CAPÍTULO IV

RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN

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CAPÍTULO IV

RESULTADOS DE LA INVESTIGACIÓN

En el presente capítulo se muestran los resultados obtenidos en la

investigación, usando la metodología seleccionada anteriormente como

camino para desarrollar de manera ordenada las diferentes características de

la misma.

1. ANÁLISIS Y DISCUSIÓN DE LOS DATOS Y RESULTADOS

Mediante las técnicas de recolección de los datos utilizadas, se

obtuvieron los datos esperados; al dar respuestas debidas a una serie de

preguntas y revisiones bibliográficas especializadas con el fin de recaudar la

información necesaria para la puesta en funcionamiento del módulo para las

prácticas de controlador lógico programable (PLC) en la universidad Dr.

Rafael Belloso Chacín.

1.1. DESARROLLO DE CADA FASE DE LA INVESTIGACIÓN

En este segmento del capítulo se explica cómo se desarrolla cada fase

de la investigación a través de las actividades descritas por el autor y las

investigaciones adicionales que realizaron los autores de este proyecto, con

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ayuda de los recursos descritos anteriormente, alcanzando el objetivo

pautado para cada fase que se plantea previamente.

FASE I: DEFINICIÓN DEL PROBLEMA

En esta fase se analiza la situación actual del módulo para prácticas del

controlador lógico programable (PLC) en la universidad Dr. Rafael Belloso

Chacín. Para lograr este objetivo se identificó y ubico el modulo, para

observar directamente como se encuentra.

Pudiendo constatar que el modulo enciende, pero nunca ha sido puesto

en marcha debido a la falta de algún manual de usuario, y además de que no

hay un cable para poder cargarle algún programa, y poderlo comunicar con

la PC designada.

El módulo de prácticas para PLC (controlador lógico programable)

permite al estudiantado complementar de manera eficaz la teoría obtenida en

clase y llevarla a la práctica directamente desde un equipo en sitio. Así podrá

capacitarse adecuadamente para la vida profesional y estar en contacto

directo con procesos industriales.

Las prácticas estarán estructuras con el programa establecido para la

cátedra de introducción a procesos industriales, la cual contiene la parte

teórica, en las practicas se visualizaran entradas y salidas digitales,

temporizadores, contadores, entre otros. Estas prácticas serán de gran

ayuda para el aprendizaje de los procesos industriales, de igual forma

utilizar conocimientos de cátedras como instrumentación, sistemas de

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control, automatización industrial entre otras. Lo cual facilitara la construcción

y el afianzamiento del aprendizaje.

En efecto, para la recolección de los datos se realizó una entrevista no

estructurada para la cual se elaboró una serie de preguntas (ver anexo A),

con el fin de obtener información que permitiera constatar el requerimiento de

las practicas mencionadas así como datos importantes para la realización

de las mismas. Las preguntas fueron aplicadas a (2) ingenieros electrónicos

considerados como los más idóneos, ambos docentes de la propia

universidad que prestaron su valiosa colaboración.

En virtud de esa intención se procedió a formular preguntas sucesivas

para obtener respuestas abiertas entre ellas:

¿Dónde se ubica actualmente el laboratorio de prácticas de PLC en la

universidad Dr. Rafael Belloso Chacín?

ENTREVISTADO 1: Actualmente existe un laboratorio de computación

para efectuar simulaciones con PLC; un laboratorio acondicionado para

prácticas físicas de PLC es prioritario para ingeniería en electrónica en

automatización y control.

ENTREVISTADO 2: Actualmente no existe un laboratorio de prácticas de

PLC. Lo que sí existe es un laboratorio, donde se practica o se simula tanto

la programación y funcionamiento de PLC′S, y este laboratorio se encuentra

en el bloque F. Planta alta.

Como parte del análisis de la situación actual de los laboratorios. Se

inició con la interrogante sobre la existencia de algún laboratorio de

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prácticas de PLC en la universidad Dr. Rafael Belloso Chacín, se obtuvo que

los entrevistados coinciden que no existe un laboratorio en específico para

las prácticas de PLC, que en la universidad si hay un laboratorio de

computación donde se realizan simulaciones y prácticas en computadoras

con programas de PLC.

Pero se pudo constatar que en ese laboratorio si hay un módulo con un

PLC, solo que sin utilidad alguna.

