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0 INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS 0.1 INTRODUCCIÓN 0.2 OBJETIVOS 1 ANTECEDENTES 1.1 LA ANTIGUA INSTALACIÓN 1.2 DESCRIPCIÓN 1.2.1 MODO DE FUNCIONAMIENTO 1.2.2 CONVERSOR DE POTENCIA 1.2.3 ARRANCADOR 1.2.4 LÓGICA DE CONTROL 1.3 PIEZAS REUTILIZADAS 1.3.1 TORRE 1.3.2 GÓNDOLA 1.3.3 PALAS 1.3.4 GENERADORES 1.3.5 MULTIPLICADORA 1.3.6 FRENO 1.3.7 EJES MECÁNICOS Y DISTRIBUCIÓN 1.4 LA EMPRESA SOLICITANTE 1.4.1 CONDICIONES 1.5 CREACIÓN DEL ALUMNO 2 SISTEMA SUPERVISOR 2.1 INTRODUCCIÓN 2.2 DESCRIPCIÓN DEL AUTOMATA 2.2.1 ELEMENTOS DE COMUNICACIÓN 2.2.2 MEMORIA 2.2.3 ALIMENTACIÓN 2.2.4 MÓDULOS I/O 2.2.4.1 E/S DIGITALES 2.2.4.2 E/S ANALÓGICAS 2.2.5 COMUNICACIÓN 2.3 PERIFÉRICOS 2.3.1 SENSORES 2.3.1.1 CONDICIONES EXTERNAS 2.3.1.1.1 ANEMÓMETRO 2.3.1.1.2 VELETA 2.3.1.2 VARIABLES DE PROCESO 2.3.1.2.1 DÍNAMO 2.3.1.2.2 TRANSFORMADORES DE INTENSIDAD 2.3.1.3 CONDICIONANTES DE ALARMA 2.3.1.3.1 TERMOPARES 2.3.1.3.2 SENSOR DE VIBRACIÓN 2.3.2 SERVOCONTROLADOR 2.3.3 TRANSMISION DE SEÑALES Y ALIMENTACIONES 2.3.3.1 DIGITALES 2.3.3.2 SENSORES 2.3.3.3 ALIMENTACIÓN DE POTENCIA 2.3.3.4 ALIMNETACIÓN DE SENSORES 2.3.3.5 MOTOR SERVO 2.3.3.6 PROTECCIÓN FRENTE A TORSIÓN DE CABLES 2.3.4 INTERFACE HOMBRE-MÁQUINA 2.3.4.1 PANEL DE MANDO 3 SOFTWARE 3.1 UNITY PRO 3.2 ENTORNO 3.2.1 MENÚS ESPECIALES 3.2.2 BARRA DE ESTADO 3.2.3 ZONA DE TRABAJO 3.2.4 EXPLORADOR DE PROYECTOS 3.3 ESTRUCTURA 3.3.1 CONFIGURACIÓN HARDWARE 3.3.2 PROGRAMA 3.3.2.1 MÉTODOS DE CREACIÓN DE PROGRAMA 1. LISTA DE INSTRUCCIONES 2. TEXTO ESTRUTURADO 3. DIAGRAMA DE CONTACTOS (LD, Ladder Diagram) 4. DIAGRAMA DE BLOQUES DE FUNCIÓN (FDB, Function Block Diagram) 5. LENGUAJE DE FUNCION SECUENCIAL 3.3.2.2 TIPOS DE TAREA 1. MAST 2. FAST 3. AUXILIAR 4. PROCESAMIENTO DE EVENTOS 3.3.2.3 DATOS DEL PROGRAMA 3.3.2.4 COMUNICACIÓN 3.3.2.5 MOVIMIENTO 3.3.2.6 PANTALLAS DE OPERADOR 3.3.2.7 TABLAS DE ANIMACIÓN 3.3.2.8 DOCUMENTACIÓN 4 PROGRAMA DE CONTROL 4.1 DESCRIPCIÓN GENERAL 4.1.1 SET UP 4.2 MODOS DE OPERACIÓN 4.2.1 MODO PARO 4.2.2 MODO AUTOMÁTICO 4.2.2.1 FUNCIONAMIENTO NATURAL 4.2.2.2 FUNCIONAMIENTO ANÓMALO 4.2.2.3 ORIENTACIÓN AUTOMÁTICA 4.2.3 MODO MANUAL 4.2.4 MODO SIMULACIÓN 4.3 LISTADO DE VARIABLES 4.3.1 PUERTOS 4.3.2 INTERNAS 4.4 ACCIONES DE PROGRAMA 4.4.1 REVISIÓN DE VARIABLES 4.4.2 ACCIONES DE PROCESO 4.4.3 TRANSICIONES 4.4.4 EVENTOS DE TEMPORIZADOR 4.4.5 BLOQUES CREADOS 4.5 ALARMAS 4.5.1 ALARMAS DE NO-ENCLAVAMIENTO 4.5.1.1 ALARMA DE VIENTO EXCESIVO 4.5.1.2 ALARMA DE VELOCIDAD DEL ROTOR EXCESIVA 4.5.1.3 ALARMA DE TEMPERATURA G1 4.5.1.4 ALARMA DE TEMPERATURA G2 4.5.2 ALARMAS DE NO-ENCLAVAMIENTO 4.5.2.1 ALARMA DE FALLO DE CIRCUITO 4.5.2.2 ALARMA DE VIBRACIÓN 4.5.2.3 ALARMA DE EJE OBSTRUIDO 4.5.2.4 ALARMA DE FALLO DEL ARRANCADOR 4.5.2.5 ALARMA DE FALLO DE FRENO 4.5.2.6 ALARMA DE FALLO DE ORIENTACIÓN 4.5.2.7 ALARMA DE FALLO DE MODULOS 4.5.3 ALARMA MANUAL 4.6 PANTALLAS DE OPERADOR 4.6.1 MANDO 4.6.2 VARIABLES 4.6.3 ALARMAS 4.6.4 SUPERVISIÓN 4.7 TABLAS DE ANIMACIÓN 4.7.1 PRESENTACIÓN 4.7.2 ALARMAS 4.7.3 ERRORES 4.7.4 MÓDULOS 5 DOCUMENTACIÓN 5.1 CALCULOS JUSTIFICATIVOS 5.1.1 CORRIENTES 5.1.2 CONVERSIONES DE DATOS PARA EL PROGRAMA 5.2 PLANOS 5.2.1 VISTA FUNCIONAL GENERAL 5.2.2 DISPOSICIÓN GENERAL 5.2.3 AUTÓMATA 5.2.4 VISION MANDO DE CONTROL 5.2.5 CONEXIONES 5.2.5.1 MÓDULO DIGITAL 5.2.5.2 MÓDULO ANALÓGICO 0810 5.2.5.3 MÓDULO ANALÓGICO 0410 5.2.5.4 LEXIUM 5.2.5.5 ALIMENTACIONES 5.2.5.6 MANDO DE CONTROL 5.2.5.7 ANEMOMETRO 5.2.5.8 VELETA 5.2.5.9 DÍNAMO 5.2.5.10 SENSOR DE VIBRACIÓN 5.2.5.11 TRAFOS I 5.2.5.12 TERMPOARES 5.2.5.13 FRENO 5.3 DIAGRAMAS DE FLUJO 5.3.1 FLUJO GENERAL 5.3.2 FLUJO AUTO 5.3.3 FLUJO MANUAL 5.3.4 REVISIÓN VIENTO 5.3.5 REVISIÓN ROTOR 5.3.6 REVISIÓN ARRANQUE 5.3.7 REVISIÓN INTENSIDAD 5.3.8 REVISIÓN TEMPERATURA Y VIBRACIÓN 5.3.9 REVISIÓN FRENADO 5.3.10 REVISIÓN ORIENTACION AUTOMÁTICA 5.3.11 REVISIÓN ORIENTACIÓN EMERGENCIA PRÓLOGO 0 INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS 0.1 INTRODUCCIÓN 1 0.2 OBJETIVOS 3 Prólogo 1 0 INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS En el presente proyecto se va a realizar una propuesta de ACTUALIZACIÓN DE UN SISTEMA DE CONTROL DE UN AEROGENERADOR DE 30KW para la superación de los créditos de proyecto fin de carrera de Ingeniería Técnica Industrial especialidad Electrónica en el área de control de máquinas eléctricas y en base a la demanda de este trabajo por parte de la empresa G.P.S. (General Power Services), ambas partes implicadas en la realización y perfilación final. La empresa en concreto solicita: El desarrollo teórico de un nuevo sistema de control adecuado a las opciones tecnológicas actuales para supervisar la acción generadora de un modelo obsoleto llamado PEUI 10 de 30kW del que se mantienen varias partes mecánicas, con la premisa de conexión directa y arrancador suave, y sin atender a las decisiones del área de potencia que se realizan en la propia empresa por medio de otro proyecto fin de carrera. 0.1 INTRODUCCIÓN En las últimas dos décadas se ha dado un avance espectacular en todos los aspectos de la ciencia y la tecnología, llegando por supuesto a la rama de la generación de energía y más concretamente a las energías renovables, que como consecuencia de las subidas de los precios de las materia primas y en previsión de la escasez de recursos y el almacenamiento de residuos, se encuentran en un auge superior al de cualquier tecnología de generación. Solo hay que ver las comparativas de instalación entre los tipos de obtención de energías en los países con más requerimientos de esta, como son China, EE.UU., Alemania, España, Francia y UK, y que por lo tanto son modelos a seguir por el resto de países desarrollados y en vías de desarrollo. Izq. Grafica de evolución de la potencia instalada, acumulada y tasa de variación a nivel mundial Der. Gráfica de instalación anual por países y años Antecedentes 3 1.2.4 ARRANCADOR En esta instalación se usaba el método de reactancias saturables para el arranque de las máquinas, que reduce las tensiones del motor y las corrientes iniciales de la conexión para proteger los devanados y los cambios bruscos de par en el buje y las palas, yendo aumentando paulatinamente estos niveles y cortocircuitándose al llegar a la velocidad de sincronismo. Este sistema entraba en acción tras la subida de velocidad del rotor por encima de un nivel próximo a las velocidades de sincronismo, realizando el arranque de conexión a la red para ambos generadores. 1.2.5 ORIENTACIÓN El aerogenerador dispone de dos sistemas de orientación, uno automático y otro manual, para la realización de los propósitos de generación y mantenimiento respectivamente, compartiendo un motor trifásico de 1400kW y un reductor que por medio de un sistema servo ejecutan los movimientos necesarios. El sistema de orientación automática usaba el sensor veleta para detectar cuando la góndola estaba desorientada con respecto a la dirección del viento indicándole al sistema central que debía moverse en una u otra dirección, activando el motor de orientación. Esto generaba un número muy amplio de movimientos en cualquier dirección, pudiendo afectar a los cables de conexión. Para ello el sistema incorporaba un detector de 5 vueltas en ambas direcciones a través de un tornillo y unos detectores fin de carrera, que al llegar a los extremos hacían volver a la góndola al punto central. Para el control en modo manual, se disponía de dos botones de dirección situados en el panel de control que conectaban de manera directa el motor de orientación para el movimiento en un sentido u otro. 1.3 PIEZAS REUTILIZADAS En la actualización de PEUI 10 se van a mantener varios de los componentes mecánicos que la antigua instalación incluía, puesto que se encuentran en buenas condiciones tras su revisión y puesta a punto, lo que crea un esqueleto inicial y reduce el coste de la reinserción del modelo en el mercado. A continuación se detallan las piezas que se van a instalar: 1.3.1 TORRE Elemento en 2 tramos y longitud total 12m, de sección tubular hueca que en su unión alberga un brazo para los sensores de anemometría, y que además incorpora una escalera externa de mantenimiento. Antecedentes 4 1.3.2 GÓNDOLA Constituida por un chasis de acero galvanizado en caliente y una cubierta abatible de chapa galvanizada reforzada con nervios tubulares, que mediante unas ruedas y raíles se abate hacia atrás manteniéndose en esa posición por su propio peso. Incorpora además unos balcones de mantenimiento en ambos lados que giran solidarios a esta, permitiendo la llegada del operario desde la escalera y ofreciéndole todo el espacio de colocación de dispositivos. 1.3.3 ROTOR Está compuesto por el buje, el eje principal, los rodamientos y las 3 palas de 10,3m de diámetro y paso fijo, cuyo sentido de giro es el de las agujas del reloj y su velocidad nominal de 75rpm. Las palas disponen de un freno aerodinámico de giro de las puntas que se activa a partir de las 83rpm y que ofrecen un sistema de seguridad adicional contra el embalamiento. 1.3.4 GENERADORES Se dispone de 2 máquinas de inducción trifásicas jaula de ardilla de 7,5 y 30kW, ambas de 1500rpm de velocidad nominal, con factores de potencia 0,85 y 0,87 respectivamente y un rendimiento de 87%. 1.3.5 MULTIPLICADORA De tipo pendular, con relación de transformación 1:20,26 y potencia nominal de 38kW. 1.3.6 ELECTRO-FRENO De tipo muelles de reacción normalmente cerrados que se activan por corriente eléctrica y que frenan por medio de zapatas un disco solidario al eje de generación de la máquina de 30kW desde donde se transmite el par de freno. Su potencia nominal es de 48W. 1.3.7 EJES MECÁNICOS Y DISTRIBUCIÓN Formado por los acoples entre multiplicadora y el motor de 30kW, además del sistema de transmisión por correa de una máquina a otra que ofrece una multiplicación de velocidad de 1:1,056. Antecedentes 5 1.4 LA EMPRESA SOLICITANTE Con el propósito de ajuste a las perspectivas técnicas de la empresa, se declaran por su parte unas condiciones de diseño iniciales desde las que realizar el desarrollo del trabajo propuesto y concretando el ámbito del mismo a la vez que eliminando la necesidad de justificar tales elecciones. 1.4.1 CONDICIONES La actualización del aerogenerador modelo PEUI 10 se realizará utilizando las piezas mecánicas disponibles (descritas en el punto 1.3 Piezas reutilizadas), y no será posible la utilización de otras nuevas. La conexión a la red de las máquinas se realizará mediante el tipo “directo”, a través de las protecciones necesarias que proyectará la propia empresa. El arranque será gestionado por un dispositivo de “arranque-suave” trifásico, del que únicamente se podrá utilizar las señales inicio como entrada y fin como salida además de la configuración del tiempo de arranque. La selección y colocación de los dispositivos de potencia, tales como contactores, relés y protecciones será a cargo de otro proyecto de fin de carrera solicitado por la empresa, y el alumno únicamente los usará en vistas al método de control y en los cálculos que sean necesarios. Será obligatorio trabajar con la marca Schneider Electric para la selección del autómata, puesto que es la empresa con la G.P.S. trabaja normalmente y para la que se prepara a sus operarios de mantenimiento. 1.5 CREACIÓN DEL ALUMNO Se ha tomado la decisión de llamar a esta actualización NEO PEUI-X, ya que genera un tratamiento más convincente y cercano a la hora de hablar y describir este desarrollo teórico tanto en el documento del proyecto como en la defensa del proyecto. 2. Sistema supervisor 2 SISTEMA SUPERVISOR 2.1 INTRODUCCIÓN 1 2.2 DESCRIPCIÓN DEL AUTOMATA 2 2.2.1 ELEMENTOS DE COMUNICACIÓN 4 2.2.2 MEMORIA 4 2.2.3 ALIMENTACIÓN 6 2.2.4 MÓDULOS I/O 8 2.2.4.1 E/S DIGITALES 9 2.2.4.2 E/S ANALÓGICAS 10 2.2.5 COMUNICACIÓN 12 2.3 PERIFÉRICOS 13 2.3.1 SENSORES 13 2.3.1.1 CONDICIONES EXTERNAS 14 2.3.1.1.1 ANEMÓMETRO 15 2.3.1.1.2 VELETA 16 2.3.1.2 VARIABLES DE PROCESO 18 2.3.1.2.1 DÍNAMO 18 2.3.1.2.2 TRANSFORMADORES DE INTENSIDAD 19 2.3.1.3 CONDICIONANTES DE ALARMA 20 2.3.1.3.1 TERMOPARES 20 2.3.1.3.2 SENSOR DE VIBRACIÓN 21 2.3.2 SERVOCONTROLADOR 22 2.3.3 TRANSMISION DE SEÑALES Y ALIMENTACIONES 23 2.3.3.1 DIGITALES 23 2.3.3.2 SENSORES 24 2.3.3.3 ALIMENTACIÓN DE POTENCIA 25 2.3.3.4 ALIMNETACIÓN DE SENSORES 25 2.3.3.5 MOTOR SERVO 26 2.3.3.6 PROTECCION FRENTE A TORSIÓN DE CABLES 26 2.3.4 INTERFACE HOMBRE-MÁQUINA 26 2.3.4.1 PANEL DE MANDO 1 2 SISTEMA SUPERVISOR 2.1 INTRODUCCIÓN El sistema de control debe contener un autómata central, encargado de supervisar todos los sucesos implicados en la tarea de generación, así como realizar las acciones adecuadas y emitir eventos relacionados con el estado que faciliten la tarea de control y revisión por parte del operario. Todo, con la adecuación necesaria a las condiciones iniciales propuesta por la empresa y ajustándose a los niveles técnicos cuantitativa y cualitativamente. Para este propósito y bajo la premisa de la utilización obligatoria de la marca Schneider Electric se ha efectuado una revisión del catálogo 2011 de la marca, atendiendo a las características principales relacionadas con el presente proyecto. MODELO Twido TSX Micro M340 Premium Quantum Momentum NIVEL (*) 1 2 3 4 5 6 MODULAR Opcional Si Si Si Si Si E/S D max 40 92 1024 2048 2592 16384 E/S A max No 24 256 512 512 16384 PRESTACIONES EXTRAS Modbus Posicionamiento As interface CANopen modbus Ethernet As interface CANopen Ethernet modbus Ethernet Contaje Comunic. As interface CANopen Ethernet modbus Ethernet Contaje Comunic. As interface CANopen Ethernet modbus Ethernet Contaje Comunic. As interface CANopen Ethernet modbus Ethernet Contaje Comunic. SERVOCONTROL Si Si Si Si Si Si TXT Si Si Si Si Si Si LD Si Si Si Si Si Si BLOQUES No No Si Si Si Si GRAFCET No Si Si Si Si Si FUNCIÓN SERVO Si No Si Si Si Si SOFTWARE PROG. INTERFACE No No Si Si Si Si Tabla comparativa de las prestaciones de los autómatas de la marca Schneider Electric (*) Nivel tecnológico y adquisitivo La supervisión de este aerogenerador requiere unas características que se catalogan de básicas y a partir de las cuales se deben incorporar las necesarias para la correcta realización del proyecto sin olvidar las realidades industriales. A continuación se detallan en la siguiente tabla. Velocidad de respuesta No especifica, no tareas muy rápidas E/S Digitales 7/8 E/S Analógicas 9/0 Comunicación PC/Periféricos Si Servocontrol para orientación Si, con asistente software Programación Bloques de función, Grafcet Interfaces Bidireccionales, tipo SCADA Tabla comparativa de las prestaciones necesarias para la aplicación Sistema supervisor 2 El CPU Modicon Telemecanique BMX 340 2010 de Schneider Electric es el autómata elegido para la ejecución de la actualización del aerogenerador PEUI-10, las justificaciones sobre su elección y sus características principales en la instalación se presentan a continuación: 2.2 DESCRIPCIÓN DEL AUTOMATA El CPU 34 2010 es un potente CPU de tipo modular, es decir, que necesita incorporar módulos específicos tales como los de E/S digitales y analógicas para interactuar con el entorno, a pesar de que la propia CPU incorpora varios sistemas de comunicación, y a diferencia de otros autómatas de la firma Schneider Electric de menor rango como son el Twido y el Micro, que ya incorporan de serie algunos puertos de E/S, mas estos no poseen las características de complementación hardware que se necesitan para este proyecto. Todos los módulos se presentan en una caja blanca con grado de protección IP 20 y el acoplamiento de cada módulo se establece a través de unos racks de numeración BMX XBP, compatibles con Riel DIN, que incorporan celdas de conexión rápida haciendo que la instalación sea sumamente fácil y rápida únicamente a través de un par de tornillos para cada modulo. Estos están comunicados internamente a través de unos slots de puertos traseros que proporcionan alimentación y transmisión de datos a todos los módulos además de protegerlos frente a EMI y ESD gracias a que incorporan unas guías para colocar barras de masa (BMX XSP 0400 para longitud 4 slots) a las que conectar los blindajes de los cables por medio de unos anillos de apriete (BMX XSP 3020) y unos cubre slots para la posición vacía que en nuestro caso no existe. Imagen del rack de 6 slots El numero de módulos