Tesina - Desactivacion de Soja

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UNIDAD DE FORMACION, INVESTIGACION Y DESARROLLO

TECNOLOGICO - ANEXO ORAN

DISEO Y PROGRAMACION DE SISTEMA DE CONTROL DE

HORNO DESACTIVADOR DE SOJA AUTOMATIZADO

TESINA

PARA ACREDITAR CONOCIMIENTOS Y EXPERIENCIAS ACADEMICAS

CORRESPONDIENTE A LA CARRERA DE:

TECNICATURA SUPERIOR EN MECATRONICA CON ORIENTACION EN

AUTOMATIZACION Y MANTENIMIENTO INDUSTRIAL

AUTORES:

CAPA OSCAR MARCELO, D.N.I.: 24.775.438

LIENDRO JUAN PABLO, D.N.I.: 29.499.089

San Ramn de la nueva Oran, Marzo de 2014

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Agradecimientos

Nuestros agradecimientos a todas las personas que de alguna manera

cooperaron para lograr nuestro objetivos, tantos acadmicos como de vida.

Agradecemos por su incondicional compromiso con nuestra educacin como

tcnicos a todo el plantel docente y administrativo de U.F.I.De.T. Anexo Oran.

Que cada uno desde sus funciones y acciones nos proporcionaron los

conocimientos tcnicos, las relaciones sociales y lo ms importante, nos

inculcaron el sentido de responsabilidad en los compromisos con los estudios

que ahora los trasladaremos a nuestros trabajos.

De forma especial agradecemos a los siguientes docentes, profesora Ines

Ayllon, profesor Sebastin Albaizeta, profesor Vctor Petrello y al Sr. director

Nstor Liendro, por estar siempre a disposicin y comprometidos en la solucin

de cualquier inconveniente que se suscitara a lo largo de nuestros estudios.

Y muy especialmente nuestros agradecimientos va dirigido a nuestros padres y

familias, que sin el apoyo brindado este objetivo de ser tcnicos mecatrnicos

no sera realidad y tambin por el incansable afn diario de lograr de nosotros

buenas personas.

A todos muchas Gracias.

Capa Oscar Marcelo

Liendro Juan Pablo

3

INDICE Introduccin.. 4

Objetivos.. 5

Antecedentes 5

Capitulo 1: Sistema de control.. 6

Sistema de control. 6

Sistema automtico de control. 6

Tipos de sistemas de control.. 6

Capitulo 2: Diseo y funcionamiento Desactivador de soja. 7

Esquema del desactivador.. 8

Panel de control y proceso en HMI.. 9

Dispositivos y funcionamiento del sistema de control 9

reas y elementos.. 9

Descripcin del proceso.. 10

rea material 10

rea desactivacin.. 11

rea vapor.. 12

rea descarga. 12

Deteccin de posicionamientos de vlvulas on-off.. 13

Etapas del proceso, de forma cronolgica.. 13

Capitulo 3: Programacin en step 7 y wincc flexible 15

Bloques y tablas. 15

FC Cocimiento. 15

FC105 Scale. 15

FB41 CONT_C (PID) 16 Parmetros de entrada y salida 16

Estructura de FB41 Cont_c . 18

NEG_R (Invertir signo de un nmero real). 19

FC Carga-descarga-desagote. 20

Tabla de smbolos. 25

Bloques de datos globales. 25

Interfaz maquina humano HMI. 26

Conexin entre HMI y CPU.. 26

Tabla de variables vinculadas al HMI.. 27

Conclusin. 28

Bibliografa 29

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INTRODUCCION

La calidad de la soja argentina sigue siendo un aspecto de inters por ser nuestro

pas primer exportador mundial de aceite y harina de soja. Las condiciones

agroecolgicas son ideales para su desarrollo y expansin, convirtindola en el

cultivo ms importante en superficie y productividad.

El grano de soja por su excelente aporte proteico pude utilizarse como un

componente muy importante en la formulacin de alimentos balanceados tanto

para aves doble propsito, pollos camperos, porcinos e inclusive para alimento

humano. El grano de soja debe ser desactivado antes de ser utilizado en las

formulaciones.

