ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL

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1 ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA SISTEMA DE TRANSFERENCIA AUTOMÁTICO DE CARGA Y SINCRONIZACIÓN PARA LA ESTACIÓN COTOPAXI, UTILIZANDO UN CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMABLE. TESIS PREVIA A LA OBTENCIÓN DEL TITULO DE INGENIERO ELECTRÓNICO EN LA ESPECIALIZACION DE ELECTRÓNICA Y CONTROL EDGAR FABIÁN ORTEGA CARRION QUITO, NOVIEMBRE DE 1993

2 CERTIFICACIÓN: Certfco que la presente tess ha sdo elaborada en su totaldad por el Sr. Edgar Ortega Camón, bajo m dreccón. Ing. Jorge Molna DIRECTOR DE TESIS

3 DEDICATORIA: A ms padres, por su amor, comprensón y buen ejemplo.

4 AGRADECIMIENTO: Expreso ms snceros agradecmentos al Ing. Jorge Molna por su valosa ayuda y colaboracón. Un gracas muy especal para todo el personal de la compañía INGEMELEC por su apoyo ncondconal para la realzacón de este trabajo, en especal a: Ing. Roberto Moncayo.Ing. Fernando Chavez. Ing. Joel Muela. A los técncos de la Estacón Cotopax por su colaboracón, de manera especal a : Ing. Agustín Sotomayor. Tlgo. Ncola Ramón.

5 ÍNDICE RESUMEN I CAPITULO I: GENERALIDADES Descrpcón general del sstema de almentacón de energía Antecedentes Demanda Línea aérea y cámara de transformacón Descrpcón de la carga nstalada y su confguracón Característcas y funconamento de los generadores nstalados 5 CAPITULO II: EL CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMABLE Defncón Sstemas programables Crcutos electróncos Funcones El Controlador Lógco Programable Arqutectura del sstema programable C.P.U. (Procesador central) Memoras Elementos de nterface Perfércos Estructura general del P.L.C Lenguajes de programacón Lenguaje Booleano Estructura y sntaxs del lenguaje Grafcet Evolucón del Grafcet 23

6 Pag Lenguaje a contactos Varables bts Varables palabras Ejecucón de un programa a contactos Ejemplo de aplcacón general Crteros técncos que deben consderarse para la aplcacón de sstemas programables Estructura de un automatsmo Especfcacones técncas para la seleccón de un P.L.C, Realzacón de un automatsmo con el P.L.C Instalacón y elementos necesaros Ventajas y aplcacones de un sstema programable. 47 CAPITULO III: DISEÑO DEL SISTEMA DE TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN Condcones y requermentos del proyecto Característcas de operacón de los equpos de manobra y regulacón exstentes Dsyuntores prncpales de potenca, Controlador de velocdad Regulador de voltaje Desarrollo del programa para el P.L.C Condcones de funconamento del sstema de transferenca Condcones de funconamento del sstema de sncronsmo Operacón en paralelo de generadores, Condcones de operacón Determnacón de entradas y saldas del P.L.C Entradas Saldas Implementacón del programa en el P.L.C Condcones de pérdda y reanudacón de tensón en el P.L.C Encenddo del generador. 78

7 Pag Incremento de velocdad del generador Alarmas del generador Opcón de transferenca G1/G Sncronzacón semautomátca Instalacón y puesta en marcha del sstema Manual de operacón: funconamento Funcón de los comandos Operacón de transferenca Operacón de sncronzacón 97 CAPITULO IV: SUPERVISIÓN Y MONITOREO DE SEÑALES Característcas prncpales de la Undades Termnales Remotas Relés de control Entradas de estado Operacón y programacón Operacón Programacón Implementacón del software para montoreo y control. 109 CAPITULO V: PRUEBAS GENERALES DEL SISTEMA Descrpcón de condcones de fallay emergenca Pruebas del sstema de transferenca, Pruebas del sstema de sncronsmo. 116

8 Pag. CAPITULO VI: CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES Conclusones Recomendacones. 120 ANEXO A: Característcas técncas del P.L.C. ANEXO B: Característcas técncas de la R.T.U. y software Power Vew. ANEXO C: Lstado del programa. ANEXO D: Planos. BIBLIOGRAFÍA.

9 RESUMEN: OBJETIVOS Y ALCANCE El Centro de Levantamentos Integrados de Recursos Naturales por Sensores Remotos, CLIRSEN, tene a su cargo la operacón de la Estacón Cotopax, su operacón requere de la entrega de energía eléctrca confable. Para lograr este propósto, se realza el proyecto de Interconexón Eléctrca de la Estacón al Sstema de la Empresa Eléctrca Quto, que comprende: a) Construccón de la acometda de energía eléctrca, red aérea de alta tensón. b) Construccón de la Cámara de transformacón, y c) Remodelacón del tablero prncpal de control de la Casa de máqunas. Dentro de este punto, se realza el presente trabajo cuyo objetvo es el desarrollar e mplementar un sstema de transferenca y sncronsmo entre dos generadores y la red de energía de la Empresa Eléctrca, utlzando un Controlador Lógco Programable (PLC). El proyecto contempla: - El estudo del funconamento de cada uno de los equpos. - La ntegracón a un control central basado en un PLC. - El montoreo permanente de los parámetros eléctrcos a través de Undades Termnales Remotas (RTU). - El desarrollo del programa lógco de funconamento. El sstema permte realzar operacones de transferenca en modo manual )' automátco entre red y un generador y, la operacón en paralelo entre red-generador ó entre generadores. El control ncluye todas las condcones de funconamento normal, emergenca y alarmas, de los dos generadores y de la red. Las Undades Termnales Remotas envían señales de control haca el PLC, para que se tome la decsón adecuada para un buen funconamento del sstema. Se presenta adconalmente Jos esquemas de conexón eléctrca de acuerdo a la mplementacón realzada y, las pruebas generales para la puesta en marcha,

10 CAPITULO I GENERALIDADES

11 GENERALIDADES 1 GENERALIDADES 1.1 DESCRIPCIÓN GENERAL DEL SISTEMA DE ALIMENTACIÓN DE ENERGÍA ANTECEDENTES El Centro de Levantamentos Integrados de Recursos Naturales por Sensores Remotos "CLIRSEN", tene a su cargo la operacón de la Estacón Cotopax. Para la operacón de la estacón, se requere la provsón de energía eléctrca confable, para cumplr este propósto, se realza el proyecto de Interconexón Eléctrca de la Estacón Cotopax al sstema de la Empresa Eléctrca Quto S.A. y comprende: a) Construccón de la acometda de energía eléctrca, red aérea de alta tensón. b) Construccón de la Cámara de Transformacón, y c) Remodelacón del tablero prncpal de control de la Casa de Máqunas. Adconalmenete, se mantene el sstema de generacón con motores a desel exstente para obtener un sstema redundante de entrega de energía eléctrca. El presente trabajo tene como objetvo realzar un sstema de gran confabldad para manejar la entrega de energía a la Estacón Cotopax con opcones de transferenca entre red y generadores y sncronsmo entre red y un generador ó entre generadores. El sstema de control central es un PLC (Controlador Lógco Programable) DEMANDA De acuerdo con los datos obtendos y conforme al estudo de carga y demanda eléctrca, el requermento eléctrco es el sguente: CARGA INSTALADA: Equpos electróncos: (techncal bus) Equpos de fuerza: (utflty bus) Ilumnacón: 150 Kva, 250 Kva. 50 Kva.

12 GENERALIDADES Sala de uso múltple Total Carga Instalada: 150 Kva. 600 Kva, ESTUDIO DE LA DEMANDA: Factor de smultanedad de uso: 0.7 Demanda eléctrca requerda 420 Kva. Reserva futura 20% 84 Kva. Demanda Total: 504 Kva, Nota: datos proporconados por el personal técnco del Cursen LINEA AEREA Y CÁMARA DE TRANSFORMACIÓN La acometda aérea de alta tensón la consttuye una lnea prmara trfásca de 22,8 Klovoltos que parte del Chaup a 11 Km de la Estacón. El recorrdo de la Knea es a lo largo de la Panamercana, en la franja de proteccón de 15 metros, las estructuras utlzadas son del tpo LV para líneas de transmsón, el tpo de cable es ACSR de alumno con alma de acero No. 1/0 AWG. La red subterránea de alta tensón va en ductos y el cable es unpolar de cobre apantallado para 24 Kv. No. 2 AWG. El secconamento y proteccón se tene en el sector de la dervacón (Chaup), con secconadores portafusbles apagachspas, para operacón bajo carga, 27 Kv., 100 A. Al fnal de la línea aérea e nco de la acometda subterránea se tene secconadores portafusbles del tpo convenconal aberto 27 Kv. 100 A. Ambos llevan fusble tpo K de 25 A. La Cámara de transformacón compacta está montada sobre cubículos modulares, están dmensonados para la clase 25 Kv., conforme a las normas IEC. publcacón 298, probados a una tensón de mpulso de 125 Kv. y a una tensón de prueba de frecuenca ndustral de 50 Kv. El prmer módulo corresponde al sstema de medcón de potenca actva y reactva que se la hace en el lado de alta tensón.

13 GENERALIDADES En el segundo gabnete se tene el secconador bajo carga del tpo normal ATR- P2, que consta del nterruptor de 24 Kv., 450 A., con acconamneto del nterruptor prncpal y secconador a terra con un sstema de nterbloqueo que permte abrr la puerta del nterruptor sólo cuando se ha desenergzado el msmo. Adconalmente lleva 6 fusbles de 24 Kv. 25 A, con dsparo de percutor al fundrse el fusble. El transformador tene una potenca nomnal de 500 Kva. trfásco, relacón /121 voltos, grupo de conexón Dyn5, taps 4x 2.5%. Está provsto de un relé Buschoolz para proteccón de humedad, are o falla de deléctrco. La salda de baja tensón se derva de los bushngs del transformador con alambre de cobre asaldo, con capacdad de conduccón de 1500 A.s para llegar al dsyuntor prncpal de 3 polos 1600 amperos, conformando así la Cámara de transformacón compacta. La almentacón al tablero de control y dstrbucón general se hace por medo de un conductor de 4x 250 MCM para las. fases y de 2 x 250 MCM para el neutro, conectándose a dos dsyuntores termomagnétcos de 3P x 1600 A, que almentan la carga. El plano # 1 muestra un dagrama unfílar de la nterconexón eléctrca. 1.2 DESCRIPCIÓN DE LA CARGA INSTALADA Y SU CONFIGURACIÓN El esquema de barras de dstrbucón eléctrca del tablero de control general se muestra en el dagrama unflar del plano # 1, y es del tpo "barra partda"., con barras técnca y de servcos. Exste un transformador que eleva el voltaje de 208/220 a 4160 voltos, para servcos pesados, para almentar a la Estacón de EMETEL que se encuentra a 1.5 Km. y para abastecer de energía al Parque Naconal. La barra técnca almenta exclusvamente al sstema de equpos técncos para la recepcón de nformacón sateltara, comprende báscamente la almentacón del sstema dé computacón para el rastreo de satéltes, del sstema de grabacón de datos, del sstema de procesamento de nformacón y del sstema para el movmento de las antenas de

14 GENERALIDADES recepcón. Cada uno de estos sstemas tene proteccones y secconadores a lo largo del crcuto de carga. La barra de servcos (utlty), almenta a todos los equpos de fuerza de la Estacón como son: bombas de agua, compresores, sstema de calefaccón central y los que se encuentran en cada dependenca, sstemas de calentamento de agua, etc. Asmsmo almenta a todo el sstema de lumnacón y tomacorrentes de servcos generales. La presenca de motores que reahzan varos arranques al día provoca que la demanda de carga de la estacón varíe consderablemente a dferentes horas. 1.3 CARACTERÍSTICAS Y FUNCIONAMIENTO DE LOS GENERADORES INSTALADOS El equpo de generacón propo de la Estacón Cotopax consste de dos motores desel Caterplar, modelos D y D - 398, cuyas característcas más mportantes son: Son sstemas a desel con enframento por crculacón de agua, su arranque se realza con un banco de baterías de 36 voltos DC. Debdo a la altura y condcones clmátcas, están equpados con calentadores en las cámaras de combustón las cuales son energízadas por corrente contnua entregado desde el banco de baterías ayudando a un rápdo calentamento en el momento del encenddo del equpo. Este sstema se conoce como "precalentarnento". Cada calentador consume aproxmadamente 4 amperos mentras se conecta el swtch de precalentamento, corrente relatvamente pequeña s se compara con la comente del motor de arranque que puede llegar a los 800 amperos cuando el nterruptor está en la poscón de arranque. [10]. El nterruptor de comando del motor, de tres poscones, conecta a los calentadores en la poscón de precalentamento mentras que en la poscón de encenddo, da energía al motor de arranque del grupo y además a los calentadores de las cámaras, acelerando el proceso de encenddo. Para el control de la velocdad se usa gobernadores de velocdad del tpo UG8 que báscamente es un pequeño motor que tene nversor de gro y se acopla al sstema mecánco del grupo electrógeno, para el control de su velocdad. Para evtar que se produzca un embalamento ncal, el gobernador de velocdad se ajusta a 600 rpm. al momento del arranque del grupo.

15 GENERALIDADES Los sstemas de alarmas y segurdades que ncorpora la maquna motrz son: Una proteccón mecánca montada sobre la máquna motrz^ que protege al motor contra sobrevelocdades y adconalmente una proteccón contra baja presón de acete. Interruptor de sobretemperatura de agua, Interruptor de baja presón de acete. Estos sensores actúan sobre la solenode de paro del equpo en el caso de superar sus valores de ajuste. A cada máquna motrz se tene asocado un radador y ventlador para el recrculamento del agua de enframento. La potenca del motor del ventlador es de 5 H.P. La secuenca para el funconamento de un generador es: 1) Precalentar las cámaras de combustón por un período sufcentemente largo para lograr un encenddo rápdo. 2) Conectar el motor de arranque, (36 voltos DC), durante unos segundos hasta que el motor se encenda. Se debe tomar en cuenta que el control de velocdad en el momento del arranque debe estar ajustada a 600 rpm. 3) Subr la velocdad del generador al valor nomnal (1200 rpm), utlzando el gobernador de velocdad. 4) Conectar el regulador de voltaje. 5) Esperar el tempo sufcente para que la temperatura del generador alcance por lo menos los 130 grados Fahrenhet (55 grados centígrados), temperatura a la cual se puede conectar carga. 6) Conectada la carga, se debe encender el radador de enframento que mantene la temperatura dentro de los límtes de los 180 grados fahrenhet (82 grados centígrados). Sobre esta temperatura se tene un sobrecalentamento y actúan las proteccones de temperatura.

16 GENERALIDADES 7 7) Luego de qutar la carga, se debe trabajar en vacío para enfrar la máquna, se baja la velocdad a 600 rpm y puede ser apagado el grupo. Los generadores acoplados a las máqunas motrces son: GENERADOR # 1: COLUMBIA ELECTRIC MANUF. CO. 438 Kva/ 350 Kw, voltos, 80% factor de potenca., trfásco (4 hlos), 60 Hz rpm., sobrecarga del 20% durante 2 horas. Exctatrz: Columba Electrc 6.5 Kw./ 125V/ 52 A. / 1200 rpm. exc. volts GENERADOR # 2: KATO ENG. CO. 625 Kva./500Kw, voltos, 80% factor de potenca, trfásco (4 hlos), 60 Hz rpm., sobrecarga del 20% durante 2 horas. Exctatrz: Brushless 1000 vatos/ 50 voltos / corrente de campo 5.4 A.

17 CAPITULO II EL CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMABLE

18 El PLC 9 2 EL CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMABLE 2.1 DEFINICIÓN SISTEMAS PROGRAMABLÉS" "** Un sstema programable es un dspostvo electrónco que permte procesar datos con el objeto de producr resultados utlzables en una aplcacón específca. [1]. El procesamento se realza medante el uso de funcones lógcas que consderan una sere de estados ON/OFF. Todas estas funcones son realzadas por crcutos electroncos.de tecnología VLSI, es decr, un dspostvo ntelgente (mcroprocesador) controlado por programa almacenado CIRCUITOS ELECTRÓNICOS. Analógcos. En general los crcutos electróncos pueden ser de dos clases: Dgtales y Dgtal: un crcuto dgtal sólo puede reconocer dos stuacones: Presenca de señal = ON (1) Ausenca de señal = OFF (0) Analógco: un crcuto analógco puede determnar además de la presenca/ausenca de señal, tambén su valor, es decr, la presenca de señal está acompañada por un valor que generalmente está entre certos rangos de acuerdo a las normas nternaconales. En un crcuto analógco están coordnados punto por punto dferentes nformacones en un campo contnuo de valores del parámetro de señal de salda FUNCIONES Las funcones que puede realzar un sstema programable son: Operacones lógcas entre dos datos. Comparacón entre dos datos y consguente eleccón Transferenca y memorzacón de datos.

19 El PLC 10 De las funcones menconadas se puede deducr una consderar un sstema programable: estructura mínma para Un dspostvo capaz de efectuar las operacones artmétcas y de comparacón (Undad Central de Proceso C.P.U.). Un dspostvo capaz de memorzar los datos (memora). Un dspostvo capaz de aceptar datos y dar resultados, (dspostvo de entrada/salda). El esquema es mostrado en la fg 2.1. CPU 1 1 SUS DE DATOS MEMORIAS 1 BUS DE CONTROL, 1 DISPOSITIVOS ' E / S ^,, DATOS HACIA EL EXTERIOR»- DATOS PROCEDEKTE5 DEL EXTERIOR fg 2.1. ESTRUCTURA MÍNIMA DE UN SISTEMA PROGRAMABLE EL CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMABLE Un Controlador Lógco Programable es un sstema programable dseñado para realzar control en tempo real, con una aplcacón específca: automatzacón de los procesos ndustrales en base a un programa lógco que cumple una tarea determnada. De acuerdo a normas nternaconales, se puede defnr a un PLC como "Un aparato electrónco de operacón dgtal que usa una memora programable para el almacenamento nterno de nstruccones para funcones específcas tales como: artmétcas, secuencas lógcas, temporzacón, conteo; controlando medante módulos analógcos ó dgtales, varos tpos de máqunas o procesos".

20 EIPLC 11 Se defne en forma común como un computador ndustral que acepta entradas de nterruptores y sensores, evalúa éstos de acuerdo al programa almacenado y genera saldas para el control de maqunas y procesos. Debe cumplr una sere de exgencas como son: El ambente: el PLC puede estar sometdo a nfluencas físcas, (temperatura, humedad, vbracones, etc.) nfluencas eléctrcas (señales parástas) y condcones de almentacón. Condcones de almentacón: las íuentes de almentacón en general presentan perturbacones tales como varacón de tensón, mcrocortes, señales parástas, etc. El PLC, mantene un amplo margen de toleranca para aceptar estas perturbacones, ya que las fluctuacones están entre el + 10% y - 15%. Para las correntes parástas se utlza un fltro a nvel de la almentacón. 2.2 ARQUITECTURA DEL SISTEMA PROGRAMABLE La estructura básca de un sstema programable se muestra en la fgura 2.2. BUS DE DATOS ENTRADAS BUS DE DIRECCIÓN BUS DE CONTROL fg SISTEMA PROGRAMABLE BÁSICO

21 El PLC C.P.U. (PROCESADOR CENTRAL) Realza dos funcones prncpales: rge todos los demás componentes (undad de comando) y efectúa todos los cálculos y operacones lógcas (undad de tratamento). La ejecucón de una sere de nstruccones que consttuyen el programa de funconamento, se da medante el uso repettvo de algunas operacones: Lectura de la nstruccón y decodfcacón. Lectura de operandos. Ejecucón de la nstruccón. La C.P.U. es el elemento más complejo dentro de un sstema programable, como puede verse en la fgura 2.3., sus elementos prncpales son: Bus nterno: cumple la funcón de transferr nformacón dentro del sstema programable. Acumuladores y Regstros: en estos componentes se memorzan los datos antes y después del tratamento. Decodfcador: Es el crcuto que traduce las nstruccones de un programa en una sere de mpulsos eléctrcos. Bus de control: Son gobernados por el crcuto anteror, y generan las señales para el funconamento de los demás componentes. ALU (Undad Artmétca y Lógca): Realza los cálculos y las operacones lógcas. Procesa los datos traídos desde memora, de acuerdo a lo determnado por la decodfcacón de la nstruccón en ejecucón. El número de bts que la ALU puede procesar en paralelo se conoce con el nombre de "longtud de palabra" [1]. de MEMORIA. Por lo general se dce que la CPU lo consttuyen el PROCESADOR y la undad

22 EIPLC 13 UNIDAD DE TRATAMIENTO UNIDAD DE COMANDO A A BUS DE DATOS ACUMULADOR REG. INSTRUC. V "V UNIDAD ARITMÉTICA Y LÓGICA / DECODIFICADOR SECUENCIADQR V CONTAD. PROGRA. I I BUS DE DIRECCIONES BUS DE % 2.3 UNIDAD CENTRAL DE PROCESO MEMORIAS Dspostvos que almacenan nformacón y contenen en forma nstruccones que consttuyen el programa y los datos que deberán usan ejecucón del msmo. La fgura 2.4 representa los dferentes tpos de memora. bnara las - Memoras de sólo lectura (ROM) : son memoras para almacenamento de datos y programas que no varían durante la operacón; se usan para programas que no se han de modfcar. Las memoras se fabrcan con los datos ya escrtos y por lo tanto no se pueden modfcar, aunque se puede tener un tpo de memora que puede ser programada por el usuaro y reprogramadas para frecuentes cambos, que son las llamadas memoras EPROM. [2] -Memoras de lectura y escrtura: son las llamadas RAM o de acceso aleatoro, se puede leer o escrbr, son de acceso aleatoro debdo a que el tempo para la obtencón del dato o la puesta del msmo dentro de la memora, es ndependente de la localzacón del últmo dato obtendo o guardado.

23 El PLC 14 Este tpo de memoras pueden ser dnámcas o estátcas. Cuando son estátcas son hechas a base de ftíp-flops, mentras que las dnámcas o volátles necestan de un flujo contnuo de energía para mantener la nformacón. [2]. MEMORIAS ESTÁTICAS ' JRA Y TURA DINÁMICAS * t SOLO LECTURA r~ ROM t EPROM 1 1 MEMORIAS EN SERIE RAM fg.2.4 MEMORIAS ELEMENTOS DE INTERFACE: Crcutos medante los cuales el sstema puede comuncarse con el exteror: Sstema de entradas/saldas: es un crcuto electrónco que adapta las señales lógcas provenentes de la GPU en señales compatbles con el proceso y vceversa. Es el encargado de fltrar las dferentes señales recbdas o envadas desde o haca los componentes externos del sstema de control. Bus nterno: es el medo de comuncacón que enlaza a los dstntos módulos dentro de la CPU. Buffer del bus de dreccones: se encarga de mplementar el nterface entre el bus de dreccones y el bus nterno del mcroprocesador. Buffer del bus de datos: Interface entre el bus de datos externo y el bus nterno del mcroprocesador. es un bus bdrecconal, por lo tanto tene un dspostvo de control de dreccón (entrada o salda) PERIFÉRICOS: Todos los dspostvos que no forman parte de los crcutos nternos, como controladores de dsco, teclados, dsplays, etc.

24 El PLC ESTRUCTURA GENERAL DEL PLC El controlador lógco programable, además de tener un mcroprocesador con todos los elementos descrtos anterormente, ntegra los elementos necesaros para poder ser nstalado en un medo ndustral, es decr : Undad Central de Procesamento con procesador y elemento de memora. Fuente de poder, toma un voltaje alterno o contnuo de almentacón, lo converte en un voltaje contnuo de adecuado nvel para proveer de energía a la CPU5 al sstema de entradas y saldas del CPU, y en algunos casos con las entradas externas al PLC. Sstemas de entradas para señales de sensores, pulsantes, etc. Sstema de saldas con elementos como relés, transstores o tracs. Sstema de comuncacón con el programador y la memora externa. Señalzacón del estado de entradas y saldas y del estado del PLC. Adconalmente al sstema propo del PLC, se tene un dspostvo programacón, para la edcón y verfcacón del programa del usuaro. de NOTA: Para el desarrollo de la aplcacón prersentada en este trabajo se utlzó un PLC marca TELEMECANIQUE, de la sere TSX - 172, por lo que las referencas sobre su estructura y programacón se basan en el menconado PLC3 aunque la estandarzacón de los sstemas programables permte decr que con lgeras varacones, la estructura y programacón se acoplan a otros PLC's. En la fgura 2.5 se muestra en forma esquemátca la asocacón entre el mcroprocesador y los elementos extemos para conformar un PLC. En la fgura 2.6 se tene una vsta del PLC con todos sus elementos.

25 EIPLC 16 SISTEMAS DE SAUDAS A RELÉS 9 0 P INTERFACE DEL CONTROL DE SAUDAS MICROPROCESADQR DISPLAY DE STATUS DE E/S TArON XI DEL IA DE ADA V,., PLC COMUNICACIÓN RS-485 SISTEMA DE EhíTRADAS fg.2.5 CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMABLE 2.3. LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN Las dferentes formas de tratamento y solucón de los ploblemas de automatzacón y control de procesos, conducen a la concepcón de una gran número de lenguajes de programacón. Cada lenguaje depende del tpo de problema (gestón matemátca, físco, mecánco, etc). En los Controladores Lógcos Programables los lenguajes más utlzados son : a) Ecuacones booleanas. b) Grafcet c) Lenguaje de contactos, d) Esquema de funcones.

26 ELPLC 17 (12) (4) @ u o : 1 Almentacón 2 Fuente 24VCC-25ümA 3 Toma termnal 4 Señalzacón del estado del autómata 5 Emplazamento de pla para salvar programa de RAM 6 Emplazamento paro cartucho memora EEPROM 7 Entradas todo / nada 8 Saldas todo / nada 9 Vsualzacón del estado de las entradas / saldas 10 Conexón para extensón del bus entradas / saldas 11 Borneros ( smulacón ) 12 2 entradas rápdas eventuales 13 1 contador temporzador rápdo fíg 2.6 PROGRAMADOR TELEMECANIQUE TSX-17

27 El PLC LENGUAJE BOOLEANO Corresponde a una lsta de nstruccones utlzando operadores lógcos, su operacón se basa en la artmétca booleana. Se lo ha adaptado para que pueda exstr una correspondenca entre un dagrama eléctrco normalzado y una lsta de nstrucccones lógcas. Se basa en os conectvos lógcos: AND para proposcones smultáneas, (contactos en sere) OR para proposcones conjuntas (contactos en paralelo) XOR para proposcones mutuamente excluyentes. Un programa en lenguaje booleano se compone de una relacón de nstruccones referencadas por dreccones. Una nstruccón se compone de: Un códgo operacón que ndca el tpo de operacón a ejecutar. ejm.: operacón lógca Y (AND) : códgo A. operacón lógca O (OR) : códgo O. Un operando que ndca el objeto sobre el cual se efectúa la operacón, compuesto de dos partes: Ejemplo: - su tpo: ejemplo Entrada (T), Salda (O). - su dreccón geográfca ( dentfcacón de la ubcacón físca del tpo de objeto) dreccón nstruccón S0002 A 10,03 códgo operando operacón El drecconamento de una entrada o de una salda se defne con los sguentes caracteres: I (nput) para una entrada, O (output) para una salda. el número de módulo, ya que el PLC se compone de su módulo base y de un número

28 EIPLC 19 máxmo de 3 extensones, por lo tanto, se debe drecconar cada módulo: 0 para el módulo de base. 1 para el prmer módulo de extensón, etc. una coma el número de la vía} que se refere al número ndcado en la entrada o salda. En el ejemplo anteror se tene 10,03: se refere a la entrada # 3 del módulo O o módulo de base. Como parte del programa de nstruccones dentro del lenguaje booleano el PLC dspone de: - 19 bts o banderas que ndcan el estado del sstema. - 3 bts utlzados como bases de tempo de 100 ms, Is y 1 mnuto. - 2 bts nternos para arranque en fo o en calente para el control de un proceso en caso de corte de energía bts o relés auxlares temporzadores con tempos calbrables entre 10 ms y 9999 mnutos contadores de eventos con valor de cuenta ajustable de O a 9999 y posbldad de conexón en cascada. - 8 regstros de desplazamento de 16 bts cada uno. - 8 sstemas paso a paso (programador de levas), con capacdad de 256 pasos cada uno. - 1 contador temporzador rápdo, [5] Los códgos de operacón son: L A O xo IM S R (load) leer el estado de un bt. (and) Y lógca, contactos en sere, (or) O lógca, contactos en paralelo, (or) O exclusva, memora ntermeda. colocacón del resultado en un operando, colocacón de la nversa del resultado, puesta a 1 ncondconal (seteo). puesta a cero ncondconal (reseteo). Los códgos para los operandos: I/O : entradas o saldas. B : bts nternos ( = O a 255)

29 ELPLC 20 SY: bts sstemas. Bloques funcón: T : fcemporzadores. C : contadores. SC : paso a paso. Ejemplo: Encenddo secuencal de tres contactores Cl, C2 y C3 con un pulsante de paro general, de tal forma que el tercer contactor se encenda 10 segundos después del segundo contactor y sn necesdad de tener un pulsante de marcha. Solucón: 1) Se realza el dagrama eléctrco del problema propuesto, fíg. 2.7 L,?l*,, =Wb1 14 'l [ r *j t_] "' J /C , /bl 24' /C3 L2 6 1 rm r e2 A1 I C1 A2 ^ r r 1 2 A1 I C2tt A2 ^ ^01 I A1 A2 O h3 r fg. 2.7 DIAGRAMA ELÉCTRICO DE COMANDO DE 3 MOTORES 2) asgnar entradas y saldas a los elementos externos al PLC, como son los pulsantes de marcha, de paro y a los contactores. pulsante de marcha del motor 1: pulsante de marcha del motor 2: pulsante de paro general: entrada 1 = 10,01 entrada 2= 10,02 entrada 3= 10,03 (bl) (b2) (b4) contactor del motor 1: contactor del motor 2: contactor del motor 3: salda 1= O0}01 salda 2= O0,02 salda 3= O0,03 (el) (c2) (c3)

30 EIPLC 21 3) realzar la programacón en lenguaje booleano de acuerdo al dagrama eléctrco La programacón del sstema se muestra en la Tabla 1. Se puede observar que se elmna el relé de tempo externo. Tabla # 1: Programacón para el encenddo manual de 3 motores usando un PLC. DIRECCIÓN OPERANDO OPERACIÓN OBSERVACIONES S0001 L 10,01 MARCHA M#l S0002 O O0,01 ENCLAVAMEENTO S0003 A 10,03 PARO GENERAL S0004 = O0,01 AL CONTACTOR S0005 L 10,02 MARCHA M #2 S0006 A O0,01 SECUENCIA S0007 O O0}02 ENCLAVAMIENTO S0008 L 10,03 PARO GENERAL S0009 A IM MEMORIA INTERMEDIA S0010 = O0,02 AL CONTACTOR S0011 = TOO T = 10 SEGUNDOS S0012 L TOO S0013 O O0,03 ENCLAVAMIENTO S0014 A 10,03 PARO GENERAL S0015 S0016 = EP O0,03 MOTOR #3 * S0017 NOP ESTRUCTURA Y SINTAXIS DEL LENGUAJE GRAFCET El lenguaje GRAFCET pennte representar gráfcamente y en forma estructurada el funconamento de un proceso secuenca!, entendéndose como tal a un proceso en donde las funcones sempre segurán una secuenca determnada.

31 ELPLC 22 El Grafcet o dagrama funconal descrbe los procesos a automatzar resaltando las accones y los fenómenos que los provocan; es por lo tanto una representacón totalmente lgada a la evolucón del proceso, lo que faclta enormemente el dálogo entre personas de nveles de formacón de ngenería y técncas dferentes. El Grafcet (Gráfco Funconal de Control de Etapas - Transcones), representa la sucesón de las etapas en un cclo. La evolucón del cclo etapa por etapa, se controla por una transcón colocada entre cada etapa. La descrpcón gráfca del comportamento de un sstema stuacones se efectúa con la ayuda de símbolos gráfcos smples: [6] y sus dferentes Etapa: a la cual están asocados las accones a efectuar, se entende que los acconamentos no se realzarán hasta que las etapas sean actvas. Transcón : a la cual están asocadas las condcones lógcas a cumplrse. Una etapa no puede llegar a estar actva, hasta que la etapa anteror no lo sea y se cumpla la transcón; en estas condcones la etapa en cuestón pasa a ser actva, desactvándose la anteror. Unón orentada: que une las etapas a las transcones y las transcones a las etapas. Un programa realzado en grafcet no necesaramente es una secuenca lneal, ya que se puede dar otro tpo de posbldades: Actvacón smultanea de etapas que se puede dar luego de una condcón o transcón lógca real, creando camnos "paralelos" que funconan smultáneamente. Secuencas Condconales," que se dan cuando se tene condcones o transcones lógcas las cuales no se actvan, creando camnos paralelos pero uno solo está actvo a la vez. NOTA: Este modo de programacón está normalzado a nvel europeo. En franca NFC y en Alemana homologado DIN. [6]. La fgura 2.8 muestra las dferentes opcones y los símbolos para la escrtura del lenguaje grafcet.