que es capaz de conectar depende del modelo y se especifica en el código BMX XPB **00 sustituyendo los asteriscos por el número de emplazamientos, así pues existen racks con 4, 6, 8 y 12 posiciones adicionales a la del modulo de alimentación, que ocupa siempre la posición de la izquierda y se conecta a través de 2 slots, y a los que hay que restar la posición 0 que es ocupada por la CPU sea cual sea su numeración M340. Cada módulo específico ocupa un slot y si no hubiera suficiente espacio para el volumen de módulos cada rack incorpora en el extremo derecho un puerto de interconexión de racks, que permite la conexión remota hasta a 100 metros de distancia un máximo de 4 racks por cada CPU que no sea la básica (BMX 34 1000) en cuyo caso el numero se reduce a 2 racks máximo. Cada rack necesita un módulo de alimentación para activar el bus de alimentación y el de datos, además no es necesaria la utilización de CPUs alternativas de no ser que queramos ampliar el número de módulos o racks a mas de 2 para la CPU básica y hasta 4 para las avanzadas que es nuestro caso, entonces sería necesaria conexión entre las mismas para intercambio de datos en el programa. No hemos tomado esa solución para el handicap de transmisión a distancia puesto que el colocar una nueva fuente de alimentación encarece el sistema bastante. Sistema supervisor 3 La capacidad de gestión de E/S es muy amplia con respecto al volumen de señales que este sistema aerogenerador debe incorporar, en concreto 1024 E/S digitales frente a 8 salidas y 7 entradas usadas, 256 E/S analógicas frente a 9 entradas usadas, 32 equipos esclavos en enlace modbus y 63 en TCP/IP o CANopen que es nuestro caso frente a 1 esclavo y 36 vías entre contaje y movimiento que no usamos. Además los ciclos de trabajo del programa principal con tratamiento booleano e instrucciones aritméticas trabajan alrededor del milisegundo. Estos datos nos permiten asegurar que el sistema posee los suficientes recursos para satisfacer nuestro propósito con amplia seguridad, sin exceso de trabajo ni carga alta de memoria, que calentarían el sistema, además de la rápida respuesta ya que en cada ciclo se gestionan todas las entradas y salidas en uso, junto con la supervisión de errores en los módulos activos. La metodología de tratamiento de E/S y el sistema de supervisión y ejecución del programa principal se aborda en el punto de software UNITY Pro. Otro aspecto a destacar de las CPU M340 son los LED de estado del autómata, que se encuentran en la parte delantera a la primera vista del operario y que le facilitan la revisión de los estados del sistema tal y como se describe en la siguiente tabla: Color Nombre Correspondencia RUN Procesador en funcionamiento (ejecución del programa) ERR Fallo del proceso o fallo de sistema E/S Fallo procedente de E/S SER COM Actividad en el enlace serie modbus CARD ERR Ausencia o fallo en tarjeta de memoria CAN RUN Bus máquina/instalación integrado operativo CAN ERR Fallo en bus máquina instalación integrado Panel frontal BMX P34 2010 En complemento a este indicador podemos encontrar un puerto mini-USB que nos permite la conexión directa con un terminal externo, como las pantallas de usuario y control MAGELIS y la conexión directa a un equipo PC para realizar la transferencia del programa al autómata o trabajar con las pantallas de operador que el software UNITY incorpora en todas sus versiones. Ambos son una buena solución para gestionar y visualizar las variables de proceso y el control de la máquina, este apartado se desarrolla ampliamente en el punto 4.6 Pantallas de operador. Vista real y frontal del BMX P34 2010 Display Puerto USB Tarjeta de memoria Puerto CANopen Puerto modbus Sistema supervisor 4 Toda la familia 340, a excepción del modelo básico P34 1000, incorpora tarjeta de memoria de 8Mb ampliable hasta 128Mb con código BMX RMS 008MP para la copia de seguridad del programa principal, que en su versión de serie ya supera ampliamente las expectativas de almacenamiento necesarias. Además se complementa con piloto de funcionamiento correcto y/o estado presente que facilita su puesta en funcionamiento y su revisión. 2.2.1 ELEMENTOS DE COMUNICACIÓN La diferencia más importante, y por lo que se aplica la nomenclatura de cada módulo CPU, es la clase de comunicación que posee, así pues esta central de proceso 2010 va equipada con un puerto modbus serie RJ45 para el intercambio de datos, según el protocolo con el mismo nombre, que permite la intercomunicación de hasta 32 esclavos a una distancia máxima de 15m para el tipo de cable 232 sin posibilidad de derivación, de 10m en no aislado y de 1.000m en aislado con posibilidad de 15m o 40m de derivación en las mismas características para el RS 485. La comunicación se establece como interrogatorios entre el maestro y los esclavos, modo en el que el maestro espera la respuesta del esclavo, o bien liberando un mensaje que todos los esclavos reciben y actúan según su cometido si les corresponde. La configuración de este bus se realiza mediante el software UNITY aunque no se explica debido a que no es usado en este aerogenerador ya que requiere un amplio proceso de configuración y el software no contiene determinadas funciones que para otros buses si implementa, a pesar de todo ello el bus reúne las características necesarias para conectar el servo LEXIUM 05 que controla el mecanismo de orientación del NEO PEUI-X. La otra característica de la CPU usada y precisamente el motivo de la elección final de un procesador avanzado y en concreto el 2010, es el enlace de nivel alto CANopen, un tipo de enlace que está en auge ya que lo respaldan más de 400 empresas en todo el mundo. El bus está clasificado como bus de máquina puesto que permite una conexión multimaestro que garantiza el acceso a los datos en tiempo real de cada equipo de automatización, utilizando un par trenzado blindado en el sistema M340, posibilita la conexión serie o derivación de hasta 63 equipos con un caudal de entre 20kbits/s y 1Mbit/s según la longitud del cable que en concreto puede variar de 20 a 2.500m y que necesita en cada extremo una terminación de línea siendo este en el modulo CPU un conector SUB D-9, situado en el panel frontal bajo la ranura de tarjeta y el enlace modbus. En el apartado de comunicación del autómata se retoma este bus, explicando sus características. 2.2.2 MEMORIA Toda la gama 340 contiene zonas de memoria interna, destinadas al almacenamiento y procesado de datos y programa, que permite el rápido acceso para que la ejecución y respuesta sea lo más instantánea posible. Algunas de estas zonas son duplicadas por seguridad en la tarjeta de memoria al desconectar el terminal de programación y a través de un bit pueden ser protegidas frente a escritura para asegurar su protección. Además es posible el volcado de una nueva versión de programa principal de ejecución en modo RUN mientras no requiera la modificación de E/S para lo que se recomienda la colocación de la máquina en situación de PARO. Sistema supervisor 5 Toda la gama 340 contiene una distribución de datos en su memoria RAM interna, repartida en zonas según su naturaleza y propósito: RAM interna Datos localizados (1) Datos no localizados (1) Tarjeta de memoria BMX RMS 008MP (de serie) Programa, símbolos y comentarios (2) Programa, símbolos y comentarios (2-2) Constantes (3) Constantes (3-2) RAM interna de usuario Datos del sistema RAM interna de aplicación Zona para la modificación del programa conectado (4) Estructura de la memoria M340 1. Zona de datos de la aplicación Datos localizados, que poseen dirección fija (%MW145) y se les puede asignar un símbolo (nombre) Datos no localizados, únicamente definidos por un símbolo (Nombre) con posicionamiento variable elimina los problemas de la gestión de localización de la memoria. La copia de estos datos se garantiza completamente al desconectar el autómata, mediante la duplicación de su contenido en una memoria no volátil de 256 KBytes integrada en el procesador, así como una copia de seguridad a merced del usuario. 2. Zona de programa, símbolos y comentarios Esta zona contiene el código binario de ejecución del programa, el código fuente y todos los datos adyacentes a la aplicación transmitida como los comentarios que se pueden adjuntar a cada símbolo del programa. 3. Zona de constantes Aquí se almacenan los datos localizados de la zona 1 para su transmisión a la tarjeta de memoria, generando un duplicado de seguridad adicional al ya existente en la zona no volátil. Sistema supervisor 12 BMX AMI 0410 Este módulo posee un bornero de 20 contactos cuya distribución de la señales viene dada en las siguientes imágenes. Vista real, representación frontal y esquema de conexión del módulo AMI 0410 BMX AMI 0810 Este otro módulo presenta un bornero de 28 contactos con la disposición mostrada a continuación: Vista real, representación frontal y esquema de conexión del módulo AMI 0810 2.2.5 COMUNICACIÓN El módulo principal BMX 34 2010 incorpora, como ya se ha citado anteriormente, un puerto de comunicación CANopen que permite la conexión de maquinas y estaciones a distancia con una rápida respuesta, ya que trabaja con una frecuencia de hasta 1Mbit/s para distancias menores a 20 m que es nuestro caso, garantizando una amplia y completa transparencia en la tramitación de los datos tanto en lectura como en escritura y tanto por maestro como por esclavos ya que opera con un red tipo CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Acces / Colision Avoid : Sensado de Portadora de Múltiple Acceso / Eliminación de Colisiones), que se basa en intercambios de difusión con emisión cíclica o periódica según la configuración adoptada y que asegura la instantaneidad de la solicitud del programa para ejecutar las instrucciones que la requieran. Sistema supervisor 13 Una de las principales razones de la elección de este tipo de bus va ligada al uso del sistema LEXIUM y al software UNITY que viene provisto de unos bloques de función específicos que facilitan la instalación y la programación de las acciones necesarias, tales como el movimiento relativo y el movimiento manual, en comparación a otros como el protocolo modbus en el que hay que seleccionar las posiciones de la memoria y crear funciones tipo PID con calculo de constantes que retrasan el tiempo de creación del programa principal. Otros factores a resaltar son los precios que suponen las diferentes redes en su incorporación al módulo madre 340, y en la que el protocolo modbus reduce mucho el coste en detrimento de una programación más ardua mientras que si usamos la red Ethernet TCP/IP de similares características a la CANopen el precio asciende a casi el doble, según las tarifas servidas por la firma, quedando como mejor elección posible en relación prestaciones/precio la presente CANopen. 2.3 PERIFÉRICOS Para realizar el intercambio de información con el entorno se necesitan una serie de dispositivos adecuados para esa lectura, en este proyecto se necesita contabilizar un número reducido de variables que facilita la tarea, pero la elección de sus sensores queda muy marcada por la separación entre armario y góndola donde se realizan las funciones de tratamiento y medición respectivamente. 2.3.1 SENSORES La gama de sensores utilizados en el sistema generador NEO PEUI-X es una selección de los dispositivos analógicos que más se ajustan a las necesidades, valores extremos y funcionalidad tanto del propósito generador como de los requerimientos morfológicos y de tratamiento binario. A continuación, se presenta una tabla en la que se exponen los nombres de los sensores necesarios y sus propósitos en la aplicación. Nombre Propósito Acelerómetro Lectura de las vibraciones en la carcasa de la góndola Anemómetro Lectura de la velocidad del viento Dínamo (generador CC) Lectura de la velocidad del rotor de alta velocidad Termopar Lectura de las temperaturas de las máquinas generadoras Transformador de intensidad Lectura de las corrientes en el circuito de potencia Veleta Lectura de la dirección del viento Tabla descriptora de los propósitos de los sensores Sistema supervisor 14 Según la naturaleza de la aplicación y debido al amplio distanciamiento entre el armario de control donde se ubica el autómata y la zona de sensorización, con un valor aproximado de 11m. Tal como se ha explicado en el punto 2.2.4 Módulos I/O las conexiones de los cables de señal se realizan directamente en los módulos de entradas analógicas y no a través de sistemas de adquisición de datos a distancia de tipo ADVANTYS, o la colocación de un rack adicional que crean un bornero lejos del módulo pertinente pero que no dispone de medidas adecuadas a nuestro propósito, por ello se ha tomado la premisa de utilizar señales de tipo 4-20mA con cables blindados por masa para todas las transmisiones ya que aporta fiabilidad, precisión y margen de estado ON (4mA) para estas transmisiones a distancia, a ello se debe la elección de algunos de los dispositivos que a continuación se describen. Si se desea mayor información en el archivo Anexos se adjuntan las hojas de datos de todos ellos. Antes de pasar completamente a la descripción, vamos a hacer una distinción primaria según la naturaleza de la componente a medir y su tarea en toda la acción generadora: 2.3.1.1 CONDICIONES EXTERNAS Estas variables hacen referencia a las condiciones exteriores, es decir, los factores no controlables por el sistema, a los que hay que amoldarse para conseguir la máxima transmisión de energía y sobre los que hay que protegerse si fuere necesario. Ambos sensores irán colocados en un soporte que presenta la torre a media altura con acceso de cables tal y como usaba la antigua instalación, y el cual crea una posición mas que aceptable en la que las condiciones metereológicas serán de gran similitud a las del eje generador. Este detalle creará una referencia de posición fija que se hace útil para el posicionamiento de la góndola y además para asegurar la protección de los cables frente a tensiones por exceso de vueltas, que se explica en el punto de transmisión de señal y alimentación. Ilustración del punto de colocación sobre el alzado de la torre Sistema supervisor 15 2.3.1.1.1 ANEMÓMETRO Dispositivo encargado de contabilizar la velocidad del viento para el inicio de la acción generadora y la protección frente a condiciones adversas. Puesto que no es una aplicación de precisión, el valor de resolución del anemómetro no es de gran importancia y nos basta con 1m/s, pero la gama existente en el mercado es algo más precisa con resoluciones en torno a 0,1m/s lo cual satisface ampliamente las expectativas de control. La gran mayoría de los anemómetros comerciales opera con un sistema de conmutación en tensión digital que modifica su frecuencia linealmente según la velocidad del viento mediante unos contactos rotativos que dejan pasar o no esa tensión, disponible en varios rangos, y que como ya hemos comentado no interesan para este handicap de sensorización a 11m de distancia. Por lo tanto se ha elegido una gama algo más compleja pero con mayor ajuste al propósito, que consiste en una salida en corriente continua de crecimiento lineal 4 – 20mA que arranca en 0,4m/s (prácticamente 0) hasta el límite de 40m/s para el cual la máquina ya estará parada puesto el límite de trabajo son 25m/s tal y como proponía la antigua instalación, el dispositivo presenta como valor máximo de funcionamiento 80m/s durante 30min. Conversión Viento - Intensidad 0 5 10 15 20 25 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 Viento Intensidad Función de transferencia Anemómetro El modelo usado es el AO-KWS-C que incorpora un calefactor inteligente que se activa al descender de 0oC para permitir el funcionamiento ante condiciones bajo cero y que se ha elegido puesto que su ubicación esta por determinar y por lo tanto existe la posibilidad de esos rangos de temperatura. El sistema requiere pues una alimentación de potencia a 24V que consumirá un máximo de 18W que es la mitad de lo que es capaz de suministrar el CPS-2000 y por tanto se conectará a la fuente externa. Se ajunta a continuación una tabla con los valores principales de operación, para mayor información consultar el archivo Anexos. Sistema supervisor 16 Rango 0 – 40m/s Tensión y Corr. Alim 24 