Posteriormente se preguntó:

¿Por qué sería beneficioso para la carrera de ingeniería en electrónica

en automatización y control un laboratorio de PLC? Argumente su

respuesta

ENTREVISTADO 1: Para llevar a la práctica lazos de control; así como

para los procesos industriales, esto complementaria los conocimientos de

dicha ingeniería.

ENTREVISTADO 2: Sería muy beneficioso ya que el alumnado tendría

la posibilidad de conocer los distintos PLC que existen en el mercado. No

solo se conocería la programación, sino también el cableado y

funcionamiento, tomando en consideración cada una de las marcas y

componentes de los PLC’S

Con respecto a la segunda interrogante, ambos entrevistados están de

acuerdo que sería beneficioso y de mucha ayuda para los futuros egresados

de ingeniería en electrónica mención automatización y control. Ya que les

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permitirá ampliar conocimientos en el área de procesos automatizados y los

equipos que se utilizan en ese campo.

Siguiendo el hilo se realizó la siguiente pregunta:

¿Qué tipo de manual debe poseer las prácticas de PLC y por qué?

ENTREVISTADO 1: Son necesarios dos manuales uno para informar al

usuario en cuanto a la manipulación del equipo. Otro manual que contenga

practicas relacionadas con el programa de la asignatura. Ambos permitirían

reforzar el conocimiento de los estudiantes.

ENTREVISTADO 2: Deben existir manuales de configuración,

programación y cableado. Porque se complementaría con la información

suministrada en clases, y se profundizaría el conocimiento de dicho

dispositivo.

El ítem tres nos muestra la necesidad de realizar manuales que permitan

al usuario conocer sobre el funcionamiento correcto del equipo así como

otro que contenga las prácticas relacionadas con las simulaciones de los

procesos industriales seleccionados de acuerdo a los contenidos

programáticos.

Por consiguiente se realizó esta pregunta:

¿En su criterio cual sería la utilidad de simular y ver en pequeña escala

procesos industriales?

ENTREVISTADO 1: La simulación es útil como herramienta de diseño y

prueba de procesos industriales. Posteriormente se debe ir a las prácticas de

los mismos.

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ENTREVISTADO 2: Sería de mucha utilidad, ya que verificaría el

funcionamiento del PLC y de cada uno de los elementos que intervienen en

el proceso. Además de visualizar todo el proceso llevado a cabo.

El ítem cuatro responde a la interrogante de cuál sería la utilidad de

simular y ver en pequeña escala procesos industriales a la cual ambos

entrevistados respondieron que si sería muy útil y eficaz como herramienta

de diseño y prueba de los procesos industriales.

Y ya para finalizar se pregunta:

¿Cuál sería la importancia de implementar un sistema SCADA en las

prácticas de PLC?

ENTREVISTADO 1: El SCADA permitirá el interfaz hombre-máquina para

la adquisición de datos, así como el monitoreo y control de los procesos a

distancia.

ENTREVISTADO 2: El SCADA, si se aplica en la practicas donde se

realizan las simulaciones en el PLC o las programaciones de este. Se

recomienda la actualización de los simuladores o software utilizado para la

programación de PLC’S.

En el ítem 5 nos proporciona la información acerca de la importancia de

implementar un sistema SCADA en las prácticas de PLC. Y lo que

favorecería en la creación del interfaz hombre – máquina para la adquisición

de datos.

Con los resultados obtenidos en la entrevista no estructurada se

constató la necesidad de implementar un módulo de prácticas de PLC en la

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universidad Dr. Rafael Belloso Chacín, para esto se procedió a realizar

manual de uso del módulo, establecer las conexiones internas, manual de

prácticas bien explicado, entre las características debe haber visualización

de entradas y salidas, procesos continuos, poder enlazarlo con una PC para

la parte gráfica, todo esto será en beneficio del estudiantado.

FASE II: DEFINICIÓN DE LAS ESPECIFICACIONES

Para lograr el segundo objetivo orientado a establecer los requerimientos

necesarios para la implementación del módulo de prácticas del controlador

lógico programable PLC en la universidad Dr. Rafael Belloso Chacín en

conexión con la segunda fase de la metodología titulada definición de las

especificaciones.

El módulo tendrá un panel que pueda ser manejado para la utilización y

puesta en marcha del PLC donde se podrá monitorear, introducir y accionar

las señales de entradas (discretas) por medio del uso del controlador lógico

programable (PLC) el cual será programado por el mismo estudiante de

manera de realizar las prácticas del software y de poner en práctica cada

una de las unidades de la teoría. Se tendrá en cuenta que el sistema de

prácticas sea sencillo y fácil de usar y que posea el mínimo margen de error.