32 ELPLC 23 La sntaxs del Grafcet es senclla: la alternanca ETAPA - TRANSICIÓN - TRANSICIÓN - ETAPA debe ser sempre respetada cualquera que sea la secuenca por recorrer; dos etapas no deben estar nunca undas drectamente, deben estar separadas por una transcón. dos transcones no deben estar nunca undas drectamente, deben estar separadas por una etapa EVOLUCIÓN DEL GRAFCET [6] 1. Stuacón ncal: La stuacón ncal caracterza el comportamento ncal de la parte de mando y corresponde a las etapas actvas al prncpo del funconamento. ncales. En los automatsmos cíclcos, la stuacón ncal está caracterzada por las etapas 2. Valdacón de una transcón: Una evolucón de la stuacón de un Grafcet corresponde a la valdacón de una transcón que sólo puede producrse: cuando esta transcón está valdada, al estar actva la etapa o etapas anterores, cuando la condcón de transcón es verdadera (condcón lógca verfcada). 3. Evolucón de las etapas actvas: La valdacón de una transcón realza smultáneamente: la actvacón de las etapas posterores, la desactvacón de las etapas anterores a la transcón

33 EIPLC 24 ETAPA INICIAL TRANSICIÓN POR TIEMPO -- 1/8/5s Tempo de 5 segundos ocvado en la etapa 8 ETAPA CUALQUIERA TRANSICIÓN INCONDICIONAL ol TRANSICIÓN Condcón Actva ACCIÓN ASOCIADA Marcho de un motor TRANSICIÓN Condco'n desactvo ACCIÓN ASOCIADA Parada de un motor MOTOR FRENO VARIAS ACCIONES ASOCIADAS y TRANSICIÓN Por frente ascendente TRANSICIÓN Por frente descendente -f C ACCIÓN CONDICIONADA La válvula se abre sí estando en la etapa 2 aparece la condcón C. fg. 2,8 a) SÍMBOLOS DEL GRAFCET

34 ELPLC 25 DIRECCIONAM1ENTO CONDICIONAL Estando en la 10 con lo condcón D, posamos a la 11 y con la E o la 20 - D FIN DE DIRECCIONAMIENTO CONDICIONAL Los drecconamentos no flechados se entenden mplíctamente orentados de arrba abajo -F G SALTO A LA ETAPA ESPECIFICADA, Estando en la 5 con la condcón F pasamos a la etapa 9 y con la G a la etapa 3 3) VIENE DE LA ETAPA ESPECIFICADA a la etapo 9 venmos desde la 5 COMIENZO DE SECUENCIAS SIMULTANEAS Estando en la etapa 2 con la condco'n F se actvan smultáneamente las etapas 3 y 13 y se desactva la 2. FIN DE SECUENCIAS SIMULTANEAS Sí las etapas 6 y 18 están actvas y aparece la condcón G, se actva la etapa 7 y se desactvan la 6 y la 18. fíg. 2.9 b) SÍMBOLOS DEL GRAFCET

35 El PLC 26 Ejemplo: Descrpcón del problema: Una cadena de llenado de botellas de acete, comprende dos puestos de trabajo, funconando de la manera sguente: Una banda transportadora avanza paso a paso y lleva las botellas vacías hasta el puesto de llenado. Las botellas son llenados y después llevados al puesto de tapado. Un dspostvo de deteccón ndca la presenca o ausenca de una botella en cada puesto de trabajo. Snóptco de la parte operatva: LLENADO TAPADO CINTA DE PASO GRAFCET: % 2,9 SINÓPTICO DEL EJEMPLO EN GRAFCET ardan de avance: condcone* Incal*» T botella aunante fg GRAFCET PARA EL LLENADO DE BOTELLAS

36 EIPLC 27 Un programa escrto en lenguaje Grafcet se estructura en tres pasos: Tratamento prelmnar. Tratamento secuenca! Tratamento posteror. A) Tratamento Prelmnar: Esta parte permte tener en cuenta todas las eventualdades que puedan tener una ncdenca drecta sobre los otros tratamentos: corte de tensón. ncalzacón. demanda de modos de marcha, preseleccón de una etapa específca dentro del crcuto Grafcet, El Grafcet puede ser drectamente ncalzado o puesto a O en caso de eventualdades partculares. Este tratamento se ejecuta desde arrba haca abajo y es escrta en el lenguaje asocado (booleano ó contactos). B) Tratamento Secuencal: Esta parte permte defnr de un lado la estructura secuencal de la aplcacón y de otro su nterpretacón (defncón de las condcones asocadas a las transcones y de las accones asocadas a las etapas ): Gráfcamente para defnr el encadenamento de las etapas y de transcones del Grafcet, las etapas se referencan con números del O al 95. A cada etapa, se asoca una varable X que permte comprobar la actvdad de la etapa. Esta varable puede ser comprobada con la ayuda de un contacto en el tratamento prelmnar, el tratamento posteror o en la nterpretacón. Con el fn de poder posconarse en una etapa en partcular, esta varable puede ser posconada en 1 en el tratamento prelmnar.

37 EIPLC 28 En el lenguaje a contactos, booleano o lteral, para defnr las accones asocadas a las etapas, así como las condcones lógcas. NOTA: En la escrutacón del programa por parte del PLC, sólo se revsan las accones asocadas a la etapa o etapas actvas y las condcones de transcón de estas etapas, conducendo a una dsmnucón del tempo de escrutacón del PLC. C) Tratamento posteror: Esta parte permte: defnr las accones asocadas o no a las etapas. procesar las segurdades nherentes a estas accones (tene en cuenta paradas de emergenca, sobrecárgasete). asegurar la undad del control (utlzando la varable X) controlar las funcones del automatsmo (temporzador, contador, etc). booleano. Este tratamento se programa en el lenguaje asocado al Grafcet: a contactos ó NOTA: Los captadores correspondentes a la segurdad drecta no deben en nngún caso estar tratados úncamente o drectamente por el PLC, sno que deben actuar drectamente sobre los preacconadores, aunque se puede conectar adconalmente al PLC para tener un control adconal de segurdad LENGUAJE A CONTACTOS El lenguaje a contactos es un lenguaje totalmente gráfco, se lo denomna lenguaje LADDER o ESCALERA, además de su gran smltud con los dagramas de control ndustral normalzados, ofrece ventajas por la utlzacón de bloques funcón y bloques de procesamento numérco. Un esquema de contactos está consttudo por varas líneas horzontales que contenen símbolos gráfcos de pruebas ("contactos"),. de accón ("bobnas"), etc..el esquema de contactos se desglosa, en el momento de su programacón en "redes de contactos". Cada red de contactos contene 4 lneas y lleva una etqueta (LABEL), que se numera de 1 a 999. Ver fg [7].

38 EIPLC 29 ESQUEMA DE CONTACTOS ( Eaqucma LADDER ) REDES DE CONTACTOS II *" M II \ II II C 1 II f *) II V ) IK f *\f < ( ^ II 11 C 1 II 11 V. / II f 1 II t } II >T -*" >T v ) La ^ nnn^ l_2 > f u -*r u u v, ) JK r" f \r JT ^ ) u ( \I V. v >r 1K < v ; > ( \, / 11 II ( \ II \ M f \I V. ) IK IK* JK ^ ^ fg ESTRUCTURA DEL LENGUAJE ESCALERA Una red de contactos está consttudo por dos zonas, que están entre dos líneas vertcales de dferente potencal, el sentdo de paso de corrente es de zquerda a derecha para líneas horzontales e ndferente para las líneas vertcales. Las zonas son: - zona de prueba, en la que se deben ntroducr los contactos y los bloques funcón, en esta área se realza la lectura del estado de un bt en general. La prueba consste en leer en un orden precso, los estados de los bts asocados a los contactos. - zona de accón, en la que se deben ntroducr las bobnas y los bloques operacones, aqu se realzan la transferenca del resultado de la operacón lógca en la zona de prueba a un bt La accón consste en defnr los estados de los bts asocados a las bobnas, según el resultados de las funcones lógcas procesadas. Cada uno de los elementos de una red de contactos debe estar con su nombre o dreccón respectva, respetando la termnología desarrollada para el lenguaje booleano, con la dferenca que ahora los elementos son gráfcos. Los prncpales elementos del lenguaje a contactos son los sguentes: - Contactos: toman el valor de los bts de entradas/saldas asocados a las vías de E/S del PLC: pulsadores, detectores, etc, y varables lógcas (varables nternas necesaras al funconamento del programa). - Bobnas: mandan las saldas del autómata conectadas a los órganos de mando o de vsualzacón (relés, luces, bobnas,etc) y las varables lógcas (varables nternas).

39 EÍPLC 30 - Bloques funcón: programan las funcones del automatsmo: temporzadores, contaje, programador cíclco, etc. Cada bloque funcón está representado por un rectángulo ocupando el sto de dos columnas de contactos y de 3 ó 4 lneas. - Bloques operacón: programan las comparacones entre palabras de 16 bts, las cuatro operacones artmétcas: suma, resta multplcacón y dvsón, las operacones lógcas AND, OR, XOR, las conversacones de palabras, así como los decalajes y las transferencas de bts y de palabras. El tratamento de la nformacón en un lenguaje a contactos se da sobre bts o sobre palabras (16 bts). - BIT: el más pequeño elemento acesble en memora. Un bt está sempre en el estado O ó 1 y permte memorzar el estado de un contacto, de una bobna, de una varable nterna, de una salda del bloque funcón - PALABRA: conjunto de 16 bts que permten almacenar dos caracteres alfabétcos o un valor decmal comprenddo entre y Las palabras son utlzadas en las funcones contaje, temporzador, programador, cálculo, etc VARIABLES BITS - Bts de entrada y sahda: Ixy,z ; Oxy,z, dependendo del drecconamento físco de las entradas y saldas. -Bts nternos: BO a B255, (256), permten memorzar el resultado de operacones durante la ejecucón del programa, no se requere defnr n crear regstros especales para la utlzacón de los bts nternos, su uso es drecto. NOTA: los bts de entrada y salda nutlzados no deben ser utlzados como bts nternos. -Bts sstema: SYO a SY23, son bts nternos que ndcan el estado de funconamento del PLC. El estado de estos bts srve para detectar fallas del sstema nterno, se ncluyen bts para el arranque en frío o en calente después de un corte de energía. Estos bts son solamente de lectura.

40 El PLC 31 -Bts de salda de bloques funcón: T,D ; C,R, etc, Pueden acconar bobnas o ser utlzados como contacto, al gual que cualquer otro bt VARIABLES PALABRAS La codfcacón de una "varable palabra" se da en un PLC en bnaro, hexadecmal o como mensaje, aunque son vsualzadas por defecto en forma decmal. Ejemplo: Bnaro L' ' Hexadecmal H' Mensaje M' RB' Por convencón una palabra en bnaro es sempre representada con su peso más débl (bt 0) a la derecha, los bts de peso fuerte (bt F o bt de sgno) a la zquerda. Las prncpales varables palabras son: - Palabras nternas: W, de O a 1023, La funcón de estas palabras es smlar a la de los bts nternos. Srven para memorzar los datos codfcados en decmal, hexadecmal, bnaro, ASCH. Para efectuar las comparacones, transferencas con otros tpos de palabras. Las prmeras 128 palabras son drectamente accesbles y son utlzadas como palabras de trabajo, por ejemplo para ntroducr el valor 1993 en la palabra 17 basta realzar una transferenca: 1993 => W17. - Palabras constantes: CW, permten memorzar valores constantes ya sea numércos o alfanumércos, su contendo no puede ser modfcado en la ejecucón de un programa, son ntroducdas como dato constante dentro del programa. - Palabras sstemas SW: La funcón de estas palabras es smlar a las de los bts sstemas. Las palabras sstemas permten garantzar la gestón de certas funcones del PLC.

41 ELPLC 32 - Palabras de bloques funcón: T,P; C,P3 son palabras utlzadas de manera transparente al usuaro, para programar o ejecutar un bloque funcón. El contendo de estas palabras se puede escrbr, vsualzar, comparar o probar por el programa. Es posble transferr el contendo de 16 bts o más en una palabra o nversamente; asmsmo se puede efectuar transferencas de tablas de palabras. El cuadro #2.1 agrupa a los prncpales símbolos gráfcos de lenguaje a contactos. Cuadro #2.1: SÍMBOLOS GRÁFICOS DEL LENGUAJE LADDER Conexón horzontal: permte programar elementos en sere. SÍMBOLOS Conexón vertcal: permte programar los elementos en paralelo GRÁFICOS DE "Contacto drecto": prueba del estado del bt drecconado PRUEBA "Contacto nverso": prueba del estado nverso del bt drgdo "Transferenca drecta": transferenca de un resultado lógco al bt drecconado "Transferenca nversa": transferenca de la nversón de un resultado lógco al bt drecconado. (s ) "Enganche de bobna":(set) puesta al nvel lógco "1" del bt drecconado s el resultado lógco es "1". El paso a "O" sólo se puede efectuar por la SÍMBOLOS "bobna de desenganche". <3RAFICOS "Desenganche de bobna": (RJESET) puesta al nvel lógco "O" del bt drecconado s el resultado lógco es "1". El paso a "1" sólo puede DE efectuarse por la "bobna de enganche". ACCIÓN "Salto de programa": (JUMP) el mando de esta bobna (puesta a "1" del bt asocado), provoca la nterrupcón nmedata de la ejecucón de la red en curso y una contnuacón del programa en la red desgnada por una etqueta, La parte del programa comprendda entre la "bobna jump" y la red desgnada por la etqueta (LABEL) no se ejecuta.

42 ELPLC 33 ( ). ( /) ( s ). (R). - T M - "Bobnas salvaguardadas": en caso de corte de tensón, los nveles lógcos de los bts drecconados se salvaguardan durante la prmera revolucón del cclo. "Funcón temporzacón": permte mandar por retardo, las accones específcas. "Funcón monoestable": permte elaborar un mpulso de un duracón dada. BLOQUES C - "Funcón contador": permte efectuar contajes o descontajes de acontecmentos o mpulsos. FUNCIÓN - D "Funcón programador cíclco": su funconamento es smlar al programador de levas: camba de pasos en funcón de acontecmentos externos o nternos al PLC. R "Funcón regstro": Es un conjunto de "palabras " de 16 bts que permten almacenar las nformacones: en fla de espera: prmero en entrar, prmero en salr (FIFO). en pla: últmo en entrar, prmero en salr (LIFO) - t - "Funcón comuncacón": permte los ntercambos de bloques de textos. BLOQUES OPERACIÓN Í<1 foper] foper,] [OPER-] [OPER-] [OPER,] "Operacones de comparacón": <, >, o, =<, =>, = "Operacones artmétcas:": +3 -, x, /. "Operacones lógcas": Y, O, 0 exclusvo. "Operacones de conversón": BCD <=> Brnano ó Bnaro <=>ASCII HCornento":crcular a derecha o a zquerda. "Transferenca": de cadenas de bts o de cuadros de palabras EJECUCIÓN DE UN PROGRAMA A CONTACTOS A cada nco de cclo, el PLC efectúa autotest (de memora, de los módulos, etc.), ncando después dálogos con los perfércos conectados. Segudamente lee el estado de los bts entradas en todos los módulos del PLC y los memorza en una tabla de memora "magen de entradas". Esto consttuye la adquscón de entradas.

43 El PLC 34 El programa es ejecutado red por red, de manera secuencal según el orden de escrtura de arrba haca abajo. Al ejecutar cada red, el PLC lee el estado de los bts de entradas en la tabla "magen de entradas", después nscrbe en la tabla "magen de saldas" los estados tomados por los bts de salda de esta red, A cada fín de cclo, el PLC actualza las saldas: envía los estados de los bts de salda memorzados en la tabla "magen de sahdas" haca las saldas físcas del PLC por medo del bus de entradas/saldas. NOTA: S una salda está drecconada en varos stos del programa, el estado fnal que sale a las saldas físcas, es el últmo que toma en la ejecucón del programa. Para que no exsta resgo de error, se deben escrbr las bobnas de salda y de los bts nternos una sola vez. La secuenca del cclo se muestra en la fgura 2.12, Desde red precedente Cíelo de funconamento del T5X programa LADDER con un TSX T407 Dalogo con el termnal Hoco r«j sguente ^/ Lectura del estado de los entrados Label 1 Label 2 Labe! n Programo UDDER Escrutno de los redes de contacto: tratamento de las funcones Utuna red BOT- TOM: 90T D Actualzacón de estado de las soldas fg 2.12 EJECUCIÓN DE UN PROGRAMA EN LADDER

44 ELPLC EJEMPLO DE APLICACIÓN GENERAL: Realzar un programa para el arranque estrella - delta de un motor trfásco con temporzadores nternos. Utlzar los 3 lenguajes de programacón y defnr las conexones externas a realzarse Solucón: 1) Defnmos todos los elementos nvolucrados en el sstemas y asgnamos entradas y saldas en el PLC: Descrpcón Elemento Confguracón ENTRADAS: 1 Funconamento en automátco 2 Pulsador de paro 3 Pulsador de arranque 4 Dsparo del relé térmco SI (n.a) IS1 (n.c) IS2 (n.a) IF2 (n.a) 10,00 10,01 10,02 10,04 SALIDAS: 1 Contactor prncpal (Y) KM1 2 Contactor prncpal ( ) KM3 3 Contactor prncpal (RED) KM4 4 Luz de funconamento normal Hl 5 Luz de dsparo de relé H2 O0,04 O ,06 O0,00 00,01 2) Los dagramas de fuerza y de control, de acuerdo a las condcones de operacón se muestran en las fguras 2.13 y Tomar en cuenta el uso de bomeras para facltar la conexón tanto del sstema de control como de fuerza y además facltar la revsón del crcuto.

45 ' ' EIPLC 36 R S T \ 1 =1 z -* 3 u * s 5 ZD 6 \ DIAGRAMA DE FUERZA ARRANQUE Y - A! ALIMENTACIÓN 110/220 V 6 < > > 4 >? X1 ) H2 K2 A1 1 A1 A1 XI KM1 KM2 KW3 (J?) Hl A2. A2 A2 X2 2FI IF NOTA: Hl INDICA FUNCIONAMIENTO NORMAL H2: EL ENCENDIDO DE H2 ES CONTROLADO POR L> ENTTRADA (í 14-15) Fg. 2.14: DIAGRAMA DE CONTROL ARRANQUE Y- A

46 EIPLC 37 3) Programacón: a) Lenguaje booleano: Tabla # LENGUAJE BOOLEANO PARA ARRANQUE Y- A DIRECCIÓN soooo CÓDIGO L OPERANDO O0,06 S0001 A O0,04 S0002 O 10,02 S0003 ^_ A 10,01 S0004 AN BOOO S0005 AN O0,05 S0006 S0007 AN = 10,04 O0,04 S0008 L 10,01 S0009 A BOOO S0010 A O0,06 S0011 AN O0504 S0012 AN 10,04 S0013 = O0,05 S0014 L 10,02 S0015 A O0,04 S0016 O O0,06 S0017 S0018 S0019 A AN = 10,01 10,04 O0,06 S0020 S0021 L = O0,06 TOO S0022 S0023 L = TOO BOOO S0024 L O0,05 S0025 S0026 AN = 10,04 O0,00 S0027 L 10,04 S0028 S0029 A = SY06 O0,01 S0030 EP

47 EIPLC 38 b) Lenguaje Grafcet: TRATAMIENTO PRELIMINAR 10,01 BOOO BOOO SY21 TRATAMIENTO SEOUENCIAL TRATAMIENTO POSTERIOR X B ,02 00,4 00,04 00,06 -- B002 X03 XQ2 O0.05 } OO.6 BOOO OO.05 00,06 X03 XG3 1D.04 00,00 10,04 SY Fg. 2.15: DIAGRAMA DEL LENGUAJE GRAFCET El bt SY21, provoca la ncalzacón del Grafcet. La puesta a "1" por la bobna "SET" en el tratamento prelmnar, desactva las estapas actvas y se actva la etapa ncal. Este bt vuelve a ponerse automátcamente en "O" al fn del escrutno de la zona de tratamento secuenca!. Se debe tomar en cuenta que s en varas etapas se actva una salda determnada, se realza la programacón con operacones OR y una sola bobna para la salda.

48 EIPLC 39 c) Lenguaje a contactos: BOOO OO.OS lo.o-t OO.O4 IO O2 OO.O-4 oo.oe 10, ( > TQQ 10,04- OO.on Fg. 2.16: DIAGRAMA DEL LENGUAJE A CONTACTOS d) Conexones externas: 3 * ) N l L CO O Ct I CE 2 C3 3 C 7 < C81I M TSX O í a 3 * B 9 JO 1? 13 1* !B J M íí fg DIAGRAMA DE CONEXIONES EXTERNAS NOTA: La solucón de este problema no es únca, la alternatva presentada puede ser varada de acuerdo a las necesdades o crteros de los usuaros.

49 EIPLC CRITERIOS TÉCNICOS QUE DEBEN CONSIDERARSE PARA LA APLICACIÓN DE SISTEMAS PROGRAMADLES ESTRUCTURA DE UN AUTOMATISMO "Un proceso consste en un sstema que ha sdo desarrollado para llevar a cabo un objetvo determnado: el tratamento de materal medante una sere de operacones específcas destnadas a llevar a cabo su transformacón" [8] Todo proceso cumple una cclo que se lo muestra en la fgura 2.18, en donde se muestra como un lazo cerrado de control y desglosado con todas sus partes. MAQUINA propamente dcha ACC1ONADORES parte operatva j TRATAMIENTO parte comando \) N/C-O Dálogo Hombre Maquna fg ESTRUCTURA DE UN AUTOMATISMO Los sstemas programables que pueden ser utlzados en la fase de tratamento para la realzacón de un sstema automátco pueden ser : Consoladores Lógcos Programables Mcrocomputadores ndustrales. Placas electróncas con mcroprocesadores dedcadas. Controladores numércos.

50 EIPLC 41 Las consderacones técncas que podrían consderarse para la eleccón del mejor sstema se analzan a contnuacón: a) Cantdad de equpos para el proceso: El proceso puede ser controlado con equpos ndvduales, en el caso de produccones en sere, o con varos equpos para produccones dversfcadas; en este caso, la eleccón se da por el factor económco del equpo. S el proceso se da con equpos en sere, los mejores sstemas son los PLC's conectados en red, en donde cada equpo, ó cada máquna es controlado por un PLC. b) Tpo de ambente: Puede ser explosvo o no explosvo, en tal caso la solucón se da con un sstema de comando local neumátco controlado desde un computador. c) Serales de entrada/salda: El tpo de señal de entrada y salda encontrada en las aplcacones es mportante. El voltaje de control para las entradas se deben unfcar de acuerdo a las normas, en el caso de sensores electróncos o de estado sóldo como nterruptores de proxmdad nductvos y fotoceldas, pueden tener condcones especales de conexón que deben ser revsados antes de conectar al sstema. Todos los sstemas son váldos, sn embargo, dentro de cada línea de PLC's se tende a la estandarzacón en cuanto a la utlzacón de los dferentes módulos de E/S. aspectos: S el sstema de tratamento es un PLC, se deben tomar en cuenta los sguentes Una consderacón especal debe darse a las fugas de correntes en sensores de corrente contnua para asegurarse de una operacón confable. S la corrente de fuga del sensor es demasado alta, el crcuto de entrada al PLC contnúa la lectura de una señal aún cuando la entrada de voltaje esté en nvel bajo. Las saldas de los PLC's pueden ser con relés, (comente contnua o alterna), tracs (corrente alterna úncamente), o transstores (saldas de contnua). El escogtamento dependerá del tpo de tratamento a darse y del "swtcheo" que puedan manejar con una corrente de salda fja. S el número de operacones no es lo sufcentemente alto, se puede

51 EIPLC 42 usar relés extemos. Se puede doblar la capacdad de la corrente usando dos saldas en paralelo, pero ambas deberán operar smultáneamente. La expansón para el sstema de E/S en el PLC es mucho más fácl cuando se tenen estructuras modulares, d) Comuncacón: La comuncacón es mportante en los sstemas actuales, todo proceso además del dálogo hombre-máquna realzado con luces de señalzacón y pulsantes requere comuncacones con sstemas centrales de admnstracón, supervsón y/o control. Los PLC's y los sstemas de control por computador cumplen esta condcón, con la ventaja que los PLC's están hechos para trabajar en ambentes ndustríales; no así un computador que requere de cudados especales, (almentacón y perturbacones eléctrcas). Algunas veces, dos o más PLC's son usados en una máquna o proceso, para reducr costos de cableado de entradas/saldas que se conectan a grandes dstancas, en este caso, la comuncacón sere es el enlace usual entre PLC's. Pero muchos fabrcantes no ofrecen esta opcón o dan solamente una capacdad lmtada de unón. Para la conexón físca el estándar usado con mayor frecuenca es el RS-232 en enlaces punto a punto, aunque la dstanca es una lmtacón (15 m). Para mayores dstancas, la comuncacón se la realza con el RS-485. Los sstemas electróncos dedcados han dejado de ser utlzados debdo a la gran dnámca que se requere en la produccón actual, la falla de un sstema dedcado provoca pérddas por el tempo requerdo para su reemplazo. Un controlador numérco se usa cas exclusvamente en maqunara con tratamento lógco, control de ejes y sstemas de máqunas herramentas (troqueladoras, tornos, etc.) La solucón más confable para cas todo sstema consste en la utlzacón de PLC's asocados a máqunas ndvduales, con la posbldad de que todos los PLC's se conecten entre s con un sstema de red en la cual uno de ellos es el "maestro", todo este sstema se puede enlazar con un computador para supervsón y control y fnalmente con programas nformátcos yllegar a un sstema de gestón y control desde un computador central, (concepto CIM, fabrcacón ntegrada por computadora.) [9]

52 ELPLC ESPECIFICACIONES TÉCNICAS PARA LA SELECCIÓN DE UN PLC. En la seleccón de un PLC, se deben tomar en cuenta los sguentes aspectos: Número de entradas y saldas: - Número total de entradas y saldas del PLC. - Número máxmo de E/S dscretas. - Número máxmo de E/S analógcas. - Entradas/saldas para control de poscón, (contadores rápdos). Los fabrcantes normalmente brndan una confguracón adaptable a las necesdades dentro de este aspecto, por lo tanto a partr de una confguracón básca se puede ncrementar el tamaño del control de acuerdo a los requermentos. Exsten sstemas de PLC's modulares que brndan un número lmtado de E/S, que son consderados pequeños (hasta 256 E/S); los medanos y grandes sstemas venen en "racks" desmotables los cuales son capaces de acoplar sstemas de E/S entre 1000 y señales. Tpo y tamaño de la memora : El tamaño de la memora está drectamente relaconado con la confguracón de entradas y saldas del sstema, consderando que para PLC's pequeños el tamaño necesaro está entre 8Kb y 24 Kb. Cuando se usa entradas y saldas del tpo analógco, la memora debe ser de mayor capacdad. Actualmente la memora del PLC vene en dferentes tamaños pudendo escogerla de acuerdo a la complejdad de la aplcacón. El tpo de memora base en un PLC generalmente es volátl, resguardada por una batería de larga duracón. Adconalmente es necesaro colocar externamente un respaldo que puede ser de dos clases: volátl y no-volátl. Normalmente se usa novolátl debdo a que el programa y los datos no se perden ante una pérdda de energía, dentro de este tpo la más recomendada es la memora EEPROM. Es mportante conocer s el PLC en su memora no-volátl realza alguna forma de chequeo de errores que asegure que los datos no camben; este chequeo debe ser realzado mentras el PLC realza la ejecucón del programa usuaro (sstema "onlne").

53 ELPLC 44 Funcones especales nternas: La estandarzacón de lenguajes y comuncacones entre dversos PLCs ha permtdo que la seleccón se enfoque haca las funcones especales a nvel de software que ofrecen los sstemas: - Número de relés nternos. - Contadores y temporzadores nternos. - Secuencadoresy regstradores de eventos. - Capacdad para realzar control PDD. - Control con tempo horaro. Otras consderacones mportantes para la seleccón son: - Tamaño. - Compatbldad de programacón. - Tempo máxmo de lectura de un cclo completo. - Dagnóstcos. - Uso de la memora en el programa y en los datos. Consderacones de costo: en lo que se refere a la nstalacón deben ser dvddos en tres partes prncpales: - El costo del PLC msmo. - El costo del dseño y documentacón del software. - Gastos de nstalacón físca. 2.5 REALIZACIÓN DE UN AUTOMATISMO CON EL PLC Para la solucón del tratamento utlzando un PLC, es necesaro analzar dos aspectos fundamentales: la mplementacón del hardware y el desarrollo del software, capaz de acoplar perfectamente esta parte a todo el proceso. Lo prmero en la seleccón de los equpos es determnar el número de entradas y saldas (E/S) que se requeren. Exsten dos categorías de E/S, una es para el control del equpo o maqunara y la otra para el control del panel del operador.

54 EL PLC 45 Las entradas de control de la máquna típcamente venen de sensores electróncos e nterruptores de límte mecáncos. Las saldas dscretas manejan contactores, válvulas solenodes y las saldas analógcas manejan actuadores. Las entradas del panel del operador venen desde pulsantes, nterruptores, selectores y teclados alfanumércos. Las saldas dscretas manejan señales de lámparas y pantallas dgtales. S el panel de control del operador soporta un consderable numero de E/S, una termnal de nterface para el operador puede ser mejor que las lámparas ndcadoras, requréndose para ésto un puerto seral que puede ser opconal en un PLC ó utlzar el puerto de programacón encontrado en la mayoría de los PLC's. En todos los casos los pulsantes de parada de emergenca deben ser conectados dkectamente a los crcutos de control de energía, aunque el PLC pueda tener una señal adconal desde el pulsante, para efectos de tratamento de segurdades. En lo que refere al desarrollo del software, cuando se ha defndo completamente el hardware del sstema, se debe consderar los sguentes puntos: 1) Una descrpcón clara y concreta del problema a resolver. Esta descrpcón debe ser realzada en lenguaje sencllo y no técnco, capaz de que se puedan entender los objetvos y la solucón del problema. 2) El desarrollo de un dagrama de bloques bosquejando la solucón del problema; y defnr con ello el lenguaje a ser utlzado para la programacón, tomando en cuenta complejdad, tpo de proceso (secuenca!, contnuo, por lotes), elementos de programacón que serán utlzados y proyeccón del proceso a la ntegracón con otros sstemas. 3) La descrpcón detallada de los datos que se dsponen para las entradas y de las accones que se van a llevar a cabo con las saldas del programa mplementado 4) El desarrollo de algortmos de control en forma de subrutnas separadas, capaz de poder mplementarlas en laboratoro para smulacón, para luego acoplar todo el sstema. 5) El programa completo deberá ser smulado en laboratoro o en el lugar de nstalacón sn el uso del sstema de fuerza, para revsar y corregr posbles errores, antes de la puesta en marcha fnal.

