Control de una maqueta de ascensores usando PLC y SCADA Citect

Equation Chapter 1 Section 1 Trabajo Fin de Grado Ingeniería en Tecnologías Industriales Control de una maqueta de ascensores usando PLC y SCADA Citect Autor: Óscar Cruz Collado Tutor: Francisco Salas Dpto. Ingeniería de Sistemas y Automática Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2021 iii Proyecto Fin de Grado Ingeniería en Tecnologías Industriales Control de una maqueta de ascensores usando PLC y SCADA Citect Autor: Óscar Cruz Collado Tutor: Francisco Salas Profesor titular Dpto. Ingeniería de Sistemas y Automática Escuela Técnica Superior de Ingeniería Universidad de Sevilla Sevilla, 2021 v Trabajo Fin de Grado: Control de una maqueta de ascensores usando PLC y SCADA Citect Autor: Óscar Cruz Collado Tutor: Francisco Salas El tribunal nombrado para juzgar el Proyecto arriba indicado, compuesto por los siguientes miembros: Presidente: Vocales: Secretario: Acuerdan otorgarle la calificación de: Sevilla, 2021 El Secretario del Tribunal vii A Francisco, Susana y Sergio A Sira, Ana y los que ya no están A mi equipo, Juan Manuel y Paco A Ángela ix Agradecimientos Soy un afortunado por tener tantas personas a las que agradecerles el ser quien soy hoy. Quiero dar las gracias a todas aquellas personas que durante mi vida han estado conmigo, en las buenas y en las malas, aunque quisiera hacer hincapié en algunas de ellas. Gracias a mi familia, por su esfuerzo y su paciencia. Por creer en mi más que yo mismo y por hacerme sentir siempre “su caballito ganador”. Por motivarme a ser mejor cada día. Si hoy estoy escribiendo estas líneas es gracias a ellos. A María, Ana y Manu, por siempre estar y por hacerme crecer. Por aplaudirme mis aciertos y advertirme de mis errores. Por hacerme cambiar siempre para mejor. A Ángel, por todo lo que ha aportado en mi educación, pero sobre todo a nivel personal. Por haberme planteado retos que me han hecho crecer. Por darme su confianza. A Ángela, por escucharme, por no solo apoyarme en mis proyectos, sino hacerlos también suyos y disfrutar de ellos. Por siempre estar orgullosa de mí y hacer que yo mismo lo esté. A mis “Industriales” y “SQDR”, por hacer estos años infinitamente más divertidos. Sin embargo, la mención especial es para mi “Equipo de remo”, Paco y Juanma. Muchísimas gracias por estos años, por enseñarme que es posible trabajar duro y divertirse al mismo tiempo. Por apoyarnos mutuamente cuando las cosas se ponían difíciles y por aportarme cada uno un granito de vuestra personalidad, que son tan diferentes, pero a la vez tan complementarias y maravillosas. No me imagino esta etapa sin vosotros. Óscar Cruz Collado Alumno de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería de la Universidad de Sevilla Sevilla, 2021 9 Conclusiones 93 9.1 Conclusiones 93 9.1.1 Programación de la planta 93 9.1.2 Conexión PLC – OPC UA – SCADA 93 9.1.3 Diseño y funciones SCADA 94 9.2 Líneas de mejora 94 9.2.1 Planta de ascensores 94 9.2.2 Conexiones 94 9.2.3 SCADA 94 Anexo A – Código de programación 95 Referencias 115 xvii ÍNDICE DE TABLAS Tabla 4.1 Relación de entradas del sistema 15 Tabla 4.2 Relación de salidas del sistema 15 Tabla 4.3 Correlación cables-conectores del primer DB 25 20 Tabla 4.4 Correlación cables-conectores del segundo DB 25 21 Tabla 4.5 Conexión primer DB 25 a módulo BMX DDI 3202K 22 Tabla 4.6 Conexión segundo DB 25 a módulo BMX DDI 3202K 22 Tabla 4.7 Conexión de motores DB 25 a relés 24 Tabla 4.8 Conexión de leds DB 25 a relés 25 Tabla 4.9 Conexión de relés a módulo BMX DDM 16022 25 Tabla 5.1 Requisitos Ecostruxure Control Expert 29 Tabla 5.2 Requisitos OPC UA Server Expert 35 Tabla 5.3 Requisitos Citect Studio 40 xix ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1.1 Pirámide de la automatización 1 Figura 2.1 Esquema OPC 3 Figura 3.1 Primera demostración pública de ascensor (Nueva York, 1853) 5 Figura 3.2 Grupo tractor 6 Figura 3.3 Limitador de velocidad 7 Figura 3.4 Cuadro de maniobra 7 Figura 3.5 Contrapeso de un ascensor 8 Figura 3.6 Esquema de las partes de un cable 9 Figura 3.7 Sistema de seguridad paracaídas 9 Figura 3.8 Amortiguador de aceite hidráulico 10 Figura 4.1 Planta a usar en este proyecto 13 Figura 4.2 Autómata usado en el proyecto 16 Figura 4.3 Diagrama de conexión BMX DDI 3202K 18 Figura 4.4 Diagrama de conexión BMX DDM 16022 18 Figura 4.5 Placa IFM DEE 25 F de M-Jay Electronics ltd 19 Figura 4.6 Esquema de conexión de motores 23 Figura 4.7 Esquema de conexión de leds 24 Figura 4.8 Relés, conectores DB y botones 26 Figura 4.9 Conexionado Maqueta - PLC 27 Figura 4.10 Esquema de conexiones Maqueta - PLC 28 Figura 5.1 Explorador de proyectos Ecostruxure 30 Figura 5.2 Configuración de módulos del autómata 30 Figura 5.3 Ejemplo de variables elementales del sistema 31 Figura 5.4 Ejemplo de creación de sección 31 Figura 5.5 Condición de activación de una sección 32 Figura 5.6 Tabla de animación 33 Figura 5.7 Pantalla de operador 33 Figura 5.8 Conexión PC - Autómata 33 Figura 5.9 Transferencia de proyecto PC - Autómata 34 Figura 5.10 Transferencia de proyecto a PLC 34 Figura 5.11 Indicadores de activación de secciones 34 Figura 5.12 Programas OPC UA Server Expert 35 Figura 5.13 Diagnostics OPC UA 36 Figura 5.14 Network OPC UA 36 Figura 5.15 OPC UA Server Expert Sample Client 37 Figura 5.16 OPC UA Server Expert Sample Client II 37 Figura 5.17 OPC UA Server Expert Sample Client III 38 Figura 5.18 OPC UA Server Expert Sample Client IV 38 Figura 5.19 Diagrama de funcionamiento SCADA 39 Figura 5.20 Logo Citect Studio 40 Figura 5.21 Menú de ventanas Citect Studio 41 Figura 5.22 Ventana de Proyectos Citect Studio 42 Figura 5.23 Ventana de Topología Citect Studio 42 Figura 5.24 Listado de variables Citect Studio 42 Figura 5.25 Ventana de Páginas Citect Studio 43 Figura 5.26 Ventana de Seguridad Citect Studio 43 Figura 5.27 Compilación de variables Citect Studio 44 Figura 5.28 Importación de variables Citect Studio 44 Figura 5.29 Gestor de funcionamiento Citect Studio 44 Figura 5.30 Page Menu Citect Studio 45 Figura 5.31 Elección de página Citect Studio 45 Figura 6.1 Esquema guía GEMMA 47 Figura 6.2 Modos de funcionamiento 48 Figura 6.3 Funcionamiento modo automático 50 Figura 7.1 Configuración IP ordenador 51 Figura 7.2 Interior del router 52 Figura 7.3 Direcciones IP asignadas manualmente 52 Figura 7.4 Añadir nueva dirección IP manualmente 53 Figura 7.5 Dirección MAC autómata 53 Figura 7.6 Nueva red Ethernet 54 Figura 7.7 Nueva red Ethernet 2 54 Figura 7.8 Pantalla de configuración Ethernet 55 Figura 7.9 Cambio de familia de modelo 55 Figura 7.10 Advertencia cambio de familia 55 Figura 7.11 Configuración IP 56 Figura 7.12 Validar cambios 56 Figura 7.13 Puerto Ethernet del bus PLC 56 Figura 7.14 Configuración canal Ethernet 57 Figura 7.15 Configuración canal Ethernet II 57 Figura 7.16 Exportación seleccionada 58 xxi Figura 7.17 Formato exportación de variables 58 Figura 7.18 Visualización de la configuración del OPC UA 59 Figura 7.19 Configuración de dirección IP OPC UA 59 Figura 7.20 Importación tabla de variables 60 Figura 7.21 Configuración de seguridad OPC UA 60 Figura 7.22 Error en OPC UA 61 Figura 7.23 Reparación OPC UA Server Expert 61 Figura 7.24 Reparación OPC UA Server Expert II 62 Figura 7.25 Reparación OPC UA Server Expert III 62 Figura 7.26 Reparación OPC UA Server Expert IV 63 Figura 7.27 URL OPC UA 63 Figura 7.28 Creación nuevo proyecto SCADA 64 Figura 7.29 Creación nuevo proyecto SCADA II 64 Figura 7.30 Creación nuevo proyecto SCADA III 65 Figura 7.31 Topología SCADA 65 Figura 7.32 Configuración dispositivo E/S 65 Figura 7.33 Configuración dispositivo E/S II 66 Figura 7.34 Configuración dispositivo E/S III 66 Figura 7.35 Configuración dispositivo E/S IV 67 Figura 7.36 Configuración dispositivo E/S V 67 Figura 7.37 Configuración dispositivo E/S VI 68 Figura 7.38 Configuración dispositivo E/S VII 68 Figura 7.39 Configuración dispositivo E/S VIII 69 Figura 7.40 Configuración dispositivo E/S IIX 69 Figura 7.41 Variables importadas del proyecto 70 Figura 7.42 Configurador OPC UA 70 Figura 7.43 Configurador OPC UA II 71 Figura 7.44 Configurador OPC UA III 71 Figura 7.45 Configurador OPC UA IV 72 Figura 7.46 Configurador OPC UA V 72 Figura 7.47 Asistente de configuración Citect 73 Figura 7.48 Asistente de configuración Citect II 73 Figura 7.49 Asistente de configuración Citect III 74 Figura 7.50 Asistente de configuración Citect IV 74 Figura 7.51 Asistente de configuración Citect V 75 Figura 7.52 Asistente de configuración Citect VI 75 Figura 7.53 Asistente de configuración Citect VII 76 Figura 7.54 Asistente de configuración Citect VIII 76 Figura 8.1 SCADA Modo automático 77 Figura 8.2 SCADA Modo manual 78 Figura 8.3 SCADA Modo Reinicio 78 Figura 8.4 Editor gráfico de Citect 79 Figura 8.5 Menú de objetos Citect 79 Figura 8.6 Propiedades de Rectángulo 80 Figura 8.7 Propiedades de Texto 81 Figura 8.8 Propiedades de Grupo de Símbolos 82 Figura 8.9 Propiedades de Grupo de Símbolos II 83 Figura 8.10 Motor con indicador de estado 83 Figura 8.11 Propiedades de Polígono 84 Figura 8.12 Cabinas de ascensores 84 Figura 8.13 Propiedades de Rectángulo – Visibilidad 85 Figura 8.14 Propiedades de Texto - Expresión numérica 86 Figura 8.15 Propiedades de Botón 86 Figura 8.16 Propiedades de Botón - Abajo 87 Figura 8.17 Propiedades de Botón - Arriba 87 Figura 8.18 Creación de dispositivo 88 Figura 8.19 Propiedades de Botón - Configuración Log 89 Figura 8.20 Propiedades de Botón - Configuración Log II 89 Figura 8.21 Ejemplo Log 90 Figura 8.22 Creación de informe 90 Figura 8.23 Programación de formato de informe 91 Figura 8.24 Ejemplo informe 92 xxiii 1 1 INTRODUCCIÓN lo largo de los siglos, el avance en la tecnología ha permitido a la humanidad ser cada vez más productiva. Esto ha traído consigo una mejora de la economía, que ha pasado a ser global, y por tanto una mejor calidad de vida. La primera revolución industrial, en la Inglaterra del siglo XVIII, acarreó un cambio en la economía, que pasó de ser rural a urbana, mecanizada e industrializada. Desde entonces, la industria siguió desarrollándose con la mejora de las telecomunicaciones y la automatización de procesos, dando lugar a una segunda y tercera revolución industrial. Actualmente, ya se habla de una cuarta revolución, también llamada la ‘Industria 4.0’, cuya filosofía es la transformación de la empresa en organizaciones inteligentes, apoyándose en tecnologías como la Inteligencia Artificial, el Big Data y las conexiones IoT (Internet Of Things), que busca crear una macrored de dispositivos conectados entre sí que puedan compartir datos y beneficiarse de ellos. 