Diseño de aplicación para formación en controladores PID Integrados en PLC

Equation Chapter 1 Section 1 Trabajo Fin de Máster Máster Universitario en Ingeniería Electrónica, Robótica y Automática Diseño de Aplicación para Formación en Controladores PID Integrados en PLC Dpto. Teoría de la Señal y Comunicaciones Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Autor: Daniel Alejandro Lara Viera Tutor: Dr. Luis Fernando Castaño Castaño Sevilla, 2019 iii Trabajo Fin de Máster Máster Universitario en Ingeniería Electrónica, Robótica y Automática Diseño de Aplicación para Formación en Controladores PID Integrados en PLC Autor: Daniel Alejandro Lara Viera Tutor: Dr. Luis Fernando Castaño Castaño Dpto. de Ingeniería de Sistemas y Automática Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2019 v Proyecto Fin de Máster: Diseño de Aplicación para Formación en Controladores PID Integrados en PLC Autor: Daniel Alejandro Lara Viera Tutor: Dr. Luis Fernando Cataño Castaño El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros: Presidente: Vocales: Secretario: Acuerdan otorgarle la calificación de: Sevilla, 2019 El Secretario del Tribunal vii A mis padres Renán y Martha. ix Agradecimientos Quisiera agradecer primeramente a Dios, por darme la oportunidad de venir a realizar mis estudios en una nación tan grande como lo es España. Quiero hacer llegar de igual modo mis agradecimientos a mi tutor Luis Fernando Castaño Castaño por permitirme desarrollar un proyecto junto a él, demostrando siempre un gran apoyo, consejo y guía en todo momento de la realización y culminación de este trabajo. Como poder no mencionar de igual manera a mis padres Renán y Martha que fueron los pilares fundamentales de mi vida, me han demostrado por sus enseñanzas que nada en la vida resulta fácil desde un inicio, todo en lo que se emprenda conlleva un sacrificio enorme día con día y que de ellos he aprendido muy bien porque me lo demuestran con sus acciones, sus ganas de salir adelante y su profesionalismo al desenvolverse en cada uno de los ámbitos laborales que ellos ocupan. Aunque vosotros padres míos no puedan estar presentes el día que yo defienda este trabajo ya que una larga distancia nos separa por el momento, estoy seguro que de manera espiritual siempre me están acompañando y nunca me dejarán solo, sé de igual manera que con sus buenos deseos sabré salir victorioso de este objetivo propuesto. Quiero agradecer de igual manera a mis hermanos y demás miembros de mi familia que me han hecho una inmensa falta en todo esto tiempo que no he podido verlos. Finalmente agradecer a mi novia Jossethe que es un apoyo incondicional en todo este tiempo que he pasado en España, a mis compañeros de aula Alexis Y Mauricio que fueron un apoyo en todo momento en la realización de este arduo trabajo. Daniel Alejandro Lara Viera Sevilla, 2019 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1. Especificaciones Motor DC. 5 Tabla 2. Características clave sensor BES M08MI-PSC20B-BV03. 6 Tabla 3. Instrucciones básicas. 19 Tabla 4. Normalización y escalamiento. 19 Tabla 5. Parámetros de entrada del PID_Compact. 22 Tabla 6. Parámetros de salida del PID_Compact. 22 Tabla 7. Herramientas empleadas y eventos disponibles. 24 Tabla 8. Datos obtenidos experimentalmente. 28 xvii ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. PLC SIMATIC S7-1200 CPU 1214C AC/DC/Rly. [1] 3 Figura 2. Signal Board 1232 AQ 1 x 12 bits 6ES7 232-4HA30- 0XB0. [1] 4 Figura 3. Vista delantera SIMATIC HMI KTP700 Basic PN. [1] 4 Figura 4. Motor DC 24v DC 5600 RPM. 5 Figura 5. Sensor Inductivo BES M08MI-PSC20B-BV03. 5 Figura 6. Diodo LED rojo. 6 Figura 7. Fotorresistencia. 7 Figura 8. Módulo Controlador de velocidad variable PWM de corriente continua. 7 Figura 9. Esquema de conexionado PC-PLC-PANEL-SWITCH. 8 Figura 10. Esquema de conexionado PLC-Motor DC (Lazo de control cerrado). 9 Figura 11. Imagen inicial Tia Portal. [2] 10 Figura 12. Vista del portal de Tia Portal. 11 Figura 13. Vista del proyecto Tia Portal. 11 Figura 14. Agregar PLC. 12 Figura 15. PLC sin especificar. 12 Figura 16. Reconocimiento PLC. 13 Figura 17. Vista previa del PLC. 13 Figura 18. Agregar dispositivo HMI. 14 Figura 19. Conexión de la SIMATIC HMI con el PLC. 14 Figura 20. Vista previa de la HMI. 15 Figura 21. Dispositivos, redes y direcciones IP. 15 Figura 22. Iconos de compilar, cargar e iniciar la simulación respectivamente. 16 Figura 23. Icono de observación 16 Figura 24. Vista del programa principal PLC (main). 16 Figura 25. Agregar bloque de función. 17 Figura 26. Vista de la función. 17 Figura 27. Agregar bloque de alarma cíclica. 18 Figura 28. Vista de la alarma cíclica donde se ejecutará en controlador PID. 18 Figura 29. Normalizado de valores. 20 Figura 30. Instrucción NORM_X. 20 Figura 31. Escalado de valores. 20 Figura 32. Instrucción SCALE_X. 21 Figura 33. Instrucción PID_Compact. 21 Figura 34. Pantalla HMI. 23 xix Figura 35. Conexión de variables PLC-HMI. 24 Figura 36. Planta del proceso (Motor DC) 25 Figura 37. Consideraciones sobre curva estática del motor DC 25 Figura 38. Medición de velocidad en caso de un pulso por rotación. 26 Figura 39. Normalizado y escalado del rango de operación del motor DC. 26 Figura 40. Acoplamiento del motor DC con el motor generador 27 Figura 41. Curvas RPM del motor DC, voltaje del generador VS voltaje emitido al diodo LED. 27 Figura 42. Diagrama implementado para la variable de control. 28 Figura 43. Normalizado y escalado del rango de operación de diodo LED. 28 Figura 44. Diagrama de flujo del sistema de velocidad. 29 Figura 45. Diagrama de flujo del HMI. 30 Figura 46. Activar contador rápido. 31 Figura 47. Configuración de los parámetros del HSC. 31 Figura 48. Configuración entrada de hardware del HSC. 32 Figura 49.Funciones y alarma cíclica. 32 Figura 50. Programación función DÍNAMO. 33 Figura 51. Programación función ESCALAMIENTO CV. 33 Figura 52. Programación función RPM. 34 Figura 53.Programación función ESCALAMIENTO PV. 34 Figura 54. Programación main principal. 35 Figura 55. Variables utilizadas en el proyecto. 35 Figura 56. PID_Compact en una alarma cíclica. 36 Figura 57. Tipo de regulación del PID_Compact. 36 Figura 58. Configuración de los parámetros entrada y salida del PID_Compact. 37 Figura 59. Configuración de los límites del valor real del PID_Compact. 37 Figura 60. Puesta de servicio PID_Compact. 38 Figura 61. Configuración sintonización fina PID_Compact. 38 Figura 62. Sistema de optimización completa. 39 Figura 63. Constantes PID_Compact. 39 Figura 64. Pantalla principal HMI. 40 Figura 65. Pantalla secundaria HMI – Tendencias del sistema. 40 Figura 66. Configuración de variables en el visor de curvas del HMI. 41 Figura 67. Pantalla secundaria HMI – rpm VS Voltaje del generador. 41 Figura 68. Configuración de variables en un campo E/S del HMI. 42 Figura 69. Variables HMI. 42 Figura 70. Tendencias PID motor DC en una pantalla de operador. 43 Figura 71. Relación velocidad voltaje en una pantalla de operador. 43 Notación CV DC GND EFC HSC HMI m PID PLC PV Variable de control Corriente Directa Tierra o Masa Elemento Final de Control Contador rápido (High Speed Control) Interfaz humano-máquina Mili (prefijo = 10−3) Controlador Proporcional, Integral y Derivativo Controlador lógico programable Variable del proceso PWM Modulación por ancho de pulsos (Pulse width modulation) RPM Revoluciones por minuto SP Consigna (Punto fijo) V Voltios (medida de tensión eléctrica) 1 1 INTRODUCCIÓN n este capítulo trata de explicar por qué es importante este trabajo así como sus objetivos. También podrá encontrar una estructura general del mismo. 1.1 Motivación La automatización de procesos y las técnicas de control en la elaboración de productos es un problema creciente en diversas industrias, donde el control de las distintas variables dinámicas son temas fundamentales de desarrollo e innovación para garantizar calidad, productividad y competencia de los productos. El desarrollo e innovación de tales procesos pueden ser tratados en un laboratorio donde se pueda simular y controlar una amplia gama de configuraciones para procesos de producción industriales típicos, en el cual intervengan áreas multidisciplinarias, las mismas que se encargan de la adquisición de nuevos productos, construcción de procesos, solución de fallas y sistemas de control. Los sistemas de control se efectúan mediante un conjunto de componentes mecánicos, hidráulicos, eléctricos y/o electrónicos que interconectados, recogen información acerca del funcionamiento del proceso, comparan este funcionamiento con datos previos y si es necesario, modifican el proceso para alcanzar el resultado deseado. Para estudiarlo, es necesario suponer que sus componentes forman conjuntos, que reciben una orden o entrada y producen una respuesta o salida. Es por ello que se ha desarrollado diferentes guías de formación de control automático, en el cual los estudiantes e interesados en la rama de automatización realicen diferentes prácticas con controladores PID integrados en PLC, con el fin de reforzar el conocimiento teórico-práctico adquirido en el aula de clase. Integrando entonces los recursos humanos, tecnológicos y las competencias intelectuales se ha diseñado e implementado diferentes guías de formación para el laboratorio de Control, que sirva como instrumento de aprendizaje para los estudiantes de la Universidad de Sevilla. Entendiendo que los estudiantes necesitan conocer el funcionamiento de diferentes procesos industriales, se ha construido dichas aplicaciones de formación, migrando hacia nuevas tecnologías del sector industrial, el cual complemente sus conocimientos y permita la familiarización con aplicaciones industriales para que sea de gran ayuda en su vida profesional. El desarrollo de ésta aplicación de formación no solo ayuda al aprendizaje del estudiante, sino también a conocer la evolución tecnológica, teniendo en cuenta que el futuro ingeniero necesita familiarizarse con el control y automatización de procesos, debido a que la industria maneja una amplia gama de variables dinámicas, además los estudiantes puedan realizar prácticas relacionadas con sus diferentes asignaturas, como conocer el funcionamiento de sensores, actuadores, elementos de control final, a más de fomentar los conocimientos adquiridos en clase al manejar dispositivos reales utilizados a nivel industrial. E Science is not perfect, it is often misused, it is only a tool, but it is the best tool we have, it corrects itself, it is always evolving and can be applied to everything. With this tool we conquer the impossible - Carl Sagan - 2 1.2 Objetivos del Trabajo de Fin de Master El objetivo principal de este Trabajo Fin de Master (TFM) es el diseño de aplicación para formación en controladores PID integrado en PLC. Para ello, se han realizado diferente guías intuitivas y amigables ante el estudiante, como material se han utilizado un PLC con su correspondiente pantalla táctil que nos permite interactuar con ellos. Más concretamente, se ha se ha realizado un PID de un motor DC, además se ha diseñado una interfaz hombre-máquina (HMI) visualizando en diferentes pantallas permitiéndonos monitorear todo el proceso. Para alcanzar la meta propuesta en este TFM ha sido necesario la consecución de cada uno de los objetivos que se detallan a continuación:  Análisis del Hardware presentado en todo el proceso.  