Configuración del PLC y las tarjetas de entradas y salidas

El PLC empleado para el desarrollo del proyecto es un CompactLogix 1769 L35C, el cual soporta al menos 30 módulos de expansión de tarjetas de entradas y salidas, análogas y digitales.

Antes de poder configurar las tarjetas, fue necesario realizarle una configuración al PLC para poder utilizarlo por primera vez. Como la comunicación con el controlador se realizaría por ControlNet, es necesario configurar la dirección de nodo ya que cada red ControlNet requiere por lo menos un módulo que puede almacenar parámetros y configurar la red con esos parámetros durante el inicio.

El controlador CompactLogix se llama un encargado, ya que mantiene la configuración de red y puede mantener los parámetros de la red en cualquier nodo de 01 a 99.

La configuración del nodo se realiza por medio de unos potenciómetros ubicados a un costado del controlador. En nuestro caso como se trata de una red nueva para comunicarnos con el controlador Compactlogix dejamos el valor que viene por defecto que es 99.

Figura No.22. Ubicación y valor de los potenciómetros para la dirección del nodo ControlNet. Fuente: [23]

Antes de poder utilizar el controlador se debe descargar el firmware respectivo del controlador que se va emplear. Para este paso se utiliza el software RSLinx de rockwell, conectándonos con el controlador por medio de un cable 1784 U2CN que permite conectar un computador portátil o de escritorio por el puerto USB a un dispositivo ControlNet.

Figura No.23. Cable USB a ControlNet 1784 U2CN. Fuente: [24]

Una vez reconocido el controlador en el RSLogix 5000 por medio del Rslinxdonde configuramos la red ControlNet. Usamos el RSLogix 5000 para crear un proyecto nuevo seleccionando el controlador que se va a utilizar y le damos el nombre que deseamos, nuestro proyecto se llamó Landis debido a que este es el nombre con el que se conoce el sistema de control de digestión de lodos.

Figura No.24. Creación del proyecto nuevo con el tipo de controlador a utilizar Fuente: [25] Hacemos click en el botón RSWhoseleccionamos el controlador y le damos update firmware; donde aparece una ventana indicando que la revisión y el firmware del controlador son diferentes y damos en aceptar, empezando la actualización del firmware.

Figura No.25. Actualización del firmware del controlador CompactLogix L35CR para RSLogix 5000 v.17. Fuente: [25]

Es importante no interrumpir la actualización del firmware, evitando una desconexión imprevista del cable o des energizar el controlador ya que interrumpir este proceso puede dejar el controlador inservible.

Ya con el firmware actualizado, se puede empezar a programar con el RSLogix 5000. Ensamble y configuración de las tarjetas. El modulo se conecta al controlador o a un módulo E/S contiguo antes o después de montarlo. Se ensambla deslizando hacia atrás el modulo siguiendo las ranuras de guía hasta que los conectores de buses queden alineados entre sí. Para permitir la comunicación entre el controlador y el modulo se desplaza la palanca del bus hasta el tope izquierdo para que encaje, se debe garantizar que la palanca quede bien enclavada para garantizar que la conexión eléctrica se la correcta.

Figura No.26. En el software RSLogix 5000 se agregan las tarjetas que se ensamblan en el chasis. Fuente: [26]

Con el programa fuera de línea (offline), damos click derecho en Compact bus Local, que se encuentra en el árbol de la estructura básica del programa y seleccionamos new module. Para agregar el módulo de entradas digitales escogemos la opción digital en la ventana select module y buscamos la referencia del módulo a agregar, en nuestro caso es el 1769 IA16.

Figura No.27. Selección del módulo de entradas digitales 1769-IA16. Fuente: [25] En la siguiente venta emergente, le damos el nombre que queremos y el slot en el cual se encuentra ensamblado el modulo, escogemos el slot 1 ya que es el primer módulo del rack y le damos aceptar.

Figura No.28. Configuración del slot y nombre del módulo 1769-IA16. Fuente: [25] Dela misma forma se agregó un módulo de salidas digitalesa relé referencia 1769-OW16/A por petición del jefe de mantenimiento eléctrico para opción de utilizarlas en futuras aplicaciones. Este módulo quedo configurado en el slot 2 del rack.