1.1 SCADA Al estar en la época del Big Data y del IoT, es necesario disponer de un software que permita aprovecharse de estas tecnologías. En el caso de la automatización, esto, en parte, se materializa en los sistemas SCADA (“Supervisory Control and Data Acquisition”), un sistema que es capaz de controlar remotamente y en tiempo real una instalación, integrando datos recogidos de diferentes autómatas (PLC’s), sensores y equipos mediante diferentes protocolos en un mismo lugar. Además, es capaz de compilar un histórico de dichos valores y crear informes y bases de datos que posteriormente podrán ser estudiadas para sacar un mayor rendimiento. Así, en la web de Omnicon, una empresa de ingeniería a nivel mundial, podemos encontrar la llamada “Piramide de la automatización industrial. En ella podemos observar que el SCADA estaría en el nivel numero dos, en un nivel de control y supervisión, por encima del PLC, que es el encargado de gestionar el control de sensores y actuadores. Figura 1.1 Pirámide de la automatización Por ello, se pretende en este trabajo hacer uso de algunas de estas tecnologías que tanto están revolucionando la industria en estos últimos años. A Sistemas de Elevación 8 3.2.2 Hueco del ascensor Es el espacio disponible exclusivamente para el movimiento del ascensor y el contrapeso, no pudiendo ser utilizado por otra instalación de ningún tipo. Los elementos que conforman este elemento son la cabina las guías, el contrapeso, los cables y el paracaídas. 3.2.2.1 Cabina Elemento portante del ascensor formado por la caja, que es el habitáculo en el cual viajan las personas mientras se realiza el movimiento del ascensor, y el bastidor, que es la estructura de metal que la sostiene y que se mueve solidario a ella. El bastidor es muy importante, ya que, además de sostener la cabina, es el lugar al que se fijan tanto los cables se la suspensión como el paracaídas. 3.2.2.2 Guía de fijación de la cabina Conducen a la cabina en su trayectoria y sirven como apoyo en caso de rotura de cables, por lo que deben ser resistente acorde al peso que van a soportar. 3.2.2.3 Contrapeso Elemento utilizado para equilibrar cargas y por tanto facilitar al motor el movimiento. Su masa debe ser igual a la de la cabina más la mitad de la máxima carga autorizada, por lo que el motor no tiene que trabajar a máximo rendimiento ni con la cabina en carga máxima. También disminuye la potencia necesaria y por tanto el consumo. El contrapeso también tiene sus propias guías que, al igual que con la cabina, sirven tanto para conducir la trayectoria como como elemento de protección. Figura 3.5 Contrapeso de un ascensor 9 9 Control de una maqueta de ascensores usando PLC y SCADA Citect 3.2.2.4 Cables Los cables utilizados en los sistemas de elevación actual constan de un alma impregnada de una grasa especial, rodeada por alambres de acero enrollados en grupos, denominados cordones. Existen varios tipos según la disposición de los cordones, como el tipo Seale y Warrington. Otras características son la composición del alambre y el material del alma. Figura 3.6 Esquema de las partes de un cable 3.2.2.5 Paracaídas Unidad mecánica cuyo propósito es evitar la caída del ascensor en caso de desprendimiento de este. En el subapartado 3.2.1.2 se explica que el limitador de velocidad está conectado a una palanca que, cuando se produce una sobre velocidad de aproximadamente el 25%, activa el sistema de paracaídas. Existen dos tipos de paracaídas: • Paracaídas de acción instantánea: el cable del limitador activa las zapatas, que producen cada vez más rozamiento con las guías, llegando a producir acuñamiento total del sistema. Es un sistema brusco, por lo que solo está permitido para ascensores de baja velocidad. • Paracaídas de acción progresiva: las zapatas aplican una fuerza controlada y progresiva. Figura 3.7 Sistema de seguridad paracaídas Sistemas de Elevación 10 3.2.3 Foso Espacio vertical cerrado situado por debajo de la cota cero del ascensor. Esto hace que normalmente se encuentre por debajo del nivel de calle, por lo que, además de estar nivelado, debe estar adecuadamente impermeabilizado, ya que se enfrenta a posibles inundaciones. En el interior del foso se encontrará un sistema de frenado, los amortiguadores. Por ello, su profundidad debe ser la suficiente como para que aun quede 0,5 metros libres con los amortiguadores totalmente comprimido. El acceso al foso puede hacerse a través de una puerta especial de apertura hacia fuera. Sin embargo, si este supera 1,3 metros, debe instalarse una escalera. 3.2.3.1 Amortiguadores Encargados de detener la cabina o el contrapeso si es necesario. Normalmente, se encuentran en el fondo del foso, aunque podrían también instalarse en la parte inferior de la cabina. Es muy importante que los amortiguadores tengan un sistema electrónico que no permita al ascensor seguir moviéndose hasta que estos vuelvan a su situación normal. Se distinguen tres tipos de amortiguadores: • Elásticos de caucho: constituidos por cilindros de caucho que son capaces de frenar ascensores con velocidades muy bajas (hasta 0,6 m/s), como montacargas. • De resorte: la amortiguación la produce un muelle de sección circular. Puede ser utilizada con velocidades de hasta 1,75 m/s. • Hidráulicos: formados por un embolo hueco dentro de un cilindro lleno de un aceite especial. Cuando baja el émbolo, este entra poco a poco en su interior. La velocidad de bajada dependerá de la sección de los orificios a través de los cuales entre el fluido. Para regresar a su posición inicial se instalará un muelle en el fondo, que será oprimido al bajar el émbolo y pondrá a este en su posición inicial una vez que la fuerza pase. Figura 3.8 Amortiguador de aceite hidráulico 11 11 Control de una maqueta de ascensores usando PLC y SCADA Citect 3.3 Funcionamiento A continuación, se expondrán las distintas ideas de algoritmos que se aplican hoy en día a los sistemas de elevación. En capítulos siguientes se establecerá cual será el usado en este proyecto. 3.3.1 Maniobra universal Características: • Un botón de llamada por planta. • Los botones interiores tienen un tiempo de preferencia con respecto a los exteriores cuando un usuario sube al ascensor. • No hay gestión de mayor cercanía de piso, será decisión de los usuarios quien pulsa primero. • Solo atiende una llamada y no registra otra hasta no finalizar con la primera. Podría pasar que tuviera memoria pero que fuera en orden de llamada. • Poco eficiente, por lo que se usa en ascensores de pocas plantas o montacargas. 3.3.2 Maniobra colectiva de descenso Características: • Un botón de llamada por planta. • Los botones interiores tienen un tiempo de preferencia con respecto a los exteriores cuando un usuario sube al ascensor. • Tiene memoria. • En subida, atiende primero a los pedidos realizados por la botonera interna por orden de proximidad. Una vez acaba, atiende los pedidos de los rellanos. • En bajada, atiende a los pedidos realizados por la botonera interna por orden de proximidad, pero, además, se detendrá en los rellanos que han realizado una llamada. • Suele instalarse en bloques de viviendas, ya que la mayoría de las llamadas en rellano son para bajar a la planta cero. 3.3.3 Maniobra colectiva de subida y bajada Características: • Dos botones de llamada por planta; uno de subida y otro de bajada, que le permitirá al usuario elegir el sentido del movimiento. • El sistema atiende todas las llamadas de botonera interna, y se para en aquellos rellanos que piden desplazamientos en la misma dirección. • Tiene un excelente rendimiento, pero no es recomendable para viviendas, ya que un mal uso puede bajar dicho rendimiento. 13 4 DESCRIPCIÓN DE LA PLANTA os sistemas presentados en los capítulos 1 y 2 serán implementados en un sistema real formado por maqueta de ascensores conectada a un autómata programable donde se implementará el programa de control. A lo largo de este capítulo, se hará una descripción de ambos elementos, además de otros intermedios necesarios para que el sistema funcione correctamente. Cabe destacar que la configuración de conexiones actual fue realizada por Daniel Paredes García en 2017, en su Trabajo de Fin de Grado Automatización de un sistema de Ascensores, de donde se obtiene mucha información para este Capítulo. 