INDICADORES DE PRESIÓN
2.2.1.2 Tarjetas de Entrada y Salida
INFORMACIÓN BÁSICA SOBRE LOS MÓDULOS DE ENTRADAS Y SALIDAS ( I/ O ) DE CONTROL DE CAMPO
Los Field Control son una familia de productos I / O versátiles, modulares, adecuados para usarse en un amplio rango de arquitecturas de los sistemas de control; como es el caso de nuestro proyecto.
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Los Módulos de Entradas y Salidas (I / O), son pequeños y fuertes. Proporcionan interfaces de sencilla configuración de: (I / O); discreta y análoga, la cual, también puede incluir inteligencia local para procesamiento de señales.
Los Bloques de Terminales de I / O, proporcionan terminales de cableado de campo universal para dos módulos I /O, permitiendo a los diferentes tipos de módulos I / O, mezclarse en el mismo Bloque de Terminal I / O. El Bloque Terminal se monta en un riel DIN, el cual es una parte integral del sistema de escalamiento, que debe montarse en un panel.
Pueden conectarse un total de ocho módulos de I / O del Field Control (cuatro bloques de terminal I/O), a la Unidad de Interfase del Bus. En conjunto, éstos forman una 'estación" del Field Control. Las Unidades de Interfase del Bus, pueden ser usadas y están disponibles para diferentes tipos de bus, tales como el GENIUS, EL PROFIBUS Y FIP.
La Unidad de Interfase del Bus, proporciona la exploración I / O; los diagnósticos y las aptitudes de comunicaciones necesarias para enlazar los módulos I / O al sistema de control. Además, la Unidad de la Interfase del Bus, puede proporcionar y almacenar características de configuración para los módulos tal como son: Reportes de falla, salidas por defecto, selección de rango análogo y escalamiento análogo.
MÓDULOS DE ENTRADA Y SALIDA (I / O)
Los módulos de Entrada y Salida (I / O), del Field Control, son componentes pequeños y fuertes, su gabinete es de aluminio; sus dimensiones son de aproximadamente 3.25 pulgadas (8.2 cm) de alto por 2 pulgadas (5.25 cm) de ancho, con una profundidad de 2.9 pulgadas (7.3 cm).
Los módulos de entrada y salida, tanto discreta como análoga, están disponibles. Además, los módulos inteligentes, los cuales llevan a cabo funciones más avanzadas, también están disponibles. Como ejemplos de módulos inteligentes están : El Procesador de Micro Campo, el Módulo de Entrada Análoga agrupada de 16 puntos el Módulo de Entrada de Par Termoeléctrico y el Módulo de Entrada RTD
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Led's
Los LEDs de los módulos se pueden visualizar fácilmente, a través de la proporción transparente en el centro de la etiqueta. Todos los módulos tienen un LED que indica la presencia de la energía en el módulo. Los módulos discretos, también tienen LEDs de circuito individuales que muestran el estado de encendido / apagado de cada entrada o salida.
Etiqueta Frontal
La etiqueta frontal de los módulos, tiene un espacio para escribir las identificaciones del circuito.
Clavijas del Módulo
Cada tipo de módulo tiene ranuras para permitir su conexión. Pequeños clips de conexión pueden insertarse dentro de las ranuras correspondientes en la base de I/O para asegurar que el módulo instalado en dicha posición no causará daño alguno operación instalada de la máquina. Las ranuras reales de conexión son las mismas para ciertos tipos de módulos.
Especificaciones Ambientales Vibración:
Los módulos se desempeñan bien en aquellos casos en que la vibración es un factor. Los diseños han sido probados para choques y vibración , para adecuarse a las siguientes especificaciones cuando se instalen sobre un riel DIN de montaje de panel usando la abrazadera suministradora, y con la base de montaje de panel asegurada: IEC 68-2-6: de 10 a 57 Hz 0.012 en desplazamiento (pico a pico) de 57 a 500 Hz a 2 g (a menos que se especifique lo contrario) OEC68-2-27: choque: 15 G , 11ms, media onda.
