DISEO E IMPLEMANTACIN DE UN SISTEMA DE SUPERVISIN, UTILIZANDO UNA RED DEVICENET, EN EL LABORATORIO DE PLCS DE LA ESCUELA POLITCNICA DEL EJRCITO EXTENSIN LATACUNGA Chvez Chvez Romel Patricio, Lpez Bastidas Angel Marcelo romelchavez@hotmail.com angelxtreme007@hotmail.com Escuela Politcnica del Ejrcito Extensin Latacunga, Carrera de Electromecnica Quijano y Ordoez y Hermanas Pez Cotopaxi Ecuador RESUMEN: El presente proyecto de diseo e implementacin de un sistema de supervisin, utilizando una red DeviceNet, en el laboratorio de PLCs de la ESPE extensin Latacunga, se realizo para facilitar el aprendizaje de este tipo de redes industriales. Las industrias en la actualidad han tenido un continuo avance con respecto al control y monitoreo de los procesos, de esta manera se obtiene mejoras en la produccin. Este paso tambin conllev a criterios de comunicacin ms elevados y complicados. Adems, el resultado principal de este sistema de supervisin cuidadosa y sistemtica de la informacin, nos proporciona herramientas e informacin necesarias y tcnicas con las que se puede evaluar los procesos y nos ayuda en la toma de decisiones. ABSTRACT: This project design and implementation of a monitoring system using a DeviceNet network, PLC in the laboratory of the ESPE extension Latacunga, was conducted to facilitate the learning of such industrial networks. The industries currently have a continuous improvement over the control and monitoring of processes, so you get improvements in production. This step also led to higher communication approaches and complicated. In addition, the main result of this system of careful and systematic monitoring of information, provides us with necessary tools and information and techniques that can evaluate the processes and helps us in making decisions. PALABRAS CLAVES: Supervisin, control, implementacin. I.- INTRODUCCIN Los Controladores son Sistemas Industriales de Control Automtico que trabajan bajo una secuencia almacenada en memoria, de instrucciones lgicas. Es un sistema porque contiene todo lo necesario para operar, e industrial por tener todos los registros necesarios para operar en los ambientes hostiles encontrados en la industria. Los PLC's o Autmatas Programables, son dispositivos electrnicos creados especficamente para el control de procesos secuenciales, con el fin de lograr que una mquina o cualquier otro dispositivo funcione de forma automtica. Varias empresas presentan la existencia de islas automatizadas (clulas de trabajo sin comunicacin entre s), siendo en estos casos las redes y los protocolos de comunicacin industrial indispensables para realizar un enlace entre las distintas etapas que conforman el proceso. La integracin de las mencionadas islas automatizadas suele hacerse dividiendo las tareas entre grupos de procesadores jerrquicamente anidados. Los buses de campo conectan sensores, actuadores, controladores y dispositivos similares en el nivel inferior de la estructura jerrquica de la automatizacin industrial. Una arquitectura de bus de campo es un sistema abierto de tiempo real, es ms importante que la conexin sea de bajo coste y alta fiabilidad frente a las posibilidades de interconexin a redes generales. DeviceNet es un vnculo de comunicacin abierto de bajo nivel que proporciona

conexiones entre los dispositivos sencillos industriales (tales como los detectores y accionadores) y los dispositivos de alto nivel (tales como los controladores). Esta red abierta est basada en la tecnologa estndar de red de rea de controlador (CAN) y ofrece un nivel de nter operacin entre dispositivos similares provenientes de diversos vendedores. Una red DeviceNet reduce: Los gastos de instalacin. El tiempo de puesta en marcha y habilitacin. El tiempo improductivo del sistema y la mquina. II.- DISEO E IMPLEMENTACIN Para la construccin del mdulo didctico se debe tomar en cuenta que ste va a ser montado en base a un esquema ya conocido como es el Freno Eprony, adaptndolo a nuestras necesidades y exigencias. Por otra parte en este captulo se va tambin a seleccionar los dispositivos especficos para la red propuesta. 1. DISEO DE LA RED DEVICENET. Para el diseo de sta red se debe tomar en cuenta los dispositivos que poseen enlace DeviceNet como por ejemplo, un Device Port o mdulo de comunicacin DeviceNet, aquellos dispositivos como son el variador de velocidad Power Flex 700 y el arrancador suave SMC Flex se los adapta un mdulo de comunicacin DeviceNet para ser utilizados, por su parte el PLC ControlLogix tiene en uno de sus slots un elemento de comunicacin DeviceNet.