VDC 30mA Resolución <0,1m/s Salida DC 4 – 20mA Arranque <0,4m/s Calefacción (W) 18 W Vel. Máxima (30min) 80m/s Medida Lector Magnético Tabla con los valores característicos del sensor anemómetro El anemómetro viene equipado con un cable de conexión de 5 pines conectados como muestra el plano 5.2.5.7 Anemómetro, con una longitud de 3m que satisface la necesidad de distanciamiento desde la torre, se conectará a una hembra a la cual se le habrán soldado por parte del operario los correspondientes cables quedando esta unión en la cavidad de la torre de manera aérea y que realizará la distribución entre sensorización y calefacción del sistema, según la siguiente muestra: Esquema de distribución del conector Anemómetro La bajada de cables a través de la torre será separada puesto que la parte de sensorización irá por un cable blindado multipar mientras que la parte de alimentación (1 hilo) y calefacción (2hilos) descenderán unidas por bridas según dos secciones, una la de alimentación tomada del CPS 2000 a través de bornero puenteado de alimentación y otra la de potencia desde el correspondiente a la fuente externa. Tras la llegada al armario de control la conexión de este sensor al modulo correspondiente es un tanto peculiar puesto que únicamente hay un terminal de sensorización y por tanto de conexión al módulo BMX AMI 0810, además y como ya se ha expuesto en el punto de entradas analógicas, se debe conectar a los dos bornes del canal 0, VI0 e II0 (pin 1 y 3 respectivamente) y para ello se usará un puente sin blindar a la altura del bornero de conexión. El terminal negativo COM0 (pin 3) no bajará pues de la góndola y su cable no estará desconectado, pues desde el bornero del módulo devolveremos a través de un nuevo cable de 1,5mm2 sin blindar a la masa del CPS 2000 del bornero de alimentación para cerrar el circuito ya que fue donde salió a través del cable 5 del conector. Por ultimo el blindaje del cable q transporta la señal se debe llevar a uno de los anillo de ajuste montados sobre la barra de masa del rack. 2.3.1.1.2 VELETA Es uno de los sensores con mayor importancia en la instalación, puesto que si el eje de generación no esta alineado con la dirección del viento la captación de energía desciende considerablemente, por lo que el sensor debe ser robusto y duradero. En contraposición, no es muy necesaria una gran resolución para esta dirección, si bien caben algún grado de error, la veleta elegida posee ±2,5o en este parámetro y una resolución de 1o que para este cometido es suficiente y no debería a causar problemas. Sistema supervisor 17 Se ha elegido una veleta de la misma marca y complementaria al anemómetro para que las dos tengan unas características similares tales como la velocidad de arranque y máxima, el material usado y el tipo de salida. El tipo de salida propuesto en el proyecto en conveniencia con las condiciones de sensorización a distancia de 11m requiere el uso de una salida 4 – 20mA que es la que ofrece este sensor, junto con la linealidad de la misma en todo el rango 0 – 360o, será necesaria la colocación del punto de origen 0 o (4mA) en la misma dirección del proceso de puesta en marcha que se describe en el punto 4.1.1 Set up para que ambos sensores (encoder y veleta tengan el mismo punto de referencia) Conversion Ángulo - Corriente 0 5 10 15 20 0 45 90 135 180 225 270 315 360 Ángulo Corriente (mA9) Función de transferencia Veleta También se destaca, como en el anterior, la disposición de calefacción de activación automática para condiciones por debajo de 0o de temperatura, y un consumo de 20w máx, que irá en paralelo al anemómetro en la fuente de alimentación de potencia. La conexión al cable de señal blindado se hará al igual que el anemómetro utilizando su conector correspondiente, en este caso de 7 pines, para realizar el empalme en la cavidad de la torre de manera aérea (libre) y al que se deberá soldar los cables correspondientes según el esquema siguiente: Esquema de distribución del conector Veleta Sistema supervisor 18 Del mismo modo también la bajada de líneas por la torre irá separada por un lado la señal irá blindada en el cable multipar y por otro irán abrazadas con un brida tanto la sección de alimentaciones proveniente del CPS 2000 como la de potencia desde la fuente externa. Al llegar al armario de control el terminal de señal 3 será insertado al bornero del BMX AMI 0810 en el canal 1, en concreto II1 e VI1 (pin 4 y 6 respectivamente) mediante un puente para la duplicación y el terminal 4 lo hará en el COM1 (pin 5). El blindaje como ya se ha comentado se conecta a uno de los anillos de la barra de masa. Se adjunta a continuación la tabla de valores característicos, si se desea más información consultar el archivo Anexos: Rango 0 – 360º Tensión y Corr. Alim 24 VDC 30mA Resolución >1º Salida DC 4 – 20mA Arranque <0,4m/s Calefacción (W) 20 W Vel. Máxima (30min) 80m/s Precisión ±2.5º Tabla con los valores característicos del sensor veleta 2.3.1.2 VARIABLES DE PROCESO El siguiente grupo de variables de la aplicación corresponden a las propiamente generadas en el proceso, que son controlables mediante actuadores de manera continuada como el freno, que va decreciendo la velocidad del eje, y/o los contactores principal y correspondientes a G1 (Generador 1) o G2 (Generador 2) que eliminan la corriente por el circuito de potencia. Estas variables se usan como consignas de cambios de estado o como condicionantes de alarma. 2.3.1.2.1 DÍNAMO Es la encargada de medir la velocidad que lleva cualquiera de los tres ejes que dispone el NEOPEUI X, aunque únicamente nos es necesaria la supervisión de uno de ellos puesto que los demás se obtienen con una relación de transformación, no obstante la colocación de la dínamo es posterior al electro-freno en el eje del generador 2 (30kW). El sensor es un motor de corriente continua, que no especifica su tipo en las hojas de características, pero con únicamente dos terminales de conexión y una constante de velocidad fija indican que es de imanes permanentes puesto q el flujo es constante. Este generador es el modelo MAXON F2140 que contempla una amplia gama de velocidades de trabajo y tensiones, para este proyecto nos es interesante la zona de 0-10V en los extremos 0-1580rpm que va a trabajar el aerogenerador, por lo tanto, teniendo en cuenta que la entrada sería de alta impedancia el generador va atrabajar casi como en circuito abierto, manteniendo la tensión de la fuerza contraelectromotriz en la salida. Tras lo cálculos pertinentes se ha obtenido que el motor apropiado para nuestro propósito es el de numeración 937 con una constante 173 rpm/V que generará algo menos de 10V a 1730rpm. Sistema supervisor 19 Para la transmisión de esta señal a lo largo de los 12m tal y como se ha declarado anteriormente se enviará la señal tras un conversión 0-10V  4-20mA mediante un conversor de la marca KRENEL de montaje sobre rail DIN que debe ser debidamente montado por los operarios en la góndola en un lugar que no cree molestia alguna a la acción generadora ni a la holgura de los cables. El dispositivo conversor necesitará una alimentación de 24V DC con una potencia máxima de 1W, procedente de la fuente del autómata CPS 2000, y ascendiendo únicamente el terminal positivo junto a las demás alimentaciones unidas por bridas, se puenteará el terminal negativo de la señal a la masa del sistema CPS 2000 disponible en el bornero de alimentación en la sección masa, tal y como indica el plano 5.2.5.5 Alimentaciones. Así pues el par de corriente descenderá por el cable multipar de señales y se conectará como el resto de dispositivos al puerto correspondiente, en este caso canal 2, cuyo terminal positivo irá al II2 (pin 7) y puenteado el VI2 (pin 9) y cuyo terminal negativo irá conectado al COM2 (pin8) que como se ha dicho va puenteado al bornero de masa del CPS 2000.Por otro lado el apantallado debe conectarse a la barra de masa a través de los anillos de apriete. Tensión Nominal 24V Constante de velocidad 173 Velocidad nominal 4110rpm Resistencia interna 40Ω Tabla con los valores característicos del sensor dinamómetro 2.3.1.2.2 TRANSFORMADORES DE INTENSIDAD Estos dispositivos son los encargados de contabilizar la cantidad de corriente que transcurre por las líneas de potencia, tanto por los valores altos que indican subida de temperatura y/o cortocircuito como por valores bajos que pueden indicar un corte en la continuidad del circuito. Simplemente unos transformadores de reducción de intensidad que trabajan por inducción magnética y que emiten una tensión 0-10V totalmente configurable gracias a una resistencia ajustable por tornillo. El número total de ellos es 3, por estar situado en la red trifásica y la elección de este dispositivo de la marca DWYER y en concreto de la sección LOVE es por amplio rango de corrientes nominales, que en nuestro caso es de 53A máx de generación por línea y por lo tanto tomo el de 60 (LTTJ 060) que es el valor más cercano superior y al que no se llega en ningún momento puesto que saltarían antes las protecciones. Otra de las ventajas es que no necesitan alimentación y únicamente emplean un par para servir la señal, y puesto que las líneas de potencia entran al armario de control para ser controladas por los contactores, se dispondrán los trafos antes del contactor principal para que sea cual sea el generador usado se pueda medir la corriente, y esto con lleva la cercanía de la señal y la exclusividad de no usar la señal 4-20mA aunque si de hacerlo con un cable blindado. Sistema supervisor 20 Se dispone de tras pines de conexión a la salida del trafo correspondientes a las dos polaridades de tensión. La conexión en el armario de control al bornero del módulo 0810 se realiza como todos los demás sensores, para este trío en los canales 4, 5 y 6, tomando el terminal positivo en los bornes VI4, VI5 y VI6 (pin 15, 18 y 21) y dejando libres II4, II5 e II6 (pin 13, 16 y 19 respectivamente) como se especificó en el apartado de entradas analógicas, el terminal negativo irá a los puertos COM4, COM5 y COM6 (pin 14, 17 y 20) y los blindajes a los anillos de sujeción de la barra de masa. 2.3.1.3 CONDICIONANTES DE ALARMA Estos sensores únicamente son desencadenantes de procesos de alarma, puesto que no tienen cometido alguno en el proceso generador, son necesarios puesto que previenen averías mayores que incrementarían mucho el coste de la reparación. 2.3.1.3.1 TERMOPARES Son los encargados de mantener “sanos” a ambos generadores ya que es bien sabido que uno de los principales factores de envejecimiento de estos son las altas temperaturas que incluso pueden fundir el devanado en casos extremos. En este caso utilizaremos unas sondas termopar introducidas levemente en unas hendiduras en las carcasas de los generadores que ya portaban, manteniendo el estilo de sensorización. El tipo de termopar usado es el T ya que es el de menos rango de temperatura (-270 a 400o C) lo cual supera ampliamente el rango de medida necesario (70-80o) y la cantidad de cable es muy pequeña, tan solo de 1m para cada sensor por lo tanto no importa mucho el precio d este elemento. Este tipo de sensores basan su mediación en la diferencia de tensión en la unión entre dos metales diferentes según la temperatura, trabajando en el entorno de milivoltios, por lo tanto para el transporte de la señal a lo largo de la torre será necesaria la conversión a 4-20mA, y para ello se utiliza un dispositivo de la mara KRENEL que es compatible con nuestro tipo de termopar T, y que tiene un rango de operación -40 a 85o que satisface al nuestro, además gracias a 2 potenciómetros regulables de tornillo multivuelta con los que se le ajusta el cero y el máximo y que además realiza la compensación da unión fría que es necesaria para la medición tras la calibración del mismo que aparece en las hojas de características. Posee entrada de alta impedancia par aun máxima captación de la tensión diferencial del termopar y necesita de tensión de alimentación 24VDC de un sólo hilo con 1W de máxima potencia para la salida en modo pasivo que se tomarán de la fuente CPS 2000. Serán necesarios pues 2 conversores para las dos sondas y colocarán en el habitáculo de la góndola sobre un carril DIN montado por parte del operario, junto al otro dispositivo KRENEL y sin que su disposición moleste a la holgura de los cables. Sistema supervisor 21 La distribución de los cables será la misma que en los demás sensores, por un lado irán únicamente las alimentaciones positivas unidas con bridas, y por otro en el cable multipar pasarán las señales, con una diferencia de los demás que es que como sólo utiliza uno de los terminales del par nos valdrá con un único par, que se utilizará para las 2 temperaturas, y que al llegar al armario se conectará al bornero del BMX AMI 0410 directamente el positivo del par al II0 (pin3) y puenteado al VI0 (pin1), el negativo del par al II1 (pin 9) y también puenteado a al VI1 (pin7), los terminales COM0 y COM1 (pin 2 y 8) serán llevados ala masa del CPS 2000 que situada en los borneros de alimentación negativa tal y como se expresa en capítulo 5 Documentación. 2.3.1.3.2 SENSOR DE VIBRACIÓN Este sensor ese el encargado de detectar cuando las oscilaciones de la góndola son mayores a las normales durante situaciones de tormentas o averías de las sujeciones de la góndola con respecto a la torre. Se ha planteado la sensorización por medio de un acelerómetro con adhesivo capaz de fijarse en cualquier superficie que en este caso será una de las paredes internas de la góndola. El tipo de sensor es de la marca Hansford Sensor modelo HS – 102 – 100 55 06 para propósito general 100mV/g puesto que no se requiere precisión, y su salida es de tipo onda cuadrada para lo que nuestro propósito no está preparado, por lo tanto se ha añadido un filtro conversor especializado en sensor de vibración con salida 4 – 20mA y con una alimentación 24VDC, que linealiza la señal cuadrada según unos rangos a elección del modelo, que en concreto se denomina MC2 RD A 100 2 para nuestro propósito de aceleración 100mV/g y nivel 0 – 5g. La tarea de cálculo de estas vibraciones es difícil puesto que depende de muchos factores y no se dispone de los medios necesarios, por ello se ha tomado la decisión de realizarlo como método de puesta a punto una vez esté montado el aerogenerador tomando un valor intermedio de vibración límite para el sensor de 5g, y que se ajustará con el generador 2 en marcha a velocidad alta (> 1530rpm) y de ahí se le añadirá un rango del 30% para protegerlo. El conversor será montado en el mismo carril DIN que los demás conversores, atendiendo a la no obstrucción de los cables por ninguna de las partes, y según el esquema de conexión del plano 5.2.5.10 Sensor de vibración. Para la unión del sensor con el filtro conversor se realizarán unas soldaduras por parte del operario de montaje con cables de 1mm2 de espesor al terminal del sensor y fijando con tornillos al otro extremo. En cuanto al cableado de alimentación, ascenderá junto a los demás cables de alimentación desde los bornes del CPS 2000, y descenderán dos hilos de señal a través del cable multipar blindado hasta llegar al armario de control donde se unirá el terminal positivo a II3 (pin 10) puenteado con VI3 (pin 12), y el hilo negativo a COM3 (pin11). Sistema supervisor 28 Vista del pulsador seta de emergencia El último de los ítems de este cuadro es un indicador luminoso de tipo LED color rojo, que se activará de forma intermitente al aparecer cualquiera de las alarmas del sistema hasta que esta haya desaparecido. Esquematización del piloto alarma 3. Software 3 SOFTWARE 3.1 UNITY PRO 1 3.2 ENTORNO 1 3.2.1 MENUS ESPECIALES 1 3.2.2 BARRA DE ESTADO 3 3.2.3 ZONA DE TRABAJO 3 3.2.4 EXPLORADOR DE PROYECTOS 3 3.3 ESTRUCTURA 4 3.3.1 CONFIGURACIÓN HARDWARE 4 3.3.2 PROGRAMA 6 3.3.2.1 MÉTODOS DE CREACIÓN DE PROGRAMA 6 1. LISTA DE INSTRUCCIONES 7 2. TEXTO ESTRUTURADO 7 3. DIAGRAMA DE CONTACTOS (LD, Ladder Diagram) 7 4. DIAGRAMA DE BLOQUES DE FUNCIÓN 7 (FDB, Function Block Diagram) 5. LENGUAJE DE FUNCIÓN SECUENCIAL 10 3.3.2.2 TIPOS DE TAREA 13 1. MAST 13 2. FAST 14 3. AUXILIAR 14 4. PROCESAMIENTO DE EVENTOS 15 3.3.2.3 DATOS DEL PROGRAMA 16 3.3.2.4 COMUNICACIÓN 19 3.3.2.5 MOVIMIENTO 20 3.3.2.6 PANTALLAS DE OPERADOR 20 3.3.2.7 TABLAS DE NIMACIÓN 21 3.3.2.8 DOCUMENTACIÓN 21 1 3 SOFTWARE El software utilizado para la actualización del PEUI-10 es UNITY PRO en concreto la versión XL6 que es la más actual, y que es el configurador de programa del autómata elegido M340 de la marca Schneider Electric. 