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Ruido:
Los módulos son resistentes a los niveles de ruido que se puedan encontrar en la mayoría de las aplicaciones industriales, cuando son instalados de acuerdo con las prácticas aceptadas, incluyendo la separación adecuada de cableado por grupos de : Voltaje y niveles de energía, en un riel DIN conductor (no pintado). El riel es una parte integral del sistema de conexión a tierra.
Temperatura:
Los módulos operan de manera confiable a temperaturas producidas por el aire acondicionado, desde 0°C hasta mayores de 55°C.
Humedad.
Del 5% al 95%, no condensado.
LOS BLOQUES DE TERMINALES DE ENTRADA Y SAUDA (I / O)
Los Bloques de Terminal de Entrada y Salida (I/O); están basados en cableado genérico para los módulos I/O del Field Control .Estos proporcionan montaje del módulo 1/0, las comunicaciones de la tarjeta Madre y las terminales para las conexiones del usuario.
En un bloque de terminal I/O; pueden instalarse dos módulos I/O; los cuales se atornillan dentro del bloque terminal, logrando de esta manera, una mayor resistencia a la vibración.
Los módulos I/O, pueden separarse del bloque terminal I/O, sin alterar el campo cableado.
Tiene dos series separadas de las terminales del módulo; cada serie, corresponde a una ranura en el anaquel convencional del tipo PLC; las tareas de la terminal de cableado, dependen del tipo de módulo instalado.
Partes básicas del bloque terminal:
• Tomillo de seguridad.
43 • Base de montaje del panel
Conectar de cable
• Pestillo del riel
• Ranuras de conexión
• Lengüeta de conexión
Puede ser instalado en cualquier orientación:
La orientación vertical es preferida, para una instalación de cableado más sencilla, es aquella con las terminales de cableado orientadas hacia el lado izquierdo y la base de montaje del panel orientado hacia el lado derecho.
La orientación en forma horizontal preferida con las bases de cableado en la parte inferior y la base de montaje en la parte superior.
Los bloques de terminal, están disponibles en los tipos de terminal I/O: o Terminales de barrera, a Terminales de caja a Terminal con conectores
Bloques de Terminal I/O con Terminales de Barrera
El Bloque de Terminal I/O con terminales de barrera tiene 37 terminales. Cada terminal puede acomodar uno o dos cables mayores al #14AWG (promedio 2.1 mm de sección cruzada)
44 MODULO DE ENTRADAS ANALÓGICAS
El módulo de entradas analógicas (IC670ALG230), con fuente de corriente acomoda 8 entradas en una fuente de suministro común. Que se esta empleando en el control de la máquina el cual recibe señales de los cuatro transmisores de presión.
Figura 9b. Fuente de Poder
El mismo suministro de energía de 24 volts, usado para la Unidad de Interfase del Bus, puede proporcionar energía al lazo en la mayoría de los casos. Un suministro de energía por separado debe usarse en el caso de que se requiera el aislamiento entre los circuitos. La aplicación más común, usa un suministro de lazo local en el módulo para manejar múltiples transductores aislados, entradas análogas aisladas o entradas análogas diferenciales.
Led
Un led, visible a través de la porción transparente de la parte superior del módu lo, se enciende cuando están presentes tanto el suministro del backplane como el suministro de campo y que el fusible no esté fundido.
Interfase del Servidor (Host Interface)
El módulo de entradas analógicas con fuente de corriente, convierte los niveles de corriente a datos de entrada analógica no escalados. El escalamiento analógico es ejecutado por la unidad de interfase del bus, el cual proporciona el dato escalado al
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servidor (Host). Las selecciones de rango del software de O a 20 mA y de 4 a 20 mA son configurables sobre una base de cada canal. El rango por default es de O a 20 mA. La escala por default para el módulo es:
Eng Lo = O Eng Hi = 20000 lntLo = 0 Int Hi = 20000
El módulo tiene 8 palabras (16 bytes) de datos de entrada analógica. Se requiere una Unidad de Interfase de Bus para proporcionar este dato de entrada al servidor y/o al procesador local.