El grano de soja contiene una sustancia anti-nutritiva que bloquea la accin de la

tripsina, enzima esta que participa en la digestin de las protenas del aparato

digestivo; Estas sustancias son termolbiles y se destruyen por calor. Es por eso

que debe ser desactivada por medio del calor, ya sea en forma de vapor o

tostada.

Si la temperatura de estos procesos es baja, no se destruyen los factores

antinutricionales y si es excesiva se corre el riesgo de quemar las protenas y

destruir aminocidos. Si es la adecuada se tendr el punto justo de desactivado,

donde los compuestos antinutricionales presentes en la soja (inhibidores de la

tripsina del pncreas, enzima fundamental para la digestin) quedan inactivos,

para que pueda ser utilizada con eficiencia en las raciones de los animales y/o

humanos.

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Objetivo

El objetivo de este proyecto es proporcionar los medios para la desactivacin de

soja a escala industrial de forma controlada y segura, teniendo en cuenta los aspectos tales como la calidad del producto, la calidad del proceso y un puesto de

trabajo seguro e innocuo para la salud del operario que supervisa y opera el desactivador.

Antecedentes

Los sistemas de control en automatizaciones en este tipo de maquinarias son

relativamente nuevos por lo menos en nuetro pas.

Hasta 1970 en la Argentina la soja constitua un cultivo casi experimental. Sin embargo entre esa fecha y los primeros aos del siglo XXI el avance de su

produccin result extraordinario. Esta vertiginosa expansin provoco que la Argentina sea el primer exportador mundial de aceite y harina de soja y el tercero

de granos.

Este tipo de maquinas en sus orgenes aos posteriores a 1975 eran precarias y econmicas de fabricacin muchas veces caceras, o en fabricas poco

especializadas, eran maquinas que tenan una produccin a baja escala y una calidad de producto final relativamente buena y en algunos casos no muy buena.

Si bien en la actualidad siguen existiendo y fabricndose, son para uso

exclusivamente en granjas o criaderos pequeos, para satisfacer el consumo interno.

Posteriormente al ao 1975 la demanda a nivel mundial de esta oleaginosa y los

productos provenientes de esta, tuvieron un crecimiento exponencial, generando producciones de aceites, harina, etc. a escala industrial. Generando de esta forma

una necesidad de fabricar tanto molinos como desactivadores, etc. para produccin a nivel industrial.

Con la continua innovacin de esta maquinas en su estructura y en su

funcionamiento, se han desarrollado maquinas ntegramente automatizadas de excelente rendimiento y calidad de producto.

A partir de esta premisa, se genera este proyecto de un sistema automtico de

control, controlado por PLC para un desactivador de soja.

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CAPITULO 1: INTRODUCCION A SISTEMAS DE CONTROL

1. SITEMA DE CONTROL

Un sistema de control est definido como un conjunto de componentes que

pueden regular su propia conducta o la de otro sistema con el fin de lograr un funcionamiento predeterminado, de modo que se reduzcan las probabilidades de

fallos y se obtengan los resultados buscados.

Estos sistemas fueron relacionados por primera vez en 1948 por Norbert Wiener en su obra Ciberntica y Sociedad con aplicacin en la teora de los

mecanismos de control.

2. SISTEMAS AUTOMTICOS DE CONTROL

Un sistema automtico de control es un conjunto de componentes fsicos conectados o relacionados entre s, de manera que regulen o dirijan su actuacin

por s mismos, es decir sin intervencin de agentes exteriores, corrigiendo adems los posibles errores que se presenten en su funcionamiento. Actualmente,

cualquier mecanismo, sistema o planta industrial presenta una parte actuadora, que corresponde al sistema fsico que realiza la accin, y otra parte de mando o control, que genera las rdenes necesarias para que esa accin se lleve o no a

cabo.

En un sistema automtico de control intervienen un conjunto de variables, las cuales son manipuladas y/o controladas para conseguir un objetivo y cumplir con

garantizar la estabilidad de si mismo y, particularmente, ser robusto frente a perturbaciones y errores.

Ser tan eficiente como sea posible, segn un criterio preestablecido. Normalmente

este criterio consiste en que la accin de control sobre las variables de entrada sea realizable, evitando comportamientos bruscos e irreales.