3.1 UNITY PRO Este software es un potente programador y supervisor de los autómatas de la gama alta de Schneider que abarca desde el M340 para nivel medio, hasta los superiores Quantum y Premium, haciendo uso de las mismas funciones para los diferentes rangos de capacidades de gestión de E/S de cualquier tipo disponibles en los diferentes autómatas. Por lo tanto UNITY nos provee de una serie de funciones de nivel alto, tales como el uso de grafcet de estados o la librería de movimiento para el sistema LEXIUM, que simplifican la tarea de programación y que en otros autómatas de nivel más bajo no están presentes conllevarían a un mayor tiempo de implementación del programa lo cual no es eficiente, puesto requiere muchas más horas de diseño y por tanto mucho más dinero. A continuación se describen las ideas más importantes en relación a la tarea del proyecto, haciendo alusiones y breves explicaciones de las características globales del software. 3.2 ENTORNO UNITY PRO es un programa disponible para la plataforma y sistema operativo Windows, adaptado completamente a su entorno gráfico y a su metodología de trabajo en lo que se refiere a menús, acciones, visualizaciones etc. La pantalla principal está compuesta por varias zonas principales: la barra de menús tanto de la familia Office (Archivo, Herramientas, Ver) como de otros específicos del programa UNITY que son los que pasaremos a explicar, las barras de herramientas que van cambiando según la función específica que usemos y que desarrollaremos según vayan apareciendo, la zona de estados en la parte inferior muestra los diferentes estados en los que se encuentra el programa y las conexiones con el autómata, la zona de trabajo que se sitúa en la zona media a la derecha, y un explorador de proyectos en la zona izquierda, que es opcional, pero que nos genera una distribución de las partes del programa muy eficaz y que luego se expone. 3.2.1 MENÚS ESPECIALES Como todos los programas específicos, éste incorpora funciones especiales que nos facilitan la tarea de programación de autómatas, como son la compilación asistida (Generación) y la simulación (normal o paso a paso). Software 2 Generar Al finalizar nuestro programa el software UNITY es capaz de compilar el programa para enviárselo al autómata, realizando un reconocimiento de todas las instrucciones, comprobando su coherencia y abriendo una ventana de comunicación llamada visualizador de diagnósticos en la parte inferior de la pantalla que nos muestra las comprobaciones y los posibles errores de programa proporcionando una breve aclaración del error y un enlace directo a ellos para su modificación. Si el programa ya estaba generado y se realiza alguna modificación, es posible generar únicamente estas con el menú generar cambios. PLC Este menú nos permite a través del botón conectar, establecer la conexión con el autómata en modo normal o en modo simulación igual al que estaría con el autómata conectado, pero por supuesto sin ningún uso del mismo, y que nos permite comprobar la ejecución de nuestro programa sin la compra del hardware necesario, ello conlleva una serie de restricciones puesto que no se usan periféricos aunque están disponibles sistemas tipo entrenador para ello. Éste posee una barra de herramientas que siempre está presente y donde se encuentran los botones principales de acción. Vista de la barra de herramientas PLC Para la ejecución del programa, es necesario transferirlo al autómata, de modo que ambos programas (software y hardware) coincidan para que se pueda lanzar el mismo, este paso es bidireccional tal y como se explica en el apartado de memoria del autómata, el hardware es capaz de almacenar todo el programa en memoria interna y por duplicado en la tarjeta de memoria, y por lo tanto se puede transmitir en ambos sentidos, no siendo necesario portar el programa dentro del PC con UNITY. Al trabajar en modo conectado se trabaja con el programa presente en el autómata (en simulación o en real) siendo posible la modificación y la transferencia de éste al modo no conectado tras su confirmación después de pulsar el botón verificar. Una vez se ha transmitido existen dos posibilidades, una es el funcionamiento normal y otra el modo punto a punto que facilita la tarea de reconocimiento de pasos indeseados en la tarea de al puesta apunto del programa de control, en cualquier caso al terminar de transmitir el programa, se llega al estado STOP que indica que todas las funciones están activas pero el programa es estático y no desarrolla ninguna de las acciones ni transcurre el tiempo. Para comenzar el programa se debe pasar a RUN que activa las acciones de las funciones y los tiempos de ejecución. Si estuviéramos con el autómata conectado en este modo ya podríamos soltar el cable de conexión USB y el hardware se quedaría funcionando. Software 3 Si queremos parar la aplicación se pulsa STOP y el programa quedará congelado, y si se vuelve a pulsar RUN seguirá desde donde lo dejamos. Si se desea salir del modo simulación o parar al autómata existe el menú desconexión que lleva al estado de tratamiento del programa sin conexión. 3.2.2 BARRA DE ESTADO Para la gestión del estado actual del programa y la comunicación con el autómata el software UNITY presenta una barra de estado en la parte inferior, que muestra las condiciones presentes en el programa, tales como el modo simulación o normal, la dirección de transmisión, la generación o no del programa, la coherencia de programas en modo conectado entre otras de mayor complejidad. Barra de estado en modo conectado STOP 3.2.3 ZONA DE TRABAJO Otra zona muy importante es la de trabajo, donde se desarrollan las tareas de montaje del programa en todas sus vertientes, líneas de programa, selección de dispositivos, programación gráfica, pantallas de interface, etc. ofreciendo la posibilidad de trabajar en cascadas de ventanas gracias al entorno Windows, o en modo completo, usando pestañas en al aparte inferior para seleccionar la deseada. 3.2.4 EXPLORADOR DE PROYECTOS Para la organización del programa, todas sus características y datos, se dispone de una ventana opcional pero de lo más recomendable llamada desde el menú ver o desde el botón correspondiente, que es el explorador de proyectos. Posee dos versiones de estructuración: Vista del botón explorador de proyectos Funcional Permite crear grupos de funciones abrir secciones de múltiples tipos de programación y almacena la información según su uso. Estructural Separa todas las características según su procedencia y familia creando apartados de fácil comprensión y eficiente visualización y búsqueda, por ello es la que en este proyecto se ha usado y la que nos va a llevar por el recorrido de descripción del software. Software 4 Vista estructural del explorador de proyectos contraído 3.3 ESTRUCTURA Se va presentar a continuación las diferentes partes del software siguiendo la estructuración del explorador de proyectos: 3.3.1 CONFIGURACIÓN HARDWARE UNITY está preparado para trabajar con los 3 autómatas de nivel superior de la firma Schneider Electric en la sección Modicon Telemecanique, todos ellos modulares de alto rendimiento y para los que se dispone un selector guiado al crear un nuevo archivo (llamado proyecto en el software y que no se usa en la descripción puesto que puede llevar a error), permite la selección de toda la gama de unidades principales y de módulos específicos cargada en la actualización presente en el PC. Al finalizar este asistente el proyecto posee en el apartado de configuración un bus principal al que se le ha conectado el autómata y los módulos correspondientes, y los posibles buses de enlace según el CPU elegido. Vista del menú configuración desplegado y la ventana BUS PLC Cualquiera de estos módulos (Alimentación, CPU, Específico) es intercambiable con doble clic sobre el deseado en la ventana de trabajo, apareciendo un menú con los módulos disponibles. También configurable la versión del mismo como por ejemplo cambiar la versión BMX P34 1000 por la que en éste proyecto se usa que es la 2010, tras lo cual el software realiza todos los cambios pertinentes a la modificación. También se dispone del botón derecho del ratón para desplegar las opciones de edición de módulos tales como eliminar, añadir (en una posición vacía), etc. Software 5 El asistente inicial no permite la inclusión ni de racks adicionales ni de sistemas especiales como el usado LEXIUM, para ello se dispone de una línea de comunicación bus de racks en la pantalla de trabajo de rack principal que al hacer doble clic lanza un selector de los mismos que al aceptar se añadirá en la pantalla. Para la inclusión de elementos de comunicación especial vía modbus, TCP/IP y/o CANopen se habrá creado al instalar su CPU correspondiente un bus adicional en el explorador de proyecto el cual seleccionaremos con doble clic, apareciendo un asistente de selección de estos dispositivos especiales, que se auto configuraran en modo plug&play a expensas de los parámetros deseados de tratamiento particular y la adjudicación de un nombre al esclavo generado que en este caso se hará en el punto movimiento del explorador de proyectos y que más tarde se explica. Desde el menú de configuración del explorador de proyectos se accede a la edición de los parámetros de cada módulo, haciendo doble clic sobre el nombre del elegido a parametrizar, apareciendo una nueva ventana de trabajo para cada módulo seleccionado. Vista de la configuración E/S del módulo DDM 16022 Para la parametrización de los módulos se dispone de varias pestañas según el modelo, pero en cuanto a nosotros nos influye únicamente aparecen 2 para los módulos DDM 16020, AMI 0810 y 0410, que corresponden a la vista general en la que se identifica al módulo, sus características principales y una explicación de su display de estado. Por otro lado la pestaña de objetos de E/S donde se puede visualizar todos los canales disponibles tanto de entradas (%I) como de salidas (%Q) y sus tipos de datos con sus diferentes vías de disponibles ,como la de error de canal que se utiliza para los fallos de cada uno de los canales. También es posible la edición de los nombres y comentarios de los canales para realizar la tarea de programación de una forma mucho más intuitiva y adecuada al programa. Además de estas modificaciones es posible direccionar cada sección el módulo hacia una tarea diferente (ver punto 3.3.2.2 Tipos de tarea), seleccionando el canal en un árbol que aparece a la izquierda de la pantalla de trabajo, y desplegando la pestaña inferior. Al seleccionar el canal correspondiente también aparece una ventana para algunos módulos, como el AMI 0810 o 0410 que permite la selección de la señal a tratar, en referencia a niveles de tensión y corriente y sus valores extremos y de error, esta función tiene la ventaja de crear rangos con conversión automática, puesto que crea una relación de transformación desde el formato binario a decimal que permite trabajar directamente con el valor real de magnitud a medir. La pestaña también ofrece un filtro frente a fluctuaciones que para según que sensores resulta muy útil. En otros módulos de salidas como el 16022, esta pestaña se usa para seleccionar el estado inicial de las salidas, forzándolo o reiniciándolo, tras un arranque en frío. Software 6 Vista de la edición de la escala del sensor analógico Trafo_1 El dispositivo especial LEXUIM posee, además de las pestañas comunes de vista general y E/S, otras referenciadas a la parametrización de la acción que va a realizar, debiendo seleccionar de una lista de variables la/s q se deseen y añadirlas a la sección de entradas o de salidas en las que esta dividida esta pantalla, en nuestro caso se quiere leer la posición que dictará el encoder y también trabajar también en posición por lo tanto y como se representa en la siguiente imagen se cargarán las variables correspondientes al bus de control, que automáticamente asignará el software a las palabras correspondiente de la memoria no localizada. Vista de la configuración del bus CANopen en relación al dispositivo LEXIUM 3.3.2 PROGRAMA En esta sección del explorador de proyectos es donde se almacena por completo las instrucciones del programa, quedando divididas según el método de introducción en diferentes partes y según el tipo de tarea a realizar. A continuación se describen con detalle las diferentes tareas y los métodos de introducción del programa disponibles en cada una de ellas: 3.3.2.1 MÉTODOS DE CREACIÓN DE PROGRAMA Existen cinco tipos de introducción de programa, de distintos niveles, basados en diferentes metodologías de programación, cada uno de ellos goza de instrucciones particulares y la mayoría de una base común. Debido a lo extenso que se puede hacer la descripción de todos ellos, únicamente se hace hincapié en los utilizados en el presente proyecto. Software 7 1. LISTA DE INSTRUCCIONES Es el lenguaje de menor rango, ya que representa el tipo de introducción de lenguaje de acumulador, muy parecido al código máquina que usan los microprocesadores. Se pueden llamar a un conjunto de instrucciones y funciones que actúan sobre el acumulador nombrado realizando el proceso seleccionado, es posible el uso de subrutinas, datos obtenidos en otra sección introducida en otro tipo de lenguaje, variables creadas y E/S de los módulos para realizar estas acciones. 2. TEXTO ESTRUCTURADO Está un nivel por encima de la lista de instrucciones, puesto que opera de manera escrita, con instrucciones de tipo función y condicionales, además opera en sentido descendente. También es capaz de llamar subrutinas, datos de otras secciones y puertos de E/S. 3. DIAGRAMA DE CONTACTOS (LD, Ladder Diagram) Éste lenguaje implica un salto cualitativo, pues su introducción de tipo gráfica, simulando contactos con variables de programa o E/S para realizar acciones capaces de combinarse con funciones. Se basa en la vieja lógica de contactos desde un terminal de alimentación (línea vertical izquierda) hasta un terminal de neutro (línea vertical derecha) llevando la corriente a cada punto según el contacto esté abierto o cerrado. La ejecución es de arriba abajo para cada sección y se realizará de manera cíclica, es decir cuando llegue al final volverá a empezar. Vista de un ejemplo de diagrama de contactos 4. DIAGRAMA DE BLOQUES DE FUNCIÓN (FDB, Function Block Diagram) Lenguaje de nivel alto con un gran número de funciones ya creadas para el software, que trabaja con bloques en los que no está a la vista el conexionado interior, únicamente la función a realizar. La lógica de secuenciación de los bloques es de izquierda a derecha y de arriba abajo, aunque se pueden conectar y distribuir en la pantalla de trabajo como se desee, si están conectados entre sí el software detecta automáticamente la secuencia lógica y los ordena, a pesar de ello se dispone de un sistema de ejecución con capacidad de numerar el orden de ejecución. Software 14 Está compuesta por secciones que pueden estar programadas en cualquiera de los lenguajes de programación descritos en el punto anterior, todas ellas totalmente autónomas a excepción de poseer datos cruzados entre ellas, que se ejecutarán en el orden prefijado visualmente en el explorador de proyectos y este es intercambiable arrastrando con el cursor. Estas secciones estarán formadas por ficheros con el icono del tipo de lenguaje en el que se han creado, y se podrán abrir con un doble clic sobre el nombre correspondiente. También se adjuntarán las subrutinas utilizadas para las secciones de esta tarea MAST, colgadas de su carpeta correspondiente en el explorador de proyectos. Almacenamiento de las secciones y subrutinas La ejecución de esta tarea puede seleccionarse cíclica para que procese todo el programa y lo vuelva a lanzar desde el principio, o bien de manera periódica entre los extremos 1 - 255ms, sin mas que haciendo clic izquierdo en la carpeta MAST y seleccionando la opción deseada. Existe también la posibilidad de crear un whatchdog para el ciclo de esta tarea. 