Operación del Módulo
La resistencia de 250Í1, convierte la corriente de entrada a un voltaje con respecto al común. El R-C a la entrada filtra los ruidos de alta frecuencia, mientras que el amplificador operacional separa o aísla la señal hacia el convertidor analógico / digital. Las ocho terminales de salida tienen el mismo común de + 24 VCD La tierra del chasis va hacia la terminal de tierra del block de terminales I/O.
Figura 10. Circuito interno del modulo
MODULO DE ENTRADAS DISCRETAS
El módulo se alimenta a 120 VCA. (IC670 MDL240), proporciona un solo grupo de 16 entradas discretas
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Figura 11. Modulo de entradas discretas Fuente de Energía
El módulo recibe energía de la unidad de interface del bus para su propia operación. Para energizar los dispositivos de entrada, es necesario un suministro de 120 VCA. Los módulos de entrada responden a niveles de voltaje que van desde O a 132 VCA.
Leds
Los leds individuales, son visibles a través de una porción transparente de la parte superior del módulo, que indica el estado de encendido / apagado de cada salida. El led de la energía (PWR) se encuentra encendido cuando hay energía presente en la tarjeta madre.
Interfase del Servidor
El procesamiento inteligente para este módulo, se lleva a cabo mediante la Unidad de Interfase del Bus o en cualquier otro del sistema. Esto incluye las características de configuración tales como entrada por default y reporte de fallas. Este modulo tiene 16 bits (2 bytes) de entrada discreta de datos. Se requiere una Unidad de Interfase de Bus para obtener esta entrada de datos desde el servidor y/o procesador local.
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Operación del Módulo
Una red de resistencias y capacitores establecen umbrales de entrada y proporcionafiltrado de entradas.
Los aisladores ópticos proporcionan aislamiento entre los campos de entrada y los componentes lógicos del módulo. Los datos de las 16 entradas son colocados dentro de un buffer de datos. El circuito del led del modulo, muestra los estados de corriente de las 16 entradas de este buffer de datos.
Los convertidores paralelos a seriales, cambian los datos de entrada del buffer de datos al formato sería! requerido por la Unidad de Interfase del Bus ( BIU ).
Después de revisar la tarjeta ID y verificar que el modulo esta recibiendo aproximadamente la energía lógica del BIU, entonces lee la información convertida.
Figura 12. Convertidor de paralelo a serie.
Los convertidores de serie a paralelo, convierten esta información al formato paralelo requerido mediante el módulo. Los aislantes ópticos, aíslan los componentes lógicos del módulo de las salidas del campo. La energía que proviene del suministro de energía externa se usa para energizar las cargas conectadas a los contactos.
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La resistencia de corriente del módulo es de 2 A por punto para 120/240 VCA y 0.2 A. por punto para 125 VCD.
La energía necesaria para energizar la bobina del circuito, es suministrada por el módulo. Un amortiguador RC es usado a través de los contactos.
Cada salida es controlada con un regulador RC para reducir el ruido transitorio de alta frecuencia. Las supresiones adecuadas de la carga interrumpida son aun recomendadas y contribuyen a mejorar la contabilidad del sistema. La supresión en la carga no solamente prolonga la vida del contacto, sino que además reducirá los ruidos transitorios en el cableado de control.
SISTEMA DE ENERGÍA ININTERRUMPIDA U.P.S.
Lo que a continuación se describe, son apuntes que se tomaron en consideración para la especificación de compra de este equipo que básicamente fue utilizado para proteger los siguientes equipos electrónicos: El controlador UC2000, la terminal de operación Quick Panel y los módulos I/O genius.
El Sistema de Energía Ininterrumpida (S.E.I) es conocida por sus siglas U.P.S del ingles Uninterrupted Power Supply.