Diseñar los esquemas de conexionado PLC-motor con sus deferentes sensores y actuadores, además el enlace PC-PLC-HMI-SWITCH.  Realizar el PID con los escalados adecuados de las entradas y salidas del PLC, todo esto se programará en Tia Portal. Dado que todos los dispositivos usados en el marco del TFM son de Siemens.  Realizar un HMI para monitorear las tendencias del PID y visualizar la relación velocidad vs voltaje.  Comprobar el correcto funcionamiento total del proceso cumpliendo: o Respuesta del sistema a seguimiento de referencias. o Respuesta del sistema ante perturbaciones.  Elaborar las diferentes guías de prácticas de formación a distintos niveles. 1.3 Estructura del Trabajo de Fin de Master A continuación, se muestra la estructura que conforma el Trabajo de Fin de Máster.  Capítulo 1. Introducción Dedicado a hacer una breve introducción sobre la importancia de la automatización de procesos señalando la aplicación propuesta, los objetivos a realizar y este propio subapartado.  Capítulo 2. Hardware Dedicado a describir brevemente los componentes que conforman el proyecto, así como la arquitectura que se ha implementado. También indica sus diferentes esquemas de conexión.  Capítulo 3. Software Dedicado a explicar el uso del programa Tia Portal, la interfaz, la programación del PLC y pantallas HMI, las instrucciones utilizadas en el trabajo, funciones y alarmas cíclicas en los bloques del programa y cómo realizar la conexión de los elementos.  Capítulo 4. Entradas y Salidas PLC Encargado de indicar detalladamente la planta a tratar, la entrada analógica y digital, además de la salida analógica del PLC.  Capítulo 5. Desarrollo Dedicado a la configuracipon del contador rápido. También se indica el desarrollo del controlador PID con su sintonizado, asi como el desarrollo de la pantalla HMI.  Capítulo 6. Pruebas Dedicado a explicar la respuesta del sistema a seguimiento de referencias y ante perturbaciones.  Capítulo 7. Conclusiones Encargado de mostrar, como su nombre indica, las conclusiones obtenidas e indicar posibles mejoras. 3 2 HARDWARE ste capítulo indica la configuración física que se ha realizado en el marco del proyecto. Para ello, se incluye una descripción general de los distintos componentes que lo conforman y el conexionado de éstos para su correcto funcionamiento. Los principales componentes y conexionados en cuanto al hardware que se ocupa para este trabajo son los que se indican a continuación: 2.1 Componentes El proyecto consta de un PLC S7-1200 de Siemens, una pantalla SIMATIC HMI de Siemens, un switch SCALANCE XB005 de Siemens, 3 cables de red, una fuente de alimentación de 24V, motores DC, un sensor inductivo, un diodo LED, una fotorresistencia y módulo PWM. En los apartados siguientes se va a realizar una breve descripción tanto del PLC, la pantalla y los diferentes sensores y actuadores para realizar el control PID. Del resto de componentes solo cabe mencionar que el switch SCALANCE XB005 permite conectar los 3 dispositivos. 2.1.1 PLC S7-1200 El controlador SIMATIC S7-1200 es el modelo compacto para pequeños sistemas de automatización que requieran funciones simples. Gracias a su diseño compacto, su bajo costo y sus potentes funciones, los sistemas de automatización S7-1200 son idóneos para controlar tareas sencillas. El modelo de este PLC es el CPU 1214C AC/DC/Rly, con referencia 6ES7214-1BG40-0XB0, véase la figura 1. Además, el PLCs utilizado llevan una Signal Board AQ 1 x 12 bits con referencia 6ES7 232- 4HA30- 0XB0, que nos permite tener una señal de salida analógica, la cual se describirá en el apartado 2.1.2, además se cuenta con una botonera. Para su alimentación se conecta directamente a la red eléctrica mediante un enchufe. Figura 1. PLC SIMATIC S7-1200 CPU 1214C AC/DC/Rly. [1] Para mayor información ir al Anexo 4 Datasheet S7-1200 CPU 1214C AC-DC-Rly. E 4 2.1.2 Signal Board Los Signal Boards de medida analógica, proporcionan canales de entrada y salida analógicos adicionales, por medio de éste se cerrará el lazo e control permitiéndonos variar el voltaje que será emitido hacia el diodo LED, cabe recalcar que la salida analógica de éste módulo es de +/-10V DC Figura 2. Signal Board 1232 AQ 1 x 12 bits 6ES7 232-4HA30- 0XB0. [1] Para mayor información ir al Anexo 5 Datasheet Analog Output SB 1232 1 AO +/-10V DC 2.1.3 Pantalla HMI Se ha utilizado el modelo KTP700 Basic PN con referencia 6AV2123-2GB03-0AX0, la cual tiene una pantalla 7'' TFT, 800 x 480 pixeles con 65536 colores como se puede observar en la Figura 3, además de proporcionar un interfaz PROFINET, el mismo que permite la comunicarnos con el PLC. Cabe destacar que dicha pantalla se puede usar de forma táctil. Para su conexionado con el resto de elementos es necesario saber que tiene que alimentarse a DC 24V. En la pantalla HMI se visualizará las tendencias de las diferentes variables del controlador PID, así como las señales de entrada y salida del PLC. Figura 3. Vista delantera SIMATIC HMI KTP700 Basic PN. [1] Para mayor información ir al Anexo 1 Datasheet HMI KTP700 Basic PN. 5 2.1.4 Motor DC El motor de corriente continua (motor DC) es una máquina que convierte la energía eléctrica en mecánica, provocando un movimiento rotatorio. En algunas modificaciones, ejercen tracción sobre un riel. Estos motores se conocen como motores lineales. Para esta práctica, este es un actuador el cual variará conforme la variable del proceso aumente o disminuya compensando para así llegar a la consigna deseada. El motor con el cual se realiza el proyecto se observa en la Figura 4. Figura 4. Motor DC 24v DC 5600 RPM. Las especificaciones técnicas del fabricante para el Motor DC se puede observar de una manera detalla en la Tabla1. Atributo Valor Suministro de Voltaje 24v DC Tipo de Motor DC Brushed Velocidad de Salida 5600 rpm Par de Salida Máximo 2.3Ncm Núcleo Núcleo de Hierro Tabla 1. Especificaciones Motor DC. 2.1.5 Sensor Inductivo El sensor inductivo se utiliza para detectar el número de vueltas que gira el motor, al determinar en número de vueltas se obtendrá su frecuencia y por consiguiente sus revoluciones por minuto, el modelo del sensor es BES M08MI-PSC20B-BV03 el cual se puede observar en la Figura 5. Figura 5. Sensor Inductivo BES M08MI-PSC20B-BV03. 12 si no se conoce con que PLC se está trabajando, además de reconocer el Signal Board que contiene los PLCs del laboratorio de control. Figura 14. Agregar PLC. Una vez agregado, la vista se observa en la Figura 15. En dicha vista se puede apreciar el PLC sin especificar, por consiguiente, se procede a dar un click en determinar, reconociendo directamente el PLC que se está utilizando, una forma de visualizar si se reconoció correctamente el PLC es activar la opción de parpadear como podeos ver en la Figura 16. Figura 15. PLC sin especificar. 13 Figura 16. Reconocimiento PLC. Una vez reconocido el PLC, la vista es la observada en la Figura 17. En esta vista se puede observar la configuración del dispositivo para administrarle la dirección correcta, los bloques de programa, variables, tipos de datos, tablas de observación, etc. Figura 17. Vista previa del PLC. De igual forma, se agrega otro dispositivo que en este caso es una pantalla SIMATIC HMI como se puede observar en la Figuro 18. Por consiguiente y buscando el modelo de la pantalla que es éste caso es una pantalla de 7 pulgadas 6AV2 123-2GB03-0AXO, tal y como se puede apreciar en la Figura 19. 14 Figura 18. Agregar dispositivo HMI. Figura 19. Conexión de la SIMATIC HMI con el PLC. Una vez realizado todos los pasos dependiendo del tipo de configuración que se desea, se tiene la vista observada en la Figura 20, pudiendo modificar imágenes, plantillas, variables, etc. 15 Figura 20. Vista previa de la HMI. Tras agregar los diferentes dispositivos, en el apartado de dispositivos y redes se pueden consultar las distintas conexiones que hay en vista de redes. En la Figura 21 se puede observar que se unen mediante una conexión PN/IE, cada una con sus diferentes direcciones IP. Esto va a permitir que, a la hora de programar la pantalla, se pueda establecer una conexión entre las variables de la pantalla y las del PLC. Figura 21. Dispositivos, redes y direcciones IP. Siempre se debe tener a vista el icono de compilar y cargar al dispositivo. Si no se dispone de los dispositivos físicos, se puede utilizar el icono que permite iniciar la simulación. Se puede acceder a ellos desde cualquier pantalla ya que se encuentran en la barra de herramientas superior, véase la Figura 22. 16 Figura 22. Iconos de compilar, cargar e iniciar la simulación respectivamente. Cabe mencionar establecer la conexión online a la hora de hacer un programa en un PLC, esta conexión que se establece con el dispositivo permite ver qué ocurre a tiempo real en el programa gracias al icono mostrado en la Figura 23. Además, esta opción también permite visualizar alertas sobre cualquier incidente con el dispositivo. Figura 23. Icono de observación 3.2 Programación PLCs Para programar un PLC hay que tener en cuenta que existen diferentes tipos de bloques. Existen bloques de organización (OB), como el main que se puede observar en la Figura 24, que se ejecutan cíclicamente y dentro de ellos se pueden llamar a otros bloques; bloques de función (FB) que son bloques lógicos que depositan su valor de forma permanente en el bloque de instancia permitiendo así el uso de la función en otro bloque de instancia distinto; funciones (FC) que consisten en bloques lógicos sin memoria y bloques de datos (DB) para almacenar datos del programa. Figura 24. Vista del programa principal PLC (main). Así mismo para que la programación sea de forma ordenada y tenga cierto nivel jerárquico se utiliza funciones dentro de las cuales se programaran cada una de las entradas y salidas del PLC. Por lo tanto, se da un click en agregar nuevo bloque y se procede a seleccionar función como se puede observar en la Figura 25. 17 Figura 25. Agregar bloque de función. Una vez seleccionado se tiene un nuevo bloque de función como puede observar en la Figura 26, en donde se programa que entradas y que salidas se necesita, hay que tener en cuenta que las funciones deben ser llamadas en el bloque de organización principal. Figura 26. Vista de la función. Dentro del proyecto se utiliza 2 bloques de organización (OB), el principal denominado main, anteriormente mencionado y una alarma cíclica. Por lo tanto, para colocar ésta alarma cíclica, se da un click en agregar nuevo bloque y se procede a seleccionar alarma cíclica como se puede observar en la Figura 27. 