4.1 Maqueta del ascensor En esta sección se realizará una descripción del sistema de forma física. Además, se analizará el número de sensores y actuadores de los que el autómata tendrá que hacerse cargo y se explicará la circuitería. Figura 4.1 Planta a usar en este proyecto L Descripción de la Planta 14 4.1.1 Descripción física La maqueta representa un sistema de elevación de cuatro plantas con dos ascensores. El movimiento de estos se hará desde arriba, que es donde se encuentran los motores. Las dimensiones de la planta son de 75 cm de alto, 30 de alto y 17 de profundidad. El material utilizado para el armazón es aluminio y para el ascensor es acero inoxidable. Estas tienen unas medidas de 10 cm de alto y una base cuadrada de 7x7 cm. También se incluyen dos pesas, una de 400 g para representar a las personas y otra de 450g para los contrapesos. El cable de tracción será hilo de sedal. La planta usará pulsadores que representarán tanto los botones interiores de la cabina como aquellos botones de pedida de planta. De estos últimos habrá dos en las plantas intermedias, por lo que, como se vio en la Sección 3.3, será un sistema orientado a maniobra colectiva de subida y bajada. También se dispondrá de LEDs para la señalización de aquellas llamadas desde planta. Como sensor de planta se usan unas pestañas metálicas conectadas al armazón. Los ascensores tienen un saliente en su lado izquierdo, que al pasar por una planta empujan dicha pestaña. Así, se cierra un circuito, de modo que cambia el estado de la señal y el autómata es capaz de detectarlo. Los ya mencionados motores funcionan con corriente continua, a 12 VCC y 3A, por lo que el consumo del par de motores será de 72 W. Cuando estos son activados, hacen girar un eje con un tornillo sin fin acoplado. Este tornillo hace girar una rueda dentada acoplada con el eje final del circuito, que es el que se encarga de transmitir el giro al hilo, gracias a las tres vueltas que le da. 4.1.2 Entradas y salidas La planta dispone de un total de 26 entradas y 10 salidas: De las 26 entradas, 6 corresponderán a los pulsadores de planta y 12 a los pulsadores internos de cabinas, 5 por cada una de ellas. Los 8 restantes se completan con los sensores de planta, ya descritos anteriormente. Un ejemplo de los pulsadores puede verse en la Figura 4.8. En cuanto a las 10 salidas, 4 se corresponden a los sentidos de giro de cada motor, 2 de subida y 2 de bajada, y los 6 LEDs que indican las peticiones previas del sistema. El problema es que, como se verá en la descripción del autómata, este solo dispone de 8 salidas. Por ello, se debió tomar la decisión de que, de los dos LEDs de las plantas intermedias, solo se tomará el de arriba como señalización de que se ha llamado a esa planta, independientemente del sentido. A continuación, se muestra una tabla con las entradas y las salidas del sistema. También se incluye el nombre de las variables que se les ha dado al programarlas, cosa que se verá en el siguiente capítulo. 15 15 Control de una maqueta de ascensores usando PLC y SCADA Citect ENTRADA DESCRIPCIÓN NOMBRE %I0.1.0 Botón 0 interior cabina derecha B0D %I0.1.1 Botón 1 interior cabina derecha B1D %I0.1.2 Botón 2 interior cabina derecha B2D %I0.1.3 Botón 3 interior cabina derecha B3D %I0.1.4 Botón S (Stop) interior cabina derecha BSD %I0.1.5 Botón A (Activar) interior cabina derecha BAD %I0.1.6 Botón 0 interior cabina izquierda B0I %I0.1.7 Botón 1 interior cabina izquierda B1I %I0.1.8 Botón 2 interior cabina izquierda B2I %I0.1.9 Botón 3 interior cabina izquierda B3I %I0.1.10 Botón S (Stop) interior cabina izquierda BSI %I0.1.11 Botón A (Activar) interior cabina izquierda BAI %I0.1.12 Botón 0 pasillo subida B0 %I0.1.13 Botón 1 pasillo subida B1S %I0.1.14 Botón 2 pasillo subida B2S %I0.1.15 Botón 1 pasillo bajada B1B %I0.1.16 Botón 2 pasillo bajada B2B %I0.1.17 Botón 3 pasillo bajada B3 %I0.1.18 Sensor planta 0 cabina izquierda S0I %I0.1.19 Sensor planta 1 cabina izquierda S1I %I0.1.20 Sensor planta 2 cabina izquierda S2I %I0.1.21 Sensor planta 3 cabina izquierda S3I %I0.1.22 Sensor planta 0 cabina derecha S0D %I0.1.23 Sensor planta 1 cabina derecha S1D %I0.1.24 Sensor planta 2 cabina derecha S2D %I0.1.25 Sensor planta 3 cabina derecha S3D Tabla 4.1 Relación de entradas del sistema SALIDA DESCRIPCIÓN NOMBRE %Q0.2.16 Motor 1 (Subida) SUBIR1 %Q0.2.17 Motor 1 (Bajada) BAJAR1 %Q0.2.18 Motor 2 (Subida) SUBIR2 %Q0.2.19 Motor 2 (Bajada) BAJAR2 %Q0.2.20 Led planta 0 pasillo subida LED_EXT_0 %Q0.2.21 Led planta 1 pasillo subida LED_EXT_1 %Q0.2.22 Led planta 2 pasillo subida LED_EXT_2 %Q0.2.23 Led planta 1 pasillo bajada NO SE USA %Q0.2.24 Led planta 2 pasillo bajada NO SE USA %Q0.2.25 Led planta 3 pasillo bajada LED_EXT_3 Tabla 4.2 Relación de salidas del sistema Descripción de la Planta 16 4.2 Autómata programable Un autómata programable o PLC (Controlador Lógico Programable en inglés) es un sistema electrónico y programable capaz de controlar en tiempo real procesos secuenciales; es decir, en base a las entradas (o sensores) listados anteriormente, y teniendo en cuenta el estado actual del proceso, activarán o desactivarán convenientemente las salidas (o actuadores). Estos sistemas están omnipresentes en la industria debidos a su versatilidad. Esta versatilidad se debe, en parte, a que la mayoría de PLC actuales son modulares, lo que permite al usuario añadir una amplia gama de funcionalidades como control discreto, analógico, PID, posición, comunicación serie y red. El PLC que completa esta planta será el Modicon M340 de Telemecanique, actualmente Schneider Electric. Como vemos en la imagen, de izquierda derecha, estará formado por un módulo de alimentación BMX CPS 2000, un procesador P34 2020, un módulo de entradas binarias BMX DDI 3202K y un módulo de E/S binarias BMX DDM 16022. Para la unión de los módulos se utilizará el bastidor de 4 ranuras BMX XBP 0400. Figura 4.2 Autómata usado en el proyecto 4.2.1 Bastidor BMX XBP 0400 Es el elemento de unión de los distintos módulos que forman el PLC. Normalmente, estos bastidores suelen instalarse en railes tipo DIN, aunque, en este caso, este se encuentra atornillado en una pared. Además de la función mecánica, también se encarga de llevar la alimentación del primero hacia los demás. Cuenta con 6 ranuras: • Primera ranura (CPS): reservada para módulo de alimentación. • Ranura 00: reservada para el procesador. • Ranuras de 01 a 03: módulos E/S (En este caso solo se usarán dos de ellas) • Ranura XBE: ranura de expansión que permite conectar varios bastidores para así poder ampliar el número de módulos. 17 17 Control de una maqueta de ascensores usando PLC y SCADA Citect 4.2.2 Módulo de alimentación BMX CPS 2000 El autómata se alimenta de corriente alterna de la red eléctrica. Por tanto, es necesario un módulo de alimentación que la transforme en corriente continua. Los elementos de este módulo: • Panel de visualización: indicador LED verde OK, que indica que el módulo se encuentra operativo y en correcto funcionamiento e indicador LED verde 24V, que indica que la fuente de alimentación interna de 24VCC se encuentra operativa, aunque en este caso no se utilizará. • Relé de alarma normalmente cerrado que se abre al detectar un error en el sistema. Este relé tampoco será utilizado en el proyecto. • Botón RESET que provoca un reinicio del sistema. • Conector de red de entrada con fusible interno conectado a la fase de entrada. Como ya se ha indicado, para este proyecto no se utilizará la fuente de alimentación interna. Esto es debido a que ya se dispone de otra fuente externa de 24 V que nos permitirá un mayor orden en el conexionado. 4.2.3 Procesador BMX P34 2020 El procesador BMX P34 2020 es el encargado de gestionar los módulos E/S, con una capacidad de gestión de hasta 1024 E/S binarias o 256 E/S analógicas, con una memoria de 4096 Kb. Como es de costumbre en este tipo de módulos, tienen un panel de visualización en el que, mediante LEDs, muestra el estado del procesador. Además, también cuenta con un puerto USB, un puerto Ethernet y un puerto Modbus. En este proyecto se usarán los dos primeros; el puerto USB para la programación del autómata y el puerto Ethernet para la transmisión de información al SCADA. En la imagen también se observa una pequeña tapa o palanca con un punto azul. Si se levanta dicha palanca, se encuentra en su interior una tarjeta de memoria en la que se encuentra información sobre el autómata necesaria para su funcionamiento. 4.2.4 Módulo BMX DDI 3202K Es un módulo de 32 entradas binarias con una tensión nominal de entrada de 24 VCC y una corriente de 2,5 mA. El tipo de lógica que utiliza este módulo es lógica positiva; es decir, las señales de tensión alta estarán representadas por un “1” binario (Tensión mayor a 11 V y corriente mayor a 2 mA) y las de tensión baja por un “0” binario (Tensión igual a 5 V y corriente inferior a 1,5 mA). Una vez más, este módulo cuenta con un panel de visualización con números del 00 al 31. Cuando alguno de estos sensores hace que se cierre el circuito, la tensión llega y enciende el led correspondiente al sensor que ha sido activado. En la imagen del autómata pueden observarse algunos sensores activados y otros sin activar. La conexión se hará mediante un conector de 40 pines repartidos en dos mangueras de 20 cables cada una. De ellos, 32 serán los correspondiente a las entradas del sistema. Descripción de la Planta 24 Como se puede ver en el esquema, el motor estará conectado a los comunes, mientras que los NC y NA irán conectados a la fuente de 12 VCC que alimenta al motor. Los interruptores A y B se interpretan como “0” o “1” lógico, y se representa a la fuente de 24 VCC porque alimentará a las bobinas de los relés. A continuación, se examinan los distintos casos que pueden darse en este circuito: 1. Si no se pulsa ningún interruptor, el motor se encuentra en un circuito cerrado sin alimentación, por lo que no se moverá. 