55 EIPLC INSTALACIÓN Y ELEMENTOS NECESARIOS. Para la nstalacón del PLC se debe tomar en cuenta consderacones báscas de segurdad y las recomendacones que el fabrcante señala en el manual del operacón. Antes de realzar cualquer tpo de conexón y cableado externo se debe nstalar el PLC en el sto de montaje defntvo, respetando las dstancas mínmas de separacón con otros elementos, ademas se debe evtar colocar debajo de los módulos aparatos que generen calor. Ubcar todos los elementos o módulos adconales como son: pla de respaldo de memora RAM, cartucho de memora EEPROM, módulos de entradas y saldas dscretas o analógcas, tomando en cuenta s exste restrccones para el orden de ubcacón de los módulos. Es mportante la conexón de la terra del PLC, ésta se debe realzar con cable AWG # 16 (normalzado de color verde-amarllo), y de longtud lo más corta posble. S exsten algunos elementos que requeren terra, se debe efectuar cada conexón en forma ndependente drectamente al chass metálco. Para la almentacón del PLC se debe usar elementos de proteccón como son dsyuntores monofáscos ó bfáscos de 3 a 10 amperos de acuerdo al tamaño del PLC, La puesta en tensón se realza con el uso de un contactor auxlar cuyos contactos deben estar en sere con el pulsante de emergenca y además, de acuerdo a las normas de segurdad se debe colocar un pulsante para el renco de la nstalacón luego de un paro provocado por un corte de energía A pesar de que un PLC ntegra a nvel de sus entradas y saldas unas proteccones que le aseguran un buen comportamento en ambentes ndustrales se deben respetar las reglas sguentes con el fín de darle mayor confabldad: - Todo cable multconductor que transporte las nformacones de los sensores haca las entradas del PLC, debe nclur el común de cada elemento. S exsten un cableado ndvdual se debe mantener este crtero. - En los casos en que se usa un contacto entre la salda del PLC y la bobna de un preacconador (contactores prncpales), debe preveerse de una proteccón externa a las

56 EIPLC 47 bomas de la bobna. En el caso de preacconadores de corrente alterna se puede colocar poríafusbles o crcutos de proteccón RC. En preacconadores de corrente contnua se usa dodos de descarga. - Todos los cables con destno a entradas/saldas deben stuarse en dferentes conductos que los de energía elevada (O, Ira en sus recorrdos paralelos). Las recomendacones para una nstalacón físca correcta, el proceso para la prmera puesta en marcha y el funconamento de un Controlador Lógco Programbable se detallan en el anexo A. 2.7 VENTAJAS Y APLICACIONES DE UN SISTEMA PROGRAMABLE. En el Controlador Lógco Programable la funcón de mando se establece en un programa almacenado en una memora, reducéndose el cableado solamente a la conexón de los captadores (botones, conmutadores automátcos, fnes de carrera, sensores electróncos, etc. ) y aparatos de manobra ( contactores de potenca, electroválvulas, pstones, etc.) por lo tanto las varacones funconales, pruebas y puesta en marcha son sencllas y fácles de realzar. El dseño de sstemas de control de procesos utlzando los Controladores Lógcos Programables, presenta frente a los métodos tradconales, las sguentes ventajas: Al ser un equpo electrónco con tecnología VLSI es compacto y requere poco espaco para el montaje. Un proyecto se lo realza en menor tempo ya que se dsmnuye la complejdad del cableado del sstema externo. Facldad de modfcacón. En caso de varacón sólo hay que modfcar el programa mantenéndose el cableado. Puesta en marcha fácl. Dagnóstco de fallas más smple, por la presenca de auto-test ntegrados. Confabldad, en vrtud de la reduccón del número de conexones externas.

57 El PLC 48 Como contraparte a estas ventajas se puede menconar que el costo ncal de un control con el PLC es alto, aunque se compensa con la economía por el bajo costo de mantenmento del nuevo sstema. La aplcacón de un PLC en los proceso ndustrales se enfoca a: Máqunas y equpos que desarrollan una funcón repettva y secuencal. Procesos que necestan de precsón y unformdad en su ejecucón. Procesos con equpo de control obsoleto, permtendo la repotencacón de la maqunara. Por las característcas de segurdad y concepcón, de acuerdo con las tecnologías electróncas actuales, es un elemento que puede aphcarse a todo sstema de automatzacón y control de procesos.

58 CAPITULO III DISEÑO DEL SISTEMA DE TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN

59 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN 50 3 DISEÑO DEL SISTEMA DE TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN. 3.1 CONDICIONES Y REQUERIMIENTOS DEL PROYECTO En el dagrama unfüar del plano No. ls se apreca el esquema del sstema eléctrco de "barra partda" y que permte las sguentes condcones de operacón del proyecto: A). En condcones normales de operacón: El transformador almenta a las dos barras, a través de los dsyuntores de red, CBNU y CBNT que se encuentran cerrados, (tablero prncpal de red). Debe exstr la posbldad de almentar la barra técnca medante el transformador y la barra de servcos medante uno de los generadores y vceversa. Se debe poder sncronzar uno de los generadores con la red para mejorar la contnudad de servco en horas de paso del satélte y evtar un corte s faua la energía de la red. B). En condcones de emergenca: Un selector de tres poscones (selector modo de operacón), precondcona el sstema para que trabaje en modo de TRANSFERENCIA o en modo de SINCRONIZACIÓN. B.l) En el modo de transferenca: La modaldad de operacón en Transferenca puede ser AUTOMÁTICO o MANUAL, selecconable desde un selector de 2 poscones. En el modo de transferenca automátca, s exste falla de red, a partr de la señal de arranque del generador de emergenca, se tene en forma automátca la transferenca para conexón del dsyuntor del generador haca barras, montoreo de las ndcacones de operacón del generador y red; retransferenca de carga luego de un tempo de reestablecda la red y orden de apagado del grupo de emergenca, con tempo de permanenca en vacío.

60 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN 51 El modo de operacón de trasferenca manual es utlzado con fnes de probar peródcamente las condcones descrtas en el modo automátco. Puesto que son dos grupos de emergenca, un selector de tres poscones llamado GRUPO DE EMERGENCIA, permte escoger tres opcones para realzar la transferenca: Gl, G1/G2, G2. Cuando se escoge G1/G2, el prmer generador que alcance las condcones normales de operacón es el que se conecta a la carga, mantenéndose el otro generador en espera para operar en sncronzacón, s fuera necesaro. Para el funconamento del modo de transferenca automátca, las termnales remotas dan la señal de ausenca de voltaje en la red, para ordenar el arranque del grupo de emergenca al que se transfere la carga. Debe cumplrse además: A). Al estar el modo de operacón en transferenca o en OFF, y con presenca de voltaje en la red, están cerrados los dsyuntores del tablero general de la red. B). En caso de ausenca de voltaje de red y el modo escogdo es transferenca automátca, luego de cumplrse el programa lógco de transferenca, se abren los dsyuntores de red y se cerran los dsyuntores del tablero de la undad de generacón selecconada. C). En modo de transferenca automátca, al retornar la energía de la red, luego de cumplrse el programa lógco de transferenca, se da el proceso nverso al señalado en el numeral b. D). En el modo de transferenca manual y en ausenca de voltaje de la red, se pueden cerrar en forma manual el dsyuntor de la barra técnca y el dsyuntor de la barra de servco, de la undad selecconada. Al retorno del voltaje de red, la retransferenca se realza manualmente. B.2) EN EL MODO DE SINCRONISMO El equpo de sncronsmo está conformado por voltímetros para el grupo entrante y el de referenca, frecuencímetro, sncronoscopo y relé de chequeo de sncronsmo, además de luces de sncronzacón para permtr la vsualzacón de los parámetros por parte del operador cuando se opera en el modo de sncronzacón manual

61 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN 52 Un selector de GRUPO ENTRAN Tu, permte selecconar que grupo va a conectarse a la barra luego de que se hayan satsfecho las condcones de sncronsmo, (gual voltaje, gual frecuenca y ángulo de defasamento de las dos señales dentro de un rango del +/- 5%). El arranque del grupo o grupos en el modo de sncronsmo semautomátco lo realza el control central, en cambo, en sncronsmo manual toda la operacón es realzada por el operador. Para el funconamento en paralelo o sncronsmo de la red en cualquera de los grupos, las undades termnales remotas tendrán alarmas de falla, para dsparar los dsyuntores de la red. Para horas crítcas y tenendo el servco de red, se puede selecconar el modo de sncronzacón, para poner en paralelo la red con cualquera de las undades selecconadas. La sncronzacón semautomátca mplca que el nterruptor para el cerre del dsyuntor selecconado, tene efecto solamente cuando se cumplen las condcones de sncronzacón. La sncronzacón manual mphca que el cerre del dsyuntor está supedtado a la accón del operador. Se presenta en la fgura 3.1 un dagrama de bloques del sstema de operacón eléctrca del sstema. NOTA: ESTAS CONDICIONES SON LAS QUE EL CLIRSEN PRESENTA PARA EL DESARROLLO DEL PROYECTO.

62 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN 53 DIORAMA DE BLOQUES DEL SISTEMA DE OPERACIÓN ELÉCTRICO SELECCIONAR MODO DE OPERACIÓN TRANSFERENCIA / "O" / SINCRONIZACIÓN SELECCIONAR GRUPO DE EMERGENCIA Gl G2 G1/G2 SELECCIONAR MODO DE SINCRONIZACIÓN SEMlAUTQMATICQ / "O" / MANUAL SELECCIONAR MODO DE TRANSFERENCIA AUTOMÁTICA / "O" / MANUAL SELECCIONAR BARRA DE REFERENCIA TÉCNICA SEFÍVICIOS SELECCIONAR GRUPO ENTRANTE Gl G2 C8NT CBNU SE CIERRAN LOS DOS DISYUNTORES TÉCNICA Y SERVICIOS DE UNIDAD SELECCIONADA SELECCIONA DISYUNTOR DE BARRA TÉCNICA SERVICIOS ESTADO DE LOS INTERRUPTORES DEL DISYUNTOR TÉCNICA SERVICIOS ESTADO DE LOS INTERRUPTORES DEL DISYUNTOR CBNU C8NT fg. 3.1 DIAGRAMA DE BLOQUES DE LA OPERACIÓN DEL SISTEMA

63 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN CARACTERÍSTICAS DE OPERACIÓN DE LOS EQUIPOS DE MANIOBRA Y REGULACIÓN EXISTENTES. Adconalmente a los requermentos mínmos que se deben cumplr, es necesaro estudar todos los elementos nvolucrados en los equpos, para defnr su operacón y realzar la ntegracón con el nuevo sstema. El funconamneto de los generadores ya ha sdo estudado en el capítulo prmero, numeral DISYUNTORES PRINCIPALES DE POTENCIA. [11]: Los dsyuntores de potenca nstalados en la Estacón Cotopax son de dos clases a) Dsyuntores de are tpo DB-50 de la Westnhouse Electrc Corporaton, nstalados para operacón con la red eléctrca y con el generador # 1. Estos dsyuntores están dseñados para un servco contnuo y para la proteccón de la fuente de energía y de los equpos asocados, protege contra sobrecorrentes con un crcuto especal de proteccón y además esta equpado con un crcuto de dsparo nstantáneo par permtr un trabajo más confable. Se puede realzar calbracones externas de los sstemas de proteccón deacuerdo a las curvas de trabajo del equpo. b) Dsyuntores de are tpo K-1600 de IT.E. Imperal Corporaton, para el generador #2. Son aparatos de manobra equpados con un crcuto de estado sóldo para el dsparo por sobrecorrente, es extrable para efectos de mantenmento, opera en forma manual o eléctrca. Los dos tpos de equpos son comandados por bobnas de cerre y apertura con la opcón de dspararlos o cerrarlos en forma mecánca. Cuando se desea que el dsyuntor cerre sus contactos de potenca se almenta la bobna de cerre con 220 voltos, no sendo necesaro mantener el voltaje sobre la bobna ya que el sstema se autoenclava.

64 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN 55 Cuando se dspara el dsyuntor, se corta la energía en la bobna de cerre y se aplca 36 voltos de corrente contnua a la bobna de dsparo, sn necesdad de mantener el voltaje sobre esta bobna. Adconalmente se tene contactos auxlares de control para ser utlzados en el sstema de montoreo y segurdades. La fg 3.2 lustra el sstema de trabajo de los dsyuntores. V v/ ML1 CE5 3,2 DIAGRAMA ELÉCTRICO DE DISYUNTORES PRINCIPALES 3.L1.2 CONTROLADOR DE VELOCIDAD El controlador de velocdad o gobernador, es de marca WOODWARD, modelo UG8j es del tpo hdráulco y normalmente asncrónco ( mantene la msma velocdad de

65 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN 56 la máquna sn mportar la carga sobre el generador). Tene un control de ajuste de velocdad, (synchronzer control), un control de caída de velocdad ( speed droop control) y un control de límte de carga. La capacdad de trabajo de la caída de velocdad es de ocho lbras-pe. [12] El control de ajuste de velocdad, es usado para cambar la velocdad cuando el generador esta trabajando solo o en paralelo con otras undades. El motor permte el control en forma remota o en forma manual con la perlla respectva localzado en el panel frontal de la undad. El control remoto puede utlzarse para la varacón de la frecuenca antes de la sncronzacón con otras undades y para el cambo en la dstrbucón de carga después de la sncronzacón. El motor tene nversón de gro y su potenca es de 1/32 HP. El control de caída de velocdad permte la correccón automátca de la velocdad por el cambo de carga de la máquna. La relacón entre la carga y velocdad actúa como una resstenca para cambar la carga cuando la undad es nterconectada con otras undades. Cuando este control esta en cero, el cambo de carga no produce un cambo de velocdad, por lo que como una regla general de uso se tene que s la undad está trabajando sola, este control debe ser seteado en cero, s la undad esta nterconectado con otras se debe ajustar al nvel más bajo que permta una dvsón de carga satsfactora. Los sstemas de generacón de energía alterna operando en paralelo, deben tener un control de caída de velocdad entre 30 y 50 del dal (el máxmo valor es 100), para permtr ntercambo de carga entre undades. S una undad en el sstema tene sufcente capacdad su control de caída de velocdad debe ser ajustado a cero para regular la frecuenca del sstema entero. Esta undad asume todo el cambo de carga dentro de los límtes de su capacdad y controla la frecuenca s su capacdad no es excedda. La frecuenca del sstema es ajustada desde el control de velocdad con cero en el control de caída de velocdad. La dstrbucón de carga entre undades se realza operando el control de ajuste de velocdad, pero con control de caída de velocdad. El control de límte de carga controla hdráulcamente los límtes que puede ponerse al generador restngendo la rotacón angular del gobernador y consecuentemente la cantdad de combustble que se entrega a la máquna.

66 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN REGULADOR DE VOLTAJE El regulador de voltaje nstalado en cada grupo es de marca BASLER, el modelo es el SR53 regula la salda de voltaje del generador controlando la cantdad de corrente contnua entregada al campo del generador. La comente de campo del generador puede ser sumnstrada por el propo regulador o por una exctatrz estátca o rotatva. En cualquer caso, el regulador en escenca ajusta la comente de campo del generador para mantener el voltaje de salda dentro del valor de referenca (setpont). El regulador sensa la salda de voltaje del generador, compara una muestra rectfcada de este voltaje con una referenca dada por un dodo zenner y sumnstra la comente drecta al campo, con el fn de mantener una relacón predetermnada entre la muestra del voltaje de salda y la referenca. El crcuto básco del regulado SR5 consste de: un crcuto para sensar voltaje, crcuto de deteccón-preamplfcón-establzacón, el crcuto de potenca y el crcuto de compensacón para operacón en paralelo. [13]. La fgura 3.3 muestra el dagrama básco de conexones del regulador de voltaje. Rea. voltaje SR 5>A V 1 OOA 25O V contactar ouwílíor Bobno 32VDC comandado d«sd» el Reg.Sw O12OVAC Transfor mador d«corrente % 3.3. CONEXIONES DEL REGULADOR

67 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN DESARROLLO DEL PROGRAMA PARA EL PLC CONDICIONES DE FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE TRANSFERENCIA. La operacón de transferenca se da cuando se camba de fuente de almentacón a la carga; de la fuente normal de abastecmento a las barras prncpales, (generalmente la red de la Empresa Eléctrca), por otro sstema de aumentacón, producéndose un corte momentáneo de energía haca la carga cuya duracón dependerá, entre otras cosas, de la rapdez de reaccón y adaptacón del sstema entrante. En la estacón del Cursen la almentacón prncpal esta dada por el sstema de la Empresa Eléctrca y cuando exste fallas en le sumnstro de energía se debe proceder a la transferenca de carga en forma automátca o manual haca un generador. El funconamento básco del sstema esta descrto en la seccón 3.1, adconalmente a estos requermentos y luego del estudo de cada uno de los elementos nvolucrados en el proyecto se establecen condcones adconales de funconamento: 1) El generador debe estar lsto en cualquer momento para tomar carga y debe hacerlo en el menor tempo posble, para consegur ésto es precso realzar: Encenddo peródco del sstema de precalentamento de las undades.- Incalmente se pensó en un funconamento permanente del sstema de precalentamento, pero debdo a que su consumo de energía era muy alto y era energzado por el banco de bateras, éstas no tenían energía sufcente para el arranque de los grupos. Para que el generador tome carga en el menor tempo posble, la temperatura de trabajo del motor desel debe ser de 130 grados Farenhet Para lograr ésto se tene ncorporado dos calentadores de 3000 vatos cada uno, con sus respectvos termostatos. En la opcón de trasferenca manual, un selector en el tablero encende el sstema de calentamento de agua, unpde reset lo puede apagar en cualquer nstante. Una luz ploto vsualza el estado del calentador de agua.

68 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN 59 En la opcón de transferenca automátca, los calentadores de agua están permanentemente conectados para mantener la temperatura del agua en un nvel aceptable, que permta a los grupos tomar carga lo más rápdamente posble. 2) El generador debe ser arrancado con el regulador de velocdad ajustado a bajas revolucones (600 rpm), para posterormente llevar al grupo a su velocdad nomnal (1200 rpm); para ello fue precso realzar: Comando del gobernador de velocdad desde el PLC en los dos sentdos de gro, para realzar el aumento o dsmnucón de velocdad por tempos. Debdo a que dentro del proyecto se tene un presupuesto fjo, no fue posble el uso de un bloque análogo para el control de velocdad, debendo realzar medcones en cada generador para determnar los tempos aproxmados para llegar a las 1200 rpm. Control desde la RTU de señales que determnan dos funcones: a) Indcacón del encenddo del generador: esto se realzó al conectar un relé de la RTU al PLC y programar la RTU para que cerre el relé cuando la frecuenca está sobre los 44 Hertz, valor que ndca que el generador esta en las 600 rpm. ( valor obtendo expermentalmente). b) Indcacón de condcones normales del generador: un relé de la RTU se conecta al PLC y se programa la RTU para que cerre el relé cuando la frecuenca ha llegado a los 60.3 Hertz. 3) Prever un desfase en el cerre de los dsyuntores prncpales: Debdo a las característcas de operacón de los generadores, no es posble conectar en forma conjunta las dos barras prncpales: técnca y de servcos, por lo que se debe prever un tempo de espera entre el cerre del prmer dsyuntor y el cerre del segundo dsyuntor, tempo sufcente para que se establce el generador por la toma rápda de carga, 4) Para la operacón del regulador de voltaje es necesaro otorgar al campo del generador, una exctacón ncal (utlzando el banco de baterías), por un corto período.'el comando para esta operacón es realzada desde el PLC.

69 60 5) Para que el control determne con segurdad s están conectados los dsyuntores prncpales, los contactos auxlares se conectan a entradas del PLC. 6) Los radadores de agua de cada grupo motor-generador deben ser encenddos cuando se produce la transferenca. Los tableros de control local de estos radadores se encuentran fuera del área del tablero prncpal de control. En el caso de una transferenca manual es el operador el que debe encender estos radadores. En el caso de una transferenca automátca, el sstema de control se encarga de encender el radador cuando el generador esta trabajando. 7) Control de alarmas: Cada generador posee un tablero local de control en donde se tene centralzado el sstema de alarmas, por lo tanto se debe envar una señal al PLC para tener un control de las alarmas mecáncas. 8) Cualquer tpo de falla eléctrca en el generador será emtda por un relé de la RTU, la que será programada en relacón a las condcones de falla preestablecdas, (voltaje, frecuenca y comente fuera de certos rangos); la señal del relé se conecta al PLC. 9) Para sensar las condcones del voltaje de red se utlza un relé de la RTU, que se cerrará cuando exste problemas como: sobrevoltaje, bajo voltaje, desbalance de fases, nversón de fases, etc. programado en dcha RTU. Con todas las condcones para la correcta operacón del sstema de transferenca, se puede ya elaborar el dagrama de flujo de la secuenca de operacón del sstema de control Este dagrama se muestra en la fg. 3.4

70 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN 61 FIG. 3.4 DIftGRflMA PE FLUJO DEL MODO DE OPERACIÓN DE IRflNSFEHENCIfl HABILITACIÓN DEL PANEL CICLO DE PRECALENTñNlEHTO CICLO DE PRECfLENTAtUENTO FALLA X. DE RED O,SIHULA NO CALENTADOR. DE AGUA CALENTADOR DE fgua DESCONEXIÓN DE DISYUNTORES DE RED ALARHA SONORA OPERADOR; ABRIR DISVUHTOR DEL GENERADOR CERRAR DISVUHTOR DE RED PARfR EL GRUPO DESCONEXIÓN DE DISYUNTORES DE, RED PULSADOR ARRANQUE > 10" DESCONECTAR PRECALENTfDOR DESCONECTAR CALENTADORES OPERADOR: LLEUAR UELOCIDAD f 120D RPI1 CONECTAR EL REGULADOR DE VQLTfJE ARRANQUE DE GENERADORES CONEXIÓN DE DISYUNTORES DE GENERADOR

71 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN 62 v/ TIEHPQ DE RETRANSFEREHCIA DESCONEXIÓN DE DISYUNTORES DE GENERADOR COHEXIOH PE DISYUNTORES DE RED APfGAR EL GEHERfDQR LUEGO DE.180 s. COHEXIOH DE DISVÜHTORES DE GENERADOR ABRIR DISVÜHTORES DEL GRUPO FfRflR EL GRUPO ALfRUA CICLO PE PRECALETAfllEíTO ACTIUAR CfLEHTftNlEHTO DE AGUA

72 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN CONDICIONES DE FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE SINCRONISMO OPERACIÓN EN PARALELO DE GENERADORES a) OPERACIÓN DE UN GENERADOR Cuando un generador trabaja solo, sn hallarse en paralelo con otro generador, la comente de campo es ajustada para cada cambo que se de en la carga de modo de mantener el voltaje nomnal. Este ajuste puede ser hecho manualmente o automátcamente a través de un regulador de voltaje, el cual pueda mantener el voltaje dentro del valor ajustado aunque la carga varíe rápdamente. Cuando un generador opera solo, debe señalarse que el arranque de motores conectados a la salda del generador podrán causar caídas de voltaje consderables en las almentacones, pudendo nterferr en el normal funconamento de cargas ya conectadas. Para dsmnur estos efectos se deberá dmensonar correctamente las almentacones y utlzar un generador con una capacdad mayor a la carga demandada, b) OPERACIÓN DE GENERADORES EN PARALELO Antes de que un generador pueda ser conectado en paralelo con otro generador, se debe tener la segurdad de que ambos se hallen a la msma frecuenca, los voltajes sean guales, y los voltajes se hallen en fase, (para un generador polfásco, esto sgnfca que la secuenca de fases ha de ser la msma.) Esto puede ser hecho utlzando un voltímetro para chequear los voltajes, y por el uso de un sncroscopo o un grupo de lámparas conectadas de acuerdo a un crcuto especal para chequear la secuenca y la relacón de fases. S todas las condcones arrba ndcadas son cumpldas, dos generadores podrán ser acoplados. Bajo condcones de carga, es necesaro que se cumplan otros requermentos de modo que se alcance una extosa operacón en paralelo. A fn de que todos los generadores en paralelo repartan la carga de manera proporconal a las nomnales, el ajuste de valores del regulador de velocdad de las máqunas generadoras prncpales debe ser smlar sobre todas las undades. Además, no debe haber osclacón de los gobernadores y, en el caso de máqunas generadoras, deberá haber sufcente efecto de volante para prevenr

73 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN 64 fluctuacones grandes de la velocdad que podrían ocurrr debdo a cambos momentáneos en el torque de carga. [13]. El ajuste de la corrente de campo cuando se operan generadores en paralelo es un problema más complejo que aquél que se presenta cuando trabaja un únco generador. La exctacón de cualquer generador en un sstema grande puede ser varada consderablemente no obstante se esté entregando aproxmadamente los msmos klovatos de salda a voltaje constante. El cambo de la corrente de campo en este caso úncamente camba el factor de potenca y la sahda de potenca reactva de la máquna ajustada. Los factores que determnan la corrente de campo adecuada para una condcón de carga dada, son la corrente en crculacón, la efcenca total y la establdad. Cuando dos generadores están operando en paralelo, s la exctacón de uno de ellos resulta excecva y produce crculacón de una corrente reactva entre los generadores, esta corrente aparecerá como una carga nductva en el generador sobreexctado y como una carga capactva en el generador subexctado. El crcuto de compensacón que poseen los reguladores de voltaje para operacón en paralelo actúan en cada generador provocando una dsmnucón de la corrente de exctacón en aquel que estaba sobreexctado y un aumento en el que estaba subexctado, mnmzando de esta forma y de modo automátco la corrente reactva crculante entre los generadores. [14]. Para garantzar una correcta operacón en paralelo de dos generadores, es necesaro tomar en cuenta que: Los sstemas de regulacón de voltaje deben operar de modo que los generadores se repartan adecuadamente la potenca reactva (KVAR) de la carga, Los sstemas gobernadores de velocdad deben operar de modo que los generadores se repartan adecuadamente la potenca actva (KW) de la carga. Los sstemas de regulacón de voltaje que funconan para operacón en paralelo necestan de la señal de la ntensdad de carga, utlzando un transformador de comente exteror. La relacón de fase de la comente del secundaro del transformador, con respecto a la fase de los voltajes aplcados en la entrada del regulador debe ser la correcta. En caso contraro no se logrará una buena operacón en paralelo.

74 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN 65 Los elementos de ayuda vsual para la operacón en paralelo son: el sncronoscopo (de dal o electrónco) y las lámparas de sncronzacón. Un sncronoscopo es un strumento que ndca cuando dos sstemas de generacón de energía están en sncronsmo de fase para la conexón en paralelo. Este nstrumento tambén ndca s el grupo entrante está con la frecuenca más alta ó más baja que la referenca de acuerdo al sentdo de gro, ya sea en forma horara o anthorara respectvamente. Las lámparas de sncronzacón son usadas para determnar que los sstemas estén en fase. Utlzando el método de lámparas apagadas, un lado de la lámpara es conectado en la fase que está con las barras energzadas (referenca) y por el otro lado se conecta a la fase de gual denomnacón del grupo que va a entrar en sncronsmo. Cuando las lámparas están apagadas sgnfca que están en sncronsmo y se puede entrar en paralelo, cuando se encenden las lámparas no es posble entrar en paralelo. La operacón de sncronzacón es mucho mas delcada que la de transferenca y requere mayor segurdad y confabldad del sstema de control CONDICIONES DE OPERACIÓN Las condcones de funconamento de los equpos que conforman todo el sstema, ya descrtos en el lteral deben segur cumpléndose en este modo de trabajo, así como tambén los requermentos báscos de la seccón 3.1. Adconalmente se deben tomar en cuenta los sguentes puntos: 1) Se ncorporan dos relés de sncronsmo electróncos marca Basler, para dar una señal al PLC cuando dos sstemas entran en sncronsmo. Las característcas de este equpo se ndcan en el anexo B. Para evtar gastar dos saldas en el PLC, se multplexa con contactores auxlares la señal del sncronoscopo que se desea. 2) Se camba el uso del selector de 4 poscones ndcado en los requermentos báscos, debdo a las restrccones en el número de entradas del PLC. Este selector escogerá la opcón de sncronsmo, es decr, cuales son los sstemas que se sncronzarán, se tene:

75 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN 66 Red - Gl poscón 1 Red - G2 poscón 2 Gl - G2 poscón 3 G2 - Gl poscón 4 El prmer nombre en la opcón ndca el equpo que esta en barras (referenca), y el segundo nombre es el equpo que va a entrar en paralelo. 3) Para la opcón de la sncronzacón manual se deben habltar los paneles de sncronsmo exstentes, para ello se realza un cruto externo con contactores auxlares que de acuerdo a la opcón escogda en el selector de 4 poscones ( condcón de sncronzacón), actva el panel con las conexones adecuadas. Preva a la roplementacon de crcuto de control, se elabora un dagrama de flujo para sntetzar todas las condcones antes menconadas. Este dagrama se muestra en la fgura 3.5.

76 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN 67 FIGURA 3.5 DIAGRAMA DE FLUJO PARfl OPEflACION DE SINCRONISMO DESHABILITACIQH- DE PULSHATES. PEL TABLERO HABILITACIÓN I TABLERO Y PULSANTES ESCOGER LA OPCIÓN PE SINCRONISMO, 2, 3 o 4 ACTIVACIÓN PEL PANEL DE SINCRONISMO CHEQUEO PE PARÁMETROS PE REP QUE ES Lf REFERENCIA EN Lfl OPERACIÓN ACTIVACIÓN PEL PfüEL PE SINCRONISMO CHEQUEO DE PARÁMETROS PEL GRUPO PE REFERENCIA. REP ESTA DESCONECTADA ACTIVACIÓN PEL PANEL DE SINCRONISMO ENCEIDIDO GRJPO ENTRANTE CONEXIÓN DEL REGULADOR DE VOLTAJE ELEVAR VELOCIDAD A Í200 RPM ENCENDIDO PEL GRUPO AUHENTQ PE VELOCIDAD A 1200 RPI1 OBTENER CONDICIONES PE SINCRONISMO CERRAR DISYUNTORES PEL GRUPO CONEXIÓN fl REGULADOR PE VOLTAJE DISTRIBUCIÓN DE CARGA ENTRE EQUIPOS ACTIVACIÓN DE LA SUBRUTIHA SINCRONISMO ACTIVACIÓN DE SÍNCRONOS- COPIO EASLER PISFfRO PE DISYUNTOR DEL GRUPO ENTRANTE ALfRtIA DEL SISTEMA

77 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN 68 NO OPERflDOR MANIPULACIÓN DEL GOBERNADOR DE VELOCIDAD PARA LOGRAR UH TIEMPO ENTRE PULSOS DE SINCRONISMO tlavor A 4 SEGUNDOS DISPARO PE DISYUNTOR DEL GRUPO ENTRANTE SELECCIONAR MODO DE TRANSFERENCIA PARAR EL GRUPO FINALIZA OPERACIÓN DE SINCRONISMO CONEXIÓN DE DISYUNTORES PE EQUIPO ENTRANTE OPERADOR: MANIPULACIÓN DEL GOBERNADOR DE UELOCIDAD PARA LA REPARTICIÓN DE CARGA ENTRE LOS EQUIPOS DISPARO PE DISYUNTORES DE GRUPO ENTRANTE FINALI2AR OPERACIÓN PE SINCRO 9 SI ALARMA DEL SISTEMA DESCONECTAR SE- LECCIÓN ESCOGIDA DISPARO DE DISYUNTORES GRUPO ENTRANTE APAGADO DEL GRUPO

78 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN DETERMINACIÓN DE ENTRADAS Y SALIDAS DEL PLC Una vez que se ha analzado todos los elementos que ntervenen en el sstema, así como las condcones de funconamento de los equpos y los requermentos de operacón, se pueden determnar las entradas y saldas del PLC. Debdo a las restrccones por el presupuesto del proyecto, algunos elementos son conectados externamente al PLC, especalmente s su funcón no es determnante en el funconamento global ENTRADAS. Las entradas al PLC que son drectamente determnadas por el requermento de funconamento básco son: Dos entradas para el selector del modo de operacón: transferenca y sncronzacón. Dos entradas para la operacón en transferenca: automátco y manual. Dos entradas para la operacón en sncronsmo: semautomátca y manual. Dos entradas para el grupo de emergenca entrante: Gl, G2. La opcón de trabajo con los dos generadores a la vez, G1/G2 se tene cuando el selector de tres poscones esté en la tercera poscón por lo tanto una entrada en el PLC para escoger esta opcón no es necesara, ya que en esta poscón del selector se desactvan las 2 entradas smultáneamente. Cuatro entradas para el selector de opcón de sncronsmo: Red-Gl} Red-G2, G1-G2, G2-G1. Tres entradas para pulsantes de emergenca: el prmero para proteccón del sstema de red, los dos restantes para cada generador, conectados en sere con los pulsantes de emergenca locales de los generadores. Adconalmente, se conectan los pulsantes de emergenca drectamente a los sstemas de proteccón y dsparo.

79 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN 70 Tres entradas para pulsantes de reposcón o reseteo de los tres sstemas: red, generador #1 y generador # 2. Este pulsante renca accones luego de fallas o alarmas en los equpos. Una entrada para un selector de dos poscones para la reconexón de red, de acuerdo a la forma de operacón del sstema de transferenca. Una entrada para la conexón de los relés de chequeo de sncronsmo. Debdo a la forma de operacón en el modo de sncronzacón, un solo relé de sncronsmo está actvo al msmo tempo. Tres entradas por cada generador y una entrada para el sstema de red, para la conexón de las señales de control provenentes de las Undades Termnales Remotas (RTU); estas undades se encargan de montorear todos los parámetros eléctrcos de los sstemas. Las señales de los generadores son : Encenddo del generador. Condcones de voltaje y frecuenca normal en el generador. Falla de los parámetros eléctrcos del generador. La entrada para el sstema de la red es para chequear presenca o ausenca de voltaje en la red de la empresa eléctrca. La nformacón de las RTUs se detallan en el capítulo cuatro. Las entradas para la operacón manual de los dsyuntores de potenca son: Dos entradas para la operacón de los dsyuntores de potenca de red, son selectores de dos poscones que conectan la barra técnca y la de servcos al sstema de la red. Dos entradas para los selectores de dos poscones para el cerre y dsparo de los dsyuntores del generador # 1, Dos entradas para los selectores de dos poscones para el cerre y dsparo de los dsyuntores del generador # 2.