2. SELECCIN DE DISPOSITIVOS PARA LA RED DEVICENET En base a cada uno de los dispositivos Allen Bradley que posee el Laboratorio de PLC`s de la ESPE-L, se va ah utilizar los detallados a continuacin: Programador Lgico Controlado. Se seleccion el PLC ControlLogix por tener acceso a la red DeviceNet mediante el mdulo de interface 1756-DNB, a travs del cual se puede enlazar cada uno de los dispositivos y/o elementos de la red. Tarjeta de comunicacin para DeviceNet. El adaptador de comunicacin 20-COMM-D, es compatible con todos los productos que tengan el conector DPI (un cable de conexin interna es conectado a este adaptador y el otro extremo se conecta al driver) y estos incluyen a: Power Flex 70 drives Power Flex 700S drives Power Flex 700 drives DPI External Comms Kit Power Flex 700H drives SMC Flex

Variador de velocidad. Debido a que el variador Power Flex 700 puede ser acoplado a DeviceNet con la tarjeta 20-COMM-D, fue seleccionado para comandar el control de velocidad de este proceso. Arrancador suave. El arrancador SMC Flex tambin es compatible con la tarjeta 20-COMM-D, para ser utilizado con DeviceNet, por ello est presente en este proceso. 3. COMPONENTES PARA ARMAR RED DEVICENET. Aqu estn consideradas las cajas de derivacin, el cable a ser utilizado, y las resistencias terminadoras de lnea: Ports Device Box 1485P-P2T5-T5C Power Tap Sealed 1485T-P2T5-T5C

Figura 1. Diseo de la Red DeviceNet

Thin Cable 1485C-P1-C50 Open-style Terminator 1485-AC2

4. CONFIGURACIN DE DISPOSITIVOS PARA LA RED DEVICENET. Para la configuracin de cada uno de los dispositivos se lo realiza a travs del Software RsLinx, que es el que permite visualizar cada uno de los dispositivos que se encuentran conectados en la Red. Configuracin de la PC. Para el direccionamiento de este dispositivo, entramos en la opcin Propiedades del icono mis sitios de red, click derecho en el icono de Conexin del rea local opcin Propiedades, seleccionamos Protocolo Internet (TCP/IP), click en Propiedades y se asigna una direccin IP que en este caso es 10.111.1.2 y la mscara lgica 255.255.255.0, as:

Figura 3. Direccionamiento del Controlador Configuracin del PanelView Plus 1000. Se debe tener en cuenta que para iniciar la configuracin de la direccin IP del PanelView no es necesario estar enlazado a ninguna red, solamente tener conectado su fuente de alimentacin. Al encender este dispositivo escogemos la opcin Terminal Settings, accedemos a Network and Comunication, seguido de Network Conection, y finalmente Network Adaptors, en el botn de IP Adress se digita la direccin IP asignada para este elemento de la red.

Figura 2. Direccionamiento de la PC Configuracin del PLC ControlLogix. Por recomendacin del fabricante esta configuracin se hace mediante el puerto Rs-232 para asignar una direccin IP al PLC, utilizando el software RsLinx. En el mdulo 1756-ENBT (Ethernet) dando un click derecho sobre l, se selecciona la pestaa Port Configuration, se cambia la configuracin dinmica por esttica y se asigna la direccin IP, para este caso 10.111.1.15 y la mscara lgica 255.255.255.0 almacenndose esta informacin en la memoria del controlador.