2. Si se pulsa A y no B, el segundo relé pasará a NA, por lo que se cerrará el circuito con 12V, lo que hará que el motor gire. 3. Si se pulsa B y no A, el primer relé pasará a NA, por lo que ocurrirá lo mismo que en el caso anterior, pero en el sentido contrario. 4. Si se pulsan A y B ocurre lo mismo que en el caso 1, se crea un bucle cerrado sin alimentación, por lo que el motor no se movería. Así, se evita el quemado del motor. Por ello, se hará una conexión desde los terminales de la placa IFM DEE 25 F correspondiente a los motores hasta los relés. Para ello se utilizará cable azul y quedará la siguiente tabla de conexión. CONECTOR DESCRIPCIÓN TERMINAL DB TERMINAL RELÉ (C) PIN 2 Motor 1 (Subida) 2 4I PIN 3 Motor 1 (Bajada) 3 4J PIN 15 Motor 2 (Subida) 15 4K PIN 16 Motor 2 (Bajada) 16 4L Tabla 4.7 Conexión de motores DB 25 a relés Por otro lado, tal y como se observa en la Figura 4.6, los NA se encuentran conectados al terminal negativo de la fuente de 12 VCC, por lo que se ha realizado un puente entre ellos y se han conectado al negativo de la fuente. Para ello se ha usado cable de color negro. En cuanto a los NC, se aprecia que están conectados al terminal positivo, por lo que se les realiza un puente y se conectan al terminal positivo con cables de color gris. 4.4.3.2 Conexionado de leds Como ya se ha dicho anteriormente, el autómata PLC solo dispone de 8 salidas. Cuatro de ellas están destinadas a la subida y bajada de los motores, por lo que las 4 restantes serán para los leds, aunque en realidad la maqueta tiene seis. Por ello, se decide conectar los leds de las plantas 0 y 3 y los leds de subida de las plantas 1 y 2. Los leds van alimentados por la fuente externa de 24 VCC y protegidos por una resistencia de 2kΩ cada uno para evitar que la intensidad que circula por ellos sea lo suficientemente grande como para quemarlos. Harán falta, por tanto, cuatro relés. El circuito de conexión es el siguiente: Figura 4.7 Esquema de conexión de leds 25 25 Control de una maqueta de ascensores usando PLC y SCADA Citect El análisis de casos será más sencillo que en el circuito de los motores: 1. Si no se pulsa B, el circuito estará abierto, por lo que no habrá corriente a través del led y no se encenderá. 2. Si se pulsa B, se cerrará el circuito, circulará la corriente a través de la resistencia y llegará al led, encendiéndolo. Por tanto, se realizará una conexión desde la placa a los relés parecida a la realizada en el caso de los motores. Teniendo en cuenta que, según el diagrama, los NA de los relés están conectados a los cátodos de los leds: CONECTOR DESCRIPCIÓN TERMINAL DB TERMINAL RELÉ (NA) PIN 17 Led planta 0 pasillo subida 17 2M PIN 18 Led planta 1 pasillo subida 18 2N PIN 19 Led planta 2 pasillo subida 19 2O PIN 22 Led planta 3 pasillo bajada 22 2P Tabla 4.8 Conexión de leds DB 25 a relés Por otro lado, los comunes están conectados al terminal negativo de la fuente 24 VCC, por lo que se les realiza un puente y se conectan. Los NC quedan al aire. 4.4.3.3 Comunes de entradas y leds Una vez conectadas las entradas y salidas de la 2º DB, solo quedarán los terminales 1 y 14 sin conectar, los cuales corresponden al común de las entradas y al común de los leds; es decir, sus ánodos, respectivamente. Estos dos terminales se conectarán al terminal positivo de la fuente de alimentación, para cerrar sus respectivos circuitos. 4.4.4 Conexionado de relés a módulos de autómata 4.4.4.1 Conexionado Con las entradas y salidas conectadas a sus respectivos relés, solo queda la conexión de los relés al módulo de salida BMX DDM 16022. A este módulo se conectarán los terminales de las bobinas de los relés, pues, activándolas, esta hará la conmutación del relé y por tanto del estado del actuador. Las conexiones relé – autómata quedan de la siguiente forma: TERMINAL RELÉ COLOR CANAL I Negro Q16 J Morado Q17 K Gris-Rosa Q18 L Azul-Rojo Q19 M Blanco-Verde Q20 N Marrón-Verde Q21 O Blanco-Amarillo Q22 P Marrón-Amarillo Q23 Tabla 4.9 Conexión de relés a módulo BMX DDM 16022 El negativo de las bobinas debe conectarse con el negativo de la fuente 24 VCC para poder cerrar su circuito. Descripción de la Planta 26 4.4.4.2 Alimentación de módulo BMX DDM 16022 Tal y como se ve en la Figura 4.4, la alimentación de este módulo se hará mediante cuatro de los canales de este: 1. Los canales 9 y 19 (Marrón-Gris y Marrón-Rosa, respectivamente) se conectarán al negativo de la fuente de alimentación 24 VCC. 2. El canal 10 (Blanco-Gris) se conectará a un fusible 0,5 mA y, seguidamente, al positivo de la fuente de alimentación 24 VCC. 3. El canal 20 (Blanco-Rosa) se conectará a un fusible 2 mA, ya que es la alimentación de las salidas, y posteriormente al positivo de la fuente de alimentación. A continuación, se muestra una imagen de los relés, los conectores DB y parte de los botones de entrada al sistema: Figura 4.8 Relés, conectores DB y botones 27 27 Control de una maqueta de ascensores usando PLC y SCADA Citect Y una imagen trasera, donde se aprecia todo el conexionado: Figura 4.9 Conexionado Maqueta - PLC Además, se adjunta un esquema de todo el conexionado, ocultando los cables de red. 28 Figura 4.10 Esquema de conexiones Maqueta - PLC 29 5 PROGRAMAS UTILIZADOS l presente proyecto puede dividirse en tres partes fundamentales: la programación del autómata, la comunicación entre el PLC y el sistema SCADA y, finalmente, el diseño de este. Este capítulo recogerá una breve introducción sobre los tres programas que se utilizarán para implementar cada una de las partes: ‘Ecostruxure Control Expert’, ‘OPC UA Server Expert’ y ‘Citect Studio 2018 R2’. 5.1 Ecostruxure Control Expert Ecostruxure Control Expert es un software diseñado por ‘Schneider Electric’ usado para programar, resolver fallos y operar con autómatas de las gamas Modicon M340 (el usado en este proyecto), M580, M580S, Premium, Momentum y Quantum. Así, permitirá acceder a los datos de la planta y hacer una integración acelerada con sistemas IT (Information Technology) y OT (Operation Technology). Como ya se vio en el capítulo anterior, el autómata integrado en la planta es de la marca Telemecanique, empresa que pertenece a Schneider Electric, por lo que será el software utilizado para programar la planta. A continuación, se expondrán las especificaciones de ordenador necesarias para soportar el software. Seguidamente, se hará una breve introducción al programa. MINIMO RECOMENDADO Procesador Pentium Core i3 2.4 GHz Pentium Core i7 3 GHz RAM 4 Gb 8 Gb Espacio mínimo disco duro 8 Gb 20 Gb Tabla 5.1 Requisitos Ecostruxure Control Expert 5.1.1 Explorador de proyectos Al abrir un nuevo proyecto tendrá que elegirse el procesador que se va a utilizar, en este caso, el P34 2020. Posteriormente, aparecerá un explorador de proyectos desde donde se accederá a todas sus funcionalidades. E Programas Utilizados 30 Figura 5.1 Explorador de proyectos Ecostruxure En orden, se irán describiendo algunos de los apartados más importantes: 5.1.1.1 Configuración Será el apartado donde se declarará los módulos del autómata que tendrán acceso al proyecto. En el Capítulo anterior ya se analizó módulo por módulo el PLC de la planta a utilizar en este proyecto. En el programa: Figura 5.2 Configuración de módulos del autómata 5.1.1.2 Variables elementales En este apartado tendrán que declararse todas aquellas variables que aparecerán en el código, indicando de que tipo son. En el siguiente capítulo se analizarán las variables usadas en este proyecto. Sin embargo, a modo de ejemplo, puede verse como son declarados en el programa los botones, tanto interiores como exteriores: 31 31 Control de una maqueta de ascensores usando PLC y SCADA Citect Figura 5.3 Ejemplo de variables elementales del sistema 5.1.1.3 Redes Este apartado será muy importante para la creación de la red Ethernet, que permitirá al autómata conectarse con el servidor OPC UA, que a su vez se conectará con el SCADA. Esto se verá en el Capítulo 7. 