80 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN 71 Tres entradas para contactos de los dsyuntores de potenca. En cada sstema se conecta en sere los contactos auxlares de control de los dsyuntores de la barra técnca y de la barra de servcos para tener un lazo cerrado de control para la operacón de los dsyuntores. Para la operacón manual deben ser conectados al PLC: de los generadores se tene algunos comandos que GENERADOR # 1: Dos entradas para el control de velocdad, un selector de tres poscones permte aumentar, dsmnur o mantener nactvo el gobernador del generador. Una entrada para el selector de dos poscones que comanda el encenddo o apagado del regulador de voltaje. Una entrada para la conexón de la señal de alarma mecánca del generador. En el tablero local se tene un relé que ante alarmas de alta temperatura de agua o baja presón de acete actva el apagado del generador. GENERADOR # 2: Dos entradas para el control de velocdad, un selector de tres poscones permte aumentar, dsmnur o mantener nactvo el gobernador del generador. Una entrada para el selector de dos poscones que comanda el encenddo o apagado del regulador de voltaje. Una entrada para la conexón de la señal de alarma mecánca del generador. En el tablero local se tene un relé que ante alarmas de ala temperatura de agua o baja presón de acete actva el apagado del generador.

81 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN SALIDAS. Las saldas generadas drectamente por los requermentos báscos son: Dos saldas que comandan luces de señalzacón de falla de cada generador. Para mejorar el tpo de ndcacón, se controla desde el PLC, la operacón de estas luces, es decr, en forma ntermtente o contnua dependendo del tpo de falla generada. Para la operacón de los dsyuntores de potenca se tene: Dos saldas para cada dsyuntor, una salda comanda un contactor auxlar para el cerre del dsyuntor, este contactor tene bobna de 120 voltos y está almentado desde la U.P.S. La segunda salda comanda a un relé auxlar de 36 voltos de corrente contnua para el dsparo del dsyuntor. El total de dsyuntores de los tres sstemas es 6} por lo tanto se necestan 12 saldas para su control. Para la operacón y comando de cada generador se necesta: Una salda para el precalentamento de las cámaras de combustón, se comanda a través de un contactor auxlar de 120 voltos. Una salda para el arranque del generador, se comanda por medo de un relé auxlar de 36 voltos de comente contnua. Una salda para la conexón del regulador de voltaje, comandado a través de un contactor de 36 voltos de comente contnua. Una salda para la conexón del campo de exctacón ncal, (feld flash), comandado desde un relé auxlar de 36 voltos de corrente contnua. Dos saldas que comandan drectamente el motor del gobernador de velocdad, en los dos sentdos de gro. Una salda para el comando drecto de la solenode de apagado del generador. De acuerdo a esto es necesaro 14 saldas para la operacón de los elementos de los dos generadores.

82 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN 73 Con la determnacón de las entradas y saldas del sstema se tene defndo el tamaño del PLC en cuanto al número de entradas y saldas: Numero de entradas totales: 44 Número de saldas totales : 28 El PLC utlzado es TELEMECANIQUE, que tene de base 22 entradas y 12 saldas, el número de catálogo TELEMECANIQUE es TSX Adconalmente se requere de un bloque de extensón de 22 entradas y 12 saldas cuyo número de catálogo es TSX- DMF342A y un bloque de 6 saldas a relé a número de catálogo TSX-DSF635. La tabla 3.1 resume el equpo necesaro para la realzacón del proyecto. La lsta de entradas y saldas utlzadas, con la debda descrpcón se muestra en la tabla 3.2. El plano # 2 y # 3 del anexo D ndca la asgnacón de entradas y saldas en el PLC, ndcando los voltajes de conexón y las conexones de las luces de señalzacón de las operacones, estas luces están montadas en los tableros de operacón. Adconalmente se ndca el montaje de los elementos complementaros al PLC. Tabla 3.1 EQUIPO DE CONTROL CANT DESCRIPCIÓN AUTÓMATA DE BASE MODULO DE EXTENSIÓN BLOQUE DE 6 SALIDAS CABLE DE CONEXIÓN MICROLOGICIEL (PL7-2) MEMORIA EEPROM PILA DE LITIO ADAPTADOR FIN DE LINEA NUM. DE CATALOGO TSX TSX-DMF342A TSX-DSF635 TSX-CBB003 TSX-P1720ED TSX-MC70E324 TSX-17ACC1 TSX-17ACC10

83 74 Tabla 3.2 VARIABLES UTILIZADAS EN EL CONTROL A) ENTRADAS Y SALIDAS PARA CONTROL DE RED ENTRADA/SALIDA 10,00 10,01 10,02 10,03 10,04 10,05 10,06 10,07 10,08 10,09 10,10 10,11 10,12 10,13 10,14 10,15 10,19 12,06 12,11 12,21 MODO TRANSFERENCIA MODO SINCRONIZACIÓN DESCRIPCIÓN TRANSFERENCIA AUTOMÁTICA TRANSFERENCIA MANUAL GRUPO DE EMERGENCIA Gl GRUPO DE EMERGENCIA G2 SINCRONIZACIÓN SEMIAUTOMATICA SINCRONIZACIÓN MANUAL FALLA DE RED (RTU # 1) PULSANTE DE EMERGENCIA PULSANTE ON/OFF DISYUNTOR DE RED BARRA TÉCNICA PULSANTE ON/OFF DISYUNTOR DE RED BARRA DE SERVICIOS PULSANTE RESET DE RED SEÑAL DE DISYUNTORES DE RED CONECTADOS RETRANSFERENCIA A RED CONDICIÓN DE SINCRONISMO RED-G1 CONDICIÓN DE SINCRONISMO RED-G2 SEÑAL DEL RELÉ DE CHEQUEO DE SINCRONISMO CONDICIÓN DE SINCRONISMO G1-G2 CONDICIÓN DE SINCRONISMO G2-G1 O0,00 O0,01 O0,10 O0,ll CIERRE DISYUNTOR DE RED BARRA TÉCNICA CIERRE DISYUNTOR DE RED BARRA SERVICIOS DISPARO DISYUNTOR DE RED BARRA TÉCNICA DISPARO DISYUNTOR DE RED BARRA SERVICIOS

84 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN 75 B) ENTRADAS Y SALIDAS PARA GENERADORES GENERADORA! 12,0 12,1 12,2 12,3 12,4 12,6 12/7 12,8 12,9 12,10 12,12 12,13 GENERADORAS 12,14 12,15 12,16 12,17 12,18 12,19 12,20 10,16 10,17 10,18 10,20 10,21 DESCRIPCIÓN ENCENDIDO DEL GENERADOR (RTU) CONDICIONES NORMALES (RTU) FALLA ELÉCTRICA (RTU) PULSANTE DE EMERGENCIA ON/OFF MANUAL DEL DISYUNTOR TEC. ALARMA DE ACEITE Y TEMP. AGUA ON/OFF MANUAL DEL DISYUNTOR SER. SW GOBERNADOR HORARIO SW GOBERNADOR ANTIHORARIO SW REGULADOR DE VOLTAJE SEÑAL DE DISYUNTORES CONECTADOS RESET DE ALARMAS O2,0 O2,l O2,2 O2,3 O2,4 O2,5 O2,6 O2,7 O2,8 O2,9 O2510 O2,ll O0,3 O0,9 O0,2 Ol,5 O0,6 O0,7 O0,4 O0,5 Ol,l Ol,2 O0,8 Ol,0 FALLA DEL GENERADOR FTELD FLASH PRECALENTAMIENTO APAGADO GOBERNADOR HORARIO GOBERNADOR ANTIHORARIO CIERRE DISYUNTOR BARRA TÉCNICA CIERRE DISYUNTOR BARRA SERVICIOS DISPARO DISYUNTOR BARRA TÉCNICA DISPARO DISYUNTOR BARRA SERVICIOS REGULADOR DE VOLTAJE ARRANQUE

85 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZA CION IMPLEMENTACION DEL PROGRAMA EN EL PLC El desarrollo del programa en el PLC se realza por etapas, para luego unfcarlo e ncorporar todas las segurdades para un correcto funconamento: Operacón de segurdades para ncalzacón y cortes de tensón. Encenddo del generador y aumento de velocdad hasta la nomnal. Transferenca de carga entre dsyuntores. Apagado del generador Subrutna de sncronzacón semautomátca. Integracón de todo el programa. El programa mpementado se ndca en el anexo C, su estructura esta de acuerdo a lo mpementado en la Estacón Cotopax. A contnuacón se ndca el desarrollo de algunas etapas del msmo, sn las asgnacones de elementos utlzadas en el programa fnal, pues solamente son para referenca de la forma como se lo elaboró. Para la ntegracón del programa, se toma báscamente en cuenta que las bobnas, ya sea de bts nternos o saldas, no deben repetrse ya que el valor que tomaría sería el últmo que se leyó. Por lo tanto s exsten algunas condcones que afecten a una bobna se debe ntegrar todas las condcones con ayuda de bts auxlares y funcones lógcas AND y OR entre condcones CONDICIONES DE PERDIDA Y REANUDACIÓN DE TENSIÓN EN EL PLC. La almentacón al control debe ser permanente, sn opcón de falla cuando suceda cortes en la red de energía eléctrca o en el servco de generadores, Adconalmente las luces de señalzacón y las Undades Termnales Remotas (RTU) deben tener permanentemente energía para su funconamento. La fuente de almentacón puede ser entonces desde un banco de batería (exstente), ó de un sstema de energía nnterrumpble (UPS). Por las condcones de voltaje de almentacón de las RTU y del PLC que es 120 YAC., se escoge un pequeño UPS (450 VA) para proporconar la energía eléctrca mentras exste falla de la red o de un

86 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN 77 generador, el respaldo que este equpo puede proporconar es de 15 mnutos, por la carga que está conectada. En el caso de exstr en algún momento el corte de energía al PLC, debe exstr una operacón manual (reseteo), para rencalzar todo el sstema ya que este tpo de cortes nvolucra un problema mayor en el sstema. En el programa se utlza los bts sstema que ndcan el estado del PLC: SYOO "Arranque en frío", se pone a "1L" cuando ha exstdo un corte de tensón con pérdda de datos (ausenca de pla de salvaguarda), o desde la programadora al realzar una ncalzacón, esto provoca que las varables se pongan en sus valores ncaes, la puesta a cero de los bts nternos y de las saldas y la anulacón de eventuales forzados. Este bt se pone a "OL" al comenzo del cclo sguente. SY01 "Arranque en calente", se pone a"ll" cuando ha exstdo un corte de tensón sn pérdda de datos (exste püa de salvaguarda), esto provoca la puesta a "OL" úncamente de los bts nternos y saldas no salvaguardadas (se confgura este estado de salvaguarda).. SY09 "Puesta a cero de las saldas", normalmente a "O", este bt sstema se puede poner a "1" por programa, para no actvar mas las saldas: fjacón de las saldas a nvel "O", cuando el PLC está en "RUN".. Se utlza la opcón de salto "Jump", para mpedr que se lea el programa cuando ha exstdo una señal de cualquera de los bts sstema, saltando de la prmera etqueta al fnal permanecendo a la espera de la señal de contnuar que la da el operador. La fgura 3.6 muestra la programacón del sstema de reanudacón de tensón:

87 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN 78 u S '999"! L999 fg. 3.6 REANUDACIÓN DE TENSIÓN ENCENDIDO DEL GENERADOR El generador debe ser encenddo en forma automátca s: Exste falla de red y está en la opcón de transferenca automátca,. Está en sncronsmo en la opcón semautomátca y con la condcón Red-Gl ó G2-G1. El tempo de encenddo al motor de arranque es de 6 segundos. De acuerdo a las pruebas realzadas en la estacón, este tempo es un promedo de respuesta al arranque del grupo en dferentes estados, (ñío, sn un largo uso, rentento de encenddo, etc). Un temporzador de 25 segundos es actvado después de los 6 segundos de encenddo, s en ese tempo no se desactva este temporzador por la señal externa de encenddo efectvo, se produce un pulso para conteo de ntentos falldos. Un contador cuenta el número de ntentos en el encenddo para que no sean mayores a 3. El reseteo de este contador se lo hace por el pulsante de reset externo ó cuando ha encenddo el generador. La varable palabra C, v. que ndca el valor corrente (en curso) del contador, es comparado con el valor numérco 3, s es mayor o gual, setea el bt 7, detene el proceso de arranque y da señal de alarma.

88 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN 79 Esta operacón se ndca en la fgura 3.7. ENCENDIDO tollo red Segundones atronque d* gen CHEQUEO DEL ENCENDIDO rí,d Gen.erccndrtJ bt de Fntenlo Reset R r TRES endrdo Cl 3 veces D M e COMPARACÍON ' C *.V >= 3 }- bíl de (olo de encenddo TALLA B3 -í02) fg. 3.7 ENCENDIDO DEL GENERADOR INCREMENTO DE VELOCIDAD DEL GENERADOR Cuando se encende el generador la velocdad debe ser ajustada a 600 rpm, para luego aumentarse a 1200 rpm en operacón normal; se lo hace en tres pasos: 1) Con un temporzador durante 35 segundos, en forma contnua, se conecta el gobernador automátcamente. 2) Se deja 3 segundos de espera para establdad del generador. 3) Se vuelve a actvar el gobernador s todavía no llega a parámetros normales, el tempo debe ser menor a 60 segundos, caso contraro ndca falla del sstema. En forma manual, se puede manobrar el gobernador de velocdad en cualquer opcón de funconamento, sempre que esté encenddo el regulador de voltaje, esto es necesaro para realzar pequeños ajustes en opcones automátcas y realzar el comando desde el tablero en opcones manuales.

89 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN 80 La señal extema para determnar s el generador está en condcones normales lo da la RTU. La fg. 3.8 ndca la programacón de esta parte del sstema. Cuando se debe apagar el generador se realza el proceso nverso al señalado en este numeral, es decr, bajar la velocdad desde 1200 rpm a 600 rpm. El procedmento para hacerlo tene la msma estructura básca de programacón. INICIO OPERACIÓN Can.encenddo (oío r*o Alormoo 1. PASO TI 35a R Tl.D oslobllklad 3. PASO G. normal T.outomaV'co gotxrrxxjor S.Semo. B4 Hh B5 Req.voltaje Moolxal fg. 3.8 INCREMENTO AUTOMÁTICO DE LA VELOCIDAD DEL GENERADOR.

90 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN ALARMAS DEL GENERADOR Todas las alarmas que se pueden dar en el sstema de operacón están conectadas a Ja luz ploto de alarma del generador, por lo tanto, en el desarrollo del programa todos los bts auxlares que representan algún tpo de falla son conectados en paralelo (OR), actvando cualquera de ellas la señal de alarma, estas alarmas son: Falla de encenddo del grupo después del tercer ntento. No cerran los dsyuntores al actvar la salda de cerre de los msmos. Falla por problemas mecáncos: baja presón de acete y alta temperatura de agua en el grupo. Mantener por más de 60 segundos el control de velocdad (gobernador), para llegar a condcones normales de funconamento (1200 rpm). Falla de los parámetros eléctrcos del generador. Pulsante de emergenca actvado. - En sncronzacón s se actva el relé de potenca nversa o se abre un dsyuntor mantenendo la señal de cerre. La señal que la luz ploto de alarma ndca en todos los casos es contnua, excepto cuando exste falla en los parámetros eléctrcos, en cuyo caso es ntermtente por un período de 60 segundos luego de lo cual dspara los dsyuntores y provoca el encenddo contnuo de la luz de alarma. Para lograr el efecto de ntenntenca se usa el bt sstema SY65 que da pulsos de 1 segundo, colocando el bt de falla eléctrca en sere con éste bt sstema OPCIÓN DE TRANSFERENCIA Gl G2 Para la programacón de esta opcón se toma en cuenta que se deben encender los dos generadores a la vez, por lo que se adcona un bt auxlar en paralelo a todo el proceso de encenddo de cada generador, ncluyendo la actvacón de los sstemas de aumento de velocdad y de falla. Cuando los dos grupos encenden a la vez, uno de ellos llegará a las condcones nomnales prmero, lo cual provoca un enclavamento de un bt permtendo que se conecten los dsyuntores de este grupo y bloqueando los dsyuntores del otro. Ante

91 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN 82 cualquer falla del generador que esta conectado a las barras, se desenclava el bt del grupo que entró prmero, permtendo que entre el generador en espera. El desenclavamento o reseteo de los bts, se hace una vez que ha regresado la energía y los dsyuntores de red están conectados a las barras, ó s se abandona la opcón SLNCRONIZACION SEMIAUTOMATICA Debdo a que exsten cuatro opcones de trabajo en el modo de sncronzacón, se realza un subrutna de sncronzacón únca, la cual se actva cuando se escoge la opcón semautomátca. Un bt auxlar se enclava el momento en que una señal del relé de chequeo de sncronsmo llega al PLC Esta señal nca un contador y un temporzador. Al tener nuevamente la señal del relé, el temporzador detene su cuenta y se realza una comparacón entre el valor del temporzador con un dato numérco (4 segundos meddo expermentalmente), que ndca el tempo óptmo para estar en condcones de sncronsmo. S el tempo en que se repte la señal es menor al prevsto, es decr, las condcones de sncronzacón no son óptmas, no ncrementa el contador, pero s el tempo es sufcente para determnar que las condcones de sncronzacón son buenas, ncrementa el contador. Este procedmento lo repte hasta que el contador llegue a tres veces, lo cual sgnfca que el operador ha llegado a soncronzar los sstemas, permtendo que al sguente pulso del sncronoscopo, los dsyuntores del grupo entrante se cerren. Se muestra en las fguras 3.9 y 3.10 un dagrama de tempo de los elementos nvolucrados y la programacón de la subrutna respectvamente.

92 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN 83 u JT JT Lf n fíg 3.9 DIAGRAMA DE TIEMPOS DEL SISTEMA DE SINCRONIZACIÓN 340 mxam -H H SINCRONIZAaON SEMIAUTOMATTCA

93 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN INSTALACIÓN Y PUESTA EN MARCHA DEL SISTEMA sguente manera: El nuevo tablero de control se dstrbuye en dferentes paneles clasfcados de la CONTROL MAESTRO: en donde se localzan los controles generales del sstema: transferenca y sncronzacón. Los modos de operacón para cada opcón y dentro de estas opcones las condcones de operacón que se desea escoger. Dentro de este gabnete se localza el control prncpal que es el Controlador Lógco Programable (PLC) ó Autómata, que controla todas las accones que se tomen sobre el tablero de control. SISTEMA DE RED: en este gabnete se localza la RTU (undad termnal remota), para el montoreo de los parámetros de la red y todos los selectores y luces que acconan y vsualzan el estado de la red. En su nteror se encuentra el UPS que proporcona energía al tablero de control en caso de corte del sumnstro de energía a las barras generales. Además se localzan los coníactores y relés para el acconamento del sstema, así como tambén los relés de cheqeuo de sncronsmo BASLER. GENERADOR # 1 : Se localza el sstema de montoreo de parámetros del generador # 1, así como los comandos manuales para la operacón del grupo y las luces de ndcacón de funconamento normal o de alarmas. En el nteror se encuentran además de contactores y relés, el regulador de voltaje. GENERADOR # 2: el gabnete es smlar al del generador #1, y la dsposcón de los equpos se repte para facltar el mantenmento preventvo y/o correctvo de los elementos. Además de estos cuatro gabnetes se tenen habltados los relés de potenca nversa para la red y generadores, están ubcados en paneles aledaños a los anotados anterormente. Los sstemas de vsuahzacón para la sncronzacón están ubcados en los extremos del tablero general, para actvar su operacón es necesaro estar en el modo de sncronzacón con una opcón de trabajo dada.

94 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN 85 El control en forma general permte el trabajo en dos formas: automátco o manual, tenendo alternatvas en cada uno de ellos. Todos los crcutos de fuerza se mantenen, tanto para la barra de Servcos como para la barra Técnca. En la parte posteror de los tableros se encuentran las barras de dstrbucón de energía, sobre ellas se han nstalado los transformadores de comente en las tres fases y en el neutro, para las RTUs; transformadores de corrente adconales se encuentran nstalados en las msmas barras, para dar señal a los relés de potenca nversa y al regulador de voltaje. Estos transformadores han sdo nstalados nmedatamente después de la acometda de los grupos y antes de los dsyuntores de las barras. Algunos crcutos de control han sdo realzados externamente al PLC. En el anexo D se encuentran los planos de la nstalacón tanto del PLC como de las conexones de elementos externos, luces, etc. Los planos contenen: 1. Dagrama unflar del sstema eléctrco general. 2. Dagrama eléctrco de control: presenta las conexones del PLC. 3. Conexones eléctrcas de la red: ndcan las conexones de control de dsyuntores de la cámara, de las conexones en la puerta del control maestro, etc, 4. Conexones eléctrcas del generador # Conexones eléctrcas del generador # Conexón del sstema de sncronzacón y de los paneles de sncronsmo. 7. Vsta frontal de los tableros con sus elementos externos. 8. Ubcacón nteror de los equpos. 3.4 MANUAL DE OPERACIÓN : FUNCIONAMIENTO FUNCIÓN DE LOS COMANDOS A) CONTROL MAESTRO Este tablero permte escoger las opcones generales de trabajo, por lo tanto para la ncalzacón de cualquer operacón se debe verfcar y escoger en este tablero la forma de trabajo deseada. A contnuacón se especfca el funconamento de cada uno de los selectores:

95 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN 86 - Selector de modo de operacón: es un selector de tres poscones y permte elegr el modo general de operacón: transferenca, nnguna (al centro) y sncronzacón. 1. Transferenca: esta es la opcón "normal" de trabajo, es decr, que el control trabaja preferentemente en esta opcón s no se tene problemas en el tablero. La transferenca se da báscamente entre la red y un grupo generador y se da cuando, ante la faua de energía de red se desea cambar la almentacón a un grupo. Esto provoca un corte momentáneo en la almentacón de la carga cuando el grupo entra y otro corte, cuando se da la retransferenca a la red. - Selector de modo de transferenca: dentro de la transferenca se puede escoger la forma de realzarla, y puede ser manual o automátca, el selector es de tres poscones con las poscones extremas actvas y la central desactvada: Manual: toda la operacón de transferenca la realzará el operador. Automátco: la operacón será realzada por el autómata, sn ntervencón del operador. - Selector del grupo de emergenca: permte selecconar con que grupo se va ha trabajar en transferenca, ya sea con el grupo # 1, con el grupo # 2, ó con los dos grupos a la vez, en forma automátca y manual. 2. Sncronzacón: esta opcón se da para trabajos "especales", y es una condcón de trabajo contnuo. Consste en poner a trabajar dos sstemas de almentacón de energía en paralelo, cumplendo la condcón de que el voltaje y la frecuenca de los dos sstemas sean guales ó estén dentro de un margen de dferenca menor al 5 %. Selector de modo de sncronzacón: es un selector de tres poscones, en la poscón central se desactva el selector. Permte escoger la 'forma de realzar la sncronzacón: manual o semautomátca. Manual: toda la operacón de sncronzacón la realza el operador.

96 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN 87 Semautomátca: la operacón es realzada en parte por el autómata y en parte por el operador. La funcón del operador es la de hacer llegar al grupo a las condcones de sncronzacón. - Selector de la opcón de sncronzacón: este selector de cuatro poscones permte escoger los grupos que van a entrar en sncronzacón, ndcando cuál está conectado a barras como grupo de referenca y cuál es el grupo entrante, las opcones que se dan son: - Red - Gl poscón 1. - Red - G2 poscón 2. - Gl - G2 poscón 3. - G2 - Gl poscón 4. El prmer nombre en la opcón ndca el equpo que está en barras, (referenca), y el segundo nombre es el equpo que va a entrar en sncronsmo. Las luces del panel de control maestro se encenderán seleccón del modo de trabajo apropada. conjuntamente con la B) SISTEMA DE RED: FUNCIONAMIENTO DE COMANDOS. red y son: Los selectores y pulsadores ubcados en este tablero controlan la operacón de la - Parada de emergenca: provoca el dsparo de los dsyuntores de red al presonarlo sn mportar la condcón de operacón en que se encuentre el sstema. - Resct de alarmas: después de un corte de energía eléctrca al autómata, ya sea porque se desconectó el dsyuntor de control que almenta al autómata ó porque el UPS agotó su respaldo apagándose el sstema, el control queda bloqueado para operacones posterores, por lo que se debe resetear al autómata con este pulsante para la rencalzacón de la operacón. S se ha presonado el pulsante de emergenca, o no han entrado los dsyuntores luego de darles la orden de hacerlo, el sstema queda alarmado y deberá resetearse para rencalzar la operacón.

97 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN 88 - Operacón del dsyuntor de la subestacón: este selector de tres poscones controla la apertura o el cerre del dsyuntor de baja tensón de la cámara de transformacón, en cualquer modo de operacón. La poscón normal es la de cerre del dsyuntor. Ante cualquer tpo de problema en el que se deba qutar la almentacón desde el dsyuntor de baja, basta con poner este selector en poscón "apertura" para dejar asaldo completamente el crcuto de red tablero. El dsyuntor de la subestacón debe permanecer normalmente cerrado para cualquer manobra, ya que en la operacón de transferenca ó la de sncronzacón no es necesaro abrrlo. -Operacón manual del dsyuntor de la barra técnca: es un selector que permte el dsparo o el cerre del dsyuntor de la barra técnca almentando desde la red; y tene efecto solamente cuando se ha seleconado las operacones manuales, (en transferenca o sncronzacón). -Operacón manual del dsyuntor de la barra de servcos: este selector permte realzar la msma operacón que el anteror pero actúa sobre el dsyuntor de la barra de servcos. -Retransferenca automátca: Este selector de dos poscones permte reconectar el sstema de la red cuando se tene la opcón de transferenca automátca. Cuando la energía de la red ha regresado luego de un corte de energía espera esta señal para realzar la reconexón, esto permte que el operador pueda, de acuerdo a su mejor crtero, cercorarse de que el pequeño corte de energía que se va a producr no afecte a algún proceso en la estacón. S no se desea que esta opcón este en vgenca se deberá dejar el selector en la poscón de Retransferenca Automátca "S". -Luces de señalzacón: Exsten luces de ndcacón de red normal (verde) y de faua de red (roja). Estas luces normalmente son complementaras, es decr, sólo una de las dos debe estar encendda.

98 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZA CION 89 Cuando se tene voltaje normal antes del dsyuntor de la subestacón, la luz de red normal estará encendda, caso contraro será la roja la que se encenderá. Además, s exste algún problema con la red (sobrevoltaje, bajo voltaje, nversón de fases, potenca nversa, sobrecorreníe, etc. ), se ndcará como falla de red. Estas condcones de alarma son dadas por la Undad Termnal Remota, los valores en los que se setearon estos parámetros se los ndca en el captulo 4, para cada RTU. Las luces de señalzacón del estado de los dsyuntores son verdes, para el caso de que el dsyuntor este cerrado y roja para el caso de que el dsyuntor este dsparado. C) GENERADORES # 1 y # 2. Los comandos de los dos generadores son del msmo tpo, a pesar de que los grupos dferen un poco en cuanto a su funconamento; esto se lo hace para famlarzar al operador con cada upo de manobra en la operacón del grupo. - Parada de emergenca: provoca el dsparo de los dsyuntores de los generadores y además el actvado de la solenode de apagado del generador. - Reset de alarmas: es un pulsante que se manobra manualmente después de haberse producdo una señal de alarma, para efectos de rencar la operacón. Las señales de alarma se dan cuando: - No se encendó el grupo selecconado después del tercer ntento. - No entraron los dsyuntores al darles la orden. - Se dan problemas mecáncos. ( baja presón de acete y sobretemperarura de agua). - Luego de 60 segundos de mantener el control de ncremento de velocdad sn llegarse a condcones normales. - S se dan problemas eléctrcos (señal de la R.T.U.). - Al presonar el pulsante de emergenca. - En sncronzacón s se actva el relé de potenca nversa.

99 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN 90 En estos casos, y luego de superar el problema se debe resetear con este pulsante para rencalzar la operacón. Este pulsante tambén apaga el calentador de agua de la máquna motrz. -Encenddo manual del calentador de agua: Es un pulsante que permte la conexón de los calentadores nstalados en cada grupo electrógeno para mantener la temperatura del agua en un nvel que permta obtener un encenddo rápdo y se pueda tomar carga en el menor tempo posble. Una luz ploto de la ndcacón de los calentadores se encenderá. Este pulsante funcona sólo en la opcón manual. -Operacón manual del regulador de voltaje: este selector de dos poscones actva al regulador de voltaje y al campo de la exctatrz, en las opcones manuales. La luz del regulador se encenderá s está conectado. -El potencómetro de Ajuste de Voltaje, permte realzar ajustes en el regulador de voltaje para aumentarlo o dsmnurlo. La operacón de este potencómetro se debe hacer cuando se vaya a sncronzar el grupo con el sstema de referenca ó en el modo de transferenca antes o después que tome carga. En otro caso este potencómetro debe quedar en la poscón óptma señalada prevamente. -Reóstato de campo, control manual: permte la regulacón de la potenca reactva del generador cuando éste entra en paralelo, caso contraro su efecto no es notoro. Una vez calbrado en sncronsmo con la Red, este reóstato no debe ser manpulado. -Control de velocdad: Es un selector de dos poscones, que permte controlar la velocdad del gobernador en las opcones manuales; además, en las opcones automátcas srve para realzar reajuste de frecuenca s el generador lo requere. El cambo en la velocdad del gobernador se refleja en un cambo en la frecuenca del generador y, a través de la RTU, se puede observar el aumento o dsmnucón de la frecuenca. En la opcón automátca, s se sube la velocdad desde el PLC, no es posble bajar la velocdad desde el selector en forma smultanea.

100 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN 91 Luces de señalzacón: Las luces de señalzacón se dvden en dos tpos, de funconamento normal y alarmas. Las luces de funconamento normal, son verdes e ndcan que el elemento que representan esta actvado y su operacón es normal. Las luces de alarma son rojas y señalan una anormaldad en el trabajo del generador: La luz de falla del generador se encenderá ante cualquer tpo de falla descrta en el reset de alarmas y además será ntermtente cuando la frecuenca esté fuera de los límtes. (menor a 58.5 Hz y mayor a 61.5 Hz), con el selector del control de velocdad se puede corregr este problema. La luz de alta temperatura de agua ndca una alarma de precorte envada desde el control local del generador. La luz de baja presón de acete es una alarma de precorte envada desde el control local del generador OPERACIÓN DE TRANSFERENCIA La operacón de transferenca se da : -De red a cualquer generador en modo automátco, sempre y cuando exsta ausenca de voltaje de red -De red a cualquer generador en modo manual sn mportar s exste o no voltaje de red. -Entre generadores, en modo manual, sn mportar el voltaje de red. A) TRANSFERENCIA MANUAL. Esta opcón se escoge en el panel maestro en el modo de transferenca, con ésto, se hablta los comandos de los tableros para el trabajo manual. A contnuacón se debe escoger el grupo al que se desea realzar la transferenca, esto se lo hace con el comando de grupo de emergenca que tene tres opcones; G13

101 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN 92 G1/G2 y G2. Con Gl habltamos el tablero de Gl, con G1/G2 se habltan los dos tableros y con G2 sólo el tablero de G2. Esta valdacón no actúa sobre el tablero local de cada generador, por lo que es factble encender un grupo en cualquer momento, pero sn control de generacón (voltaje y velocdad). Transferenca desde red a un grupo en caso de falla de energía. 1) -S falla la red, la lámpara respectva lo ndcará, empezando la operacón manual. 2) -Dsparar desde el selector los dsyuntores de barras Técnca y de Servcos de red. 3) -Encender manualmente el generador, se lo debe precalentar dependendo de la temperatura a la que se encuentre. Utlzar el control local del generador. 4) -Asegurar que la velocdad al momento de encenddo esté ajustada alrededor de los 600 rpm, esto se lo vsualza con la R.T.U. en la opcón de frecuenca (entre 44.5 a 45.5 Hz). 5) -Conectar el regulador de voltaje, esta conexón se vsualza con la luz del regulador (encendda), y con la R.T.U. (observando que el voltaje haya llegado a los 99 voltos). S no sucede esto, segur los sguentes pasos: a) Resetear al generador en el tablero local, observando que la luz de alarma este apagada. b) Revsar que la seleccón del generador escogdo esté de acuerdo con el generador que se va a trabajar. c) Observar la velocdad del generador (en el gobernador), ya que seguramente esta bajo los 600 rpm. 6) -Subr la velocdad a 1200 rpm. con el control de velocdad local, chequeando los parámetros de voltaje y frecuenca en la R.T.U., adconalmente la luz del funconamento normal del generador deberá permanecer encendda cuando las condcones estén normales.

