor parado). Con esta definición de estados y las señales de la interfaz, se propone la siguiente tabla de estados. Para su confección se sigue el convenio de indicar el valor lógico que adoptan las señales y no su estado de activación. Marca Estado Actual Transición Próximo estado alidas activas Abre Cierra# E0 Parado Y Paro FC1# Abriendo Paro# E1 Abriendo O Y Abre# Cierra# FC1 Parado ON E1 Abriendo t> TimeOut Avería ON E0 Parado Y Abre# Cierra Paro FC2# Cerrando OFF Paro# E2 Cerrando O Y Abre# Cierra# FC2 Parado OFF E2 Cerrando t> TimeOut Avería OFF E3 Avería Y Abre Cierra Paro Parado Avería t>tiempo Curso 2009/2010 Pág. 6

9 Control de válvula motorizada Grafo de estados De forma gráfica, el grafo de estados del modelo propuesto para el sistema es el siguiente: Leyenda: Curso 2009/2010 Pág. 7

10 IMATIC FB2 07/11/2011 7:32:39 FB2 - <offline> "ControlValvulaMotor" Nombre: Familia: Autor: Versión: 0.1 Versión del bloque: 2 Hora y fecha Código: 07/11/2011 7:31:31 Interface: 31/12/2009 1:11:28 Longitud (bloque / código / datos): Nombre Tipo de datos Dirección Valor inicial Comentario IN 0.0 B_Abre Bool 0.0 FALE Pulsador de apertura NA B_Cierra Bool 0.1 FALE Pulsador de cierre NA B_Paro Bool 0.2 FALE Pulsador de paro NC Temporizador Timer 2.0 Temporizador TimeOut 5Time 4.0 5T#0M FC_1 Bool 6.0 FALE FC_2 Bool 6.1 FALE OUT 0.0 Valor de tiempo que señala atasco Final de carrera que indica válvula completamente abierta Final de carrera que indica válvula completamente cerrada ON Bool 8.0 FALE alida de apertura de válvula OFF Bool 8.1 FALE alida de cierre de válvula Averia Bool 8.2 FALE alida de notificación de avería ErrorNo Byte 9.0 B#16#0 Código de error detectado IN_OUT 0.0 TAT 0.0 E0 Bool 10.0 FALE Marca de estado de motor parado E1 Bool 10.1 FALE E2 Bool 10.2 FALE E3 Bool 10.3 FALE TEMP 0.0 Marca de estado de motor abriendo Marca de estado de motor cerrando Marca de estado de válvula atascada Bloque: FB2 CtrolValvulaMotor Control de una válvula motorizada. Necesita pasar por paro entre maniobras. olución mediante modelado DE. egm.: 1 Inicialización i no hay estado previo, pasa a motor parado. #E3 Página 1 de 4

11 IMATIC FB2 07/11/2011 7:32:39 egm.: 2 Abrir válvula i está parado y sólo le damos a abrir, y la válvula no está completamente abierta, activa la señal de abrir (ON). #B_Paro #B_Abre #B_Cierra egm.: 3 Cerrar válvula i está parado y sólo le damos a cerrar, y la válvula no está completamente cerrada, activa la señal de cerrar (OFF). #B_Paro #B_Cierra #B_Abre egm.: 4 Fin de maniobra de apertura i sólo se pulsa paro o llega al final del recorrido (FC1) el motor se para. #FC_1 #B_Paro #B_Abre #B_Cierra egm.: 5 Fin de la maniobra de cierre i sólo se pulsa paro o llega al final del recorrido (FC2) el motor se para. #FC_2 #B_Paro #B_Abre #B_Cierra egm.: 6 earme de avería i se mantienen pulsados abre y cierra durante más del tiermpo determinado, se sale del estado de avería (rearme). El segmento también repone el código de no error (0). #E3 #Temporiza dor #E3 EN 0 IN MOVE ENO OUT #ErrorNo Página 2 de 4

12 IMATIC FB2 07/11/2011 7:32:39 egm.: 7 Válvula atascada i se supera el timeout establecido, pasa a avería. #Temporiza dor #E3 egm.: 8 Control de tiempos i pasa a abrir o cerrar dispara el perro guardián. Cuando deje de estar abriendo o cerrando, se resetea. i estando en avería se pulsan a la vez abrir y cerrar, se dispara. i se sueltan se resetea. #Temporiza dor _EVEZ Q #TimeOut TW DUAL #E3 #B_Paro #B_Abre #B_Cierra DEZ egm.: 9 Atasco abriendo Err_No 01 aca código de error #1 correspondiente a atasco abriendo. #E3 #ON MOVE EN ENO 1 IN OUT #ErrorNo egm.: 10 Atasco abriendo Err_No 02 aca código de error #2 correspondiente a atasco cerrando. #E3 #OFF MOVE EN ENO 2 IN OUT #ErrorNo egm.: 11 alida motor ON (abrir válvula) i está en el estado Abriendo, activa la salida correspondiente. #ON Página 3 de 4

13 IMATIC FB2 07/11/2011 7:32:39 egm.: 12 alida motor OFF (cerrar válvula) i está en el estado Cerrando, activa la salida correspondiente. #OFF egm.: 13 eñalización de avería. #E3 #Averia Página 4 de 4

