Rehabilitación del Sistema de Automatización
INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA UNIDAD ZACATENCO Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial TESIS QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE INGENIERO EN CONTROL Y AUTOMATIZACION P R E S E N T AN HERNANDEZ ORTIZ LUIS ANTONIO ROMERO FLORES MARION ANGELICA ASESORES M. EN C. PEDRO FRANCISCO HUERTA GONZÁLEZ MÉXICO, D.F. JUNIO DEL 2012 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial INDICE GENERAL 1 INTRODUCCIÓN ................................................................................................. 1 1.1 OBJETIVO GENERAL .................................................................................. 2 1.2 OBJETIVOS PARTICULARES. .................................................................... 2 1.3 JUSTIFICACIÓN. .......................................................................................... 2 1.4 ANTECEDENTES. ........................................................................................ 2 1.5 MARCO TEÓRICO. ..................................................................................... 4 1.5.1 Bandas de transportación. ..................................................................... 4 1.5.2 Banda. ................................................................................................... 5 1.5.3 Rodillos. ................................................................................................. 5 1.5.4 Estructura de soporte. ............................................................................ 6 1.5.5 Mecanismo tensor.................................................................................. 6 1.5.6 Alimentador. ........................................................................................... 7 1.5.7 Descargador. ......................................................................................... 7 2 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA ACTUAL............................................................. 8 2.1 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA ACTUAL ..................................................... 9 2.2 DISPOSITIVOS ........................................................................................... 10 2.3 DISPOSITIVOS DE CONTROL .................................................................. 11 2.3.1 Interruptor termomagnético. ................................................................. 11 2.3.2 Solenoides. .......................................................................................... 11 2.3.3 Solenoides rotativos. ............................................................................ 12 2.3.4 Motor de Corriente Directa ................................................................... 12 2.3.5 Clemas. ................................................................................................ 13 2.3.5.1 Clema de Paso. ................................................................................ 13 2.3.5.2 Clema porta fusibles. ........................................................................ 13 2.3.6 Botón de paro y arranque. ................................................................... 14 2.3.7 Relevador. ........................................................................................... 14 2.4 SENSORES. ............................................................................................... 15 2.4.1 Sensor fotoeléctrico 42EF-D1MPAK-FA. ............................................. 15 2.4.2 Sensor inductivo 871TM-D8ED18-N5. ................................................. 17 2.4.3 Sensor Capacitivo CCM1-1204P-A3U2. .............................................. 18 2.4.4 Sensor fotoeléctrico 42EF-D1LDAK-F5 ............................................... 19 2.4.5 Sensor de proximidad inductivo AM1/AP-2H. ...................................... 21 2.5 ENTRENADOR DE CONTROL INDUSTRIAL MODIFICADO .................... 22 3 INTEGRACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL ................................................. 23 3.1 PLC ESCLAVO MICROLOGIX 1000 .......................................................... 24 3.1.1 CONEXIONES ELECTRICAS.............................................................. 25 3.2 DNI DEVICENET ........................................................................................ 26 3.3 PLC MAESTRO SLC 500 ........................................................................... 27 3.3.1 Control de dispositivos ......................................................................... 27 3.3.2 Procesadores modulares SLC 500 ...................................................... 27 3.3.3 Procesadores SLC 5/04 ....................................................................... 28 3.3.4 Módulos de E/S discreta. ..................................................................... 29 ii Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 3.3.4.1 Características ................................................................................. 30 3.3.5 Cableado de E/S. ................................................................................. 31 3.3.6 Módulos de E/S analógica ................................................................... 31 3.3.6.1 Características ................................................................................. 32 3.3.7 Opciones de comunicación .................................................................. 33 3.4 DISEÑO DE LA RED DEVICENET ............................................................. 33 3.5 ANTECEDENTES ....................................................................................... 33 3.5.1 Características DE LA RED ................................................................. 35 3.6 PROTOCOLO DEVICENET. ....................................................................... 35 3.6.1 Características de funcionamiento. ...................................................... 36 3.6.2 Herramientas de configuración. ........................................................... 36 3.6.3 Herramientas de Monitoreo.................................................................. 36 3.7 ARQUITECTURA DE LA RED DE CAMPO DEVICENET. ......................... 37 3.7.1 Interdependencia de la velocidad y la longitud de la red. .................... 38 3.8 LA ESPECIFICACIÓN CAN DEFINIDOS ESTADOS LÓGICOS ................ 39 3.9 ESPECIFICACIONES DEL MEDIO FÍSICO ............................................... 40 3.9.1 RoundThick.......................................................................................... 41 3.9.2 RoundThin ........................................................................................... 41 3.9.3 Flat (sistema KwikLink). ....................................................................... 41 3.9.4 Conectores .......................................................................................... 42 3.9.4.1 Conectores sellados ......................................................................... 42 3.9.4.2 Conectores abiertos ......................................................................... 43 3.9.5 Taps DeviceNet ................................................................................... 44 3.9.5.1 T-Port ............................................................................................... 45 3.9.5.2 DeviceBox ........................................................................................ 45 3.9.6 PowerTap ............................................................................................ 45 3.9.6.1 DevicePort. ....................................................................................... 46 3.9.7 Taps open-style ................................................................................... 47 3.9.8 Construcción física de la Resistencia de Término ............................... 48 3.9.8.1 Para cable Round. .......................................................................... 48 3.9.8.2 Para cable Flat................................................................................ 48 3.9.9 Fuente de Poder. ................................................................................. 49 3.10 MODOS DE COMUNICACIÓN ................................................................... 50 3.11 TOPOLOGÍA. .............................................................................................. 50 3.12 MEDIO DE TRANSMISIÓN ........................................................................ 51 3.13 SELECCIÓN DE DISPOSITIVOS PARA LA RED DEVICENET. ................ 51 3.13.1 Cable 1485K-P1F5-C........................................................................... 51 3.13.2 Cable 1485R-P2R5-C .......................................................................... 52 3.13.3 Fuente de alimentación para la red DeviceNet .................................... 53 3.13.4 Powertap. ............................................................................................. 54 3.13.5 T de Derivación 1485P-P1E4-R5 Y 1485-T1E4 ................................... 55 3.13.6 Interfaz 1770-kfd. ................................................................................. 56 3.14 OPERACIÓN DE LA INTERFAZ DNI DEVICENET. ................................... 57 3.14.1 Imagen de entrada. .............................................................................. 58 3.14.2 Imagen de salida.................................................................................. 58 3.15 SOFTWARE DE CONFIGURACIÓN DE RED. ........................................... 58 iii Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 3.15.1.1 Servicios de mensajería ................................................................... 59 3.16 PROGRAMACIÓN SOBRE LA RED DEVICENET. .................................... 60 3.17 MENSAJERÍA EXPLICITA (SERIE B SÓLO DNI). ..................................... 61 3.18 CONFIGURACION DE LA RED DEVICENET. ........................................... 62 3.18.1 Configuración del DNI. ......................................................................... 62 3.18.2 RSNetworx para DeviceNet ................................................................. 63 3.18.3 RSLinx classic...................................................................................... 64 3.18.4 Configuración de Drivers mediante RSLinx ......................................... 65 3.18.5 Configuración del escáner1770-KFD1 y los dispositivos de red mediante RSNetworx ......................................................................................... 69 3.18.5.1 Configuración de las propiedades del scanner................................. 71 3.18.6 Configuración de las propiedades del 1761-NET-DNI. ........................ 76 3.18.7 Configuración del sensor inductivo DeviceNet. .................................... 77 3.18.8 Configuración del sensor fotoeléctrico DeviceNet. ............................... 79 3.19 ENTRENADOR CON SISTEMA DE CONTROL INTEGRADO Y TODOS SUS ELEMENTOS. ............................................................................................... 81 CABLE 1485R-P2R5-C.......................................................................................... 81 T de Derivación 1485P-P1E4-R5 Y 1485-T1E4 ................................................. 81 4 PROGRAMACIÓN Y CONCLUSIONES. ........................................................... 82 4.1 SECUENCIA DE OPERACIÓN Y PROGRAMACIÓN................................. 83 4.2 PROGRAMA MICROLOGIX 1000. ............................................................. 87 4.3 PROGRAMACION DE PLC SLC500 .......................................................... 88 4.3.1 Activación de la red DeviceNet. ........................................................... 88 4.3.2 Intercambio de mensajes. .................................................................... 88 4.3.2.1 Comandos MSG ............................................................................... 88 4.4 DESCRIPCIÓN DE LA PROGRAMACIÓN DEL SLC500 ........................... 91 iv Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial INDICE DE FIGURAS CAPITULO 1 INTRODUCCIÓN FIGURA 1. 1 ENTRENADOR DE CONTROL INDUSTRIAL ....................................................... 3 FIGURA 1. 2 ENTRENADOR DE CONTROL INDUSTRIAL MODIFICADO. .................................... 4 FIGURA 1. 6 BANDA TRANSPORTADORA. .......................................................................... 5 FIGURA 1. 7 PARTES DE UN RODILLO DE TRACCIÓN ........................................................... 5 FIGURA 1. 8 SOPORTE DE BANDA CON VIGAS. ................................................................... 6 FIGURA 1. 9 TENSORES DE LA BANDA. ............................................................................. 6 FIGURA 1. 10 ALIMENTADOR .......................................................................................... 7 FIGURA 1. 11 DESCARGADOR DE LA BANDA...................................................................... 7 CAPITULO 2 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA ACTUAL FIGURA 2. 1 ENTRENADOR CONECTADO A LA PC. ............................................................. 9 FIGURA 2. 2 DISPOSITIVOS DEL ENTRENADOR ................................................................ 10 FIGURA 2. 3 INTERRUPTOR TERMO MAGNÉTICO. ............................................................. 11 FIGURA 2. 4 SOLENOIDE. .............................................................................................. 11 FIGURA 2. 5 SOLENOIDE ROTATIVO................................................................................ 12 FIGURA 2. 6 PARTES DE UN MOTOR DE CORRIENTE CONTINÚA. ........................................ 12 FIGURA 2. 7 CLEMAS.................................................................................................... 13 FIGURA 2. 8 PORTA FUSIBLE. ........................................................................................ 13 FIGURA 2. 9 BOTÓN DE PARO Y EMERGENCIA. ................................................................ 14 FIGURA 2.10 RELEVADOR............................................................................................. 14 FIGURA 2.11 SENSOR FOTOELÉCTRICO 42EF-D1MPAK-FA ................................. 16 FIGURA 2. 12 SENSOR INDUCTIVO 871TM-D8ED18-N5 ................................................ 17 FIGURA 2. 13 SENSOR CAPACITIVO CCM1-1204P-A3U2 .............................................. 18 FIGURA 2. 14 SENSOR FOTOELÉCTRICO 42EF-D1LDAK-F5. ......................................... 20 FIGURA 2. 15 SENSOR DE PROXIMIDAD INDUCTIVO AM1/AP-2H ...................................... 21 FIGURA 2. 16 TABLERO PRINCIPAL. ............................................................................... 22 CAPITULO 3 INTEGRACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL FIGURA 3. 1 MICROLOGIX 1000. ................................................................................... 24 FIGURA 3. 2 DIAGRAMA UNIFILAR QUE MUESTRA LAS CONEXIONES DE ENTRADA REALIZADAS AL PLC MICROLOGIX 1000 .................................................................................... 25 FIGURA 3. 3 DIAGRAMA ELÉCTRICOS DE CONEXIÓN DE DISPOSITIVOS DE SALIDA. ............... 26 FIGURA 3. 4 MODULO DNI ............................................................................................ 26 FIGURA 3. 5 PROCESADOR SLC 5/04. ........................................................................... 29 FIGURA 3. 6 MODULO DE ENTRADAS Y SALIDAS DISCRETAS. ............................................ 31 FIGURA 3. 7 PROTOCOLO DEVICENET. .......................................................................... 34 FIGURA 3. 8 CONFIGURACIÓN TÍPICA. ............................................................................ 36 FIGURA 3. 9 ARQUITECTURA DE RED DEVICENET. .......................................................... 37 FIGURA 3. 10 TOPOLOGÍA LÍNEA-TRONCAL/DERIVACIONES DE DEVICENET. ..................... 38 FIGURA 3. 11 ESTADOS LÓGICOS. ................................................................................. 39 FIGURA 3. 