Ser fcilmente implementable y cmodo de operar en tiempo real con ayuda de

un ordenador.

3. TIPOS DE SISTEMAS DE CONTROL

Sistemas de bucle o lazo abierto: son aquellos en los que la accin de control es independiente de la salida.

Sistemas de bucle o lazo cerrado: son aquellos en los que la accin de control depende en cierto modo, de la salida, responde a una perturbacin en esta.

Sistemas con avanaccin: Mientras el control con realimentacin es reactivo

por naturaleza y responde al efecto de una perturbacin, los esquemas con avanaccin responden directamente a las perturbaciones.

Los transmisores miden los valores de las variables de carga, mientras una unidad de clculo computa la seal correcta de control para el valor de

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referencia y las condiciones de carga existentes. De esta manera, los cambios

en las condiciones de carga provocan un cambio directo de la seal de control sin esperar que se modifique la variable controlada.

Por lo general, esta tcnica es ms complicada, ms costosa y se requiere una mayor comprensin del proceso que en los sistemas con realimentacin. Por lo tanto, el control con avanaccin normalmente se reserva para aplicaciones

difciles y crticas.

CAPITULO 2: DISEO Y FUNCIONAMIENTO

DESACTIVADOR DE SOJA

Esta mquina fue diseada aplicando conocimientos adoptados acadmicamente a

lo largo de toda la carrera de tcnico mecatrnico con orientacin en

automatizacin y mantenimiento industrial, involucrando la totalidad de las

materias del plan de estudio en la mayora de los casos, y tambin a partir de

investigaciones propias y prcticas de campo o laboratorio con el indefectible

proceso de prueba y error, en todo lo que se refiere o concierne al sistema

automtico de control.

Tanto la estructura del desactivador como su sistema de control fueron diseados

contemplando la eficiencia del proceso, como as tambin se contemplo facilitar

las acciones de mantenimiento necesarias para el funcionamiento ptimo de esta.

No se profundizo en los clculos estructurales, tipos de materiales y mecanismos

para la estructura fsica del desactivador, pues lo que nos compete es el sistema

de control. La estructura es una consecuencia de la necesidad definir el tipo, las

etapas y la forma del proceso, la ubicacin y montaje de sensores, detectores y

actuadores.

El desactivador de soja est constituido principalmente por un contenedor

hermtico de acero inoxidable, que funciona como horno de desactivacin o

coccin, este es de forma cilndrica finalizando en su parte inferior de forma

cnica, En esta parte se encuentran dos vlvulas on-off, una con la funcin de

descarga de materia prima y la otra de desagote del lavado.

Por la parte superior del contenedor esta ubicada la carga de la materia prima

controlada por una vlvula on-off, tambin se sita en este sector la vlvula de

lavado y el motor que proporciona movimiento rotatorio a las paletas del agitador.

En la parte superior de sus laterales se encuentran ubicadas tres vlvulas, dos de

ellas modulantes y una on-off. Una de las vlvulas modulantes es de venteo la

cual se encarga de controlar la presin interna del contenedor, otra vlvula

auxiliar en este caso on-off se usa para evitar el aumento de presin interna en la

carga de la materia prima o el vacio en la descarga de este. Tambin se encuentra

8

una vlvula modulante que controla la entrada de vapor, proveniente de una

caldera, el cual proporciona la temperatura de desactivacin.

El funcionamiento, control y monitorizacin del proceso y del desactivador se

llevan a cabo a travs de un PLC desde una interfaz hombre-mquina HMI, la cual

est vinculada a este y al sistema de control a travs de una red de Ethernet

industrial.

El funcionamiento es sencillo, el contenedor tiene una carga mxima de 3

toneladas, un sensor de nivel indica en ausencia de materia prima que esta vacio,

esto activa la descarga de material, hasta que el mismo sensor indica carga

completa, seal que dispara un temporizador que controla 45 minutos de coccin

a una temperatura de 105 grados a una presin mxima de 2 kg/cm2. Finalizado

el tiempo de coccin la vlvula de descarga se activa descargando la totalidad de

la materia prima en contenedor, luego se cierra la vlvula de descarga,

proporcionando las condiciones para el lavado. Terminado este, el sistema que en

espera para el siguiente ciclo de desactivacin.