2. FAST Es un tipo de tarea muy similar al MAST puesto que comparte la distribución de las secciones y subrutinas, a diferencia de que no se puede programar en lenguaje SFC. Otra gran diferencia es que es de ejecución periódica en el rango 1 – 255ms, y de una única ejecución por periodo, por lo que no puede por lo que el tamaño del programa tiene que ser corto para evitar el rebasamiento de la tarea MAST. En nuestro proyecto no se usa debido a que no tenemos tal volumen de tareas y menos con prioridad cíclica para que cupieran en el marco de esta tarea. 3. AUXILIAR Esta tarea es de tipo periódico al igual que la FAST, pero de propósito opuesto, de largo periodo entre una ejecución y la posterior, con tiempos de entre 10ms – 2.55seg son las de menor prioridad y sólo está disponible en las plataformas Quantum y Premium. Software 15 4. PROCESAMIENTO DE EVENTOS Estas son las tareas con mayor prioridad, pues detienen la ejecución de las demás al activarse, por lo que no deben implicar mucho periodo de tiempo, y se usa para le ejecución de acciones indispensables para el funcionamiento del programa. Su ejecución se denomina asíncrona debido a que no obedecen la periodicidad ni el ciclo de ninguna clase, al llegar el evento, se ejecuta la tarea. Están compuestas de dos tipos de eventos, cada uno de los cuales tiene una única sección que muestra la lista de acciones a realizar. Eventos de temporizador: se activan mediante el bloque de función INTCNTRL de la biblioteca predeterminada de UNITY, que se puede incluir en cualquiera de las secciones de las demás tareas incluso de otra tarea de procesamiento de eventos, lo cual no es recomendable por el tiempo prolongado que ello supone. Para crear el evento únicamente es preciso hacer clic derecho en la carpeta eventos de temporizador del explorador y seleccionar nueva sección de evento, a continuación aparece la ventana de creación donde se fijan los siguientes parámetros: Parámetro Descripción Nº de temporizador Numero asignado e ese evento para reconocerlo por parte del bloque INTCNTRL. Lenguaje Tipo de lenguaje de introducción. Protección Contra escritura o lectura. Base de tiempo Indica las unidades para los parámetros Preestablecer y fase. Preestablecer Nº de unidades de la base de tiempo entre ejecuciones consecutivas mientras el bloque INTCTRL este activo. Fase Nº de bases de tiempo hasta poder realizar la primera ejecución del programa tras arranque en frío. Tabla explicativa y ventana de la creación de eventos de temporizador Eventos E/S: son del mismo tipo que los de temporizador con la diferencia de que se gestionan a través de módulos de contaje, activando este evento durante un único periodo. En muchos casos a esta tarea se le asocian operaciones de alarma puesto que su activación es totalmente instantánea, para nuestro propósito no es necesaria tanta exactitud y no se usan de este modo, llevando a cabo el método de alarma a través de la tarea maestra y que en el capitulo 4 se describe con detalle. Software 16 3.3.2.3 DATOS DE PROGRAMA El software UNITY posee una potencialidad de proceso muy alta, ya que es capaz de trabajar con numerosos tipos de datos propios del programa o creados por el usuario además de los provenientes de E/S con sus propias conversiones. Existen pues multitud de datos que se deben clasificar para su tratamiento según su localización, su tipo, su formato y su nombre. La clasificación inicial es por tipo de formato y se describe mediante la siguiente tabla: Nombre Descripción BOOL Bit (0 o1) EBOOL Bit con almacenamiento de flancos INT Entero simple ±(2e15-1)(16bits) UINT Entero sin signo (2e16-1)(16bits) DINT Doble entero simple ±(2e31-1)(32bits) UDINT Doble entero sin signo (2e32-1)(32bits) TIME Tiempo en milisegundos (2e32-1)(32bits) REAL Valores entre (-3,402824 e38) y (-3,402824 e-38) para negativos y (3,402824 e-38) y (3,402824 e38) para positivos en 32bits DATE Valor de año (16bits), mes (8bits) y día (8bits) total 32bits TIME OF DAY Valor de la hora con minutos y segundos (32bits, 8hora, 8min, 8seg los últimos 8 se desechan) STRING Cadena de caracteres ASCII hasta 65.534 BYTE Para la formación de conjunto de 8bits WORD Almacenamiento de palabras de 16 bits DWORD Almacenamiento de palabras de 32 bits Formatos de datos a manejar por el software UNITY Así pues, estos serán los formatos que deberán de utilizarse para el tratamiento de cualquier acción del programa, en cualquier lenguaje de programación, debiendo ajustarse entre ellos para poder operar, tal y como exigen los bloques de función FBD al colocar cualquier entrada o salida, para ello existen bloques e instrucciones que cambian de formato a formato y que facilitan la tarea de combinación entre ellos. Otra clasificación posible es a través de la familia a la que pertenecen, existiendo 3 familias de datos principales según su cometido: Datos de usuario, datos de sistema y datos relativos al programa. Los de usuario, que son creados por éste procedentes de módulos E/S, pasos y transiciones de SFC, diferentes acciones y subrutinas asignadas por nombres, nombramiento de bloques de función o bien creados en el propio programa para satisfacer las necesidades de comprensión de lo visualizado por parte del operario. Software 17 En cualquier caso si proceden de E/S los datos poseen dirección física, si son creados por el usuario esta dirección es asignable o no, haciendo que el autómata almacene en lugares fijos o variables respectivamente. La opción fija es recomendable si trabajamos en las secciones de programa por medio de direcciones. Los de sistema son bits, palabras de estado y configuraciones del mismo que nos permiten modificar comportamientos del autómata a al par que nos muestran valores de tipo temporal y estructural para su uso en el programa. En nuestro caso no hemos hecho uso de ninguna de estas, aunque sería una buena opción en la supervisión de fallos el trabajar con los tiempos y fechas cedidas por el reloj interno del autómata. Por último los relativos al programa aparecen de forma automática al crear diferentes partes del mismo, sin acción propia del usuario, pero que este puede usar en el curso del programa como datos normales, siempre de acuerdo a los formatos obtenidos. Algunos ejemplos son el bit de paso activo, la salida de un determinado bloque de función o los tiempos de ejecución totales o de última activación estos dos. La ultima clasificación, que es la que usa el programa para separarlos en la carpeta variables e instancias FB, que contiene toda la información de los datos creados en el programa. Carpeta, variables e instancias en explorador de proyectos Existen otras dos carpetas de datos, tipos de datos derivados y tipos de FB derivados, pero ambas contienen información ya dada en la carpeta anterior, únicamente se usan para la creación de estos datos derivados. Así pues, el programa distribuye a priori todos sus datos en variables elementales, variables derivadas, device DDT variables, instancias FB elementales e instancias FB derivadas. Todas ellas son visibles pulsando el botón editor de datos del la barra de herramientas servicios. A continuación se describen una a una las clasificaciones del programa: Vista de la barra de herramientas servicios Software 18 Variables elementales Son las creadas por el usuario, de cualquier formato y localización, provenientes de E/S y de variables de proceso. Al abrir este punto en el explorador de proyectos realizando un doble clic, se abre la ventana editor de datos en la que aparece la lista de variables elementales junto con sus diferentes atributos, y cuya visualización es seleccionable mediante clic izquierdo y personalizar columnas. Variables derivadas Son las resultantes de la programación SFC y creación de puertos especiales, y albergan en su interior los diferentes datos de los que puede disponer el programa. Así pues, en nuestro caso aparecen todos los pasos creados en el grafcet junto con sus datos de tiempo y activación junto con los dos parámetros de comunicación del LEXIUM. Device DDT variables Son agrupaciones de datos más simples en forma de matriz para su trabajo de forma conjunta. En nuestro proyecto no se usan puesto que el volumen de datos no es tan prominente. Instancias FB elementales Son la lista de bloques de función, tanto simples como elementales, utilizados en el proyecto, con su propia numeración para bloques repetidos, y que contienen la información de cada una de entradas y salidas. Instancias FB derivadas (DFB) Son el conjunto de bloques de función derivados, es decir los creados por el usuario, que como el las elementales vienen numeradas y contienen la información de sus entradas y salidas. Vista de la ventana editor de datos en su visión de variables elementales Todo este conjunto de datos debe cumplir las condiciones establecidas por el programa para cumplir la norma CEI, tales como la utilización de signos de tipo Underscore para la nomenclatura siendo el primer carácter de tipo alfanumérico, además de la imposibilidad de tener dos datos con el mismo nombre aunque sean de diferente tipo, lo que posibilitaría fallos de localización por parte del programa. Software 19 3.3.2.4 COMUNICACIÓN En esta sección del explorador de proyectos es donde se establecen los diferentes canales de comunicación a través del puerto TCP/IP que las diferentes plataformas de automatización de la maraca Schneider Electric. En concreto para el M340 se ofrece la posibilidad de trabajar con 2 tipos de comunicación según las funcionalidades del módulo implicado en tal cometido, existiendo el puerto propio del módulo CPU y el módulo de comunicación dedicado a este protocolo de transmisión. Ambos ofrecen la posibilidad de comunicación vía Ethernet con todas las ventajas que ello conlleva en cuanto a rapidez y fiabilidad para el intercambio de datos entre diferentes estaciones y la supervisión web. Esta supervisión es la que marca la diferencia entre las posibilidades de ambos módulos puesto que en el incorporado en la CPU únicamente ofrece la posibilidad de visualización del estado de los módulos mientras que el módulo dedicado NOE 0110 ofrece la posibilidad de crear pantallas de supervisión de variables mediante objetos gráficos y modificación de datos lo cual amplia muchísimo el abanico de posibilidades del control a distancia. Vista de una pantalla de supervisión web tipo SCADA del módulo NOE 0110 Ninguna de estas opciones se ha contemplado en este proyecto puesto que la localización del aerogenerador sería en lugares remotos sin conexión Ethernet, habiendo decidido no usar conexión vía satélite de tipo móvil puesto que ello implica un aumento del coste total de la instalación si aunamos el modulo NOE 0110 con la instalación de conexión móvil. 3.3.2.5 MOVIMIENTO En este apartado se crean y configuran los diferentes ejes que el programa va a controlar para los diferentes dispositivos de movimiento instalados, como son los módulos de movimiento o los periféricos, como por ejemplo LEXIUM. Software 20 Se pueden crear tantos ejes como los dispositivos controladores sen capaces de manejar, y para ello basta con hacer clic derecho sobre la carpeta y pulsar eje nuevo, con ello aparece un asistente que permite configurar y nombrar a cada eje existente. En la pestaña general introducimos en nombre, el tipo de controlador y su dirección. En axis parameters especificamos la numeración del controlador y versión del software disponible. Por ultimo tenemos la pestaña de variables name que nos permite nombrar el nombre del dato de eje y el de su comando de revisión de comunicación contra errores. 3.3.2.6 PANTALLAS DE OPERADOR El software UNITY Pro ofrece un generador gráfico de comunicación con el operario para crear las llamadas pantallas de operador que se activan al transferir el programa a autómata en modo estándar o en simulación. Éstas pantallas permiten la creación de formas geométricas, textos y botoneras asociables a datos del programa tales como bits, valores de words y de puertos de E/S, a través de diferentes asociaciones y modos de muestra según se elija en el asistente, que permiten una supervisión bastante desarrollada según el nivel de complejidad que se le quiera asociar, puesto que se dispone de una biblioteca predefinida para algunas simbolizaciones hasta poder llegar a trabajar con pantallas de tipo secada, en las que esta presente en flujo bidireccional por medio de botones que gobiernan determinados bits. Pantalla de operador usada en el proyecto En nuestro proyecto se han usado varias de estas pantallas para ofrecer un interface hombre máquina muy completo, tanto en materia de control como de supervisión y revisión. 3.3.2.7 TABLAS DE ANIMACIÓN Son tablas de datos creadas por el usuario para la visualización y modificación de los mismos en el modo conectado, bien en estándar o simulación, que permiten el manejo del programa a voluntad del operario. Software 21 Están disponibles dos funciones principales dependiendo del tipo de dato. Para valores procedentes de E/S de tipo Boole se ofrece el comando forzar que inhabilita la lectura de las mismas para establecer el bit al estado deseado, los datos procedente de módulos analógicos no es posible modificarlos. El otro comando es asociado a los datos creados por el usuario de tipo Boole y Word es modificar que permite el cambio de bits y palabras. Vista de una tabla de animación en modo conectado y simulación del presente proyecto 3.3.2.8 DOCUMENTACIÓN UNITY Pro es capaz de exportar a PDF o para impresión las diferentes partes del programa, realizando esquematizaciones, tablas y representaciones gráficas de todas sus partes. Esta tarea se realiza mediante el menú documentación del explorador de proyectos, haciendo doble clic sobre el. Automáticamente se abre una ventana que contiene una distribución muy similar a la del explorador de proyectos y que contiene toda la información del programa. Basta con pulsar botón derecho sobre el documento deseado y seleccionar la opción incluir en encabezado para todas las que deseemos exportar en conjunto y de la misma manera se puede excluir de encabezado. Al incluir un documento se habilita la opción imprimir y vista previa, la cual nos resulta muy útil para las posibles maquetaciones de presentación. 