UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA EQUINOCCIAL.CAMPUS SANTO DOMINGO

FACULTAD DE CIENCIAS DE LA INGENIERÍA

ESTUDIANTE: DARIO ORDOÑEZ S.

CARRERA NIVEL CÓDIGO ASIGNATURAIngeniería Electromecánica Noveno Automatización Industrial

PRÁCTICA No. LABORATORIO NOMBRE DE LA PRÁCTICA FECHA TIEMPO

4Automatización

Lab: A1Sistema SCADA con InTouch y PLC TWIDO con comunicación serial ETHERNET.

07-07-2014

3Hr.

1. PROPÓSITO Desarrollar una aplicación en InTouch para familiarizarse con los sistemas SCADA y complementar la enseñanza teórica con la práctica. Que permita el control de dos PLC’s Twido desde dos MTU PC’s por medio de comunicación MODBUS ETHERNET.

2. OBJETIVOS.1- Crear una Interfaz HMI en InTouch para control de dos PLC’s TWIDO.2- Establecer la configuración de comunicación HMI – PLC.3- Realizar el control del proceso mediante el HMI.

3. MARCO TEÓRICO

1) HMI “Human Machine Interface”

Es el dispositivo o sistema que permite el interfaz entre la persona y la máquina. Tradicionalmente estos sistemas consistían en paneles compuestos por indicadores y comandos, tales como luces pilotos, indicadores digitales y análogos, registradores, pulsadores, selectores y otros que se interconectaban con la máquina o proceso.

Tipos de HMI

Terminal de Operador.- Consistente en un dispositivo, generalmente construido para ser instalado en ambientes agresivos.

PC + Software.

2) PLC “Controladores Lógicos Programables”

Es una computadora utilizada en la ingeniería automática o automatización industrial, para automatizar procesos electromecánicos, tales como el control de la maquinaria de la fábrica en líneas de montaje o atracciones mecánicas.

Los PLCs son utilizados en muchas industrias y máquinas. A diferencia de las computadoras de

propósito general, el PLC está diseñado para múltiples señales de entrada y de salida, rangos de temperatura ampliados, inmunidad al ruido eléctrico y resistencia a la vibración y al impacto. Los programas para el control de funcionamiento de la máquina se suelen almacenar en baterías copia de seguridad o en memorias no volátiles. Un PLC es un ejemplo de un sistema de tiempo real duro donde los resultados de salida deben ser producidos en respuesta a las condiciones de entrada dentro de un tiempo limitado, que de lo contrario no producirá el resultado deseado.

Modo de Funcionamiento

Los Controladores Lógicos Programables son máquinas secuénciales que ejecutan correlativamente las instrucciones indicadas en el programa de usuario almacenado en su memoria, generando unas órdenes o señales de mando a partir de las señales de entrada leídas de la planta (aplicación): al detectarse cambios en las señales, el autómata reacciona según el programa hasta obtener las órdenes de salida necesarias. Esta secuencia se ejecuta continuamente para conseguir el control actualizado del proceso.La secuencia básica de operación del autómata se puede dividir en tres fases principales:• Lectura de señales desde la interfaz de entradas.• Procesado del programa para obtención de las señales de control.• Escritura de señales en la interfaz de salidas.

3) PROTOCOLO DE COMUNICACIÓN MODBUS ETHERNET

Modbus es un protocolo de comunicaciones situado en el nivel 7 del Modelo OSI, basado en la arquitectura maestro/esclavo o cliente/servidor, diseñado en 1979 por Modicon para su gama de controladores lógicos programables (PLCs). Convertido en un protocolo de comunicaciones estándar de facto en la industria es el que goza de mayor disponibilidad para la conexión de dispositivos electrónicos industriales. Las razones por las cuales el uso de Modbus es superior a otros protocolos de comunicaciones son:

es público su implementación es fácil y requiere poco desarrollo maneja bloques de datos sin suponer restricciones

Existen versiones del protocolo Modbus para puerto serie y Ethernet (Modbus/TCP).