5.1.1.4 Programas Con un clic derecho en la carpeta ‘Lógica’, el programa nos dará la posibilidad de crear una nueva Sección, que es algo parecido a lo que sería un Script en programación convencional. Podemos crear tantas secciones como deseemos con la precaución de que, en principio, todas se ejecutarán constantemente. Cuando se crea una nueva sección, es necesario especificar en qué lenguaje se programará: Figura 5.4 Ejemplo de creación de sección Por ello, es importante comprender los tres lenguajes principales, que serán los tres usados en este proyecto: • LD: El lenguaje LD o lenguaje de contactos es un lenguaje gráfico que representa circuitos eléctricos usando contactos (entradas binarias) para dar un valor a las bobinas (salidas binarias). Este es el lenguaje de programación más parecido a la lógica cableada, por lo que es muy sencillo para un electricista acostumbrado a fabricar cuadros de automatismos. Además de los contactos y bobinas se pueden encontrar muchos más elementos basados en estos dos. Algunos ejemplos son los contactos negados, contactos con flancos de subida o bajada, bobinas negadas, bobinas con flancos o bobinas especiales set y reset. Aunque se verá en el siguiente Capítulo, este lenguaje ha sido utilizado en este proyecto para algunas secciones destinadas por ejemplo a la gestión del modo manual o, gracias a los contactos y bobinas con flancos, a secciones que gestionaban su detección. También suele ser muy utilizado para la gestión de temporizadores o contadores. Programas Utilizados 32 • SFC: El lenguaje SFC deriva de las ‘redes de Petri’, que son muy utilizadas para modelar matemáticamente sistemas de eventos discretos secuenciales, en el que el estado siguiente de un sistema dependerá del estado actual y de las entradas en ese momento del propio sistema. Por ello, se creará un diagrama formado por ‘pasos o etapas’, donde se realizarán acciones o se activarán variables o actuadores y ‘transiciones’, que serán las condiciones que tendrán que ocurrir para pasar de un paso a otro. En este proyecto se ha usado este lenguaje como gestor de todo el movimiento de los ascensores y las transiciones entre modos de funcionamiento. • ST: El lenguaje ST o lenguaje estructurado es un lenguaje escrito de alto nivel muy parecido a C. Podemos encontrar funciones básicas como IF-ELSE o bucles, aunque con una sintaxis más trabajosa que en otros lenguajes. A diferencia de los otros dos lenguajes, ST trabaja de forma muy cómoda con variables, vectores y entradas y salidas analógicas. Por ello, este lenguaje se ha usado para programar la sección de control del autómata. Un apunte importante y a veces difícil de encontrar es como hacer que una sección se ejecute o no en función de una variable. Esto es de especial importancia para la gestión de modos y se hace en las propiedades de la sección a controlar. Figura 5.5 Condición de activación de una sección Por ejemplo, se ve que, en la imagen de arriba, la sección ‘Movimiento_A1’ solo se ejecutará cuando la variable VAR_MODO_AUTOMÁTICO esté activa o TRUE. 5.1.1.5 Tabla de animación La tabla de animación permite al usuario forzar variables. Esta función es de especial importancia para hacer pruebas y ha sido de especial importancia en este proyecto. 33 33 Control de una maqueta de ascensores usando PLC y SCADA Citect Figura 5.6 Tabla de animación 5.1.1.6 Pantallas de operador La pantalla de operador tiene una función similar al SCADA, pero desde el ordenador local. En ella, se pueden crear simuladores y botones virtuales, que podrán interactuar con la planta en tiempo real. En este proyecto se ha utilizado como una botonera virtual para gestionar el modo manual y automático y, dentro de este, la subida y bajada de los ascensores. Figura 5.7 Pantalla de operador 5.1.2 Conexión PC - PLC La conexión entre el PC y el autómata se realizará por medio del puerto serie del autómata que se encuentra en el módulo procesador BMX P34 2020. Una vez conectado, en el programa Ecostruxure tendremos que darle a conectar. Figura 5.8 Conexión PC - Autómata Programas Utilizados 40 5.3.2 Especificaciones En este caso, se utilizará el programa Citect Studio 2018 R2 o simplemente Citect Studio, de ‘Schneider Electronics’, pues es una versión compatible con el servidor OPC UA. Figura 5.20 Logo Citect Studio Al ser un programa tan potente, este tendrá unos requerimientos mínimos para funcionar correctamente en el sistema en el que se instale. Estas especificaciones variarán dependiendo de si dicho SCADA está diseñado para ser cliente o servidor. En la siguiente tabla se supondrá un servidor pequeño, llegando a poder ser las especificaciones más exigentes para servidores más grandes: CLIENTE SERVIDOR CPU PassMark* 2000 4500 Cores 2 4 RAM 4 GB 8 GB Gráficos DirectX 9, 128 MB de VRAM dedicada Resolución 1920 x 1080 Tabla 5.3 Requisitos Citect Studio *PassMark es una empresa encargada de hacer mediciones sobre CPUs relacionadas con la máxima velocidad de reloj. Estas pueden hacerse vía web. Normalmente, un sistema SCADA requerirá del 25-50% de la CPU, dependiendo del nivel de gráficos del sistema, si es un sistema multi-monitor, etc. El programa también soporta una resolución 4K UHD (3840 x 2160), aunque con un mayor coste de CPU. 41 41 Control de una maqueta de ascensores usando PLC y SCADA Citect 5.3.3 Programa Citect Studio es un programa con una interfaz cómoda y fácil de utilizar. Todo el programa se estructura en base a un menú lateral, que permitirá al usuario moverse a través de todas las ventanas. Figura 5.21 Menú de ventanas Citect Studio Programas Utilizados 42 A continuación, se mostrarán las ventanas más importantes: 5.3.3.1 Proyectos Ventana que nos permite gestionar los proyectos existentes en el sistema. Se tendrá que decidir qué proyecto estará activo. Figura 5.22 Ventana de Proyectos Citect Studio 5.3.3.2 Topología Como su propio nombre indica, en esta ventana se podrá definir la topología del sistema; es decir, los equipos que lo conforman, además de los perfiles de usuario. Sin embargo, la pestaña más importante será ‘Dispositivos E/S’. En el siguiente Capítulo se explicará como configurar el servidor OPC UA en dicha pestaña haciendo clic en ‘Dispositivo nuevo’. Figura 5.23 Ventana de Topología Citect Studio 5.3.3.3 Modelo del Sistema Será la ventana en la que se definirán las variables y las alarmas del sistema, además de otros elementos como equipos con una configuración propia, acorde a nuestras necesidades. En el caso de una configuración OPC UA con importación de variables, como se verá en el próximo capítulo, estas nos aparecerán directamente en la pestaña ‘Variables’ Figura 5.24 Listado de variables Citect Studio 43 43 Control de una maqueta de ascensores usando PLC y SCADA Citect 5.3.3.4 Visualización En esta ventana, en la pestaña ‘Paginas’, se puede gestionar las páginas creadas por el usuario para la visualización del sistema. En un principio vienen muchísimos ejemplos que pueden ser utilizados como guía, aunque también se pueden crear páginas desde cero, como en el caso de este proyecto, y que se explicará en el Capítulo 9 de esta memoria. Figura 5.25 Ventana de Páginas Citect Studio 5.3.3.5 Seguridad En el caso de querer añadir seguridad al proyecto o una jerarquía de usuarios, o si se quiere llevar un control de que usuario ha cambiado en algún momento el estado de la planta, esta ventana nos permitirá crear dichos usuarios y crear la mencionada jerarquía. En el caso de este proyecto, al haber un solo usuario que es a su vez administrador, no ha sido necesario aplicarle ningún tipo de seguridad. Figura 5.26 Ventana de Seguridad Citect Studio Programas Utilizados 44 5.3.3.6 Compilar Citect Studio tiene un lenguaje de programación propio parecido a C llamado Cicode, aunque será muy poco usado en este proyecto. Cicode es un lenguaje compilado, por lo que será necesario compilar los proyectos para corroborar que no hay ningún error. Existe un botón para ello, como bien se ve en la figura. Una vez compilado, se podrá ejecutar el SCADA en el botón correspondiente. Como es común en este tipo de programas, aunque este no esté compilado puede ejecutarse, ya que el propio sistema preguntará si desea el usuario que se compile el código. Figura 5.27 Compilación de variables Citect Studio Cabe destacar que cuando se le dé al botón de compilar (y prácticamente cada vez que se pulse cualquier botón) saldrá el siguiente mensaje: Figura 5.28 Importación de variables Citect Studio Este mensaje quiere decir que las variables se han importado correctamente desde el servidor OPC UA y será una prueba muy importante de que todo funciona correctamente. El archivo log al que se refiere es un archivo .txt donde podrán verse datos y direcciones de las variables importadas. Algo parecido a lo que se puede ver en la pestaña ‘Variables’ de la ventana ‘Modelo del sistema’. 5.3.3.7 Ejecutar Al pulsar ‘Ejecutar’, aparecerá una ventana llamada ‘Gestor de funcionamiento’, que es el encargado de ejecutar los distintos procesos que existen dentro del proyecto (visualización, alarmas, tendencias, etc). Figura 5.29 Gestor de funcionamiento Citect Studio 45 45 Control de una maqueta de ascensores usando PLC y SCADA Citect Posteriormente, se ejecutará el ‘Page Menu’, que preguntará, al no detectar licencia, si se quiere entrar en modo demostración: Figura 5.30 Page Menu Citect Studio Finalmente, en el icono marcado en rojo en la imagen anterior puede elegirse la pantalla que se desea ver: Figura 5.31 Elección de página Citect Studio Una vez se elija, se ejecutará la visualización que el usuario haya diseñado. 5.3.3.8 Constructor de gráficos Citect Será el eje central del programa y la ventana donde podrá diseñarse la visualización del SCADA. Se hablará de esta ventana con muchísimo detalle en el Capítulo 9, una vez que se tenga conectado el PLC al servidor OPC UA y el OPC UA al SCADA, que es lo que se verá en el próximo capítulo. 47 6 PROGRAMACIÓN na vez descrita la planta, incluyendo sus entradas y sus salidas, y el programa ‘Ecostruxure Control Expert’, se procede a la explicación del algoritmo utilizado para la programación de la planta. Se explicarán los modos de funcionamiento inspirados en la guía GEMMA y se hablará de la función de cada una de las secciones. Sin embargo, dichas secciones podrán encontrarse en los anexos. Por otro lado, cabe destacar que en el punto 3.3 de esta memoria se describieron las bases de los algoritmos más comunes de funcionamiento de ascensores. No es difícil darse cuenta de que, en este caso, al tener nuestro ascensor dos botones intermedios, está orientado a hacer una programación con ‘maniobra colectiva de subida y bajada’. 