4. Programa 4 PROGRAMA DE CONTROL 4.1 DESCRIPCIÓN GENERAL 1 4.1.1 SET UP 2 4.2 MODOS DE OPERACIÓN 4 4.2.1 MODO PARO 4 4.2.2 MODO AUTOMÁTICO 4 4.2.2.1 FUNCIONAMIENTO NATURAL 5 4.2.2.2 FUNCIONAMIENTO ANÓMALO 8 4.2.2.3 ORIENTACIÓN AUTOMÁTICA 10 4.2.3 MODO MANUAL 10 4.2.4 MODO SIMULACIÓN 11 4.3 LISTADO DE VARIABLES 12 4.3.1 PUERTOS 12 4.3.2 INTERNAS 13 4.4 ACCIONES DE PROGRAMA 15 4.4.1 REVISIÓN DE VARIABLES 15 4.4.2 ACCIONES DE PROCESO 22 4.4.3 TRANSICIONES 30 4.4.4 EVENTOS DE TEMPORIZADOR 31 4.4.5 BLOQUES CREADOS 33 4.5 ALARMAS 34 4.5.1 ALARMAS DE NO-ENCLAVAMIENTO 34 4.5.1.1 ALARMA DE VIENTO EXCESIVO 34 4.5.1.2 ALARMA DE VELOCIDAD DEL ROTOR EXCESIVA 34 4.5.1.3 ALARMA DE TEMPERATURA G1 35 4.5.1.4 ALARMA DE TEMPERATURA G2 35 4.5.2 ALARMAS DE NO-ENCLAVAMIENTO 35 4.5.2.1 ALARMA DE FALLO DE CIRCUITO 35 4.5.2.2 ALARMA DE VIBRACIÓN 35 4.5.2.3 ALARMA DE EJE OBSTRUIDO 35 4.5.2.4 ALARMA DE FALLO DEL ARRANCADOR 35 4.5.2.5 ALARMA DE FALLO DE FRENO 36 4.5.2.6 ALARMA DE FALLO DE ORIENTACIÓN 36 4.5.2.7 ALARMA DE FALLO DE MODULOS 36 4.5.3 ALARMA MANUAL 36 4.6 PANTALLAS DE OPERADOR 36 4.6.1 MANDO 37 4.6.2 VARIABLES 39 4.6.3 ALARMAS 40 4.6.4 SUPERVISION 43 4.7 TABLAS DE ANIMACIÓN 44 4.7.1 PRESENTACIÓN 44 4.7.2 ALARMAS 44 4.7.3 ERRORES 44 4.7.4 MÓDULOS 44 Programa de control 7 Siguiendo el proceso normal de acción, totalmente distanciado de los procesos de alarma, el viento llegará a descender lo suficiente para, bien llevar al eje por de debajo de la velocidad de sincronismo de G2 (R_G2_Min) cuyo valor es 1502 rpm o bien a que la generación de corriente sea inferior algo inferior al nivel máximo del generador 1 (I_Inferior) valorados en 13A. Si cualquiera de estos dos bits se ponen a uno, se abandona el estado G2 iniciando de inmediato el paso Bajada_Generacion que manda la acción de arranque eléctrico mediante la salida correspondiente e inmediatamente activa el freno para reducir la velocidad hasta una adecuada para la generación de la máquina 1 puesto que también se abren los contactores G2, lo que conlleva un golpe de par considerable, y en adición, se le conecta el contactor del generador 2 volviendo a realizar otro cambio brusco de par. Todo esto posteriormente a la activación del nombrado arrancador que es el primero que se activa y que suaviza todos estos intercambios. Este paso es muy similar a los de arranque eléctrico y su condición final es del mismo tipo para valores adecuados tales como una velocidad inferior a la de enganche de G2, utilizando la negación de ese bit y la finalización del arranque, se pone a 1 Arr_1_2_Ok haciendo entrar en el estado G1 que inmediatamente abre el freno y cierra el contactor de sus condensadores correspondientes. Se ha llegado pues al mismo estado antes nombrado G1, con la capacidad de volver a aumentar la corriente y recorrer el arranque de G2 nuevamente todas las veces que las condiciones metereológicas lo dispongan. Ahora bien, si la velocidad del viento continua descendiendo puede llevar al eje a una velocidad inferior a la de generación (R_G1_Min), el programa se adelanta también a éste suceso de manera que al descender la velocidad del viento por debajo de la consigna inicial 4m/s durante un periodo de 3minutos consecutivos se asimila como que se ha acabado la condición de generación y se pone a 1 el bit V_Min, que mediante una puerta OR, cualquiera de estos dos sucesos comentados llevarán al programa al paso de Fin_Generacion, activando el freno y abriendo los correspondientes contactores a la espera de que se llegue a la velocidad nula de rotor R_Paro, cuyo bit hace saltar al estado Standby _auto. Vista del SFC de los pasos Bajada_Generacion y Fin_Generacion Programa de control 8 4.2.2.2 FUNCIONAMIENTO ANÓMALO Una vez descritas las secuencias satisfactorias de desarrollo del programa principal, es este apartado se comentan y desarrollan los intentos fallidos de cambiar de uno a otro de los estados llamados estáticos. Existen dos condicionantes principales para cada uno de los arranques, en todos ellos será el tiempo que tarda el sistema en realizar estos, unido a valores de variables de proceso como la velocidad del rotor o la intensidad y asociados, según en que estados, también a condiciones externas como el viento. Existe la premisa de que los cambios entre dos pasos estáticos sólo pueden durar 10min (Tiempo_Arr_max) para lo que se lanza un temporizador al comienzo de cada uno de ellos por secciones, existiendo G1 (arranque mec. y elec.), G2 (mec. y elec.) y G1G2 (elec.), por lo tanto si cualquiera de estas secciones ocupa mayor tiempo se procederá a la cancelación de arranque correspondiente, revisando la variable implicada para determinar el fallo. A continuación se describen los condicionantes de la anulación y las revisiones de variables para cada paso. El arranque mecánico G1 se anula al completar 10min si no se ha alcanzado la velocidad necesaria para el arranque eléctrico R_G1_Enganche 1347rpm. Llevando al programa al paso Arr_Mec_nulo donde activará el freno y se realiza la comprobación de la velocidad del viento, si esta se encuentra en los niveles que marca el bit V_Init se almacenará un fallo de arranque mecánico que puede conducir, si se llega a tres consecutivas, a una alarma de eje obstruido. El paso espera hasta que se llegue a la velocidad de rotor nula R_Paro para pasar al estado standby. El arranque eléctrico G1, de la misma manera se anula al cumplir el tiempo máximo iniciado en el paso anterior, puesto que este arranque se espera de muy corta duración. Si se cumple el tiempo establecido se va al paso Arr_Elec_G1_nulo en el que se abre el contactor G1 y principal, se activa el freno y una parte de la sección que comprueba que la velocidad siga estando por encima de la de enganche, y si lo está aumenta un contador de fallos de arranque eléctrico que puede conducir a una alarma de arrancador si se de 3 veces consecutivas. El final de éste paso lo dicta la llegada a la velocidad de parada R_Paro. Vista de los pasos de anulación de los arranque de G1 Programa de control 9 Los arranques relativos al G2 poseen la misma importancia que sus homólogos de G1 pero la posibilidad de que ocurran es muy inferior, puesto que las velocidades de rotor ya son muy cercanas a las necesarias y al eliminar el par de generación a través de la desconexión estas aún aumentan en mayor medida. En cuanto a la metodología es la misma, aunque con la adecuación de los valores de revisión y con la premisa de que la anulación devuelve al programa al estado G1 necesitado pues un arranque del motor para evitar los picos de corriente. El paso Mecánico G2 se anula tras los 10 min del bit Tiempo_Arr_Max, entrando en Paso_MecG2_nulo, donde se activa el freno y el arranque, se cierra el Contactor_G1 y se realiza la comprobación de que el viento es superior a un determinado valor tomado de la antigua instalación que es 7m/s mediante el bit V_G2, si este bit está activo se almacena un fallo de arranque mecánico que al cometerse 3 veces consecutivas para el arranque G2 provoca la misma alarma de eje obstruido que el de G1. En este caso se espera a que se haya terminado de arrancar (10seg) y la velocidad sea superior a la necesaria para la generación, mediante el bit Arr_1_2_Ok con el que accederemos a G1 cerrando el contacto de los condensadores y eliminando los datos de arranque. El arranque Eléctrico G2 se anula tras los 10min iniciados en el paso anterior, y conduce al programa hacia Arr_ElecG2__nulo, que activa el freno, abre el Contactor_G2, inicia el arranque, cierra el Contactor_G1 y realiza la comprobación de la velocidad del rotor mayor a la de enganche G2 cuya activación suma 1 al contador de fallos de arranque eléctrico G2, generando como los anteriores una alarma de arrancador al tercer fallo consecutivo. Este paso se queda a la espera del bit Arr_1_2_Ok que lleva al paso G1, donde se cierra el contactor de los condensadores y se eliminan los datos de arranque. Es posible que el fallo de este arranque sea debido a un mal funcionamiento del arrancador, por lo tanto se añade una salida temporal de escape al paso de anulación, puesto que si el arrancador no emite la señal de fin de arranque el programa quedaría estancado en este paso de anulación, por lo tanto el bit que permite la transición hasta G1 se denomina Salida_Arr_MecG2_nulo. Vista de los pasos de anulación de los arranque de G2 La explicación de la acción de arranque del programa se describe en el punto 4.4.2 Acciones de proceso, no obstante podemos indicar que al llegar al estado G1 pone a cero el temporizador de arranque y se reinicia el contador de fallo mecánico y eléctrico de G1 a través del bit Arr_1_Ok. Lo mismo ocurre en el caso de llegar al G2 para el temporizador y para los contadores propios de este arranque con el bit Arr_2_Ok. No ocurriendo este aspecto para las bajadas de generación que poseen un temporizador especial de freno que también se explica en el punto de acciones. Programa de control 10 Para una comprensión completa de este modo se recomienda consultar el capitulo 5 Documentación, en el que se adjunta un diagrama de flujo completo. 4.2.2.3 ORIENTACIÓN AUTOMÁTICA Al entrar en el modo automático, se activa de modo continuo la acción Revisión_OA que es la encargada de supervisar la necesidad de orientación de la góndola, y que se detalla en el punto 4.4.1 Revisión de variables, aquí únicamente se describe el funcionamiento para la comprensión del programa. El método de supervisión es muy sencillo, si el viento es suficiente (4m/s) cada 4 minutos se revisa la diferencia entre la veleta y la posición de la góndola, si la diferencia es mayor a 5 grados, se activa el servo y coloca la góndola en esa posición. Este método permite que la góndola esté direccionada antes de que se comience la ejecución el arranque. Todo este proceso se realiza a través de dos acciones, una de eventos de temporizador que se activa al detectar el viento y otra asociada a este temporizador que lee la posición actual de la góndola para decidir si se realiza la orientación o no mediante el bit Orientacion_necesaria. Cada cuatro minutos el temporizador lee este bit y si esta activo realiza el movimiento correspondiente. El desplazamiento a realizar se obtiene de la resta del valor de la posición actual al valor de la veleta, dando como resultado valores de desplazamiento positivos para movimientos a derechas y valores negativos para desplazamiento a la izquierda, que LEXIUM es capaz de interpretar con el bloque MOV_RELATIVE. Por ejemplo: la posición actual es 110 o y la veleta indica 200 o la resta de +90, que será la distancia recorrer por la góndola. Al entrar en cualquiera de las alarmas de enclavamiento, esta función queda anulada, y tras el rearme y la entrada en el modo automático se reactiva. 4.2.3 MODO MANUAL Este modo se ha creado para posibles tareas de mantenimiento, en las cuales es necesario el posicionamiento deseado de la góndola, tal y como reflejaba la antigua instalación. Es seleccionable mediante el panel de control hardware y software, como ya se ha descrito, con preferencia del hardware. En el momento en que se entra en este modo, quedan inhabilitada cualquier opción de movimiento del rotor y por consiguiente de las palas, mediante el electro-freno. A la vez quedan operativos los mandos de control izquierda y derecha presentados en ambos paneles Soft y Hard, y que no son capaces de actuar de forma conjunta, es decir, sólo es posible la pulsación de uno de los 4 para la ejecución de movimiento manual. Programa de control 11 Así pues, se entrará en el estado Standby_Manual, que como ya se ha nombrado habilitará las botoneras y esperará a que se pulse una de las 4 mediante el bit Giro_On. Una vez pulsado, si se mantiene, la góndola entra en movimiento hacia el sentido indicado, con una velocidad de 1,25 rpm hasta llegar a 3 máximos permisibles, uno, 1 minuto de pulsación continuada que al cumplirse quedará parada. Dos, hasta llegar a los extremos posibles establecidos en 4 y 356 grados, debido a la protección frente a torsión de cable, que también parará el movimiento y además inhabilitará un nuevo movimiento en esa misma dirección. Tres, al pulsar dos botones a la vez se detecta como que no hay pulsación, con la consecuente parada. Al soltar el botón, se vuelve automáticamente al estado de standby donde se espera de nuevo la señal de los botones. Es posible el cambio de modo únicamente desde este estado. Diagrama de flujo del modo manual Para la comprensión completa de este modo se adjunta en el capítulo 5 Documentación el diagrama de flujo completo. 4.2.4 MODO SIMULACIÓN Este modo ha sido diseñado en concreto para la simulación de la defensa del proyecto de fin de carrera, aunque bien podría usarse pasa posibles comprobaciones de actualizaciones de programa. Consiste en la inhabilitación de determinados bloques de secciones, dejando inoperativas los bits que generan errores continuamente debido a la simulación sin periféricos. La activación de este modo es a través del panel de operador Mando, mediante el botón simulación, y es necesario que esta pulsación se realice antes que el homing. Programa de control 12 4.3 LISTADO DE VARIABLES Se presenta a continuación un resumen de las variables utilizadas en el programa NEO PEUI-X, a través de unas tablas que recogen los aspectos más importantes así como los comentarios que las describen. 4.3.1 PUERTOS Nombre Dirección Comentario P_Auto %I0.1.0.0 Contactor de posición automática Error_Pauto %I0.1.0.ERR Error en la entrada el pulsador Auto IN_0 P_Manual %I0.1.0.1 Contactor de posición manual Error_Pmanual %I0.1.0.ERR Error en la entrada el pulsador Manual IN_1 P_Emergencia %I0.1.0.2 Pulsador de Emergencia Error_Pemergencia %I0.1.0.ERR Error en la entrada el pulsador Emergencia IN_2 P_Rearme %I0.1.0.3 Pulsador de rearme Error_PRearme %I0.1.0.ERR Error en la entrada el pulsador Rearme IN_3 P_Der %I0.1.0.4 Pulsador giro derecha Error_PGiroDer %I0.1.0.ERR Error en la entrada el pulsador Giro Der IN_4 P_Izq %I0.1.0.5 Pulsador giro izquierda Error_PGiroIzq %I0.1.0.ERR Error en la entrada el pulsador Giro Izq IN_5 Fin_Arranque %I0.1.0.6 Señal de fin del arranque de tensión Error_FinArranque %I0.1.0.ERR Error en la entrada de señal del fin del Arranque de tensión IN_6 Error_ContactrPrincipal %I0.1.16.ERR Error en la salida del Contactor Principal OUT_16 Error_InicioArranque %I0.1.17.ERR Error en la salida de la señal Inicio Arranque OUT_17 Error_ContactoG1 %I0.1.18.ERR Error en la salida del Contactor G1 OUT_18 Error_ContactorCondG1 %I0.1.19.ERR Error en la salida del Contactor Cond G1 OUT_19 Error_ContactoG2 %I0.1.20.ERR Error en la salida del Contactor G2 OUT_20 Error_ContactorCondG2 %I0.1.21.ERR Error en la salida del Contactor Cond G2 OUT_21 Error_Freno %I0.1.22.ERR Error en la señal de Freno OUT_22 Error_LuzAlarma %I0.1.23.ERR Error en la salida del indicador lumínico de Alarma OUT_23 Error_Digital %I0.1.MOD.ERR Error en el modulo BMX DDM 16022 posición 1 Error_Anemometro %I0.2.0.ERR Error en la entrada del anemómetro IN_0 Error_Veleta %I0.2.1.ERR Error en la entrada del veleta IN_1 Error_Dinamo %I0.2.2.ERR Error en la entrada del dinamo IN_2 Error_Vibracion %I0.2.3.ERR Error en la entrada del sensor de vibración IN_3 Error_Trafo1 %I0.2.4.ERR Error en la entrada del trafo 1 IN_4 Error_Trafo2 %I0.2.5.ERR Error en la entrada del trafo 2 IN_5 Error_Trafo3 %I0.2.6.ERR Error en la entrada del trafo 3 IN_6 Error_Analogico_1 %I0.2.MOD.ERR Error en el modulo BMX AMI 0810 posición 2 Error_Termopar1 %I0.3.0.ERR Error en la entrada del termopar 1 IN_0 Error_Termopar2 %I0.3.1.ERR Error en la entrada del termopar 2 IN_1 Error_Analogico_2 %I0.3.MOD.ERR Error del modulo BMX AMI 0410 posición 3 Anamometro %IW0.2.0.0 Sensor de velocidad del viento Veleta %IW0.2.1.0 Sensor de dirección del viento Dinamo %IW0.2.2.0 Sensor de velocidad eje alta Vibracion %IW0.2.3.0 Sensor de vibración de al góndola Trafo_I_1 %IW0.2.4.0 Corriente línea 1 Programa de control 13 Trafo_I_2 %IW0.2.5.0 Corriente línea 2 Trafo_I_3 %IW0.2.6.0 Corriente línea 3 T_G1 %IW0.3.0.0 Señal de temperatura del G1 T_G2 %IW0.3.1.0 Señal de temperatura del G2 Contactor_Principal %Q0.1.16.0 Conexión a línea exterior Inicio_Arranque %Q0.1.17.0 Señal de inicio de arranque Contactor_G1 %Q0.1.18.0 Conexión de G1 Contactor_Cond_G1 %Q0.1.19.0 Conexión de los condensadores de compensación de reactiva G1 Contactor_G2 %Q0.1.20.0 Conexión de G2 Contactor_Cond_G2 %Q0.1.21.0 Conexión de los condensadores de compensación de reactiva G2 Relé_Freno %Q0.1.22.0 Relé para electro freno Luz_Alarma %Q0.1.23.0 Indicador lumínico de alarma del panel de control Gondola_1 Variable de posicionamiento del servo 4.3.2 INTERNAS Nombre Comentario Alarma Bit de transición hacia el estado de elección de alarma Alarma_AE Bit de alarma por fallo de arranque eléctrico Alarma_AM Bit de alarma por fallo de arranque mecánico Alarma_B Bit de alarma por exceso de vibraciones Alarma_F Bit de alarma por fallo de freno electro mecánico Alarma_I Bit de alarma de corriente para pantalla de operador Alarma_IA Bit de alarma por fallo del arrancador eléctrico por ausencia de corriente Alarma_IC Bit de alarma por fallo de circuito de potencia por ausencia de corriente Alarma_M Bit de alarma por pulsación de la seta de emergencia Alarma_OA Bit de alarma por fallo reiterativo de orientación en modo automático Alarma_OM Bit de alarma por fallo reiterativo de orientación en modo manual Alarma_R Bit de alarma por velocidad de rotor máxima de seguridad Alarma_T1 Bit de alarma por temperatura en los devanados rotóricos G1 Alarma_T2 Bit de alarma por temperatura en los devanados rotóricos G2 Alarma_V Bit de alarma por velocidad de viento máxima de seguridad Arr_1_2_Ok Bit de finalización del proceso de arranque G1 desde G2 Arr_1_Ok Bit de finalización del proceso de arranque G1 desde Standby Arr_2_Ok Bit de finalización del proceso de arranque G2 Auto Bit de paso para el modo Automático Bucle1_out Bit de realización de bucle luz alarma Dis_sim Bit de control de los bloques de función para la simulación Error_Comunicacion Bit de error en la comunicación con el sistema Lexium Error_FinArranque_0 Error en la entrada de señal del fin de arranque de tensión IN_6 Error_Homing Bit de error en la acción del homing Programa de control 14 Error_S Bit de englobamiento