CONFIGURACION LOGICA DE LA ARQUITECTURA

Dentro del RTP NetSuit existe la aplicación NetArrays la cual nos ayuda a realizar la configuración lógica y programación tanto de la arquitectura de nuestro sistema (Configuración del Hardware) y elementos que lo integran, como también las operaciones lógicas y aritméticas de los datos que adquirimos a través del mismo sistema y que serán administrados y operados por nuestros procesadores (base de datos de variables y lazos de control).

En la siguiente figura se muestra el ambiente de trabajo que del NetArray correspondiente a la parte de configuración de Hardware

DIBUJO 65. Entorno de trabajo del software NetArray.

Principalmente se tienen 3 secciones. Para realizar la configuración de la arquitectura y hardware utilizado se trabaja con la parte media y el lado derecho. Todo parte de un nodo principal en la imagen lo podemos reconocer por Redundant Node (Nodo redundante) haciendo referencia a que se trata de un sistema redundante. Al escoger este tipo de nodo inserta un rack main el cual trae por defecto las tarjetas: Bus Switch, Tarjeta Procesadora y Tarjeta de direccionamiento que son las tarjetas obligatorias que debe portar el rack principal. También contiene 3 slots por si deseamos insertar tarjetas de adquisición de datos extras en dichos lugares. En este proyecto no fueron utilizadas.

DIBUJO 66. Configuración Hardware correspondiente de Rack principal

El siguiente punto es ir insertando los racks que lleva nuestro sistema y los cuales son racks estándar (std Rack). Como puede verse en la imagen el rack 02 queda vacio por que corresponde a la ubicación de los racks de la segunda red. Siguiente Figura:

DIBUJO 67. Configuración Hardware de los demás racks.

El siguiente paso es insertar lo que contiene cada uno de estos racks o chasises, es decir el tipo de tarjetas de adquisición de datos. El primer rack a llena es el correspondiente al rack 1 y rack 2. NOTA: al tratarse de un sistema redúndate, solo se pone un rack el cual representará a ambos rack. Estos Racks, el 1 y 2, contienen 12 tarjetas de tipo Modbus maestras, ver plano P-ATQ-AR-001.

DIBUJO 68. Configuración Hardware de las tarjetas dentro del rack de comunicaciones Modbus.

Una vez que las tarjetas que lleva el rack queda definido, se comienzan a configurar cada uno de los dos puertos que llevan. Esto dependerá de los parámetros de configuración de los equipos paquete con los que se desea comunicar y compartir información. El proveedor de dichos equipos paquetes entrega la documentación de cómo se encuentra configurado, un ejemplo fue la integración de los micro generadores que son comandados por un PLC. Ver siguiente tabla de ejemplo:

Primary Redundant

Communications mode RTU RTU

Transmission Speed 19200 19200

Parity None None

Data bit length 8 bits 8 bits

Stop bit length 2 bits 2 bits

Node Address 1 1

Connection Method RS-485 RS-485

En esta tabla se puede observar los parámetros necesarios para realizar la comunicación entre el PLC que controlan las micro turbinas y el SDMC. Por lo que si permanecieran así, se tendría que configurar uno de los puertos de las tarjetas con dichos parámetros.

La siguiente imagen muestra como quedo configurado el puerto de comunicaciones A de una de las tarjetas para comunicarse con el PLC

de microturbinas. De igual forma se deben ir a ajustando cada una de las tarjetas de comunicación Modbus para los demás equipos con dicho tipo de comunicación.

DIBUJO 69. Configuración parámetros de comunicación de uno de los dos puertos de una tarjeta de comunicaciones Modbus.

Una vez configurado el puerto de comunicaciones, se debe configurar el tipo de datos que serán solicitados a los equipos. Dentro de Modbus existen distintos tipos de datos a compartir. Están los: Bool Inputs (boleandos de entrada), Bool Outputs (boleandos de salida), Integer Input (Enteros de entrada), Integer Output (Enteros de Salida), Analog Input (Analógicos de entrada), Analog Output (Analógicos de Salida). Por lo tanto antes que nada, es importante ver los tipos de datos de interés a recibir de los equipos, así como su mapeo en memoria. La tabla siguiente seria una muestra de cómo se entregan estos mapas de variables.

Las primeras 49 señales (de la 0 a la 48) son datos de tipo enteros, por lo que se inserta en la configuración 3 grupos de 16 Integer Input dentro del puerto B de la tarjeta numero 4 Modbus maestra.

DIBUJO 71. Configuración de los grupos de puntos de tipos de datos Modbus respectivos al PLC de microturbinas.

En cada uno de los grupos de Enteros de entrada se introducen identificadores para reconocer a las variables que se referenciaran con dichos puntos.

DIBUJO 72. Configuración de indentificadores de los puntos de tipos de datos Modbus respectivos al PLC de microturbinas.