El lenguaje de programacin utilizado es el ladder o de contactos, los programas

fueron Step 7, Wincc Flexible de Siemens y el PLC es un Siemens Simatic S7 300.

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IMAGEN DEL PANEL DE CONTROL Y PROCESO EN HMI

DISPOSITIVOS Y FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE CONTROL.

AREA FUNCIONAL ELEMENTOS CORRESPONDIENTES

AREA MATERIAL

Sensor de nivel: LT-04

Controlador indicador de nivel: LIC-04

Vlvula de alimentacin (on-off): FV-04

Vlvula de caudal rociador de agua: FV-06

Temporizador T5

AREA DESACTIVADO

Sensor de presin: PT-03

Controlador indicador de presin: PIC-03

Vlvula de venteo: FV-03

Vlvula de alivio auxiliar: FV-08

Motor M-03 de agitador

AREA VAPOR

Sensor de temperatura: TT-02

Controlador indicador de temperatura:TIC-02

Vlvula modulante de alimentacin de vapor: FV-02

Sensor de presin: PT-01

Sensor de caudal: FT-001

AREA DESCARGA

Vlvula de descarga (on-off): FV-05

Vlvula de descarga (on-off): FV-07

Temporizador T7

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Descripcin del proceso

El sistema de control, puede funcionar en modo automtico o en modo manual.

El modo automtico es el modo de produccin, mientras que el modo manual es

el modo de mantenimiento.

El sistema tambin cuenta con una parada de emergencia que efecta una

parada total del proceso de forma inmediata este en cualquiera de los dos

modos de funcionamiento.

El ciclo se inicia por primera vez presionando el botn automtico seguido de

inicio y siempre y cuando se verifique por medio del sistema, las condiciones de

activacin de la Vlvula FV-04, FV-08 y motor en modo automtico, de no ser

as el sistema no responder.

Llegando al nivel seteado en el sensor LT-04 de nivel de coccin (desactivacin),

la vlvula FV-04 y FV-08 se desactivaran, comenzara el reloj T5 el conteo del

tiempo de desactivacin o coccin de la soja y T6 de 1 segundo de tiempo para

la activacin de las vlvulas PV-03 y FV-02 del sistema de control del proceso.

Concluido el conteo de T5, se activan las vlvulas FV-05 y FV08, para descarga

de la soja ya procesada, y desactivara las vlvulas FV-02 y PV-03 manipuladas

por un control PID y encargadas de controlar temperatura y presin de proceso.

Finalizada la descarga se desactivara el sensor S12 de proximidad,

determinando que el contenedor del desactivador se vaci y activara FV-06, FV-

07 y T7 es el temporizador que controla el tiempo de lavado, desactivando en

simultneo FV-05.

Concluido T7 desactiva FV-06, FV-07 y FV-08.

Para terminar la produccin en cualquier momento se presiona el botn paro, el

sistema de control terminara la desactivacin en proceso y quedara en espera o

standby para el siguiente ciclo de trabajo.

rea: Material

Esta rea es la cual provee la alimentacin del material al contenedor del

desactivador. La descarga del material al mismo se logra por efecto de la

gravedad y se controla por medio de una vlvula de caudal de dos posiciones

(on-off) FV-04. Dispone de un solenoide con muelle antagonista.

Cuando el solenoide est activo, est abierta la vlvula. Cuando el solenoide est desactivado, est cerrada la vlvula.

La vlvula de caudal de dos posiciones FV-04 tiene un control de

posicionamiento para verificacin de apertura y cierre y es manipulada por

medio del controlador LIC-04, el cual recibe la seal de error del un sensor de

nivel LT-04.

La vlvula FV-04 es controlada por el programa de usuario y manualmente.

Condiciones de activacin vlvula FV-04 en modo automtico:

Vlvula FV-02 cerrada.

Vlvula PV-03 cerrada.



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Motor M-03 habilitado.

Condiciones de desactivacin vlvula FV-04 en modo automtico:

Sensor de nivel LT-04 en error=0.

rea: Desactivacin

Esta rea de proceso, consta de un motor M-03 que proporciona movimiento al

agitador, haciendo fluir continuamente la carga de material y logrando as un

cocimiento homogneo.