18 Figura 27. Agregar bloque de alarma cíclica. Una vez seleccionado se tiene un nuevo bloque de organización como se aprecia en la Figura 28, donde se ejecutará el controlador PID. Figura 28. Vista de la alarma cíclica donde se ejecutará en controlador PID. 19 3.2.1 Lenguaje PLCs El lenguaje de programación para el programa principal, la alarma cíclica y las funciones se utiliza el lenguaje KOP, lenguaje de contactos, el cual es muy intuitivo al momento de programar. 3.2.2 Instrucciones básicas empleadas en PLCs Al programar Tia Portal tiene una ventana de favoritos que permite colocar los elementos más usados, como se puede observar en la Figura 23. Existe también una ventana de instrucciones, con las diferentes carpetas, sean estas instrucciones básicas, avanzadas, tecnológicas, de comunicación y de paquetes opcionales, como se puede apreciar en la Figura 24. En el proyecto se ha hecho uso de las diferentes instrucciones, por ello en la Tabla 3 se exponen algunas de las instrucciones básicas utilizadas. Para proceder a explicar las instrucciones faltantes de manera más detallas, ya que son las que tienen mayor relevancia en el proyecto propuesto. Instrucción Básica Gráfico Característica General Permite introducir un nuevo segmento en el programa. General Permite introducir instrucciones, como p.e. MOVE. General Permite crear ramas paralelas. General Permite cerrar las ramas creadas. Operaciones Lógicas con bits -| |- Contacto normalmente abierto. Operaciones Lógicas con bits -| / |- Contacto normalmente cerrado. Operaciones Lógicas con bits -( )- Asignar asignación. Operaciones Lógicas con bits -( S )- Activar salida Operaciones Lógicas con bits -( R )- Desactivar salida. Funciones Matemáticas Permite restar un numero entero de otro. Tabla 3. Instrucciones básicas. Por otro lado, de las instrucciones faltantes del proyecto se indican en la Tabla 4. Este tipo de instrucciones permiten normalizar, escalar las entradas y salidas del PLC. Estas instrucciones se encuentran de igual forma en instrucciones básicas. NORM_X Normaliza el rango de operación de 0 a 1. SCALE_X Escala el rango de operación de 0 a 27648 bits. Tabla 4. Normalización y escalamiento. 20  Normalizar La instrucción normalizar nos permite normalizar el valor del parámetro VALUE mapeándolo en una escala lineal como se puede ver en la Figura 29. Los parámetros MIN y MAX sirven para definir los límites de un rango de valores que se refleja en la escala. En función de la posición del valor que se debe normalizar en este rango de valores, el resultado se calcula y se deposita en el parámetro OUT. Si el valor que se debe normalizar es igual al valor del parámetro MIN, el parámetro OUT devuelve el valor "0.0". Si el valor que se debe normalizar es igual al valor del parámetro MAX, el parámetro OUT devuelve el valor "1.0". Figura 29. Normalizado de valores. En la Figura 30 se puede apreciar gráficamente como se muestra en Tia Portal la función normalizado. Figura 30. Instrucción NORM_X.  Escalar La instrucción escalar escala el valor de la entrada VALUE mapeándolo en un determinado rango de valores. Al ejecutar la instrucción escalar, la entrada VALUE se escala al rango de valores definido por los parámetros MIN y MAX. El resultado de la escala es un número entero que se deposita en la salida OUT. Figura 31. Escalado de valores. En la Figura 32 se puede apreciar gráficamente como se muestra en Tia Portal la función escalado. 21 Figura 32. Instrucción SCALE_X. 3.2.3 Instrucción Tecnológica empleada en el PLC La instrucción tecnológica que se necesita en el proyecto es el PID_Compact la cual ofrece un regulador PID con optimización integrada para los modos automático y manual. El PID_Compact se llama en un periodo constante del tiempo de ciclo del OB (preferentemente en un OB de alarma cíclica). En la Figura 33 se puede apreciar la instrucción PID_Compact la cual se encuentra en las instrucciones tecnológicas, ésta instrucción se debe arrastrar a una alarma cíclica como se menciona antes. Figura 33. Instrucción PID_Compact. A continuación, se describe algunos datos importantes acerca del PID_Compact. 3.2.3.1 Tiempo de muestreo del algoritmo PID Dado que el sistema regulado necesita cierto tiempo para responder a un cambio del valor de salida, no es razonable calcular este valor en cada ciclo. El tiempo de muestreo del algoritmo PID es el tiempo entre dos cálculos del valor de salida. Este se determina durante la optimización y se redondea a un múltiplo del tiempo de ciclo. Todas las demás funciones de PID_Compact se ejecutan con cada llamada. 3.2.3.2 Parámetros de entrada PID_Compact En el trabajo planteado se utiliza la entrada Input debido a que el control PID se realizaa en porcentaje. 28 Figura 42. Diagrama implementado para la variable de control. Es un poco complejo entender la variable de control debido a que intervienen diferentes componentes electrónicos y depende uno del otro, es por eso que se realiza una tabla en donde se puede visualizar los rangos de operación de todos los componentes como se puede observar en la Tabla 9. Voltaje emitido al diodo LED Resistencia de la fotorresistencia LDR Porcentaje PWM del variador de velocidad DC RPM del motor DC Voltaje del generador 10300 - 3,7 v 100 Ω 10% 780 0,01v 4000 - 1,5 v 10 MΩ 75% 4080 1v Tabla 8. Datos obtenidos experimentalmente. Por medio de la tabla presentada deducimos el rango de operación al cual se debe normalizar y escalar el, obtenido como resultado una salida en porcentaje como se puede observar en la Figura 43. Figura 43. Normalizado y escalado del rango de operación de diodo LED. Como se puede observar se tiene una variable de control que va a actuar indirectamente debido a la circuitería implementada, esto hay que tener en cuenta al momento de programar en el PLC como se procede a ver en el capítulo 5. 29 5 DESARROLLO L desarrollo de la aplicación se empezará realizando diferentes diagramas poniendo en claro el control que se va a aplicar, una vez claro el sistema se procede a la configuración de dispositivos de control, además visualizar el proceso, con la finalidad de que el sistema en lazo cerrado sea capaz de controlar de manera autónoma el proceso. Para realizar el control del sistema se utilizará un PLC, el cual recibe una señal digital de la variable del proceso de velocidad proveniente de un sensor inductivo, el PLC procesa la información de acuerdo al modo de control configurado para el proceso y envía una señal de control hacia el diodo LED con la cual variará la velocidad del motor cambiando las RPM realizando el control requerido. Además, será posible visualizar las variables del proceso y monitorear el sistema de velocidad mediante un HMI utilizando una TOUCH PANEL, que contendrá curvas de tendencias del PID, animaciones y monitoreo de las variables. 5.1 Diagrama de Flujo del Proceso La Figura 44 muestra el diagrama de flujo del proceso de velocidad, en donde se ilustra claramente el flujo de información y procesamiento, mismas que se detalla a continuación: Figura 44. Diagrama de flujo del sistema de velocidad. E 30 5.2 Diagrama de Flujo del HMI La Figura 46 muestra el diagrama de flujo de las operaciones que se ejecutan en la TOUCH PANEL (KTP700 Basic Color PN), para el cambio de punto de consigna y del valor de las constantes PID, además de la visualización de la generación del motor DC. Figura 45. Diagrama de flujo del HMI. Una vez explicado cómo funciona el sistema por medio de los diferentes diagramas, se empleará como realizar un PID y visualizarlo en una pantalla HMI, para lo cual se partirá de la programación empleada para la obtención de las señales de entrada y salida. El proyecto se llamará Proyecto Final, por medio del cual se describe lo más relevante en realización de un control PID visto en un HMI. 5.3 Proyecto Final Una vez montado y comprobado el conexionado como se explicó en el apartado 2.2.2, además de cargado el software Tia Portal y añadido el PLC y el HMI correctamente como lo se realizó en el apartado 3.2, se procede a configurar el contador rápido (HSC) para la entrada digital del PLC, cabe recalcar que la señal obtenida viene dada por un sensor inductivo. 5.3.1 Contador Rápido (HSC) Para la configuración del HSC se debe cliclear en las propiedades el PLC, en donde se despliega las mismas, dirigiéndonos hacia los contadores rápidos. En los contadores rápidos se selecciona HSC1 con el cual se va a trabajar, como se puede apreciar en la Figura 47. Además, se tienes que dar un click en activar este contador rápido para trabajar con él y tener la dirección determina por defecto que en nuestro caso es la ID1000. 31 Figura 46. Activar contador rápido. Por otro lado, se tienes que seleccionar el modo de contaje en frecuencia, y fase de servicio monofásica ya que se tiene un único pulso por rotación como se puede observar en la Figura 48. Colocamos el período de medición de frecuencia en 1 segundo. Figura 47. Configuración de los parámetros del HSC. Seguidamente se debe seleccionar la entrada de hardware del PLC, la cual usaremos la entrada %I1.0 cómo se puede observar en la Figura 49, existen 14 entradas digitales, las primeras 8 están siendo utilizadas por una botonera, las otras 6 están libres. 32 Figura 48. Configuración entrada de hardware del HSC. Una vez configurado la entrada digital, se procede a cargar las funciones dentro de los bloques de programas como se explica en el apartado 3.2. 5.3.2 Funciones y Alarma Cíclica Las funciones y la alarma cíclica que se utiliza en el proyecto se pueden visualizar en la Figura 50. Estas funciones y alarmas se ejecutar conjuntamente. Figura 49.Funciones y alarma cíclica. 