de cualquiera de los errores de los módulos Fallo_Orientacion _A Bit de contaje de error en la orientación para la aparición de alarma de orientación en modo automático Fallo_Orientacion _M Bit de contaje de error en la orientación para la aparición de alarma de orientación en modo manual Fallo_Posicion_A Bit de contaje de error la lectura de posición para la aparición de alarma de orientación en modo automático Fallo_Posicion_M Bit de contaje de error en la lectura de posición para la aparición de alarma de orientación en modo manual Fin_Der Bit de llegada al límite de giro a derechas en orientación manual Fin_Izq Bit de llegada al límite de giro a izquierdas en orientación manual Girando_A Bit de giro activo en modo automático para pantalla de operador Girando_M Bit de giro activo en modo manual para pantalla de operador Giro_Der Bit de giro a la derecha Giro_Izq Bit de giro a la izquierda Homing_Ok Bit de comprobación del set up I_Inferior Bit de corriente minima para G2 y cambio a G1 I_MediaIII Valor medio de la corriente para la pantalla de operador I_Superior Bit de corriente máxima para cambio de G1 a G2 Luz_Alarma_Soft Bit de activación de la luz de alarma vía software Manual Bit de paso para el modo manual Mas180 Bit de indicación de posición mayor a 180º para posicionamiento de emergencia Menos180 Bit de indicación de posición menor a 180º para posicionamiento de emergencia Mov_Orient Valor de la distancia a recorrer por el sistema de orientación en modo automático Orientacio_Freno_mas180 Valor de la distancia a recorrer por el sistema de orientación en posicionamiento de emergencia en Angulo mayor a 180º Orientacio_Freno_menos180 Valor de la distancia a recorrer por el sistema de orientación en posicionamiento de emergencia en Angulo menor a 180º Orientacion_M_Ok Bit manual de reinicio del contador de fallos de orientación manual Orientacion_Necesaria Bit de habilitación de la sección de orientación Orientacion_Ok Bit de giro correcto en modo manual y de reinicio del contador de fallos de orientación manual Posicion_A Valor de la posición en modo automático Posicion_M Valor de la posición en modo manual R_G1_Enganche Bit de velocidad de rotor para arrancar eléctricamente hacia G1 R_G1_Min Bit de velocidad de rotor minima de generación en G1 R_G1_Ok Bit de velocidad de rotor adecuada para la generación en G1 R_G2_Enganche Bit de velocidad de rotor para arrancar eléctricamente hacia G2 R_G2_Min Bit de velocidad de rotor minima de generación para G2 R_G2_Ok Bit de velocidad de rotor adecuada para la generación en G2 R_Paro Bit de velocidad de rotor nula Rearme Bit de coherencia del botón soft y hard de rearme Programa de control 15 S_Auto Bit de control software para el modo automático S_Der Bit de control software para el giro a la derecha S_Emergencia Bit de control software para el pulsador seta de emergencia S_Izq Bit de control software para el giro a la izquierda S_Manual Bit de control software para el modo manual S_Rearme Bit de control software para el botón rearme Salida_Arr_MecG2_nulo Bit de seguridad de salida para el arranque eléctrico G2 Simulacion Bit de control del modo simulación T_OK Bit de vuelta a la temperatura correcta de trabajo Tempo_Arr Bit de inicio del temporizador de arranque Tiempo_Arr_Max Bit de sobrapasamiento del tiempo de arranque V_G2 Bit de velocidad de viento esperada para paso de G1 hacia G2 V_Init Bit de velocidad del viento necesaria para el arranque mecánico V_Min Bit de velocidad viento minima para mantener la generación G1 V_Ok Bit de velocidad del viento segura tras alarma Veleta_D Valor de la dirección del viento del sensor veleta en formato DINT Vis_Giro_On Bit de visualización en pantalla de operario del estado ON del motor de orientación 4.4 ACCIONES DE PROGRAMA Como se ha visto la ejecución completa del programa unifica muchas consignas y bits que provienen tanto de variables E/S como de bits y valores internos que se generan en el programa, vistos en el punto 4.4 Listado de variables. Para la gestión de todas ellas es necesaria la separación mediante acciones que se irán habilitando o deshabilitando según sean requeridas, y que se distribuirán por un orden lógico de agrupación según variables, procesos y necesidades. Todas las acciones presentes en este proyecto han sido generadas en lenguaje FDB, puesto que es el de mayor nivel y proporciona un amplio número de funciones además de una organización rápida, fácilmente modificable y eficiente. 4.4.1 REVISIÓN DE VARIABLES La supervisión inicial de cualquier programa requiere crear para cada variable analógica externa una serie de niveles y consignas para su tratamiento digital, así pues, nacen las revisiones de variables. Programa de control 16 Revisión de la velocidad del rotor (Revision_R): Se encarga de leer el valor de la velocidad del rotor a través de la variable Dinamo, generando directamente los bits de proceso según va cambiando el valor, estos bits contienen la letra “R” al inicio a excepción de de alarma y son encargados de las diferentes transiciones del modo automático, de disparar la alarma de velocidad excesiva de rotor y de complementar la alarma de freno que mas adelante en el punto 4.5.2.6 Alarma de fallo de freno se expone, lo que lo hace estar presente en todo el programa. Vista de la acción Revision_R La elección de los valores utilizados ha sido obtenida de varios parámetros, que vienen ponderados por la característica de relación de transformación entre ambas velocidades de los rotores de cada máquina, debido a la multiplicación que la correa de transmisión entre ellas ofrece y que la medida de este valor se realiza desde el eje del G2. El valor de enganche lo dictamina la normativa, que obliga a conectar a partir del 90% de la velocidad nominal en cada máquina, y que en este proyecto se ha aumentado al 95% (R_G1_Enganche y R_G2_Enganche). Los valores de generación se obtiene a partir de la velocidad nominal de cada motor junto con la relación de transformación ya nombrada de la correa, usando justo el valor para el sentido ascendente (R_G1_Ok y R_G2_Ok) y un valor de 2rpm superior para asegurar que la bajada se realiza desde la generación (R_G1_Min y R_G2_Min). El valor máximo permitido se establece en relación al máximo establecido por la antigua instalación. Esta acción posee un diagrama de flujo propio adjunto en el capítulo 5 Documentación, que representa las interacciones de esta acción con el programa completo. Programa de control 23 Revisión del arranque (Revison_A): En esta acción se van a supervisar todas las variables relativas a las transiciones de los arranques, tanto las de finalización de estos como las de comprobación de los valores para los fallos. Se activa al comenzar el primer arranque de G1 o G2, y se desactivan al llegar al estado de generación o de standby, todos ellos del modo automático. La principal acción es la de temporización de los ejercicios de arranque mediante el bit Tempo_Arr, que activa un temporizador de 10min que hace saltar el bit Tiempo_Arr_Max procediendo a la anulación del arranque correspondiente. Si se llega al estado de generación o standby el temporizador se reinicia. Si el programa pasa la anulación de cualquiera de los arranques, se procede a la revisión de la variable implicada, como se ha explicado en el punto 4.2.2.2 Funcionamiento anómalo, y que si esta se confirma hace aumentar un contador que a los tres fallos consecutivos activa la alarma de eje obstruido para los arranques mecánicos y arrancador averiado para los arranques eléctricos. Estos contadores son independientes según sean los procesos de arranque 1 o 2, y se reinician al completarse el arranque correspondiente mediante el bit de transición, que se encuentra por duplicado como un impulso inicial P1 en los estados de generación, y que se generan en esta acción (Arr_1_Ok, Arr_2_Ok y Arr_1_2_Ok). Vista de la acción Revision_ A También se ofrece un diagrama de flujo de esta acción en el capitulo 5 Documentación. Programa de control 24 Revisión de los pulsadores (Revison_P): Es la encargada de activar los pulsadores tanto hardware (P) como software (S), presentes en el modo manual y en el Set-up inicial, además de combinar las dos pulsaciones (P y S) y asegurar la no interactuación de ambos paneles. Otro de los objetivos es crear un bit de detección de cualquier pulsación tanto para la visualización en pantallas de operador como para la condición de tiempo de movimiento manual máximo. Vista de la acción Revision_ P Revisión de la orientación manual (Revision_OM): Esta acción es la responsable del movimiento manual de la góndola, estando presente únicamente en ese modo. Se maneja a través de los paneles (hardware y software) habilitados por la acción Revision_P y actúa gracias al bloque especial de movimiento JOG, que permite el movimiento en ambas direcciones mediante señales digitales. Este bloque permite la parametrización de dos velocidades, una rápida y una lenta, que es la que usamos y que se deben introducir como consigna en un valor en formato UDINT cuyo fondo de escala es 13200rpm, y que nosotros hemos tomado 50rpm, reales para el motor (que para la góndola según la relación 1:40 del reductor nos da 1,25rpm), que resulta en el valor 13015052. Para activar el movimiento, debe establecerse a 1 sólo una de las entradas FORWARD o BACKWARD, porque si están las dos se elimina la acción. Los otros parámetros WAIT tiempo entre la velocidad lenta y rápida, FAST selector de tipo de velocidad, STEPPOS distancia de pasos hasta movimiento continuo, se ponen a cero para indicar que se quiere siempre movimiento continuo y lento. En la zona de salidas se ha dotado al bloque con el bit Girando_M que servirá para la visualización de los movimientos de la góndola en las pantallas de operador. Programa de control 25 Como se ha comentado en el punto 4.2.3 Modo manual existen dos premisas, la de tiempo de giro menor a 1 minuto y la de topes 4 y 356o, para ello se ha dotado de un temporizador que tras la pulsación continuada durante un minuto anula el flujo de acción. En relación al tope de giro, se ha colocado un bloque de activación de evento de temporizador INTCNRL que lo activa cada 500ms, y que comprueba la posición de la góndola a través de los bits Fin_Der y Fin_Izq, que nuevamente inhabilitan el flujo de activación del bloque JOG. Además se le ha añadido unas verificaciones de pulsación única para que al pulsar las dos direcciones este flujo de activación se corte. Por ultimo se realiza una supervisión de los fallos que pudiera haber en los movimientos y que el bloque JOG indica por la patilla ERROR. Al llegar a 5 errores consecutivos se lanza la alarma de fallo en orientación, pudiéndose eliminar este contador, ahora si, con la pulsación de ambas direcciones. Vista de la acción Revision_ OM Se adjunta un diagrama de flujo en el capitulo 5 Documentación. Revisión de las alarmas (Revision_X): Es la encargada de llevar al programa a una de las alarmas correspondientes, de tal manera que pone a la par todas los bits posibles de alarmas con puestas OR, y los engloba en uno llamado Alarma, que desencadena el direccionamiento del programa hacia los diferentes estados de alarma, para lo que se ha dispuesto de saltos de paso en todos los pasos existentes. Además adjunta una sección especial para la alarma de pulsación manual que ofrece una respuesta más rápida si cabe, puesto que el tiempo de ciclo de programa es del orden de milisegundos, que cierra el freno, abre el circuito de potencia, da la orden de alarma manual Alarma_M y para cualquier acción del sistema de orientación. Esta acción está habilitada en todo el programa, por contener consignas para todos los modos. Programa de control 26 Vista de la acción Revision_ X También se ofrece un diagrama de flujo de esta acción en el capitulo 5 Documentación. Revisión de los errores de módulos (Revision_E): Es una acción de la misma clase que la de alarma, que discurre a lo largo de todo el programa y engloba todos lo errores que los diferentes módulos y dispositivos pueden generar, como por ejemplo el error de comunicación con LEXIUM a través de CANopen. El resultado final de esta acción es el bit Error_S, que se trata como una alarma más. Para hacer uso de la función de rearme de canales cada 10 segundo se ha provisto a cada bit de error un temporizador de 1 minuto para que se puedan realizar hasta 6 intentos de rearme. Vista de la acción Revision_ E Programa de control 27 A partir de aquí las acciones ya no son nombradas revisiones puesto que no se realiza ese tipo de supervisión. Set up (Homing): Es la acción de configuración del sistema de orientación, se realiza en primera instancia tras haber cargado el programa en el PLC y no se volverá a realizar puesto se guardan los bits internos en la memoria no volátil y tarjeta de memoria, incluso en las caídas de tensión. Se hace uso de la acción complementaria Revision_P para activar los pulsadores, que permiten dirigir, mediante el bloque JOG, a la góndola hasta la posición deseada, una vez allí al pulsar ambos botones de dirección en el panel hardware se activa el bloque MC_HOME que establece la referencia del sistema de orientación, y activa el bit Homing_Ok que da la consigna de final de paso y de acción realizada para posibles inicios posteriores. Si no se realiza esta acción correctamente por parte del servo, se activa el bit de Error_Homing que llevara al programa, una vez activada la revisión de alarmas y de errores, al estado de alarma error en módulos, siendo este tipo de error diferenciable gracias al asistente de alarmas y errores de la pantalla de operador Alarmas que se explica en el punto 4.6.3. Vista de la acción Homing Selección de modo (Modo): Esta acción es la encargada llevar al programa a través de los posibles modos de funcionamiento, por medio del uso de los botones hardware y software dando preferencia a los primeros, por lo tanto se encuentra disponible en toda la aplicación. Además es capaz de poner al programa en modo simulación que ayuda inspeccionar el desarrollo del programa sin que determinados bits de consigna activen continuamente las alarmas. Programa de control 28 Vista de la acción Modo Visualización de la alarma (Vis_Alarma): Esta acción se crea, como su nombre indica para la visualización de la alarma, a través del indicador lumínico del panel de control del armario y las pantallas de operador Mando de control, Variables y Supervisión, activándose mediante la llegada a cualquiera de los estados de alarma y se desactiva al abandonarlos, por lo tanto está presente en todo el programa. Se crean dos salidas pues diferentes, una es el bit Luz_Alarma_Soft para las pantallas de operador, y dos, la necesaria para el cuadro de mando exterior, siendo necesaria también la creación de un bucle de intermitencia para conseguir ese efecto en el panel hardware. El bucle está compuesto por tres bloques, el primero lee el bit de alarma soft y el bit Bucle1_out negado, que es creado para poder realizar el bucle. Puesto que este bit esta a cero se activa la salida del bloque AND 15 activando a su vez el retardo de señal TON. Al cumplirse un segundo se activa el bit Luz_Alarma. El comparador de tiempo en ultima instancia al contabilizar 2 segundo pone el bit Bucle1_out a 1 que al ser leído por el bloque AND reinicia los tres bloques. Vista de la acción Vis_Alarma Programa de control 29 Comprobación de la comunicación CANopen (Comp_com): Según el manual de LEXIUM es precisa la comprobación periódica de la comunicación con el PLC, para lo que se dispone del bloque CAN_HANDLER, realizándose cada vez que se entra en el modo paro, o en los standby de los demás modos. Vista de la acción Comp_com Visualización del giro activo (Vis_Giro_on): Esta sencilla acción sirve para indicar a través de las pantallas de operador Mando, Variables y Supervision que se está efectuando un movimiento en el modo manual para el panel de mando, y en cualquier modo en las otras dos. Se encuentra presente en todo el programa puesto que no ocupa gran carga de memoria, y se ejecuta en dos de sus tres modos. Vista de la acción Vis_Giro_on Activación del pulsador rearme (Puls_rearme): Se realiza la activación de los pulsadores de rearme tanto Hardware como software en los