La temperatura de coccin (desactivacin de la soja) es seteada desde el HMI, en

un campo de entrada Set point de Temperatura. Esta temperatura es

proporcionada por vapor que ingresa al contenedor a travs de la vlvula FV-02.

Dentro del desactivador la temperatura es monitoreada y controlada mediante un

control PID de accin aumento-disminucin y los siguientes dispositivos:

Sensor de presin TT-02

Controlador PIC-02

Vlvula de venteo FV-02.

Una Vez alcanzado el error = 0 en el sensor de nivel LT-04, se inicia el conteo de

45 minutos en el reloj o temporizador T5. Transcurridos 45 minutos en T5, el

sistema de control activa la vlvula FV-05 y FV8.

La presin de proceso es seteada desde un campo de entrada en HMI indicado

como Set point de presin. La presin de proceso existente por causa del ingreso de vapor al contenedor es

monitoreada y controlada por medio de un control PID, y los siguientes

dispositivos:

Sensor de presin TT-03

Controlador PIC-03

Vlvula de venteo PV-03.

El controlador PIC-03, recibe la seal de error del un sensor de presin PT-03 y

apartir de esta seal manipula la vlvula PV-03, con una accin aumento-

aumento.

La vlvula es controlada por el programa de usuario y manualmente.

Vlvula FV-06, es la que proporciona el agua para la limpieza del contenedor

luego de cada desactivacin, funciona en el modo de dos posiciones.

Las vlvulas PV-03, FV-04, FV-06, contienen un control de posicionamiento para

verificacin de apertura y cierre, tambin disponen de un solenoide con muelle

antagonista.

Cuando el solenoide est activo, est abierta la vlvula. Cuando el solenoide est desactivado, est cerrada la vlvula.

Las vlvulas anteriormente enunciadas son controladas por el programa de

usuario y manualmente.

Condiciones para activacin de vlvula PV-03 en modo automtico:

Sensor de nivel LT-04 en error = 0.

Presin del interior del contenedor mayor a la de set-point.

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Condiciones para desactivacin de vlvula PV-03 en modo automtico:

Presin del interior del contenedor menor a la de set-point.

Condiciones de activacin de Vlvula FV-06 en modo automtico:


Temporizador T5 0 minutos.

Vlvula FV-02 desactivada.

Vlvula PV-03 desactivada.




Condiciones de desactivacin de Vlvula FV-06 en modo automtico:

Temporizador 47 minutos.

El motor M-03 es controlado por el programa de usuario o manualmente

rea: Vapor

Esta rea es la que proporciona la temperatura necesaria al proceso. Una vlvula

modulante FV-02 controla el vapor que ingresa al contenedor del desactivador y

que proviene desde una caldera, el conjunto de este lazo cerrado est constituido

por un sensor de temperatura TT-02, el cual enva una seal de error al

controlador TIC-02 el cual manipula la vlvula FV-02 por medio de un control PID.

Tambin integran esta rea un sensor de presin PT-01 y un sensor de caudal FT-

01 solo de lectura para monitorear el funcionamiento de la vlvula FV-02 y

caldera.

La vlvula es controlada por el programa de usuario y manualmente.

Condiciones para activacin de vlvula FV-02 en modo automtico:


Temperatura de contenedor menor a set-point.





Condiciones para desactivacin de vlvula FV-02 en modo automtico:

Vlvula FV-05 activada.

Temperatura de contenedor mayor a set-point.

rea: Descarga

Esta rea tiene como funcin la descarga del producto desde el contenedor hasta

su deposicin final.

La integran dos vlvulas de dos posiciones FV-05 y FV-07 la primera de descarga

de producto y la segunda de descarga del agua de limpieza entre cargas.

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Al desactivarse la vlvula FV-07, se reinicia el temporizador T5.

Condiciones para activacin de vlvula FV-05 en modo automtico:

Temporizador T5 en 0 minutos.

Sensor de nivel LT-04 en error = 0.






Condiciones para desactivacin de vlvula FV-05 en modo automtico:

Sensor S12 desactivado.