El módulo de entradas análogas de RTD, se agregó de la misma forma; escogiendo en la opción Analog el módulo1769-IR6. Configurándolo en el slot 2 en la ventana de propiedades del módulo.

Figura No.29. Selección del módulo de entradas a RTD 1769-IR6. Fuente: [25] En la pestaña configuración se habilitan los canales del módulo que se van a utilizar. En la opción data format (formato del dato) escogemos la opción Engienneringunits x 1 (unidades de ingeniería x1), lo que significa que el dato enviado por la PT100 no sufre ningún tipo de cambio o adecuación.

En las siguientes opciones se configura el tipo de sensor y unidades, las cuales se configuraron como 100ohm Pt835 (PT100 tipo 835) y °C.

En seguida se configura la corriente de excitación, la cual es una corriente suministrada por el modulo que se hace pasar por el elemento sensor para poder medir su resistencia; esta corriente es del orden de 0.1 a 2 mA dependiendo del modelo y marca del equipo de medicióny el filtro que se va utilizar en el sensor seleccionado; siendo 1.0 mA y 10Hz respectivamente debido a la longitud del cable, que para esta aplicación es de 50 metros aproximadamente reduciendo así el ruido y errores en la medida.

Figura No.30. Configuración del módulo de entradas análogas RTD 1769-IR6 en RSLogix 5000. Fuente: [25]

El módulo de salidas análogas, se agrega de la misma forma escogiendo el módulo 1769 OF8V en el slot 4 de rack.En las propiedades del módulo en la pestaña de configuración, habilitamos los canales que vamos a utilizar, configuramos el rango de salida entre 0 y 10 Vdc y las unidades de ingeniería.

Figura No.31. Configuración del módulo de salidas análogas 0a 10vdc 1769-OF8V. Fuente: [25]

Terminada la configuración de las tarjetas y de rack, es necesariauna resistencia terminal de referencia 1769-ECR para poder realizar la comunicación con el PC y con la red ControlNet

Figura No.32. PLC CompactLogix L35CR con los módulos I/O. Fuente: Autor Verificación de señales de entrada y salida. Una vez configurados el procesador CompactLogix 1769-L35CR y de los módulos I/O, procedemos a realizar pruebas de adquisición y verificación de señales de entrada y pruebas de las señales de salida de nuestro PLC en un banco de pruebas en laboratorio de instrumentación y control de la planta de tratamiento de aguas residuales El Salitre.

Estas pruebas consistieron en conectar un sensor tipo PT100 en el canal 0 del módulo 1769-IR& en configuración 2 hilos.

Figura No.33. Conexión típica de una PT100 en configuración 2 hilos en el módulo1769- IR6. Fuente: [27]

En el software RSLogix 5000 v.17, creamos el tagcorrespondiente a la entrada análoga que queremos verificar; dando click derecho en el opción Programtagsy escogiendo la opción new tag

Figura No.34Creacion de un tag en RSlogix 5000 v.17. Fuente: [25]

En la ventana emergente damos el nombre que queremos a la variable o tag, para las pruebas le dimos el nombre temp. A continuación seleccionamos el tipo de variable como Alias y en Alias for el slot donde se encuentra el módulo de entrada análogas en este caso escogemos Local:3.I y seleccionamos el canal a utilizar que para este caso es el canal 0, la opción Local:3.I ChData.

Figura No.35. Nombre de tag, tipo de variable, selección del módulo y canal a emplear para el módulo de entradas. Fuente: [25]

Realizado esto descargamos el programa en el PLC con la opción Download, y entramos en línea con el controlador.

Para verificar el correcto funcionamiento del módulo; en la opciónprogramTags, escogemos la opción monitortags y observamos la medida en eltagtemp que corresponde a la PT100 conectada en configuración 2 hilos en el módulo de entradas a RTD.

El valor medido por el modulo en ese momento es 215 que corresponden a 21.5°C que fue la temperatura ambiente en el momento de la prueba.

Por medio de una pistola calefactora aplicamos algo de calor a la PT100 para observar el cambio de la medida en el tag creado en el RSLogix 5000 y de esta forma verificar el correcto funcionamiento del módulo.

Para poder realizar el diseño del control difuso propuesto y garantizar la precisión y de este, fue importante estar seguros de que la medida del sensor PT100 realizada por el módulo 1769-IR6 fuera la correcta ya que un error en la medida provocaría una toma incorrecta de datos afectando de esta forma la identificación de la dinámica del proceso y la base del conocimiento para el diseño de las variables lingüísticas y reglas difusas.