lugares de utilización, que son la entrada en estado de alarma, desactivándose al salir de estas. Vista de la acción Puls_rearme Programa de control 30 4.4.3 TRANSICIONES Estas operaciones se han creado debido a que no es suficiente una única variable para la entrada en determinados pasos. Paso_Alarma_O Creada para englobar los dos posibles fallos de orientación, manual y automático, para llevar al programa al paso de alarma del sistema de orientación Orientacion. Vista de la transición Paso_Alarma_O Paso_Alarma_A Engloba los dos bits de alarma posibles para el arrancador alarma tanto por fallo en el arranque como por insuficiencia de corriente, haciendo llegar al programa al paso de alarma Arrancador. Vista de la transición Paso_Alarma_A Salida_Generacion Implica las dos posibles causas de finalización de la acción generadora G1 por viento mínimo continuado y por llegada al límite de velocidad de generación de la máquina 1, llevando al programa al estado Fin_Genaracion. Vista de la transición Salida_Generacion Programa de control 31 Salida_G2 Realiza la transición para el paso Bajada_Generacion, desde el estado de generación G2, teniendo en cuenta las dos consignas tanto de corriente mínima (I_Inferior) como de velocidad mínima de generación de la máquina2 (R_G2_Min). Vista de la transición Salida_G2 Fin_A_T1 y Fin_A_T2 Ambas engloban los bits de finalización de los estados de alarma por temperatura, obligando al cumplimiento de ambos, temperatura (T_OK) y llegada a velocidad de rotor nula (R_Paro). Vista de la transición Fin_A_T1 y Fin_A_T2 Fin_A_V Posibilita la salida del estado de alarma por viento fuerte, y obliga a que además de haber bajado el viento (V_Ok) se haya parado el rotor completamente (R_Paro) Vista de la transición Fin_A_V 4.4.4 EVENTOS DE TEMPORIZADOR Los eventos temporizador permiten crear ciclos temporales de ejecución, que en este proyecto se han usado para las tareas de orientación puesto que requieren un tratamiento especial sobre el desarrollo principal de la tarea MAST, permaneciendo esta en curso mientras se ejecuta la acción oportuna. A continuación se describe el propósito de cada uno de estos eventos y su interacción con los de la tarea principal. Programa de control 32 Temp 0 Este evento se activa en la acción Revision_OM si se pulsa cualquiera de los botones de dirección y es el encargado de revisar cada 500ms la posición de la góndola durante el movimiento manual para activar los bits de los límites del espacio de trabajo 4 y 356o (Fin_Izq y Fin_Der respectivamente) que usará la acción que lo genera (Revision_OM) para detener el movimiento del motor de orientación. Además suministra el valor de esta posición a la pantalla de operador Mando y el posible bit de fallo de posición para el contador de la alarma de orientación. Vista del evento de temporizador Temp 0 Temp 1 Se ejecuta cada 4 minutos durante el modo automático y es creado para la ejecución del bloque especial MOV_RELATIVE que realiza movimientos según una consigna de distancia, tomada de la acción Revision_OA, que es donde se genera este evento, y cuyo valor se presenta en formato DINT resultado de la resta de la posición de la veleta menos la de góndola. Además es necesaria la introducción de los valores de velocidad y rampas ascendente y descendente en formato UINT con correspondencia al valor rpm, para los que se han elegido 50 rpm como velocidad final y 10rpm/s para las rampas, realizando una vuelta completa en unos 48seg. que es lo suficientemente rápida para poder realizar un nuevo movimiento pasados los 4 minutos. Vista del evento de temporizador Temp 2 Programa de control 39 Vista de la pantalla de operador Mando en modo manual y posición 180 o 4.6.2 VARIABLES Esta pantalla está creada para la visualización en tiempo real de las variables principales del sistema, en concreto de las analógicas, además de otras de tipo booleano que complementa este propósito. Las visualizaciones disponibles son de dos tipos, instantáneo y temporal de 10 minutos, que permiten una supervisión mucho más amplia gracias a la visión de la evolución. Cada indicador tiene asignados y visualizados sus extremos de visualización con diferentes tipos de rango puesto que algunas variables tienen unos límites concretos y otros son susceptibles deponerse sobrepasar por fallo de programa al no saltar la alarma, como por ejemplo el valor de la velocidad de rotor que tiene un máximo de trabajo situado en 1580rpm pero que por su posible fallo podría sobrepasarse y por tanto se visualiza hasta 1600, o en otro sensor como el de viento el límite de acción esta en 25m/s pero como el sensor llega hasta 50 situamos ahí el máximo de visualización, por ultimo los valores de posición, tanto de veleta como de góndola, no tiene posibilidad de aumentar de 360o por lo tanto no existe posibilidad de mayor rango. Además se adjunta un recuadro entre ambos visualizadores que parpadea en rojo al aparecer la alarma de esa variable. Como complemento se han añadido unos pilotos de freno activo y giro on, en modo automático, que se activan en verde cuando se realiza ese proceso, y además otro piloto de alarma que parpadea en rojo para cualquier tipo de alarma. Programa de control 40 Vista de la pantalla de operador Variables en modo simulación con alarma presente La disposición de los botones de navegación a través de las pantallas se encuentra en el centro de esta. 4.6.3 ALARMAS Esta pantalla se ha creado para la gestión de tratamiento de las alarmas posibles, ayudando a la tarea de reconocimiento y actuación pertinente, sin necesidad del uso de un manual de operario para las alarmas. Proporciona información acerca de las alarmas que se activan durante le ejecución del programa, mostrando su nombre, su descripción, su método de finalización y su revisión correspondiente, según cada alarma creada en el programa. Programa de control 41 Vista de la pantalla de operador Alarmas indicando una alarma de Intensidad Existe un a visualización especial para los errores de módulos, en la que aparecen unos recuadros de indicación del módulo afectado y su localización. Vista de la pantalla de operador Alarmas indicando una alarma de error en la comunicación con LEXIUM Para el transito entre las diferentes pantallas se dispone de los botones pertinentes bajo el título de la pantalla. Programa de control 42 Se esquematiza las diferentes visualizaciones para cada alarma: Alarma Descriptor Solución/Revisión Temperatura excesiva G2 Calentamiento excesivo durante la generación, de los devanados estatóricos de la máquina 2 Espera hasta que la temperatura descienda a 70º y el eje esté parado Error de módulo (Se muestra el nombre del módulo y la localización) Fallo del sistema en la comunicación, tratamiento o sobrepasamiento de los extremos de trabajo de los sensores Rearme y reinicio en frío del autómata / Revisión del módulo y sensor implicado Eje obstruido Incapacidad de aumentar la velocidad del rotor en los arranques mecánicos Rearme/ Revisión del estado de los ejes, pueden estar obstruidos Intensidad insuficiente Reducción continuada de la intensidad durante los estados de generación, por fallo de contactor o disparo de protecciones Rearme/ Revisión de los dispositivos de seguridad (fusibles, protectores de tensión, térmicos y de frecuencia) y contactores del circuito Arrancador averiado Incapacidad de llegada a la velocidad de generación o incapacidad de mantener una corriente para el arranque Rearme/ Revisión del arrancador Emergencia operario Pulsación de la seta de emergencia Rearme Orientación averiada Fallo reiterado del sistema de orientación (sin distinción entre modo auto o manual) Rearme/ Revisión del sistema Lexium ( servo y sensor de posición) Freno no operativo Incapacidad de liberar o parar el rotor por parte del freno Rearme/ Revisión de la acción del freno, relé y estado de las zapatas de rozamiento Vibración excesiva Sobrepasamiento de las vibraciones en la carcasa de la góndola Rearme/ Revisión de las palas, la torre y la carcasa de la góndola Temperatura excesiva G1 Calentamiento excesivo durante la generación, de los devanados estatóricos de la máquina 1 Espera hasta que la temperatura descienda a 70º y el eje este parado Velocidad rotor excesiva Exceso de velocidad en el eje da alta velocidad Espera hasta que el eje principal este parado Viento excesivo Sobrepasamiento de la velocidad de viento de seguridad para la operación generadora Espera hasta que la velocidad del viento descienda a 20m/s y el eje esté parado Tabla descriptiva de las visualizaciones de alarma disponibles en la pantalla Alarmas Programa de control 43 4.6.4 SUPERVISIÓN Se ha desarrollado una pantalla de tipo SCADA, pero con flujo de datos unidireccional, es decir, únicamente para la visualización del estado del aerogenerador en referencia a la activación de motores, activación de líneas de potencia y sus contactores además de la inserción de las baterías de condensadores de compensación. Se han creado representaciones simbólicas de los elementos necesarios para la supervisón de la instalación, góndola, torre, armario de potencia, motores, arrancador, contactores y líneas de potencia junto con sus respectivos visualizadores de actividad, parpadeante azul para las líneas de corriente y verde fija para motores, contactores, freno, condensadores y arrancador. Vista de la pantalla de operador Supervision durante el arranque eléctrico de G1 Programa de control 44 Vista de la pantalla de operador Supervision durante el estado de generación G1 Además se añade una visualización de estado de alarma de tipo parpadeante en la zona de la navegación de pantallas. 4.7 TABLAS DE ANIMACIÓN En el presente proyecto es necesaria la realización de una simulación en la defensa del mismo, estas tablas han sido creadas para el mando y visualización de algunos bits durante esa defensa, en el caso de que el proyecto llegara a implementarse estas no serian necesarias. Nombre Contenido Presentación Bits modificables en la presentación. Alarmas Todas las alarmas disponibles Errores Todos los errores disponibles Módulos Entradas y salidas de los módulos Tabla descriptiva de las diferentes tablas de animación presentes en el programa para la simulación 5. Documentación 5 DOCUMENTACIÓN 5.1 CALCULOS JUSTIFICATIVOS 1 5.1.1 CORRIENTES 1 5.1.2 CONVERSIONES DE DATOS PARA EL PROGRAMA 2 5.2 PLANOS 5.2.1 VISTA FUNCIONAL GENERAL 1/17 5.2.2 DISPOSICIÓN GENERAL 2/17 5.2.3 AUTÓMATA 3/17 5.2.4 VISION MANDO DE CONTROL 4/17 5.2.5 CONEXIONES 5.2.5.1 MÓDULO DIGITAL 5/17 5.2.5.2 MÓDULO ANALÓGICO 0810 6/17 5.2.5.3 MÓDULO ANALÓGICO 0410 7/17 5.2.5.4 LEXIUM 8/17 5.2.5.5 ALIMENTACIONES 9/17 5.2.5.6 MANDO DE CONTROL 10/17 5.2.5.7 ANEMOMETRO 11/17 5.2.5.8 VELETA 12/17 5.2.5.9 DÍNAMO 13/17 5.2.5.10 SENSOR DE VIBRACIÓN 14/17 5.2.5.11 TRAFOS I 15/17 5.2.5.12 TERMPOARES 16/17 5.2.5.13 FRENO 17/17 5.3 DIAGRMAS DE FLUJO 5.3.1 FLUJO GENERAL 1/11 5.3.2 FLUJO AUTO 2/11 5.3.3 FLUJO MANUAL 3/11 5.3.4 REVISIÓN VIENTO 4/11 5.3.5 REVISIÓN ROTOR 5/11 5.3.6 REVISIÓN ARRANQUE 6/11 5.3.7 REVISIÓN INTENSIDAD 7/11 5.3.8 REVISIÓN TEMPERATURA Y VIBRACIÓN 8/11 5.3.9 REVISIÓN FRENADO 9/11 5.3.10 REVISIÓN ORIENTACION AUTOMÁTICA 10/11 5.3.11 REVISIÓN ORIENTACIÓN EMERGENCIA 11/11 1 5 DOCUMENTACIÓN 5.1 CALCULOS JUSTIFICATIVOS 5.1.1 CORRIENTES Se va a realizar un cálculo aproximado de la corriente necesaria por los sensores y actuadores para la elección del módulo de alimentación el autómata P340 2010. Contactores 6 x (24V x 80mA) = 9,6W Pulsadores y selectores (contactos) 6 x ((24V/6800Ω) x 24V) = 0,508W Luz del panel 0,5W Relé de freno (24V/1600Ω) x 24V = 0,36W Conversores para los sensores 3 x (24V x 20mA) = 1,4W Anemómetro y veleta 2 x ((24V/600Ω) x 24V) = 1,92W RESULTADO FINAL 9,6 + 0,508 + 0,5 + 0,36 + 1,4 + 1,92 = 14,288W Documentación 2 5.1.2 CONVERSIONES DE DATOS PARA EL PROGRAMA Para la realización del programa de control se han necesitado una serie de cálculos en las variables correspondientes a cambios de formato y acomodación del cálculo teórico en los bloques de función implicados. Orientaciones El sistema de orientación dispone de lectura de veleta y de posición, teniendo ambas diferente formato, por lo tanto hay que realizar una conversión para introducir los valores. En este caso se ha elegido los DINT par trabajar ± (2e31 -1). Los cálculos son muy sencillos. 360o = 2147483647  5o = 29826362 85o = 507044750 95o = 566697074 Bloques del servo LEXUIM necesita una conversión anterior a la configurada, puesto que los bloques de función presentes en UNITY no pueden realizar movimientos con velocidades menores a 1rpm, por lo tanto se realiza la conversión por parte del proyectante. El reductor es de 1:40 Velocidad real  1rpm Velocidad para el servo  40rpm Se nos plantea pues, la necesidad de crear un movimiento que ejecute una vuelta en torno al minuto, para movimiento relativo se dispone de rampas de subida y de bajada cuya aceleración es gobernable, seleccionamos 10 rpm/seg para el valor de bloque que en realidad es 0,25rpm/seg, se intentó calcular la ecuación necesaria pero salía de tercer orden para cuatro variables por lo tanto hubiera sido algo extenso. Por tanto se propone la velocidad máxima de 50rpm que equivale a 1,25rpm/s reales. Los cálculos se realizan mediante las ecuaciones de movimiento uniformemente acelerado. A  10 rpm/s  0,25 rpm/s  1,5o /s2 V  50 rpm  1,25 rpm  7,5o /s t1 (arranque) = t3 = 50/10= 5seg t2 (vel. alta) Arranque (1/2)*(1,5*25)=18,75o Frenada (1/2)*(1,5*25) + (7,5*5)=56,25o Velocidad alta 360-(18,75+56,25) = 7,5*t2 t2 = 37segundos t1+t2+t3 = 47seg Por lo tanto es correcta la elección de estos valores. 4<V<10 AND 10min ALARMA VIENTO>25 m/s V_Init TODO MAIN STANDBY AUTO ARR M G1 NULO G1 PASO M G2 NULO FIN GENERACION <4 m/sOR <1421rm ROTOR PASO MEC G2 ALARMA EJE ALARMA EJE 4<v<10 m/s >7 m/s FALLO AM G2 SI SI STANDBY AUTO ROTOR >25 m/sAND <0rpm PARO SI SI NO NO NO 3 consec 3 consec NO ARRANQUE MEC G1 FALLO AM G1 5.3.4 REVISIÓN VIENTO 4/11 ARRANQUE MEC G1 >1347rpm >1500rpm >1418rpm >1425rpm STANDBY AUTO ARRANQUE ELEC G2 (R G1 Ok) (RG2 Enganche) <1421rpm <1425rpm (R G1 Ok) BAJADA GENERACION ARR E G1 NULO PASO M G2 NULO ARR E G2 NULO ARR M G1 NULO =0rpmFIN GENERACION =0rpm =0rpm (R G1 Min) >1418pm <1425rpm (R G1 Ok) (R G1 Ok) (R Paro) (R Paro) (R Paro) TODO MAIN >1580rpm ALARMA ROTOR 10 min 10 min 10 min 10 min 10 min 10 min FRENO FRENO FRENO FRENO FRENO FRENO ALARMA FRENO ALARMA FRENO ALARMA FRENO ALARMA FRENO ALARMA FRENO ALARMA FRENO =0rpm PARO <1502rpm (R G2 Min) ARRANQUE ELEC G1 G1 PASO MEC G2 G2 (R G2 Ok) (R G1 Enganche) 5.3.5 REVISIÓN ROTOR 5/11 t>10min t>10min t>10min ALARMA EJE ARR E G2 NULO t>10min STANDBY AUTO 3 consec ALARMA EJE SI SI PASO MEC G2 VIENTO 4<v<10m/s >1347rpm >7 m/s >1425rpm FALLO AM G2 3 consec SI (V_Init) SI (V G2) VIENTO ROTOR ROTOR ARRANQUE MEC G1 ARR M G1 NULO ARR E G1 NULO FALLO AM G1 ALARMA ARRANCADOR PASO M G2 NULO ALARMA ARRANCADOR BAJADA DE GEN NO NO NO NO NO NO NO NO SI SI 3 consec 3 consec ARR 2 OK ROTOR ROTOR ARRANQUE ELEC G1 ARRANQUE ELEC G2 (Tiempo Arr Max) (Tiempo Arr Max) (Tiempo Arr Max) (Tiempo Arr Max) Fin Arr AND R=1500 rpm Fin Arr AND R=1500 rpm Fin Arr AND R=1500 rpm ARRANCADOR ARRANCADOR (Arr 1 Ok) (Arr 1 2 Ok) G2 ARR 1 OK FALLO AE G1 FALLO AE G2 SI (R G1 Enganche) SI (R G2 Enganche) (Arr 2 Ok) G1 5.3.6 REVISIÓN ARRNAQUE 6/11 PASO MEC G2 ARRANQUE ELEC G2 BAJADA GENERACION G2 ARRANQUE ELEC G1 G1 <0,5A (30seg) <1A (60seg) <0,5A (30seg) <1A (60seg) >15A (60seg) <13A (60seg) Alarma Arrancador Alarma Circuito Alarma Arrancador Alarma Circuito I_Inferior I_Superior 5.3.7 REVISIÓN INTENSIDAD 7/11 >?? G >80º ALARMA BIBRACION ALARMA TEMPERATURA TODO AUTO MAQUINA ON TODO AUTO MAQUINA ON PARO <70º and R=0rpm 5.3.8 REVISIÓN TEMPERATURA Y VIBRACIÓN FLUJO VIBRACIÓN FLUJO TEMPERATURA 8/11 ON AND R>0rpm AND 10min TODO MAIN ROTOR OFF AND R=0rpm AND 10min ALARMA FRENO 5.3.9 REVISIÓN FRENADO 9/11 ALARMA ORIENTACION A TODO AUTO ORIENTACION FALLO ORIENTACION A FALLO POSICION A VELETA SI 5 consec VIENTO LEXIUM 05 OK SI NO NO >4m/s AND >5º AND 4 min ORIENTACION OK 5.3.10 REVISIÓN ORIENYTACIÓN AUTOMÁTICA 10/11 ALARMAS ORIENTACION +/- 90º FALLO ORIENTACION A FALLO POSICION A VELETA LEXIUM 05 OK SI NO Alarma F, V OR R AND 5 min ORIENTACION OK 5.3.11 REVISIÓN ORIENTACIÓN DE EMERGENCIA 11/11