El módulo se trabaja con un manual de prácticas que permitan la

elaboración de las mismas en el controlador lógico programable (PLC), de

manera fácil, sencilla y eficaz que garantice un aprendizaje efectivo de los

distintos procesos a llevar a la práctica.

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Las prácticas de laboratorio se realizaran con un controlador lógico

programable (PLC) y de acuerdo al contenido programático de la cátedra

introducción a los procesos industriales este PLC debe contar con

facilidades para interconectar los dispositivos que forman parte del sistema

de prácticas, por lo que dispondrá de entradas y salidas discretas.

Este sistema permitirá supervisar o controlar las variables, indicadores

entre otros sistemas que sean inherentes a la práctica, por lo que el PLC

deberá contar con un interfaz hombre- máquina para la adquisición de datos

como el sistema SCADA. Durante el proceso se utilizaran diferentes

dispositivos de control como: temporizadores, contadores, en las entradas

tendremos pulsadores y finales de carrera, en las salidas, motor, luces pilotos

y electroválvulas.

FASE III: CREACIÓN DE LA DOCUMENTACIÓN

A continuación se explica el tercer objetivo específico “Diseñar las

prácticas para el controlador lógico programable y las distintas conexiones

del módulo para las prácticas del controlador lógico programable (PLC) en la

universidad Rafael Belloso Chacín”, la cual se desarrolla en dos fases, que

son la tercera y cuarta fase, la tercera de ellas se basa en la creación de la

documentación.

En esta parte del desarrollo metodológico se hizo énfasis en las

características de los elementos seleccionados para poder realizar las

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prácticas y realizar las distintas conexiones del PLC. A continuación, se

definen las características de los componentes.

SLC 500 FIXED

El controlador lógico programable (PLC) a utilizar es de la marca Allen

Bradley, modelo SLC 500 en su versión compacta, ampliamente utilizado en

el ámbito industrial, que cuenta con un CPU 1747-l20A, el lenguaje de

programación a utilizar es el ladder o también llamado escalera, y es el que

se trabaja en la materia de introducción a los procesos industriales, y que la

Universidad Privada Dr. Rafael Belloso Chacín cuenta con uno.

Figura. 15. PLC SLC-500 Fixed Fuente: Allen Bradley (2018)

Las características más significantes del SLC-500 FIXED, el cual está

fabricado por Allen Bradley se muestran a continuación.

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Cuadro 3 Características del SLC-500 Fixed

Memoria de programación 1K de capacidad de instrucciones Tiempo de Scan 8 milisegundos Fuente de poder AC: 85-265 VAC 1.25A 47-63 Hz

DC: 21.6-26.4 1.6A VDC Entradas (12) 120 VAC Salidas (8) AC/DC Relay Fuente: Allen Bradley manual de instalación y operación (1993).

RSLOGIX 500

El software a utilizar para la programacion de las diferentes practicas es

el Rslogix500, esta hecho para la programacion logica en escalera (Ladder),

fue actualizado para optimizar el desarrollo de proyectos de automatizacion

industrial y; ademas, es el utilizado en la cátedra de introducción a los

procesos industriales, como software de educacion es realmente bueno ya

que cuenta con emuladores de no contar con un PLC real.

Tambien proporciona el soporte para la programacion de los PLC’s de

Allen Bradley tipo SLC-500 en todos sus modelos y de la familia Micrologix.

Este software como los que vienen a continuacion son los seleccionados por

que la familia de PLC’S de Allen Bradley solo interactuan con estos.

Figura16. Pagina principal Rslogix500. Fuente: Editado por: Isambertt, Mejia y Veliz. (2018).

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RSLINX CLASIC LITE

Este software es el usado para comunicaciones industriales, permite que

los distintos Controladores programables de Allen Bradley, accedan a una

cantidad importante de aplicaciones.

Entre esas aplicaciones estan la programacion y configuracion en Rslogix

de distintos PLC’s, hasta aplicaciones de HMI (interfaz humano-maquina)

como Rsview hasta sus propias aplicaciones de adquisicion de datos

mediante Microsoft ofice, paginas web o visual basic.

Figura 17. Pantalla principal Rslinx Classic Lite

Fuente: Isambertt, Mejia y Veliz. (2018).