102 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN 93 7) - Cerrar el dsyuntor de la barra de Servcos, (mayor carga), esperar unos segundos para que el generador se establce y luego cerrar el dsyuntor de la barra Técnca. Al momento de tomar carga, puede bajar la frecuenca del generador a menos de 58 Hz., lo cual apagará momentáneamente las luces de funconamento normal y la luz de alarma se encende en forma ntermtente, se debe esperar unos segundos y s no se corrge, elevar manualmente la velocdad hasta el valor deseado. S en algún momento se desea dsparar uno de los dsyuntores que han sdo cerrados, se lo puede hacer ndstntamente desde el selector respectvo. 8) - Cuando regrese la energía de red, se ndca en la RTU del tablero de red con la presenca de voltaje y con una luz verde de energía de red normal. Para proceder a retransferr manualmente la carga a la red, se debe: 9) - Desconectar las barras Técnca y de Servcos del generador, prevamente pueden desconectarse cargas escalonadamente. 10) - Conectar los dsyuntores de las barras Técnca y de Servcos de la red y las cargas restantes que se desconectaron. 11) - Se debe esperar unos mnutos en los cuales el generador trabaja en vacío y luego proceder a bajar la velocdad a 600 rpm. Desconectar el regulador de volaje. 12) - Apagar el generador desde el pulsante de emergenca del tablero general o del pulsante de emergenca de tablero local, quedando el sstema en condcones normales de operacón. Luego de su operacón, este pulsante debe regresarse a su poscón ncal, 13) - S se presona el pulsante de emergenca mentras el generador esta trabajando con carga (dsyuntores conectados), se produce el dsparo de los dsyuntores y el apagado de generador, debendo bajar la velocdad del generador en forma manual desde el gobernador, como se ndca en el tratamento de fallas, seccón 4,1.

103 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN 94 14) - Las condcones de operacón en transferenca manual se dan con cualquera de las opcones de los grupos (G13 G1/G2, G2), por lo tanto se debe segur el msmo procedmento. Alternatvas de trabajo: En transferenca manual, y en cualquera de las opcones del grupo de emergenca ( Gl, G1/G2, G2) se puede energzar las barras ndstntamente, por ejemplo, se puede almentar a la barra técnca con energía de la red y a la de servcos o utüy con cualquer grupo, sempre que la energía que el grupo este entregando esté normal. Adconalmente se tene la opcón de qutar la energía de la red, dsparando los dsyuntores de red, energzando las barras desde cualquer grupo. Este tratamento es posble, debdo a la redundanca en el sstema de alarmas y al control mplementado, de tal manera que al ntentar energzar una barra que ya tene energía, el control no permte que el dsyuntor se cerre, tenendo esta segurdad con cualquera de los comandos de los dsyuntores. Esto no mplca que se pueda acconar el tablero de control sn tomar las precaucones debdas, como requsto para realzar cualquer cambo. B) TRANSFERENCIA AUTOMÁTICA El comando para tener esta opcón de trabajo esta localzado en el tablero de Control Maestro. Cuando se tene esta opcón no tene efecto la operacón de los selectores: -Regulador de voltaje de los generadores. -Cerre o dsparo de los dsyuntores de la red y generadores. (El dsyuntor de baja tensón de la subestacón en todo momento es comandado desde el selector del tablero.) -El control de velocdad de cada generador no funcona hasta que no se alcancen las condcones normales, una vez hecho ésto, el control es accesble al operador. La operacón para las opcones con Gl y G2 es la sguente: S la red esta en condcones normales: 1) - Se tendrá una conexón peródca de precalentamento de las bujías del motor. El tempo de conexón es de 2 mnutos y el de desconexón de 20 mnutos, esto permte que

104 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN 95 el banco de baterías no se descargue y que las cámaras de las bujías adqueran un grado de temperatura mayor. 2) - El calentador de agua del radador está permanentemente encenddo, para lograr que la temperatura de la máquna se mantenga en un nvel que le permta tomar carga rápdamente. S exste falla de energía de la red: 3) - Se determna falla de red por la señal dada desde la RTU. del control de red y se ordena la apertura de los dsyuntores de red. 4) - Dependendo de la opcón del grupo de emergenca escogdo (G, G2) se nca el encenddo automátco del generador a 600 rom. S el generador encendó se da la señal de contnuar, caso contraro se rententa automátcamente hasta por tres veces. 5) - Inmedatamente después de que el generador ha encenddo, se nca el proceso de subr la velocdad al generador en tres pasos: -Durante un tempo determnado de acuerdo a las característcas de cada gobernador.(entre 35 y 40 segundos). -Después de este tempo se da 3 segundos de establdad por la nerca del sstema y se contnua hasta que llegue al valor normal. (121 voltos y 60 Hz). Exste una alarma de tempo de 60 segundos pasado el cual se da falla del sstema s todavía no se ha llegado a condcones normales. S se da este caso, se debe revsar al gobernador, observando el punto de ajuste de velocdad. S no ha subdo en los 60 segundos, pero se pude subr manualmente, será un ndco de falla en las conexones haca el gobernador. Soluconado este problema, se pulsa reset y se rententa la operacón. 6) - S se llega a condcones normales se conecta el dsyuntor de Utlty y luego de 6 segundos (para establzar al generador), se conecta el dsyuntor de Techncal.

105 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN 96 7) - En estas condcones por medo de la RTU y el PLC, se tene un montoreo contnuo de los parámetros del generador para deteccón de fallas o alarmas que puedan presentarse. El retorno de la energía de la red se vsualza con la luz de red normal encendda y la medcón de voltaje de la RTU del panel de red. 8) - Después del regreso de energía, espera unos segundos para dejar todas las condcones de la reconexón lstas. El proceso de retransferenca es automátco, se nca cuando el operador manobre el selector de retransferenca a la poscón "SI", se recomenda que este selector permanezca en la poscón NO, en condcones normales. 9) - Después de 10 segundos, se dspara el dsyuntor de Techncal y luego de unos segundos se dspara el dsyuntor de Utlty. 10) - Se conectan los dsyuntores de la red mentras el generador permanece trabajando en vacío durante dos mnutos. 11) - Transcurrdo el tempo de trabajo en vacío, se nca el proceso de bajar la velocdad a 600 rpm. Este proceso se da asmsmo en tres pasos, por tempo (entre 35 y 40 segundos), s no llega, se renca la dsmnucón de velocdad hasta que negué a 600 rpm, con la opcón de poder bajar la velocdad en forma manual. Se desactvará el regulador de voltaje nmedatamente. 9) - Se actva la solenode de apagado durante 40 segundos dejando las condcones de operacón del generador lstas para la operacón en caso de otra falla de energía. Caso especal: En la opcón G1/G2, la operacón automátca se da con los msmos pasos que lo anotado en la seccón anteror, pero las accones se realzan en los dos generadores, el prmer generador que alcance las condcones normales de operacón entra a almentar a la carga, mantenéndose el otro en espera ( a 1200 rpm), s por algún motvo el prmer generador que entró tene algún problema y sale de servco, entra automátcamente el otro generador. El nterbloqueo de los dsyuntores es tal, que no permte el cerre de los dos a la msma barra.

106 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN OPERACIÓN DE SINCRONIZACIÓN La operacón de sncronzacón es mucho más delcada que la de transferenca y requere de mayor atencón en el desarrollo de la msma. Seleccón de la opcón de sncronzacón: 1) - Para ncar la operacón de sncronzacón el sstema debe trabajar normalmente en el modo de transferenca, antes de cambar al modo de sncronzacón. 2) - Para sncronzar a un grupo con la red, tomándola a ésta como referenca se realza lo sguente: a) Cambar el selector de modo de operacón de Trasferenca a Sncronzacón. Esta accón no debe producr cambos en el estado del sstema, especalmente en los dsyuntores de red. b) Selecconar la opcón manual o semautomátca de sncronsmo. c) Escoger entre las dos opcones que se tene de sncronsmo con la red: Red - Gl ó Red - G2. En este momento se actva el panel de sncronsmo. Estas opcones son retardadas 5 segundos luego de escogerías, para no tener seleccones falsas. S la operacón es manual se puede proceder a realzar el resto de la operacón desde el tablero del generador. S la operacón es semauíomátca se ncan las accones de control por parte del autómata. 3) - Para sncronzar entre los grupos generadores, antes de escoger sncronzacón deben estar desconectados los dsyuntores de red, ya sea por falla de energía o por haber sdo dsparados manualmente. Además debe estar uno de los grupos conectado a las barras y se convertrá en el grupo de referenca. A contnuacón se realza los cambos de los comandos: a) Cambar el selector del modo de operacón de transferenca a sncronzacón. Esta operacón no debe producr cambos en el estado de los dsyuntores del generador que esté como referenca.

107 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN 98 b) Escoger el modo de realzar la sncronzacón: manual o sernautomátca. c) Selecconar entre las dos opcones que se tene de sncronsmo entre generadores: Gl- G2 ó G2 - Gl. En este momento se actva el panel de sncronsmo. Estas opcones son retardadas 5 segundos luego de escogerlas, para no tener seleccones falsas. S la operacón es manual se puede proceder a realzar el resto de la operacón desde el tablero del generador. S la operacón es semautomátca se ncan las accones de control por parte del autómata. Sncronzacón entre un grupo y la red. En este caso, la red sempre será la referenca para la sncronzacón. Se puede realzar en forma semautomátca o manual. Sncronzacón manual entre un grupo generador y la red. En la operacón de scronzacón manual todas las accones y decsones son tomadas por el operador, por lo tanto la operacón debe ser realzada correctamente, tomando en cuenta todas las precaucones. 1) - Encender el generador y acondconarlo para la operacón en forma manual de acuerdo a lo descrto anterormente. 2) - Operar en el tablero maestro los comandos de sncronzacón para obtener la opcón deseada, (seccón anteror). 3) - Con el tablero de sncronsmo ya actvado, llegar a las condcones de sncronsmo con el selector de control de velocdad del generador, (voltaje y frecuenca guales). 4) - Cuando el sncronoscopo este con velocdad lenta y el ndcador se aproxme a la marca localzada a las 12:00 en punto en el dal, se debe cerrar el dsyuntor de utlty, entrando en paralelo, luego se debe cerrar el dsyuntor de TechncaL En este punto el sncronoscopo se mantene fjo.

108 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN 99 Las luces de ndcacón funconan gual que el sncronoscopo, y es una ayuda vsual al operador. Por lo tanto cuando la condcón de sncronsmo se de, las luces están apagadas. 5) - Es mportante dejar que el sstema en sncronzacón se establce para luego relzar transferenca de carga de un sstema a otro. 6) - Mentras los sstemas de energía se encuentren en paralelo, la carga se puede repartr entre la red y el grupo generador, observando la potenca de cada sstema en la RTU y comandando la velocdad del grupo desde el control respectvo. Esta operacón es delcada y se lo debe hacer lentamente para evtar que el grupo se motorce al recbr potenca desde la red. Sncronzacón semautomátca entre un grupo y la red. 1) - Escoger el modo de sncronzacón y la opcón semautomátca en el control maestro. 2) - Selecconar el grupo entrante con el selector de 4 poscones del control maestro. Esta señal lleva un retardo de 5 segundos para evtar una seleccón falsa. 3) - Luego de los 5 segundos de retardo se encende el generador automátcamente, a 600 rpm, el autómata toma en cuenta todas las segurdades descrtas en las seccones de trasferenca y sncronzacón. Se encende el regulador de voltaje y la velocdad sube por pasos hasta negar a las 1200 rpm, 4) - Con el tablero de sncronsmo ya actvado, se debe manpular la velocdad del generador de tal manera que se acerque a la de red; Esto puede vsualzarse en el sncronoscopo, ya que se observa que su dal se mueve lentamente. Mantener este funconamento durante un tempo, para permtr que el autómata cumpla con la subrutna de sncronzacón semautomátca. 5) - Es mportante dejar que los sstemas en paralelo se establcen para luego relzar transferenca de carga de un sstema a otro. 6) - Mentras el sstema se encuentre en sncronzacón, la carga se puede repartr entre la red y el grupo generador, observando la potenca de cada equpo en la RTU y comandando la velocdad del grupo desde el control respectvo. Esta operacón es

109 TRANSFERENCIA Y SINCRONIZACIÓN 100 delcada y se lo debe hacer lentamente para evtar que el grupo se motorce al recbr potenca desde la red. Sncronzacón entre dos grupos generadores. El sncronsmo entre generadores se presenta cuando uno de los generadores está entregando energía a la carga, lo cual sgnfca que la red no esta presente en las barras prncpales. Cuando exste falla de red y un generador esta entregando energía a la carga, es factble realzar la operacón de sncronsmo entre generadores para asegurar la contnudad en la entrega de energía a la estacón. Asmsmo, s se ha realzado una operacón manual en la que pese a que exste energía de la red, se ha transferdo la carga a un generador, exste la posbldad de poner en paralelo a los grupos generadores. Para realzar esta operacón se tenen las opcones manual y semautomátca. Sncronsmo manual entre generadores. 1) Asegurarse que un generador este entregando energía a la carga, y el control maestro esté en transferenca, este grupo será el que se tome como referenca. 2) Cambar de transferenca a sncronzacón, esta operacón no desconecta los dsyuntores del generador que está funconando y está conectado a barras. 3) Selecconar la opcón manual en el control maestro. 4) En el selector de la condcón de sncronzacón escoger la opcón adecuada, Gl - G2 ó G2 - Gl, como se puede aprecar, s se tene a un generador en la referenca sólo exste una condcón que puede ser elegda. 5) Realzar todos los pasos de sncronzacón que se deron en la seccón , observando sempre las segurdades respectvas.

110 TRANSFERENCIA SINCRONIZACIÓN Tomar en cuenta que s no exste falla de red y la red está almentando a la carga, no se puede realzar la sncronzacón, s antes no ha sdo transferda la carga a un generador con el procedmento de transferenca manual. 6) Se puede dsparar cualquera de los dsyuntores de cualquer grupo o elmnar la condcón de sncronsmo dsparando los dsyuntores de Techncal y UtHíy de un grupo. Sncronzacón semautomátca entre generadores, 1) Asegurarse que un generador este entregando energía a la carga, y el control maestro esté en transferenca, este grupo será el que se tome como referenca. 2) Cambar de transferenca a sncronzacón, esta operacón no desconecta los dsyuntores del generador que esta funconando y entrega energía a las barras. 3) Selecconar la opcón semauíomátca en el control maestro. 4) En el selector de la condcón de sncronzacón escoger la opcón adecuada, Gl - G2 ó G2 - Gl, como se puede aprecar, s se tene a un generador en la referenca sólo exste una condcón que pueda ser elegda, 5) El autómata realza los pasos de sncronzacón como se ndcaron anterormente el operador deberá realzar la aproxmacón al estado de sncronzacón con ayuda del relé de chequeo de sncronsmo y la subrutna de sncronzacón, para cerrar os dsyuntores del generador que entrará en paralelo, observando sempre las segurdades respectvas.

111 CAPITULO IV SUPER VISION YMONITOREO DE SEÑALES

112 MONITOREQ DE SEÑALES 203 SUPERVISIÓN Y MONITOREO DE SEÑALES 4.1 CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE LA UNIDADES TERMINALES REMOTAS Los elementos de montoreo de los parámetros eléctrcos tanto del sstema de red como de cada uno de los generadores son de marca Power Instruments, el modelo es el 3710 ACM Es un nstrumento basado en un mcroprocesador de segunda generacón, de 16 bts, 12 MHz de alto rendmento de cómputo con software para nformacón de procesos en tempo real; la nformacón y los parámetros están contendos en una memora no volátl, es utlzado en tableros de dstrbucón eléctrca y subestacones. No requere de transductores externos. Los valores son mostrados en un dsplay de crstal líqudo en donde se puede leer en forma alfanumérca los valores de: 4 dígtos para voltaje, 4 dígtos para la corrente, 8 dígtos para las dferentes funcones. Los parámetros que se pueden medr son: Voltajes línea - neutro. Voltajes línea - línea, Corrente de cada fase. Entrada para una cuarta comente. Frecuenca, Factor de potenca, KVA. KW. KVAR. Entrada de voltaje auxlar. Kwh que se entregan.* Kwh que se recben.* Kvarh que se entregan* Kvarh que se recben.* Tenen un rango de O a 999,999,999 y puede ser reseteado manualmente. Son tambén posbles medcones de máxmos y mínmos. Se puede guardar en la memora no volátl un hstoral en ntervalos de los valores pcos de los parámetros.

113 MONITOREO DE SEÑALES 104 En nstalacones en donde se tengan correntes por la Knea que va de neutro a terra, producdas por cargas no lneales, la RTU tene una cuarta entrada que puede ser usada para medr esta corrente. Se tene adconalmente una entrada para sensar un voltaje auxlar a ser mostrado en pantalla y montorearlo. Dspone de una salda analógca de corrente, que puede ser programada entre O y 20 ma. ó entre 4 y 20 ma. de corrente proporconal al parámetro sensado. Para la comuncacón con equpos remotos se ncorpora una tarjeta de comuncacones que ncluye RS - 232C y RS y tene opcón de comuncacón con un computador personal. El protocolo de comuncacón tene lbre acceso en tempo real a los parámetros, regstro de datos y formas de onda para software dedcado RELÉS DE CONTROL. Se dspone de tres relés con contactos NO y NC, con capacdad de 10 A. y pueden funconar como: Relés de alarma y relés de setponts, que operan en funcón del parámetro meddo o cambo en el estado de una entrada, Relés de control remoto, operado por un comando desde el pórtco de comuncacones. Relés para el dsparo de nterruptores automátcos, controlados de acuerdo a condcones defndas, como son; sobre/bajo voltaje desbalance de voltaje. desbalance de corrente. nversón de fases. sobre/ baja frecuenca, nversón de la dreccón de potenca. Relés de pulsos de salda para los KWH ó KVARH ENTRADAS DE ESTADO. La RTU tene 4 entradas de estado, las cuales pueden ser usadas para sensar el estado de un contacto externo. La condcón de estas entradas puede ser observada y regstrada por el pórtco de comuncacones.

114 MONITOREO DE SEÑALES 205 Asmsmo se pueden usar estas entradas de estado para dsparar los relés de control de la RTU. La nstalacón y conexón de la RTU se puede observar en el manual de oparacón que se adjunta el Apéndce B. 4.2 OPERACIÓN Y PROGRAMACIÓN OPERACIÓN. La RTU muestra la nformacón de voltaje, corrente y potenca cuando se la encende. Este modo de trabajo es el normal y se lo denomna MODO DE MONITOREO O PANTALLA. Cuando se realza la ntroduccón de todos los parámetros y los valores de ajuste del sstema, se lo hace en el MODO DE PROGRAMACIÓN. (FIELD PROGRAMMING). 1) MODO DE MONITOREO. La pantalla muestra 4 campos: voltaje, fase, corrente y funcones de potenca, repartdos así: 4 dígtos de voltaje, 1 ndcador de fase, 4 ndcadores de corrente, 5 dígtos y 8 caracteres para funcones de potenca, Las 4 teclas usadas para el control de la nformacón presentada en pantalla funconan con la leyenda superor: FASE MIN MAX FUNCIÓN. a) FASE. Selecona la fase A, B, C o promedo para el cual se muestran los valores de voltaje y corrente. El astersco "*" ndca el promedo de los valores de voltaje y corrente. Los valores línea a línea son mostrados con una coma después de la ndcacón de la fase. b) MÁXIMO Y MÍNIMO. Se muestran los valores máxmos o mínmos de voltaje, corrente y la funcón de

115 MONTTOREO DE SEÑALES potenca selecconada, estos valores se muestran por 3 segundos antes de volver a la pantana en tempo real El valor de MTN/MAX serán los valores guardado después del últmo borrado o "lmpeza " de los datos archvados. c) FUNCIÓN Seleccona la funcón de potenca a ser mostrada en pantalla. La secuenca de funcones posbles son: 1) KW. Potenca real, nstantánea en Küowatos. La dreccón de la potenca, es decr, s se entrega potenca o se recbe potenca está dado por el sgno, en el caso de entregar potenca el sgno postvo no se escrbe. 2) KVA. potenca aparente nstantánea (V*A). 3) KQ. Flujo de potenca reactva nstantánea, (VAR). en KQ. La dreccón se observa por el sgno. 4) PF. Factor de potenca, en adelanto o en retraso que es ndcado por LD o LG respectvamente, (p.e. 0,92 en adelanto se leería: 92 PFLD.) 5) Hz. frecuenca en Hertz, 6) KWD. Demanda de potenca, 7) AD. Demanda de comente. 8) Vx. Voltaje auxlar de entrada. 9) 14. lectura en los termnales de la cuarta corrente (neutro-terra). 10) KWH-F, KWH-R Estos parámetros representan energía real, que se entregan o se recben. 11) KVAR-F, KVAR-R. representan energía reactva asmsmo que se recben o se entregan. NOTAS: 1) La convencón usada para el Factor de potenca en adelanto o retraso y la de energía a recbr/entregar pueden nvertrse cambando la polardad de las conexones extemas. 2) Cuando se muestran los parámetros de energía, se usa todo el panel frontal, sn mostrar voltaje, fase n amperaje. Estos valores son posbles de leer a través del programa y del pórtco de comuncacones.

116 MONTTOREO DE SEÑALES PROGRAMACIÓN. Para entrar al modo de programacón se debe presonar MIN y MAX al msmo tempo, para regresar a la pantalla normal se repte la msma accón. El teclado tene en este nuevo modo otra estructura, la leyenda debajo de cada tecla ndca la alternatva de uso: Seleccón de parámetros: seleccona el parámetro en pantalla. Cursor: mueve el cursor de dígto en dígto, se muestra a la derecha del últmo número. Incremento: ncrementa el dígto que está bajo el cursor, Decremento; decrementa el dígto que está bajo el cursor. Certos parámetros tenen valores de S ó No?, en este caso presonando Incremento o Decremento provoca el s o no en el valor. Otro parámetro como es el Bauí Rate, tenen varas posbldades y con las msmas teclas (INC o DEC) causa que la pantalla vsualce los valores. INTRODUCCIÓN DE LA CLAVE El prmer parámetro de a programacón es la clave. La clave que vene de fábrca es cero. Esta clave debe ser ntroducda s algún parámetro va a ser cambado. S la clave no se ntroduce la programacón puede ser leída pero será mposble cambar algún parámetro. Para cambar la clave se ntroduce la anteror, se realza la programacón deseada y al volver al parámetro de clave se pone el valor deseado, al cambar al modo de momtoreo se memorzan los datos ntroducdos y la nueva clave. PARÁMETROS DE SETPOINT La RTU es capaz de montorear muchos parámetros al msmo tempo, generando alarmas y actvando los relés de control basados en los valores de estos parámetros. Para realzar esto, la RTU utlza los SETPOINT, que es un grupo de ses nstruccones ndcando: a) El parámetro para montorear (tpo de setpont) b) El límte para operar el relé. c) El límte para desactvar el relé. d) El tempo de espera para operar un relé. e) El tempo de espera para desactvar un relé. f) El relé que va a operar.

117 MONTTOREO DE SEÑALES IOS Los setpons pueden íunconar como SOBRE seíponts o BAJO setpons. Toda la nformacón acerca de los seíponts se ndca en el manual de operacón delartu, Apéndce B. ESCALAS DE VOLTAJE Y CORRIENTE. Para poder tener una correcta resolucón de los valores que la pantalla muestre, es necesaro setear las escalas de los parámetros, es decr, ndcar cual es el "fondo de escala" ya que deben ser correspondentes con los valores a medr. Para la escala de voltaje, s no se ha usado Transformadores de Potencal, como en el presente caso, la escala se setea drectamente (120, 277, etc). Para la escala de corrente se debe setear de acuerdo al rango del prmaro del transformador de corrente que esta usándose. Se toma en cuenta que el secundaro del transformador de corrente tene una salda de 5 A. (máx). Tambén se aplca esta norma para la cuarta entrada de comente. Para la frecuenca se tene 3 posbldades: 50Hz. 60 Hz ó 400 Hz. Es mportante señalar la correcta, ya que muchos parámetros toman en cuenta este valor. Los sstemas de montoreo nstalados en la Estacón Cotopax, tenen la sguente programacón: Tabla 5.1: PARÁMETROS GENERALES DE LA RTU PARÁMETRO VOLTAJE CORRIENTE EN LAS FASES CORRIENTE EN EL NEUTRO FRECUENCIA MODO CONEXIÓN BAUDRATE COMMODE DISPLAY T1MEOUT CLEAR MIN/MAX? CLEAR KW/KVAR HRS? ROTACIÓN DE FASES FORMAT VALOR 120 V A A. 60 Hz. 4W-WYE (0) 9600 RS MIN. NO NO ABC ABC 1,234.5

118 MONTWREO DE SEÑALES 109 Clave: 1111 Tabla 5.2 : SISTEMA DE MONTTOREO DE RED SETPO INT 1 FUNCIÓN SOBRE VOLTAJE fflgh LIMIT 136 TD OPÉRATE 5 LOW LIMIT 130 TD RELÉASE 1 RELAY 1 DISPARO 2 BAJO VOLTAJE DISPARO 3 DESBALANCE V. 30% 5 10% 1 1 DISPARO 4 5 INVERSIÓN FASE SOBRE CORRIENTE DISPARO 1 DISPARO Clave: 2222 Clave: 3333 Tabla 5.3 : SISTEMA DE MONTTOREO DE LOS GENERADORES. SETPO IN FUNCIÓN SOBRE FRECUENCIA SOBRE FRECUENCIA SOBRE VOLTAJE DESBALANCE INVERSIÓN FASES SOBRECORRIENTE SOBREFRECUENCIA BAJA FRECUENCIA fflgh LIMIT % TD OPÉRATE LOW LIMIT % TD RELÉASE RELAY 1 DISPARO 1 DISPARO 3 DISPARO 3 DISPARO 3 DISPARO 3 DISPARO 3 DISPARO 3 DISPARO 4.3 IMPLEMENTACION DEL SOFTWARE PARA MONTTOREO Y CONTROL El software dedcado para la explotacón y análss de los datos acumulados en las undades termnales remotas (RTU) es el Power Vew, versón 4.0 desarrollado por la Power Measurement Ltda,

119 MONITOREO DE SEÑALES Este paquete es capaz de confgurar y desarrollar todos los aspectos de los equpos remotos. Adconalmente el programa puede cargar y guardar los eventos y datos de las terrnnales en un dsco duro, para análss estadístco o para mpresón. El sstema de control está compuesto por un computador personal conectado por el pórtco de comuncacones con una undad termnal remota (RTU). El Power Vew realza las sguentes funcones: a) Muestra los valores de cada equpo conectado. b) Comando de los relés de control de las RTU desde el pórtco de comuncacones. c) Programa los equpos en forma remota. d) Los formatos de los archvos del Power Vew3 permten al usuaro poder desarrollar sus propas bases de datos para obtener reportes como: tendenca de carga. análss de problemas. análss de costos. dstrbucón de costos demanda hstórca del sstema reporte y análss de funconamento lstado de apagones. estudo de efcenca de generadores y máqunas. La" línea de comuncacones puede ser usada para transferr datos de potenca desde un equpo local al computador central, los equpos locales usan generalmente los sstemas de comuncacón EIA RS-232C o EIA RS-485 estándares. Un sstema RS-232C es comunmente usado para comuncacones punto a punto y es excelente cuando un equpo esta conectado al sstema y a poca dstanca. Para más de dos equpos se usa el sstema RS-485., este sstema utlza un par de cables torseados como medo de comuncacón y puede operar hasta dstancas de 1500 metros. El Power Vew usa el bus RS-485. La nstalacón del Power Vew para el montoreo y control así como las formas de manejar el programa se muestran en el apéndce B.

120 CAPITULO V PRUEBAS GENERALES DEL SISTEMA

121 PRUEBAS GENERALES 5 PRUEBAS GENERALES DEL SISTEMA 5. 1 DESCRIPCIÓN DE CONDICIONES DE FALLA Y EMERGENCIA - Falla de encenddo: S el generador no se encende después de darle el arranque durante 6 segundos, se conecta precalentamento durante 20 segundos adconales y rententa el arranque, s luego del tercer arranque no se do una señal de encenddo, se encende la luz de alarma, detenéndose la operacón del sstema, Consderacones : S habendo falla de la energía de la red, no se encende el generador en los tres ntentos, alarmando el sstema, el regreso de la energía de la red en ese nstante permte que con un reseteo se trabaje normalmente con la red S regresa la energía de la red antes de conectar los dsyuntores del generador, pero el generador ya ha encenddo, desconecta los dsyuntores de red y conecta los dsyuntores del generador esperando la señal de retransferenca para volver a las condcones normales. S regresa la energía antes de encender el generador, provoca el encenddo del generador a 600 rpm. y se mantene en espera durante 2 mnutos para luego apagar el generador. - Falla eléctrca: S el generador está almentando a la carga, cuando exste falla de red, es decr, trabajando en modo de emergenca y se da un problema con la frecuenca de operacón del sstema, se encende la alarma ntermtente durante 45 segundos, s no se solucona en ese tempo, se dsparan los dsyuntores del generador y la luz de alarma permanece encendda. Para soluconar la falla de frecuenca se debe manpular el comando de control de velocdad hasta que la alarma ntermtente desaparezca.

122 PRUEBAS GENERALES 113 S los dsyuntores han sdo dsparados por la falla, al resetear se conectan nuevamente sempre y cuando la frecuenca este dentro del rango de trabajo (59 a 61 Hz.). - FaJIa mecánca y Pulsante de emergenca. S el generador está con carga, por falla de red, y se produce una falla mecánca se abren nmedatamente los dsyuntores del generador, se da una señal a la solenode de apagado y se encende la luz de alarma. Para rencar la operacón, se debe tomar en cuenta que hay que bajar la velocdad del generador en forma manual a 600 rpm, ya que no exste la energía para hacerlo desde el comando del tablero. Una vez realzado ésto se presona el cornado Reset volvendo a la operacón del generador. - Falla de conexón de dsyuntores. S después de 3 segundos de haber conectado los dsyuntores, no se recbe la señal de ndcacón mecánca, de que los dsyuntores efectvamente se cerraron, se encende la luz de alarma y se dsparan los dsyuntores. Revsado el sstema, con el pulsante de Reset se rencanza la operacón de conexón. Adconalmente el sstema tene hces de funconamento normal del radador y luces de alarma de precorte de alta temperatura de agua y baja presón de acete, conectadas drectamente con los sensores de la máquna, 5.2 PRUEBAS DEL SISTEMA DE TRANSFERENCIA- A) MANUAL 1) Segurdad en el dsparo y cerre de los dsyuntores, en opcones Gl, G1/G2, G2. S se tene la red conectada, en cualquer opcón de grupo de emergenca, no se debe cerrar nngún otro dsyuntor, aunque el selector este en "ON".

123 PRUEBAS GENERALES 114 2) Encenddo y transferenca desde la red a un generador cuando falle la red: La lámpara respectva se debe encender, luego de lo cual se debe realzar la operacón descrta en el manual de operacón, (seccón 3.4.4). Cuando la luz de funconamento normal del generador este encendda, ndcando que los parámateros de frecuenca y voltaje son correctos conectar el dsyuntor de la barra de servcos y luego de algunos segundos el de la barra técnca. En estas condcones se verfcó: - Que los dsyuntores de la red y del generador restante no se cerran con los selectores. - Al varar la frecuenca fuera de los valores normales, se da la alarma ntermtente de falla de parámetros eléctrcos. - Presonando el pulsante de emergenca se dspara los dsyuntores y se apaga el generador, encendéndose la luz de alarma. En estas condcones los mandos del generador no se habltan hasta presonar el "reset", el cual se lo hace luego de la verfcacón de las condcones de operacón y el apagado de todos los selectores. La retransferenca manual cuando regrese la energía se la realza de acuerdo a los descrto en el manual de operacones. Se cumple: -Se almenta una barra con la red y la otra con el generador. -Los dsyuntores que no están conectados a la carga no se cerran al manobrar el mando del msmo. S la opcón de "Grupo de emergenca" esta en G1/G2, se cumple: - Almentar las barras desde los dos generadores, cada uno a una barra dferente. - S un generador almenta a un barra determnada, el selector del dsyuntor del otro generador queda nhabltado al gual que el de red.

124 PRUEBAS GENERALES 11S B) AUTOMÁTICA. 1) Segurdades en el manejo de los comandos de los tableros. Se verfcó que queden deshabltados los selectores del regulador de voltaje y de los dsyuntores de los generadores, en el tablero de red no están habltados los selectores de los dsyuntores de red, con excepcón del dsyuntor de la cámara de transformacón ya que su operacón es manual. 2) Transferenca red-generador. Se verfcó el procedmento de transferenca automátca, con todos sus pasos: -Desconexón de precalentamento y calentadores de agua. -Encenddo por 6 segundos del motor de arranque. -Dsparo de dsyuntores de red cuando el generador ha arrancado. -Conexón del regulador de voltaje -Incremento de velocdad del grupo. -Conexón de los dsyuntores con un ntervalo de tempo de 6 segundos. La operacón de retransferenca se nca con la operacón del selector de "retransferenca automátca". Se verfcó su operacón: -10 segundos después de ncar proceso, desconecta dsyuntores del generador. -Conexón de dsyuntores de red -Trabajo en vaco del generador durante dos mnutos. -Dsmnucón de velocdad del grupo. -Apagado del grupo. -Encenddo del sstema de precalentamento y del calentador de agua.

