D. Carrica AUTOMATIZACION AUTOMATIZACION. Daniel Carrica UNMDP CONTROL

Transcripción

1 AUTOMATIZACION UNMDP CONTROL AUTOMATIZACION Daniel Carrica

2 AUTOMATIZACION Control de Eventos Discretos (CED).

3 AUTOMATIZACION r + CED Cambio en la planta p Planta s Sensor r s r s t t Como funciona? UNMDP CONTROL

4 AUTOMATIZACION Características CED: sólo ante eventos. eventos discretos. No es control continuo. Acción aleatoria o secuencial. On off. Mantienen las variables dentro de un rango de valores. Mayor jerarquía que el control continuo.

5 AUTOMATIZACION EJEMPLO: PLANTA COMPRESORA DE GAS

6 AUTOMATIZACION V1 C1 EJEMPLO: PLANTA COMPRESORA DE GAS Egreso gas Ingreso gas V2 C2 E1 E2 po To V3

7 AUTOMATIZACION PLANTA COMPRESORA DE GAS Po To Pomáx Tomáx Pomín t t

8 AUTOMATIZACION PLANTA COMPRESORA DE GAS T0 p0 C1,V1 C,V2 V3 E1 E2 Acción * < pmin OFF OFF ON * * C1/V1: ON V3: OFF * < pmin ON OFF OFF * * C2/V2: ON * > pmax ON ON OFF * * C2: OFF * > pmax ON OFF OFF * * C1: OFF * > pmax OFF OFF ON * * ALARMA P: ON >Tmax * * * * OFF OFF E1: ON >Tmax * * * * ON OFF E2: ON >Tmax * ON ON OFF ON ON C1: OFF >Tmax * OFF ON OFF ON ON C2: OFF

9 AUTOMATIZACION PLANTA COMPRESORA DE GAS T0>Tmax p0<pmin p0>pmax C1 C2 V3 E1 E2 Acción * * * C1=1 V3=0 * * * C2= 1 * * * C2= 0 * * * C1= 0 * * * V3= 1 1 * * * * * 0 0 E1= 1 1 * * * * * 1 0 E2= 1 1 * * C1= 0 1 * * C2= 0

10 AUTOMATIZACION CIRCUITOS DE CONMUTACION p0<pmin p0>pmax C1 C2 V3 Acción C1=1 p0<pmin p0>pmax C1 C2 V3 C1 p0<pmin p0>pmax C1 C2 V3 C1 SIMBOLOGIA Contacto NA Bobina NA Contacto NC Bobina NC CIRCUITOS A RELE (TIPO ESCALERA, LADDER) UNMDP CONTROL 10 seg 15 seg

11 AUTOMATIZACION PLANTA COMPRESORA DE GAS CIRCUITOS A RELE (TIPO ESCALERA, LADDER) T0>Tmax p0<pmin p0>pmax C1 C2 V3 E1 E2 V3 C1 C2 C2 C1 AL P E1 E2 C1 C2

12 AUTOMATIZACION Almacén entrada 2 seg UNMDP CONTROL Maquinado 1 2 seg Maquinado 2 10 seg 15 seg 10 seg 15 seg Almacén salida 2 seg

13 AUTOMATIZACION SISTEMA DE EVENTOS DISCRETOS: 1) AE > M1 2) Inicio de M1 3) Espera de t segundos 4) M2 > AS 5) M1 > M2 6) Inicio de M2 7) Vuelvo a (1) UNMDP CONTROL Almacén Entrada 2 seg Maquinado 1 10 seg 2 seg Almacén Salida Maquinado 2 15 seg 2 seg

14 AUTOMATIZACION CIRCUITOS A RELE (TIPO ESCALERA, LADDER) Start M1V AEO AE >M1 Start: botón de comienzo del proceso está activado. M2V M1O FM2 FM1 M1V UNMDP CONTROL ASV M2O AEO E2 IM1 E13 M2 >AS E2 M1 >M2 IM2 AE >M1 M1V: M1 Vacío (no hay piezas) AEO: AE Ocupado (está lleno) E2: espera 2 seg. M1O: M1 Ocupado (está lleno) IM1: Inicio de M1. E13: espera t seg (t=13). FM2: Finalizó M2. ASV: AS Vacío (no hay piezas) M2V: M2 Vacío (no hay piezas) FM1: Finalizó M1. M2O: M2 Ocupado (está lleno) IM2: Inicio de M2.

