ENTRENAMIENTO EN CONTROL DE VELOCIDAD DEL MOTOR 65 3.2 EVALUACIÓN DEL FUNCIONAMIENTO DE LOS MÓDULOS. El Capítulo II, denominado Marco metodológico, presenta la metodología de investigación utilizada, el procedimiento para el desarrollo de la tesis como proyecto, así como el diseño e implementación de los módulos de formación.
DESCRIPCION DEL PROBLEMA
DEFINICION DEL PROBLEMA
FORMULACION DEL PROBLEMA
JUSTIFICACION DE LA INVESTIGACION
Para ello, el estándar PROFINET, una de sus propiedades esenciales, es que soporta TCP/IP sin ningún tipo de restricciones. Este protocolo de comunicación permite un mejor control de elementos de campo como el control de motores (variadores de velocidad).
OBJETIVOS
Objetivos generales
Estos dispositivos de velocidad variable han evolucionado y son equipos más robustos, más fáciles de programar, con un mejor control del coche y lo más importante, se han convertido en una herramienta que comunica todo lo que sucede en el coche al sistema de control. Con comunicación Ethernet permite que el variador envíe todos sus datos de medición como: voltaje, corriente, consumo de energía, alarmas y errores, entre otros, a la planta o sistema de control de procesos, brindando al usuario la oportunidad de tomar decisiones acertadas en tiempo verdadero.
Objetivos específicos
Con base en lo anterior y de forma resumida se puede afirmar que con el módulo convertidor de frecuencia con estándar PROFINET se pueden obtener diferentes valores de lecturas del motor, lo que optimiza el uso del motor y permite un control más efectivo a través de la red, así como además de poder ver que estos procesos son programables y ajustables a la persona que los supervisa.
ANTECEDENTES DEL ESTUDIO
Escuela Politécnica del Ejército-Extensión Latacunga, Ecuador
Universidad Politécnica Sallesiana-Sede Guayaquil, Ecuador
BASES TEORICAS .1 Sistemas de control
- Definiciones básicas de un sistema de control
- Componentes de un sistema de control
- Sistema de control en lazo abierto
- Sistema de control lazo cerrado
- Estándar PROFINET
- PROFINET como solución a los requisitos de automatización
En el sistema de circuito abierto, se puede ver que estos sistemas no pueden cumplir con los requisitos críticos de rendimiento, pero el controlador y el proceso controlado se pueden dividir en dos partes. En “Sistemas de control automático”, de B.C. Damos una breve descripción del estándar de comunicación PROFINET:
Procesos
Según la IEC (acrónimo de Comisión Electrotécnica Internacional), la norma internacional 61158 orienta el uso de redes de comunicación industriales. PROFINET, acrónimo de Process Field Net, es un estándar utilizado por la industria para regular las comunicaciones de datos basado en el estándar internacional Ethernet (IEEE 802.3).
Comunicación en tiempo real
Dispositivos de campo descentralizados
Control de movimiento
La aplicación de PROFINET permite obtener máquinas con mayor rendimiento, lo que se refleja en un rendimiento óptimo, mayor número de discos y tiempos de respuesta más cortos. Estos recursos se pueden utilizar, por ejemplo, para funciones de diagnóstico y mantenimiento, lo que mejora la disponibilidad.
Inteligencia distribuida
Fuente: En “PROFINET, el estándar abierto de Ethernet Industrial”, de SIEMENS, 2006, de la página web: http://www.grupdap.es/ficheros/descrip-tecnicas/Profinet-2006.pdf. Fuente: En “PROFINET, el estándar abierto de Ethernet Industrial”, de SIEMENS, 2006, de la página web: http://www.grupdap.es/ficheros/descrip-tecnicas/Profinet-2006.pdf.
Instalación de red
PROFINET CBA permite ampliar la modularización al ámbito de la automatización de plantas mediante componentes de software.
Estándares de TI y seguridad de datos
De esta manera, la información de los equipos PROFINET se puede integrar en sistemas de información modernos con compatibilidad multimedia. Con PROFINET, se puede acceder a los datos a nivel de campo desde el nivel de gestión.
Seguridad en las comunicaciones
Controlador lógico programable (PLC) .1 Definición
- Campos de aplicación
- Ventajas e inconvenientes 1. Ventajas
Por tanto, su aplicación se extiende desde procesos productivos industriales de cualquier tipo hasta incluir transformaciones industriales o control de instalaciones. El uso de manuales de instrucciones para la configuración e instalación reduce los costos de mano de obra.