125 PRUEBAS GENERALES PRUEBAS DEL SISTEMA DE SINCRONISMO. A) MANUAL Se verfcó la operacón del sstema: -Después de 5 segundos de escoger lo opcón, se actva el panel de sncronsmo. -La operacón de poner el generador en condcones de sncronsmo se realza de gual manera que en transferenca manual. -La conexón por parte del operador de los dsyuntores del generador se realza con los selectores, entrando el sstema en sncronsmo. -La repartcón de carga con la red se realza con la manpulacón del gobernador de velocdad. -Para salr de sncronsmo, se quta carga al generador y se dspara manualmente los dsyuntores del grupo. B) SEMIAUTOMATICA: La operacón que se verfcó es: -Después de 5 segundos de selecconar la opcón deseada se encende el panel de sncronsmo, al msmo tempo se encende el grupo generador. -Se aumenta la velocdad del grupo a condcones normales y se mantene en espera, -La manpulacón del comando del gobernador de velocdad por parte del operador, permte el cerre de los dsyuntores del grupo, cuando las condcones son óptmas. -La repartcón de carga se realza con la ayuda del gobernador de velocdad. -Para salr de esta opcón se quta carga al grupo y se camba de modo de trabajo, es decr, de sncronsmo a transferenca con el selector respectvo. -Los selectores del regulador de voltaje y dsyuntores se encuentran nhabltados.

126 CONCLUSIONES Y RECOMENDA CIONES

127 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 6.1 CONCLUSIONES Se ha realzado un sstema de transferenca y sncronzacón entre la red públca y dos generadores utlzando un PLC, esto ha permtdo una "Repotencacón" de los equpos y sstemas de la Casa de Maqunas de la Estacón Cotopax. El PLC es un aparato muy versátl para el dseño moderno, con el que se puede automatzar cualquer proceso predecíble y programable. Se ha dado mayor contnudad en cuanto al servco eléctrco a la estacón ya que se tene: red, Gl, G2, sncronzacón, como un sstema redundante de entrega de energía, Las pruebas del programa resultan seguras y sencllas, ya que el PLC permte smular el acconamento de entradas y saldas sn necesdad de utlzar los transductores de señal y/o los equpos de ejecucón drecta del trabajo a desarrollar. De esta forma, se puede r expermentando y depurando el programa sn correr el resgo de cometer un error en el desarrollo del msmo, tenendo a todo el sstema en accón.. Una vez que el programa ha quedado totalmente probado, se corre con el sstema ya conectado cas con un 100% de segurdad. El PLC proporcona una gran flexbldad en cuanto a los cambos que sean necesaros realzar en el programa conforme se requeran modfcacones en el sstema. Para esto úncamente se requere la conexón al PLC de la consola de programacón que es un elemento útü para el dseñador, pero opconal para el usuaro fnal. La fabldad del sstema mplementado es muy alta, ya que la ntegracón de equpos electróncos de gran efcenca ha permtdo obtener bajas posbldades de falla. El PLC realza un control completo y ante cualquer accón errónea por parte de los operadores provoca señales de alarma que además detenen el proceso. Asmsmo la programacón realzada en las Undades Termnales Remotas determna que los problemas en los parámetros eléctrcos sean nmedatamente detectados para realzar las accones respectvas.

128 CONCL USIONES Y RECOMENDA CIONES 219 El programa lógco mplementado en el PLC fue realzado en el lenguaje escalera, el más utlzado para la programacón de los PLC's. Este lenguaje permte que cualquer persona con conocmentos báscos de control ndustral pueda entender la lógca del trabajo realzado. Se consdera además que la estructuracón del programa descrto en el presente trabajo permte comprender las operacones de transferenca y sncronzacón para otro sstemas de generacón más grandes o más pequeños. La determnacón o deteccón de fallas en el sstema es muy senclla y el tempo de paro por esta crcunstanca bajará consderablemente respecto al sstema anteror, provocando un sgnfcatvo ahorro de recursos. Se ha mejorado substancalmente el sstema de vsuahzacón y alarmas para el operador, que le permten tomar las accones correctvas en un menor tempo. En la operacón de sncronzacón se evta la conexón de cargas restvas, utlzadas anterormente para mantener con certa carga a los generadores. El mantenmento del sstema mplementado se lmtará báscamente a los contactores y equpos electromecáncos, ya que el PLC no requere de mantenmento. La ndcacón vsual de fallas en el PLC, permte hacer un fácl dagnóstco del msmo, logrando una ' gran versatldad para la correccón de eventuales daños. La metodología utlzada en el desarrollo del proyecto es general para la automatzacón de sstemas usando un Controlador Lógco Programable, optmzando recursos como son: mano de obra, tempo de ejecucón, materales, etc. Los sstemas automátcos desarrollados con PLC's nvolucran una nueva tecnología hasta ahora muy poco utlzada en el país, pero que por sus característcas puede ser fáclmente asmladas por ngeneros y técncos.

129 CONCLUSIONES Y RECOMENDA CIONES 6.2 RECOMENDACIONES. Para realzar un proyecto que nvolucre el uso de un PLC, se debe defnr en forma exacta, la magntud y alcance que se tendrá, para determnar el número de entradas y saldas del PLC y dmensonarlo adecuadamente. Se debe dejar un número de entradas y saldas de reserva para eventuales conexones adconales o equpos a conectarse en un futuro. Es necesaro que se conozca el funconamento de los equpos en forma ndvdual y del proceso en general para poder escoger el PLC adecuado con las necesdades puntuales que se requeran. A pesar del repotencamento de los equpos de la Estacón Cotopax realzados con este trabajo, se recomenda el cambo de los grupos electrógenos por otros más modernos, para que se smplfque la parte en lo que se refere al precalentarmento, control de velocdad, etc. Se recomenda la utlzacón de toda la potencaldad de las Undades Termnales Remotas (RTlTs), a través del software POWER VIEW, mantenendo el computador dedcado a labores de montoreo y adquscón de datos estadístcos.

130 ANEXO A CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DEL P.L. C.

131 Mcro autómata TSX17 Instalacón TSX17 Manual de nstalacón TSXD11 000

132 1. Preparacón de la nstalacón Descrpcón del mcro autómata TSX 17 (contnuacón) Autómatas de base TSX Comprenden: una almentacón 110 a 240 VGA de entrada y una almentacón para sensores (D 24VCC,250m una undad central con toma termnal y vsualzacón de su estado, una memora RAM 24K (3K nstruccones de lenguaje PL7-1) mantenda por pla, alojamento (D (d de la pla 2 años), un alojamento para cartucho memora de salvaguarda EEPROM (conservacón del programa utlza 20 ó 34 entradas/saldas ON / OFF ( entradas 24 VCC, saldas relé (D) vsualz frente (D; unconector (de 15 puntos) para amplacón bus entradas/saldas, 2 horneros desenchufabas (Q) con tornllos protegdos. 2 entradas rápdas (entradas 24 VCC), 1 contador/temporzador rápdo (Q (contador: 2 KHz), que dspone da una entrada contaje y entrada de puesta a cero (5 ó 24 VCC). TSX 17-20: 20 ó 34 entradas/saldas Vsualzacón de las saldas / bts nternos estado SY1 4 0 ' 1 Ploto MD apagado encenddo 0 O0,00 B255 1 O0.01 B254 2 O0,02 B253 3 O0,03 B252 4 O0,04 B ,05 B250 6 O0.06 B249 estado SY1 4 Ploto MD apagado encenddo O0,08 B247 O0.09 B246 OO,10 B245 ' 00,11 B244 B243 B242 B241

133 1. Preparacón de la nstalacón Descrpcón del mcro autómata TSX 17 (contnuacón) Bloque de extensón entradas/saldas ON / OFF para TSX y TSX (2 módulos de extensón máxmo) Comprende: una almentacón 110 a 240 VCA que sumnstra una almentacón a los sensores 24 VCC, 25 34entradas/saldas ON/OFF (22entradas 24VCC, 12saldas relé.vsualzadas en el frente un conector (15 puntos) para acometda extensón bus entrad as/sal das; un conector (9 puntos) para salda extensón bus entradas/saldas; 2borneros enchufables con tornllos protegdos. Vlsualízaclón del estado autómata Los auto-test efectuados permanentemente por los autómatas de base dan una nformacón vsualz cara frontal por 4 plotos. RUN CPU 170 8ATT STOP O e PROG O e MEM O e O Ploto fjo. Autómata en RUN Delecto CPU Defecto E/S Defecto pla Ploto ntermtente Autómata en STOP Defecto perro guardán programa Defecto memora RAM

134 1. Preparacón de la nstalacón 1. 2 Resumen del catálogo Autómatas de base TSX 17 y bloque de extensón Referenca TSX Tpo TSX17-10 Almentacón 1lOa240VCA Entradas 12 E 24 VCC asladas Saldas 8 S relé TSX TSX TSX17-20 TSX a240VCA 110a240VCA 12 E 24 VCC asladas 22 E 24 VCC asladas 8 S relé 12 S relé TSX DMF 342 A extensón 110a240VCA 22 E 24 VCC asladas 12 S relé Cartucho memora mantenda Referenca TSXMC70E38 TSXMC70E324 0 TSX17ACC1 Tpo EEPROM8K (1 k nstruccones en PL7-1 ) EEPROM24K (3 k nstruccones en PL7-1 ) Pla de lto autonomía 2 años Aplcacón Programa usuaro Programa usuaro Programa usuaro y datos Cables Referenca TSXCBB003(") TSXCBB009O TSXCBB016(") TSX T317CB 1020 TSXCB3015 TSXCCB020C) TSXCAC04O Tpo Unón extensón DMF... Untón extensón DMF... Unón extensón DMF... Unón mpresora/termnal TSX T317 Unón magnetófono audoaermnaltsxt317 Conexón contador rápdo Conector a soldar macho 9 puntos para contador rápdo Longtud 0.32 m 0.90 m 1.60m 2m 2m 2m Termnal Referenca TSXT3170 Tpo Termnal de programacón y de reglaje PL7-1 para autómatatsx solamente cada cable de unón TSX CBBO... se sumnstra con conector tapón de fn de lnea. Este tapón sa utlza en la extensón.

135 1. Preparacón de la nstalacón 1. 3 Entradas/saldas específcas Entrada/salda : RUN/STOP - SECU En el autómata de base TSX 17, la entrada 10,00,y la salda 00,00 pueden tener una funcón espec la confguracón establecda. Entradas RUN/STOP : 10,00 Normal (ñor): funconamento déntco a cualquer otra entrada "ON /OFF" del autómata de b RUN/STOP (R/S) : en estado "1 " está entrada pone el autómata en RUN, en estado "O" está entrada pone el autómata en STOP. La entrada físca RUN/STOP es prortara con respecto al mando RUN/STOP a través del-termnal cone Salda SECU: OO.OO Normal (ñor): funconamento déntco a cualquer otra salda ON/OFF del autómata de bas SECU : en estado "1" s el autómata está en RUN y sn defecto. en estado "O" s el autómata está en STOP o en RUN con presenca de un de La salda 00,00 se utlza en los crcutos de segurdad externos del autómata. Permte e almentacón de las saldas de los autómatas (ver capítulo 3.1). Confguracón de las entradas/ saldas específcas La entrada 10,00 y la salda OO.OO 'sa confguran por defecto como entrada y salda norma confgurarse ndependentemente y respectvamente como funcón RUN/STOP y SECU con la termnal (modo CONFIGURACIÓN).

136 1. Preparacón de la nstalacón 1. 4 Memorzacón programa y datos Después de un corte las nformacones (programa y datos) en memora dal autómata se mantenen mínmo. Dos dspostvos permten aumentar este tempo de conservacón. Pla da lto o. Referenca Tempo de memorzacón Aplcacón Montaje de la pla :TSX17ACC1 : 2 años : Programa y datos O o D T) apertura b) cerre con enganche (?) retrada del soporte (3) colocacón de la pla (4) conexonado del conector (5) colocacón del soporte Cartuchos de memora EPROM Referencas Duracón Aplcacón :TSXMC70E38, 8K(1 K nstruccones PL7-1). : TSX MC70 E 324, 24 K (3K nstruccones PL7-1). : permanente. : programa solamente. Montaje del cartucho La manpulacón de los cartuchos se efectuará con autómata sn tensón Retrar la tapa sumnstrada de orgen, colocar el cartucho y engancharle por su trnquete. ñ V LJ 1 11 l-l UASTER (Rcad Onfy) EEPROU -> RAM M [WORK RAM ** EEPROW OÍD -<=HH=h- *f m ' «* *y* «- "* «, * '* *,*'- ^«' - ^ -M «>' >M * '«/ II H»'» «V * * U Escrtura/lectura del cartucho Mcronterruptor en la poscón derecha (WORK). Utlzar el termnal en modo TRANSFERT. RAM ->- EPROM para la escrtura del. cartucho. RAM +- EPROM para la lectura del cartucho. Utlzacón del programa mantendo (MASTER) Mcro nterruptor en la poscón zquerda. En esta poscón, en cada puesta en tensón, el contendo del cartucho se transfere automátcamen memora RAM s el contendo de ésta es dferente del de la EEPROM. Nota: La memora EEPROM comprende la confguracón y el programa usuaro. Los datos están sempre en memora RAM del autómata.

137 1. Preparacón de la nstalacón 1.5 Drecconamento de las entradas/saldas Drecconamento de las entradas/saldas Drecconamento de una entrada o de una salda on/oíí:! u O x, I el NQ de vía: una coma 00 a 21 paralas entradas 00 a 11 para las saldas el N3 del módulo : O a 2 como sgue: O para el autómata de base. 1 para el prmer bloque de extensón. 2 para el segundo bloque de extensón. I (Input) para una entrada O (Output) para una salda Drecconamento de las entradas rápdas (para autómatas TSX 17-20) e 10,25 Referencado de los módulos en una confguracón TSX 17 módulo O = autómata de base TSX 17 módulo 1 =1 1 er bloque de extensón E/S (módulo conectado al autómata de base) módulo 2 «2 bloque de extensón E/S (módulo de extensón con al 1 er módulo de extensón) Ejemplos de drecconamento 10,24 entrada rápda (solamente en autómata de basa TSX 17-20), 10,05 entrada número 5 del módulo O, autómata de base. O1,08 salda número 8 del prmer módulo de extensón. 12,17 entrada número 17 del segundo módulo de extensón.

138 2 Utlzacón 2.1 Realzacón de una confguracón Estructuras fhl Regas de utlzacón El autómata de base puede ser amplado por 1 ó 2 bloques de extensón TSX DMF. La conexón de los bloques de extensón se realza según su dsposcón geográfca por tres tpos de cables de unón: -TSX CBB 003 longtud 0,32 m; marca -TSX CBB 009 longtud 0,90 m: marca - TSX CBB 016 longtud 1,60 m: para cualquer otra dsposcón. Respetar el orden de montaje de los conectores de los cables de unón, es decr: - salda bus sobre conector nferor derecho (hembra 9 puntos), -llegada bus sobre conector superor derecho (hembra 15 puntos). Tapón para el bloque de extensón fn de Knea: marca (z) El últmo bloque de extensón debe tener, sobre su conector nferor derecho el tapón de fn de Knea (conect macho 9 puntos sumnstrado con cada cable de unón TSX CBB). Cualquer manpulacón de los cables (excepto el del termnal) se efectuará con el autómata sn tensón. Los conectores macho de los cables de unón y el tapón de fn de línea de ben estar enchufados sobre los conectores hembra de los módulos TSX 17.

139 2 Utlzacón 2.2 Dmensones Autómatas de base TSX e0u}0 íí> {*) 185 TSX B TSX g) 0 L 0 0ld lda)l00l Í l@l0l lql l l [ J-^ 110W 270 Módulo de extensón 283 TSX DMF 342A o Q ]Qje]0[0j0 j Í Í ej Q Q g> 110 (*) r*- 270 Detalle A (rebajes de fjacón) r4,9 folodro 05 *) 127 mm con conextor (cable de unón TSX CBB).

140 2 Utlzacón 2.3 Montaje Fjacón por tornllo 04 1 J s 1 E OD[ 11 í : 1 Sobre placa AM1-PA tuerca clps M4 AF1-EA4 tornllo con arandela mperdble M 4x 16 AF1 -VA 416. (*) 127 mm con conector (Cable de unón TSX CBB). 1 1 K u Engatllado drecto Sobre perfl zncado cromatado, longtud mm. Q) perfl combnado, ancho 35 mm, AM1-ED200, con tuerca AF1-CF34 y tornllo M perfl omega, ancho 35 mm, AM1 - DE 200 con tuerca AF1 -CG4 y tornllo M4x16 VA 416. (3) perfl asmétrco, ancho 32 mm, DZ5 - MB 201 con tuerca DZ 5 - MES y tornllo M AF1-VA416. / Los tornllos 0 4 de fjacón de los módulos TSX 17 deben equparse con una arandela Reglas de nstalacón K\\\XTX\\\ j) apare I aje armaro o armazón canaleta o lras de cableado dejar un espaco de cablead 20 a 30 mm (extracón o col cacón bornero) Debajo de los módulos, evtar la colocacón de aparatos que generen calor (transformadores, almentacón, contactores.

141 3. Conexones 3.1 Almentacón 110/240 VCA - 50/60 Hz!Q3_J Q KM KA D1 D2 Teb MR (3) Secconador general. Contactor de línea o dsyuntor. Contactor de encalvamento acconado por la salda SECU 00,00. Dsyuntor magnetotérmco 3A tpo GB2 - CB08. Dsyuntor magnetotórmco tpo GB2 - CB, o fusble. S es necesara una adaptacón de ten mando de preaconadores, añadr detrás DÍ2 un transformador de tensón. Se aconseja un MR un punto del secundaro. En este caso preveer las segurdades (proteccones de las del aparelaje). Borne de terra tpo AB1-TB432/435 (para perfles) o DZ3- FA3 (placa AM1- PA). Debe stu cerca posble de cada masa mecánca de los módulos. Masa de referenca a unr con la terra de la fábrca. Haca almentacón de los bloques de extensón TSX DMF. Ver esquema págna sguente. Haca el mando de los preacconadores de los módulos de extensón TSX-DMF. Almentacones sensores 24VCC Sumnstradas por el autómata de base y los módulos de extensón TSX DMF están estrctamente a la almentacón de los sensores coner.tados a estos. 12

142 3. Conexones Aumentacón 110/240 VCA - 50/60 HZ (Contnuacón) Conexón de masas mecáncas Cada masa mecánca (módulos TSX 17 transformadores..) debe conectarse ndependentemen drectamente al chass metálco (placa AM1-PA, perfles...) con la ayuda de un borne de terra. (Teb). La conexón de cada masa mecánca se realzará por un conductor verde/ amarllo de seccón > 2,5 mm2 longtud la más coda posble. El chass metálco (M R) se conecta drectamente a la terra de fábrca por una trenza metálca buena caldad. Enclavamento de las almentacones Se aconseja realzar el enclavamenío de las dferentes almentacones por la secuenca sguente: 1. Puesta en tensón de la almentacón del autómata y de las entradas (contactor KM). 2. Puesta en tensón de la almentacón de las saldas utlzando la salda SECU 00,00 del autómata, cuando el autómata está en RUN. Parada de emergenca fl Marcha \K Además las normas de segurdad exgen una orden expresa del usuaro para arrancar de nuevo la nstalacón después de un paro (paro provocado por un corte de tensón o acconando una parada de emergenca). Manual-Auto Salda SECU (OO.OO) En este esquema se tenen en cuenta estas normas. El conmutador MANUAL-AUTO ofrece la posbldad de efectuar con la ayuda de un termnal el forzado d saldas, autómata en STOP (después de la puesta a O del bt SYS). Proteccón de las almentacones La apertura de los contactores (KM y KA) pueden provocar sobretensones muy elevadas y corre nducdas en los cables de las que es precso proveer proteccones. Para esto utlzar, en corrente alterna, un crcuto lmtador MOV (ZNO) 250 V 90 julos. Colocar al menos por cada contactor. Para hacer una medda de tensón con voltímetro sobre los borneros, apretar prevamente los tornllos con el fn de evtar falsos contactos.

143 3' co/7e 'Jf/b/7

144 3. Conexones Entradas/saldas ON / OFF (contnuacón) Módulos de extensón : 22 entradas 24 VCC, 12 saldas relé Almentacón 110 a240 VCA Saldas 24 a 240 VCA ó 24 VCC ou ou ou ou ou r 240V 50/ÍQH < I M í«(\.ov. 0.25A OÍÍ-24V O Entradas 24 VCC Ejemplos de conexón de los detectores de 2 y 3 hlos Entradas 24 VCC OV 24V O U detectores 3 hlos: detectores 2 hlos : 24 VCC salda PNP. 24 VCC polarzados o no.

145 nn^ 3- c nex/ones 3-3 a/ '/s'aaesleefec(a tf. í P S'aacer f5 24VCC). r% A/'meníacídn co/or co 0r amar/lío

146 ,ncuar el común da

147 4. Puesta en servco, mantenmento 4.1 Proceso en la prmera puesta en tensón EEC Los numerosos autotest ncorporados en el TSX 17 aseguran el control permanente de su funconamento. El resultado de éstos auíotest se vsualza en la cara frontal del autómata de base. Se comprobar mejor con la ayuda del termna! (modo DIAGNOSTICO). El dagrama sguente ndca el proceso a segur después de la prmera puesta en tensón (m RAM vrgen). Puesta en tensón Sóldas no almentadas OK: RUN e estop 1/0 MEM 6 e NOK; CUP (ver capítulo 4.3) PROG -- NOK: I/O e MEM e Defeco E/S verfcar: {acón de los cables de unón. presenca del tapón de fn de línea en el últmo módulo de extensón. Memora autómata no ncalzada 1 conectar el termnal. ncalzar la memora borrando el conjunto ds la memora (CLEAR MEMORY Memora ncalzada por el termnal OK: RUN STOP Accones posbles OK: RUN STOP verfcacón de la conexón de las E/S (ver capítulo 4.2). 1 confguracón y transferenca del programa por el termnal. colocacón del cartucho de salvaguarda, TSX 17 sn tensón. puesta en RUN por la entrada 10,00 ó por el termnal. Nota: cualquera que sea la etapa Leyenda BATT sn pla o defectuosa Ploto fjo: corresponde a la ndcacón de la zquerda. Ploto ntermtente: corresponde a la ndcacón de la derecha. Ploto apagado: no representado. 18

148 4. Puesta en servco, mantenmento 4.2 Verfcacón del conexonado de las entradas/saldas Prncpo Esta verfcacón consste en asegurar que: las nformacones de los sensores son tomadas en cuenta por las entradas y procesador. transmtdas las ordenes que manda el procesador son tomadas en cuenta por las saldas y transmtdas a l preacconadores correspondentes. Recomendacones: Con el fn de evtar todo movmento de las máqunas, provocado por salda actvadas en la verfcacón se recomenda: Qutar los fusbles de potenca (o abrr los dsyuntores) de los motores. Cortar las acometdas neumátcas e hdráulcas. Procedmento de verfcacón Efectuar la prmera puesta en tensón como se ndcó anterormente, etapas 1 y 2. Asegurarse que \! sguente proceso: ploto I/O no está encenddo fjo. Dejar el autómata en STOP. Elegr el modo REGLAJE del termnal. Modfcar el estado del bt sstema SYO8 (segundad saldas): colocarla en estado 0. Verfcacón de las entradas : Actvando cada sensor: - Verfcar que-el ploto frontal de la entrada correspondente camba de estado. - Verfcar en la pantalla del termnal que el bt correspondente camba tambén de estado. Verfcacón de las saldas: - Con la ayuda del termnal forzar prmero al estado O y después al 1 el bt correspondente a cada salda. -Verfcar que el ploto de a salda correspondente camba de estado, así como el preacconad asocado. Al fnal de la verfcacón : - Suprmr todos los forzados. - Posconar de nuevo el bt sstema SY08 al estado 1 (las saldas se posconan a 0). Nota: Este proceso puede efectuarse con el autómata en RUN, sí el autómata no tene programa aplcacó En este caso el bt SY08 puede quedar en el estado 1 (estado por defecto).

149 4. Puesta en servco, mantenmento 4.3. Localcacón de defectos con los plotos stuados en el frente Autómata de base Sgnfcacón RUN STOP O e autómata sn tensón RUN e STOP e autómata en STOP RUN STOP ^r ^^ ^eautómata en RUN CPU PROG funconamento normal O e e e CPU PROG dsparo del perro guardán (1 50 ms). Provoca STOP AP. CPU' PROG defecto procesador. O ^^^^v e^~*^ I/O MEM funconamento normal. O e e e I/O MEM memora del autómata no ncalzada memora vrgen (1 a puesta en tensón) o rebosada la autonomía de salvaguarda. Causa probable y accón correctva estado deseado (comandado por 10,00 ' ó termnal) o estado ocasonado por un. defecto. estado normal. error de programacón debdo a la utlzacón excesva del JUMP en bucles de programa. defecto defcartucho o del autómata susttur el elemento defectuoso. verfcar el estado de la pla. Incalzar la memora por el termnal para un borrado completo (CLEAR MEMORY, CLM). I/O MEM ^^ ^^^^ BATT ^^ ~x H defecto entradas/saldas (*). sn pla o defectuosa confguracón programada no conforme con la confguracón materal. cable de unón mal conectado o defectuoso. ausenca de tapón fn de línea en el últmo -módulo de extensón. ausenca de la tensón 24 VCC en los sensores (sobrecarga 1 > 250 ma). defecto de los crcutos de E/S, susttur el autómata. Módulos de extensón e I/O defecto de ntercambo entradas/ saldas (*). Ídem a 2a y 3a causa probable defecto entradas/saldas. oapagado ntermtente encenddo fjo (*) El modo dagnóstco del termnal permte precsar el tpo do defecto. Después de la accón correctva, s el defecto persste provocar una ncalzacón del autómata (1NIT en modo CTL del termnal). 20

150 5. Condcones generales de servco 5.1 Característcas Almentacón Entradas 24VCC Desgnacón Sector Sensores o tensón límtes de funconamento límtes de frecuenca tasa de armóncos mcro corte I de punta o arranque proteccón contra los CC tensón corrente proteccones ncorporadas Autómata de base _l_10a 240 V 90 a 264 V 47 a 63 Hz 10% (') sumnstrada para el autómata de base y el módulo de extensón TSX DMF342A. Módulo de extensón 110a 240 V 90 a 264 V 47 a 63 Hz 10% duracón 10 ms. repetcón 1 Hz 10 I nomnal durante 1 0 ms máx. fusble nterno 24 V 24 V 250 ma 250 ma dsyuncón a 350 m A, señalzada por ploto I/O, bt SY10y por termnal modo dagnóstco). Desngacón Valores nomnales de entradas Valores límtes de las entradas Impedanca de Inmundad tensón corrente almentacón sensores en estado 1 tensón corrente para Umn en estado 0 tensón corrente entradas paso del estado 0 a 1 paso del estado 1 a 0 Potenca dspada por vía 1 Línea resstenca de línea exteror resstenca de fuga Entradas Entradas rápdas 24 V 24 V 7mA l5ma 1 9,2 a 30 V (ondulacón ncluda) >11 V >6mA <5V <3mA >11 V >2,5mA <5V <1,4mA 3,2 á 3,7 Ka 4,5 a 12 ms 4,5 a 12 ms 0.17W <soon >30KO 1,5 a 1,7 KO 0,15 a 1 ms 0,3 a1 ms 0.35W <soon >30KO Desgnacón Valores nomnales de entradas Valores lmtes de entradas Impedanca de Inmundad Lnea exteror tensones corrente almentacón captadores en estado 1 tensón corrente para Umn en estado 0 tensón corrente entradas paso del estado 0 a 1 paso del estado 1 a 0 resstenca de línea resstenca de fuga Entradas contaje rápdo 24 V 15mA 19,2a30V >11 V >6mA <5V <3mA 1,5 a 1,7 KH Frecuenca máxma admsble 2KHz <5oon 2.30 Kfl 5V 38 ma 2,5a5V >2V >6mA <1 V <3mA 125a350O S50O >okn

151 5. Condcones generales de servco Característcas (contnuacón) Entradas 24 VCC (contnuacón) Común a todas las entradas Desgnacón Aslamento entre vías y bus nterno naturaleza Conforme a la norma CEI 65 A (secretarado) 68 Compatbldad con detectores Teemecanque 2 y 3 hlos >10Mna500VCC acoplador optoelectrónco Clase 1 para entradas 24 V 7 m clase 2 para entradas rápdas y contador rápdo Saldas Relé Desgnacón Cargas corrente alterna Cargas corrente contnua. tensón potenca admsble en régmen AC11 tensón potenca admnsble en régmen DC 1 1 Corrente térmca Corrente de fuga en estado 0 Tempos de a la conexón respuesta a la desconexón Aslamento entre grupos de vías entre vías y bus nterno naturaleza Proteccones contraías sobretensones ncorporadas nductvas en CA Proteccones contra los cortocrcutos aconsejadas y las sobrecargas en el contraías sobretensones exteror nductvas en CC Compatbldad con entradas 24 VCC de los autómatas Serle 7 24 a 240 V 9 VA 48 V < u < 240 V 1 0 x 1 06 Man 25 VA 24 V < u < 48 V 0,2 x 1 06 Man 50VA110V<U<240V 106 Man 24 V 10 W para u = 24 V 106 Man 3A <1 maa220v~50hz <10ms <20ms 1500 V efcaces Hz V efcaces -5Q/ 60 Hz relé Lmtador MOV en cada salda En cada salda un fusble de tpo rápdo nferor a 3A Dodo de descarga en bornes, de la bobna del preacconador s Las característcas de las entradas/ saldas se han dado para una carga del 60%, es decr, la relacón entre el número de entradas/saldas smultáneamente en estado 1 y el número total de entradas/saldas < 0,6. 22

152 ANEXOB CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE LAR.T.U Y SOFTWARE POWER VIEW

153 37 10 ACM Installaton And Operarían Manual Power Measurem 2.3 POWER SUPPLY 2.1 LOCATION The 3710 ACM should be mounted n a dry, drt free envronment away from heat sources and very hgh electrc fíelds. Temperarures for the standard model should not exceed 50 C ( 12 F) or fall below 0 C (32 F). The -XTEMP opton of the 3710 ACM allows operaton from -20 C (-4 F) to +70 C (158 F). Humdty should be wíthn the range of 5 to 90 percent, noncondensng. The standard 3710 ACM can be powered by 85 to 13 Volts AC (41 to 440 Hz") or 110 to 170 Volts PC. bo at 0.2 Amps. Ths unt can be powered from a dedcated fused feed, or t may be powered by the voltag source whch t s morútorng, as long as t s a 120 Volt system (for the standard 3710ACM model). Optonal power supples are avaílable for : a) 20to60VDC b) 85 to 264 VAC or 110 to 340 VDC 2.2 MOUNTING Appendx A provdes the mountng dmensons for the 3710 ACM. The standard 3710 ACM (e. wthdsplay) maybe panel mounted for easy access and vewng, and provdes four mountng studs to faclítate ths. A 5 nch depth s requred behnd the front panel. [WARNING] Some electrcal codes may prohbt extendíng voltages greater than 120/ 208 to the door of the swtchgear cabnet. If ths s the case, use the 3710 ACM wth PTs (see below). The 3710 ACM-TRAN (dsplayless versón) can be mounted flush aganst any flat surface. The unt provdes four mountng holes for ths purpose (these replace the four mountng studs of the standard 3710 ACM). The unt can also be mounted through an exstng standard 3710 ACM panel cutout, f desred. Note that the overall front bezel vertcal dmensón of the -TRAN model s slghtly less than the standard 3710 ACM. All other dmensons are smlar to those of the standard model. 2.4 WIR1NG Connectons to the 3710 ACM are made to two termnal strps located on the rear of the unt. Appen dx A provdes 3710 ACM termnal block dmenson 12 to 14 gauge wre s recommended for all connectons. Rng or spade termnás may be used to smplfy connecton. Phasng and polarty of the AC current and voltage nputs and ther relatonshp s crítca! to the correct operaton of the unt. Fgures to provde wrng dagrama to ensure correct nstallaton. IMPORTAN! NOTES 1. The newest' 'REV B" reléase of the 3710 ACM power meter díffers sgnfcantly from the earler ' 'REV A" reléase. Many termnal connectons have been altered or modfíed n ther poston or functon. Refer to the note on Page at the begnnng of ths manual for more nformaton. 2. In applcatons where the relays are beng used to perform crítcal equpment control operatons (ex. breaker trp, etc.), specal precautons are - requred. See Secton2.15. Installaton