14 Control de válvula motorizada Pero el programa anterior espera el mismo tiempo para detectar un atasco (time out) que para rearmar el estado de avería. Aunque en este caso el time out considerado es pequeño y podría aceptarse, de forma general esto no sería admisible. Una solución obvia es utilizar dos temporizadores. No obstante, esa solución aumenta las señales de la interfaz del bloque y, además, merma el número de temporizadores disponibles de forma innecesaria. A continuación se propone una modificación del FB para solucionar el problema. En ella, se usa como valor de cuenta una variable estática. El valor de esta variable se modifica según el estado en que se encuentre el sistema. Curso 2009/2010 Pág. 8

15 IMATIC FB2 07/11/2011 7:23:07 FB2 - <offline> "CtrolValvulaMotor2" Nombre: Familia: Autor: Versión: 0.1 Versión del bloque: 2 Hora y fecha Código: 07/11/2011 7:00:19 Interface: 02/01/ :34:28 Longitud (bloque / código / datos): Nombre IN 0.0 Tipo de datos Dirección Valor inicial Comentario B_Abre Bool 0.0 FALE Pulsador de apertura NA B_Cierra Bool 0.1 FALE Pulsador de cierre NA B_Paro Bool 0.2 FALE Pulsador de paro NC Temporizador Timer 2.0 Temporizador TimeOut 5Time 4.0 5T#0M FC_1 Bool 6.0 FALE FC_2 Bool 6.1 FALE OUT 0.0 ON Bool 8.0 FALE OFF Bool 8.1 FALE Averia Bool 8.2 FALE Valor de tiempo que señala atasco Final de carrera que indica válvula completamente abierta Final de carrera que indica válvula completamente cerrada alida de apertura de válvula alida de cierre de válvula alida de notificación de avería ErrorNo Byte 9.0 B#16#0 Código de error detectado IN_OUT 0.0 TAT 0.0 E0 Bool 10.0 FALE E1 Bool 10.1 FALE E2 Bool 10.2 FALE E3 Bool 10.3 FALE TearmeAveria 5Time T#4 CuentaTemporizador 5Time T#0M TEMP 0.0 Marca de estado de motor parado Marca de estado de motor abriendo Marca de estado de motor cerrando Marca de estado de válvula atascada Tiempo que tienen que permanecer los pulsadores apretados para rearmar la averí Tiempo que se carga en el Temporizador Bloque: FB2 CtrolValvulaMotor Control de una válvula motorizada. Necesita pasar por paro entre maniobras. olución mediante modelado DE. El tiempo de rearme de la avería es fijo de 4s, mientras que el timeout se especifica por la interfaz Página 1 de 4

16 IMATIC FB2 07/11/2011 7:23:07 egm.: 1 Inicialización i no hay estado previo, pasa a motor parado y carga el valor de TimeOut en la cuenta del Temporizador. #E3 EN #TimeOut IN MOVE ENO OUT #CuentaTem porizador egm.: 2 Abrir válvula i está parado y sólo le damos a abrir, y la válvula no está completamente abierta, activa la señal de abrir (ON). #B_Paro #B_Abre #B_Cierra egm.: 3 Cerrar válvula i está parado y sólo le damos a cerrar, y la válvula no está completamente cerrada, activa la señal de cerrar (OFF). #B_Paro #B_Cierra #B_Abre egm.: 4 Fin de maniobra de apertura i sólo se pulsa paro o llega al final del recorrido (FC1) el motor se para. #FC_1 #B_Paro #B_Abre #B_Cierra egm.: 5 Fin de la maniobra de cierre i sólo se pulsa paro o llega al final del recorrido (FC2) el motor se para. #FC_2 #B_Paro #B_Abre #B_Cierra Página 2 de 4

17 IMATIC FB2 07/11/2011 7:23:07 egm.: 6 earme de avería i se mantienen pulsados abre y cierra durante más del tiermpo determinado, se sale del estado de avería (rearme). El segmento también repone el código de no error (0). #E3 #Temporiza dor #E3 EN 0 IN MOVE ENO OUT #ErrorNo egm.: 7 Válvula atascada i se supera el timeout establecido, pasa a avería. #Temporiza dor #E3 egm.: 8 Control de tiempos i pasa a abrir o cerrar dispara el perro guardián. Cuando deje de estar abriendo o cerrando, se resetea. i estando en avería se pulsan a la vez abrir y cerrar, se dispara. i se suelta alguno o se pulsa paro se resetea. #E3 #B_Paro #B_Abre #B_Cierra #CuentaTem porizador TW #Temporiza dor _EVEZ Q DUAL DEZ egm.: 9 Atasco abriendo Err_No 01 aca código de error #1 correspondiente a atasco abriendo. #E3 #ON MOVE EN ENO 1 IN OUT #ErrorNo Página 3 de 4

18 IMATIC FB2 07/11/2011 7:23:07 egm.: 10 Atasco abriendo Err_No 02 aca código de error #2 correspondiente a atasco cerrando. #E3 #OFF MOVE EN ENO 2 IN OUT #ErrorNo egm.: 11 T para rearmar la avería Carga valor de rearme en la cuenta del Temporizador #E3 MOVE EN ENO #TearmeAv eria IN OUT #CuentaTem porizador egm.: 12 T para detectar atasco (avería) Carga valor de TimeOut en la cuenta del Temporizador MOVE EN ENO #TimeOut IN OUT #CuentaTem porizador egm.: 13 alida motor ON (abrir válvula) i está en el estado Abriendo, activa la salida correspondiente. #ON egm.: 14 alida motor OFF (cerrar válvula) i está en el estado Cerrando, activa la salida correspondiente. #OFF egm.: 15 eñalización de avería. #E3 #Averia Página 4 de 4

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