12 CONSTRUCCIÓN FÍSICA DEL CABLE DEVICENET TIPO ROUND THICK. ............ 41 FIGURA 3. 13 CONSTRUCCIÓN FÍSICA DEL CABLE DEVICENET TIPO ROUND THIN. .............. 41 v Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial FIGURA 3. 14 CONSTRUCCIÓN FÍSICA DEL CABLE DEVICENET TIPO FLAT. ......................... 42 FIGURA 3. 15 CONECTORES SELLADOS DEVICENET: (A) MICRO-STYLE, Y (B) MINI-STYLE. 43 FIGURA 3. 16 CONECTOR ABIERTO PLUG-IN DE5PINES .................................................... 43 FIGURA 3. 17 CONECTOR ABIERTO PLUG-IN DE 10 PINES................................................. 43 FIGURA 3. 18 UTILIZACIÓN DEL CONECTOR ABIERTO PLUG-IN. .......................................... 44 FIGURA 3. 19 ADAPTADOR DE CONECTOR ABIERTO A CONECTOR SELLADO DEVICENET. .... 44 FIGURA 3. 20 T-PORT TIPO MINI PARA CABLE ROUND-THIN DEVICENET. .......................... 45 FIGURA 3. 21 LOS DEVICE BOXTAPS PERMITEN LA CONEXIÓN DE DISPOSITIVOS DIRECTAMENTE A LA LÍNEA TRONCAL. ...................................................................... 45 FIGURA 3. 22 POWERTAP DEFINIDO PARA DEVICENET:(A) CONSTRUCCIÓN FÍSICA; (B) ESQUEMA DE CONEXIÓN. ....................................................................................... 46 FIGURA 3. 23 CONSTRUCCIÓN FÍSICA DE UN MINI DEVICE PORT DEVICENET DE 8 PUERTOS. ........................................................................................................................... 46 FIGURA 3. 24 DEVICEPORT TIPO THRU TRUNK. .............................................................. 47 FIGURA 3. 25 TAP DE ESTILO ABIERTO UTILIZADO EN MEDIOS FLAT. .................................. 47 FIGURA 3. 26 CONSTRUCCIÓN FÍSICA DE LA RESISTENCIA DE TÉRMINO TIPO SELLADA (A) MINI Y (B) MICRO. ........................................................................................................ 48 FIGURA 3. 27 RESISTENCIA DE TÉRMINO OPEN-STYLE PARA UN SISTEMA FLAT. .................. 48 FIGURA 3. 28 RESISTENCIA DE TÉRMINO SELLADO PARA UN SISTEMA FLAT. ....................... 48 FIGURA 3. 29 ESQUEMA DE CONEXIÓN DE UNA FUENTE DE PODER EN UN MEDIO TIPO ROUND. ........................................................................................................................... 49 FIGURA 3. 30 ESQUEMA DE CONEXIÓN DE UNA FUENTE DE PODER EN UN MEDIO FLAT (KWIKLINK) .......................................................................................................... 49 FIGURA 3. 31 TOPOLOGÍA IMPLEMENTADA...................................................................... 51 FIGURA 3. 32 CABLE 1485K-P1F5-C. .......................................................................... 52 FIGURA 3. 33 CABLE 1485R-P2R5-C. .......................................................................... 52 FIGURA 3. 34 FUENTE LS50-24 .................................................................................... 53 FIGURA 3. 35 POWERTAP. ............................................................................................ 54 FIGURA 3. 36 T DE DERIVACIÓN. ................................................................................... 55 FIGURA 3. 37 INTERFAZ 1770-KFD. .............................................................................. 56 FIGURA 3. 38 TIPOS DE MENSAJES EN UNA RED DEVICENET. ........................................... 60 FIGURA 3. 39 CONEXIÓN A LA RED DEVICENET. ............................................................. 60 FIGURA 3. 40 CONEXIÓN A LA RED DEVICENET UTILZANDO UN DNI Y PUERTO RS-232. ..... 61 FIGURA 3. 41 ACCESO REMOTO A DEVICENET. .............................................................. 61 FIGURA 3. 42 VENTANA PARA CARGAR ARCHIVOS DESDE DNI A RSNETWORX. ................ 62 FIGURA 3. 43 CONFIGURACIÓN DE DEVICENET MANAGER. .............................................. 63 FIGURA 3. 44 PANTALLA DE RSLINX. ............................................................................. 64 FIGURA 3. 45 RSLINX ESTABLECE LA COMUNICACIÓN ENTRE UN PROGRAMA DE PLATAFORMA WINDOWS Y LA RED. ............................................................................................. 65 FIGURA 3. 47 CONFIGURACIÓN DE DRIVERS. .................................................................. 65 FIGURA 3. 48 VENTANA DE ADICIÓN DE DRIVERS. ........................................................... 66 FIGURA 3. 49 SELECCIÓN DE DEVICENET DRIVERS. ........................................................ 66 FIGURA 3. 50 SELECCIÓN DEL DRIVER 1770-KF............................................................. 67 FIGURA 3. 51 SELECCIÓN DE PUERTO COM................................................................... 67 FIGURA 3. 52DRIVER EN MODO RUNNING. ..................................................................... 68 FIGURA 3. 53 SELECCIÓN DE RSW HO PARA VER DISPOSITIVOS CONECTADOS. ................. 68 vi Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial FIGURA 3. 54 VENTANA INICIAL DEL RSNETWORXF OR DEVICENET. ................................ 69 FIGURA 3. 55 VENTANA DE SELECCIÓN DE RUTA DE COMUNICACIÓN CON EL DRIVER .......... 70 FIGURA 3. 56 VENTANA EMERGENTE PARA CONFIRMACIÓN DE CARGA DE DISPOSITIVOS. .... 70 FIGURA 3. 57 MODIFICACIÓN DEL NOMBRE Y LA DIRECCIÓN EN LA QUE SE UBICA EL SCANNER EN LA RED ............................................................................................................ 71 FIGURA 3. 58 DESCARGA DE LA CONFIGURACIÓN DEL SCANNER AL DEVICENET. ............... 71 FIGURA 3. 59 VENTANA DE SELECCIÓN DE NUMERO DE MODULO. ..................................... 72 FIGURA 3. 60 LISTA DE ESCANEO DEL 1747-SDN. ......................................................... 72 FIGURA 3. 61 INDICACIÓN PARA ESPECIFICAR TIPOS DE ENTRADAS Y SALIDAS. .................. 73 FIGURA 3. 62 EDICIÓN DE PARÁMETROS DE DEVICENET. ................................................ 73 FIGURA 3. 63 LISTA DE ESCANEO. ................................................................................. 74 FIGURA 3. 64 ALTA DE LOS ELEMENTOS QUE FORMAN LA RED DEVICENET. ....................... 74 FIGURA 3. 65 PESTAÑA DE ENTRADAS. .......................................................................... 75 FIGURA 3. 66 PESTAÑA DE SALIDAS............................................................................... 75 FIGURA 3. 67 CONFIGURACIÓN DEL 1761-NET-DNI ...................................................... 76 FIGURA 3. 68 VENTANA DE CARGA DEL SOFTWARE DEL DEVICENET ................................. 76 FIGURA 3. 69 VENTANA DE PARÁMETROS DE ENTRADA Y SALIDA. ..................................... 76 FIGURA 3. 70 PESTAÑA QUE MUESTRA ENTRADAS Y SALIDAS DE DEVICENET. ................... 77 FIGURA 3. 71 VENTANA DE INFORMACIÓN GENERAL. ....................................................... 77 FIGURA 3. 72 CARGA DE CONFIGURACIÓN AL DISPOSITIVO............................................... 78 FIGURA 3. 73 VERIFICACIÓN DE DATOS DE ENTRADA Y SALIDA. ........................................ 78 FIGURA 3. 74 VENTANA DE INFORMACIÓN GENERAL. ....................................................... 79 FIGURA 3. 75 CARGA DE CONFIGURACIÓN AL DISPOSITIVO............................................... 79 FIGURA 3. 76 VERIFICACIÓN DE DATOS DE ENTRADA Y SALIDA. ........................................ 80 CAPITULO 4 PROGRAMACION Y RESULTADO FIGURA 4. 1 COLOCACIÓN DE ELEMENTOS PLÁSTICOS Y DE METAL. .................................. 83 FIGURA 4. 2 SENSOR CAPACITIVO E INDUCTIVO. ............................................................. 83 FIGURA 4. 3 DETECCIÓN DE ELEMENTOS POR MEDIO DE SENSORES. ................................ 84 FIGURA 4. 4 ENSAMBLE DE PIEZAS ................................................................................ 84 FIGURA 4. 5 PRODUCTO FINAL. ..................................................................................... 85 FIGURA 4. 6 DETECCIÓN DE PIEZA PLÁSTICA. ................................................................. 85 FIGURA 4. 7 DETECCIÓN DE METAL POR EL SENSOR INDUCTIVO. ...................................... 86 FIGURA 4. 8 EXPULSIÓN DE PIEZA METÁLICA. ................................................................. 86 FIGURA 4. 9 PROGRAMA CONTROLADOR DEL ENTRENADOR .............................................. 87 FIGURA 4. 10 LISTA DE COMANDOS ................................................................................ 88 FIGURA 4. 11 INSTRUCCIONES DEL MSG ....................................................................... 89 FIGURA 4. 12 COMANDOS DE ENVIÓ DE INSTRUCCIONES .................................................. 89 FIGURA 4. 13 LECTURA Y ESCRITURA DE INSTRUCCIONES ................................................ 90 FIGURA 4. 14 CONECTIVIDAD ENTRE PLC MAESTRO Y PLC ESCLAVO .............................. 91 FIGURA 4. 15 ACTIVACIÓN DE SALIDA DEVICENET .......................................................... 91 FIGURA 4. 16 ENVIÓ DE DATOS DEL PLC ESCLAVO HACIA EL PLC MESTRO ....................... 92 FIGURA 4. 17 ENVIÓ DE MENSAJES DEL PLC ESCLAVO HACIA EL PLC MAESTRO ............... 92 FIGURA 4. 18 CONIGURACIÓN DE LOS SENSORES ........................................................... 92 FIGURA 4. 19 ENVIÓ DE MENSAJES DE SALIDA DEL PLC MAESTRO AL PLC ESCLAVO ......... 93 vii Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial INDICE DE TABLAS CAPITULO 2 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA ACTUAL TABLA 2. 1 ESPECIFICACIONES DEL SENSOR FOTOELÉCTRICO 42EF-D1MPAK-FA........... 16 TABLA 2. 2 INDICADORES DE ESTADO............................................................................. 17 TABLA 2. 3 ESPECIFICACIONES SENSOR INDUCTIVO 871TM-D8ED18-N5. ....................... 18 TABLA 2. 4 ESPECIFICACIONES SENSOR CAPACITIVO CCM1-1204P-A3U2...................... 18 TABLA 2. 5 ESPECIFICACIONES SENSOR FOTOELÉCTRICO 42EF-D1LDAK-F5. ................. 20 CAPITULO 3 INTEGRACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL TABLA 3. 1 CARACTERÍSTICAS DE MÓDULOS. ................................................................. 30 TABLA 3. 2 MÓDULOS DE SALIDA DISCRETA. ................................................................... 31 TABLA 3. 3 CARACTERÍSTICAS DE OPERACIÓN DE MÓDULOS DE ENTRADA. ........................ 32 TABLA 3. 4 CARACTERÍSTICAS DE OPERACIÓN DE MÓDULOS DE SALIDA............................. 32 TABLA 3. 5 VELOCIDADES Y LONGITUDES. ...................................................................... 38 TABLA 3. 6 VALORES DE VOLTAJES DEFINIDOS ............................................................... 39 TABLA 3. 7 CONFIGURACIÓN DEL CABLE......................................................................... 40 TABLA 3. 8ESPECIFICACIONES TÉCNICAS PARA EL CABLE 1485K-P1F5-C........................ 52 TABLA 3. 9 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS PARA EL CABLE1485R-P2R5-C. ...................... 53 TABLA 3. 10 ESPECIFICACIONES DE LA FUENTE LS50-24 ................................................ 53 TABLA 3. 11 ESPECIFICACIONES DEL DISPOSITIVO DE ACOPLAMIENTO POWERTAP. ........... 54 TABLA 3. 12 ESPECIFICACIONES DE T DE DERIVACIÓN..................................................... 55 TABLA 3. 13 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DEL MODULO 1770-KFD ................................ 56 viii Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 1 INTRODUCCIÓN En este capítulo se describe la operación del Entrenador de Control Industrial (Industrial Control Trainer, ITC por sus siglas en ingles), así como la descripción de los dispositivos electrónicos que lo conforman. 1 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 1.1 OBJETIVO GENERAL Realizar la rehabilitación del entrenador de control industrial ITC1, por medio de la integración de sensores industriales con un controlador lógico programable y una red de dispositivos llamada DeviceNet, para simular una línea de ensamble a menor escala a la que se encuentra a nivel industrial. 1.2 OBJETIVOS PARTICULARES. 1.3 Sustituir los sensores dañados y seleccionar los sensores de tipo industrial de acuerdo al material que van a sensar. Seleccionar un Micro Controlador Lógico Programable para integrarlo con los sensores y los actuadores de la banda. Diseñar una red a nivel de dispositivos para comunicar los sensores, el Micro-PLC y el escáner de la red DeviceNet. Realizar la configuración y programación de la red DeviceNet y del PLC para ejecutar la secuencia de operación del ITC1, para así comprobar su correcto funcionamiento. JUSTIFICACIÓN. Este trabajo tiene como finalidad actualizar el sistema de comunicación mediante la red DeviceNet, así como el correcto uso de cada uno de los elementos que conforman la banda, para ser eficiente su uso y comunicación con los demás elementos. La ventaja que se ofrece es la comunicación DeviceNet ya que por su flexible red y de conexión sencilla que ofrece entre sus beneficios más inmediatos, un control descentralizado y permite la conexión de dispositivos de diferentes marcas gracias a la interoperabilidad y su carácter abierto y estándar 1.4 ANTECEDENTES. (Trainer)El presente trabajo consiste en actualizar el entrenador de control industrial, el cual contaba con dispositivos de entrada y salida basados en componentes electrónicos que estaban integrados en tarjetas de circuitos impresos. Las tres funciones principales de la electrónica del Entrenador de Control Industrial han sido puestas en diferentes tarjetas de circuito impreso, esta interfaz permite al Entrenador ser conectado a casi cualquier controlador programable o a una computadora como se muestra en la figura 1.1. 2 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial Las características de la placa son: Opto aislamiento. Regulador de 5V. Protección de inversión de polaridad y fusible de la alimentación. Botón de paro de emergencia. Botones de Paro/Arranque. Tarjeta de salida del controlador. Junta de acondicionamiento de Señales Un requisito fundamental en casi todos los tipos de máquinas automáticas es detectar la presencia o ausencia de una pieza de trabajo u objeto. El Entrenador tiene una amplia gama de sensores sin contacto que se indican a continuación: Un sensor inductivo Un sensor capacitivo Un sensor infrarrojo (IR) a través del haz. Un sensor infrarrojo (IR) Tipo reflexivo Figura 1. 1 Entrenador de Control Industrial Después se decide hacerle una segunda modificación la cual consiste en quitar los circuitos impresos y reemplazarlos por una tarjeta de adquisición de datos de la marca NATIONAL INSTRUMENT un ejemplo de ello se muestra en la figura 1.2. Una tarjeta de adquisición de datos puede tratar señales analógicas sin problemas, con mucha velocidad y toda la memoria de la PC apara almacenamiento de datos y potencia de las procesadoras modernas para su tratamiento. Aunque puedan trabajar con muchas entradas y salidas no es confiable para el control total de un proceso, ya que si uno de los procesos del sistema operativo se interpone en el momento en que se requiere el paro total del proceso, esto demoraría la orden que se le ha dado de detenerse provocando catástrofes en una planta. 3 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial Figura 1. 2 Entrenador de Control Industrial modificado. Hoy en día un PLC es un dispositivo muy confiable para el procesamiento de operaciones: nacieron para leer y controlar a impulsos digitales (sensores, válvulas...) y pueden incorporar un programa que gestiona a todo un equipo controlando las operaciones a cumplir. Es por eso que se decidió la implementación de un PLC para controlar y mejorar el funcionamiento del Entrenador de Control Industrial. 1.5 MARCO TEÓRICO. 