154 3710ACMInstalaton And Opcraton Manual Power Measuretnent 2.5 PT AND CT TRANSFORMER SELECTION For proper montorng, correct selecton of CT's and PT's (!f requred) s crtcal. The followng paragraphs provde the Informaton requred to choose these transformers. PT Selecton Whether or not poíental transformers (PT's) are requred depends on the nature of the system beng montored, the voltage levés to be montored, and the nput opton of the 3710 ACM. The standard 3710ACM model* provdes 12QVAC ífull scale) ínputs and may be used for drecí connecton to 120/ 208 systems, or for use wth PT's that have a 120 Volt secondary ACM models suppled wth the 277 VAC ífull scale) nput opton* may be used for drect connecton to 277/480 Volt systems. Models suppled wth 347 VAC ífull scale) nput model* may be used for drect connecíon to 347/600 Volt systems. If system voltages are over 347/600, potental transformers (PTs) are requred. PTs are used to scale down the sysíem L-N (Wye) or L-L (Delta) voltage to 120 Volts full scale. The standard 3710 ACM model wth 120 VAC nputs s used n ths case. The PT's are selected as follows: a) Wye (Star): PT prmary ratng - system L-N voltage ornearesthgher standard sze. PT secondary raíng Volts. b) Delta: PT prímary ratng - system L-L voltage. PT secondary raíng Volts. CT Selecton The 3710 ACM uses curren! transformers (CT's) to sense the current n each ptase of the power feed, and (optonally) n the neutral or ground conductor. The selecton of the CT's s mportant because t drectly affects accuracy. The CT secondary ratng depends on the current nput opton nstalled n the 3710 ACM. The standard 3710 ACM current nput ratng s 5 Amps. Other optons are avalable. The current nput ratngs of all three phase nputs and the 14 nput are equvalent. The CT secondary should have a burden capacty greater than 3 VA. The CT prímary ratng s normally selected to be equal to the current ratng of the power feed protecton devce. However, f the peak antícpated load s much less than the rated system capacty then mproved accuracy and resolutíon can be obtaned by selectng a lower rated CT. In ths case the CT sze should be the máxmum expected peak current +25 %, rounded up to the nearest standard CT sze. Other factors may affect CT accuracy. The length of the CT cablng should be mrümzed because long cablng wll contrbute to naccuracy. Also, the CT burden ratng must exceed the combned burden of the 3710 ACM plus cablíng plus any other connected devces (burden s the amount of load beng fed by the CT, measured n Voít-Anps). Overall accuracy s dependent on the combned accuraces of the 3710 ACM, the CT's, and the PT's ( used). Instrument accuracy Class 1 or better s recommended. PT qualty dírectly affects system accuracy. The PT's must provde good lnearty and mantan the proper phase relatonshp between voltage and current n order for.the Volts, KW, and PF readngs to be vald. Instrument Accuracy Class 1 or better s recommended. *Refer to Appendx E for 3710 ACM model numberng and optons mformaton 'ns tallullon

155 3710 ACMInstallatlon And Operaton Manual Power Me.asurtm 2.6 WAVEFORM CAPTURE CONNECTIONS The 3710 ACM waveform capture feature allows sgnás at eachof ts voltage (VI, V2, V3, Vaux) nputs and current (II, 12,13,14) nputs to be dgtally sampled. PML's M-SCADA or a thrd-party system can be used to ntate capture and read sampled data usng commands made vía the Communcatons port. The 3710 ACM uses the VI nput as the trggerng reference for waveform capture, and to mantan phase relatonshjps between all sampled sgnás. The VI nput must be connected for waveform capture to work. No other specal wrng consderatons are necessary. 2.7 VOLTAGE REFERENCE CONNECTION The voltage reference termnal, VREF, of the 3710 ACM serves as the zero voltage reference for voltage readngs. A good, low mpedance VREF connecton s essental for accurate measurement, It should be made usng a dedcated 14 gauge wre to a pont where there wl be no voltage error due to dstrbuton voltage drops. The connecton pont for VREF ís dependent on the system confíguraton. Each of the followng confguratons s llustrated n Fgures to : a) If the system beng montored s 4-wre Wye or Sngle Phase, VREF must be connected the neutral conductor. 2.8 CHASSIS GROUND CONNECTION The chasss of the 3710 ACM must be connected to earth ground. A good, low mpedance chasss groun s essental for the 3710 ACM surge and transent protecton crcutry to funcíon effectvely. Do not on metal door hnges as a ground path, Ground wre connecton to the chasss of a standard 3710 ACM (wth dsplay) can be made usng the suppled ground lug attached to one of the four mountng studs. For the TRAN versón of the 3710 ACM, ground w connecton can be made to the suppled ground lug attached to one of the four bolts whch are used to secure the devce. In both cases, ensure that the ground lug screw has been tghtened down securely onto the ground wre, and that the nut has been tghtened down securely o the lug. [caution 1 The 3710 ACM chasss ground lug must be connected to the swtchgear earth ground usng a dedcated 14 gauge for larger) wre n order for the noíse and surge protecton crcutry to functon correctly. Faílure to do so wll vod the warranty. b) If the system ís 3-wre grounded (Delta), VREF must be connected to the lne transformar neutral. c) For 3-wre ungrounded (Open Delta) systems, and for systems where PTs are beng used, VREF must be connected to the PT common leads. Insallaton

156 3 '10ACM Ilstallaton And Operaíon Manual Power Meastrenent L 2.9 CONNECTION FOR THREE PHASE WYE (STAR) SYSTEMS Fgures to provde wrng dagrams for 4 and 3 wre WYE system confguratons. For a 4 wre WYE system, the 3710 ACM senses the lne to neutral (or ground) voltage of each phase and current of each phase, makng for an equvalent 3 element meteríng confguraron. If the power system to be montored s a 120/208 Volt system, the standard 120 VAC nput model can be used wth drect sensng of each phase, wthout the need for PTs. If the system s a 277/480 or 347/600 Volt system, models wth the 277 VAC or 347 VAC nput optons (respectvely) may be connected dírectly. The wrng dagram for mese voltage ranges s shown n Fgure below. VOLTS MODE should be set to 4W-WYE (0). 4 WIRE WYE: 3 ELEMENT DIRECT CONNECTION L!NE ;"' 3 C * E N Í EXPORT/FEVER8E/NEQA7TVE 120 VAC I MPORT/FOf WAR D/POEÍT1VE 1" I 2A I 2A FUSES en**»)* Lug swrrchqea 1 r S" CH oñdono * rfl V1 V2 -V3 VREF VOLTAOE INPUTS 3710 ACM N L POWER CT'3 CT3HCflTINQ SVnrcH ORÍ"E3T BLCH :K CUHHEHTINPUTS I32 141!42. }, LOAD * SWITCHOEAH CHASSI3 QROUND l&- ^ T ~Tn^_ Sftl l^~ Neutral curren Inpolls opüonal. 1, VOLTS MODE - 4W-WYE (0) NOTES 2. Use standard 120 VAC ffull ranee) nput model for 120/208 Volt systems. Use 277 VAC ffuü ranee) Input opton for 277/480 VAC systems and 347 VAC ffull ínput opton for 347/600 VAC systems (refer to Appendx E). CAUTIONIU * Termnás and ccnnectlona lor "flev B" reléase oí Ihe 3710 ACM dtfersgntcantylfom the earller - "REV A" relea». Raíer to Page III al the. 1 beglnnlng oí th* manual lor more Inlormalton., I Fgure Wre WYE: 3 Element Drect Connecton (For 120/208 to 347/600 Volt Systems) 2-4 Installaton

157 37W ACM Installaton And Operacón Manual Power Measuren 2.12 I4 CURRENT INPUT CONNECTIONS The 3710 ACM s equpped v/hh a fourth current nput, named Ir Ths nput s typcally used to measure the current flow n the neutral or ground conductor. The use of ths nput s optonal. The secondarv ratng of the CT connected to the 14 nput must be ídentcal to that of the three phase current nputs. ThJs ratng depends on the current nput opton nstalled n the 3710 ACM. The prímary ratng for the CT connected to the 14 n can be dfferent tran for the three phase ínputs. snc the 14 nput scalng can be programmed índependen Fgure shows 14 connectíons. Secton 3.10 descrbes the operaton of ths nput. A LINE E3 ( : NG V1 V2 V3 VREF N L VOLTAQE ÍNPUTS POWER 3710 ACM CURRENT ÍNPUTS CT 5HOHHNU SWIÍCM M I I42 ( * - C ( (, - í G'I S o^ /T, x k?,í í Oí... ''' ' " "" ""'" /CÍ "*" ',, "" * ' í, <, f,**,, f^ S ' «,,, f,jf', ',,,,,*,'* _L SWÍTCHQEAR A EXPORT/REVERSE/NEQATIVE '** CHASSIS QROUND T IHPORT/FORWAR O/POS mve LOA D NOTES 1. I( CT must have the same secondary current ratng as the Une CTs. Fgure I4 Connectons Istallaílon

158 37'1'O ACMnstallatlon And Operaton Manual Power Measurement 2.13 COMMUNICATIONS. CONNECTIONS The unt may be ordered wth an ISOCOM Communcatons card already nstalled. If no card s nstalled, a plan rectangular píate wll be found on che rght sde of the case back cover. Feld retrofttng of cards s possble, and s descrbed n Secton The communícatons card allows the 3710 ACM to communcate usng ether the RS-232C or RS-485 standards. The ISOCOM provdes ñll solaton for both RS-232C and RS-485. Óptca! couplng provdes solaton between the Communcatons lnes and the meterng equípment. Protecton crcutry provdes proteccón from common mode voltages and ncorrect connecton of the ISOCOM. AII nputs pass the ANSÍ/ IEEE C37-90A-1989 surge wthstand and fast transent tests. [. - IMPORTAN! J The Communcatons card s shpped wth a label affxed to the mountng píate ndcatng the Communcatons mode (RS-485 or RS-232C) set at the factory. If the mode s ncorrect for yourapplcaton, see Secton NOTES IBM PC (DTE) 3710 ACM IMPORTAN!: Note cable pn-out numbers 3 PML RS-232C Cable 2 1. RS-232C Cable: 25 pn DB25 or 9 pn DB9, plug (malc) or socket (fcmalc) dependíng on matng connector at computcr seral port, 50 feet max. Icngth, 2. If connected drectly to an IBM PC RS-232C port, the Tx and Rx leads may nced to be rcversed at lle remóte devíce, dcpendng on whctlcr he PC RS-232C port s confgurcd as DCE or DTE. 3. Rcfcr to Chaptcr 6 for Informaton rcgardng usng the RTS Une. Fgure RS-232C Communcatons Conneccons RS-485 Cable 22 gauge hatóed tw»led paír. Total l*ogth: RS-485 cable shelds nmübe grounded at ene end only. Fgure RS-485 Communcatons Connectons 2-72 Installaton

159 3710 ACM Inslallaton And Operaton Manual Power Measureme TERMINAL FUNCTIONS The ISOCOM Communcatons card provdes a barrerstyle termnal strp. Termnal functons nclude: 2.14 FÍELO RETROFIT AND CONFIGURARON OF THE COMMUNICATION CARD Ground RS-485 RS-232C GND SHLD RXD TXD SG RTS Chasss Ground RS-485 Sheld (electrcally connected to chasss ground) RS-485 Data Mnus RS-485 Data Plus RS-232C Receve Data (e. data nto devce) RS-232C Transmt Data (e. data out of devce) RS-232C Sgnal Ground RS-232C Request To Send (optonal, see Chapter 6 ) Ths secton explaíns the procedure for nstallng a communcaton card or changng the Comm. Mode. The card has a jumper block to allow the user to sele RS-232C or RS-485 mode. The card's currently selected Communcatons mode may be vewed from the front panel, f the unt s operatng, (see secton on Feld Programmng), or by removng the card and examníng the poston of the jumper block. REMOVING AN EXISTING CARD [ CAUTION 1 LED INDICATORS Two LED ndcators, TXD and RXD, show actvty on the RS-485 or RS-232C Communcatons Unes and can be used to verfy correct Communcatons operaton. The TXD ndcator wll flash when data s beíng sent out by the devce. The RXD ndcator wll flash when data s beng receved by the devce. WIRING CONNECTIONS Fgures and Ilústrate the wrng connecíon requrements for RS-232C or RS-485 Communcatons. Refer to Chapter 6 for nformaton regardng Communcatons setup parameters and connectons made vía modem. An ant-statc wrst groundng strap must be worn at all tmes whle performng any reconfguratons or modfícatons to the 3710 ACM. Falng to do so may pennanently damage the statc-senstíve components nsde the meter. ^^^í^tex^&m^f^^^f^^^^ff&ft^^^smasu 1. Turn off the power to the 3710 ACM. 2. Remove the four machne screws holdng the rectangular Communcatons card mountng píat to the 3710 ACM case back cover. 3. Carefully pulí the píate away from the man chasss to remove the card. Tarmn*! Strp NOTE Jumper n B posllon ; RS-485 Jumper In A poston RS-232C Jumper block labellng fo the ISOCOM communca tons card s opposte to that of the prcvously usc COI type Communcato card. However, the leflrght orentaton of the jumper for each comm. mode remans the same (e. RS^85 mode = left poston, etc.). Fgure Communcaton Card Jumper Confguraton (ISOCOM Type) Installaüon

160 3710 ACM Installaton And Operaton Manual Power Measurenent L CONFIGURING THE CARD The crcut board of the Communcatons card has a jumper labelled Jl. Ths jumper has twopostons, labelled "A" and "B", whch determne the Communcatons mode. Fgure llustrates the jumper poston requred for RS-485 or RS232C mode. Move the jumper to the correct poston. REINSTALLING (OR FIELD RETROFITTING) THE ISOCOM CARD 1. Make sure that the power to the 3710 ACM s off. 2. If feld retrofttng a 3710 ACM, frst remove the Communcatons port cover píate on the rear cover of the meter. 3. Install the new card as follows: a) Inserí the Communcatons card nto the Communcatons port, ensurng that the crcut card s orented such that t wll mate properly wth the edge connecíor on the man board nsde 3710 ACM. NOTE Tle card s polarzed to ensure t may only be nstalled n the correct oríentaton. b) Algn the holes n the mountng píate of the card wth the mountng holes n the meter's rear cover whle lowerng the card towards ts seatng. The nstaller wll be able to feel when the card has found the correct algnment wth the edge connector. c) Once the board s restng n proper algnment on the edge connector, carefully press down to plug the card nto the edge connector. d) Install the four mountng screws nto the mountng píate to secure the card. The card s now ready for use. Make all necessary Communcatons connectons as descrbed above Installañon

161 3710ÁCM Insíallaton And Operaton Manual Power Measurem 2.15 CONTROL RELAY CONNECTIONS Fgure llustrates the wrng connecton requrements for the control relays. Secton 3.8 descrbes the operaton of the relays. [ CAÜTIOÑ] In applcatons where the relays are beng used to perform crtca! equpment control operatons (ex. breaker trp, etc.), the mportan! precautons descrbed below should be followed. RELAY CONNECTION AND POWER UP PRECAUTIONS FOR CRITICAL CONTROL APPLICATIONS 1) Connecton to the externa! equpment should b made vía an ntermedíate mechansm whch allows relay control to be completely dsabled commssonng and servcng (see Fgure ) Followng ntal power up, the 3710 ACM sho be programmed (see Chapter 3), ncludng al! requred setponts for setpont controüed relay operatons (see Chapter 4). 3) The relay outpuís of the 3710 ACM should be tested to ensure that setpont or manual control condton(s) are occurng as expected. 4) Once correct relay operaton has been verñed, relay control of the external equpment can be enabled. RELAY CONTROL ENABLE/DISABLE OPERATIONAL BLOCK DIAGRAM FOR ALL RELAYS 120VAC STATE INACTIVÉ ACTIVE PULSE RX1/RX2 Open Closed Cloaed for duraton of pulse RX2/RX3 Closed Open Openfof duraton oí pulse NormaJIy OFF R11 R12 R13 R21 R22 R23 R31 R32 R33 CONTROL RELAYS 3710 ACM NOTES 1. Relays are Form C dry contad rated al 277 VAC or 30VDC O loampa. 2. Onlyrelevant 3710 ACM termnal block connecton poínts»re llustrated. Fgure Control Relay Connectons Installaton

162 3710 ACM. Insallaton And Operaon Manual Power Measurement Lt 2.16 STATUS INPUT CONNECTIONS DRY (VOLTS FREE) CONTACT SENSING Ths secton llustrates a number of possble wrng connecton methods and applcatons for the status nputs. Chapter 3, Secton 3.9 descrbes the operaton of the status nputs. The 3710 ACM uses a current sensng techníque to montor the condton of an extemal dry contact, or the presénce of an extemal voltage. Exctatíon of the nputs requres ether an extemal supply voltage, or the nternal suppíy provded by the -SES optíon of the 3710 ACM. -SES OPTION EXTERNAL EXCITATION For the standard model, dry contact sensng s performed usng extemal exctaton as llustrated n Fgure a. External exctaton s provded vía the SCOM termnal. A 20 to 277 VAC/VDC extemal power source s requred. Varous optons nclude; a) an auxlary 24 VDC power supply. b) a 24 to 277 VAC transformer wth fused output. c) drect 120 VAC or 240 VAC fused power. The -SES opton provdes an nternal 30 VDC supply for self-exctaton of the status nputs. Unts equpped wth ths opton can be used for dry contact sensng applcatons (Secton 2.16,1), but not for voltage sensng applcatons (Secton ). Only standard models may be used for voltage sensng. NOTES Connectons for standard model only (see Fgure Ib for -SES opton). CONTACTS OPEN - INACTIVE ' CONTACTS CLOSED - ACTIVE 3710 standard model STATUSINPUTS í S1 52 S3 S4 SCOM - Optcally coupled sold state relay, EXTERNAL DRY CONTACTS N AUXILIARY L POWER 120 to 277 SUPPLY npflons VAC 24 VDC POWER SUPPLY + L to 277 VDC VAC N ^\ S. R.FE V 1/2A -+ L- 24K> or240 VAC VAC - N/C RFP 1/2A 120 or 240 VAC I " (*) (b) ' - (c) - -. Fgure a Status Input Connectons for Dry Contact Sensng - External Exctaton 2-16 Installaton

163 3710ACMInsaüaton And Operaton Manual Power Measurem 2. [cautions] For ths applcaton the SCOM termnal MUST be connected to a sutable supply voltage. Do not leave the SCOM termna! floatng. Up to 277 V could normally be present at the SI to S4 termnás, dependng on the externa! supply voltage. SELF-EXCITATION If the 3710 ACM s equpped wth the -SES opton, nterna! 30 VDC supply provdes self-exctaton of status nputs (see Fgure 2.16.Ib). Note that no gro or externa! voltage connectons are requred when usng the -SES opton. [CAUTION] The -SES opton can only be used for dry contact sensíng applcatíons. When the externa! contact s open, there wll be no current flow and the status nput wll regster as INACTIVE. When the extemal contact closes, the current flow va the extemal supply wll cause the status ínput to regster as ACTIVE. Connecton of an externa! voltage source to the any of the status nputs of a 3710 ACM equpped wth the -SES opton can cause permanent damage to the 3710 ACM. Sensng of the extemal contact(s) s déntca! to the externa! exctaton method descrbed above. An op contact regsters as INACTIVE; a closed contact regsters as ACTIVE. NOTES 1. Requres -SES opton fsee Fgure a for standard model - extemal excutíon) 2. CONTACTS OPEN - INACTIVE CONTACTS CLOSED - ACTIVE OptcaJIy couplad solld o tata relay 3710 wth-ses opton STATUSINPUTS "SS2 S3 S-4 SCOM 30 VDC INTERNAL SUPPtY EXTERNAL DRY CONTACTS Fgure 2.16.Ib Status Inpuí Connectons for Dry Contact Sensng- Self Exctaton Installaton

164 VOLTAGE SENSING If the 3710 ACM s a standard model, status nputs can smply be used to sense the presence or absence of voltage on a power feeder. Ths can be used ío montor whether a pece of equpment, such as a motor, s energzed (see Fgure ) fcautionsl Por ths applcatíon the SCOM termnal MUST be connected to the neutral of the crcut beng montored. Do not leave the SCOM termnal floatne. Up to 277 V could normally be present at the S 1 to S4 termnás, dependng on the external voltage beng sensed. A 3710 ACM equpped wth the -SES opton cannot be used for voltage sensng applícatons. Connecton of an external voltage source to the any of the status nputs of a ACM equpped wth the -SES opton can cause permanent danage to the 3710 ACM. When the motor s on, there wl be voltage at the sense pont, and the status nput wll regster as ACTIVE. When the motor s off, there wll be no voltage at the sense pont, and the status nput wll regster as INACTIVE standard model STATUS INPUTS ' - Optcally couplwl soíd átate relay LINE S1 S2 S3 S4 SCOM NEUTRAL CONTACTOR FcAUTlONsl 1. For standard models only. Do not use models equpped wth -SES opton. 2. Ths arangement should ONLY be used for 4-wre Wye systems operatíng at 277/480 Volts or less. NOTE MOTOR ON: Input(s) > 20 VAC or +VDC - ACTIVE MOTOR OFF: Input(s) < 9 VAC or WDC - INACTIVE Fgure Status Input Connectons - Voltage Sensng 2-75 Installaton

165 3710 ACM hstallaton And Operaton Manual Power Measuren 2-17 v.ux AUXILIARY VOLTAGE INPUTCONNECTIONS Fgure llustrates anumberof possblewrng connecton methods and applcatons for the V nput. Secton 3.6 descrbes the operaton of ths nput out AUXILIARY CURRENT OUTPUT CONNECTIONS Fgure llustrates a numberof possíble wrng connecton methods and applcatons for the I outp Secton 3.7 descrbes the operaton of ths output. VMJ( APPLICATION #1 Temperature Sensng V^ APPLICATION #2 Battery Voltage Sensng 3710 ACM 3710 ACM AUXIUAHY IOUT VAUX + < 1 AUXIUARY ÍOUT VAUX Tempcrature Tran*Hu<vr Power Proo* J -0 ' -, 24VDC Gerwratof strt _ R1 <* 2.3 Kohm < 1 Watt í t j ^ R2 < 10 ohm NOTE < 1 Watt [ The rcsístors are *J selected to ftve a nomnal 1 V nput tov. I(U Fgure V Auxlary Voltage Input Connectons l^, APPLICATION #1 Output to a Chart Recorder or RTU Input 1^, APPLICATION #2 Output to an Analog Meter Crurt 3710 ACM Recofder AUXIUARY RTUÍNKU1 IOUT VAUX ^n 0-20 ma Máxmum 250 ohm load. Of 1 a < ma npul Fgure I Auxlary Current Output Connectons AUXIUARY IOUT VAUX I 3710 ACM II [f\0 ma \~2/ DCMetef I " Installaton

166 3710ACM Installaton And Operaon Manual Power Measuretnent Ud 2.19 MAINTENANCE The 3710 ACM contans a battery backed non-volatle memory. The rated Ufe of the battery s seventy years at 50 C, 28 years a 60 C, and 11 years at 70 C. If the unt operates at less than 5CTC for 60% of the tme, less than 60 C for 90% of the tme, and less than 70 C for 100% of the tme, the expected battery Ufe s 35 years. If the meter s operatng n an envronment where the temperatures regularly exceed 60 C, the battery should be replaced every ten years CALIBRATION The calbraton nterval for the 3710 ACM depends on the user's accuracy requrements. The rated accuracy drft Ís 0.1% per year. The calbraton procedure conssts of connectng a portable Calbraton Sel to the two termnal strps of the 3710 ACM, and performng a smple calbraton routne. Contact PML for calbraton proceduxe detals and equpment requrements. NOTE When the battery ís replaced, hstore data wll be lost. Setup parameters and calbraton of the urúí wll not be affected. Other than battery replacement, the 3710 ACM does not requre any regular mantenance FIELD SERVICE CONSIDERATIONS In the unlkely event that the 3710 ACM unt should fal, t wll generally be servced by exchangng the unt for a replacement unt. The ntal nstallaton should be done n a way whch makes ths as convenení as possble: 1. A CT shortng block should be provded so that the 3710 ACM current nputs can be dsconnected wthout open crcutng the CT's. The shortng block should be wred so that protectíve relayng s not affected. 2. All wrng should be routed to allow easy removal of the connectons to the 3710 ACM termnal strps, the 3710 ACM rear cover, and the3710acmtself. 3. If the control relays are used, there should be a bypass mechansm nstalled (see Secton 2.15) Installaton

167 3710ACMInsallaton And Operaton Manual Power Measureme PROGRAMMING EXAMPLE Fgure gves a step-by-step example of how to program a 3710 ACM operatng pararneter from the front panel. The exarnple gven shows how to set the VOLTS SCALE pararneter for the devce to a valué of 277 Volts, then return to dsplay mode. OPERATING PARAMETER DESCRIPTIONS Fgures a, b & c provde a bref descrpton of each pararneter that may be programmed from the front panel. Detaled descrptons of operatng parameuers are provded n the followng sectons of ths manual. Note that Setpont Operaton s descrb separately n Clapter 4, Demand s descrbed n Chapter 5, and Communcatons are descrbed n Chapter 6. STEP ACTION: DISPLAY READS: Press MAX & MIN buttons together to enter programmng mode. Press PARAMETER SELECT button once. Frmware versón s dsplayed. Press PARAMETER SELECT button agan once. Enter password by usng INCREMENT and CURSOR buttons. If password - O (the default), press INCREMENT button once. Press PARAMETER SELECT once. Press PARAMETER SELECT agan to bypass aíl setpont parameters. Press PARAMETER SELECT agan to bypass all relay parameters. Enter new valué for VOLTS SCALE. Set far rght dgt to 7 by pressng INCREMENT untl dsplay reads: Move cursor one dígt rght by pressng cursor button once. Set next dgt to 7 by pressng INCREMENT untl dsplay reads: Move cursor 2 dgts left by pressng CURSOR button twce. Set last dgt to zero by pressng INCREMENT untl dsplay reads: Press MAX and MIN buttons together to return to dsplay mode. POWER MEASUREMENT FIRMWARE VER X.X.X.X PASSWORD- **** PASSWORD- ***0 SETPOINT NUM- 00 RELAY OPERATION- Q VOLTS SCALE Volts, Phase, Atnps, KW data VOLTS SCALE VOLTS SCALE VOLTS SCALE VOLTS SCALE VOLTS SCALE NOTE: Cursor poston n he example s shown as an underscore Une. In the actual front panel dsplay, cursor poston s ndícated by a blnkng character. Fgure Feld Programmng Example - Settng VOLTS SCALE General Operaton

168 Power Measurenent L F1ELD PROGRAMMABLE OPERATING PARAMETERS PARAMETER DESCRIPTION RANGE FIRMWARE VER Indícates current verson of frmware nstalled ín unt. n/a PASSWORD Correct password must be entered to change any setup parameters or clear any functon. See Secton 3.4 to change. 4 dgt number NOTE: In the parameter ñames below, ** ndcates the currently selecíed setpoínt number. SETPOÍNT NUM Selects a setpont to be programmed. If set to O (default), pressbg PARAMETER SELECT wll skp drectly to RELAY OPERATION. O - no serpont selected 1 to 17 - setpont number SP-TYPE Selects the type of parameter the selected setpoínt s to montor 30 optons (ex. Over KW, Volts Unbalanced, Status Input, etc.). Pushng See Fgures 4.4.1a,b the INCREMENT or DECREMENT buíton dsplays the choces. SP**HIL!MIT SP"LOLIMIT SP"TD OPÉRATE SP"TD RELÉASE SP" RELAY NUMBER Sets Hgh Lmít for the selected setpont. Sets Low Límt for the selected setpont. Tme Delay to opérate for the selected setpont. Tme delay to reléase for the selected setpont. Selects whch relay the selecíed setpont controls. Valué of O wll cause event to be logged wth no relay acton taken. PARAMETER SELECT returns ío SETPOINT NUM parameter to select another setpont or advance to RELAY OPERATION. O to 999,999 O to 999,999 Oto 32,000 seconds Oto 32,000 seconds O «log / no relay 1 to 3 - relay # NOTE; In the parameter ñames below, * ndcates the currently selecíed relay number. RELAY OPERATION R'MODE R*VALUÉ R' HRS/PULSE Selects a relay to be programmed. If set to O (default), pressng PARAMETER SELECT wll skp drectly to VOLTS SCALE. Selects whch operaton mode the relay s assgned. Refer to Secíon 3.8 for nfo on relay operaton. If Relay MODE s SETPOINT, then ths valué selects latch OT pulse operaton mode, and sets the pulse duraton. If Relay MODE s KWH_PULSE or KVARH_PULSE ths valué represents the number of unt-hours between pulses. O - no relay 1 to 3 relay number SETPOINT KWH_PULSE KVARH_PULSE O - Normal (Latch) 1 to 65,535 - seconds O - fearure dsabled 1 to 65,535 - hrs/pulse Fgure 3.3.2a Feld Programmable Operatng Parameters I... contnued 3-6 General Operaton

169 3710 ACM. lstallaton And Operacón Manual Power Measuretne FÍELO PROGRAMMABLE OPERATING PARAMETERS PARAMETER DESCRIPTION RANGE VOLTS SCALE Sets full-scale AC nput voltage. See Secton 3.5 O to 999,999 Volt System Confguraron 120/208 V drect connect 277/480 V drect connect 347/600 V drect connect Systems whch use PTs VOLTS SCALE PT prmary ratíng AMPS SCALE VAUXSCALE 14 SCALE VOLTS MODE UNITID BAUD RATE COMM MODE Sets full-scale AC nput current for A, B, and C phases (CT prímary current ratíng). See Secton 3.5. Sets full-scale auxlary voltage nput readng. Sets full-scale AC nput current for 14 nput. See Secton 3.5. Sets Volts Mode. See Secton 3.5. Sets Communcatons dentfcaton # for 3710 ACM. Note: The number O may not be used for an ID as t s reserved for other purposes. Baud Rate at whch the 3710 ACM transmts and receves nformaton. Specfes the Communcatons format used by the 3710 ACM. Controlled by the íumper block located on the optonal plug-n Conununcatons Card. See Secton O to 30,000 Amps O to 999,999 Volts O to 9,999 Amps 4W-WYE(0), DELTA SINOLE(2),DEMO( 3W-WYE (4) to , 1200,2400, 4800,9600, 19.2 K Ba See Secton 2.11 DISPLAYTIMEOUT Number of mnutes after last button push untl the dsplay turns tself off. O " dsplay stays on 1 to tmeout (m CLEAR MAX/MIN? CLEAR KW/KVARHRS? Selectng Yes wll clear the Max/Mn array when PARAMETER SELECT s pressed. Selectng Yes sets the KW hours and KVAR hour readngs to O when PARAMETER SELECT s pressed. No, Yes No, Yes DEMANDPER10D NUMDMDPERIODS Selects externa! "Sync" mode, or length of each demand perod to be used n calculatng demand valúes. Sets number of demand perods to be averaged. O - sync mode 1 to 99 - perod (m lío 15 Fgure 3.3.2b Feld Programmable Operatíng Parameters II... contn General Operacón

170 3710ACMInstallaton And Operaton Manual Power Measurement L PARAMETER PHASE ROTATION FIELD PROGRAMMABLE OPERATING PARAMETERS DESCRIPTION Specfíes the normal phase sequence. Tls s used for PF polarty detecton n DELTA mode, and for the phase reversal detecton setpont. See Chapter 4 for setpont operaton. RANGE ABC, ACB STNDRD FREQ IOUTKEY IOUTSCALE 10UTRANGE Selects the frequency the 3710 ACM s to montor. Parameter code specfyng wth whích measured valué the cunent output wíll be proportonal. Scale of current ouíput. Indcates 0 to 20 ma or 4 to 20 ma proportonal current output. 50, 60, 400 Hz Oto 25 See Fgure to 999, MA 4-20MA RTS ACTIVE LVL Sets the actve logc level asserted by the RTS lne when usíng LOW, HIGH RS-232C Communcatons (refer to Chapter 6). Note: Ths s onjy dsplayed when unt has been confígured for RS-232C mode. FORMAT Sets front panel dsplay numerc and phase label formats. Cursor key selects parameter. INCREMENT or DECREMENT selects optons for each. See Secton 3,12 Phase Label Formats: ABC, XYZ, RBY or RST Numerc Formats: 1,234.5 or 1234,5 Fgure 3.3.2c Feld Programmable Operatng Parameters III 3.4 SETTING THE PASSWORD To change the password the programmng mode should be entered, and the PARAMETER SELECT button should be pressed. The present valué of the password must be entered (whch means that the pass-word must be known for t to be changed). To change the password the PARAMETER SELECT button should be pressed repeatedly untl the password para-meter s dsplayed agan. Ths tme the new password should be entered. Once ths has been done, returnng to dsplay mode wll cause the password to be changed. 3.5 SETTING THE VOLTS SCALE, AMPS SCALE, 14 SCALE, VOLTS MODE, AND STNDRD FREQ The VOLTS SCALE, AMPS SCALE, and 14 SCALE of the 3710 ACM must be set to correspond wíh the full scale levés beng measured by the meter. VOLTS SCALE For drect connecton wthout PTs, the VOLTS SCALE s normally set to 120, 277 or 347 for 120, 227, or 347 VAC systems (respectvely). If PTs are used (wth a 120 VAC model 3710 ACM), the VOLTS SCALE should be set to the prímary ratng of the PT. Note that ths ordy apples f the PTs nave secondares rated at 120 VAC. If the secondares of the PTs are not 120 VAC, the followng formula should be used to determne the requred VOLTS SCALE: -. VOLTS SCALE - PT Prm. Ratne x 120 VAC PT Secnd. Ratng General Operaton