ETHERNET

Es un estándar de redes de área local para computadores con acceso al medio por detección de la onda portadora y con detección de colisiones (CSMA/CD). Su nombre viene del concepto físico de ether. Ethernet define las características de cableado y señalización de nivel físico y los formatos de tramas de datos del nivel de enlace de datos del modelo OSI.

Ethernet se tomó como base para la redacción del estándar internacional IEEE 802.3

Formato de la trama Ethernet:

La trama es lo que se conoce también por el nombre de "frame".

El primer campo es el preámbulo que indica el inicio de la trama y tienen el objeto de que el dispositivo que lo recibe detecte una nueva trama y se sincronice.

El delimitador de inicio de trama indica que el frame empieza a partir de él.

Los campos de MAC (o dirección) de destino y origen indican las direcciones físicas del dispositivo al que van dirigidos los datos y del dispositivo origen de los datos, respectivamente.

La etiqueta es un campo opcional que indica la pertenencia a una VLAN o prioridad en IEEE P802.1p Ethernetype indica con que protocolo están encapsulados los datos que contiene la Payload, en caso

de que se usase un protocolo de capa superior. La Payload es donde van todos los datos y, en el caso correspondiente, cabeceras de otros protocolos

de capas superiores que pudieran formatear a los datos que se tramiten (IP, TCP, etc). Tiene un mínimo de 46 Bytes (o 42 si es la versión 802.1Q) hasta un máximo de 1500 Bytes.

La secuencia de comprobación es un campo de 4 bytes que contiene un valor de verificación CRC (Control de redundancia cíclica). El emisor calcula el CRC de toda la trama, desde el campo destino al campo CRC suponiendo que vale 0. El receptor lo recalcula, si el valor calculado es 0 la trama es válida.

El gap de final de trama son 12 bytes vacíos con el objetivo de espaciado entre tramas.

Hardware comúnmente usado en una red Ethernet

NIC, o Tarjeta de Interfaz de Red - permite que una computadora acceda a una red local. Cada tarjeta tiene una única dirección MAC que la identifica en la red. Una computadora conectada a una red se denomina nodo.

Repetidor o repeater - aumenta el alcance de una conexión física, recibiendo las señales y retransmitiéndolas, para evitar su degradación, a través del medio de transmisión, lográndose un alcance mayor. Usualmente se usa para unir dos áreas locales de igual tecnología y sólo tiene dos puertos. Opera en la capa física del modelo OSI.

Concentrador o hub - funciona como un repetidor pero permite la interconexión de múltiples nodos. Su funcionamiento es relativamente simple pues recibe una trama de ethernet, por uno de sus puertos, y la repite por todos sus puertos restantes sin ejecutar ningún proceso sobre las mismas. Opera en la capa física del modelo OSI.

Puente o bridge - interconecta segmentos de red haciendo el cambio de frames (tramas) entre las redes de acuerdo con una tabla de direcciones que le dice en qué segmento está ubicada una dirección MAC dada. Se diseñan para uso entre LAN's que usan protocolos idénticos en la capa física y MAC (de acceso al medio). Aunque existen bridges más sofisticados que permiten la conversión de formatos MAC diferentes (Ethernet-Token Ring por ejemplo).

Conexiones en un switch Ethernet. Conmutador o Switch - funciona como el bridge, pero permite la interconexión de múltiples segmentos de red, funciona en velocidades más rápidas y es más sofisticado.

4. RECURSOSEQUIPO DE LABORATORIO2 PC’s2 Variadores de frecuencia LS iG5A2 PLC’s (BASE MODULABLE TWIDO20DRT)2 Modulo Ampliación Analógica TWDALM3LT2 Interfaz Ethernet 499TD011002 Módulos nro. 5 y nro. 6 Lab. Automatización Industrial

MATERIAL Y EQUIPO DE APOYOConductores con plugsCable de transmisión de datos al PLC.1 RouterCable UTP 4 pares (Patch cord)Conectores RJ-45

Guía de laboratorio.Softwares.Manuales de Usuario del PLC y Variador de Frecuencia.