Condiciones de activacin de Vlvula FV-07 en modo automtico:

Vlvula FV-06 activada.

Condiciones de desactivacin de Vlvula FV-07 en modo automtico:

Temporizador T7 en 50 minutos.

DETECCIN DE POSICIONAMIENTOS DE VLVULAS ON-OFF.

S1: Final de carrera vlvula FV-04 cerrada; 1 = Activado 0 = Desactivado.

S2: Final de carrera vlvula FV-04 abierta; 1 = Activado 0 = Desactivado.



S5: Final de carrera vlvula PV-03 cerrada; 1 = Activado 0 = Desactivado.

S6: Final de carrera vlvula PV-03 abierta; 1 = Activado 0 = Desactivado.




S10: Final de carrera vlvula FV-07 abierta;1 = Activado 0 = Desactivado.

ETAPAS DEL PROCESO, DE FORMA CRONOLGICA

Etapa 1: Carga

1- Vlvula de pulverizador de agua FV-06 cerrado (lavado).

2- Vlvula de descarga FV-05 cerrado.

3- Vlvula de venteo PV-03 abierto.

4- Motor de paletas M en funcionamiento.

5- Vlvula de alimentacin de vapor FV-02 cerrado.

6- Sensor de nivel LT-04 menor que 10%.

7- Vlvula auxiliar FV-08 abierto.

8- Vlvula de Carga FV-04 abierto.

Etapa 2: Desactivacin o coccin.

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1- Vlvula de pulverizador de agua FV-06 cerrado (lavado).

2- Vlvula de carga FV-04 cerrado.


4- Vlvula de venteo PV-03 modulando.


6- Vlvula de alimentacin de vapor FV-02 modulando (funcionamiento).

7- Sensor de nivel LT-04 mayor o igual que el valor seteado.

8- Vlvula de auxiliar FV-08 cerrado.

Etapa 3: Descarga.

1- Vlvula de Pulverizador de agua FV-06 cerrado (lavado).


3- Vlvula de descarga FV-05 abierto.

4- Vlvula de venteo PV-03 cerrado.




8- Sensor de nivel LT-04 =0 %.

9- Sensor S12 de vaciado desactivado.

Etapa 4: Limpieza y Desagote

1- Vlvula de Pulverizador de agua FV-06 abierto (lavado).





6- Vlvula de desagote FV-07 abierto.



Etapa 5: Final de proceso.

1- Vlvula de Pulverizador de agua FV-06 cerrado (lavado).



4- Vlvula de desagote FV-07 cerrado.




8- Vlvula auxiliar FV-08 cerrado.

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CAPITULO 3: PROGRAMACION EN STEP 7 Y WINCC FLEXIBLE

En step 7 se programo la lgica del sistema automtico de control.

BLOQUES Y TABLAS

Como se observa en la figura se generaron dos funciones los bloques

COCIMIENTO y CARGA-DESCARGA-DESAGOTE, los bloque de datos DB1 global de variables generales y dos de instancia del FB CONT_C que son FB2

CONTROL_PID_TEMP y FB3 CONTROL_PID_PRES. Tambin se incluyeron los FC105 SCALE (escalado) y FC106 UNSCALE (des escalado) que en ltima instancia no se utilizo, y por ltimo se utilizo un bloque de funcin FB CONT_C (Control

PID)

FC COCIMIENTO

Es donde se encuentran los escalados y controles PID para las variables

temperatura de proceso y presin de proceso.

FC105 SCALE

La funcin Escalar valores (SCALE) toma un valor entero en la entrada IN y lo

convierte en un valor real, convirtindolo a escala en un rango comprendido entre

un lmite inferior y un lmite superior (LO_LIM y HI_LIM). El resultado se escribe

en la salida OUT.

Parmetros de la funcin SCALE (FC105)

Parmetro Declaracin Tipo de datos Descripcin

EN Entrada BOOL La entrada de habilitacin con estado de seal 1

activa el cuadro.

ENO Salida BOOL La salida de habilitacin tiene el estado de seal

1 si la funcin se ejecuta sin errores.

IN Entrada INT Valor de entrada a convertir a escala en valor

REAL.

HI_LIM Entrada REAL Lmite superior del rango escalar.