1.5.1 Bandas de transportación. (transportadoras)Consisten en una lámina sin fin (extremos unidos) plana y flexible, hecha de tela, goma, cuero o metal, estirada entre dos poleas que la hacen girar. El material se dispone en la parte superior de la banda para transportarlo. El lado de arriba de la banda, que hace el trabajo, es soportado mediante rodillos locos o por travesaños de deslizamiento. Algún dispositivo debe mantener la tensión en la banda, que se estira o afloja con el uso. Características generales: Pueden operar horizontales, inclinadas o verticales, dependiendo del producto y del diseño de la banda. En general, si hay un cambio de dirección en el plano horizontal, se necesita más de una cinta. La capacidad puede ser controlada al variar la velocidad. Distintas telas permiten manejar productos abrasivos, calientes, reactivos, etc. 4 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 1.5.2 Banda. Es el elemento esencial, el que transmite el movimiento al producto normalmente están hechas con un tejido base de poliéster/nylon (EP), nylon (NN), algodón, pvc o acero, cubierto con goma sintética. Tejido y cubiertas deben escogerse en base a la resistencia a la tracción, a los cortes, a los aceites y al fuego como se muestra en la figura 1.6. Figura 1. 3 Banda transportadora. 1.5.3 Rodillos. Consisten en cilindros de metal que giran sobre rodamientos anti-fricción. Existen dos clases de rodillos en una cinta las dimensiones de los rodillos están estandarizadas por CEMA y por ISO como se muestra en la figura 1.7. De trabajo: Son los rectos en el tramo superior y los que están en el retorno. Soportan carga. De dirección: En las cintas cóncavas mantienen los bordes levantados. En las cintas planas mantienen la banda centrada. Figura 1. 4 Partes de un rodillo de tracción 5 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 1.5.4 Estructura de soporte. Normalmente se usa una estructura en celosía, aunque también puede ser en cajones igual que los transportadores de arrastre, cuando la cinta es cerrada. Otra opción es con vigas a lo largo que sostengan los soportes de los rodillos como se muestra en la figura 1.8. Figura 1. 5 Soporte de banda con vigas. 1.5.5 Mecanismo tensor. Con el uso la banda se estira, lo que podría llevar a mal contacto con poleas y rodillos, mayor fricción y desgaste. Para evitarlo se usan dispositivos que mantienen la tensión o permiten ajustarla, suelen ser de gravedad o de tornillo como se muestra en la figura 1.9. Figura 1. 6 Tensores de la banda. 6 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 1.5.6 Alimentador. Para un buen trabajo de la cinta es necesario que el producto no caiga fuera de la banda durante la carga. Para eso se dispone una tolva con faldones de goma. Diseños más sofisticados pueden regular la velocidad de alimentación desde una tolva mediante un efecto vibratorio o mediante un tornillo transportador como se muestra en la figura 1.10. Figura 1. 7 Alimentador 1.5.7 Descargador. La cinta puede volcar directamente en su extremo final o puede requerir algo más complejo. Un tripper es un dispositivo móvil que permite descargar en cualquier punto del recorrido. Puede ser un conjunto de rodillos que invierte la banda volcando el contenido en un canal lateral como se muestra en la figura 1.11. Figura 1. 8 Descargador de la banda. 7 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 2 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA ACTUAL El capítulo consta de la descripción del sistema antes de aplicar la modificación. 8 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 2.1 DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA ACTUAL (Trainer)El Entrenador de Control Industrial (ICT1) es un proceso de selección, montaje e inspección, que es una representación en el funcionamiento de muchos sistemas de tamaño completo, típico de muchas operaciones de fabricación, así como el envasado, el etiquetado y las plantas embotelladoras. El ICT1 se compone de dos transportadores dispuestos de modo que los componentes pueden ser transferidos desde la primera a la segunda por medio de solenoides lineales y rotativos y un par de rampas. Una variedad de sensores montados en los transportadores de permitir que las posiciones de los componentes de diferentes tipos para ser identificados. La unidad puede ser controlada por un PLC, ordenador o la tarjeta entrenador microprocesador. Un transportador de cadena levanta los anillos y las clavijas a la zona de clase en la que dos sensores están posicionados y un solenoide separa los anillos de las clavijas extrayendo ellos por la rampa que conduce primero a una zona de montaje. Las clavijas son desviadas por un segundo conducto sobre una cinta transportadora. Los sensores controlan la zona de montaje y cuando esté vacío el controlador activa el solenoide rotativo para permitir que un anillo pueda caer en ella. La clavija próxima viaja a lo largo de la cinta transportadora recoge el anillo a medida que pasa por debajo de la zona de montaje y se mueve el ensamblaje del anillo / ping sobre el transportador. El controlador determina si cada objeto en el cinturón es un anillo, una clavija o un ensamble. Un sensor está colocado en el otro extremo de la cinta transportadora adyacente al solenoide lineal rechazador y el controlador se puede programar de manera que los elementos desmontados son eliminados de la cinta por un solenoide y sí los artículos son ensamblados correctamente se permite la entrada a la bandeja de piezas acabadas como se muestra en la figura 2.1. Figura 2. 1 Entrenador conectado a la PC. 9 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 2.2 DISPOSITIVOS Los dispositivos que conforman al entrenador se muestran a continuación Las dimensiones aproximadas son 820 mm x 540 mm x 300 mm Correa de transmisión del transportador Motor de 12 VCD, de encendido / apagado para control abierto Cadena de accionamiento del transportador 12 VCD motor con embrague de fricción, de encendido / apagado Correa de sujeción de transporte Dos tornillos de fijación en el extremo izquierdo Tensado de la cadena transportadora Dos tornillos de fijación en el extremo de la derecha Dos motores de corriente continua de 12 VCD, dos solenoides lineales de 12 VCD y una solenoide rotatoria de 12 VCD Controlador de entradas y salidas Un Sensor capacitivo Un Sensor inductivo Como se muestra en la figura 2.2. Figura 2. 2 Dispositivos del entrenador 10 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 2.3 DISPOSITIVOS DE CONTROL Se mencionaran los dispositivos de control que forman parte del entrenador como son solenoides, solenoide rotativo, motores de corriente continua y el DNI DEVICENET. 2.3.1 Interruptor termomagnético. (electromagnetico)Este energiza toda la instalación eléctrica a si como a los elementos que conforman al entrenador como se muestra en la figura 2.3 Figura 2. 3 Interruptor termo magnético. 2.3.2 Solenoides. (solenoides)Un solenoide es definido como una bobina de forma cilíndrica que cuenta con un hilo de material conductor enrollada sobre si a fin de que, con el paso de la corriente eléctrica, se genere un intenso campo eléctrico. Cuando este campo magnético aparece comienza a operar como un imán. La función principal de un solenoide es activar una válvula que lleva su mismo nombre, la válvula solenoide. Esta válvula opera de acuerdo a los pulsos eléctricos de su apertura y de su cierre. Para hacer que uno de estos dispositivos cumpla sus funciones, es necesario aplica corriente positiva a uno de sus terminales. Se aplican cargas positivas y no negativas ya que esta última está aplicada en el momento en que se instala, en la tierra como se muestra en la figura 2.4. Figura 2. 4 Solenoide. 11 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 2.3.3 Solenoides rotativos. (rotativo)solenoide giratorio es un dispositivo electromecánico que convierte el movimiento lineal en movimiento giratorio por virtud de tres cojinetes de bolas que recorren pistas inclinadas. Cuando la bobina se energiza, se tira del ensamble de armadura hacia el estator y se gira en un arco determinado por el cuño de las pistas. La flexibilidad de este diseño permite que la carga del cliente se una al eje de extensión además de a los tres orificios roscados en la placa de armadura. Este dispositivo cilíndrico compacto tiene una altura relativamente baja desde la superficie de montaje hasta la parte superior de la placa de armadura como se muestra en la figura 2.5. Figura 2. 5 Solenoide rotativo. 2.3.4 Motor de Corriente Directa (directa)El motor eléctrico permite la transformación de energía eléctrica en energía mecánica, esto se logra mediante la rotación de un campo magnético alrededor de una espira o bobinado que toma diferentes formas. Al pasar la corriente eléctrica por la bobina ésta se comporta como un imán cuyos polos se rechazan o atraen con el imán que se encuentra en la parte inferior; al dar media vuelta el paso de corriente se interrumpe y la bobina deja de comportarse como imán pero por inercia se sigue moviendo hasta que da otra media vuelta y la corriente pasa nuevamente repitiéndose el ciclo haciendo que el motor rote constantemente como se muestra en la figura 2.6. Figura 2. 6 Partes de un motor de corriente continúa. 12 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial Como su nombre lo indica, un motor eléctrico de corriente continua, funciona con corriente continua. En estos motores, el inductor es el estator y el inducido es el rotor. Presentan desventajas en cuanto al mantenimiento de algunas de sus piezas (escobillas y colectores) y a que deben ser motores grandes si se buscan potencias elevadas, pues su estructura (y en concreto el rozamiento entre piezas) condiciona el límite de velocidad de rotación máxima. 2.3.5 Clemas. 2.3.5.1 Clema de Paso. (clemas)Una clema es un tipo de conector eléctrico en el que un cable se aprisiona contra una pieza metálica mediante el uso de un tornillo. Al cable a veces simplemente se le retira el aislamiento exterior en su extremo, y en otras ocasiones se dobla en forma de U o J para ajustarse mejor al eje del tornillo como se muestra en la figura 2.7. Figura 2. 7 Clemas. 2.3.5.2 Clema porta fusibles. (fusible)Estos dispositivos son importantes ya que si se produce un corto circuito actúan como protectores de los elementos y de la instalación eléctrica del entrenador como se muestra en la figura 2.8 Figura 2. 8 Porta fusible. 13 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 2.3.6 Botón de paro y arranque. (emergencia)Este dispositivo como su nombre lo indica sirve para dar inicio al funcionamiento del entrenador y a su vez detenerlo como se muestra en la figura 2.9. Figura 2. 9 Botón de paro y emergencia. 2.3.7 Relevador. (relevador)Está formado por una bobina y contactos es considerado como un interruptor electromecánico como se muestra en la figura 2.10 Figura 2.10 Relevador. 14 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 2.4 SENSORES. (sensores)Los sensores DeviceNet Rockwell Automation/Allen‐Bradley se interconectan directamente con esta red de planta de estándar industrial sin necesidad de bloques de E/S adaptadores adicionales. Además de la indicación de encendido/apagado estándar, los sensores compatibles con DeviceNet proporcionan funciones avanzadas de lógica y diagnostico no disponibles en los modelos DeviceNet de la competencia. Las funciones lógicas incluyen contadores, temporizadores y detección de movimiento; los diagnósticos advierten sobre características de inestabilidad de la operación. Especificaciones Interface directa a la red DeviceNet Protocolos de estroboscopio y cambio de estado Detección de autobaudios Parámetros de operación configurables mediante la red Diagnósticos avanzados Funciones de temporización y conteo integradas Opciones de conexión mini, micro o de cable. 2.4.1 Sensor fotoeléctrico 42EF-D1MPAK-FA. (sensor)El sensor fotoeléctrico mostrado en la figura 2.11ofrece un alto rendimiento de detección de uso general en un paquete compacto y flexible. Están diseñados para aplicaciones donde se requiere simplificar la instalación y mantenimiento. Apropiado para ambientes de uso general, estos sensores también se pueden utilizar en las zonas donde se requiere un sensor fotoeléctrico resistente. El indicador de margen que verifica un mínimo 2,5 veces y se muestra si una salida está en corto circuito. Para simplificar la instalación y configuración, sólo aquellos modos de detección que requieren ajustes de sensibilidad (fibra óptica y difusa) contienen una perilla de un giro en la parte superior del sensor. Son sensores compatibles con una interfaz directa DeviceNet y con la red de la industria planta, no sólo proporcionan el encendido/apagado indicación, pero también lógica avanzada y de diagnóstico información. Estos incluyen temporizadores, contadores, detección de movimiento y estáticas o diagnósticos dinámicos de margen. Cada sensor puede ser programado para COS (cambio de estado) o el protocolo estrobo operación las especificaciones se muestran en la tabla 2.1. 15 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial Figura 2.11 SENSOR FOTOELÉCTRICO 42EF-D1MPAK-FA Tabla 2. 1 Especificaciones del sensor fotoeléctrico 42EF-D1MPAK-FA Unidad de Protección Tensión de alimentación Consumo de corriente Tipo de salida Modo de salida Clasificación de salida Tiempo de respuesta material de la carcasa material de la lente material de la cubierta Indicadores LED Tipos de conexión Pulsos en falso, la inversión de polaridad, sobrecarga, cortocircuito 10,8 a 30 V 21.6 A 264V 35mA máx. 25 mA máximo NPN o PNP (según el MOSFET modelo) Luz / en Luz / en oscuridad (según el oscuridad (ambos) modelo) 100mA @ 30V 100mA @ 264V 1 ms (4/8ms de T.B.) 8.3ms (16.6 ms para T.B.) Noryl Acrílico Udel Consulte la tabla siguiente 4-pin conector Micro de CC, 4-pin conector Micro de CA, CC de 4 pines conector Pico 2 m (6.5 pies) de cable de PVC de 300 V Dos tuercas de montaje de 18 mm Accesorios suministrados Accesorios opcionales Conjuntos de cables, soportes de montaje, reflectores Entorno de NEMA 4X, 6P, IP67 (IEC529), 1200psi (8270 kPa) funcionamiento Vibración 10 -55 Hz, 1 mm de amplitud, satisface o supera la norma IEC 60947–5–2 Choque 30 g con duración de pulso de 1 ms, satisface o supera la norma IEC 60947–5–2 Temperatura de –25°C to +70°C (–13°F to +158°F) 132V AC/DC; funcionamiento –25°C to +55°C (–13°F to +131°F) ≤132V AC/DC 16 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial Humedad relativa Aprobaciones 5% a 95% Lista UL, certificación CSA, y marca CE para todas las directivas aplicables Tabla 2. 2 Indicadores de estado. Etiqueta Color Estado Salida Amarillo OFF Margen Naranja Estado Verde Estado Salida sin corriente ON OFF ON Intermitente Salida activada Margen <2,5 Margen> 2.5 Salida SCP activa (corto circuito) OFF ON El sensor no está sensor de encendido 2.4.2 Sensor inductivo 871TM-D8ED18-N5. Se conecta directamente a las redes DeviceNet. Salida discreta y analógica. Capacidades de diagnóstico. – El objeto está demasiado cerca. – Sensor operativo. – El objeto está demasiado lejos. Funciones de temporización: activado, desactivado, y un disparo de retardo de configuración. Normalmente abierto / normalmente cerrado. Detección de movimiento. Enseñe a los / las capacidades de aprender de destino Figura 2. 12 Sensor Inductivo 871TM-D8ED18-N5 17 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial Tabla 2. 3 Especificaciones sensor inductivo 871TM-D8ED18-N5. Consumo de corriente Voltaje de funcionamiento Repetibilidad Histéresis Aprobaciones Carcasa Conexiones LEDs Temperatura de trabajo [mm (pulg.)] Choque Vibración ≤ 60 mA 11 ... 25V DC ≤ 1% a temperatura constante 10% típico UL, cUL certificado, y marca CE para todas las directivas aplicables NEMA 1, 2, 3, 3R, 4, 4X, 6, 6P, 12, 13, IP67 (IEC 529), 1200 psi (8270 kPa) de lavado Cara de acero inoxidable y el barril Cable: 2 m (6,5 pies) de longitud Desconexión rápida: 5-pin, tipo Mini 5-pin micro style Bicolor rojo / verde: Red DeviceNet / estado Ámbar: Salida activada -25…+70° (--13…+158°) 30 g, 11 ms 55 Hz, 1 mm de amplitud, 3 planos 2.4.3 Sensor Capacitivo CCM1-1204P-A3U2. Figura 2. 13 Sensor Capacitivo CCM1-1204P-A3U2 Tabla 2. 