33 En este caso se detallará la programación de cada una de las funciones que van sujetas al main, finalizando con la alarma cíclica por medio de la cual se ejecuta el PID_Compact. En la Figura 51 se puede apreciar la programación de la función DÍDAMO, la cual nos permite obtener el voltaje del generador. Figura 50. Programación función DÍNAMO. En la Figura 52 se puede apreciar la programación de la función ESCALAMIENTO CV, la cual nos permite obtener el escalado de mi salida del PLC en tensión, teniendo en cuenta que la salida es de ±10 v, se programa para una tensión de salida de 1,5 a 3,7 voltios. Figura 51. Programación función ESCALAMIENTO CV. 34 En la Figura 53 se observa la programación de la función RPM, la cual nos permite obtener las revoluciones por minuto de motor DC, en éste caso existe una operación aritmética, ésta realiza una multiplicación de la frecuencia obtenida en un segundo por 60 segundos, dándonos como resultado rpm. Figura 52. Programación función RPM. En la Figura 54 se visualiza la programación de la función ESCALAMIENTO PV, en la cual nos permite tener el escalado de mi entrada de señal de entrada hacia el PLC, ésta esta escalada en su rango de operación. En la programación de esta función hay que tener en cuenta que se debe invertir el proceso ya que si no se invierte se realiza un control PID indirecto, para lo cual se coloca un SUB, éste es un operador aritmético el cual resta la salida normalizada entre 0.0 y 1.0 de 1, al realizar dicha operación ya me invierte y procedo a escalar. Figura 53.Programación función ESCALAMIENTO PV. 35 Teniendo las funciones de mis señales de entrada y salida, se procede a arrastrar las funciones hacia el main principal, ayudándonos a tener una programación en orden y jerarquizada. En la Figura 55 se puede observar algunas de las funciones colocadas en el main. Para mayor detalle de la programación consulte en el anexo 4. Figura 54. Programación main principal. Antes de detallar la configuración del PID, se indicará las variables, tipos de datos y direcciones como se muestra en la Figura 56. Figura 55. Variables utilizadas en el proyecto. 36 5.3.3 PID Para configurar el controlador PID, se debe insertar el PID_Compact en la alarma cíclica como se puede observar en la Figura 57. Existen dos maneras de configurar el PID una es dando click derecho en la instrucción y seleccionando propiedades, y la otra es dando click en la instrucción en la esquina superior derecha. Se puede apreciar que existen dos dibujos los cuales uno abre la configuración y el otro la ventana para poner en servicio el PID, en esta última es donde se realiza la autosintonización. Figura 56. PID_Compact en una alarma cíclica. En el presente proyecto se adapta el tipo de regulación general como se puede observar en la Figura 58, en donde se manejará porcentajes, hay que destacar que existen distintos tipos de regulación como temperatura, caudal, presión, longitud, etc. Figura 57. Tipo de regulación del PID_Compact. 37 Por otro lado, para configurar los parámetros que van a intervenir en el PID_Compact, hay que tener claro que en nuestro caso se tiene un tipo de regulación general para lo cual, al momento de configurar la entrada y salida, se selecciona INPUT Y OUTPUT respectivamente y añadir los parámetros necesarios como indica la Figura 58. El setpoint en este proyecto no es normalizado ni escalado debido a que es asignado por el programador. Figura 58. Configuración de los parámetros entrada y salida del PID_Compact. De igual manera se tiene que ajustar los límites del valor real, en nuestro caso se ajusta el límite inferior en 0% y el límite superior en 100% como se puede observar en la Figura 60, esto se verá reflejado en la gráfica al momento de sintonizar. Figura 59. Configuración de los límites del valor real del PID_Compact. 44 7 CONCLUSIONES Y FUTUROS TRABAJOS Se ha diseñado e implementado una aplicación para formación en controladores PID integrados en PLC, permitiendo este fomentar conocimientos de una forma más práctica puesto que en el proceso de velocidad, permite familiarizarse con el control y automatización industrial. Además, hay que mencionar que la programación propuesta se ha elaborado de la forma más simple posible haciendo uso del conocimiento adquirido durante las prácticas del máster y con la propia librería del programa, por lo que es fácil comprender para personas que nunca hayan usado el software Tia Portal. Dentro del desarrollo de este proyecto se puede mencionar que, utilizando diferentes componentes electrónicos permitiéndonos cerrar el lazo de control. Se obtuvo como resultado un excelente control lo cual indica que todos los componentes electrónicos fueron útiles en el montaje del sistema. Hay que tener en cuenta que al montar un sistema se tiene que realizar diferentes pruebas hasta estar confiadamente que los sensores y actuadores nos brinden una señal adecuada, esto permite a lo largo trabajo no tener retrasos por causa de un mal montaje. El acople realizado entre el eje del motor DC y el motor generador DC reflejó una inestabilidad debido a que su acoplamiento no era el debido, por lo cual aconsejo que se acople con algo firme, de tal manera que al funcionar el motor DC los datos adquiridos por el dínamo no presenten una medición errónea. La respuesta del sistema cumple con el seguimiento de referencias, teniendo en cuenta que el sistema al principio fallaba por los distintos componentes que integran al sistema. Por otra parte, la respuesta del sistema ante perturbaciones funciona correctamente, inyectando voltaje a la variable de control para que la variable de proceso de respuesta y se estabilice. El HMI cumple con las funciones de monitoreo y control del proceso, el cual brinda un entorno amigable y eficiente puesto que a través del mismo se puede ingresar parámetros de control, cambiar el punto de consigna y visualizar gráficas de tendencias en los cambios que se realicen en cada proceso, el cual se lo visualiza en la TOUCH PANEL KTP700. Como posibles futuros trabajos relacionados con el mismo Trabajo de Fin de Master, está la posibilidad de tener un control total sobre el motor DC, implementado y probando distintos módulos y componentes electrónicos de bajo coste. Otra posibilidad es adecuar un sistema de frenado para realizar perturbaciones de una forma automática. 45 REFERENCIAS [1] [En línea]. Available: https://w5.siemens.com/spain/web/es/industry/automatizacion/sce_educacion/Documentacion- Didactica/Documents/SIMATIC%20S71200R.pdf. [Último acceso: 01 Julio 2019]. [2] «Software SIMATIC,» [En línea]. Available: https://w5.siemens.com/spain/web/es/industry/automatizacion/simatic/tia-portal/tia_portal/pages/tiaportal.aspx. [Último acceso: 05 Julio 2019]. BIBLIOGRAFÍA Y SITIOS WEB DE CONSULTA  Siemens. S7 Controlador programable S7-1200. Manual de Sistema. Sitio web https://w5.siemens.com/spain/web/es/industry/automatizacion/simatic/Documents/S71200%20Manua l%20sistema%200411.pdf  Consulta en multitud de foros, video tutoriales y blogs de autores particulares. 46 47 ANEXOS Se encuentran como Anexos los siguientes documentos:  Guía 1: Conexionado + PID.  Guía 2: Conexionado + PID + Pantalla de operador.  Guía 3: Conexionado + PID + pantalla de operador + autosintonizado.  Programación PLC  Datasheet S71200 CPU 1214C AC-DC-Rly.  Datasheet Signal Board.  Datasheet HMI KTP700 Basic PN. GUÍA DE PRÁCTICA DE FORMACIÓN 1 Controladores PID Integrados en PLC Tema: Control de velocidad de un motor DC Objetivos de la Práctica  Configuración y conexionado de Salida Analógica.  Configuración y conexionado de entradas rápidas (sensor inductivo).  Configuración PID. Materiales Especificaciones del funcionamiento Primeramente, es necesario tener claro ciertos conceptos, por tal motivo a continuación se presenta una tabla con los conceptos más importantes a tener en cuenta en el control del sistema: Variables Definición Variable de proceso (PV) La variable de proceso es aquella que puede cambiar las condiciones del proceso. Variable de control (CV) Controla la salida del sistema Setpoint El setpont es el valor el cual se desea mantener la variable de proceso. La aplicación consiste en realizar un control de velocidad de un motor DC implementando la instrucción PID_Compact. El sistema cuenta con un sensor inductivo y su lectura se interpretará en revoluciones por minuto, el sensor detectará cada vez que gira el motor por medio de un contacto metálico como se puede observar en la Figura 1 Entrada digital %ID1000 Sensor Inductivo Figura 1. Medición de velocidad en caso de un pulso por rotación. La salida analógica se conectará un diodo LED, cuya luminosidad permite variar la resistencia de la LTD, permitiendo al módulo PWM controlar la velocidad del motor DC. Salida analógica %IQ80 Diodo LED Figura 2. Salida analógica. Listado de variables Antes de empezar la programación usted deberá definir las variables a utilizar en el programa, por lo tanto, es necesario la creación de las siguientes variables: NOMBRE TIPO DE DATO DIRECCIÓN FRECUENCIA DWord %ID1000 PV_RPM Real Asignada por el estudiante PV_RPM_NORM Real Asignada por el estudiante PV_RPM% Real Asignada por el estudiante CV_VOLTAJE Int %QW80 CV_VOLTAJE_NORM Real Asignada por el estudiante CV_VOLTAJE% Int Asignada por el estudiante SP Real %MD26 Diagrama de flujo Figura 3. Diagrama de flujo del sistema de velocidad. Plano base para realizar el conexionado del motor el lazo cerrado Figura 4. Plano base. Aplicación Se trabajará con TIA Portal (Totally Integrated Automation Portal) de SIEMENS en su versión 13 o 14 como se puede observar en la Figura 5. Figura 5. Tia Portal. Cuando se abre por primera vez el programa Tia Portal, se encuentra una pantalla tal y como se muestra en la Figura 6. Esta nos da la opción a crear un nuevo proyecto, abrir uno ya creado anteriormente o migrar un proyecto. Figura 6. Imagen inicial Tia Portal. La opción Welcome Tour redirige a la página de Siemens donde hay información y vídeos sobre el uso del programa. También en esta primera pantalla se puede ver la versión instalada del programa, mostrar la ayuda al usuario y cambiar el idioma de la interfaz. Se debe crear un nuevo proyecto, la pantalla que sale es la Figura 7. Aunque todas las opciones que dan también son accesibles dando a la vista previa del proyecto, la cual se corresponde con la figura 8. Figura 7. Vista del portal de Tia Portal. Figura 8. Vista del proyecto Tia Portal. Como se puede apreciar, una vez dentro del proyecto, es posible añadir diferentes dispositivos y crear redes entre ellos. Primeramente, se agrega el PLC, que es el componente principal en dicho proyecto. Para agregar el PLC, se debe dar un click en agregar dispositivo. Aparecerá una pantalla como en la Figura 9. Para añadir el PLC se tiene dos opciones se puede añadir directamente si se tiene el modelo exacto o se puede no especificar y usar la determinación del propio programa reconociendo directamente el dispositivo que se encuentra conectado. En el caso de este proyecto, se va a realizar sin especificar ya que permite de alguna manera ser de gran ayuda si no se conoce con que PLC se está trabajando, además de reconocer el Signal Board que contiene los PLCs del laboratorio de control. Figura 9. Agregar PLC. Una vez agregado, la vista se observa en la Figura 10. En dicha vista se puede apreciar el PLC sin especificar, por consiguiente, se procede a dar un click en determinar, reconociendo directamente el PLC que se está utilizando, una forma de visualizar si se reconoció correctamente el PLC es activar la opción de parpadear como podeos ver en la Figura 11. Figura 10. PLC sin