LO_LIM Entrada REAL Lmite inferior del rango escalar.

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OUT Entrada BOOL El estado de seal 1 indica que el valor de

entrada es bipolar; con el estado de seal 0

indica que es unipolar.

RET_VAL Salida WORD Da el valor W#16#0000 cuando la funcin se

ejecuta sin errores;

OUT Salida REAL Resultado de la conversin a escala.

La estructura que se utiliza para la temperatura toma la lectura analgica del

sensor conectado en la entrada PIW14, el rango es de 200 C que va desde 0 C a

200 C y en OUT la variable real DB1.DBD16 toma el valor que luego ser

utilizado como entrada por la estructura PID de temperatura. Fig. 3

La estructura que se utiliza para la presin toma la lectura analgica del sensor

conectado en la entrada PIW18, el rango es de 2 kg/cm2 que va desde 0 Kg/cm2 a

2 Kg/cm2 y en OUT la variable real DB1.DBD24 toma el valor que luego ser

utilizado como entrada por la estructura PID de Presin. Fig. 4

FB41 CONT_C (PID)

Un PID es un mecanismo de control por realimentacin que calcula la desviacin o error entre un valor medido y el valor que se quiere obtener, para aplicar una

accin correctora que ajuste el proceso. El algoritmo de clculo del control PID se da en tres parmetros distintos: el proporcional, el integral, y el derivativo. El

valor Proporcional determina la reaccin del error actual. El Integral genera una correccin proporcional a la integral del error, esto nos asegura que aplicando un

esfuerzo de control suficiente, el error de seguimiento se reduce a cero. El Derivativo determina la reaccin del tiempo en el que el error se produce. La

suma de estas tres acciones es usada para ajustar al proceso va un elemento de

Fig. 3 Fig. 4

17

control como la posicin de una vlvula de control o la energa suministrada a un

calentador, por ejemplo.

La tabla siguiente contiene los parmetros del SFB 41/FB 41 "CONT_C".

Parmetros de entrada

Parmetro Tipo de dato Valor por defecto Descripcin

MAN_ON BOOL TRUE MANUAL VALUE ON / Conectar a modo manual

Si est activada la entrada "Conectar a modo

manual", est interrumpido el lazo de

regulacin. Como valor manipulado se fuerza un

valor manual.

SP_INT

REAL 0.0 INTERNAL SETPOINT / Consigna interna La

entrada "Consigna interna" sirve para ajustar

un valor de consigna.

PV_IN REAL 0.0 PROCESS VARIABLE IN / Entrada de valor real

En la entrada "Entrada de valor real" puede

parametrizarse un valor de puesta en servicio, o

interconectarse un valor real externo en

formato en coma flotante

MAN REAL 0.0 MANUAL VALUE / Valor manual La entrada

"Valor manual" sirve para establecer un valor

manual mediante funcin de

manejo/visualizacin (interface hombre

mquina)..

GAIN REAL 0.0 PROPORTIONAL GAIN / Ganancia proporcional

La entrada "Ganancia proporcional" indica la

ganancia del regulador.

Parmetros de salida

Parmetro Tipo de datos Valor por defecto Descripcin

LMN REAL 0.0 MANIPULATED VALUE / Valor manipulado

En la salida "Valor manipulado" se saca en

formato en coma f lotante el valor

manipulado que acta efectivamente.

PV REAL 0.0 PROCESS VARIABLE / Valor real Por la

salida "Valor real" se emite el valor real

que acta efectivamente.

Variables de PID temperatura fig. 5 Variables de PID presin fig. 6

MAN_ON: M15.2

SP_INT: DB1.DBD0

PV_IN: DB1.DBD4

MAN: DB2.DBD16

GAIN: DB1.DBD20

LMN: DB1.DBD8

MAN_ON: M15.2

SP_INT: DB1.DBD32

PV_IN: DB1.DBD24

MAN: DB3.DBD16

GAIN: DB1.DBD68

LMN: DB1.DBD28

DB2 bloque de datos de instancia DB3 bloque de datos de instancia

18

Fig. 5 Fig. 6

19

NEG_R (Invertir signo de un nmero real)

Lee el contenido del parmetro IN e invierte su signo. Esta operacin equivale a

una multiplicacin por (-1). La operacin invierte el signo (ejemplo: de un valor positivo a un valor negativo). La salida de habilitacin ENO siempre tiene el

mismo estado de seal que EN.