4 Especificaciones sensor Capacitivo CCM1-1204P-A3U2. Distancia de Detección Voltaje de funcionamiento Onda No hay Corriente de Carga Max. Corriente de Carga 1-4 mm ajustable 10 - 30 VDC < 10 % < 10 mA 200 mA 1-8 mm ajustable 18 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial Corriente de Fuga Corriente de Sobretensión Min. Corriente de Carga Caída de Tensión Frecuencia de Conmutación Tiempo de respuesta Histéresis de Conexión Repita Precisión Protección de Categoría Temperatura de Funcionamiento Derivación de Temperatura Protección contra cortocircuitos Punto de disparo de sobrecarga Puesta a cero inicial EMC Choque / vibración Material de superficie activa Material de la carcasa Números de pieza DC 3 wire 10-30V NPN N.O. DC 3 wire 10-30V NPN N.C. DC 3 wire 10-30V PNP N.O. DC 3 wire 10-30V PNP N.C. 0.01 mA < 2 VDC 100 Hz 1.5 ms/ 1.5 ms <15% (Sr) <5% (Sr) IP67 -25 °C-+70 °C <10% (Sr) Si 220 mA <25 ms RFI> 3 V / m / EFT> 1KV / ESD> 4 KV (Contacto) IEC 60947-5-2, Parte 7.4.1 y Parte 7.4.2 PBT Latón Cromado CCM1-1204NA3U2 CCM1-1204NB3U2 CCM1-1204PA3U2 CCM1-1204PB3U2 CCM2-1208NA3U2 CCM2-1208NB3U2 CCM2-1208PA3U2 CCM2-1208PB3U2 DC 4 wire 10-30V NPN (N.O. & N.C.) DC 4 wire 10-30V PNP (N.O. & N.C) 2.4.4 Sensor fotoeléctrico 42EF-D1LDAK-F5 Sensores fotoeléctricos RightSight DeviceNet, conectarse directamente a este estándar de la industria de la panta sin la necesidad de E/S adicionales o adaptadores de bloques como se muestra en la figura 2.14, la tabla 2.5 muestra sus características. 19 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial Figura 2. 14 Sensor Fotoeléctrico 42EF-D1LDAK-F5. Tabla 2. 5 Especificaciones sensor fotoeléctrico 42EF-D1LDAK-F5. Ambiental Certificaciones UL, certificación CSA, y marca CE para todas las directivas aplicables Entorno de funcionamiento NEMA 4X, 6P, IP67 (IEC 529) 1200 psi (8270kPa), lavado, IP69K Temperatura de --25…+70° (--13…+158°) funcionamiento[C (F)] Vibración 10…55 Hz, 1 mm de amplitud, satisface o supera IEC 60947--5--2 Choque 30 g con 1 ms de duración de pulso, satisface o supera IEC 60947 - 5 - 2 Humedad relativa 5 ... 95% (sin condensación) De la luz ambiental Incandescente 5.000 lux de luz Óptico modos de detección Polarizado retro, difusa difusa, de corte abrupto, con supresión de fondo, fibra óptica, haz transmitido Fuente de luz Visible infrarroja de color rojo (660 nm), (880 nm) Modo de funcionamiento La luz o en oscuridad seleccionable Indicador LED Vea la interface de usuario Ajustes Potenciómetro para el corte difusa, fuerte y modelos de fibra óptica sólo se Eléctrico Voltaje 11 ... 25V DC Consumo de corriente 65 mA máximo Sensor de Protección Cableado incorrecto, la inserción en caliente Comunicaciones Tiempo de respuesta 3 ms (11 ms para los modelos de haz transmitido) Tipo de interfaz de red DeviceNet 20 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial Tipo de mensajes Detectar autobaud Velocidad de comunicación Selección de cambio de estado (COS) y estrobo Encendido / apagado seleccionable Selección de 125 kb / s, 250 kb / s, 500 kb / s, o la velocidad de transmisión automática Dirección de nodo Tipo de diagnóstico Seleccionable de 0 ... 63 Seleccionables dos umbrales estáticos o dinámicos, con (0,7 ... 1,5 y 0,7 ... 2,0) Mecánico Material de la carcasa Material de la lente Material de la cubierta Tipos de conexión Accesorios suministrados Accesorios opcionales Mindel Acrílico Udel Micro de 5 pines (M12) QD 18 mm de la tuerca de montaje Los reflectores, conjuntos de cables y Rockwell Software RSNetworx para la configuración 2.4.5 Sensor de proximidad inductivo AM1/AP-2H. Sensores de proximidad inductivos van desde 3 mm de diámetro de M30. El cuerpo estándar está hecho de latón niquelado y acero inoxidable. Sensores de proximidad inductivos para la operación de CC x 50 mm y 43.5 mm, blindado y sin blindaje, protección contra cortocircuitos, LED indicador de estado visible de 360°, 2 hilos, este sensor se muestra en la figura 2.15. Figura 2. 15 Sensor de proximidad inductivo AM1/AP-2H 21 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 2.5 ENTRENADOR DE CONTROL INDUSTRIAL MODIFICADO Una vez explicado cada uno de los elementos que van a formar parte del entrenador, se mostrara como quedo ya con todas las conexiones de equipo mencionado en este capítulo. En la figura 2.16 se muestra en PLC Micrologix 1000 conectado a la interfaz DNI y sus demás elementos que son clemas, clemas porta fusibles, interruptor termo magnético y relevador. Sensor capacitivo Sensor Inductivo Motor Solenoide Interruptor termomagnetic o Sensor Fotoeléctrico Clemas portafusible Relevador Botón arranque-paro Figura 2. 16 Tablero principal. 22 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 3 INTEGRACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL En este capítulo se describe el sistema mecánico y eléctrico del entrenador mostrando su estructura mecánica y la conexión eléctrica de cada dispositivo eléctrico. 23 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 3.1 PLC ESCLAVO MICROLOGIX 1000 Para que el entrenador funcione se propuso el uso de un PLC de la marca ALLEN BRADLEY tipo MicroLogix 1000 junto con el PLC SLC500 ya que este controlador cumple con las características necesarias para dicha función. El micro-PLC MicroLogix 1000 se puede usar en una amplia variedad de aplicaciones de 32 E/S o menos, requiere menos espacio que un controlador de tamaño completo, como se muestra en la figura 3.1. Tiene las siguientes ventajas: Memoria de programación y datos de 1 K preconfigurada para facilitar la configuración (bit, número entero, temporizadores, contadores, etc.) El rápido procesamiento ofrece un tiempo de rendimiento efectivo típico de 1.5 ms para un programa de 500 instrucciones. La memoria EEPROM incorporada retiene toda la lógica de escalera y los datos si el controlador sufre una interrupción de la alimentación eléctrica, eliminando así la necesidad de batería de respaldo o de un módulo de memoria separado. Los múltiples puntos de conexión comunes de entrada y salida permiten usar el controlador para dispositivos de entrada, drenadores o surtidores, y múltiples puntos de conexión comunes de salida proporcionan aislamiento en aplicaciones de salida de diversos voltajes. Amplias especificaciones de entrada y salida ofrecen una solución de control flexible. Opciones de entradas: CA, CC y analógicas (corriente o voltaje) Opciones de salidas: relé, TRIAC, MOSFET y analógicas (corriente o voltaje) Hay disponibles controladores alimentados con CA y CC Figura 3. 1 Micrologix 1000. 24 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 3.1.1 CONEXIONES ELECTRICAS. Diagrama eléctrico. A continuación se muestran los diagrama unifilares de las conexiones eléctricas realizadas del PLC Micrologix 1000a los elementos de entrada y salida como son los dos motores de la banda, los solenoides y los sensores, dichos diagramas se muestran en la figura 3.2 y 3.3. Figura 3. 2 Diagrama unifilar que muestra las conexiones de entrada realizadas al PLC Micrologix 1000 25 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial Figura 3. 3 Diagrama eléctricos de conexión de dispositivos de salida. 3.2 DNI DEVICENET El adaptador DNI integrado a una red DeviceNet substituye a numerosos señales analógicas y digitales, elimina calibración de la señal analógica y asegura la integridad de los datos. Una vez que la red está en su lugar, la adición de E / S puntos y variables para el monitoreo es una cuestión de configuración en lugar de cableado de nuevos módulos de E/S como se muestra en la figura 3.3. Las características del DNI son: Transmisión de mensajes de dispositivos similares entre controladores Allen-Bradley y otros dispositivos usando el protocolo DF1 Full-Dúplex (comunicaciones en tiempo real no requiere interrogación secuencial) Programación y monitoreo en línea mediante la red DeviceNet A través de un DNI conectado a un módem, se puede llamar a cualquier otra combinación de DNI y controlador por DeviceNet Utiliza tecnología de productor/consumidor que reduce considerablemente la cantidad de tráfico en la red, lo cual mejora la eficiencia y la capacidad de procesamiento de datos. Esto hace que la información se transmita a través de la red y llegue más rápidamente a un controlador o bien a cualquier combinación de dispositivos que busque la información. Ofrece hasta 64 palabras de datos (32 entradas, 32 salidas, configurable). El DNI mantendrá actualizados sus datos de E/S asignados mediante interrogación secuencial del controlador conectado al mismo. El controlador también puede enviar datos actualizados al DNI. El DNI gestiona todas las comunicaciones de red. Permite la transmisión de mensajes entre dispositivos similares que usan el protocolo DF1 Full-Dúplex Permite aprovechar los últimos avances en comunicaciones Figura 3. 4 Modulo DNI 26 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 3.3 PLC MAESTRO SLC 500 La línea SLC 500, que dispone de hasta 64 K de memoria configurable para datos/programas, proporciona la eficacia, la flexibilidad y la selección de E/S expandidas para satisfacer las necesidades de aplicaciones. El SLC 500 puede solucionar aplicaciones de control discreto de alta velocidad y de proceso desde una sola plataforma. Esto lo hace ideal para operaciones de alta velocidad como cadenas de embotellado y maquinas de empaquetado. Además, constituye una excelente solución desde la fábrica misma hasta los sistemas de nivel superior. La conectividad al popular módulo escáner 1747-SDN DeviceNet™ proporciona una interface de cable único para dispositivos "inteligentes", incluidos detectores, botones pulsadores, arrancadores de motores, sencillas interfaces de operador. Esto significa: Bajo costo de nodos y facilidad de integración Reducción de los costos de instalación y del cableado Diagnósticos adicionales de dispositivos inteligentes Rápida solución de problemas. 3.3.1 Control de dispositivos La conectividad al popular módulo escáner 1747-SDN DeviceNet™ proporciona una interface de cable único para dispositivos "inteligentes", incluidos detectores, botones pulsadores, arrancadores de motores, sencillas interfaces de operador variadores. Esto significa: Bajo costo de nodos y facilidad de integración Reducción de los costos de instalación y del cableado Diagnósticos adicionales de dispositivos inteligentes Rápida solución de problemas Compatibilidad con E/S remotas La función de paso "passthrough" disponible para E/S remotas simplifica la carga o descarga de aplicaciones a dispositivos MMI en la red de E/S remotas, incluidos terminales de operador PanelView™ y pantallas de mensajes Dataliner. Las amplias funciones de diagnostico simplifican la solución de problemas en todo el proceso. 3.3.2 Procesadores modulares SLC 500 Los procesadores SLC 500 ofrecen una amplia gama de opciones de memoria, capacidad de E/S, conjunto de instrucciones y puertos de comunicaciones que le permiten adaptar su sistema de control a los requisitos exactos de su aplicación. 27 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial Estos productos tienen un importante historial de fiabilidad, tras cientos de miles de instalaciones en una amplia gama de aplicaciones y sus principales características son las siguientes. Procesadores sencillos y económicos con grandes capacidades para una amplia gama de aplicaciones, incluidos el manejo de materiales, control de sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado, operaciones de montaje de alta velocidad, control de procesos pequeños y SCADA. Conjunto de instrucciones avanzadas basadas en los procesadores de tamaño medio PLC-5 y compatibles con la familia MicroLogix de controladores instalados. Mejoras en las comunicaciones que permiten que los 5/03, 5/04 y 5/05 proporcionen control maestro de redes SCADA. Funciones eficaces que incluyen direccionamiento indirecto, capacidad matemática de alto nivel e instrucciones de cálculo. Amplia gama de tamaños de memoria, desde 1 K hasta 64 K. El procesador que se empleo para el desarrollo del proyecto de reacondicionamiento del entrenador es el siguiente. 3.3.3 Procesadores SLC 5/04 El procesador SLC 5/04 proporciona la funcionalidad de base del procesador SLC 5/03 más comunicaciones DH+. La comunicación a través de DH+ es de 3 a 12 veces más rápida que con DH-485, lo cual aumenta el rendimiento. Además, el procesador SLC 5/04 funciona aproximadamente un 15% más rápido que el procesador SLC 5/03 como se muestra en la figura 3.3. El procesador SLC 5/04 ofrece: Tamaños de memoria de programación de 16 K, 32 K o 64 K. Rendimiento de alta velocidad: lo normal es 0.90 ms/K. Control de hasta 4096 puntos de entrada y salida. Programación en línea (incluye edición de tiempo de ejecución). Canal DH+ incorporado, compatible con: — Comunicación de alta velocidad (57.6 K, 115.2 K y 230.4 K por baudio) — Capacidades de comunicación de mensajes con procesadores SLC 500, PLC-2 ¨, PLC-5 ¨ y PLC-5/250. Canal RS-232 incorporado compatible con full-dúplex DF1, maestro/esclavo half-duplex DF1 para SCADA, DH-485 usando un1761NET-AIC con cable 1747-CP3 y protocolos ASCII. Capacidad de función de paso "passthrough" entre canales (DH+ a DH 485). Función de paso "passthrough" entre canales (full-dúplex DF1 a DH+). 28 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial Función de paso "passthrough" de E/S remota desde el canal 0 (DF1) o el canal 1 (DH+) mediante un modulo escáner de E/S remota1747-SN o 1747-BSN. Función de paso "passthrough" de DeviceNet mediante un modulo escáner de DeviceNet 1747-SDN. Reloj/calendario en tiempo real incorporado. Interrupción temporizada seleccionable (STI) de 1 ms. Interrupción de entrada discreta (DII) de 0.50 ms. Funciones matemáticas avanzadas: trigonométricas, PID, exponenciales, punto flotante (coma flotante) y las instrucciones de cálculo. Direccionamiento indirecto. El PROM de la memoria flash proporciona actualizaciones de firmware sin cambiar EPROMS físicamente. Modulo de memoria flash EPROM opcional disponible. Interruptor de llave: RUN, REMote, PROGRAM (borrado de fallos). RAM con batería de respaldo Figura 3. 5 Procesador SLC 5/04. 3.3.4 Módulos de E/S discreta. Nuestra amplia variedad de módulos de entrada, salida y combinados convierte a la familia SLC 500ª en la mejor elección para todas sus aplicaciones pequeñas de PLC. Los módulos de E/S están disponibles en una amplia gama de densidades que incluyen 4, 8, 16 y 32 puntos y pueden interconectarse con niveles de voltaje de CA, CC y TTL. Los módulos de salida están disponibles con CA de estado sólido, CC de estado sólido y salidas de tipo de contacto de relés. Para mayor flexibilidad, los módulos combinados también están disponibles en versiones de 2 entradas/2 salidas, 4 entradas/4 salidas y 6 entradas/6 salidas. Diseñados y probados para aplicaciones industriales, nuestros módulos son de la mejor calidad. Los módulos cuentan con filtro de entrada, aislamiento óptico y 29 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial protección contra sobretensión incorporada para mejorar la fiabilidad de su funcionamiento en entornos industriales ruidosos. 3.3.4.1 Características Seleccione módulos de E/S que coincidan exactamente con su aplicación junto con módulos combinados que permitan tener entradas y salidas en una sola ranura para aprovechar con eficacia el espacio de chasis. Hay disponibles E/S de CC de 32 puntos y alta densidad y entradas de CC de respuesta rápida, lo cual permite aplicar el SLC 500 a un mayor número de aplicaciones de control LED que indican el estado de cada punto de E/S, lo cual contribuye a la solución de problemas. Los LED se encienden cuando se recibe la señal correspondiente en un terminal de entrada o cuando el procesador aplica energía a un terminal de salida. Diagramas de identificación de terminales ubicados en cada modulo, que facilitan la identificación de los terminales. Todos los módulos tienen aislamiento óptico entre circuitos digitales y de campo, lo cual aumenta la inmunidad contra el ruido y limita los daños al sistema causados por un fallo eléctrico del cableado de campo. Hay disponibles módulos de salida de estado sólido con protección electrónica y de fusibles, lo cual elimina la necesidad de sustituir módulos dañados por cortocircuitos y sobrecargas. Los bloques de terminales extraíbles permiten sustituir el modulo sin volver a cablearlo (esto no está disponible en todos los módulos). También se proporciona una banda de color en la parte frontal del modulo que coincide con el color del bloque de terminales del modulo. Se proporcionan bloques de terminales tipo barrera en todos los módulos para evitar cortocircuitos accidentales del cableado de campo. Las lengüetas autotrabantes fijan los módulos al chasis y no hacen falta herramientas para instalar o desmontar los módulos en el chasis, sus características se muestran en la tabla 3.1 y 3.2. Tabla 3. 