Los S.E.I. o U.P.S. juegan un papel definitivo en el control y utilización d e la energía eléctrica, son sistemas de gran calidad de energía a su salida, seguros en su funcionamiento y operación, por lo tanto confiables.
La U.P.S. Es un sistema de energía continua e ininterrumpible de estado sólido, estático de transferencia inversa. Consiste en un rectificador, cargador, inversor, un sistema de transferencia, panel de control y un sistema de control lógico electrónico a partir de microprocesadores.
SECCIONES QUE FORMAN UNA U.P.S.
A continuación describiremos los componentes de la U.P.S. y su función. Rectificador.
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En esta sección cambia la c.a. de alimentación de la entrada de la U.P.S. a una c.d. filtrada y regulada la cual se utiliza para alimentar al inversor y simultáneamente mantener cargado en flotación al banco de baterías.
Después de una interrupción de energía o cuando este fuera de sus especificaciones de voltaje o frecuencia la batería opera y después tiene que ser cargada nuevamente por el rectificador.
La corriente de carga para la batería se mantiene constante hasta alcanzar un nivel de carga y un voltaje, comente y tiempo de recarga.
Durante el encendido del rectificador se inicia un proceso de arranque lento (work in time), esto consiste que al cerrar o cuando la corriente de alimentación se restablece de una interrupción, el rectificador se inicia con un tiempo de espera, donde ninguna comente es demandada, unos segundos después se inicia el incremento progresivo de corriente a la entrada del rectificador. El rectificador acepta un rango alto de voltaje y frecuencia en su entrada, filtra y regula la mayoría de los inconvenientes de la c.a. comercial los cuales afectan a la carga.
Inversor.
El inversor tiene la función de convertir la c.d. proveniente del rectificador o del banco de baterías en una c.a. con baja distorsión y regulada para alimentar a través del transformador de la U.P.S., la carga crítica conectada a la salida de la U.P.S. El inversor tiene un rango amplio de voltaje de c.d., pues aunque el rectificador suministra una c.d. ya regulada, cuando funciona el banco de batería el voltaje puede variar desde el voltaje de igualación hasta el voltaje final, por las especificaciones de la batería.
Banco de Baterías.
Las baterías mantienen almacenada la energía eléctrica en forma de c.d., para ser utilizada por el inversor en caso que el rectificador se apagara o no sea alimentado. Si esto no ocurre se mantienen cargadas en flotación por el rectificador. El banco de baterías respalda durante un tiempo limitado, la operación del inversor. Cuando la energía se restablece el inversor es alimentado nuevamente por el rectificador y recarga al banco de baterías.
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La corriente de recarga, el voltaje y el tiempo que esta en funcionamiento son controlados por los microprocesadores de la U.P.S. Si la energía no se resta blece antes de finalizar el tiempo de carga de la batería, el inversor se apaga automáticamente, para proteger al banco de baterías de un daño permanente.
Interruptor de Transferencia Estático.
En caso de que el inversor se sometiera a una condición de sobrecarga, el control de la U.P.S. realizará una transferencia, alimentando la carga crítica con alimentación de c.a. de otra fuente, puede ser la misma alimentación de la U.P.S. una Planta de Emergencia u otra U.P.S.
Una vez que la sobrecarga se restablezca, es decir que la corriente de salida queda dentro de las capacidades de la U.P.S. Automáticamente se transfiere la carga al inversor.
Durante la transferencia , el switch estático enciende rápidamente quedando en paralelo la fuente de c.a. del bypass con la c.a. del inversor se inicia el cierre del contactor de bypass 4 alimentando al primario de bypass del transformador de la U.P.S. y la apertura del contactor 3 para aislar el inversor del circuito, esto permite que la alimentación de la U.P.S. este siempre constante por la transferencia y retransferencia a una velocidad tal que no exista interrupción a la salida de la U.P.S. Si el inversor tuviera una falla o una variación de voltaje en su salida la transferencia también ocurrirá. La transferencia y retransferencia al bypass y de esta al inversor, se puede dar manualmente, en cuyo caso el switch estático no enciende al inicio de la misma, sino que el contactor 4 del bypass cierra y el contactor 3 del inversor se abre, permaneciendo cerrado simultáneamente durante un tiempo breve. Al retransferir el contactor 3 del inversor cierra antes de abrir el contactor 4, de tal modo que ambos contactores permanecen cerrados por un corto tiempo.