Se realizó una verificación de la calibración de este, empleando un calibrador de procesos marca FLUKE modelo Fluke-743B con número de serie 7671009 y certificado de calibración 673673-6290018:1346916544 del 16 de septiembre de 2012 (ver anexo__) como instrumento patrón. Este instrumento tiene la función de simular un sensor tipo PT100 en configuración de 2 hilos.

Figura No.36. Calibrador de procesos FLUKE 743B con simulación de 50°C.Fuente: Autor La verificación se realizó haciendo un recorrido ascendente de 0 a 100°C y descendiente de 100 a 0°C ya que en el instrumento se puede escoger el valor en grados Celsius y este a su vez genera el valor en ohmios correspondiente a una PT100, comparándola con el valor registrado en el RSLogix 5000 por medio de la tarjeta de entradas RTD y calculando el error. Se simularon valores de 0, 25, 50, 75 y 100°C. Obteniendo un error máximo de -1 el cual correspondería a un error de -0.1°C que se encuentra dentro de error permitido. Ver tabla 1

Patrón FLUKE 743B

en °C Módulo 1769-IR6 Error

0 -1 -1

25,00 250 0

50,00 500 0

75,00 750 0

100,00 1000 0

Tabla No.3. Datos obtenidos en la verificación recorrido ascendente

De la misma forma se realizó una verificación de forma descendente de 100°C a 0°C donde se obtuvo el mismo error permitido. Ver tabla 2

Patrón FLUKE 743B

en °C Módulo 1769-IR6 Error

100,00 1000 0

75,00 750 0

50,00 500 0

25,00 250 0

0,00 0 -1

Tabla No.4. Datos obtenidos en la verificación recorrido descendente

El módulo 1769-OF8V de salida análogas se verifico enviando un dato digital desde el RSLogix 500v.17 al módulo. Para esto fue necesario crear un tag de la misma forma que se hizo para el módulo de entradas a RTD al cual le dimos el nombre Landis, y en la opción Alias for escogimos el slot 4 Local:4:O que es donde se encuentra en el rack y seleccionamos el canal 0 Local:4:O.Ch0.

Figura No.37. Nombre de tag, tipo de variable, selección del módulo y canal a emplear para el módulo de salidas. Fuente: [25]

El dato de salida no se puede colocar directamente en el tag, por esta razón utilizamos la función move en el RSLogix 500 v.17, la cual mueve el dato de un registrohacia tag creado en esta caso landis que corresponde al canal 0 de nuestra tarjeta de salidas análogas. Este registro se crea de misma forma que un tag pero en el tipo de variable se selecciona Base.

Figura No.38. Función move para mover el dato hacia el módulo de salida. Fuente: [25] Debido a que en la configuración del módulo el formato de los datos es unidades de ingeniería, el valor que se mueve de registro hacia el tag es de 0 a 10000 siendo 0 el valor de 0Vdc y 10000 el valor de 10Vdc.

La verificación de la salida análoga se realizó enviando datos de 0 a 10vdc desde el RSlogix 5000 v.17. Se enviaron 4 datos distintos de forma ascendente y descendente. Los cuales fueron 0, 2.5, 5.0, 7.5 y 10Vdc.

La medida en el módulo se realizó con un multímetro FLUKE modelo Fluke-289 con certificado de calibración número 673673-6290018:1346916544 del 6 de septiembre de 2012. (Ver anexo 1).

Como resultado de la verificación se obtuvo un error en la medida de 00.1V el cual está dentro del error permitido para nuestro proyecto, debido a que el actuador tiene una resolución de 0.2V. Ver tabla 3 y 4

Valor en Rslogix Salida en 1769-OF8V en Vdc 0 0 2500 2,49 5000 4,99 7500 7,49 10000 9,99

Tabla No.5.Datos obtenidos en la verificación recorrido ascendente para el Módulo 1769-OF8V Valor en Rslogix Salida en 1769-OF8V en Vdc 10000 9,99 7500 7,49 5000 4,99 2500 2,49 0 0

TablaNo.6.Datos obtenidos en la verificación recorrido descendente para el Módulo 1769-OF8V