1 Características de Módulos. Nº de Descripción catálogo del módulo 1746IB8 Drenado corriente CC Categoría de voltaje de 24 VCC de Número de Puntos por Carga de la entradas común fuente de alimentación 5 VCC 24 VCC 8 8 50mA 50mA 30 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial Tabla 3. 2 Módulos de salida discreta. Nºde catálog o 1746OB8 Descripció n del módulo Categorí Número a de de voltaje entrada s Surtidor de 24 VCC corriente de CC 8 Punto Corrient s por e común continua por punto a 30ºc 8 Carga de la fuente de alimentació n 5 VCC VCC 135mA 0mA 24 3.3.5 Cableado de E/S. Los terminales de los módulos de 4, 8, 12 y 16 puntos tienen placas de auto levantamiento que aceptan dos cables 14 AWG (2mm2). Todos los módulos de E/S de 16 puntos, 1746-OX8, -OB6EI, -OBP8, -OAP12, -IO12 e IO12DC, están equipados con bloques de terminales extraíbles marcados con colores. Los módulos de E/S de 32 puntos están equipados con un cabezal tipo MIL-C-83503 de 40 pines y un conector extraíble (1746-N3). El conector se puede montar con el tipo de cable y longitud que se desee. El cableado de los módulos de 16 y 32 puntos también se puede hacer con un modulo de interface Catalogo 1492 y cable preconectado como se muestra en la figura 3.6 Figura 3. 6 Modulo de entradas y salidas discretas. 3.3.6 Módulos de E/S analógica Se siguen usando pequeños controladores programables en aplicaciones de control de proceso que requieren mayores densidades, medidas más rápidas y precisas y flexibilidad para hacer interconexión con diversos transductores de temperatura, presión y flujo. La familia SLC 500 ofrece varias opciones que amplían sus capacidades de control para responder a estas y otras aplicaciones exigentes sus características de operación se muestran en las tablas 3.3 y 3.4. 31 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 3.3.6.1 Características Entradas seleccionables por el usuario que permiten configurar cada canal de entrada para una señal de voltaje o corriente procedente del detector. Salidas de alta resolución que proporcionan un control preciso de las salidas analógicas. Filtro de entrada en módulos que proporciona una alta inmunidad al ruido electrónico o una rápida respuesta de entrada para aplicaciones de alta velocidad. Aislamiento del backplane que aísla las señales de entrada del backplane. Bloques de terminales extraíbles que permiten sustituir un modulo rápidamente sin desmontar el cableado. Módulos de alta densidad que proporcionan un uso más eficaz del espacio de chasis y un costo por punto más bajo. Información de diagnostico que permite aumentar el tiempo productivo de la maquinaria y reducir el tiempo dedicado a la solución de problemas, con ayuda de bits de estado de diagnostico para detección de circuitos abiertos y condiciones fuera de rango. También se proporcionan indicadores de estado de los canales y un indicador de estado del modulo. Canales configurables mediante software que se pueden configurar individualmente con el programa de lógica de escalera y se pueden volver a configurar sin interrumpir el funcionamiento de la CPU. Una tabla de configuración de bits muy fácil de usar permite al usuario elegir el tipo de entrada, el formato de los datos, la frecuencia de filtro y los datos de estado que mejor se adaptan a la aplicación. Tabla 3. 3 Características de operación de módulos de entrada. Nºde catálogo Canales de entrada por modulo Carga de la fuente de alimentación 5 VCC 24 VCC 1746-NI4 4 diferenciales con selección de 25mA voltaje o corriente 85mA Tabla 3. 4 Características de operación de módulos de salida. Nºde catálogo Canales de entrada por modulo Carga de la fuente de alimentación 5 VCC 24 VCC 1746-NO4V 4 salidas de voltaje 55mA 145mA 32 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 3.3.7 Opciones de comunicación Rockwell Automation ofrece muchos productos de control y comunicación que ayudan a integrar las operaciones de una planta. Estos productos, combinados con los productos de otros fabricantes, ofrecen soluciones para toda la planta que responden a sus necesidades comerciales y de sistemas de control. Hay tres niveles principales de red: el nivel de información, que permite que diversos sistemas IS, MES y Data Archiving accedan a los datos de la planta con fines relacionados a finanzas, calidad, fabricación y desarrollo. El nivel de control, que proporciona un rendimiento determinista y repetible para E/S, programación y comunicaciones entre dispositivos similares, y cubre el proceso de fabricación completo, desde las materias primas hasta el producto acabado. El nivel de dispositivos, que permite a los usuarios reducir el cableado, ahorrar tiempo y costos de instalación y obtener valiosos diagnósticos a través de diversos detectores, accionado res y otros dispositivos conectados al sistema de control. 3.4 DISEÑO DE LA RED DEVICENET 3.5 ANTECEDENTES Introducido originalmente en 1994 por Allen-Bradley, DeviceNet transfirió su tecnología a ODVA en 1995. La ODVA (Open DeviceNet Vendor Association) es una organización sin fines de lucro compuesta porcientos de empresas alrededor del mundo que mantiene, difunde y promueve la tecnología DeviceNet y otras redes basadas en el protocolo CIP (Common Industrial Protocol). Actualmente más de 300 empresas están registradas como miembros, y 800 más ofrecen productos DeviceNet de todo el mundo. La red DeviceNet está clasificada en el nivel de red llamada devicebus, cuyas características principales son: alta velocidad, comunicación a nivel de byte que incluye comunicación con equipos discretos y analógicos y el alto poder de diagnóstico de los dispositivos de la red. La red DeviceNet es un vinculo de comunicación abierto y de bajo nivel que proporciona conexiones entre dispositivos industriales sencillos (como detectores y accionadores) y dispositivos de alto nivel (como controladores). Basada en la tecnología estándar de red de área de controladores (CAN), esta red abierta ofrece interoperabilidad entre dispositivos similares de diversos distribuidores. Una red DeviceNet reduce los costos de instalación, el tiempo de arranque/puesta en marcha y el tiempo improductivo del sistema y la maquina. La red DeviceNet ofrece: Interoperabilidad: se pueden intercambiar dispositivos sencillos de diversos distribuidores que cumplen las normas de DeviceNet. 33 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial Red común: una red abierta proporciona soluciones comunes para el usuario final y reduce la necesidad de tener una amplia variedad de redes de dispositivos. Menor costo de mantenimiento: se puede eliminar y sustituir dispositivos sin interrumpir el funcionamiento de otros dispositivos. Cableado rentable: un solo cable suministra las comunicaciones y la instalación de dispositivos en red de 24 V es más rentable que el cableado de E/S tradicional. La red decampo DeviceNet es una red de comunicación industrial de tipo serial que se conecta a los controladores de una red con los dispositivos de entrada y salida. Es desarrollado por la empresa Rockwell Automation como un bus de comunicación abierto y hace su aparición en 1994. La red DeviceNet se ubica entre los 2 primeros niveles de la jerarquía CIM, es decir, en los niveles de sensor/actuador y campo (y parcialmente en el nivel de control). En forma paralela, como parte de la Arquitectura NetLinxde comunicación de 3 niveles, desarrollada en conformidad al modelo CIM, impulsada por la empresa Rockwell-Automation y otras asociadas a ODVA y a ControlNet International, se ubica en su nivel de dispositivo, es decir, en su nivel 1como se muestra en la figura 3.7. Figura 3. 7 Protocolo DeviceNet. Esta arquitectura tiene como objetivo la integración de los diferentes niveles jerárquicos de redes industriales presentes en la empresa. DeviceNet cumple su 34 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial papel como la red de los dispositivos de bajo nivel, tales como sensores, botoneras y drivers entre otros. También conecta dispositivos de mayor nivel tales como PLC. 3.5.1 Características DE LA RED 3.6 Topología basada en bus principal con ramificaciones. El bus principal debe ser hecho con el cable DeviceNet grueso, y las ramificaciones con el cable DeviceNet delgado o plano. Cables similares podrán usarse siempre y cuando sus características eléctricas y mecánicas sean compatibles con las especificaciones de los cables estándar DeviceNet. Permite o uso de repetidores, bridges, ruteadores y gateways. Suporta hasta 64 nodos, incluyendo el maestro, direccionados de 0 a 63 (MAC ID). Cable de 2 pares: uno para alimentación de 24V y otro para comunicación. Capacidad de insertar y cambiar en caliente, sin interrumpir a la red. Compatible con equipos alimentados por la red de 24V o como que tengan su propia fuente. Uso de conectores abiertos o cerrados. Protección contra conexión inversa y corto-circuito. Alta capacidad de corriente en la red (hasta 16 A). Usa la misma energía de la fuente de alimentación. Varias fuentes pueden ser usadas en la misma red para satisfacer las necesidades de la aplicación en términos de carga y la longitud de los cables. Velocidad de comunicación seleccionable: de 125,250 y 500 kbps. Comunicación basada en conexiones de E/S y modelo de pregunta y respuesta. Diagnóstico de cada equipo y de la red. Transporte eficiente de datos de control discretos y analógicos. Detección de direccionamiento duplicado en la red. Mecanismo de comunicación extremamente robusto para interferencias electromagnéticas. PROTOCOLO DEVICENET. La red de comunicación industrial DeviceNet es una red abierta e implementada según el modelo OSI. Posee ciertos aspectos generales que es necesario dejar en claro para el desarrollo de su estudio. Por ello es que en el presente capítulo se establecen las características de normalización, de posicionamiento y de funcionamiento de la red DeviceNet. 35 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 3.6.1 Características de funcionamiento. El estándar de comunicación industrial DeviceNet está diseñado como un protocolo de funcionalidad media y bajo coste para el nivel inferior del bus de campo, es decir, para la conexión en red de sensores, actuadores y los controles en lazo abierto asociados. Los tipos de dispositivo que conecta una red DeviceNet son sensores, botoneras, partidores, y PLC, entre otros. En la figura 3.8 se muestra una típica implementación de una red DeviceNet. La red DeviceNet permite utilizar hasta 64 nodos con una tasa de transmisión media de 125,250 ó 500kbp/s. Los dispositivos pueden alimentarse a través del bus DeviceNet o disponer de su propia fuente de alimentación. Figura 3. 8 Configuración típica. 3.6.2 Herramientas de configuración. Son herramientas software capaces de comunicarse individualmente con dispositivos para monitoreo de datos y propósitos de configuración. Estos pueden ser desde simples software operativos sobre equipos manuales hasta poderosos paquetes de software para PC para la configuración de una red completa. La mayoría de las herramientas de configuración están basadas en los Electronic DataSheets. 3.6.3 Herramientas de Monitoreo Son paquetes de software para PC que pueden capturar y mostrar las tramas CAN. Estas pueden mostrar tanto una trama CAN pura, así como su interpretación DeviceNet. 36 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 80 Para una aplicación típica, se requiere sólo de una herramienta de configuración. Sin embargo, para asegurar que la red está operando apropiadamente, se recomienda el uso de herramientas de verificación de la capa física. La experiencia muestra que la gran mayoría de los problemas en una red DeviceNet son causados por una inapropiada instalación de la capa física. Las herramientas para el monitoreo de protocolo son usados principalmente para investigar problemas de interoperabilidad y asistir durante el proceso de desarrollo. 3.7 ARQUITECTURA DE LA RED DE CAMPO DEVICENET. Como se estudio en el capítulo anterior, la red de campo DeviceNet es una red de comunicación basada en el modelo de referencia ISO/OSI de capas. Por lo tanto, la especificaciónparaDeviceNetentregalasdefinicionesparalasdistintascapas.Como se muestra en la figura 3.9 la composición de la arquitectura de red DeviceNet. Figura 3. 9 Arquitectura de red DeviceNet. El DeviceNet implementa el protocolo CAN. Por ello es que en muchas ocasiones, se hace referencia a CAN, cuando se describen característica deDeviceNet. La topología básica de una implementación CAN es la bus o línea troncal .En el caso de DeviceNet, esta define una topología Trunkline-Dropline, o Línea Troncal con Derivaciones, que corresponde al bus de datos principal (Trunkline) de la que se cuelgan las distintas derivaciones (Dropline). En la figura 3.10 se muestra esquemáticamente la topología posible con DeviceNet. 37 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial Figura 3. 10 Topología Línea-Troncal/Derivaciones de DeviceNet. 3.7.1 Interdependencia de la velocidad y la longitud de la red. En la red DeviceNet existe una interdependencia entre la longitud de la red y la tasa de transmisión. Esta es debida al retardo de propagación de señal. El retardo de propagación de señales determinado por los 2 nodos que están más alejados el uno del otro dentro del sistema. Es el tiempo que se toma la señal para viajar desde un nodo a otro que sea el más lejano (tomando en cuenta el retardo causado por la transmisión y recepción del nodo), sincronización y la señal desde el segundo nodo que viaja de regreso al primero. Debido a esto, la relación que existe entre la longitud y la tasa de transmisión es inversamente proporcional, es decir, a mayor longitud de red, menor es la tasa de transmisión posible. Además, las longitudes de las derivaciones también afectarán la tasa de transmisión máxima. La especificación DeviceNet, define 3 velocidades para determinados rangos de longitud de la red. En la tabla 3.5 se muestran las velocidades y longitudes para DeviceNet, según el medio físico con el que se haya implementado. Tabla 3. 5 Velocidades y longitudes. 38 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 3.8 LA ESPECIFICACIÓN CAN DEFINIDOS ESTADOS LÓGICOS Recesivo (1 lógico),y Dominante (0 lógico) Por lo tanto, la transmisión de mensajes CAN y de la competencia por acceso al bus se basa en la habilidad para representar un valor de bit en términos de “Dominante” y “Recesivo”. Esto debe ser realizado por medios eléctricos Una transmisión CAN se compone de dos señales denominadas CAN_H (CAN High o CAN Alto) y CAN_L (CAN Low o CAN Bajo).Estas se transmiten simultáneamente cada una por un conductor distinto. Estas operan en modo diferencial, lo que significa que por tan voltajes invertidos, para disminuir la interferencia de ruido. Los niveles de voltajes dependen del estándar utilizado. En la figura 3.11 se muestra un esquema que representa esta situación. Figura 3. 11 Estados lógicos. Para la representación de un bit “Recesivo” (1lógico) los niveles de voltaje de las señales CAN_H y CAN_L es el mismo; y para la representación de un bit “Dominante” (0 lógico) existe una diferencia de voltaje, VDIFF, en donde el nivel de voltaje de CAN_H es mayor que el de CAN_L. DeviceNet utiliza los valores definidos por ISO11898-2, adaptada en IEC62026-3, para los niveles de voltaje de estas señales. En la tabla 3.6 se describen los niveles de voltaje definidos por esta especificación. Tabla 3. 6 Valores de voltajes definidos 39 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 3.9 ESPECIFICACIONES DEL MEDIO FÍSICO La especificación DeviceNet define 3 tipos de cables: Round-Thick, Round-Thiny Flat(o plano). Los medios Round tienen 5 hilos conductores, mientras que el medio Plano tiene 4 en la figura3.10 se muestran los hilos conductores definidos en DeviceNet. Tabla 3. 