RSVIEW32

Esta aplicación es en parte para la creacion de la parte grafica tan

necesaria para la visualizacion de los procesos en tiempo real, Rsview32

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tiene mucha versatilidad, y en gran parte depende del estudiante que

desarrolle sus proyectos en este software, este software se enlaza con los

otros arriba antes mencionados como lo son el Rslogix500 y el software de

comunicación Rslinx Classic.

Entre sus caracterisiticas mas notables estan la amplia base de datos de

objetos industriales como botones, tuberias, motores, luces, tanques, entre

otros, asi como un gran numero de alarmas, trends, tambien tienes la opcion

de exportar e importar graficos.

| Figura 18. Pagina principal Rsview32.

Fuente: Isambertt, Mejia y Veliz. (2018).

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FASE IV: ESQUEMA GENERAL DEL HARDWARE

Con la siguiente fase se termina de desarrollar el objetivo especifico de

“Diseñar las prácticas para el controlador lógico programable y las distintas

conexiones del módulo para las prácticas del controlador lógico programable

(PLC) en la universidad Rafael Belloso Chacín”.

A continuación se presenta el esquema general del módulo, realizado

mediante el software de Microsoft, Paint, tomando como referencia el circuito

interno del PLC SLC-500 Fixed. Donde se observa claramente las distintas

conexiones existentes de este.

Figura 19: Diagrama eléctrico del circuito

Fuente: Isambertt, Mejía y veliz. (2018).

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En la figura X, se encuentra el diagrama eléctrico del circuito, se observa

que el PLC a utilizar tiene 12 entradas discretas, que están conectados a 12

pulsadores, con una tolerancia de corriente alterna que va desde 85 hasta

132 VAC, cuenta con 8 salidas a Relé, que están conectados a 8 luces

pilotos o lámparas, que se activaran dependiendo del programa que se le

cargue al PLC, con una tolerancia que va en AC desde los 5 hasta 265

voltios, y en DC desde 5 hasta 125 voltios continuos, y su voltaje de

alimentación es de 85-265 voltios AC.

FASE V: ORDINOGRAMA MODULAR Y CODIFICACION DEL PROGRAMA

A continuacion se explica el cuarto objetivo especifico “Elaborar un manual

para las prácticas del controlador lógico programable (PLC) en la universidad

Rafael Belloso Chacín”, la cual se desarrolla en dos fases, la quinta de ellas

se basa en Ordinogramas modulares y codificación del programa.

Se utilizó el software designado Rslogix500 para la programación del

controlador lógico programable (PLC), en el lenguaje Ladder uno de los más

utilizados a nivel mundial debido a su simplicidad, y es el lenguaje que se

aplica en la catedra de introducción a los procesos industriales dictado en la

Universidad Dr. Rafael Belloso Chacín, en la siguiente figura se muestra

una fracción de un test para el modulo para las practicas del controlador

lógico programable (PLC).

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Figura 20. Parte de la rutina de programación

Fuente: Isambertt, Mejía y Veliz. (2018)

En la figura x, se encuentra una rutina de programación utilizando las

distintas herramientas que nos ofrece el software Rslogix500, esta rutina

tiene como fin la prueba del módulo, la codificación es la siguiente, el botón

Start-1 al ser presionado ocasionara la activación de un temporizador

ascendente, con un tiempo base de 0.01 segundos, el preset seleccionado

es de 10 segundos, en el transcurso de ese tiempo se iluminaran

simultáneamente dos luces pilotos que son Salida1 y salida2, esta práctica

será la compilada y cargada al PLC para la futura verificación de

funcionamiento del módulo.

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Figura 21. Parte de la interfaz grafica practica de PLC

Fuente: Isambertt, Mejia y Veliz. (2018)

En la figura x se encuentra otra parte fundamental de las prácticas, como

lo es la interfaz gráfica, fundamental para el control de distintos procesos,

esta parte va enlazada en conjunto con lo mostrado en la rutina de

programación, aquí se mostrara el tiempo, el estado de las salidas y las

entradas, y las alarmas, de la práctica de prueba para el módulo de PLC.

FASE VI: DEPURACIÓN DEL SOFTWARE

En esta fase se procede a la prueba final del programa codificado en el

software “RsLogix500” y a su vez las pruebas finales de la parte grafica

realizada con el software “Rsview32” donde se observa el funcionamiento

integrado del proyecto.