15 AUTOMATIZACION SISTEMA DE EVENTOS DISCRETOS: Los circuitos a relés Ladder se implementan dentro de los PLC (Programmable Logic Controller) Elementos esenciales de cualquier Sistema de Eventos Discretos: Sensores Actuadores PLC Comunicaciones

16 AUTOMATIZACION SISTEMA DE EVENTOS DISCRETOS: PLC

17 AUTOMATIZACION SISTEMA DE EVENTOS DISCRETOS: Buses de campo PLC

18 AUTOMATIZACION AUTOMATIZACIÓN SCADA. DEFINICIÓN. Supervisory Control and Data Acquisition. Control Supervisado (telemetría o monitoreo). El operador (hombre) toma decisiones que hacen al control del sistema a partir de los datos monitoreados.

19 AUTOMATIZACION SCADA El operador toma decisiones cuando alguna de las variables tiende a salir del rango operativo. SCADA es un CED donde el controlador es el hombre!! SCADA depende entonces de la capacidad y confiabilidad del hombre controlador, ya que está sustentado en el hombre como controlador. El SCADA se aplica fundamentalmente al control operativo del sistema. El rango de valores aceptables se refieren a condiciones operativas, no a condiciones de seguridad.

20 AUTOMATIZACION SCADA El SCADA está complementado por otros CEDs, que no están basados en la confiabilidad del hombre. La seguridad del sistema no puede depender sólo del operador del SCADA. Por lo tanto, cuando se llega a un límite de seguridad se activa la alarma correspondiente, por la cual el operador actúa sobre el sistema tomando alguna decisión. Si el operador no tomara esa decisión, el sistema decide en forma automática. Con SCADA nos referiremos sólo al CED donde actúa el operador humano. El sistema de eventos discretos (donde no actúa el hombre) complementario al SCADA NO ES SCADA.

21 AUTOMATIZACION SCADA: mímicos

22 AUTOMATIZACION SCADA.

23 PLANTA COMPRESORA DE GAS Comunicaciones+ Procesamiento+ Base de Datos+ Control+IU Adquisición+Control Local +Comunicaciones Bus de Campo MTU Comunicaciones RTU V1 C1 Egreso gas po Ingreso gas V2 C2 E1 E2 To V3 UNMDP CONTROL 10 seg 15 seg

24 AUTOMATIZACION P&IDiagrams(Pipingand Instrumentation)

25 AUTOMATIZACION P&I Diagrams

26 AUTOMATIZACION P&I Diagrams

27 AUTOMATIZACION P&I Diagrams

28 AUTOMATIZACION P&I Diagrams

29 AUTOMATIZACION P&I Diagrams

30 UNMDP CONTROL PLC

31 : En cuanto al cableado, qué se necesita para cada sensor binario (tipo Switch)? alimentación + - Electrónica Sensor 4 cables! 2 para el switch y 2 para alimentación del sensor. UNMDP CONTROL

32 : En cuanto al cableado, qué se necesita para cada sensor analógico? alimentación + - Electrónica Señal analógica que envía el sensor Sensor 4 cables! 2 para alimentación del sensor y 2 para la señal analógica. UNMDP CONTROL

33 : Bus de campo PLC

34 : ASi HART Modbus

35 : ASi Actuator Sensor Interface. Siemens, para la interconexión de actuadores y sensores binarios. único cable de dos hilos: transmisión de datos + alimentación de los dispositivos. VBus transmisión Valim t

36 :

37 : ASi Longitud máxima por segmento: 100 metros. Repetidores: permiten extenderlo hasta 600 mts. máximo de 62 esclavos, separados en 2 tramos paralelos de 31 esclavos c/u. Cada esclavo 8 entradas/salidas, entonces red controla hasta 496 E/S digitales. Comunicación esquema maestro esclavo. Maestro interroga a las estaciones enviándoles mensajes de 14 bits. Esclavo responde con mensaje 7 bits. Duración de c/ciclo pregunta respuesta: 150 μs. En c/ciclo se consultan todos los esclavos, más 2 ciclos extras para detección de fallos. Tiempo total: 5ms. Para inmunidad al ruido, codificación Manchester.