especificar. Figura 23. Programación función RPM. En la Figura 24 se visualiza la programación de la función ESCALAMIENTO PV, en la cual nos permite tener el escalado de mi entrada de señal de entrada hacia el PLC, ésta esta escalada en su rango de operación. En la programación de esta función hay que tener en cuenta que se debe invertir el proceso ya que si no se invierte será un control PID indirecto, para lo cual se coloca un SUB, éste es un operador aritmético el cual resta la salida normalizada entre 0.0 y 1.0 de 1, al realizar dicha operación ya me invierte y se procede a escalar. Figura 24. Programación función ESCALAMIENTO PV. Teniendo las funciones de mis señales de entrada y salida se procede a arrastrar las funciones hacia el main principal, ayudándonos a tener una programación en orden y jerarquizada. En la Figura 25 se puede observar algunas de las funciones colocadas en el Main principal. Figura 25. Programación Main principal. Dentro del proyecto se utiliza un bloque de organización (OB30) alarma cíclica donde se coloca el PID_Compact. Por lo tanto, para colocar ésta alarma cíclica, se da un click en agregar nuevo bloque y se procede a seleccionar alarma cíclica como se puede observar en la Figura 26. Figura 26. Agregar bloque de alarma cíclica. Una vez seleccionado se tiene un nuevo bloque de organización como se aprecia en la Figura 26, donde se ejecutará el controlador PID. Figura 27. Vista de la alarma cíclica donde se ejecutará en controlador PID. Para configurar el controlador PID, se debe insertar el PID_Compact en la alarma cíclica como se puede observar en la Figura 28. Existen dos maneras de configurar el PID una es dando click derecho en la instrucción y seleccionando propiedades, y la otra es dando click en la instrucción en la esquina superior derecha. Se puede apreciar que existen dos dibujos los cuales uno abre la configuración y el otro la ventana para poner en servicio el PID, en esta última es donde se realiza la autosintonización. Figura 28. PID_Compact en una alarma cíclica. En el presente proyecto se aparta el tipo de regulación general como se puede observar en la Figura 29, en donde se maneja porcentajes, hay que destacar que existen distintos tipos de regulación como temperatura, caudal, presión, longitud, etc. Figura 29. Tipo de regulación del PID_Compact. Por otro lado, para configurar los parámetros que van a intervenir en el PID_Compact, hay que tener claro que en nuestro caso se tiene un tipo de regulación general para lo cual, al momento de configurar la entrada y salida, se tiene que seleccionar INPUT Y OUTPUT respectivamente y añadir la variable escalada y normalizada como se puede visualizar en la Figura 30. El setpoint en este proyecto no es normalizado ni escalado debido a que es asignado por el programador. Figura 30. Configuración de los parámetros entrada y salida del PID_Compact. De igual manera se tiene que ajustar los límites del valor real, en nuestro caso se ajusta el límite inferior en 0% y el límite superior en 100% como se puede observar en la Figura 31, esto se verá reflejado en la gráfica al momento de sintonizar. Figura 31. Configuración de los límites del valor real del PID_Compact. GUÍA DE PRÁCTICA DE FORMACIÓN 2 Controladores PID Integrados en PLC Tema: Control de velocidad de un motor DC visualizado en una pantalla de operador. Objetivos de la Práctica  Configuración y conexionado de Salida Analógica.  Configuración y conexionado de entradas rápidas (sensor inductivo).  Configuración PID.  Configuración HMI  Visualización PID en pantalla HMI. Materiales Especificaciones del funcionamiento Primeramente, es necesario tener claro ciertos conceptos, por tal motivo a continuación se presenta una tabla con los conceptos más importantes a tener en cuenta en el control del sistema: Variables Definición Variable de proceso (PV) La variable de proceso es aquella que puede cambiar las condiciones del proceso. Variable de control (CV) Controla la salida del sistema Setpoint El setpont es el valor el cual se desea mantener la variable de proceso. La aplicación consiste en realizar un control de velocidad de un motor DC implementando la instrucción PID_Compact. El sistema cuenta con un sensor inductivo y su lectura se interpretará en revoluciones por minuto, el sensor detectará cada vez que gira el motor por medio de un contacto metálico como se puede observar en la Figura 1 Entrada digital %ID1000 Sensor Inductivo Figura 1. Medición de velocidad en caso de un pulso por rotación. La salida analógica se conectará un diodo LED, cuya luminosidad permite variar la resistencia de la LTD, permitiendo al módulo PWM controlar la velocidad del motor DC. Salida analógica %IQ80 Diodo LED Figura 2. Salida analógica. Listado de variables Antes de empezar la programación usted deberá definir las variables a utilizar en el programa, por lo tanto, es necesario la creación de las siguientes variables: NOMBRE TIPO DE DATO DIRECCIÓN FRECUENCIA DWord %ID1000 PV_RPM Real Asignada por el estudiante PV_RPM_NORM Real Asignada por el estudiante PV_RPM% Real Asignada por el estudiante CV_VOLTAJE Int %QW80 CV_VOLTAJE_NORM Real Asignada por el estudiante CV_VOLTAJE% Int Asignada por el estudiante SP Real %MD26 Diagramas de flujo Figura 3. Diagrama de flujo del sistema de velocidad. Plano base para realizar el conexionado del motor el lazo cerrado Figura 4. Plano base. Aplicación Se trabajará con TIA Portal (Totally Integrated Automation Portal) de SIEMENS en su versión 13 o 14 como se puede observar en la Figura 5. Figura 5. Tia Portal. Cuando se abre por primera vez el programa Tia Portal, se encuentra una pantalla tal y como se muestra en la Figura 6. Esta nos da la opción a crear un nuevo proyecto, abrir uno ya creado anteriormente o migrar un proyecto. Figura 6. Imagen inicial Tia Portal. La opción Welcome Tour redirige a la página de Siemens donde hay información y vídeos sobre el uso del programa. También en esta primera pantalla se puede ver la versión instalada del programa, mostrar la ayuda al usuario y cambiar el idioma de la interfaz. Se debe crear un nuevo proyecto, la pantalla que sale es la Figura 7. Aunque todas las opciones que dan también son accesibles dando a la vista previa del proyecto, la cual se corresponde con la figura 8. Figura 7. Vista del portal de Tia Portal. Figura 8. Vista del proyecto Tia Portal. Como se puede apreciar, una vez dentro del proyecto, es posible añadir diferentes dispositivos y crear redes entre ellos. Primeramente, se agrega el PLC, que es el componente principal en dicho proyecto. Para agregar el PLC, se debe dar un click en agregar dispositivo. Aparecerá una pantalla como en la Figura 9. Para añadir el PLC se tiene dos opciones se puede añadir directamente si se tiene el modelo exacto o se puede no especificar y usar la determinación del propio programa reconociendo directamente el dispositivo que se encuentra conectado. En el caso de este proyecto, se va a realizar sin especificar ya que permite de alguna manera ser de gran ayuda si no se conoce con que PLC se está trabajando, además de reconocer el Signal Board que contiene los PLCs del laboratorio de control. Una vez configurado el contador rápido, se procede a cargar las funciones dentro de los bloques de programas. En la Figura 22 se puede apreciar la programación de la función ESCALAMIENTO CV, la cual nos permite obtener el escalado de mi salida del PLC en este caso tensión, para tener información más clara sobre las salidas analógicas del PLC se presenta la siguiente tabla. Datos Técnicos SB 1232 AQ 1 x 12 bits Número de Salidas 1 Tipo Tensión e Intensidad Rango ±𝟏𝟎 V o 20 mA Resolución Tensión: 12 bits Intensidad: 11 bits Rango total (palabra de datos) Tensión: -27648 a 27648 Intensidad: de 0 a 27.648 Precisión (25°C / de -20 a 60°C) ±0.5% / ±1% de rango máximo Tiempo de estabilización (95% del nuevo valor) Tensión: 300 𝜇s (R), 750 𝜇s (1 𝜇F) Intensidad: 600 𝜇s (1 mH), 2ms (10 mH) Impedancia de carga Tensión: ≥ 1000 Ω Intensidad: ≤ 600 Ω Reacción al cambiar de RUN a STOP Último valor o valor sustitutivo (valor predeterminado: 0) Aislamiento (de campo a lógica) Ninguno Longitud de cable (metros) 100m, trenzado y apantallado En éste caso se programa para una tensión de salida de 1,5 a 3,7 voltios, el cual es el rango de operación de mi diodo LED. Figura 22. Programación función ESCALAMIENTO CV. En la Figura 23 se observa la programación de la función RPM, la cual nos permite obtener las revoluciones por minuto de motor DC, en éste caso existe una operación aritmética, ésta realiza una multiplicación de la frecuencia obtenida en un segundo por 60 segundos, dándonos como resultado rpm. Figura 23. Programación función RPM. En la Figura 24 se visualiza la programación de la función ESCALAMIENTO PV, en la cual nos permite tener el escalado de mi entrada de señal de entrada hacia el PLC, ésta esta escalada en su rango de operación. En la programación de esta función hay que tener en cuenta que se debe invertir el proceso ya que si no se invierte será un control PID indirecto, para lo cual se coloca un SUB, éste es un operador aritmético el cual resta la salida normalizada entre 0.0 y 1.0 de 1, al realizar dicha operación ya me invierte y se procede a escalar. Figura 24. Programación función ESCALAMIENTO PV. Teniendo las funciones de mis señales de entrada y salida se procede a arrastrar las funciones hacia el main principal, ayudándonos a tener una programación en orden y jerarquizada. En la Figura 25 se puede observar algunas de las funciones colocadas en el Main principal. Figura 25. Programación Main principal. Dentro del proyecto se utiliza un bloque de organización (OB30) alarma cíclica donde se coloca el PID_Compact. Por lo tanto, para colocar ésta alarma cíclica, se da un click en agregar nuevo bloque y se procede a seleccionar alarma cíclica como se puede observar en la Figura 26. Figura 26. Agregar bloque de alarma cíclica. Una vez seleccionado se tiene un nuevo bloque de organización como se aprecia en la Figura 26, donde se ejecutará el controlador PID. Figura 27. Vista de la alarma cíclica donde se ejecutará en controlador PID. Para configurar el controlador PID, se debe insertar el PID_Compact en la alarma cíclica como se puede observar en la Figura 28. Existen dos maneras de configurar el PID una es dando click derecho en la instrucción y seleccionando propiedades, y la otra es dando click en la instrucción en la esquina superior derecha. Se puede apreciar que existen dos dibujos los cuales uno abre la configuración y el otro la ventana para poner en servicio el PID, en esta última es donde se realiza la autosintonización. Figura 28. PID_Compact en una alarma cíclica. En el presente proyecto se aparta el tipo de regulación general como se puede observar en la Figura 29, en donde se