Así el entero 00 cuyo tag (identificador) I1 corresponde a la variable Modbus control/Status Data. El entero 01 con tag I2 corresponde a la velocidad de la turbina y sus unidades son las revoluciones por minuto y que el valor recibido por el PLC debe ser multiplicado por 10, así con cada una de las medidas provenientes del PLC que controla las micro turbinas. En el último entero, cada uno de sus bits corresponde a un flag o bandera. El bit 0 se trata de una bandera que indica falla de arranque de la microturbina 1 (MTG 1), etc.

Terminando con cada uno de los puntos de cada grupo y de cada tarjeta Modbus se continua con la configuración de los demás racks y de insertar las tarjetas de portan dichos racks según se muestra en la ingeniería en el plano P-ATQ-AR-001.

La configuración de entradas digitales, salidas digitales, entradas analógicas y las salidas analógicas se realizar de manera similar a los puntos de tipo Modbus. Por ejemplo en los racks 5 y 6, se tiene la configuración de 4 tarjetas de salidas analógicas, 2 tarjetas de entradas digitales y 2 de salidas digitales.

Para configurar nuestra primera tarjeta analógica, debemos utilizar nuestra lista de señales la cual es una base de datos que da el orden de colocación de cada uno de los instrumentos de acuerdo a los planos de interconexión. De esta manera al mirar nuestra primera señal de salida analógica observamos que se trata del instrumento FY-1101, es decir un posicionador de válvula de flujo ver figura GD-02 el cual regula la válvula FV-1101 y que es manipulada por medio de un controlador PID de flujo.

DIBUJO 74. Configuración lógica de una tarjeta de salidas analógicas.

El procedimiento es el mismo para las demás tarjetas de adquisición de datos.

4.2.3 CONFIGURACION DE VARIABLES Y LOGICAS DE PROGRAMACION. Esta parte del desarrollo del proyecto, tiene que ver con la asignación de los puntos de adquisición de datos de las tarjetas a variables de programación, para que puedan ser utilizados dentro de algoritmos, lógicas, y también para que puedan ser leídos por la interfase humano maquina dentro del software RTPView.

El modo de operación de y programación en esta parte del software NetArray, es de varios tipos. Se pueden realizar diagramas de flujo, diagramas de escalera, y también bloques funcionales. Como primera parte se realiza un diagrama de flujo como estructura principal del programa. Cada uno de los items tiene unas funciones específicas en todo el programa ya corriendo. El cómo va corriendo y ejecutando las ordenes los procesadores es de manera secuencial en este diagrama de flujo. La manera de hacer la programación en NetArray es muy intuitivo, una vez conociendo algún lenguaje de programación. El primer bloque que se ve en la figura, es el inicio de nuestro programa, seguido de dos bloques scan y stop scan, es el inicio y el alto a la adquisición de datos, después los siguientes bloques: BOL, FLT, INT, STAT, es la declaración de cada una de las variables en la parte lógica de la programación, es decir que es donde se encuentra la relación de los TAGS de los instrumentos con variables lógicas dentro de la programación.

DIBUJO 75. Estructura principal del programa lógico en NetArray.

Dentro de BOL se tienen varios bloques e incluso una condición de acuerdo al valor de una variable. Según sea su valor habrá una asignación de variables y de acuerdo a otro valor se tendrá una asignación diferente. Para ver la asignación de variables se muestra en la siguiente imagen el contenido del bloque BOL_01

DIBUJO 76. Estructura del bloque Bol. Donde se encuentran las variables booleanas.

Cada uno de los objetos se toman de la parte derecha de la ventana de trabajo según se vayan necesitando. El nombre se elije de los puntos dados de alta en las tarjetas de adquisición.

Objetos que pueden ser elegidos para los distintos datos y operaciones aritméticas y lógicas.

DIBUJO 78. Tipos de objetos disponibles dentro del Software NetArrays para representar datos o realizar operaciones.

Algunos ejemplos de la programación:

Como se muestran operaciones lógicas dentro de objetos tipo bloque. Dentro del bloque AM se tiene lo siguiente:

Programación del controlador PID ―PIDF1101‖ de la válvula de regulación FY_1101.

Primeramente se tiene la elección del trabajo del controlador ya sea

en estado remoto o en estado

local

DIBUJO 80. Diagrama de bloques de las opciones para control PID.

Todas las variables de comunicaciones así como sus lógicas se encuentran dentro del bloque de COMM. Están organizadas por cada uno de los paquetes y equipos que se comunican por Modbus los cuales son: Sistema de paro por emergencia (sppe), tableros de presurización 1 y 2 (SP_01_02), Microturbinas de generación (MTG_1_2), Transmisor indicador multivariable 1,2,3, 4 y 5 (UIT_1101, UIT_1102, UIT_1103, UIT_1104 y 1120), fuente de poder ininterrumpible (UPS_01), multivariable del separador de prueba (UTI_1301), PLC del separador de pruebas (PLC_SP), fuentes de poder (FPS), Filtro de armónicos (FIL_01).