Figura 4. Direccionamiento del PanelView Plus 1000

Cableado final. En base a todos los equipos y elementos que se disponen, este es el resultado del cableado de la Red DeviceNet final.

barra de herramientas; aparecer una lista de los drivers disponibles en RsLinx.

Figura 7. Bsqueda Red DeviceNet Figura 5. Red DeviceNet Bsica 5. CONSTRUCCIN DEL MDULO DE CARGA. Para el diseo y construccin del mdulo de carga, se utiliza el software SolidWorks para poder dibujar, disear y simular cada uno de los elementos que se va a utilizar en el mdulo de carga, una vez terminado este proceso, el software entrega un informe favorable para proceder a la construccin del mismo en base a cada uno de los elementos utilizados en el diseo. Hacer clic en OK para entrar en lnea. RSNetWorx empezar a buscar los dispositivos en la red. Cuando el software haya terminado con la bsqueda, la red mostrada en su pantalla ser similar a la mostrada en la Fig. 8.

Figura 8. Dispositivos Conectados en DeviceNet

En la pestaa Diagnstico, click en Start para verificar errores en la red DeviceNet.

Figura 6. Mdulo de Carga 6. Enlace y Comunicacin RSNetWorx para DeviceNet. En el men File, seleccione New. Marcar DeviceNet Configuration y click en Ok; hacer click en el botn Online en la

Figura 9. Diagnstico de Dispositivos Conectados en DeviceNet

RsLogix 5000. En el men File, seleccione New. En la opcin desplegable para Type marcar ControlLogix5561 Controller, digitar un nombre, escoger el chasis que para este caso es 10-Slot ControlLogix Chassis y seleccionar el numero de slot en el que se encuentra el CPU del controlador; click en Ok.

Digitar un nombre, seleccionar el nmero de slot y digitar la direccin IP del controlador, click en Ok.

Nota: Realizar el mismo procedimiento para el mdulo de DeviceNet y mdulo de Analgicas. Generacin de Tags de Dispositivos. Para programar los dispositivos (SMC Flex, Power Flex 700) es necesario generar los tags de cada uno de estos de esta forma: En el men Tools, seleccionar DeviceNet Tag Generation.

Figura 10. Parmetros del Nuevo Controlador Configuracin de I/O. Realizar el siguiente procedimiento para configurar el mdulo 1756-ENBT como dispositivo Ethernet para la aplicacin: Click derecho en I/O Configuracin en la ventana del proyecto y seleccionar New Module; buscar el mdulo 1756-ENBT.

Figura 12. Generacin de Tags del Controlador Creacin de los Tags del Controlador. Para programar este controlador se necesita crear instrucciones llamadas tags de esta forma: - Click derecho en Controller Tags en la ventana del proyecto y seleccionar New Tag. - Digitar un nombre, escoger un Tipo de Dato y click en Ok.

Figura 11. Nuevo Mdulo Ethernet.

Seleccionar la revisin y click en Ok.

III.- PRUEBAS EXPERIMENTALES En base a todos los procedimientos del captulo II de esta tesis se efectu las siguientes fallas que fueron tomadas como pruebas experimentales. 1.- Perdida de Alimentacin para la red Devicenet. Cuando la seal de la fuente de 24V DC se desconecta y no alimenta a la red DeviceNet: No se puede mapear los dispositivos que se encuentran conectados en DeviceNet en el software RSLinx, con excepcin del mdulo scanner 1756-DNB porque este se encuentra dentro del PLC y se lo mapea en EtherNet.

Figura 13. Datos del Nuevo Tag RSTune. Esta herramienta de Rockwell ayuda en la sintonizacin del PID de la siguiente forma:

Crear un nuevo proyecto New loop. Digitar un nombre para el proyecto y clic en guardar. En la ventana de configuracin: Topic cargar el proyecto creado en el RSLogix que para este caso es tesis; seleccionar en Processor Type el ControlLogix PID (Ladder) y finalmente en Tag name seleccionar la carpeta creada ya para el PID que en este caso es pid dentro de online del proyecto tesis. Finalmente click en Save. Click en Faceplate, para visualizar las seales del proceso. Seleccionar en la pestaa la opcin Auto, Click en Auto Tune, y seguir los pasos secuenciales, los parmetros del PID ahora han cambiado de esta manera:

Figura 15. Error al Mapear Dispositivos en DeviceNet En el display del mdulo scanner 1756DNB se visualiza un mensaje: Not Network Power.