Inconvenientes
Estructura de un PLC
Definición de los componentes de un PLC
Procesador
Memoria
Entradas y Salidas
Las entradas que permiten los PLC son señales analógicas que se encuentran dentro de un rango operativo de valores de voltaje o valores de corriente. Para permitir el ingreso de estas señales al PLC, se utilizan módulos analógicos, que realizan la función de convertir las señales derivadas de los sensores en señales eléctricas continuas, las cuales serán aptas para ser reconocidas por el PLC.
Equipos o unidades de Programación
Lenguajes de programación en un PLC
Niveles de los Lenguajes Específicos para PLC
Diagrama de bloques de funciones: el diagrama de bloques de funciones es un lenguaje gráfico que permite conectar elementos de programación que aparecen como bloques de manera similar a un diagrama de circuito. Diagrama de flujo de bloques secuenciales: utiliza la noción algorítmica de que cada proceso se adhiere a una secuencia.
ALCANCE
METODOLOGÍA
- Tipos de Investigación
- Diseño de investigación
- Técnicas de investigación .1 De campo
- Documental
- Métodos empleados para la investigación .1 Métodos deductivo e inductivo
- Método científico
- Método analítico
- Hipótesis
- Población y muestra
Automatización y Control de la Universidad Privada de Tacna, por ser el lugar donde ocurren los fenómenos a estudiar. La implementación de módulos formativos de redes industriales basados en el estándar PROFINET aumentará los conocimientos de comunicación industrial entre los estudiantes de la carrera de Ingeniería Electrónica y, a través del desarrollo de prácticas de laboratorio que utilizan variadores de velocidad, reforzarán sus conocimientos teóricos.
DISEÑO DE LOS MÓDULOS DE ENTRENAMIENTO
- Descripción de los Elementos de los Sistemas de Control .1 Fuente de Alimentación SIEMENS PM1207
- PLC SIEMENS S7-1200 CPU 1214C
- Switch SIEMENS CSM1277
- Variador De Velocidad SIEMENS SIMATIC G120
- Diseño del soporte físico del módulo de entrenamiento
- Diseño de la red industrial basado en el estándar PROFINET
- Diseño de la arquitectura de red .1 Diagrama de Conexiones
- Diseño de software de control .1 TIA PORTAL de SIEMENS
El plano de la estructura física y conexión del soporte para los módulos de capacitación fue desarrollado en AUTOCAD y validado por el responsable del Laboratorio de Control y Automatización. Para el diseño de la red industrial basado en el estándar PROFINET se han tenido en cuenta en cada uno de los módulos formativos del Laboratorio de Automatización y Control los tipos de actuadores para controlar la velocidad de un motor trifásico.
IMPLEMENTACIÓN DE LOS MÓDULOS DE ENTRENAMIENTO
El PLC Siemens S7 1200 con CPU 1214C se encarga de controlar el variador de velocidad G120, el cual a través de las entradas del módulo (que también serán configurados en el PLC a través del software TIA Portal) se encargará de enviar un pulso al PLC para activarlo. o invertir la rotación del motor y también cambiar su velocidad. Todo ello simultáneamente a través de un variador de velocidad Siemens G120 el cual se configurará manualmente con los valores y datos del motor trifásico a utilizar. Siemens CSM 1277 (Compact Switch Module) es un switch que se encarga de las líneas de comunicación con protocolo Profinet entre los equipos del módulo, en este caso el PLC S7 1200 y el convertidor de frecuencia G120, y al mismo tiempo la conexión al computadora portátil.
Finalmente, la conexión del variador de velocidad Siemens G120 al motor trifásico se realiza de la siguiente forma, tal y como se muestra en la Figura 27.
CONFIGURACIÓN DEL PROGRAMA
Para ello seleccionamos la opción "Agregar dispositivo" en la sección de dispositivos del árbol del proyecto. En segundo lugar, debemos agregar el variador de velocidad G120, que debemos buscar en el catálogo de hardware en el lado derecho de la ventana. Después de seleccionar el variador de velocidad, aparecerá en la vista de red del proyecto junto con el PLC, como se puede ver en la siguiente figura.
Finalmente la vista que obtendremos en el proyecto será la que vemos en la siguiente imagen, donde se puede ver la conexión de los dos dispositivos.
PROGRAMA DE IMPLEMENTACIÓN
- Fabricación del soporte físico del módulo de entrenamiento
- Cableado del módulo de entrenamiento
- Instalación de la fuente de alimentación SIEMENS
- Instalación del PLC SIEMENS S7-1200
- Instalación del Switch CSM1277 SIEMENS
- Instalación del variador de velocidad SIEMENS G120
- Conexión del PLC S7-1200 con el variador de velocidad G120
- Ensamblaje del primer módulo de entrenamiento
- Ensamblaje del segundo módulo de entrenamiento
Primero se instaló la fuente de alimentación PM1207, la cual proporciona los 24V necesarios para el funcionamiento de otros dispositivos como el PLC, interruptor y variador de velocidad, al mismo tiempo también proporciona 24V para las salidas de la fuente de alimentación. en el módulo de formación en máquinas de velocidad variable. En segundo lugar se colocó el PLC Siemens S7-1200, a la derecha de la fuente de alimentación PM1207. De la misma forma y según el esquema, el variador de velocidad también se conecta al switch mediante un cable Ethernet, en este caso rojo como se muestra en la figura 49.