maneja porcentajes, hay que destacar que existen distintos tipos de regulación como temperatura, caudal, presión, longitud, etc. Figura 29. Tipo de regulación del PID_Compact. Por otro lado, para configurar los parámetros que van a intervenir en el PID_Compact, hay que tener claro que en nuestro caso se tiene un tipo de regulación general para lo cual, al momento de configurar la entrada y salida, se tiene que seleccionar INPUT Y OUTPUT respectivamente y añadir la variable escalada y normalizada como se puede visualizar en la Figura 30. El setpoint en este proyecto no es normalizado ni escalado debido a que es asignado por el programador. Figura 30. Configuración de los parámetros entrada y salida del PID_Compact. De igual manera se tiene que ajustar los límites del valor real, en nuestro caso se ajusta el límite inferior en 0% y el límite superior en 100% como se puede observar en la Figura 31, esto se verá reflejado en la gráfica al momento de sintonizar. Figura 31. Configuración de los límites del valor real del PID_Compact. Una vez configurado el PID se procede a crear una pantalla HMI para visualizar las variables del mismo. Se agrega otro dispositivo que en este caso es una pantalla SIMATIC HMI como se puede observar en la Figuro 32. Por consiguiente y buscando el modelo de la pantalla que es éste caso es una pantalla de 7 pulgadas 6AV2 123-2GB03-0AXO, tal y como se puede apreciar en la Figura 33. Figura 32. Agregar dispositivo HMI. Figura 33. Conexión de la SIMATIC HMI con el PLC. Una vez realizado todos los pasos dependiendo del tipo de configuración que se desea, se tiene la vista observada en la Figura 34, pudiendo modificar imágenes, plantillas, variables, etc. Figura 34. Vista previa de la HMI. Tras finalizar lo anterior, en el apartado de dispositivos y redes se pueden consultar las distintas conexiones que hay en vista de redes. En la Figura 35 se puede observar que se unen mediante una conexión PN/IE, cada una con sus diferentes direcciones IP. Esto va a permitir que, a la hora de programar la pantalla, se pueda establecer una conexión entre las variables de la pantalla y las del PLC. Figura 35. Dispositivos, redes y direcciones IP. La programación de una pantalla SIMATIC HMI es totalmente distinta, dado que no se emplea un lenguaje como tal. Primeramente, es fundamental crear una plantilla al gusto, o bien usar la que ya viene creada. Esto permite que a medida que se vayan añadiendo pantallas, inicialmente todas sean iguales. Para acceder a las plantillas solamente hay que abrir la carpeta de administración de imágenes y en su interior se encuentran las plantillas Figura 36. Herramientas pantalla HMI. En la barra de herramientas situada en el lateral derecho, véase la figura 36, resultan interesantes: herramientas, que dispone de los objetos, elementos y controles que se pueden introducir en la pantalla; animaciones, que permiten variar los elementos u objetos; representación, permite ver de forma esquemática lo que contiene la pantalla; y gráficos, que permite realizar diagramas en las pantallas. Para establecer una conexión entre la pantalla y el PLC, debe existir una conexión entre los dispositivos. Si a la hora de agregar la pantalla no se estableció esta conexión, ésta debe hacerse de forma manual al igual que cuando se conectaron dos autómatas, véase la Figura 35. Si la conexión ya está establecida, cuando se cree una variable en la pantalla tiene que dar la opción de crear un acceso a una del autómata. Este acceso puede ser simbólico o absoluto. Si se trata de una simbólico, la pantalla no podrá modificar la variable, de forma absoluta sí puede. Figura 37. Conexión de variables PLC-HMI Como se puede observar en la figura 37, se elige el PLC al que se desea acceder para seleccionar la variable que desea tener el HMI. Es importante tener en cuenta el ciclo de adquisición, dado que vamos a monitorear un proceso real, para lo cual se selecciona 100 ms. La siguiente hoja es una pantalla principal, la cual visualizará las tendencias en un visor de curvas, además se tiene el setpoint como dato de entrada como se puede observar en la Figura 38. Figura 38. Pantalla secundaria HMI. Para introducir las diferentes señales del PID_Compact, se tiene que dar un click en las propiedades del visor de curvas, para después proceder a configurar las variables que se desea indicar como se puede observar en la Figura 40. Para configurar el setpoint es de la misma manera, se tiene que asignar la variable de interés. Hay que tener en cuenta que las variables que se desea utilizar en el HMI, se tiene que colocar manualmente como se indica en la Figura 37. Figura 39. Configuración de variables en el visor de curvas del HMI. Figura 11. Reconocimiento PLC. Una vez reconocido el PLC, la vista es la observada en la Figura 12. En esta vista se puede observar la configuración del dispositivo para administrarle la dirección correcta, los bloques de programa, variables, tipos de datos, tablas de observación, etc. Figura 12. Vista previa del PLC. Siempre se debe tener a vista el icono de compilar y cargar al dispositivo. Si no se dispone de los dispositivos físicos, se puede utilizar el icono que permite iniciar la simulación. Se puede acceder a ellos desde cualquier pantalla ya que se encuentran en la barra de herramientas superior, véase la Figura 13. Figura 13. Iconos de compilar, cargar e iniciar la simulación respectivamente. Cabe mencionar establecer la conexión online a la hora de hacer un programa en un PLC, esta conexión que se establece con el dispositivo permite ver qué ocurre a tiempo real en el programa gracias al icono mostrado en la Figura 14. Además, esta opción también permite visualizar alertas sobre cualquier incidente con el dispositivo. Figura 14. Icono de observación Para programar un PLC hay que tener en cuenta que existen diferentes tipos de bloques. Existen bloques de organización (OB), como el main que se puede observar en la Figura 15, que se ejecutan cíclicamente y dentro de ellos se pueden llamar a otros bloques; bloques de función (FB) que son bloques lógicos que depositan su valor de forma permanente en el bloque de instancia permitiendo así el uso de la función en otro bloque de instancia distinto; funciones (FC) que consisten en bloques lógicos sin memoria y bloques de datos (DB) para almacenar datos del programa. Figura 15. Vista del programa principal PLC (main). Así mismo para que la programación sea de forma ordenada y tenga cierto nivel jerárquico se utilizará funciones dentro de las cuales se programaran cada una de las entradas y salidas del PLC. Por lo tanto, dar un click en agregar nuevo bloque y se precede a seleccionar función como se puede observar en la Figura 16. Figura 16. Agregar bloque de función. Una vez seleccionado se tiene un nuevo bloque de función como se puede observar en la Figura 17, en donde se programa que entradas y que salidas se necesita, hay que tener en cuenta que las funciones deben ser llamadas en el bloque de organización principal. Figura 17. Vista de la función. Se tiene que realizar tres bloques de funciones en para la aplicación, una para el escalado de la variable de control, otra para el escalado de la variable de proceso y una última para la velocidad del motor como se puede observar en la Figura 18. Figura 18. Bloques de funciones. Una vez creadas todas las funciones se procede a configurar el contador rápido por medio del cual se obtendra la velocidad del motor DC. Existen 6 contadores rápidos en el PLC, como se puede observar en la siguiente tabla. HSC TIPO DE DATO DIRECCIÓN PREDETERMINADA HSC1 DInt ID1000 HSC2 DInt ID1004 HSC3 DInt ID1008 HSC4 DInt ID1012 HSC5 DInt ID1016 HSC6 DInt ID1020 Para la configuración del HSC1 se debe cliclear en las propiedades el PLC, en donde se despliega las mismas, dirigiéndonos hacia los contadores rápidos. En los contadores rápidos se selecciona HSC1 con el cual se va a trabajar, como se puede apreciar en la Figura 19. Además, se tienes que dar un click en activar este contador rápido para trabajar con él y tener la dirección determina por defecto que en nuestro caso es la ID1000. Figura 19. Activar contador rápido. Por otro lado, se tienes que seleccionar el modo de contaje en frecuencia, y fase de servicio monofásica ya que se tiene un único pulso por rotación. Hay que añadir que se tiene que poner el período de medición de frecuencia en 1 segundo. Figura 20. Configuración de los parámetros del HSC. Seguidamente se debe seleccionar la entrada de hardware del PLC, la entrada %I1.0 cómo se puede observar en la Figura 21, se selecciona ésta entraba ya que las primeras 8 entradas están conectados a una botonera. Figura 21. Configuración entrada de hardware del HSC. Una vez configurado el contador rápido, se procede a cargar las funciones dentro de los bloques de programas. En la Figura 22 se puede apreciar la programación de la función ESCALAMIENTO CV, la cual nos permite obtener el escalado de mi salida del PLC en este caso tensión, para tener información más clara sobre las salidas analógicas del PLC se presenta la siguiente tabla. Datos Técnicos SB 1232 AQ 1 x 12 bits Número de Salidas 1 Tipo Tensión e Intensidad Rango ±𝟏𝟎 V o 20 mA Resolución Tensión: 12 bits Intensidad: 11 bits Rango total (palabra de datos) Tensión: -27648 a 27648 Intensidad: de 0 a 27.648 Precisión (25°C / de -20 a 60°C) ±0.5% / ±1% de rango máximo Tiempo de estabilización (95% del nuevo valor) Tensión: 300 𝜇s (R), 750 𝜇s (1 𝜇F) Intensidad: 600 𝜇s (1 mH), 2ms (10 mH) Impedancia de carga Tensión: ≥ 1000 Ω Intensidad: ≤ 600 Ω Reacción al cambiar de RUN a STOP Último valor o valor sustitutivo (valor predeterminado: 0) Aislamiento (de campo a lógica) Ninguno Longitud de cable (metros) 100m, trenzado y apantallado En éste caso se programa para una tensión de salida de 1,5 a 3,7 voltios, el cual es el rango de operación de mi diodo LED. Figura 22. Programación función ESCALAMIENTO CV. En la Figura 23 se observa la programación de la función RPM, la cual nos permite obtener las revoluciones por minuto de motor DC, en éste caso existe una operación aritmética, ésta realiza una multiplicación de la frecuencia obtenida en un segundo por 60 segundos, dándonos como resultado rpm. Figura 23. Programación función RPM. En la Figura 24 se visualiza la programación de la función ESCALAMIENTO PV, en la cual nos permite tener el escalado de mi entrada de señal de entrada hacia el PLC, ésta esta escalada en su rango de operación. En la programación de esta función hay que tener en cuenta que se debe invertir el proceso ya que si no se invierte será un control PID indirecto, para lo cual se coloca un SUB, éste es un operador aritmético el cual resta la salida normalizada entre 0.0 y 1.0 de 1, al realizar dicha operación ya me invierte y se procede a escalar. Figura 