6.1 Modos de funcionamiento La guía GEMMA, creada en Francia en 1981, busca crear un estándar de automatización donde se definen los posibles estados por los que debe pasar un sistema automatizado. Francisco Javier Ramos Ramirez, en su trabajo Control y supervisión de célula de fabricación flexible dedica el Capítulo 8 a la Guia GEMMA. Este documento se puede encontrar facilmente en la biblioteca virtual de la Universidad de Sevilla y, en él, se incluye el siguiente esquema: Figura 6.1 Esquema guía GEMMA Como se ve, la guía tiene estados de producción, de preparación, de parada y de emergencia. Todos ellos se verán reflejados en el algoritmo. U Programación 48 6.1.1 Modo normal Este será el modo en el que estará trabajando normalmente el autómata, a menos que ocurra una emergencia. Estará compuesto de tres “submodos”, que se irán alternando en función de las necesidades del operario. Estos tres modos serán: Figura 6.2 Modos de funcionamiento 6.1.1.1 Modo automático Será el modo en el que estará el autómata prácticamente la totalidad de su tiempo, ya que será el modo que implemente el algoritmo de ‘maniobra colectiva de subida y bajada’. Este modo, en realidad, estará implementado por una serie de secciones, que se verán activadas con la variable ‘VAR_MODO_AUTOMÁTICO’. 6.1.1.2 Modo manual Todo sistema necesita de un modo manual para que el operario pueda manejarlo en caso de haber alguna incidencia. Este permitirá usar los actuadores de la planta a placer con tan solo pulsar un botón creado digitalmente. Se verá activado por la variable VAR_MODO_MANUAL. 6.1.1.3 Modo reinicio Una vez que el operario ha manipulado el autómata, se debe volver al modo automático, que es el verdadero modo de funcionamiento. Sin embargo, el modo automático suele estar diseñado con unas condiciones iniciales, por lo que se debe volver a ellas antes de regresar. En este caso, las condiciones iniciales serán los dos ascensores en la planta 0. Por tanto, una vez que se pulse el botón de modo automático, en realidad se activará el modo reinicio, que bajará los dos ascensores y, entonces, dará paso al modo para el que el botón fue pulsado. Se activará con VAR_MODO_REINICIO y, cuando acabe, activará una variable llamada FIN_REINICIO. 6.1.2 Modo emergencia En cualquier momento puede pulsarse cualquiera de los botones “S” de cualquiera de los ascensores, o activar el modo emergencia a través del SCADA. Esto hará que todos los actuadores y todos los modos se paren, los buffers se reinicien y los SFC de movimiento vuelva al inicio. Se podrá reactivar el sistema o bien pulsando el botón “A” de cualquiera de los ascensores, o bien activando el modo manual. Programa Modo normal Modo automático Modo manual Modo reinicio Modo emergencia 49 49 Control de una maqueta de ascensores usando PLC y SCADA Citect 6.2 Algoritmos En este apartado, se examinarán con el mayor detalle posible y ordenadas por modos de funcionamiento las secciones más representativas que conforman todo el programa. Se pretende que estas páginas sirvan como apoyo a los anexos para comprender la filosofía del algoritmo. 6.2.1 Modo normal Este modo está gestionando por una sección el SFC llamada MODO_NORMAL. En los distintos estados activará variables condición como por ejemplo VAR_MODO_MANUAL, VAR_MODO_AUTOMATICO o VAR_MODO_REINICIO que ejecutarán o no las secciones correspondientes. Para las transiciones, se tendrán en cuenta variables que se activarán por la pantalla de operador. Estas variables serán del tipo ACTIVA_MODO_XXX. La única excepción será la transición Reinicio – Automático, para la que se utilizará la variable FIN_REINICIO, que será activada por la propia sección del modo de reinicio. 6.2.1.1 Modo manual: sección MODO_MANUAL (LD) Es el modo más sencillo de todos y estará compuesto exclusivamente por una sección. Los botones de la pantalla de operador activarán distintas variables recogidas en el vector VAR_MANUALES. Cuando cada una de estas componentes se activen, activarán los correspondientes actuadores de la planta. En la misma pantalla de operador también se harán las transiciones entre los distintos modos de funcionamiento del modo normal. 6.2.1.2 Modo reinicio: sección MODO_REINICIO (SFC) Esta sección se activará con la variable VAR_MODO_REINICIO y su objetivo será llevar ambos ascensores a su posición inicial, que será la planta cero. Para ello, bajará ambos ascensores hasta que detecte que uno de ellos ha llegado a la planta baja. Entonces, seguirá bajando al otro hasta que llegue al mismo lugar. Una vez que termine de bajar ambos, activará la variable FIN_REINICIO, que le dirá a la sección MODO_MANUAL (SFC) que ya se ha realizado el reinicio y que el sistema está preparado para entrar en modo automático. 6.2.1.3 Modo automático Es el modo más extenso, ya que estará formado por una serie de secciones funcionando de forma concurrente que formarán un algoritmo cerrado que gestionará las decisiones y el movimiento de los ascensores. • Control (ST): Es el “cerebro” del sistema. Es el encargado de leer los sensores de planta y en cual se encuentra el ascensor. También gestiona la llamada, la decisión de que ascensor irá a cada petición y la llegada. Para ello, usa un buffer de cinco componentes para cada ascensor, donde irá “apuntando” las plantas a las que debe ir cada uno. Cuando se produzca una llegada, borrará la casilla correspondiente. • FLANCOS (LD): Activan ciertas variables cuando detectan un flanco de subida de los botones tanto interiores (cabina) como exteriores (petición de planta). Ejemplo: si el botón B0 tiene un flanco de subida, se activará FSB0 (flanco de subida botón 0 exterior). Esto se hace ya que el autómata está en un bucle constante muy rápido. Por ello, si no se usaran flancos de subida, podría detectar que se ha pulsado el botón un numero indefinido de veces. Conexión PLC – OPC UA - SCADA 56 Clicamos en la pestaña de ‘Configuración IP’, y rellenamos los datos convenientemente: Es importante que posteriormente validemos cambios. Para ello, clicamos en el botón ‘Validar cambios’ de la barra superior. 7.1.3.3 Configuración de canal Expandimos nuestro Bus PLC y clicamos en el puerto Ethernet de nuestro BMX P34 2020: Figura 7.13 Puerto Ethernet del bus PLC Figura 7.11 Configuración IP Figura 7.12 Validar cambios 57 Control de una maqueta de ascensores usando PLC y SCADA Citect Así, accederemos a la configuración del puerto Ethernet, donde podremos configurar el canal que utilizaremos. Para ello: Figura 7.14 Configuración canal Ethernet Entonces, validaremos cambios, conectaremos el PLC al ordenador vía USB y transferiremos el proyecto. Nuestro PLC ya tendrá asignada la dirección IP deseada. Para comprobarlo, podemos observar el punto verde al lado del ‘Canal 3’: Figura 7.15 Configuración canal Ethernet II Conexión PLC – OPC UA - SCADA 58 7.2 Configuración servidor OPC UA Como ya vimos, el OPC UA será el encargado de recibir las ‘publicaciones’ del PLC y permitir al SCADA su lectura. Esta comunicación se hará vía TCP / IP, que es la razón por la que asignamos, en el paso anterior, una dirección fija al PLC de la planta. Existe una opción en la que el OPC UA puede directamente importar las variables del PLC, llamada ‘Diccionario de datos’. Sin embargo, esta opción no es compatible con nuestro dispositivo, por lo que tendremos que importar manualmente las variables de nuestro proyecto y entregárselas al servidor. 7.2.1 Exportación de variables Ecostruxure Para importar variables de nuestro proyecto, seleccionaremos aquellas que queremos compartir, haremos clic derecho y le daremos a ‘Exportación seleccionada’: Necesitaremos que el fichero de salida esté en formato .xvm, por tanto: Figura 7.17 Formato exportación de variables Así, conseguiremos un fichero .xvm que podremos entregar al servidor OPC UA para que sea capaz de leer y escribir valores sobre esa lista de variables. Figura 7.16 Exportación seleccionada 59 Control de una maqueta de ascensores usando PLC y SCADA Citect 7.2.2 Configuración OPC UA 7.2.2.1 Configuración IP Al abrir el programa de configuración del OPC UA, ‘OPC UA Server Expert Configuration Tool’, aparecerá una pantalla como la siguiente: Figura 7.18 Visualización de la configuración del OPC UA Primero, le pondremos un nombre a nuestro dispositivo y nos centraremos en el campo Device address 1. Clicando en los tres puntos de dicho campo: Figura 7.19 Configuración de dirección IP OPC UA Conexión PLC – OPC UA - SCADA 60 En esta pantalla, podremos configurar la dirección IP de nuestro PLC. 7.2.2.2 Importación de tabla de variables En el campo ‘Symbol Table File’, podremos importar el fichero de variables .xvm que exportamos anteriormente del programa ‘Ecostruxure’: Figura 7.20 Importación tabla de variables 7.2.2.3 Desactivación de seguridad Pese a que una de las grandes ventajas del OPC UA es su seguridad y su capacidad para crear usuarios, en este caso desactivaremos dichas opciones, ya que solo habrá un usuario. Para ello, en el panel izquierdo clicamos en la sección ‘Security’ y lo configuramos de la siguiente manera: Figura 7.21 Configuración de seguridad OPC UA Finalmente, guardaremos la configuración y abriremos el programa principal ‘OPC UA Server Expert’. 61 Control de una maqueta de ascensores usando PLC y SCADA Citect 7.3 OPC UA Server Expert Una vez configurado, abriremos el programa principal. En esta sección veremos que problemas podemos encontrarnos y que necesitamos para conectar este servidor con el proyecto de SCADA. 