Esta negacin es para que la ganancia de la presin haga actuar la vlvula de forma inversa, en este caso a aumento de la presin hay un aumento de la

apertura de la vlvula.

FC CARGA-DESCARGA-DESAGOTE

En el Segmento 1 la marca M15.0

determina si el proceso se

desarrollara de forma manual o

automtico. Segn se active o no

desde el HMI.

20

En el segmento 2, esta la

opcin de inicializar el estado

de las variables en el caso de

ser necesario, con la

activacin de la marca M16.5,

desde el HMI

21

En este segmento si se activan las

marcas en serie M15.2 y M15.1 se

da inicio con el proceso de modo

automtico.

En este segmento se inicializan el

estado de las variables aqu

utilizadas.

22

Todas las salidas, variables de

activacin de bits y contador

total, son activadas y

desactivadas de un modo

genrico, por razones de no

repetir para cada salida y

variable lo colocamos como

nica vez.

Las mismas aparecern en la

tabla de smbolos y DB global

El nivel de coccin con error cero,

da inicio a la etapa de

desactivacin.

Dispara dos temporizadores, T6

que finalizado el conteo 500 ms

habilita el funcionamiento de las

vlvulas modulantes de

temperatura y presin y T5 que

proporciona el tiempo de

desactivacin.

23

Terminado el tiempo de coccin se

activa el contacto NA de T5, y en

la figura se observa las acciones

que realiza.

Vaciada la carga del contenedor se

desactiva el sensor de vaco, las

funciones que se realizan.

El temporizador T7 es el encargado de

temporizar el tiempo de lavado.

25

Tabla de smbolos

Tabla donde se asignan signos a todas las entradas y salidas, marcas, bloques

Bloque de datos globales (DB)

Es el sector de memoria del programa donde se crean variables de cualquier tipo

que reconozca el programa Step 7 anivle global.

A nivel exclusivo para FB se crean bloque de datos de instancias y las variables

generadas en este solo pueden ser utlizadas por el FB correpondiente.

26

Interfaz maquina humano HMI

Imagen de la programacin del panel de control y monitorizacin

Con el software wincc flexible, se crean las pantallas del HMI, donde se incluyen

los campos de entrada/salida, pulsadores, interruptores para la activacin o

desactivacin de marcas, variables y visualizacin del estado del proceso en

tiempo real.

Imagen de Conexin entre HMI y CPU

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Imagen de tabla de variables vinculadas al HMI

28

Conclusin

La complejidad de un sistema de control de un proceso cualquiera sea este,

depende mucho de la calidad que se le quiera proporcionar al producto final, al

proceso y al modo de control.

El diseo de una maquina como el desactivador y un sistema de control aplicado a

esta para lograr desactivar una protena en un alimento como la soja. Requiere de

un conjunto de investigaciones inherentes a dicha oleaginosa y un conjunto mayor

de investigaciones, conocimientos y aplicaciones tcnicas referidas a la mecnica,

electrnica, electricidad, neumtica e informtica que involucra la participacin de

un equipo multidisciplinario y el consiguiente enriquecimiento intelectual de sus

participantes.

Tomando como equipo multidisciplinario al conjunto de profesores y alumnos que

tuvieron participacin directa e indirecta en el proyecto y el enriquecimiento

intelectual por el intercambio de conocimientos e informacin constante durante el

tiempo de diseo.

29

Bibliografa:

Sistema de control automtico sptima edicin Benjamin C. Kuo.

Sistema de control Ing. Sebastin Albaizeta.

SIEMENS Simatic programar con Step 7 Manual.

SIEMENS SIMATIC Esquema de contactos (KOP) para S7-300 y S7-400

http://www.aadeca.org/pdf/CP_monografias/Cuaderno_profesional_01.pdf

http://www.herrera.unt.edu.ar/controldeprocesos/tema_6/Problema%206-11.pdf

http://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_de_control

Tesina - Desactivacion de Soja

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