7 Configuración del cable. Color de hilo blanco Azul Pelado Negro rojo Alambre de identidad Can_h Can_l Drenado VV+ Uso de rango Señal Señal protección Fuente Fuente Uso de cables planos Señal Señal N/A Fuente Fuente Pueden observarse los hilos conductores para las señales CAN_H y CAN_L. También puede notarse que se incluye un par de hilos conductores correspondientes a V- y V+, por los cuales se entrega la energía a los distintos dispositivos conectados al bus. Estos pares están presentes en los 3 tipos de cable. Además, se define un quinto hilo conductor para los medios tipo Round (Thick y Thin) para protección eléctrica, drain. Pueden observarse los hilos conductores para las señales CAN_H y CAN_L. También puede notarse que se incluye un par de hilos conductores correspondientes a V- y V+, por los cuales se entrega la energía a los distintos dispositivos conectados al bus. Estos pares están presentes en los 3 tipos de cable. Además, se define un quinto hilo conductor para los medios tipos Round (ThickyThin) para protección eléctrica. A continuación se da una descripción de los tipos de cables definidos por DeviceNet. 40 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 3.9.1 RoundThick Este cable es utilizado principalmente para la línea troncal (trunk-line) de la red DeviceNet (también puede ser utilizado para las líneas de derivación o drop-line). Posee un diámetro de12,2 mm (0,48 in). En la figura3.11 se muestra la construcción física de este cable. Figura 3. 12 Construcción física del cable DeviceNet tipo Round Thick. 3.9.2 RoundThin Este cable es utilizado principalmente para las líneas de derivación (drop-line) de la red DeviceNet (también puede ser utilizado para la línea troncal o trunk-line). Posee un diámetro de 6,9 mm (0,27 in). El diámetro menor de éste cable, le otorga mayor flexibilidad. Puede observarse en la figura3.13 la construcción física de este cable. Figura 3. 13 Construcción física del cable DeviceNet tipo Round Thin. 3.9.3 Flat (sistema KwikLink). Este cable es utilizado exclusivamente para la línea troncal (trunk-line) de la red DeviceNet. Los sistemas que utilizan este tipo de cable se denominan KwikLink. La 41 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial dimensión de este cable es de 19,3 mm x 5,3 mm. No posee una longitud predeterminada. Se distinguen dos clases de cable tipo Flat: Clase1: puedesoportarhasta8 A. Clase2: puedesoportarhasta4 A. En la figura 3.13 se muestran las especificaciones para el medio plano KwikLink. Figura 3. 14 Construcción física del cable DeviceNet tipo Flat. También, un sistema KwikLink permite el uso de un cable para derivación sin protección (Unshielded-drop-cable) el cual posee los 4 hilos conductores y posee un diámetro especificado por el fabricante 3.9.4 Conectores Los conectores DeviceNet incorporan conexión para los 5 hilos conductores definidos anteriormente. Los tipos definidos por DeviceNet se detallan a continuación los conectores se dividen en dos categorías: sellados y abiertos. 3.9.4.1 Conectores sellados Estos conectores reciben ésta denominación debida a que los hilos conductores van sellados por una carcasa tipo plug. Dentro de estos conectores se definen los siguientes tipos: Mini-styleyMicro-Style. En la figura 3.15 se muestra la construcción física especificada para los conectores sellados. Mini-Style: connector utilizado para Tapsy cables tipo Round-ThickyRoundThin. Micro-Style: conector utilizado sólo en cables Round-Thin (tiene una reducción de corriente). 42 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial Figura 3. 15 Conectores sellados DeviceNet: (a) Micro-Style, y (b) Mini-Style. 3.9.4.2 Conectores abiertos Estos conectores se denominan de esta manera debido a que los pines dejan expuestos los hilos conductores de la red. Dentro de estos conectores se definen los siguientes tipos: Plug-in y Fixed en la figura3.16 y 3.17 se muestra la construcción física de conectores abiertos. Plug-in: utilizado para conectar los hilos conductores en un conector removible. Se definen de5 y10 pines (2 líneas de5 pines en paralelo).Las dimensiones de éste conector removible también son definidas en la especificación. Fixed: utilizado para conectar los hilos conductores directamente en una terminal fija de tornillos (regleta de conexión) de un dispositivo. Figura 3. 16 Conector abierto plug-in de5pines Figura 3. 17 Conector abierto plug-in de 10 pines. 43 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial En la figura 3.18 puede observarse la utilización típica de este tipo de conectores, junto a un conecto removible para una conexión aun PC. Figura 3. 18 Utilización del conector abierto plug-in. Además, se definen adaptadores de conector abierto a conector sellado. En la figura 3.19 se muestra un adaptador para un conector sellado Micro-Style. Figura 3. 19 Adaptador de conector abierto a conector sellado DeviceNet. 3.9.5 Taps DeviceNet Los taps son los puntos de la Línea Troncal (trunk-line) que cumplen alguna de las siguientes funciones: Puntos desde donde se conectan los nodos a la red. Puntos desde donde se inician las derivaciones (drop-lines). Puntos por los cuales se entrega la energía a la red. Para cada tipo de cable son aplicables distintos tipos de Taps. Los Taps definidos para DeviceNet son los siguientes: 44 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 3.9.5.1 T-Port Permite la conexión de un dispositivo directamente a la línea troncal. Se utiliza sólo en los medios Round (tanto thick como thin).En la figura 3.20 se muestra la construcción física de un T-Port tipo Mini. Figura 3. 20 T-Port tipo Mini para cable Round-Thin DeviceNet. 3.9.5.2 DeviceBox Caja de derivación de dispositivos para conectores sellados. Permite la conexión de hasta 8 dispositivos (o nodos) directamente a la línea troncal. En la figura 3.21 se observa la construcción física de los Device Box Taps. Figura 3. 21 Los Device BoxTaps permiten la conexión de dispositivos directamente a la línea troncal. 3.9.6 PowerTap Permite la conexión de una fuente de poder de 24VDC para la alimentación de la red y protege contra sobre corrientes. Se utiliza sólo en medios Round. Se puede observar en la figura 3.20 la construcción física y esquema de conexión de este Tap. 45 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial Figura 3. 22 PowerTap definido para DeviceNet:(a) construcción física; (b) Esquema de conexión. 3.9.6.1 DevicePort. Es una caja multipuerto que permite la conexión a la línea troncal a través de una línea de derivación. Se distinguen 3 tipos de DevicePort: Micro, MiniyThru-trunk. Permite la conexión de hasta 8 dispositivos (o nodos) a una línea de derivación. Se utiliza tanto para medios Round como Flat. Micro y MiniDevice Port: Estos tipos de DevicePort permiten la conexión de hasta 8 dispositivos a una línea de derivación. El tipo Micro es usado en un medio RoundThick mientras que un tipo Mini es utilizado en un medio Round-Thin. En la figura 3.21 se muestran la construcción física de un DevicePort tipo Micro y de un DevicePort tipo Mini respectivamente Figura 3. 23 Construcción física de un Mini Device Port DeviceNet de 8 puertos. Thru trunk DevicePort: Caja multipuerto. A diferencia de los otros DevicePort, este es un dispositivo pasivo que permite la conexión de hasta 8 dispositivos (o nodos) 46 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial directamente a la línea troncal. En la figura 3.22 puede apreciarse la construcción física de este tipo de DevicePort. Figura 3. 24 DevicePort tipo Thru trunk. 3.9.7 Taps open-style Tap de estilo abierto. Estos taps dejan expuestos los hilos conductores de la red de manera que es posible conectarse a través de un conector removible o bien conectando los cables directamente a una regleta. Sólo se utilizan en sistemas KwikLink. Los tipos de estos taps son: Open-Style-Connector, Open-Style, KwikLink open-style-connector y KwikLink micro-connector. En la figuras 3.25 se muestra un Tap de estilo abierto. Figura 3. 25 Tap de estilo abierto utilizado en medios Flat. 47 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 3.9.8 Construcción física de la Resistencia de Término 3.9.8.1 Para cable Round. Resistencia tipo sellada para extremos con tap de derivación tipo T-Port sellado. En la figura 3.26 se muestra la construcción física de esta resistencia de término. Figura 3. 26 Construcción física de la resistencia de término tipo sellada (a) Mini y (b) Micro. 3.9.8.2 Para cable Flat Se definen las resistencias de término tanto en versiones sellada como abierta en la figura 3.27 se muestran estas alternativas respectivamente. Figura 3. 27 Resistencia de término open-style para un sistema flat. Figura 3. 28 Resistencia de término sellado para un sistema flat. 48 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 3.9.9 Fuente de Poder. DeviceNet utiliza una fuente de +24VDC y permite la conexión de fuentes redundantes. La energización se entrega a los dispositivos a través del mismo bus a través del par de hilos V+ y V-. Además es posible insertar o desconectar nodos sin tener que desconectar la energía de la red. En la figura 3.28 se muestra la conexión esquemática de una fuente de energía en un medio Round, tanto Thick como Thin. Puede observarse la conexión de la fuente a V+ y V- además de la conexión de la tierra de protección. Figura 3. 29 Esquema de conexión de una fuente de poder en un medio tipo Round. En la figura 3.29 se muestra el esquema de conexión de una fuente para un medio tipo Flat (KwikLink). En esta figura puede observarse la conexión de V+ y V-, pero el medio tipo Flat no va conectado a la tierra de protección, pero sí lo está la fuente. Figura 3. 30 Esquema de conexión de una fuente de poder en un medio Flat (KwikLink) En el caso de usar fuentes redundantes, se deben seguir las pautas de conexión dadas en la especificación DeviceNet. 49 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 3.10 MODOS DE COMUNICACIÓN El protocolo DeviceNet tiene dos tipos básicos de mensajes, mensaje cíclico I/O y explícito. Cada uno de ellos es adecuado a un determinado tipo de dato, conforme se describe abajo: Cíclico I/O: tipo de telegrama síncrono dedicado al procesamiento de datos prioritarios entre un productor y uno o más consumidores. Se dividen de acuerdo con el método de intercambio de datos. Los principales son: Polled: método de comunicación en que el maestro envía un telegrama a cada uno de su lista de esclavos (scan list). Así mimo, en cuanto reciba la solicitud, el esclavo responde rápidamente a la solicitud del maestro. Este proceso es repetido hasta que todos sean consultados, reiniciando el ciclo. Bit-strobe: método de comunicación donde el maestro envía un telegrama por la red con 8 bytes de datos. Cada bit de estos 8 bytes representa un esclavo que, se direcciona y responde de acuerdo con lo programado. Cambio de Estado: método de comunicación donde el intercambio de datos entre el maestro y esclavo que ocurre cuando hubo cambios en los valores monitoreados/controlados, hasta un cierto límite de tiempo. Cuando este límite es alcanzado, la transmisión y recepción ocurren, incluso sin alteraciones. La configuración de esta variable de tiempo es hecha en el programa de configuración de la red. Cíclico: otro método de comunicación muy semejante al anterior. La única diferencia está en la producción y consumo de mensajes. En este tipo, todo el intercambio de datos ocurre en intervalos regulares de tiempo, independiente de ser alterados o no. Este periodo también es ajustado en el software de configuración de la red. Mensaje Explícito: tipo de telegrama de uso general y no prioritario. Utilizado principalmente en tareas asíncronas tales como parametrización y configuración del equipo. 3.11 TOPOLOGÍA. El Bus de conexión está formado por un cable plano de cuatro hilos, esta es la conexión principal a la red DeviceNet. La red tiene tres nodos principales: Nodo 1: interfaz DNI se encarga de realizar la comunicación entre el PLC Micrologix 1000 (C). Nodo 2: Sensor inductivo para DeviceNet. Nodo 3: Sensor Infrarrojo para DeviceNet. En la red encontraran por default los nodos: Numero #0; que pertenece al scaner DivaceNet que se encuentra en el modulo 6 del PLC SCL500. 50 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial Numero #62; que se asigna a la interfaz 1770-KFD, que comunica la red DivaceNet con la PC (A) por medio de la interfaz RS- 232. El PowerTap (D) se utiliza para permitir la conexión de la fuente de alimentación de 24V (E) hacia el Bus delimitando la corriente de entrada. Figura 3. 31 Topología implementada 3.12 MEDIO DE TRANSMISIÓN DeviceNet usa una topología de red del tipo bus principal/derivación que permite que tanto para el cableado de la señal como el de la alimentación estén presentes en el mismo cable. Esta alimentación, es suministrada por una fuente conectada directamente en la red, y posee las siguientes características: 24 Vcd Salida de CD aislada de la entrada de CA. Capacidad de corriente compatible con los equipos instalados. El tamaño total de la red varía de acuerdo con la velocidad de transmisión (125, 250, 500Kbps). 3.13 SELECCIÓN DE DISPOSITIVOS PARA LA RED DEVICENET. 3.13.1 Cable 1485K-P1F5-C Estos cables como se muestran en la figura 3.33 han sido diseñados específicamente para entornos industriales, incluidas las aplicaciones relacionadas 51 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial con la suciedad, el aceite y la flexión moderada. La construcción moldeada y los pines del conector chapados en oro que para las conexiones confiables que son impermeables a la mayoría de los contaminantes externos de acuerdo con la tabla 3.8. Figura 3. 32 Cable 1485K-P1F5-C. Tabla 3. 8Especificaciones técnicas para el cable 1485K-P1F5-C Temperatura de funcionamiento Agencia de aprobación Golpe/vibración Material de la tuerca de acoplamiento Material de la chaqueta del cable Diámetro exterior Corriente máxima Conductores -20°C a +70°C (-15°F a 158°F) UL y certificación CSA 5G, 30-120Hz Epoxi de zinc Amarillo CPE (resistente a productos químicos) 6.9mm (0.270in) 3 Amps. 1par 22AWG, 1 par 24AWG y drenaje 3.13.2 Cable 1485R-P2R5-C Diseñado específicamente para su uso con KwikLink, los cuales se encuentra en las configuraciones de conexión más comunes. Todas las conexiones de línea troncal es de 90 micro-macho con cable de 4 hilos sin blindaje. Opciones del dispositivo de conexión son: 5-pin mini y micro como se muestra en la figura 3.34, así como pistas de vuelo de acuerdo a la tabla 3.9. Figura 3. 33 Cable 1485R-P2R5-C. 52 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial Tabla 3. 9 Especificaciones técnicas para el cable1485R-P2R5-C. Tuerca de unión Conector Contactos Cable Cable O.D. Temperatura de funcionamiento-C (F) Corriente máxima Con recubrimiento epóxico de zinc Moldeado PVC resistente al aceite Chapado en oro de paladio de níquel Resistente al aceite gris chaqueta de PVC, sin blindaje, 22 AWG conductores de energía, 24 AWG conductores de señal 6 mm (0.24 in) –20°C+105°C (–4F+221F) 3 Amps 3.13.3 Fuente de alimentación para la red DeviceNet La fuente LS50-24, en sus características generales tiene su mejor desempeño operativo de temperatura hasta 70 ° C, muy alta eficiencia hasta 87%, tiene bajo costo, es compacto y soporta sobretensiones de 300 VCA, dicha fuente se muestra en la figura 3.35. Marca: Lambda Modelo: LS50-24 El mejor desempeño operativo temperatura hasta 70 ° C. Muy alta eficiencia hasta 87%. Muy bajo costo. Compacto. Soporta sobretensiones de 300 V CA. Figura 3. 34 Fuente LS50-24 Tabla 3. 10 Especificaciones de la fuente LS50-24 Tipo de característica Tensión de entrada Tensión de salida Corriente de salida Potencia nominal Encapsulado Tipo Valor de la característica 88 → 264V ac 24 Vcd. 2,2ª 50W Bastidor cerrado En rebaje 53 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial Dimensiones Eficacia Tiempo medio entre fallos MTBF Regulación de carga Rizado y ruido Regulación de línea Temperaturas de funcionamiento Peso Número de salidas 99x97x36mm 86% 712,890 hrs 192mV 120mV 96mV -25 ºC a +70 ºC 0,35g 1 3.13.4 Powertap. El PowerTap como se muestra en la figura 3.36 es un dispositivo de acoplamiento pasivo, que se utiliza para limitar la corriente actual a los valores de agencia especificados. Esta limitación de corriente es proporcionada por dos estándares Mini-forma de la hoja 7,5 rápido golpe o fusibles tipo 3A. El Allen-Bradley PowerTap ™ también se utiliza para permitir la conexión de varias fuentes de alimentación para el tronco sin interferencia mutua. Esto se logra mediante el uso selectivo o eliminación de los fusibles adecuados. Figura 3. 