7.3.1 Dependencia de OPC UA con una dirección IP Como se ha repetido varias veces en esta memoria, el OPC UA se caracteriza por su seguridad. Por ello, le otorga un certificado a la dirección IP en la que se instala y no admite una distinta. Entonces, puede ocurrir que, al abrir el programa, se muestre el siguiente mensaje: Figura 7.22 Error en OPC UA Como vemos, la dirección 192.168.0.24 no se encuentra en el certificado, por lo que el programa nos indica que lo reparemos usando la configuración del ‘Ecostruxure OPC UA Server Expert’. Esto se refiere a que usemos el mismo ejecutable con el que instalamos el programa para repararlo: Figura 7.23 Reparación OPC UA Server Expert Conexión PLC – OPC UA - SCADA 62 Dándole a Next: Figura 7.24 Reparación OPC UA Server Expert II Siguiendo con la reparación: Figura 7.25 Reparación OPC UA Server Expert III 63 Control de una maqueta de ascensores usando PLC y SCADA Citect Finalmente, nos dará la opción de actualizar los certificados: Figura 7.26 Reparación OPC UA Server Expert IV 7.3.2 Dirección URL de servidor OPC UA El siguiente paso será copiar la dirección URL del servidor OPC UA. Esto nos será útil para indicarle al SCADA donde se encontrará la información del servidor. Figura 7.27 URL OPC UA Conexión PLC – OPC UA - SCADA 64 7.4 Citect Studio 2018 R2 Como ya se ha explicado anteriormente, el programa que usaremos para el diseño del SCADA será ‘Citect Studio 2018 R2’. Es importante utilizar esta versión, ya que por ejemplo la versión 2018 no incluye los drivers de comunicación con OPC UA. 7.4.1 Creación de un nuevo proyecto Para crear un nuevo proyecto, le damos a Agregar -> Proyecto nuevo… Figura 7.28 Creación nuevo proyecto SCADA Nos saldrá una ventana como la siguiente, donde le daremos un nombre a nuestro proyecto. Figura 7.29 Creación nuevo proyecto SCADA II 65 Control de una maqueta de ascensores usando PLC y SCADA Citect Para terminar, activaremos nuestro proyecto: Figura 7.30 Creación nuevo proyecto SCADA III 7.4.2 Configuración dispositivo E/S En la pestaña de ‘Topología’, hacemos clic en ‘Dispositivos E/S’: Figura 7.31 Topología SCADA Una vez ahí, le damos a ‘Dispositivo nuevo’. Nos saldrá una ventana como la siguiente, donde seleccionaremos el proyecto donde queremos crear un nuevo dispositivo E/S: Figura 7.32 Configuración dispositivo E/S Conexión PLC – OPC UA - SCADA 72 Ni ningún tipo de seguridad. Figura 7.45 Configurador OPC UA IV Finalmente, se podrá probar la conexión al servidor OPC UA. Para ello, es muy importante darle antes a ‘Configure’. Una vez se le dé, el configurador permitirá introducir la dirección URL del servidor y enviará un mensaje de éxito, si es que está todo bien. Figura 7.46 Configurador OPC UA V 73 Control de una maqueta de ascensores usando PLC y SCADA Citect 7.4.4 Asistente de configuración En la ventana ‘Proyectos’ se encuentra el asistente de configuración, usado para configurar el proyecto que en ese momento se encuentre activo. Se usará la configuración exprés: Figura 7.47 Asistente de configuración Citect Con un entorno de ingeniería local, que quiere decir que toda la información de la planta y el PLC están recogidos en el mismo ordenador, y no en varios. Figura 7.48 Asistente de configuración Citect II Como ya se ha dicho, el proyecto se selecciona automáticamente, siendo este el que se encuentre activo en el momento de la configuración. Conexión PLC – OPC UA - SCADA 74 La siguiente pantalla: Figura 7.49 Asistente de configuración Citect III Se tendrá que elegir la página de inicio, teniendo que escoger entre HD1080 o 4K. Figura 7.50 Asistente de configuración Citect IV 75 Control de una maqueta de ascensores usando PLC y SCADA Citect También se deberá especificar el papel del ordenador que se está configurando dentro del sistema. En este caso, como ya se ha comentado, toda la información estará en el mismo ordenador. De hecho, tanto el servidor (OPC UA) como el cliente (Citect Studio), se encuentran alojados en él. Figura 7.51 Asistente de configuración Citect V Y, por tanto, este ordenador no se conectará a ningún otro para crear una red distribuida. Cabe destacar que esto es muy poco común en proyectos de ámbito empresarial, ya que precisamente el objetivo del SCADA es crear una red de información rápida y precisa. Figura 7.52 Asistente de configuración Citect VI Conexión PLC – OPC UA - SCADA 76 En la siguiente ventana se pedirá la contraseña del administrador. En este caso, al no haberse configurado ninguna contraseña, se le puede dar a siguiente sin hacer ningún cambio. Figura 7.53 Asistente de configuración Citect VII Y así se llega al final del proceso de configuración: Figura 7.54 Asistente de configuración Citect VIII 8 DISEÑO VISUALIZACIÓN SCADA a ventana ‘Constructor de gráficos Citect’ ofrece la posibilidad, de una forma intuitiva, de crear una visualización que permitirá al usuario ver el estado de su sistema a tiempo real. Esto se realizará mediante el dibujo de distintas formas, algunas estáticas y otras animadas, de forma que, visualmente, aporte información. Además de esto, hay un sinfín de posibilidades, como la de mostrar valores de variables por pantalla, indicadores y crear reports y logs. 8.1 Funciones del SCADA En este Proyecto se diseñará un SCADA con las siguientes funcionalidades: 1. Visualización en tiempo real de la planta. 2. Gestión de modos. 3. Modo manual. 4. En modo automático, será posible ver aquellas plantas ya pedidas a las que irá el ascensor. 5. Modo semiautomático, incluido dentro del modo automático, en el que se podrá, manualmente, asignar a cada ascensor plantas a las que ir. 6. Creación de logs en formato .txt, que harán un seguimiento de aquellas acciones que se han ejercido sobre la planta desde el SCADA. 7. Creación de informes en formato .rft, que escribirá la planta en la que se encuentra cada ascensor cada 10 segundos. A pesar de tener tantas funcionalidades, en cada momento, dependiendo del modo en el que se encuentre el autómata, solo se mostrará la información necesaria, haciendo aparecer y desaparecer cada elemento de forma conveniente. Por ejemplo, en modo automático: Figura 8.1 SCADA Modo automático L Diseño Visualización SCADA 78 En modo manual: Figura 8.2 SCADA Modo manual En modo reinicio: Figura 8.3 SCADA Modo Reinicio Así, se conseguirá una mayor comodidad para el usuario, además de una visión más clara de aquellas funcionalidades que tiene cada modo. A continuación, se explicará aquellas herramientas que han sido necesarias para el diseño del SCADA. 79 Control de una maqueta de ascensores usando PLC y SCADA Citect 8.2 Diseño del SCADA El diseño del SCADA se realizará a través de la interfaz que ofrece el programa al usuario, el constructor. Cuando se accede a él, en primer lugar, aparece una ventana vacía: Figura 8.4 Editor gráfico de Citect Para crear una nueva página o abrir una ya existente, se debe clicar en ‘Archivo’ y en ‘Nuevo…’ o ‘Abrir…’. Tanto en la ventana vacía como una vez abierta la página, aparece un pequeño menú, donde se seleccionarán los elementos que quieran añadirse: Figura 8.5 Menú de objetos Citect Diseño Visualización SCADA 80 8.2.1 Elementos estáticos Los elementos estáticos son aquellos que no reaccionan o modifican ninguna variable. Estos son aquellos que forman la estructura del dibujo y, en este caso, se encuentran representados por: 1. El fondo. 2. La estructura del ascensor. 3. El fondo de los paneles de control. 4. Los títulos de los paneles de control. Los tres primeros están realizados con el mismo elemento, rectángulos rellenos, mientras que los títulos están hechos con la función texto. 8.2.1.1 Rectángulos El segundo botón de la primera columna permite dibujar rectángulos. Una vez dibujado, saldrá una ventana de configuración automáticamente. En esa ventana, se podrán configurar muchísimas características, como si este se encuentra relleno o no, el color tanto del interior como del perímetro o incluso crear un fondo con un gradiente de color. Aunque no se utilizará en este proyecto, también es posible, en la pestaña ‘Relleno’, utilizar un rectángulo como medidor de nivel o como control deslizante en la pestaña con dicho nombre. Figura 8.6 Propiedades de Rectángulo 81 Control de una maqueta de ascensores usando PLC y SCADA Citect 8.2.1.2 Títulos El cuarto botón de la primera columna tiene la función de crear texto. Una vez pulsado, se escribirá el texto y se pulsará en el lugar en el que se quiera poner. Entonces, aparecerá un cuadro de configuración con las características típicas de cualquier editor. Figura 8.7 Propiedades de Texto 8.2.2 Elementos dinámicos Son aquellos elementos que modifican o reaccionan ante alguna variable. En este proyecto, algunos de estos elementos son: 1. Los motores. 2. El indicador de subida/bajada/parada justo al lado de cada motor. 3. La cabina del ascensor. 4. El cable de la cabina del ascensor. 5. Leds de llamada a ascensor o leds indicadores de modo. 6. Indicadores numéricos de buffer. 7. Botones. A continuación, se hará un análisis de cada uno de los elementos. Diseño Visualización SCADA 88 8.3 Implementación de ‘logs’ e informes Tanto los logs como los informes tienen como objetivo crear un historial, aunque con un punto de vista distinto: 1. Los logs buscan llevar un control de los distintos usuarios que tienen acceso a la planta. Por ello, estará orientado a registrar que botones se han pulsado y que usuario lo ha hecho. En este proyecto, al no haber usuario, pues solo tiene acceso a la planta el administrador, no se mostrará dicha información, sino solo el pulsado de botones, junto a la fecha y la hora. 2. Los informes tienen un alcance mucho mayor, usando lenguaje Cicode, el propio de Citect, el programa podrá, periódicamente, escribir en un fichero lo que el programador haya decidido que se escriba. En este caso, se ha optado por, cada 10 segundos, hacer un registro de fecha, hora y planta en la que se encuentra cada uno de los ascensores. Naturalmente, se deben hacer unas configuraciones adicionales para crear estos registros. Estas configuraciones se explicarán a continuación. 