De manera similar, la siguiente figura muestra el segundo módulo de capacitación completado. La diferencia con el primero es que no lleva el interruptor SIEMENS CSM 1277 y el variador de velocidad SIEMENS G120 tiene un panel de control manual diferente.
PRUEBAS DE OPERATIVIDAD DE LOS MÓDULOS DE ENTRENAMIENTO DE CONTROL DE VELOCIDAD DE MOTORES
El motor trifásico utilizado se encuentra ubicado en el laboratorio de control y automatización de la Escuela de Ingeniería Electrónica de la Universidad Privada de Tacna, el cual ya cuenta con conectores para los cables provenientes del variador de velocidad. En la figura 57 se pueden ver los conectores de velocidad variable conectados con cables rojo, azul y negro para la línea L1, L2 y L3 respectivamente, de igual manera para la línea U2,V2,W2. Posteriormente se activaron las entradas correspondientes del módulo de formación para arrancar el motor trifásico, como se puede observar en la Figura 58.
En ese momento, el motor trifásico comenzó a girar en el sentido de las agujas del reloj, pudiendo visualizarse la velocidad de esta rotación en la pantalla del variador de velocidad SIEMENS G120, como se muestra en la Figura 59.
El diseño e implementación de los módulos de aprendizaje se realizó con ayuda del PLC SIEMENS S7-1200, variador de velocidad SIEMENS G120 y switch Ethernet CSM 1277, de acuerdo al objetivo propuesto. Se verificó el funcionamiento de 02 módulos de aprendizaje de una red de comunicación industrial utilizando el estándar PROFINET luego de realizar algunos cambios en la configuración de los dispositivos de control. Dado que los módulos de aprendizaje del Laboratorio de Automatización y Control serán utilizados por los estudiantes de electrónica para desarrollar su experiencia de laboratorio en redes industriales, es imprescindible que la gestión y configuración de los módulos de aprendizaje sea realizada previamente por el profesor de la clase.
Enero 2008) “Diseño e implementación de un sistema de capacitación PROFINET para PLCs y Laboratorio de Robótica de.
BARRERA D. (Enero 2008) “Diseño e implementación de un sistema de entrenamiento PROFINET para el Laboratorio de PLCs y Robótica del
Junio 2013) “Diseño e implementación de una red industrial utilizando el protocolo PROFINET para monitoreo y control de una red industrial utilizando el protocolo PROFINET para monitoreo y control de estaciones de nivel, flujo, presión y temperatura en el laboratorio de redes industriales y control de procesos de la ESPE Ampliación Latacunga”. Diseño e implementación de módulos PLC básicos para el control de motores eléctricos para el laboratorio. Módulos PLC básicos para el control de motores eléctricos para el laboratorio de automatización y control de la EPIE”, Tesis para optar al título profesional de ingeniero electrónico 1996) “Sistemas de Control Automático” séptima edición, p.2., Copyright [1996] de Prentice Hall Hispanoamericana S.A. Copyright [1996] de Prentice Hall Hispanoamericana S.A 2015) “diseño e implementación de un sistema de control para el proceso de suministro de materiales de un sistema de control para el proceso de suministro de material al molino de crudo de la planta Chimborazo UCEM-CEM”, Tesis para optar al título profesional de ingeniería electrónica, Escuela Politécnica Superior de Chimborazo 2015.
2018, de MOTOREX Recuperado el 10 de agosto de 2017 de http://www.motorex.com.pe Recuperado el 10 de agosto de 2017 de http://www.motorex.com.pe/blog/motor-electrico-monofasico-triphasic /.
ANEXOS
ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DE LOS DISPOSITIVOS DE CONTROL DEL MÓDULO DE
ENTRENAMIENTO CON VARIADOR DE VELOCIDAD
SINAMICS G120
SINAMICS
Control de accionamientos vía PROFIBUS o PROFINET
6 0 = Bloquear setpoint El variador desacelera el motor con el tiempo desde . p1121 Retardo del generador de rampa. 15 de la primera palabra del canal de parámetros contiene los identificadores de solicitud y respuesta AK. El convertidor envía al controlador un código de error en la palabra más alta del canal de parámetros; ver la siguiente tabla.
El número de parámetro se encuentra en el valor PNU de la primera palabra del canal de parámetros (PKE).