35 PowerTap. Tabla 3. 11 Especificaciones del dispositivo de acoplamiento PowerTap. Certificaciones Mecánico Material Humedad Valoración de lavado Corriente Eléctrico Valoración de la Asamblea Reconocimiento UL y certificación CSA Polímero negro 5… 95% relativa (sin condensación) 1200 psi (8270 kPa) a 60 ° C (140 ° F), lavado de temperatura Grueso: 15,0 A máx. La corriente total; (7,5 A máximo por el tronco.) Delgado: 6 A máx. La corriente total; (3 A máximo por el tronco.) Grueso: 24, 8 A; Delgado: 25V, 3A 54 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial Ambiental Caja de habilitación de tipo Temperatura de almacenamiento -C (F) Temperatura de funcionamiento -C (F) NEMA 3, 4X, 12 y 13 -4… +85 (-4… +185) -25… +70 (-13… +158) 3.13.5 T de Derivación 1485P-P1E4-R5 Y 1485-T1E4 Allen-Bradley KwikLink, son conectores de desplazamiento de aislamiento (IDC) los cables de acometida de la interfaz a la línea troncal plana por cable con óptima plugand-play a un costo mínimo. El articulado de dos piezas, la base se ajusta cómodamente alrededor del cable plano en cualquier punto a lo largo del tronco. Se hace contacto con los cuatro conductores apretando los dos tornillos que impulsan los contactos a través de la cubierta del cable y en los conductores. La parte superior de la IDC proporciona la conexión con el cable de bajada, y está disponible en varias versiones incluyendo los conectores micro y abierto estilo. Versiones selladas ofrecen NEMA 6P y 13, IP 67 y 1200 psi lavado de protección y cuentan con un amplio rango de temperatura de trabajo (–25…+75°C (– 13…+167°F)) para uso en exteriores. La compacta construcción Valor (aproximadamente dos pulgadas cuadradas) hace KwikLink IDC resistente a los químicos para su uso en entornos industriales agresivos como se muestra en la figura 3.37. Figura 3. 36 T de derivación. Tabla 3. 12 Especificaciones de T de derivación. Temperatura de almacenamiento -C (F) Temperatura de funcionamiento -C (F) Clasificación de la caja –40°+85° (–40°+185_) –25°+75° (–13°+167°) Sin sellar: NEMA 1, IP 60 (IEC 529) Sellado: NEMA 4, 6P, 13, IP 67 (IEC 529) y 1200 psi (8270 kPa) 55 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial Vibración Material de la carcasa Dimensiones 1,5 desplazamientos @ mm 10â € | 500 Hz, 10 g máximo, 3 planos Valor 45 mm x 49 mm x 50 mm (1.8 in x 1.8 in x 2 in) 3.13.6 Interfaz 1770-kfd. En la figura 3.48 se muestra la interfaz la cual permite la conexión a la red DeviceNet del PC anfitrión del software de programación y configuración de la red, como un nodo más. Los tipos de interfaces para PC para la conexión se utilizo la interfaz para PC vía puerto RS-232 a través de estas tarjetas, es posible programar, monitorear y configurar la red DeviceNet desde los programas RSLogix500 y RSNetWork. Figura 3. 37 Interfaz 1770-KFD. Tabla 3. 13 Especificaciones técnicas del modulo 1770-KFD Velocidad de comunicación Función Ubicación Puerto de comunicación Cableado RS 232: selección de la frecuencia: 1200 baudios 19200 baudios 2400 38,400 4800 57,600 9600 DeviceNet selección de la frecuencia: 125K baudios 250K 500K Para monitorear y configurar los dispositivos de red DeviceNet En cualquier lugar a través del ordenador personal Uno de 9 pines RS-232 del tambor D RS-232, ver diagramas de cableado 56 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial Requisitos de energía: De pared de CA 9V a 1 amp DeviceNet conector Rango de temperatura ambiente: Operacional 11-25V a (700mA-300mA) Almacenamiento Humedad ambiental Físico: Tamaño -40°C a 85°C (-40° a 185°F) 5%-95% 0 a 50°C (32°C a 122°F) 5.125x3.25x1.125 in. (13.017x8.255x2.857 cm) Peso 5.5 oz (156 gm) Agencia de Certificación certificación CSA (cuando el producto o el envase es la CSA Clase I, División 2 marca) Grupos A, B, C, D certificada UL Marca CE para todas las directivas aplicables 3.14 OPERACIÓN DE LA INTERFAZ DNI DEVICENET. Los modos de utilizar la interfaz DeviceNet tienen tres características principales: E/S DeviceNet. Mensajes explícitos. Programación en la red DeviceNet. El DNI es capaz de ser utilizado por un dispositivo maestro en DeviceNet. Esta funcionalidad en DeviceNet es parte de la clase de E/S de los servicios, y permite a un dispositivo maestro administrar en forma exclusiva (propia) de otro dispositivo (un número de nodo diferente) los datos y recursos. Este tipo de relación es prácticamente lo mismo que un PLC con E/S remotas. Un PLC utiliza el control remoto de E/S del chasis como entradas y salidas distribuidas. La relación maestro/esclavo en DeviceNet es exactamente el mismo, excepto que se está haciendo a través de DeviceNet. La cantidad de datos disponibles entre los dispositivos que implementan de E/S maestro/esclavo de servicios está determinada por el diseño de cada dispositivo, y no es una función de DeviceNet. El DNI en DeviceNet es capaz de manejar 32 I/O las palabras de datos con una E/S DeviceNet maestro para DNI Serie A (64 de DNI de la Serie B). Este se divide en dos imágenes de datos: la imagen de entrada y la imagen de salida. 57 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 3.14.1 Imagen de entrada. La imagen de entrada es una matriz configurable de palabras de datos de 16-bit. La imagen se puede configurar desde el 1 de 16 palabras de datos de DNI de la Serie A (1 de 32 palabras de datos de DNI de la Serie B). Los datos reales que residen en la entrada la imagen se entrega al maestro DeviceNet por uno de tres mecanismos. Sondeo (polled): Cuando el maestro DeviceNet envía una solicitud de encuesta con los datos de salida y el DNI responde con los datos de entrada de corriente. COS (cambio de estado): Cuando el DNI detecta que los datos han cambiado dentro de la imagen de entrada y automáticamente envía el dato en el dispositivo maestro DeviceNet. Cíclica (Cyclic): El DNI envía continuamente los datos de imagen de entrada para el dispositivo maestro en un usuario/lector de intervalo de tiempo definido, independientemente de si los datos han cambiado. 3.14.2 Imagen de salida. La imagen de salida es una matriz configurable de palabras de datos de 16-bit. La imagen se puede configurar desde el 1 de 16 palabras de datos de DNI de la Serie A (1 a 32palabras de datos de DNI de la Serie B). Los datos reales que residen en la imagen de salida se entregan a la DNI del dispositivo maestro por uno de dos mecanismos: Sondeo (polled): Cuando el maestro DeviceNet envía una solicitud de encuesta con los datos de salida y el DNI responde con los datos de entrada de corriente. COS (cambio de estado): cuando el maestro DeviceNet detecta que los datos han cambiado dentro de su salida de la imagen automáticamente envía los datos a la DNI. Cíclico (Cyclic): El DNI recibe continuamente los datos de imagen de salida desde el maestro a un usuario/lector de intervalo de tiempo definido, independientemente de si los datos han cambiado. 3.15 SOFTWARE DE CONFIGURACIÓN DE RED. Todas las E/S de los parámetros se configuran con el software, tal como en el DNI como utilidad de configuración, RSNetWorx, o el Administrador de DeviceNet y se almacena como parte de la configuración de la red. 58 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 3.15.1.1 Servicios de mensajería Las capacidades de cada dispositivo individual determinan el nivel de la mensajería si es compatible. Los tipos de mensajes soportados son: E/S de la Asamblea de mensajería (DNI responde). PCCC encapsulado de mensajería DeviceNet igual-igual (peer-to-peer). Dos condiciones deben cumplirse para acceder a las asambleas de E/S: Activar los datos (DNI Serie A) o de E/S Scan Enable (DNI Serie B) debe estar habilitado. El dispositivo DF1 debe ser el mantenimiento del latido del corazón. DNI Serie A es compatible con mensajes explícitos a los maestros de E/S a través de DeviceNet a un nivel mínimo. Sí, el DNI no es propiedad de un DeviceNet maestro, el DNI responde a mensajes explícitos y acepta juegos explícitos de mensajería para el maestro de E/S. Si el DNI es propiedad de un maestro DeviceNet, responde y las recibe, pero no puede aceptar conjuntos. En cualquier caso, el tamaño de datos debe ser de 16 palabras, incluso si las E/S son de menor tamaño. DNI Serie B proporciona la funcionalidad descrita anteriormente, excepto el tamaño de los datos es igual al tamaño configurado de E/S. Además, el DNI de la serie B puede responder a los mensajes explícitos a través de DeviceNet a sus explícitas de E/S si es propiedad de un dispositivo maestro DeviceNet no. Controlador Programable de Comunicaciones Comandos (PCCC) DeviceNet Mensajería/DF1 igual-igual (peer- to peer). Allen-Bradley con puertos RS-232 se comunica a través de mensajes PCCC. El DNI en capsulados mensajes PCCC para permitir una comunicación a través de DeviceNet. Este es un protocolo abierto, no patentado que puede ser aplicado por cualquiera que necesite un intercambio de información con un controlador Allen Bradley. El DNI es capaz de recibir el protocoloDF1, y enviar o recibirlo a través de DeviceNet. Esto permite que cualquier dispositivo existente de Allen-Bradley sea capaz de comunicarse a un controlador de Allen-Bradley y para utilizar el DNI debe comunicarse a través de DeviceNet. Para la Serie A DNI, la única condición es que el dispositivo tiene que ser capaz de entrar en una dirección de nodo de destino. El DNI utiliza la dirección de nodo de destino DF1 que se encuentra incorporado en el paquete de DF1para determinar dónde el DeviceNet tiene que enviar la información. Esta capacidad DF1 a DeviceNet le permite configurar una red igual-igual (peer-topeer). Mediante la programación estándar escalera de instrucciones lógicas con 59 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial mensaje y con dirección del destino, el mismo que el destino DNI (cuando no usa DNI Serie B sustitución de dirección), y el mensaje se en ruta a través de DeviceNet por el DNI. La figura 3.39 ilustra los tipos de mensajes: Figura 3. 38 Tipos de mensajes en una red DeviceNet. 3.16 PROGRAMACIÓN SOBRE LA RED DEVICENET. Acceso local a una red DeviceNet PCCC/DF1de mensajería permite que los dispositivos de programación puedan conectarse a una Red DeviceNet, y cargar/descargar/monitorear, e incluso editar programas del controlador conectado al destino DNI. Rockwell Software RSLogix500/RSLinx (versión 2 y superior) los usuarios pueden conectarse directamente a la red DeviceNet usando un KFD, PCD, o la interfaz PCI como se muestra en la figura 3.40. Figura 3. 39 Conexión a la red DeviceNet. 60 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial También puede utilizar un DNI conectado al puerto RS-232de la computadora para cargar/descargar los controladores de otros relacionados con los DNI en una red DeviceNet como se muestra en la figura 3.41. Figura 3. 40 Conexión a la red DeviceNet utilzando un DNI y puerto RS-232. Si los usuarios tienen que marcar en una red DeviceNet y tener acceso a los controladores conectados al DNI, se puede conectar un DNI en un módem. Ahora los usuarios pueden marcaren el módem y tener acceso a todos los DNI/controladores desde un sitio remoto tal y como se muestra en la figura 3.42. Figura 3. 41 Acceso remoto a DeviceNet. 3.17 MENSAJERÍA EXPLICITA (SERIE B SÓLO DNI). Mensajes explícitos, es el mecanismo que se utiliza para mover datos a través de la red DeviceNet. Todos los dispositivos de la red DeviceNet, ya sea que inicie o responde a algún tipo de mensaje explícito a leer bien (get) o escribir (set) datos. En la red que se muestra a continuación, el nodo 5 es un maestro (escáner) que posee un esclavo de E/S de datos en la red DeviceNet. Cuando el maestro interactúa 61 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial con sus esclavos (ya sea a través estroboscópica, encuestó, cíclico o COS conexiones), las comunicaciones utilizadas son mensajes de tipos específicos E/S. Si en los controladores MicroLogix en los nodos 10 y 30 se hace intercambio de datos, a través del DNI lo hacen mediante mensajes explícitos. 3.18 CONFIGURACION DE LA RED DEVICENET. 3.18.1 Configuración del DNI. DNI electrónico de datos para el software de configuración de red se necesita configurar el DNI, debe realizar su configuración de red, la configuración inicial sólo se realiza una vez. Después de que los archivos han sido salvados por la red se almacenan en el ordenador. Configuración de RSNetworx: siga estos pasos para cargar ambos archivos DNI en RSNetWorx. Como resultado obtendremos la ventana mostrada en la figura 3.43. 1. 2. 3. 4. 5. 6. Inicie RSNetWorx. Con RSNetWorx abierto, seleccione el menú Ver Herramientas. Seleccione Asistente de EDS. Seleccione Registrar un archivo EDS y siga las instrucciones. RSNetWorx está configurado para reconocer y configurar el DNI. Para localizar 1761-NET-DNI en la lista de archivos RSNetWorx, haga doble clic en las siguientes carpetas: Figura 3. 42 Ventana para cargar archivos desde DNI a RSNetWorx. 62 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 3.18.2 RSNetworx para DeviceNet Este software es la herramienta de configuración para una red DeviceNet. Está desarrollado para operar en la plataforma Windows. A través de este, se crea una representación gráfica de la red, agregando y/o quitando dispositivos, y se configuran todos sus parámetros y características. Todos los dispositivos conectados a la red DeviceNet son configurados con RSNetWorx. Entre las características de configuración se pueden destacar: Nombre y descripción del dispositivo. Dirección de nodo. Autobaud. Estado de falla. Método de comunicación: strobe, poll, cambio de estado y cíclico. ADR (reemplazo automático de dispositivo). En la figura 3.45 se muestra una captura de pantalla de este programa. Figura 3. 43 Configuración de DeviceNet Manager. 63 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial La comunicación entre el PC en el cual corre el programa RSNetWorx y la red DeviceNet se realiza por los siguientes medios: Por puerto de red si la plataforma de control posee un módulo de comunicación Ethernet/IP. Por la conexión de una interfaz de comunicación en el PC anfitrión del programa RSNetWorx, con lo cual, el PC puede ser configurado como un nodo más en la red. Por último, la conexión entre el programa RSNetWorx y la red DeviceNet es establecida por el servidor de comunicación RSLinx (ver parte 3.4). 3.18.3 RSLinx classic Este software es un servidor de comunicación que permite el enlace entre una red de la familia CIP, y los software de aplicación en entorno Windows. De esta forma, una red DeviceNet es posible ser configurada por RSNetWorx, así como su plataforma de control por RSLogix, dado que el software RSLinx classic este opera para soportar la comunicación. Entre otras funcionalidades que entrega este programa, se pueden mencionar: Como servidor de comunicación, establece la comunicación entre la red y los programas RSLogix5000 y RSNetWorx. Subir (Upload) un programa en lenguaje Ladder desde un PLC y modificarlo. Navegar por los dispositivos de la red y monitorear su estado. En la figura 3.46 se muestra una captura de pantalla de este programa. Figura 3. 44 Pantalla de RSLinx. 64 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial En programa RSLinx opera automáticamente desde los programas de configuración para la red DeviceNet, RSLogix 5000 y RSNetWorx. En la figura 3.47 se muestra cómo se establece una comunicación desde el programa RSLogix 500 hacia la red DeviceNet, en donde RSLinx efectúa su tarea de enlazar en forma automática. Figura 3. 45 RSLinx establece la comunicación entre un programa de plataforma Windows y la red. 3.18.4 Configuración de Drivers mediante RSLinx En esta sección se describe el proceso de configuración del driver necesario para realizar la comunicación entre la aplicación y la red DeviceNet. Existen dos alternativas de interfaz: Módulo 1770-KFD Tarjeta de PC (1784 PCD o PCID). Los pasos aquí descritos toman como referencia el módulo 1770 KFD: 1. Inicie la aplicación RSLinx ejecutando: Inicio > Programas > Rockwell Software >RSLinx>RSLinxClassic. 