Para que las transferencias y retransferencias funcionen y mantengan la energía constante en la salida de la U.P.S. la c.a. del inversor debe estar sincronizada en frecuencia y fase con la c.a. del bypass, siempre y cuando esta se mantenga dentro de
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las especificaciones de voltaje y frecuencia de lo contrarío no se podrá d ar la transferencia automática ni manual.
Figura 13. Bypass de voltaje/frecuencia.
El funcionamiento es totalmente electrónico y se realiza controlando parámetros eléctricos a través de los diversos componentes electrónicos que lo conforman. Existen equipos que presentan la opción de programación para su operación, señalización y alarmas, así como el diagnóstico continuo de su funcionamiento. Estos equipos son modernos y sofisticados, podemos decir que el mercado tiende cada día más hacia ellos.
La aplicación de las U.P.S's varia mucho de acuerdo con las necesidades y requerimientos específicos a cada aplicación pero deben de cumplir con dos parámetros que son el acondicionamiento y respaldo de energía. Debido a que existe un gran avance tecnológico de estos equipos cada día son mas reducidos físicamente y de mayor capacidad eléctrica, estos equipos en muchos de los casos se encuentran instalados junto con los equipos que protegen o respaldan.
La U.P.S. que se esta empleando en esta reingeniería cumple con estas funciones y se ha colocado dentro del gabinete gracias al gran avance tecnológico; como se podrá observar en los esquemas de la reingeniería, esta es en operación en línea.
La clasificación de las U.P.S' s son en base a la forma de operación de e stos hacia los servicios que pueden ser:
• Sistemas continuos en línea con transferencia a la línea de suministro.
• Sistema continúo en línea.
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Los criterios básicos que se consideraron en la selección de la U.P.S. son los siguientes:
Aplicación o tipo de servicio a cubrir.
Requerimientos específicos del servicio.
Tiempo de respaldo requerido.
Condiciones de operación.
Condiciones de uso.
Condiciones del lugar de instalación.
Eficiencia.
Condiciones de mantenimiento.
Confiabilidad. Costo.
53 2.2.2 Software
El software utilizado es un ambiente en InTouch
Figura 15. Una simulación creada en el ambiente Intouch 10.0 de Wonderware
2.2.3 Comunicaciones RJ-45
Figura 16. Terminal de conexiones RJ-45
La RJ-45 es una interfaz física comúnmente usada para conectar redes de cableado estructurado, (categorías 4, 5, 5e y 6). RJ es un acrónimo inglés
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de Estados Unidos. Posee ocho "pines" o conexiones eléctricas, que normalmente se usan como extremos de cables de par trenzado.
Es utilizada comúnmente con estándares como TIA/EIA-568-B, que define la disposición de los pines o wiring pinout.
Una aplicación común es su uso en cables de red Ethernet, donde suelen usarse 8 pines (4 pares). Otras aplicaciones incluyen terminaciones de teléfonos (4 pines o 2 pares) por ejemplo en Francia y Alemania, otros servicios de red como RDSI y T1 e incluso RS-232.
Ethernet
Tarjeta de Red ISA de 10 Mbps
Figura 17. Conectores BNC (Coaxial) y RJ45 de una tarjeta de Red Ethernet es un estándar de redes de computadoras de área local con acceso al medio por contienda CSMA/CD. El 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.
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La Ethernet se tomó como base para la redacción del estándar internacional IEEE 802.3. Usualmente se toman Ethernet e IEEE 802.3 como sinónimos. Ambas se diferencian en uno de los campos de la trama de datos. Las tramas Ethernet y IEEE 802.3 pueden coexistir en la misma red.