171 3710ACM Installaton And Operarían Manual Power Measurem AMPS SCALE (Phases A, B, and C) The AMPS SCALE should be set to the Prmary Ratíng of the phase A, B, and C phase CTs beíng used. Thís only apples íf the CTs used are rated for a 5 Amp full scale output. If the CTs are not rated for a 5 Amp full scale output, contact the PML factory. 14 SCALE The 3710 ACM has a fourth current nput, desgnated I4. Ths nput uses connectons 141 and 142 on the termnal strp. Typcally, ths nput s used to measure current n the neutral conductor. In nstallatons wth non-lnear loads, odd harmoncs can fal to cancel, producng sgnflcant currents n the neutral conductor. Fgure n Chapter 2 shows the wrng connectons for neutral conductor current measurement. The ratngs of ths nput are dentcal to the three phase current nputs (5 Amps nomnally). The 14 SCALE parameter of the 3710 ACM specfes the scalng for the I nput. Ths scalng s ndependent of the phase A, B, and C curren* nputs. Ths allows for a dfferent prmary ratng for the CT used for the I4 nput. The 14 SCALE should be set to the prmary ratng of the CT beng used for the I4 current nput. Ths only apples f the CT used s rated for a 5 Amp full scale output. If the CT s not rated for a 5 Amp full scale output, contact the PML factory. The 14 readng may be dsplayed from the front panel usng the FUNCTION key. 3.6 VÉUX AUXIL1ARY VOLT AGE INPUT OPERATION The 3710 ACM has an auxlary voltage nput whc allows an extemal voltage (1 VAC nomnal, 1.25 V max.) to be measufed and dsplayed. The VAUX SCALE parameter defnes what the meter wll dsp wth a VAC^ full scale nput appled. 3.7 lout AUXILIARY CURRENT OUTPUT OPERATION The 3710 ACM s equpped wth an analog current output that may be programmed to delver a current proportonal to any measured parameter. The máx mum load on the current output s 250 ohms resstv Three parameters must be set: a) I OUT KEY. Ths s a number code spec ng to whch measured parameter the curre output wll be proportonal. Fgure 3.7,1 shows the valúes for I OUT KEY correspon ng to each measured parameter. b) I OUT SCALE. Ths selects the valué of parameter correspondng to full scale curre output. c) I OUT RANGE. Ths ndícales whether t output mode s O to 20 ma or 4 to 20 ma.... contn VOLTS MODE The VOLTS MODE should be set accordng to the system connecton confíguraton. Refer to Sectons 2.6 to 2.8 and Fgures to for more nformaton. STNDRD FREQ The STANDARD FREQUENCY should be set accordng to the frequency of the power sgnal the 3710 ACM s to be montorng. 50, 60, or 400 Hz montorng are possble. It s mportant that ths parameter ís set correctly. as the accuracy of the KW, KVARS, and power factor measurements^can be serously affected. General Operaton

172 3*'lO ACMInstallaton And Operaon Manual Power Measurement L \T KEY PARAMETER VALÚES 1 OUT KEY MEASURED PARAMETER 1 OUT KEY MEASURED PARAMETER Voltage, Phase A (or Vab for Delta) Voltage, Phase B (or Vea for Delta) Voltage, Phase C (or Vbc for Delta) Current, Phase A Current, Phase B Current, Phase C KW, Phase A KW, Phase B KW, Phase C K VA, Phase A KVA, Phase B KVA, Phase C KVAR, Phase A KVAR, Phase B KVAR, Phase C Voltage, average Current, average KW, total KVA, total KVAR, total Power Factor KW Demand AMP Demand Frequency V 11U I, Fgure I OUT KEY Parameter Valúes EXAMPLE The IOUT current output s requred to be proportonal ío the Phase A current readng. The máxmum Phase A current expected s approxímately 2000 Amps. The IOUT output s beng used to provde nput to a chart recorder wíh an nput range of 4 to 20 ma. Set I OUT KEY to 3 (Current, Phase A). Set I OUT SCALE to Set I OUT RANGE to 1 (4 to 20 ma) to match the nput range of the chart recorder. In íhs example, a Phase A current nput readng of O wll produce 4 ma at the IOUT output (mínmum scale deflecton of the chart recorder). A Phase A current readng of 2000 wll produce an output of 20 ma (máxmum scale deflecton of the chart recorder). 3.8 CONTROL RELAY OPERATION The 3710 ACM provdes three control relays (Rl to R3). Each relay can swtch a.c. loads of up to 277 VAC and d.c. loads of up to 30 VDC at 10 Amps. Chapter 2 provdes wrng requrements for the control relays. The operaton of each relay may be controlled n a number of dfferent ways for varous applcatons: a) Setpont control on selected measured parameters, controlled by user-deñnable condtons. Ths s useful for applcatons such as actvaton of alarms or trppng of breakers for demand, power factor, or load control. Setpont operaton s descrbd n detal n Chapter 4. b). KWH or KVARHpulse output. c) Manual forced control by the user through remote commands va the Communcatons port. Ths must be performed usng an IBM PC runnng PML's PowerVew or M-SCADA software, or a thrd-party system General Operaton

173 3710ACM Installalon And Operaton Manual Power Measurem A group of programmable operatng parameters has been provded whích assgn relay operaton. The ' parameters allow each of the three relays to be assgned to setponts (n lalch or pulse mode), KWH pulsng, or KVARH pulsng. The RELAY OPERATION parameter s used to access the group of relay parameters by selectng the relay to be confgured. SETPOINT RELAY OPERATION Pror to 3710 ACM frmware revsón , f a relay was assgned to a setpont the relay would provde only a latched state when the setpont became actve or nactve (e. the relay would opérate or reléase). Now, f a relay s assgned to a setpont, t may also be assgned to pulse for a specfed pulse duraton. Set R* MODE to SETPOINT for setpont operaton. Set R* VALUÉ to select latch OT pulse operaton mode, and set the pulse duraton f usng pulse mode. R*HRS/PULSE s not used f R* MODE s SET- POINT. NOTE If the selected relay s set up as a KWH PULSE or KVARH PULSE, t wll not respond when the assocated setpont becomes actve. KWH PULSE OR KVARH PULSE OPERATION When the relays are assgned as a KWH, or KVARH pulse generators, the pulses are based on the total of the energy n the forward drecton plus the energy n the reverse drecton (e. KWH Total or KVARH Total, respectvely). Set R* MODE to KWH PULSE or KVARH PULSE. R* VALUÉ s not used n ether of these modes. Set R*HRS/PULSE to the number of unt-hours between pulses. MANUAL FORCEO RELAY OPERATIONS Only a setpont relay (R* MODE - SETPOINT) may be. forced operated or released usng commands va the Communcatons port (usng PML's PowerVew, M-SCADA, or a thrd-party system). Manual comoverrde any current setpont condton. If the relay s a pulsng relay (R* VALUÉ > 0), a forcea opérate command wll ntate a pulse of length equvalent to the valué set by the R* VALUÉ parameter for that relay. Ths operaton s logged n the event log and ndcates that the relay was pulsed. forcea reléase command has no effect. If the relay s a latchng relay (R* VALUÉ - 0), t behaves normally for forced opérale, forcea reléase, and return to normal (return to setpont control) commands. See below for manual relay control specal cases. RELAY EVENT LOGGING For a relay assgned to setpont operaton (R* MODE SETPOINT), the event log wll log relay operatons one of two ways, dependng on whether the relay has been set to opérate n latch or pulse mode. a) Latch mode (R* VALUÉ - 0): The event lo wll record that the relay was operated (ON) when the setpont becomes actve and releas (OFF) when the setpont returns to an nact state. b) Pulse mode (R* VALUÉ > 0): The event lo wll show that the relay s pulsed when the setpont becomes actve. When the setpont returns to ts nactve state, the setpont even s logged, but does not ndícate the relay, s no pulse s generated. If the relay s assgned to KWH PULSE or KVARH PULSE mode, no relay operatons are logged. Manual forced relay command wll be logged n the event log; however specal cases exst whch are descrbed below. MANUAL RELAY COMMAND SPECIAL CASE If a manual forced opérate command for a selected relay s receved whle that relay s currently n a forced operated state, the relay command wll be gnored. and wll not be logged. Ths also holds truc for a forced reléase command to a relay already n a forced released state. Manual relay commands made relays whch are n a KWH or KVARH pulse mode wll also not be logged General Operaton

174 3710ACMInstallatlon And Operalon Manual Power Measuremen L 3.9 STATUS INPUT OPERATION The 3710 ACM provdes four status nputs (SI to S4) whch can each be used to sense ether íhe state of an external dry (volts free) contact, or the-presence of an externa! voltage. Chapter 2 provdes wrng dagrams llustratng varous requrements and connecton methods for the status nputs. Both the standard model and the -SES opton descrbed below requre a mínmum pulse wdth of 1 second for relable sensng of status nput changes. STANDARD MODEL The status nputs of a standard 3710 ACM can be used to sense external contacts or external voltages. If the nput voltage s below 9 VAC or VDC, the nput wll be sensed as INACTIVE. If t s over 20 VAC or VDC, t wll be sensed as ACTIVE. -SES OPTION For a 3710 ACM equpped wth the -SES (sefexctaíon) opton, the status nputs may only be used for extemal contact sensng. In ths applcaton, a contact closure s sensed as ACTIVE, and a contact operúng s sensed as INACTIVE. PULSE COUNTING & DEMAND SYNC The 3710 ACM mantans a counter for the Status Input #1 (SI). The máxmum frequency the counter wll accurately follow s 0.3 Hz. Ths counter may be read and zeroed at any tme vía the Communcatons port. Status Input #4 (S4) s used to provde KW Demand synchronzaton, f requred. Refer to Chapter 5 for m.--e nformaton. VIEWING STATUS INPUT CONDITIONS The condton of the status nputs cannot be vewed from the front panel; however, ths nformaton can be accessed vía the Communcatons port usng PML's PowerVew or M-SCADA software, or a thrd-party system. LOGGING INPUT COND1TIONS Status nput changes can also be logged n the Event Log of the 3710 ACM. Thls log s also accessed vía the Communcatons port. PowerVew or M-SCADA can be used to set an ínternal parameter whch can enable/dsable loggng of status nput changes. Ths parameter s not avalable vía the front panel. STATUS INPUT SETPOINTS Status nputs can also be used to trgger setponts. Ths allows relay control funcííons to be performed based on status nput condtons. Refer to Chapter 4 for more nformaton on usng setponts SETTING RTS OPERATION If RS-232C Communcatons are beng used, the RTS ACTIVE LVL parameter can be used to set the logc level of the RTS Une when t s asserted by the 3710 ACM durng transmsson. See Chapter 6 for more nformaton CHOOSING A DISPLAY FORMAT The 3710 ACM front panel dsplay can present numeríc nformaton and phase labels n a number of dfferent formats whch reflect varous world standards. The FORMAT parameter allows the user to select formats for numerc nformaton and for phase labels. Ths parameter s dsplayed n the followng way: FORMAT-ABC 1,234.5 The three letters ndícate the formal used for the phase labels. The possble valúes are ABC (default), XYZ, RBY and RST. The number ndcates the format for dsplay numbers. The possble valúes are: a) A comma for the thousands delmter (radx) and a decmal pont for the decmal delmter. Example: 1,234,5 Ths s the default. b) No thousands delmter and a comma for the decmal delmter. Example: 1234, General Operacón

175 3710ÁCMIstallatonÁnd Operaton Manual Power Measuren The CURSOR key cycles between the phase label parameter and dsplay number parameter. The INCREMENT or DECREMENT keys are used to select the opton for that parameter SETTINGTHE DISPLAY TIMEOUT The 3710 ACM dsplay s a hgh vsblty vacuum fluorescent type. The Ufe and brghtness of ths type of dsplay can be sgnfcantly extended by reducng the on tme. The DISPLAY TIMEOUT parameter can be used to set a tímeout nterval of 1 to 999 mnutes, after whch the dsplay automatcauy shuts off. Ths nterval starts countng down from the last keypress made on thefront panel CLEAR FUNCTIONS The user can reset the KW and KVAR hour counter zero by settng the CLEAR KW/KVARHRS? param eter to Yes. Ths clears the KWH-F, KWH-R, KVARH-F, and KVARH-R counters. Ths functon also clears the KWH Total and KVARH Total valúe accessble only through the conun. port. The user can also reset the MIN/MAX array by setí the CLEAR MIN/MAX? parameter to Yes. The KWH/KVARH counters and MÍN/MAX array reset when the PARAMETER SELECT button s press«d to advance to the next parameter, or when t user presses the MIN + MAX keys to Lmmedately return to dsplay mode. A tmeout nterval of 180 mnutes (3 hours) or less s recommended. Settng the parameter to zero wll cause the dsplay to stay on ndefntely. Whle the dsplay s turned off, pressng any key on the front panel wll turn t back on agan. General Operañon

176 3710ACMInstallaton And Operaton Manual Power Measurement L 3.14 POWER READING POLARITIES Fgure 3,14.1 Ilústrales how the 3710 ACM nterprete and dsplays sgned valúes for power mport/export, and leadng or laggng ndcatons for power factor. UNE EXPORT/ REVERSE/ NEGATIVE V1 IMPORT/ FORWARD/ POSITIVE LOAD + KVAR (IMPORT) KVARH-F (FORWARD) PFLD (Power Factor Leadng) PF-0 PFLG (Power Factor Laggng) 0-90to 180 -Oto 90 - KW (EXPORT) KWH-R (REVERSE) PF - 100% PF- 100% + KW (IMPORT) KWH-F (FORWARD to to 360 PFLG (Power Factor Laggng) PF-0 - KVAR (EXPORT) KVARH-R (REVERSE) PFLD (Power Factor Leadng) Fgure ACM Power Readng Polartes 3-14 General Operaton

177 3710 ACM'Installaton And Operaton Manual Power Measure 4. SETPOINT OPERATION NOTE The -TRAN opton of the 3710 ACM power meter provdes no front panel dsplay or keypad. Setpont parameters must be programmed va the comm. port. Refer to Appendx F. 4.1 INTRODUCTION The 3710 ACM s capable of montorng many par eters (at the same tme) and generatng alarms and controllng relays based on these parameter's valú The 3710 ACM uses selpons to do thís. A setpon a group of sx parameters that tell the unt: a) whch parameter to montor (setpont type b) at what valué to opérate a relay (lmt), c) at what valué to reléase a relay (lmt), d) how long to wat before operatng a relay (tme delay to opérate n seconds), e) how long to wat before releasng a relay (tme delay to reléase n seconds), f) whch relay to opérate (relay number), f Setponts can functon ether as over setponts or u setponts. An over setpont becomes actve f the g parameter becomes too large (ex. over current). A under setpont becomes actve f the parameter becomes too low (ex. under voltage or under frequen Over and under setponts are very smlar. A desc ton of each s provded below. Setpont Operaton

178 3710 ACMInsíallalon And Operaton Manual Power kfeasurentent 4.2 OVER SETPOINT An over setpont wíll become actve when the parameter that s beng montored goes over the hgh lmt (and stays over the lmt) for a number of seconds greater than the 'tme delay to opérate' parameter. When a setpont becomes actve t wll opérate the gven relay, unless the relay number s zero, n whch case t doesn't change any of the relays. When a setpont becomes actve, ts change of status s stored n the event log wth the tme and the valué of the parameter at that nstant. An over setpont becomes nactve when the gven parameter falls below the low lmt for longer than the tme delay to reléase (refer to Fgure 4.2.1). Ths change n status s also logged (along wth the tme and parameter valué). Parameter Valué Hlgh LImt RELAY OPERATES RELAY RELEASED Fgure Over Setpont Operaton 4-2 Setpont Operaton

179 3710ACMInsíallaton And Operaton Manual Power Measwem 4.3 UNDER SETPOINT An under setpont dffers only n that the mcanngs of hgh límt and low lmt are reversed. The setpont becomes actve when the parameter falls below the low lmt for a number of seconds greater than the 'tme delay opérate' parameter (refer to Fgure 4.3,1). The under setpont becomes nactve when the parameter goes over the hgh lmt for a number of seconds greater to the 'tme delay reléase' parameter. Except for these dfferences the under and over setpoínts are treated dentcally. Parameter Valúa Ttrp* Daby R«(MM Hgh Lmt Low Llmt Tma ( RELAY OPERATES RELAY RELEASED Fgure Under Setpont Operaton Setpont Operaton

180 3710 ACMínstallaton And Operaton Manual Power bfeasurement L 4.4 APPLICATIONS The 3710ACM currently supports 17 dfferent setponts smultaneously. These are numbered from 1 to 17. All the setponts are accessble from the front panel. Fgures 4.4.1a & b descrbe the parameters that the setponts may montor. Each relay may be used for any one of the followng: 4.5 PROGRAMMING SETPOINTS Setponts may be programmed by enterng the 3710 ACM program mode, enterng the correct password, then enterng a non-zero number for the SETPOfNT NUMBER parameter. The user may then step through and enter new valúes for all parameters assocated wth the selected setpont. 1. Trp Relay - to shunt trp a breaker. 2. Alarm Relay - to actívate an alarm buzzer or lght. 3. Control Relay - to control an external pece of equpment. 4. Remote Control Relay - to control an extemal pece of equpment va the Communcatons port 5. K\VH Pulse Output Relay 6. KVARH Pulse Output Relay Any relay (one of three) may be assgned to any of the setponts. Múltple setponts may be assgned to one relay. A relay wll be actvated f any of the setponts controllng t become actve. Any relay may also be used for K.W Hour and KVAR Hour pulsng, so care must be taken that relays are not used n a conflctng fashon. f CAUTION J After the correct password has been entered n programmng mode, no setpont-controlled relay operaton wll occur untl after the user has exted the programmjng mode. The 3710 ACM wll then assess the status of each setpont and perform any requred operatons. It s recommended that setpont utlzaton be planned usng a Setpont Parameter Form. Ths form contans the setpont nformaton that the user programs nto the 3710 ACM. A copy of ths nformaton should be kept wth the meter. Appendx B provdes a blank Setpont Parameter Form for ths purpose. Fgure s an examplc of usng a Setpont Parameter Form to plan setpont usage. [ CAUTION J The response tme of the relays s 1 to 2 seconds, and up to 5 seconds after ntal meter power up. The 3710 ACM should not be used for protectve functons whch requre faster operaton. A battery-backed DC power supply should be consdered for meters whch do protectve functons where response tme s mportant. EXAMPLE Relay 1 s used as a trp relay, wth over voltage, under voltage, voltage unbalance, and phase reversal trps enabled. The relay s connected to the breaker shunt trp nput. Relay 2 s used as an alarm relay to wam of loads whch are over 70% of the breaker ratng. Itsoutputs connected to a buzzer.. Relay 3 s used as a KW demand control relay. The form contans all of the nformaton requred to program the 3710 ACM to perform the operatons descrbed above. 4-4 Setpont Operaton

181 3710 ACM stallaton And Operatlon Manual Power Measreme SETPOINTTYPES TYPE NOT USED OVER VOLT UNDER VOLT VOLTAGE UNBAL OVER CURRENT CURRENT UNBAL OVER KVA OVER KW FWD OVER KW REV OVER KVAR FWD O VER KVAR REV OVER KWD OVER AMPO OVER FREQUENCY UNDER FREQUENCY OVER VAUX UNDER VAUX PHASE REVERSAL UNDER PFLAG UNDER PF LEAD OVER I, DESCRIPT1ON A setpont whch s not beíng used. Over voltage (hghest phase voltage). Under voltage (lowest phase voltage). % dfference of most devant phase voltage from tre average. Over current (hghest phase current). % dfference of most devant phase current from the average. Over KVA. Over KW Forward (Imported actve power). Over KW Reverse (Exported - feedng actve power nto utlty grd). Over KVAR Forward (ímported reactve power). Over KVAR Reverse (Exported - feedng reactve power nto utlty grd). Over KW demand. Over amp demand. Over frequency. ' l TI,, Under frequency. _] Over auxlar/ voltage. Under auxlary voltage. Enter: Frequency x 10 (e. Phase reversal. Opérales f the phase rotaton does not match the programmed normal rotaton. NOTE: If VOLTS MODE = SINGLE (2) or 3W-WYE (4), the PHASE REVERSAL setpont does not functon. Under power factor laggng. Under power factor leadng. Over I4current.... contnued Fgure 4.4.1a Setpont Types - Part I Setpont Operatlon

182 37JO ACM'Installaüon And Operaton Manual Power Measurenent Lt SETPOINT TYPES (contnued) s SI TYPE INPUT OFF INPUT ON S2 INPUT OFF S2 INPUT ON DESCRIPT1ON Setpont s actve whle Status Input #1 s n an OFF (INACTIVE) state. Setpont s actve whle Status Input #1 s n an ON (ACTIVE) state. Setpont s actve whle Status Input #2 s n an OFF (INACTIVE) state. Setpont s actve whle Status Input #2 s n an ON (ACTIVE) state. S3 ÍNPUT OFF Setpont s actve whle Status Input #3 S3 INPUT ON Setpont s actve whle Status Input #3 S4 INPUT OFF Setpont s actve whle Status Input #4 S5 INPUT ON Seípont s actve whle Status ínput #4 s n an OFF (INACTÍVE) state. s n an ON (ACTIVE) state. s n an OFF (INACTIVE) state. s n an ON (ACTIVE) state. A STATUS A STATUS INPUT OFF INPUT ON Setpont s actve whle ANY Status Input s n an OFF (INACT1VE) state. Setpont s actve whle ANY Status ínput s n an ON (ACTIVE) state. Fgure 4.4. Ib Setpont Types - Part II SETPOINT PARAMETER FORM SETPOINT FUNCTION HIGH UMIT TD OPÉRATE LOW UMIT TD RELÉASE RELAY/FUNCTION Over Volts Under Volts Volts unbal. Phase Reversal Not Used NotUsed Over Amps Over Volts Under PF Lag Under PF Lead Over KWD % % Trp 1 Trp 1 Trp 1 Trp 2 Alarm 2 Alarm 2 Alarm 2 Alarm 3 Demand control Fgure Setpont Parameter Form Example 4.6 POWER OUTAGES When the power feed to the 3710 ACM s nterrupted, even momentarly, the output relays wll reléase. When power s restored, the 3710 ACM wll allow a 3 second settlng tme, then the setpont condtons wll be re-evaluated, and, f approprate, the relays wll opérate after the programmed tme delays. If any relay has been forced operated or forced releascd va the Communcatons port, t wlí be released and then resume normal setpont operaton after a power outage. 4-6 Setpont Operaton

183 3710 ACMInstallaíon And Operaton Manual Power Measureme operatonal and can be used f requred by any hardware devce connected to the 3710 ACM. 6.1 GENERAL The 3710 ACM and all PML remote nstrumentaton are avalable ín models equpped wth a communcaton card, allowng data transfer between the remote devce and other systems. The 3710 ACM supports both the RS-232C and RS-485 standards. The 3710 ACM s fully compatble wth PML's PCbased M-SCADA and PowerVew software. The 3710 ACM has been desgned usng an open communcatons protocol, allowng thrd party systems to access 3710 ACM measured data and control parameters. Full protocol documentaton s avalable from PML. Drect Modcon Modbus and Allen-Bradley PLC-2 compatblty s also offered as an opton. 6.2 RS-232C DIRECT & MODEM COMMUNICATION DIRECT CONNECTION RS-232C communcaton s used for drect connecton between the host compuler and a sngle remote devce (dstance less than 50 feet). Chapter 2 provdes a wrng dagram for drect RS-232C connecton. The RTS sgna! s asserted at least 11 mllseconds before the begnnng of a transmsson, and remans asserted throughout the transmsson. A programmable parameter allows the RTS asserton voltage logc to be set. The parameter s called RTS ACTIVE LVL. Usng ths parameter, the user may choose whether the RTS lne s asserted HIGH or LOW whle the meter s transmttng. 6.3 RS-485 COMMUNICATION RS-485 communcaton can be used to concurrently connect up to thrty-two remóte devces to one host computer, each gvcn a unque UNIT I.D. In ths wa each remote devce may be montored and controlled from one locaton by a sngle computer. The total dstance lmtaton for RS-485 communcaton s 4000 feet usng 22 gauge twsted par shelded cable. Refer to the chapter on Installaton for connec ton dagrams. [ CAUT1ON 1 It s mportant that the sheld of each leg of RS-485 cable be grounded at one end only. MODEM CONNECTION Connecton usng modems va the telephone network s also possble. When usng a modem, t s mportant that the followng two addtonal connectons be made at the modem (DB25S connector) end of the cable. a) Modem pn 4 must be jumpered to modem pn 5. b) Modem pn 6 must be jumpered to modem pn 20. '. USING THE RTSL1NE PML's M-SCADA or PowerVew systems do not typcally requre the RTS lne when usng RS-232C communcaton mode; however, the RTS Une s 6.4 SETTING THE UNIT I.D. & BAUD RATE Before communcaton wth the host computer s possble, the user must program the communcaton parameters of the remote devce. The UNIT I.D and BAUD RATE parameters of each devce must be programed va the front panel. The UNIT I.D. must be set to a unque valué (see descr ton of RS-485 communcaton below). The BAUD RATE of the devce must be set to correspond wth t baud rate selected for the computer. The communcaton card can be optonally conflgur as RS-485 or RS-232C. The COMM. MODE can be Communcatons

184 3710 ACM Installatlon And Operaüon Manual Power Measurement read from the front panel n programmng mode. The COMM. MODE (communcaton mode) of the devce s set by íhe jumper poston on the Communcatons card, as explaned n Chapter2 of ths manual. 6.5 M-SCADA & POWERVIEW A host computer, consstng of an IBM PC-AT/286/ 386 (or compatble) runnng PML's M-SCADA or IBM PC-XT/286/386 runnng PML's PowerVew software, may communcate wth one or more PML remote devces. Ths PC-based software allows a user to remotely montor and control ether a sngle remote devce, or a number of devces connected together through a common Communcatons network. M-SCADA and PowerVew wll dsplay all data normally provded through the front panel dsplay of each devce. The user may also remotely program any set-up parameter(s) of a selected devce. [WARNING] When usng a modem nterface between the host computer and any remote devce(s), the user must ensure that M-SCADA or Power- Vew are not used to set the BAUD RATE parameter of any selected devce outsde the workng range of the modem. Dong so wll cause that meter to cease communcatng. Re-establshment of communcaton wth that meter s then only possble through performng the followng two steps: a) Reset the baud rate of the remote devce from ts front panel to a valué wthn the workng range of the modem. b) Set M-SCADA/PowerVew to communcate at the baud rate the remote devce has been set to communcaíe at. Beyond the functons descrbed above, the communícatons port provdes the user wth access to extended features of the 3710 ACM notavalabíe from the devce's front panel, usng PML's M-SCADA or PowerVew, or a thrd party system. These nclude: a) WAVEFORM CAPTURE. Waveform capture capabltcs are a standard feature of the 3710 ACM. Usng M-SCADA, the user can upload and dsplay the waveform data dgtally sampled at each of the 3710 ACM voltage and current nputs, derve dscrete frequency components to the 63rd harmonc, and provde ndvdual and total harmonc dstorton valúes. Waveforms for all voltage and current phases can be dsplayed on the computer screen smultaneously, whle harmonc magntudes are presented both graphcally as a hstogram, and n tabular form. Waveform capture data s also avaílable va the Communcatons port to any thrd party system. b) EVENTLOG. The contents of the devíce's Event Log can be dsplayed on the computer screen. The Event Log contans actívty nformaton about the devce, ncludng setpont alarm actvty, relay actvty, status nput actvty, and actvty that has changed the devce's set-up parameters. c) SNAPSÍÍOT LOG. The contents of the devce's Snapshot Log can be dsplayed on the computer screen. The Snapshot Log contans voltage, current, and power valúes whch are recordcd and stored at user-defned tme ntervals. d) MIN/MAX LOG. The contents of the devce's Mn/Max Log can be dsplayed on the computer screen. The Mn/Max Log records the extreme valúes for voltages, currents, and power. The tmes at whch these valúes occurred are also recorded. e) STATUS SCREEN. The computer can dsplay the status of the devce's three onboard relays, four status nputs, and all actve setpoínts. A counter total of Status Input #1 (SI) s also maíntaned. O MANUAL RELAY CONTROL. The relay s of a selected devíce can be manually operated or released by the user from the computer, Detaled descrptons of communcaton and control usng M-SCADA or PowerVew s presented n ther assocated product descrptons and manuals. 6-2 Communcatons

185 3710ACMInstallaton Ad Operarían Manual Power Measurem 7. TROUBLESHOOTING 7.1 DESCRIPTION A number of problems can cause the 3710 ACM not to functon properly. Ths secton lsts a number of symptoms, and explans how to corred them. 1. If the dsplay does not opérate: a) check that there s at least 110 volts avalable to the power supply (L and N connectons on the termnal strp). b) confan that the G termnal s connected drectly to ground. c) turn the power off for 10 seconds. 2. If the voltage or current readngs are ncorrect: a) check that the voltage mode s properly set for the gven wrng. 1 b) check that the voltage and current scales are properly set. 3. If the KW or power factor read ngs are ncorrect but voltage and current readngs are okay a) make sure that the phase relatonshp betw voltage and current Lnputs s correct by. comparng the wrng wth the approprate wrng dagram. 4. If RS-232 or RS-435 communc ton does not work: a) check thaí the baud rate of the PC host s t same as that of the 3710 ACM. b) the Communcatons mode (RS-232 or RS- 485) set by the jumper on the Communcat card s correcí for the gven nstallaton (s Secton 2.11). c) f modems are not beng used, a nul mode or nul modem cable must be used betwee the 3710 ACM and the PC hosí. d) power the 3710 ACM and the PC host dow and then try agan. e) the number of data bts should be 8, wth o stop bt and no party. c) make sure the G termnal s properly grounded. d) check the qualty of the CT's and PT's beng used. e) make the followng voltage tests: ) VI, V2, V3 to G should be 120 VAC (for the standard voltage nput opton). Ths wll be dependent on the voltage nput opton nstalled (e. -277, -347). ) G to swtchgear earth ground should be OV. Troubleshootng

186 3710 ACMInstallatonÁnd Operaton Manual Power Measurem APPENDIXA 3710 ACM MECHANICALDIMENSIONS 3710 ACM MOUNTING FRONT PANEL RIGHT SIDE Tctrrünl Strp 1 Cc To (320 tron) PANEL CUTOUT.ser (20 mm) ~~ ^ 4 mounlln uud* 1/32 x 1/2" (12.9 mm) * (8.9 mm) 6.90" (175mm) 3.30* (135mm) BEHIND PANEL DtPTH WTTHOWT COWU. CAflO 3.75" (93 mm) 4 mountng holes 3/16" (4.8 mm) dameter BEH1HD PANEL DCPTM COMM. CARO (H8TALLED 4.44* (113mm) 11.20" (284 mm) 11.90" (302 mm).80- (20 mm) ÁppendxÁ: Mechancal Dm&nsons

187 3710 ACM Installaton And Operaton Manual Power Me.asurtme.nl L APPENDIXA 3710 ACM MECHANICAL DIMENSIONS 3710 ACM-TRAN MOUNTING FRONT FACEPLATE.70" (18 mm) 6.70" (170 mm) 6.60" (168 mm) Outlíne of rear chasss behnd front faceplate 4 mountng holes 0.25" (6.4 mm) dameter 5.30" (135 mm) 11.20" "(284 mm)" 11.90" (302 mm) 12.4" (315mm) I.70" (18 mm) RIGHTSIDE Tetmlml Sírp» BEHIND PANEL. DCPW (unl mount»<j l»o+4o-?»m1 - COWM. CARD IN8TALLEO (115mm) A-2 AppendxA: Mechamcal Dmensons

188 3710 ACMInstallaton And Operarían Manual Power Measuremc APPENDIXA 3710 ACM MECHANICAL DIMENSIONS TERMINAL BLOCK DIMENSIONS AppendxÁ: Meclaúcal Dnesos