DIBUJO 82. Diagrama de bloques de los distintos conjuntos de variables de los equipos paquetes de comunicación Modbus.

Si se observa el bloque de los tableros de presurización por ejemplo, se puede ver las variables que provienen de los puntos dados de alta en la tarjeta de adquisición de datos Modbus, asignados a objetos de tipo boléanos. Una vez que se coloca el objeto se busca el nombre del punto que fue designado en la parte de configuración de la tarjeta.

DIBUJO 83. Configuración del punto en la tarjeta con Tag C1.

DIBUJO 84. Configuración del punto en la variable lógica.

CONCLUSIONES.

El presente proyecto tiene una aportación completa de los elementos más importantes que intervienen dentro de un sistema de control a nivel industrial. Contiene un nivel aceptable de conceptos técnicos, y se puede observar el campo tan amplio y complejo, abarcando no solamente los temas de control, también conceptos de comunicaciones y de electrónica.

Se pudo apreciar cómo se reciben las especificaciones de los proyectos, y como se realiza la implementación en base a esas mismas especificaciones para lograr así la satisfacción completa del cliente. Se pudo observar que cada pieza en el desarrollo tiene vital importancia para el funcionamiento e integridad correcta, ya que los errores cometidos dentro del mismo, llevan a la generación de gastos no cuantificados dentro de la oferta presentada por el cliente o al menos son gastos que no se debieran generar. De ahí la importancia de que el personal que desarrolla integraciones de sistemas de control, tenga la capacidad para cometer el menor número de errores, y que de llegarlos a cometer, estos no tengan un impacto importante en las utilidades.

Debido al crecimiento y desarrollo de la tecnología, en la actualidad cada vez se van fusionando mas distintas áreas de ingeniería como son: la electrónica, las comunicaciones , la informática, el control, con el fin de aprovechar los recursos que cada una de estas ofrecen y poder así, tener sistemas cada vez más complejos que aporten procesos más seguros, confiables, veloces, eficientes y autónomos. Podemos en los sistemas de control actuales, procesadores cada vez más potentes, transmisores de información a través de redes de comunicación, monitoreos remotos, sistemas de posicionamiento global, gestores de información y bases de datos que permiten la generación de reportes estadísticos, y un sin fín de herramientas para lograr todo ello.

GLOSARIO TERMINOS.

Backplanes. Un backplane es una placa de circuito (por lo general, una placa de circuito impreso) que conecta varios conectores en paralelo uno con otro, de tal modo que cada pin de un conector esté conectado al mismo pin relativo del resto de conectores,[1] formando un bus.

Broadcast. Es un modo de transmisión de información donde un nodo emisor envía información a una multitud de nodos receptores de manera simultánea, sin necesidad de reproducir la misma transmisión nodo por nodo.

BUS. El bus es un sistema digital que transfiere datos entre los componentes de un ordenador o entre ordenadores. Está formado por cables o pistas en un circuito impreso, dispositivos como resistencias y condensadores además de circuitos integrados.

CRC. La comprobación de redundancia cíclica (CRC) es un tipo de función que recibe un flujo de datos de cualquier longitud como entrada y devuelve un valor de longitud fija como salida. El término suele ser usado para designar tanto a la función como a su resultado. Pueden ser usadas como suma de verificación para detectar la alteración de datos durante su transmisión o almacenamiento

DB9. El conector DB9 (originalmente DE-9) es un conector analógico de 9 clavijas de la familia de conectores D-Subminiature (D-Sub o Sub-D). El conector DB9 se utiliza principalmente para conexiones en serie, ya que permite una transmisión asíncrona de datos según lo establecido en la norma RS-232 (RS-232C).

DCS. Un Sistema de Control Distribuido (en inglés: Distributed Control System) más conocido por sus siglas en inglés DCS, es un sistema de control aplicado, por lo general, a un sistema de fabricación, proceso o cualquier tipo de sistema dinámico, en el que los elementos del tratamiento no son centrales en la localización (como el cerebro), sino que se distribuyen a lo largo de todo el sistema con cada componente o sub-sistema controlado por uno o más controladores. Todo el sistema de los controladores está conectado mediante redes de comunicación y de monitorización.

ETHERNET. Es un estándar de redes de computadoras de área local con acceso al medio por contienda CSMA/Cdes.

FAT. Factory Acceptance Test (Pruebas de Aceptacion en Fabrica) son realizadas para comprobar la integridad y funcionabilidad de los

proyectos ante el cliente antes de salir de fabrica o laboratorios del contratista.