5. PROBLEMA A DESARROLLAR

Se requiere automatizar el control remoto de dos PLC’s TWIDO mediante dos MTU, utilizando una Interfaz HMI. Para controlar el proceso que permitirá controlar los variadores de frecuencia.

6. ESQUEMA DE CONEXIONES SCADA

CONEXIÓN

DIAGRAMA LADDER (TWIDO SUITE)

Los dos PLC estarán cargados con el mismo programa LADDER ya que tendrán la misma función, solo varia la

configuración en el módulo Ethernet.

7. PROCEDIMIENTO7.1 Leer Especificaciones

Técnicas de los Equipos a Utilizar.

Comprobar que este en buen estado el módulo nro.5 y nro. 6Revisar acerca de las características del Variador IG5-A y PLC Twido.

DATOS DE PLACA DEL VARIADOR

DESCRIPCIÓN DE BORNERAS

PARÁMETROS BÁSICOS DE CONFIGURACIÓN DEL VARIADOR IG5A (FRECUENCIA Y MODO DE OPERACIÓN)

El control del variador se lo hará mediante bornera, entonces configuramos los parámetros DVR = 1 y FRQ = 3 ;

INFORMACIÓN PLC TWIDO

7.2 Desarrollar el proceso industrial planteado.

Realizar la configuración necesaria en los variadores de frecuencia LS iG5A, ya citada en el punto anterior.

Programación y Configuración de los Autómatas PLC’s TWIDO Comunicar los PLC’s mediante comunicación Modbus Ethernet. Realizar el diseño de la interfaz HMI en el Software InTouch v10.1 Configurar la comunicación Modbus Ethernet mediante el I/O server. Comunicar a la PC’s que tiene la aplicación HMI con los PLC’s.

Mediante comunicación Modbus Ethernet. Comprobar el funcionamiento del proceso automatizado.

7.3 Realizar la configuración necesaria en los variadores de frecuencia LS iG5A.

Configurar lo parámetros de los Variadores a utilizar. (Para el control por borneras)

DVR = 1 y FRQ = 3 ;

7.4 Programación del Autómata. PLC TWIDO

Describir y configurar el PLC a utilizar en el programa TwidoSuite. (Los dos PLC’s tendrán la misma programación, solo se diferencia en la IP que se les configure.)

PLC (BASE MODULABLE TWIDO20DRT) Modulo Ampliación Analógica TWDALM3LT Interfaz Ethernet 499TD01100

Configurar Modulo Ampliación Analógica TWDALM3LT

Personalizar la Salida %QW2.0 en salida de 0-10 V con rango personalizado de 0 a 60.

Configurar la interfaz Ethernet. 499TD01100 y el Puerto de Comunicación del PLC.

PLC1 IP 192.168.0.1 PLC1 IP 192.168.0.3

Programación PLC en lenguaje LADDER del circuito de control del proceso industrial utilizando el programa TwidoSuite.

Cargar el programa al PLC TWIDO

Conexión Física

7.5 Comunicar los PLC’s mediante comunicación Modbus Ethernet.

Luego de haber cargado la aplicación al Autómata y dejarlo en RUN, lo reiniciamos y creamos la conexión Ethernet.

Damos clic en Referencia y en Gestor de Comunicaciones creamos una conexión Ethernet, donde asignamos la IP del PLC y la ID.

Guardamos.

Luego de configurado la comunicación Ethernet. Nos vamos a Depurar y entablamos la Comunicación. (Se debe tener conectado al Router el PLC antes de iniciar)

7.6 Realizar el diseño de la interfaz HMI en el Software InTouch v10.1

Dependiendo de la necesidad de automatización se ha diseñado una interfaz HMI para controlar los PLC’s TWIDO.

Diseño de la Interfaz HMI.