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Figura 16. Mensaje de no Alimentacin a la Red DeviceNet. Figura 14. Visualizacin de las Seales del Proceso Los equipos conectados en DeviceNet visualizan un estado de fallo.

Al perder la alimentacin de 220V AC (Tres Fases) para el Power Flex 700: En el software RSLinx mapea el dispositivo como no conectado.

Figura 17. Fallos de los Equipos Conectados en DeviceNet. 2.- SMC Flex. Al perder la alimentacin de 220V AC (tres fases) para el SMC Flex: En el software RSLinx mapea dispositivo como no conectado. el Figura 20. Dispositivo Power Flex 700 no Conectado En el software RSNetWorx el dispositivo presenta un error No Read del Power Flex 700, ocasionando un Error en el nodo para este dispositivo y por lo tanto en toda la red DeviceNet.

Figura 18. Dispositivo SMC Flex no Conectado En el software RSNetWorx el dispositivo presenta un error No Read del SMC Flex, ocasionando un Error en el nodo para este dispositivo y por lo tanto en toda la red DeviceNet.

Figura 21. RSNetWorx Error No Read Power Flex 700.

El proceso de la aplicacin con el Power Flex 700 se detiene.

V.- CONCLUSIONES Se realiz una conexin entre las redes EtherNet y DeviceNet, aplicando a un ejemplo real de sistema de frenado mediante el Freno Prony. No se logr utilizar los PLCS compactos en esta aplicacin DeviceNet por que se necesita el cable de conexin para el Mdulo convertidor de RS232 a DeviceNet para MicroLogix y

Figura 19. RSNetWorx Error No Read SMC Flex El proceso de la aplicacin con el SMC Flex se detiene.

3.- Power Flex 700.

CompactLogix, que no existe en el laboratorio. Se logr monitorear y supervisar cada uno de los equipos conectados en la Red DeviceNet, utilizando el software RSNetWorx para esta aplicacin. En la calibracin del PID para el control de velocidad, la respuesta del sistema es inmediata por lo que se dice que est trabajando en tiempo real, ya que se seleccion adecuadamente el tacmetro.

http://www.rockwellautomation.it/applicati ons/gs/emea/gsgb.nsf/files/PVPlus_broch ure.pdf/$file/PVPlus_brochure.pdf. http://literature.rockwellautomation.com/id c/groups/literature/documents/um/pflexum002_-en-p.pdf http://literature.rockwellautomation.com/id c/groups/literature/documents/um/150um008_-es-p.pdf. http://literature.rockwellautomation.com/id c/groups/literature/documents/um/20com m-um002_-en-p.pdf

VI.- RECOMENDACIONES Tener mucha precaucin al momento de conectar los terminales del motor, utilizar el diagrama que se encuentra en el mismo para realizar dichas conexiones de acuerdo a las necesidades del usuario. Siempre tener puestas las tapas frontal y posterior del mdulo para as evitar accidentes. Revisar cada parte del sistema peridicamente y comprobar que cada uno del los elementos montados en la estructura se encuentren bien conectados, atornillados, ajustados, y si es necesario cambiar alguno de ellos como pernos, tornillos, cables, conectores, terminales.

VII.- REFERENCIAS Programacin con PLC. http://literature.rockwellautomation.com/id c/groups/literature/documents/um/1769um011_-en-p.pdf. Industrial Instrumentation and Control: William Buchanan, Mark Hutchinson. http://literature.rockwellautomation.com/id c/groups/literature/documents/td/1756td006_-en-e.pdf.

. Ing. Washington Freire Director