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El software antes mencionado posee una herramienta llamada tabla de

entradas y salidas. Esta herramienta nos permite forzar las entradas para la

verificación del estado de las salidas y de cualquier tipo de datos dentro del

programa que se haya realizado.

De esta manera se pudo corroborar el buen funcionamiento sin

necesidad de tener los elementos conectados al PLC. El proceso se realizó

forzando las entradas para verificar que siguieran la lógica de control

previamente establecido y así visualizar el estado de cada salida.

De igual manera se verifico que la parte grafica funcionara

perfectamente. Enlazando toda la prueba y así evitar errores cuando se

tenga conexión real con los dispositivos. Al finalizar esta etapa los resultados

ayudaron a asegurar el total funcionamiento del código realizado.

FASE VII. INTEGRACIÓN DEL HARDWARE CON EL SOFTWARE

A continuación se desarrolla el quinto y último objetivo específico

“Realizar las pruebas pertinentes de funcionabilidad y adaptabilidad del

Módulo para las prácticas de controlador lógico programable (PLC) en la

universidad Rafael Belloso Chacín” que se el cual se desarrolla en dos fases,

que son la séptima y octava fase. La séptima de ellas se basa en la

integración del hardware con el software.

Para la primera actividad se integró al software y al hardware el

adaptador 1747-PIC, el cual es un convertidor de protocolos de

comunicación que enlazan el PLC que tiene un puerto de comunicación DH-

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485, con una PC que tiene el puerto serial RS-232. Esto permite el envío y

recepción de datos para así poder monitorear, programar el PLC.

El convertidor se le hizo la adaptación de los extremos del cable debido a

la complejidad de conseguir este convertidor, en un extremo que es el que

entra en el puerto de comunicación del PLC se le instalo un RJ-45, en el otro

extremo se realizó la conexión entre un cable serial Db25 a Db9, que es la

conexión hacia el puerto RS-232 de la computadoras de escritorio. Asimismo

se instaló el software correspondiente para el correcto funcionamiento del

PLC y lograr la interfaz, el cual es Windows XP con service pack 2, este es

más adecuado según las características del PLC Allen Bradley tipo SLC-

500. Este sistema operativo es ampliamente utilizado aun, en el manejo de

procesos industriales.

FASE VIII. FINALIZACIÓN DEL DISEÑO.

En esta fase se realiza las pruebas finales con las prácticas realizadas

para poner en funcionamiento del equipo bajo condiciones reales, para

poner a prueba, verificar posibles errores y solucionar fallas y demostrar el

total funcionamiento de los módulos

En la conexión de la comunicación del PLC SLC-500 con la

computadora, se utilizó un convertidor de interfaz 1747-PIC, en cual se le

realizó una adaptación de cable de comunicación a través de soldadura en

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la placa. (Ver fotografía 1), asimismo en el otro extremo se realizó la

conexión de un RJ45, el cuál es el puerto de salida del PLC SLC-500. (Ver

fotografía 2).

Fotografía 1. Soldadura de convertidor 1747-PIC Fuente: Isambertt, Mejia y Veliz. (2018)

Fotografía 2.Conexion al RJ45

Fuente: Isambertt, Mejia y Veliz. (2018)

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De igual forma en el extremo que va hacia la computadora de escritorio

se realizó una conexión entre un cable serial Db25 a Db9 en cuales el

puerto compatible con la computadora de escritorio. (Ver fotografía 3).

Fotografía 3. Cable de conexión de db25 a db9 Fuente: Isambertt, Mejia y Veliz. (2018)

Con respecto a la comunicación del PLC a la computadora se instaló en

programa Windows XP con service pack 2, el cual es el adecuado para el

correcto funcionamiento de los módulos, debido a que las computadoras de

escritorio de la universidad cuentan con Windows XP con service pack 3, y

no se efectuaba la comunicación y arrojaba errores. Luego de la instalación

del sistema operativo antes mencionado en una de nuestras computadoras,

efectivamente se corroboro el correcto funcionamiento del sistema y

compatibilidad con el PLC SLC-500, así como la funcionalidad e las entradas

y salidas discretas.

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De esta manera se realizó la prueba del prototipo de manera exitosa, una

vez que se integró el hardware y software, se probó todo el sistema para

encontrar fallas, corregir los errores y lograr el correcto funcionamiento del

módulo de PLC. Con esto se cumplió el objetivo planteado para el alcance

del objetivo el cual es dejar en total funcionamiento el Modulo para prácticas

de PLC en la universidad Rafael Belloso Chacín.