Tabla de direcciones Modbus

TABLA DIRECCIONAMIENTO

PLC MODBUS R/W

ACCESS NAMEMEMORIA DESCRIPCIÓN%M0 RUNFW 1 R/W

TWIDO1 O

TWIDO 2

%M1 CONFIRMACIÓN FW

2 R

%M2 RUNRW 3 R/W%M3 CONFIRMACIÓN

RW4 R

%MW0 FRECUENCIA 40001 R/W

Creación Access Name

Asignación y Creación de Tagname

Windows Scripts

Tagnames I/O (Para el otro control del PLC solo cambia el Access Name)

o Control Frecuencia (%MW0 en PLC )

o Control Sentido Giro (%M0 Y %M2)

o Confirmaciones (%M1 y %M3)

7.7 Configurar la Configuración del TOPIC (Permitirá que exista la vinculación entre el InTouch y

comunicación Modbus Ethernet mediante el I/O server.

el I/O server)

Guardar Configuraciones

7.8 Comunicar a la PC’s que tiene la aplicación HMI con los PLC’s. Mediante comunicación

1ro. Configurar la IP de los PC’s.

Modbus Ethernet.

Clic en propiedades y asignar una IP a cada Computador.

PC 1 IP 192.168.0.2 PC 2 IP 192.168.0.4

7.9 Verificar el funcionamiento del proceso

8. CUESTIONARIO

9. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

La mencionada práctica tiene mucha importancia, en ella pudimos aprender el funcionamiento, configuraciones, conexiones, automatización industrial mediante una interfaz HMI.

Determinamos que para realizar una comunicación entre un PLC TWIDO y una PC mediante una comunicación Modbus Ethernet que nos permite un mayor control y supervisión de un proceso por la mayor cantidad de datos que puede manejar. En una comunicación serial solo podemos tener Equipos en red guas debajo de la MTU en cambio con Ethernet podemos tener SCADA con más de una MTU y un control más amplio, que incluso podemos modificar la programación del PLC teniendo ejecutado la Interfaz.

Parar tener un buen estado de comunicación, es importante las configuraciones de comunicación que sean similares tanto en la HMI por medio del I/O server.

Para una red Ethernet se determinó que la identidad de cada equipo conectada a la misma debe er única IP, caso contrario creara conflictos en red.

Se recomienda usar la tarjeta de Ampliación Analógica TWDALM3LT en el módulo Nro. 5, debido a que la salida de la tarjeta…3HT está obsoleta.

Es necesario tener una idea clara del funcionamiento de dicho circuito y los elementos utilizar ya que así se podrá realizar una conexión correcta y evitar fallas e incidentes.

Realizar la práctica de una manera ordenada, concentrada y con conocimientos previos al tema que trata dicha práctica.

Se recomienda llevar una ordenada conexión respetando nomenclatura de los terminales para evitar malos vínculos y fallas a los dispositivos.

Revisar datos de placa, forma de alimentación, etc de los elementos a utilizar. Energizar el circuito una vez comprobado que la conexión sea la correcta. En el caso de producirse algún imperfecto en el diseño corregirlo o revisar antes de volver a energizar

el circuito. Si se trabaja con distintos niveles de voltaje en el circuito de control tener mucho cuidado al momento

de la conexión y así evitar que llegue un voltaje equivocado. Se recomienda realizar configuraciones siempre basándose el manual de usuario para evitar fallas al

equipo o malas configuraciones que puedan impedir el buen funcionamiento del Variador.10. BIBLIOGRAFÍA

http://es.wikipedia.org/wiki/Modbus http://www.aie.cl/files/file/comites/ca/abc/hmi.pdf http://www.efn.uncor.edu/departamentos/electro/cat/eye_archivos/apuntes/a_practic.pdf https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=3&ved=0CD4Q- http://uhu.es/antonio.barragan/content/modbus-tcp http://www.tolaemon.com/docs/modbus.htm http://isa.uniovi.es/~vsuarez/Download/Introduccion%20SCADAS%20y%20HMI.pdf http://es.wikipedia.org/wiki/Ethernet

ING. VÍCTOR ARMIJOS HURTADO

DOCENTE