FTA. Field Termination Assemblies son elementos teminales o de interconexión en campo para realizar enlaces entre sistemas a través de cableado eléctrico.

HAND HELD COMMUNICATOR HHC. Comunicador de mano que sirve para configurar equipos de control o comunicaciones en campo.

HAND SET. Medio para realizar el ajuste manual de un elemento.

HART. High Addressable Remote Transducer.es un protocolo utilizado para comunicación entre sistemas de tiempo real, principalmente en aplicaciones de Automatización Industrial.

IEEE. Corresponde a las siglas de (Institute of Electrical and Electronics Engineers) en español Instituto de Ingenieros Electricistas y Electrónicos, una asociación técnico-profesional mundial dedicada a la estandarización, entre otras cosas. Es la mayor asociación internacional sin ánimo de lucro formada por profesionales de las nuevas tecnologías, como ingenieros electricistas, ingenieros en electrónica, científicos de la computación, ingenieros en informática, ingenieros en biomédica, ingenieros en telecomunicación e ingenieros en mecatrónica

IHM. Interfase Humano Maquina, Interfase grafica con la cual el usuario puede visualizar algún proceso en especifico de manera local y remoto.

ISO. La Organización Internacional para la Estandarización o ISO es el organismo encargado de promover el desarrollo de normas internacionales de fabricación, comercio y comunicación para todas las ramas industriales a excepción de la eléctrica y la electrónica.

LCD. Una pantalla de cristal líquido o LCD (acrónimo del inglés Liquid Crystal Display) es una pantalla delgada y plana formada por un número de píxeles en color o monocromos colocados delante de una fuente de luz o reflectora.

MEMORIA FIFO. FIFO es el acrónimo inglés de First In, First Out (primero en entrar, primero en salir). Un sinónimo de FIFO es FCFS, acrónimo inglés de First Come First Served (primero en llegar, primero en ser servido). Es un método utilizado en estructuras de datos, contabilidad

de costes y teoría de colas.

MODBUS. 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 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 para su gama de controladores lógicos programables (PLCs)

NEMA. Desarrolla normas técnicas del producto y normas de instalación que aseguren que los productos hechos tanto en México como en EEUU puedan usarse por clientes en ambos países.

NetArrays. Aplicación del RTP Netsuit que sirve para la configuración de lógicas de control así como también de la configuración de la arquitectura de operación del sistema.

OSAT. On Site Acceptance Test. Pruebas de aceptación en sitio realizaras a la integridad y operación del proyecto preliminares a la puesta en servicio del sistema.

OSI. El modelo de referencia de Interconexión de Sistemas Abiertos (OSI, Open System Interconnection) es el modelo de red descriptivo creado por la Organización Internacional para la Estandarización lanzado en 1984. Es decir, es un marco de referencia para la definición de arquitecturas de interconexión de sistemas de comunicaciones.

PLC. Los PLC (Programmable Logic Controller en sus siglas en inglés)o Controlador de lógica programable, son dispositivos electrónicos muy usados en Automatización Industrial. PLC = Es un hardware industrial, que se utiliza para la obtención de datos. Una vez obtenidos, los pasa a través de bus (por ejemplo por ethernet) en un servidor.

PROTOCOLO. En informática, un protocolo es un conjunto de reglas usadas por computadoras para comunicarse unas con otras a través de una red. Un protocolo es una convención o estándar que controla o permite la conexión, comunicación, y transferencia de datos entre dos puntos finales.

RACK. Un rack es un bastidor destinado a alojar equipamiento electrónico, informático y de comunicaciones. Sus medidas están normalizadas para que sea compatible con equipamiento de cualquier fabricante.

RJ-45. Es una interfaz física comúnmente usada para conectar redes de cableado estructurado, (categorías 4, 5, 5e, 6 y 6a). RJ es un acrónimo inglés de Registered Jack que a su vez es parte del Código Federal de Regulaciones de Estados Unidos. Posee ocho "pines" o conexiones eléctricas, que normalmente se usan como extremos de cables de par trenzado.

RS-232. RS-232 (Recommended Standard 232, también conocido como Electronic Industries Alliance RS-232C) es una interfaz que designa una norma para el intercambio serie de datos binarios entre un DTE (Equipo terminal de datos) y un DCE (Data Communication Equipment, Equipo de Comunicación de datos), aunque existen otras en las que también se utiliza la interfaz RS-232.

RS-485. También conocido como EIA-485, que lleva el nombre del comité que lo convirtió en estándar en 1983. Es un estándar de comunicaciones en bus de la capa física del Modelo OSI.

RTP. Real Time Processors marca registrada para sistemas de control automaticos.

RTP NetSuit. Es una suite compuesta de varias aplicaciones software para realizar proyectos de control y monitoreo a través de los equipos de control RTP.