8.3.1 Logs 8.3.1.1 Creación de dispositivo Para crear un Log, lo primero que se debe hacer es crear un ‘dispositivo’, opción se encuentra en la ventana ‘Configuración’ Figura 8.18 Creación de dispositivo Los campos obligatorios son: 1. Nombre: en pasos siguientes se utilizará para indicar a los botones en que dispositivo deben grabar. 2. Formato: definirá que datos se incluirán en el archivo y cuánto puede ocupar, como máximo, cada apartado. En este caso se ha incluido fecha, hora y el mensaje que enviará el botón al ser pulsado. 3. Nombre de archivo: dirección en la que se quiere que se guarde el archivo. 4. Tipo: ASCII_DEV para formato tipo texto. 89 Control de una maqueta de ascensores usando PLC y SCADA Citect 8.3.1.2 Configuración de botones En la pestaña ‘acceso’ se le indicará a cada botón en que dispositivo debe escribir. Figura 8.19 Propiedades de Botón - Configuración Log Y en la pestaña ‘entrada’ se le indicará que mensaje escribir: Figura 8.20 Propiedades de Botón - Configuración Log II Diseño Visualización SCADA 90 8.3.1.3 Lectura de registro Finalmente, en la dirección especificada en el campo ‘Nombre de archivo’ aparecerá el registro. Es muy importante tener en cuenta que no se debe abrir ese archivo, ya que se cortaría su escritura. En su lugar, se debe copiar y abrir la copia. De este modo, puede leerse el contenido hasta ese momento, pero continuar con su escritura. Un ejemplo de log sería: Figura 8.21 Ejemplo Log 8.3.2 Informes 8.3.2.1 Creación de dispositivo El dispositivo para un informe se crea de forma prácticamente idéntica al dispositivo de un log, tal y como se observa en la Figura 8.12. Sin embargo, hay algunas diferencias. 1. No se añadirá un formato, ya que este se configurará con lenguaje Cicode. 2. En el campo No. de archivos se escribirá -1, ya que si no podría crearse más de un informe. 8.3.2.2 Creación de informe En la ventana ‘Visualización’ se encuentra la pestaña ‘Informes’, que permite crearlos de forma muy sencilla: Figura 8.22 Creación de informe 91 Control de una maqueta de ascensores usando PLC y SCADA Citect Los campos para rellenar serán: 1. Nombre del informe. 2. Periodo de actualización del informe. 3. Archivo de formato que contendrá, programada en Cicode, la estructura del informe. 4. Dispositivo de salida, que corresponderá con el dispositivo creado anteriormente. 8.3.2.3 Edición del formato del informe En esa misma pestaña, entre las opciones se encuentra ‘Editar formato del informe’. Si se clica en dicha opción aparecerá una ventana de WordPad donde se podrá configurar el formato: Figura 8.23 Programación de formato de informe Es importante tener en cuenta que Cicode y WordPad son muy sensibles a la línea en la que se encuentre cada sentencia del código. Es por ello por lo que, si se quiere que dependiendo de una variable se escriba un mensaje u otro, todos los if deben ir seguidos, sin salto de línea. Otro detalle es que se le debe indicar a WordPad cuando comienza y acaba el lenguaje Cicode. Por ejemplo, en este caso, los títulos ASCENSOR 1 y ASCENSOR 2 se encuentran fuera, mientras que las sentencias de código se encuentran entre corchetes que indican cuando comienza {cicode} y cuando acaba {end} la parte programada. Diseño Visualización SCADA 92 8.3.2.4 Lectura del informe Al igual que con los ‘logs’, no se debe abrir directamente el informe, sino que debe copiarse y pegarse para no interrumpir su escritura. Un ejemplo de informe: Figura 8.24 Ejemplo informe 9 CONCLUSIONES na vez expuesto el trabajo realizado durante el proyecto, junto a una guía de utilización de los distintos programas utilizados, se procede a hacer una valoración de los resultados, así como posibles mejoras y ampliaciones que se podrían realizar. 9.1 Conclusiones Desde el principio tuve claro que quería que mi Trabajo de Fin de Grado estuviera basado en la automatización. En su momento la asignatura ‘Automatización Industrial’ me pareció una asignatura fundamental ya que, como se explica en la introducción de esta memoria, vivimos en un mundo en constante desarrollo en el que la automatización de procesos juega un papel fundamental en el avance de la tecnología. Por ello, cuando se me propuso la posibilidad de indagar en el mundo de los sistemas SCADA, con la idea de que mis conocimientos fueran transferidos a otros alumnos en el futuro, me pareció un proyecto motivador. Afortunadamente, el trabajo se ha visto completado con éxito, como a continuación se expondrá, desarrollando cada una de las partes que lo han conformado. 9.1.1 Programación de la planta • El trabajo con una planta real conlleva un esfuerzo extra comparado con el esfuerzo necesario en una simulación. Pueden surgir problemas para los que hay que estar preparado, como fallos mecánicos. • Es conveniente realizar un trabajo lo más general posible, de modo que el algoritmo pueda, con adaptaciones, ser implementados, por ejemplo, en este caso, en distintos ascensores con un número de plantas distinto. Es por ello por lo que, para programar el movimiento del ascensor, se ha utilizado un vector que le indica al algoritmo a que planta ir, en vez de crear un diagrama SFC fijo, que tome decisiones en función de unas ramas establecidas. 9.1.2 Conexión PLC – OPC UA – SCADA • Para un ingeniero de sistemas, es importante conocer las distintas posibilidades de comunicación entre dispositivos dentro de su ámbito, ya que, por la cantidad de ellos de los que dispone una empresa, se hace necesario centralizar la información, por lo que serán necesarias dichas conexiones. • El sistema OPC UA ha funcionado de forma más que correcta, sirviendo de puente entre el autómata y el sistema de supervisión. El router ha hecho perfectamente su labor como asignador de direcciones IP necesarias para que este sistema funcionase. • La configuración OPC UA – Citect Studio se ha hecho de forma rápida e intuitiva, gracias a la cantidad de material que proporciona la empresa Schneider Electronics tanto en formato escrito como vídeo, además de los vídeos explicativos de usuarios particulares. • El rendimiento de las conexiones del sistema ha sido bueno, ya que tanto la transmisión de información PLC – SCADA, pasando por el OPC UA, era prácticamente instantánea. U Conclusiones 94 9.1.3 Diseño y funciones SCADA • La visualización se ha hecho de forma intuitiva, gracias también a la cantidad de información que pone la empresa en manos del usuario. • La configuración tanto del log como de los informes ha sido rápida, y su funcionamiento ha sido bueno. 9.2 Líneas de mejora Para posibles proyectos futuros tanto con la planta como con comunicaciones entre PLC y SCADA y diseño de este, se proponen las siguientes mejoras. 9.2.1 Planta de ascensores • Cambio en los motores, ya que los que se incluyen actualmente son muy ruidosos, dificultando así el poder trabajar con ella en ambientes silenciosos. • La inclusión de un nuevo módulo de salidas en el PLC, ya que la maqueta tiene dos salidas más de las que le proporciona el autómata. Por ejemplo, un BMX DDM16022 aportaría 8 entradas más, aunque, por no desaprovechar, convendría buscar un módulo con menos salidas. 9.2.2 Conexiones • Sería conveniente conectar el autómata de la planta al router general del laboratorio de control de la Escuela. Así, se podría acceder desde cualquier punto, y no se tendría que hacer uso de un router exclusivo para ella. • El servidor OPC UA permite encriptar la información, dotando a los datos de una gran seguridad. Sería interesante indagar en ese campo. 9.2.3 SCADA El programa Citect Studio, como se ha explicado a lo largo de la presente memoria, tiene muchísimas posibilidades, la mayoría de las cuales no han sido implementadas en este proyecto. Algunas de ellas son: • Gestión de alarmas. • Gestión de seguridad. • Gestión de usuarios. • Creación de bases de datos SQL. • Creación de ‘Genies’, que son objetos gráficos personalizados y parametrizables. • Estudio de tendencias. • Posibilidad de arranque automático. ANEXO A – CÓDIGO DE PROGRAMACIÓN MODO_NORMAL (SFC) Anexo A – Código de programación 96 Control (ST) 97 Control de una maqueta de ascensores usando PLC y SCADA Citect Anexo A – Código de programación 104 105 Control de una maqueta de ascensores usando PLC y SCADA Citect Anexo A – Código de programación 106 107 Control de una maqueta de ascensores usando PLC y SCADA Citect Movimiento_A1 (SFC) Muchas de las transiciones han tenido que hacerse en secciones aparte, pues son comparaciones numéricas. Algunos ejemplos: A1_LLAMADO: PISO_MAYOR_A1: Para avisar de que un ascensor ha llegado a una planta se activa la variable LLEGA_PLANTA_A1: Anexo A – Código de programación 108 Movimiento_A2 (SFC) El temporizador se ha realizado mediante un comparador: Con la siguiente configuración: 109 Control de una maqueta de ascensores usando PLC y SCADA Citect LUCES (LD) MODO_SEMIAUTOMATICO (ST) Anexo A – Código de programación 110 MODO_SEMIAUTOMATICO (LD) 111 Control de una maqueta de ascensores usando PLC y SCADA Citect MODO_MANUAL (LD) ACTIVA_EMERGENCIA (LD) Anexo A – Código de programación 112 MODO_EMERGENCIA (ST) 113 Control de una maqueta de ascensores usando PLC y SCADA Citect MODO_REINICIO (SFC)