24. Programación función ESCALAMIENTO PV. Teniendo las funciones de mis señales de entrada y salida se procede a arrastrar las funciones hacia el main principal, ayudándonos a tener una programación en orden y jerarquizada. En la Figura 25 se puede observar algunas de las funciones colocadas en el Main principal. Figura 25. Programación Main principal. Dentro del proyecto se utiliza un bloque de organización (OB30) alarma cíclica donde se coloca el PID_Compact. Por lo tanto, para colocar ésta alarma cíclica, se da un click en agregar nuevo bloque y se procede a seleccionar alarma cíclica como se puede observar en la Figura 26. Figura 26. Agregar bloque de alarma cíclica. Una vez seleccionado se tiene un nuevo bloque de organización como se aprecia en la Figura 26, donde se ejecutará el controlador PID. Figura 27. Vista de la alarma cíclica donde se ejecutará en controlador PID. Para configurar el controlador PID, se debe insertar el PID_Compact en la alarma cíclica como se puede observar en la Figura 28. Existen dos maneras de configurar el PID una es dando click derecho en la instrucción y seleccionando propiedades, y la otra es dando click en la instrucción en la esquina superior derecha. Se puede apreciar que existen dos dibujos los cuales uno abre la configuración y el otro la ventana para poner en servicio el PID, en esta última es donde se realiza la autosintonización. Figura 28. PID_Compact en una alarma cíclica. En el presente proyecto se aparta el tipo de regulación general como se puede observar en la Figura 29, en donde se maneja porcentajes, hay que destacar que existen distintos tipos de regulación como temperatura, caudal, presión, longitud, etc. Figura 29. Tipo de regulación del PID_Compact. Por otro lado, para configurar los parámetros que van a intervenir en el PID_Compact, hay que tener claro que en nuestro caso se tiene un tipo de regulación general para lo cual, al momento de configurar la entrada y salida, se tiene que seleccionar INPUT Y OUTPUT respectivamente y añadir la variable escalada y normalizada como se puede visualizar en la Figura 30. El setpoint en este proyecto no es normalizado ni escalado debido a que es asignado por el programador. Figura 30. Configuración de los parámetros entrada y salida del PID_Compact. De igual manera se tiene que ajustar los límites del valor real, en nuestro caso se ajusta el límite inferior en 0% y el límite superior en 100% como se puede observar en la Figura 31, esto se verá reflejado en la gráfica al momento de sintonizar. La programación de una pantalla SIMATIC HMI es totalmente distinta, dado que no se emplea un lenguaje como tal. Primeramente, es fundamental crear una plantilla al gusto, o bien usar la que ya viene creada. Esto permite que a medida que se vayan añadiendo pantallas, inicialmente todas sean iguales. Para acceder a las plantillas solamente hay que abrir la carpeta de administración de imágenes y en su interior se encuentran las plantillas Figura 41. Herramientas pantalla HMI. En la barra de herramientas situada en el lateral derecho, véase la figura 41, resultan interesantes: herramientas, que dispone de los objetos, elementos y controles que se pueden introducir en la pantalla; animaciones, que permiten variar los elementos u objetos; representación, permite ver de forma esquemática lo que contiene la pantalla; y gráficos, que permite realizar diagramas en las pantallas. Para establecer una conexión entre la pantalla y el PLC, debe existir una conexión entre los dispositivos. Si a la hora de agregar la pantalla no se estableció esta conexión, ésta debe hacerse de forma manual al igual que cuando se conectaron dos autómatas, véase la Figura 40. Si la conexión ya está establecida, cuando se cree una variable en la pantalla tiene que dar la opción de crear un acceso a una del autómata. Este acceso puede ser simbólico o absoluto. Si se trata de una simbólico, la pantalla no podrá modificar la variable, de forma absoluta sí puede. Figura 42. Conexión de variables PLC-HMI Como se puede observar en la figura 42, se elige el PLC al que se desea acceder para seleccionar la variable que desea tener el HMI. Es importante tener en cuenta el ciclo de adquisición, dado que vamos a monitorear un proceso real, para lo cual se selecciona 100 ms. La siguiente hoja es una pantalla principal, la cual visualizará las tendencias en un visor de curvas, además se tiene el setpoint como dato de entrada y las constantes del PID como datos de lectura como se puede observar en la Figura 43. Figura 43. Pantalla secundaria HMI. Para introducir las diferentes señales del PID_Compact, se tiene que dar un click en las propiedades del visor de curvas, para después proceder a configurar las variables que se desea indicar como se puede observar en la Figura 40. Para configurar el setpoint y las constantes del PID de la misma manera, se tiene que asignar la variable de interés. Hay que tener en cuenta que las variables que se desea utilizar en el HMI, se tiene que colocar manualmente como se indica en la Figura 44. Figura 44. Configuración de variables en el visor de curvas del HMI. Totally Integrated Automation Portal Main [OB1] Main Propiedades General Nombre Main Número 1Tipo OB Idioma KOP Numeración Automático Información Título "Main Program Sweep (Cycle)" Autor Comentario Familia Versión 0.1 ID personalizada Nombre Tipo de datos Valor predet. Supervisión Comentario Input Initial_Call Bool Initial call of this OB Remanence Bool =True, if remanent data are available Temp Constant Segmento 1: LECTURA DINAMO "DÌNAMO" %FC5%FC5 "VOLTAJE" %IW64%IW64 "VOLTAJE_NORM" %MD50%MD50 EN LECTURA DINAMO ENO VOLATJE GENERADO MOTOR PRINCIPAL EN LECTURA DINAMO ENO VOLATJE GENERADO MOTOR PRINCIPAL Segmento 2: Escalamiento CV "ESCALAMIENTO CV" %FC1%FC1 "CV_VOLTAJE%" %MW62%MW62 "CV_VOLTAJE" %QW80%QW80 EN VOLTAJEPORCENTAJE ENO VOLTAJE EN VOLTAJEPORCENTAJE ENO VOLTAJE Segmento 3: Revoluciones por minuto "RPM" %FC2%FC2 "FRECUENCIA" %ID1000%ID1000 "PV_RPM" %MD5%MD5 EN FRECUENCIA ENO RPM EN FRECUENCIA ENO RPM Segmento 4: Escalamiento PV "ESCALAMIENTO PV" %FC3%FC3 "PV_RPM" %MD5%MD5 "PV_RPM%" %MD14%MD14 "PV_RPM_INVER%" %MD22%MD22 EN RPM ENO RPMPORCENTAJE RPM_ PORCENTAJEINVERTIDO EN RPM ENO RPMPORCENTAJE RPM_ PORCENTAJEINVERTIDO Segmento 5: CONSTANTES PID "CONSTANTES PID" %FC4%FC4 "GANANCIA" %MD80%MD80 "Ti" %MD86%MD86 "Td" %MD82%MD82 EN ENO GANANCIA TIEMPO DE INTEGRACION TIEMPO DERIVATIVO EN ENO GANANCIA TIEMPO DE INTEGRACION TIEMPO DERIVATIVO Totally Integrated Automation Portal DÌNAMO [FC5] DÌNAMO Propiedades General Nombre DÌNAMO Número 5Tipo FC Idioma KOP Numeración Automático Información Título Autor Comentario Familia Versión 0.1 ID personalizada Nombre Tipo de datos Valor predet. Supervisión Comentario Input LECTURA DINAMO Word Output VOLATJE GENERADO MOTOR PRINCIPAL Real InOut Temp Constant Return DÌNAMO Void Segmento 1: LECTURA DINAMO NORM_X to Int Real 400 #"LECTURA DINAMO" 1000 #"VOLATJE GENERADO MOTOR PRINCIPAL" EN MIN VALUE MAX ENO OUT to Int Real EN MIN VALUE MAX ENO OUT to Int Real Totally Integrated Automation Portal ESCALAMIENTO CV [FC1] ESCALAMIENTO CV Propiedades General Nombre ESCALAMIENTO CV Número 1Tipo FC Idioma KOP Numeración Automático Información Título Autor Comentario Familia Versión 0.1 ID personalizada Nombre Tipo de datos Valor predet. Supervisión Comentario Input VOLTAJE-PORCENTAJE Int Output VOLTAJE Int InOut Temp Constant Return ESCALAMIENTO CV Void Segmento 1: Escalamiento CV NORM_X to Int Real SCALE_X to Real Int 0 #"VOLTAJEPORCENTAJE" 100 "CV_VOLTAJE_ NORM" %MD58%MD58 4000 "CV_VOLTAJE_ NORM" %MD58%MD58 10300 #VOLTAJE EN MIN VALUE MAX ENO OUT to Int Real EN MIN VALUE MAX ENO OUT to Real Int EN MIN VALUE MAX ENO OUT to Int Real EN MIN VALUE MAX ENO OUT to Real Int Totally Integrated Automation Portal RPM [FC2] RPM Propiedades General Nombre RPM Número 2Tipo FC Idioma KOP Numeración Automático Información Título Autor Comentario Familia Versión 0.1 ID personalizada Nombre Tipo de datos Valor predet. Supervisión Comentario Input FRECUENCIA DWord Output RPM Real InOut Temp Constant Return Ret_Val Void Segmento 1: Revoluciones por minuto CONV to DInt Real MUL Real #FRECUENCIA "CONTADOR_ REAL" %MD1%MD1 "CONTADOR_ REAL" %MD1%MD1 60.0 #RPM EN IN ENO OUT to DInt Real EN IN1 IN2 ENO OUT Real EN IN ENO OUT to DInt Real EN IN1 IN2 ENO OUT Real Totally Integrated Automation Portal ESCALAMIENTO PV [FC3] ESCALAMIENTO PV Propiedades General Nombre ESCALAMIENTO PV Número 3Tipo FC Idioma KOP Numeración Automático Información Título Autor Comentario Familia Versión 0.1 ID personalizada Nombre Tipo de datos Valor predet. Supervisión Comentario Input RPM Real Output RPM-PORCENTAJE Real RPM_PORCENTAJE-INVERTIDO Real InOut Temp Constant Return ESCALAMIENTO PV Void Segmento 1: Escalamiento PV_RPM NORM_X to Int Real SCALE_X to Real Int 780 #RPM 4020 "PV_RPM_NORM" %MD10%MD10 0 "PV_RPM_NORM" %MD10%MD10 100 #"RPMPORCENTAJE" EN MIN VALUE MAX ENO OUT to Int Real EN MIN VALUE MAX ENO OUT to Real Int EN MIN VALUE MAX ENO OUT to Int Real EN MIN VALUE MAX ENO OUT to Real Int Segmento 2: Escalamiento PV_RPM iNVERTIDO SUB Real SCALE_X to Real Int 1.0 "PV_RPM_NORM" %MD10%MD10 "PV_RPM_ NORM_INVER" %MD18%MD18 0 "PV_RPM_ NORM_INVER" %MD18%MD18 100 #"RPM_ PORCENTAJEINVERTIDO" EN IN1 IN2 ENO OUT Real EN MIN VALUE MAX ENO OUT to Real Int EN IN1 IN2 ENO OUT Real EN MIN VALUE MAX ENO OUT to Real Int Totally Integrated Automation Portal CONSTANTES PID [FC4] CONSTANTES PID Propiedades General Nombre CONSTANTES PID Número 4Tipo FC Idioma KOP Numeración Automático Información Título Autor Comentario Familia Versión 0.1 ID personalizada Nombre Tipo de datos Valor predet. Supervisión Comentario Input Output GANANCIA Real TIEMPO DE INTEGRACION Real TIEMPO DERIVATIVO Real InOut Temp Constant Return CONSTANTES PID Void Segmento 1: GANANCIA MOVE "PID_Compact_ 1".Retain. CtrlParams.Gain #GANANCIA EN IN ENO OUT1 EN IN ENO OUT1 Segmento 2: TIEMPO DE INTEGRACIÒN MOVE "PID_Compact_ 1".Retain. CtrlParams.Ti #"TIEMPO DE INTEGRACION" EN IN ENO OUT1 EN IN ENO OUT1 Segmento 3: TIEMPO DERIVATIVO MOVE "PID_Compact_ 1".Retain. CtrlParams.Td #"TIEMPO DERIVATIVO" EN IN ENO OUT1 EN IN ENO OUT1 Totally Integrated Automation Portal Cyclic interrupt [OB30] Cyclic interrupt Propiedades General Nombre Cyclic interrupt Número 30 Tipo OB Idioma KOP Numeración Automático Información Título Autor Comentario Familia Versión 0.1 ID personalizada Nombre Tipo de datos Valor predet. Supervisión Comentario Input Initial_Call Bool Initial call of this OB Event_Count Int Events discarded Temp Constant Segmento 1: PID MOTOR PID_Compact "PID_Compact_1" %DB1%DB1 "SP" %MD26%MD26 "PV_RPM_INVER%" %MD22%MD22 0 "CV_VOLTAJE%" %MW62%MW62 ... ... ... ... ... EN Setpoint Input Input_PER ENO Output Output_PER Output_PWM State Error ErrorBits EN Setpoint Input