38 UNMDP INTRODUCCION A LA ELECTRONICA INDUSTRIAL : ASi Código Manchester

39 : Transmito en corriente y no en tensión: por qué? Mejora ante 2 problemas: cables de gran longitud en entorno ruidoso eléctricamente

40 : ASi

41 : ASi

42 : ASi

43 : ASi

44 : ASi

45 : ASi

46 HART Rosemount 1986, hoy es protocolo abierto. Envía y recibe información digital sobre una señal analógica (4 20mA).

47 HART 4-20 ma Qué pasa cuando se necesita una señal analógica? Es decir, no un 1 o 0 lógico (binaria). Cómo transmitir la información analógica? En corriente, 4 20mA 4mA: es el cero. 20mA: es fondo de escala. El estándar 4 20mA se utiliza en muchos buses de campo, entre ellos el HART.

48 HART 4-20 ma

49 HART Cómo se transmite la info digital? Se utiliza el formato Standard Bell 202 FSK a 1200 bauds: Las frecuencias de 1200 Hz y 2200 Hz representan al «1» y al «0».

50 HART Existen 4 variables: Primaria, Secundaria, Terciaria y Cuaternaria.

51 HART Conexión Punto a Punto (se comunican sólo dos equipos). Variable primaria se transmite 4 20mA. Además, todas las variables se transmiten digitalmente.

52 HART Conexión Multidrop (se comunican más de 2 equipos). La salida analógica de cada instrumento se fija en 4 ma. Todas las variables de todos los equipos se comunican digitalmente.

53 HART Trama Delimitador: Preambulo (5 a 20 Bytes, todos FF) + Inicio (1 Byte) Inicio: 82 (Master a esclavo) 86 (esclavo a Master) Dirección: direcciones de fuente y de destino. PDU: Unidad de Datos de Protocolo Cant Bytes: Estado + Datos [Datos]: Estado (2 bytes, sólo de Slave a Master) + Datos (0 a 25 Bytes) CHEQUEO: 1 Byte UNMDP CONTROL

54 HART Ej: Lectura Datos Caudalimetro Krohne Optiflux 4300 Caudal Volumétrico (m^3/h) Primaria (PV) Temperatura ( F) Secundaria (SV) Caudal Acumulado (m^3) Terciaria (TV) Tiempo de Operación (seg) Cuaternaria (QV) TRAMA PEDIDO: FF FF FF FF FF FF FF E3 1F 03 B PEDIDO: INICIO: 82 COMANDO: 31 (0x1F) CANTIDAD DE BYTES: 3 (0x03) UNMDP CONTROL DIRECCION: 85 (FUENTE) E3 (DESTINO) CHEQUEO: 32

55 HART Ej: Lectura Datos Caudalimetro Krohne Optiflux 4300 PDU RESPUESTA: CODIGO FUNCION: 3 (0x03) CANTIDAD DE BYTES: 26 (0x1A) ESTADO: Caudal Volumétrico (m^3/h) Primaria (PV) Temperatura ( F) Secundaria (SV) Caudal Acumulado (m^3) Terciaria (TV) Tiempo de Operación (seg) Cuaternaria (QV) FF FF FF FF E3 1F 78 B2 03 1A BA 9E FF F AB A8 2B EC 0D 33 4A C3 AA CA A8 INICIO: 86 DIRECCION: 85 (FUENTE) E3 (DESTINO) UNMDP CONTROL PV: (0x410FAB24) m^3/h (0x13) SV: (0x426764A8) F (0x21) TV: (0x4401EC0D) m^3 (0x2B) CV: (0x4AC3AACA) seg (0x33) CHEQUEO: A8 QV: (0x4AC3AACA) seg (0x33)

56 HART Velocidad: 1200 bauds Cantidad promedio de Bytes por transacción c/instrumento: 50 a 60 bytes Cantidad de Instrumentos: 15 Distancia máxima cables: 1850 mts

57 MODBUS Velocidad: la del medio físico utilizado, por ejemplo RS485, vel max= bauds. Cantidad promedio de Bytes por instrumento: 50 a 60 bytes. Cantidad de Instrumentos: 250 Distancia máxima cables: la del medio físico utilizado, si RS485, 1200 mts a 115Kb.

58 UNMDP CONTROL BUSES DE CAMPO 62 6

59 BUSES DE CAMPO Cálculo de tiempo necesario para adquirir un conjunto de sensores: 1) Tiempo adquisición de n sensores = (nxmx8bits)/vel 2) BUS DE CAMPO: velocidad en baudios vel, magnitud de c/transacción en bytes M. 3) Cantidad de Sensores n. Ejemplo: 50 sensores, Fieldbus H1 1) vel=31500 bauds, M=60 2) n = 50 3) T = (50x60x8bits)/31500bauds = 0,76 seg UNMDP CONTROL