Input_PER ENO Output Output_PER Output_PWM State Error ErrorBits Interrupts/diagnostics/status information Diagnostics indication LED ● RUN/STOP LED Yes ● ERROR LED Yes ● MAINT LED Yes Integrated Functions Number of counters 6 Counting frequency (counter) max. 100kHz Frequency measurement Yes controlled positioning Yes Number of position-controlled positioning axes, max. 8 Number of positioning axes via pulse-direction interface Up to 4 with SB 1222 PID controller Yes Number of alarm inputs 4 Potential separation Potential separation digital inputs ● Potential separation digital inputs 500V AC for 1 minute ● between the channels, in groups of 1 Potential separation digital outputs ● Potential separation digital outputs Relays ● between the channels No ● between the channels, in groups of 2 EMC Interference immunity against discharge of static electricity ● Interference immunity against discharge of static electricity acc. to IEC 61000-4-2 Yes — Test voltage at air discharge 8kV — Test voltage at contact discharge 6kV Interference immunity to cable-borne interference ● Interference immunity on supply lines acc. to IEC 61000-4-4 Yes ● Interference immunity on signal cables acc. to IEC 61000-4-4 Yes Interference immunity against voltage surge ● on the supply lines acc. to IEC 61000-4-5 Yes Interference immunity against conducted variable disturbance induced by high-frequency fields ● Interference immunity against high-frequency radiation acc. to IEC 61000-4-6 Yes Emission of radio interference acc. to EN 55 011 ● Limit class A, for use in industrial areas Yes; Group 1 6ES7214-1BG40-0XB0 Subject to change without notice Page 7/ 9 06/28/2019 © Copyright Siemens ● Limit class B, for use in residential areas Yes; When appropriate measures are used to ensure compliance with the limits for Class B according to EN 55011 Degree and class of protection Degree of protection acc. to EN 60529 ● IP20 Yes Standards, approvals, certificates CE mark Yes UL approval Yes cULus Yes FM approval Yes RCM (formerly C-TICK) Yes KC approval Yes Marine approval Yes Ambient conditions Free fall ● Fall height, max. 0.3m; five times, in product package Ambient temperature during operation ● min. -20°C ● max. 60°C; Number of simultaneously activated inputs or outputs 7 or 5 (no adjacent points) at 60 °C horizontal or 50 °C vertical, 14 or 10 at 55 °C horizontal or 45 °C vertical ● horizontal installation, min. -20°C ● horizontal installation, max. 60°C ● vertical installation, min. -20°C ● vertical installation, max. 50°C Ambient temperature during storage/transportation ● min. -40°C ● max. 70°C Air pressure acc. to IEC 60068-2-13 ● Operation, min. 795hPa ● Operation, max. 1080hPa ● Storage/transport, min. 660hPa ● Storage/transport, max. 1080hPa Altitude during operation relating to sea level ● Installation altitude, min. -1000m ● Installation altitude, max. 2000m Relative humidity ● Operation, max. 95%; no condensation Vibrations ● Vibration resistance during operation acc. to IEC 60068-2-6 2 g (m/s²) wall mounting, 1 g (m/s²) DIN rail ● Operation, tested according to IEC 60068-2-6 Yes 6ES7214-1BG40-0XB0 Subject to change without notice Page 8/ 9 06/28/2019 © Copyright Siemens Shock testing ● tested according to IEC 60068-2-27 Yes; IEC 68, Part 2-27 half-sine: strength of the shock 15 g (peak value), duration 11 ms Pollutant concentrations ● SO2 at RH < 60% without condensation S02: < 0.5 ppm; H2S: < 0.1 ppm; RH < 60% condensation-free Configuration Programming Programming language — LAD Yes — FBD Yes — SCL Yes Know-how protection ● User program protection/password protection Yes ● Copy protection Yes ● Block protection Yes Access protection ● Protection level: Write protection Yes ● Protection level: Read/write protection Yes ● Protection level: Complete protection Yes Cycle time monitoring ● adjustable Yes Dimensions Width 110mm Height 100mm Depth 75mm Weights Weight, approx. 455g last modified: 06/26/2019 6ES7214-1BG40-0XB0 Subject to change without notice Page 9/ 9 06/28/2019 © Copyright Siemens Data sheet 6ES7232-4HA30-0XB0 SIMATIC S7-1200, Analog output, SB 1232, 1 AO, +/-10 V DC (12 bit resol.) or 0-20mA (11 bit resol.) General information Product type designation SB 1232, AQ 1x12 bit Input current from backplane bus 5 V DC, typ. 15mA Output voltage Power supply to the transmitters ● Supply current, max. 25mA Power loss Power loss, typ. 1.5W Analog inputs Number of analog inputs 0 Analog outputs Number of analog outputs 1 Cycle time (all channels) max. Voltage: 300 μS (R), 750 μS (1 uF) Current: 600 ms (1 mH); 2 ms (10 mH) Output ranges, voltage ● -10 V to +10 V Yes 6ES7232-4HA30-0XB0 Subject to change without notice Page 1/ 3 06/28/2019 © Copyright Siemens Output ranges, current ● 0 to 20 mA Yes Load impedance (in rated range of output) ● with voltage outputs, min. 1000Ω ● with current outputs, max. 600Ω Cable length ● shielded, max. 100m; shielded, twisted pair Analog value generation for the outputs Conversion principle Differential Integration and conversion time/resolution per channel ● Resolution with overrange (bit including sign), max. 12bit Errors/accuracies Temperature error (relative to output range), (+/-) 25 °C ±0.5%, to 55 °C ±1% Interrupts/diagnostics/status information Alarms Yes Diagnostics function Yes Diagnostics indication LED ● for status of the outputs Yes Standards, approvals, certificates CE mark Yes CSA approval Yes FM approval Yes RCM (formerly C-TICK) Yes Ambient conditions Free fall ● Fall height, max. 0.3m; five times, in product package Ambient temperature during operation ● min. -20°C ● max. 60°C ● horizontal installation, min. -20°C ● horizontal installation, max. 60°C ● vertical installation, min. -20°C ● vertical installation, max. 50°C Ambient temperature during storage/transportation ● min. -40°C ● max. 70°C Air pressure acc. to IEC 60068-2-13 ● Storage/transport, min. 660hPa ● Storage/transport, max. 1080hPa 6ES7232-4HA30-0XB0 Subject to change without notice Page 2/ 3 06/28/2019 © Copyright Siemens Relative humidity ● Operation at 25 ℃ without condensation, max. 95% Pollutant concentrations ● SO2 at RH < 60% without condensation S02: < 0.5 ppm; H2S: < 0.1 ppm; RH < 60% condensation-free Mechanics/material Enclosure material (front) ● Plastic Yes Dimensions Width 38mm Height 62mm Depth 21mm Weights Weight, approx. 40g last modified: 06/26/2019 6ES7232-4HA30-0XB0 Subject to change without notice Page 3/ 3 06/28/2019 © Copyright Siemens Data sheet 6AV2123-2GB03-0AX0 SIMATIC HMI, KTP700 BASIC, BASIC PANEL, KEY AND TOUCH OPERATION, 7" TFT DISPLAY, 65536 COLORS, PROFINET INTERFACE, CONFIGURATION FROM WINCC BASIC V13/ STEP7 BASIC V13, CONTAINS OPEN SOURCE SW WHICH IS PROVIDED FREE OF CHARGE FOR DETAILS SEE CD Product type designation Display Design of display TFT widescreen display, LED backlighting Screen diagonal 7in Display width 154.1mm Display height 85.9mm Number of colors 65536 Resolution (pixels) ● Horizontal image resolution 800 ● Vertical image resolution 480 Backlighting ● MTBF backlighting (at 25 °C) 20000h ● Dimmable backlight Yes Control elements Keyboard ● Function keys — Number of function keys 8 ● Keys with LED No ● System keys No ● Numeric/alphabetical input — Numeric keyboard Yes; Onscreen keyboard — Alphanumeric keyboard Yes; Onscreen keyboard Touch operation ● Design as touch screen Yes 6AV2123-2GB03-0AX0 Changes preserved Page 1/ 9 12.03.2015 © Copyright Siemens AG Installation type/mounting Mounting in portrait format possible Yes Mounting in landscape format possible Yes maximum permissible angle of inclination without external ventilation 35° Supply voltage Type of supply voltage DC Rated value (DC) 24V permissible range, lower limit (DC) 19.2V permissible range, upper limit (DC) 28.8V Input current Current consumption (rated value) 230mA Starting current inrush I²t 0.2A²·s Power Power consumption, typ. 5.5W Processor Processor type ARM Memory Flash Yes RAM Yes Usable memory for user data 10Mbyte Type of output Acoustics ● Buzzer Yes ● Speaker No Time of day Clock ● Hardware clock (real-time clock) Yes ● Software clock Yes ● Battery-backed Yes ● Synchronizable Yes Interfaces Number of RS 485 interfaces 0 Number of USB interfaces 1; Up to 16 GB Number of 20 mA interfaces (TTY) 0 Number of RS 232 interfaces 0 Number of RS 422 interfaces 0 Number of parallel interfaces 0 Number of other interfaces 0 Number of SD card slots 0 6AV2123-2GB03-0AX0 Changes preserved Page 2/ 9 12.03.2015 © Copyright Siemens AG With software interfaces No Industrial Ethernet ● Number of industrial Ethernet interfaces 1 ● Industrial Ethernet status LED 2 Protocols PROFINET Yes PROFINET IO No IRT No PROFIBUS No MPI No Protocols (Ethernet) ● TCP/IP Yes ● DHCP Yes ● SNMP Yes ● DCP Yes ● LLDP Yes WEB characteristics ● HTTP No ● HTML No Further protocols ● CAN No ● MODBUS Yes; Modicon (MODBUS TCP/IP) ● Supports protocol for EtherNet/IP Yes Interrupts/diagnostics/status information Diagnostic messages ● Diagnostic information readable No EMC Emission of radio interference acc. to EN 55 011 ● Limit class A, for use in industrial areas Yes ● Limit class B, for use in residential areas No Degree and class of protection IP (at the front) 65 Enclosure Type 4 at the front Yes Enclosure type 4x at the front Yes IP (rear) 20 Standards, approvals, certificates CE mark Yes KC approval Yes cULus Yes RCM (formerly C-TICK) Yes 6AV2123-2GB03-0AX0 Changes preserved Page 3/ 9 12.03.2015 © Copyright Siemens AG Use in hazardous areas ● ATEX Zone 2 No ● ATEX Zone 22 No ● cULus Class I Zone 1 No ● cULus Class I Zone 2, Division 2 No ● FM Class I Division 2 No Ambient conditions Ambient temperature in operation ● Operation (vertical installation) — For vertical installation, min. 0°C — For vertical installation, max. 50°C ● Operation (max. tilt angle) — At maximum tilt angle, min. 0°C — At maximum tilt angle, min. 40°C ● Operation (vertical installation, portrait format) — For vertical installation, min. 0°C — For vertical installation, max. 40°C ● Operation (max. tilt angle, portrait format) — At maximum tilt angle, min. 0°C — At maximum tilt angle, min. 35°C Storage/transport temperature ● Min. -20°C ● max. 60°C Relative humidity ● Operation, max. 90% Operating systems Pre-installed operating system ● Windows CE No proprietary Yes Configuration Message indicator Yes Alarm logging system (incl. buffer and acknowledgment) Yes Process value display (output) Yes Process value default (input) possible Yes Recipe administration Yes Configuration software ● STEP 7 Basic (TIA Portal) Yes; via integrated WinCC Basic (TIA Portal) ● STEP 7 Professional (TIA Portal) Yes; via integrated WinCC Basic (TIA Portal) ● WinCC flexible Compact No ● WinCC flexible Standard No 6AV2123-2GB03-0AX0 Changes preserved Page 4/ 9 12.03.2015 © Copyright Siemens AG