2. En el menú Communications de la ventana principal seleccione Configure Drivers como se indica en la figura 3.49. Figura 3. 46 Configuración de drivers. 65 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 3. De esta manera accederá a la ventana de adición de drivers de comunicación como se muestra en la figura 3.50. Figura 3. 47 Ventana de adición de drivers. 4. En la ventana de configuración de drivers presione clic izquierdo sobre la pestaña de drivers disponibles, a continuación seleccione la opción DeviceNet Drivers y de clic en el botón Add New como indica la figura 3.51. Figura 3. 48 Selección de DeviceNet drivers. 5. Posteriormente, en la ventana emergente seleccione el driver Allen Bradley 1770-KFD como se indica en la Figura 3.52 66 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial Figura 3. 49 Selección del driver 1770-KF 6. A continuación debe aparecer la ventana de configuración de Driver. Los parámetros en esta ventana dependerán de la conexión particular de su sistema (puerto COM, velocidad en baudios, dirección de nodo en la red DeviceNet). Posterior a la configuración dar clic en OK, entonces el sistema inicializa la interfaz. Al terminar se solicitará un nombre para el Driver creado como se indica en la figura 3.53. Figura 3. 50 Selección de puerto COM. 7. Si la configuración es correcta, al dar clic sobre OK se observará el driver creado en modo running como indica la Figura 3.54. Si existe algún error, el despliegue del escáner indicara un código de error que debe ser interpretado con ayuda del manual de usuario. 67 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial Figura 3. 51Driver en modo Running. 8. Para observar los dispositivos que están en línea, cierre la ventana Configure Drivers y seleccione el ícono RSWho, aparecerá la lista de dispositivos conectados a la red, se extienda el árbol 1770-KFD1, para ver los módulos conectados al adaptador como indica la figura 3.55. Figura 3. 52 Selección de RSWho para ver dispositivos conectados. 68 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 3.18.5 Configuración del escáner1770-KFD1 y los dispositivos de red mediante RSNetworx En esta sección emplearemos la aplicación RSNetworx. Esta es una herramienta software diseñada para configurar los dispositivos esclavos del escáner 1770-KFD1 DeviceNet. 1. Ejecute el programa RSNetworx que se encuentra en Inicio>Programas>Rockwell Software>RSNetworx>RSNetworx for DeviceNet. Una vez ha cargado la venta principal identifique las secciones: Hardware, Topología y Mensajes tal como muestra la figura 3.56. Cree un archivo nuevo y almacénelo con un nombre apropiado. Sección de Hardware Sección de Vista de Topología Sección de Mensajes Figura 3. 53 Ventana inicial del RSNetworxf or DeviceNet. 2. Seleccione el icono online para que la red realice una búsqueda automática de los dispositivos conectados (autobrowse). En seguida aparece la ventana de selección de ruta de comunicación con el driver. Elija el driver 1770-KFD-1 DeviceNet y de clic en OK como se indica en la 3.57. 69 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial Figura 3. 54 Ventana de selección de ruta de comunicación con el driver 3. Una ventana emergente le informará que debe cargar o descargar parámetros de configuración a los dispositivos de la red antes de verlos en línea. Presione OK para iniciar la búsqueda y confirmar la carga de dispositivos observe figura 3.58. Figura 3. 55 ventana emergente para confirmación de carga de dispositivos. 70 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 3.18.5.1 Configuración de las propiedades del scanner. 1. Dé doble clic sobre el ícono 1747-SDN, de esta manera accederá a la ventana de propiedades. En la pestaña General modifique el nombre y la dirección en la que se ubica el scanner en la red, según su diseño mostrado en la figura 3.59. Figura 3. 56 Modificación del nombre y la dirección en la que se ubica el scanner en la red . 2. Accedamos a la pestaña module para descargar la configuración del scanner al DeviceNet como se muestra en la figura 3.60. Figura 3. 57 Descarga de la configuración del scanner al DeviceNet. 71 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 3. Después de descargar la configuración al DeviceNet seleccionamos el numero de modulo que ocupa como se indica en la figura 3.61, para nuestro caso es el modulo Figura 3. 58 Ventana de selección de numero de modulo. 4. En la pestaña ScanList va a crear la lista de escaneo del 1747-SDN. Esta pestaña se divide en las secciones: Dispositivos Disponibles (AvailableDevices), y Lista de escaneo (Scanlist) tal como indica la figura 3.62. Mediante los controles ubicados entre las dos secciones puede adherir o quitar dispositivos de la Lista de escaneo. Figura 3. 59 Lista de escaneo del 1747-SDN. 72 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 5. Damos de alta cada elemento disponible primero con el 1761-NET-DNI y nos indica que editemos los parámetros y especifiquemos los tipos de entradas y salidas y el tamaño y asociar los archivos al scanner para obtener dato de entrado o salida, como indica la ventana de la figura 3.63. Figura 3. 60 Indicación para especificar tipos de entradas y salidas. 6. Editamos parámetros del DeviceNet como se muestra en la figura 3.64. Figura 3. 61 Edición de parámetros de DeviceNet. 73 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 7. Ya una vez configurada la interface de DeviceNet nótese que aparece en el recuadro de lista de escaneo mostrado en la figura 3.65. Figura 3. 62 Lista de escaneo. 8. Después procedemos a dar de alta los demás elementos que están colgados a la red DeviceNet como se muestra en la figura 3.66. Figura 3. 63 Alta de los elementos que forman la red DeviceNet. 74 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 9. Accesamos a la pestaña input (entradas) y encontramos las localidades de memoria que ocupan dos de los elementos de entradas montados en la red como se muestra en la figura 3.67. Figura 3. 64 Pestaña de entradas. 10. Accesamos a la pestaña output (salidas) y encontramos las localidades de memoria disponibles para el DeviceNet como se muestra en la figura 3.68. Figura 3. 65 Pestaña de salidas. 75 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 3.18.6 Configuración de las propiedades del 1761-NET-DNI. 1. En la red seleccionamos al 1761-NET-DNI damos doble clic para acceder a su configuración general como se muestra en la figura 3.69. Figura 3. 66 Configuración del 1761-NET-DNI 2. Hacemos clic en la pestaña de parámetros nos aparece una ventana la cual nos indica si queremos cargar o descargar la configuración desde el software del Device como se muestra en la figura 3.70. Figura 3. 67 Ventana de carga del software del DeviceNet 3. Accesamos a la ventana de parámetros mostrada en la figura 3.73. Figura 3. 68 Ventana de parámetros de entrada y salida. 76 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 4. Enseguida ubicamos la pestaña de entradas/salidas de DeviceNet mostrada en la figura 3.74. Figura 3. 69 Pestaña que muestra entradas y salidas de DeviceNet. 3.18.7 Configuración del sensor inductivo DeviceNet. 1. Damos doble clic en el sensor y despliega la venta de información general como se muestra en la figura 3.72 Figura 3. 70 Ventana de información general. 2. Damos clic en parámetros y nos indica si queremos cargar o descargar la configuración al dispositivo, se da clic izquierdo para aceptar cargar la configuración., enseguida aparecerá la ventana de descarga, como se muestra en la figura 3.73. 77 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial Figura 3. 71 Carga de configuración al dispositivo. 3. Damos clic en las pestañas de parámetros, configuración y datos de entrada y salida para verificar que la configuración del sensor sea la correcta, como se muestra en la figura 3.74. Figura 3. 72 Verificación de datos de entrada y salida. 78 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 3.18.8 Configuración del sensor fotoeléctrico DeviceNet. 1. Damos doble clic en el sensor y despliega la venta de información general como se muestra en la figura 3.75. Figura 3. 73 Ventana de información general. 2. Damos clic en parámetros y nos indica si queremos cargar o descargar la configuración al dispositivo lo cual se procede a cargar la configuración como se muestra en la figura 3.76. Figura 3. 74 Carga de configuración al dispositivo 79 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 3. Damos clic en las pestañas de parámetros, configuración y datos de entrada y salida para verificar que la configuración del sensor sea la correcta, como se muestra en la figura 3.77 Figura 3. 75 Verificación de datos de entrada y salida. 80 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 3.19 ENTRENADOR CON SISTEMA DE CONTROL INTEGRADO Y TODOS SUS ELEMENTOS. Fuente de alimentación Power Tap T de Deriación 1485PP1E4R5 Y 1485-T1E4 CABLE 1485R P2R5-C PLC SLC500 Red DeviceNet Sensor capacitivo Micrologix 1000 Sensor indctivo Interfaz DNI T de Derivación 1485P-P1E4-R5 Y 1485-T1E4 Cable 1485KP1F5-C 81 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 4 PROGRAMACIÓN Y CONCLUSIONES. En este capítulo se abordara lo que es la programación del entrenador y a las conclusiones a las que se llego al término de este trabajo. 82 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 4.1 SECUENCIA DE OPERACIÓN Y PROGRAMACIÓN. Los pasos que debe seguir el programa es el siguiente: Se colocan los dos elementos el de plástico y el de metal como se muestra en la figura 4.1 Figura 4. 1 Colocación de elementos plásticos y de metal. Se aproximan a los sensores al capacitivo y al inductivo donde censa al elemento de plástico y al elemento de metal como se muestra en la figura 4.2 Figura 4. 2 Sensor capacitivo e inductivo. 83 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial El elemento de metal una vez detectado se desliza por la segunda resbaladilla hacia la línea de ensamble a su vez, el elemento de plástico una vez detectado desciende por la primer resbaladilla y el solenoide rotativo lo acomoda de modo que se pueda ensamblar con el elemento de metal si el elemento de plástico no se detecta la línea de ensamble no se debe activar como se muestra en la figura 4.3. Figura 4. 3 Detección de elementos por medio de sensores. Ya una vez acomodadas se procede a ensamblar ambas piezas como se muestra en la figura 4.4 Figura 4. 4 Ensamble de piezas 84 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial Una vez ensamblas se deslizan sobre la banda de salida como se muestra en la figura 4.5 Figura 4. 5 Producto final. Pasa por el sensor fotoeléctrico el cual está conectado a la red DeviceNet el cual si detecta la pieza de plástico esta continua su paso por la línea de ensamble como se muestra en la figura 4.6 Figura 4. 6 Detección de pieza plástica. 85 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial En el siguiente paso interviene el sensor inductivo el cual su función es que en caso de detectar el metal lo expulse de la línea de ensamble esto ocurriría solo si no es detectada la pieza de plástico montada sobre la de metal, si esto no ocurre la pieza sigue su camino como se muestra en la siguiente figura 4.7 Figura 4. 7 Detección de metal por el sensor inductivo. Cuando el sensor inductivo detecta el ala pieza metálica la expulsa de la línea de ensamble como se muestra en la figura 4.8 Figura 4. 8 Expulsión de pieza metálica. 86 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 4.2 PROGRAMA MICROLOGIX 1000. Para que dicha secuencia funcione como se observa en las figuras antes mencionadas se procedió a realizar el siguiente programa en Micrologix 500 el cual se muestra en la figura 4.9. Figura 4. 9 programa controlador del entrenador 87 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial 4.3 PROGRAMACION DE PLC SLC500 A continuación se mostrara la programación del PLC SLC500 y las instrucciones empleadas para que se establezca la comunicación entre este PLC y el Micrologix 1000 4.3.1 Activación de la red DeviceNet. La red DeviceNet se activa por medio de un bit de configuración del scanner 1747SDN la cual en la salida de estado mapeado en la dirección O:6.0/0 4.3.2 Intercambio de mensajes. La instrucción MSG transfiere datos en paquetes, cada paquete de datos DH+ puede contener hasta 120 palabras si su transferencia de mensaje contiene más palabras que las que cabe en un paquete, la transferencia requiere más de un paquete de datos de transferencia. Cuantos más paquetes se transfieran más tiempo demora la transferencia 4.3.2.1 Comandos MSG Se debe seleccionar entre los siguientes comandos MSG cuando cuando se envían instrucciones MSG desde un procesador SLC a un procesador PLC. Estos comandos simplifican el envío de mensajes al eliminar la necesidad de crear un archivo de compatibilidad con el PLC como se muestra en la figura 4.10. Figura 4. 10 lista de comandos El procesador SLC sólo puede direccionar las palabras 0 a 255 en una tabla de datos en una instrucción MSG, el número máximo de palabras que puede leer desde, o 88 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial escribir a, un procesador PLC es 100 palabras. Se debe usar 14 palabras de datos enteros o de bit para el bloque de control. Este es el esquema del bloque de control si selecciona un PLC como dispositivo receptor como se muestra en la figura 4.11. Figura 4. 11 instrucciones del MSG Se debe Seleccionar entre los siguientes comandos cuando se envíe instrucciones MSG desde un PLC a un SLC como se muestra en la figura 4.12. Figura 4. 12 comandos de envió de instrucciones 89 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial Cuando decida cómo enviar datos a través de instrucciones MSG, tenga en cuenta los siguientes requisitos: El tamaño máximo de mensaje para procesadores PLC-5 es 100 palabras (200 bytes). El tamaño máximo de mensaje para procesadores SLC 5/04 es 112 palabras (224 bytes). Para leer/escribir desde el archivo de entrada, salida (lectura solamente), o estado SLC, especifique una dirección de la tabla de datos y especifique la dirección del archivo de entrada, salida o estado. Por ejemplo, S:37 para la palabra 37 del archivo de estado. Especifique direcciones de entrada/salida en formato lógico, por ejemplo O: 001 se refiere a la ranura 1como se muestra en la figura 4.13. Figura 4. 13 lectura y escritura de instrucciones Es indispensable realizar el intercambio de datos para actualizar las variables de entrada y salida que ambos PLC manejan, por lo tanto el intercambio de mensajes desde el PLC esclavo Micrologix 1000 hacia el PLC maestro SLC500. Intercambio de mensajes se realiza por medio de una instrucción de mensaje y se ejecuta para enviar los datos de entrada y salida del PLC esclavo para que el PLC maestro complete la secuencia de operación con respecto a los dos sensores de conectividad con el DeviceNet como se muestra en la figura 4.14 . 90 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial Figura 4. 14 Conectividad entre PLC maestro y PLC esclavo Y para que el DeviceNet funcione es necesario programar el PLC maestro el slc500 esto para que establezca una comunicación con el Micrologix 1000 es por eso que usaremos los bloques de comunicación MSG el cual su función es transfiere información desde un nodo hacia otro en la red de comunicación, cuando la instrucción se habilita la transferencia de mensaje está pendiente. La transferencia real se realiza durante el scan 4.4 DESCRIPCIÓN DE LA PROGRAMACIÓN DEL SLC500 En el renglón cero se pone una salida que es la de la activación del DeviceNet como se muestra en la figura 4.15. Figura 4. 15 Activación de salida DeviceNet En el primer renglón aquí se usa el bloque MSG se configura para que envié las instrucciones que le son enviadas desde el PLC esclavo hacia el PLC maestro como se muestra en la figura 4.16. 91 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial Figura 4. 16 Envió de datos del PLC esclavo hacia el PLC mestro En el segundo renglón se ocupa de nuevo la instrucción MSG pero ahora envía el mensaje del PLC esclavo hacia el PLC maestro como se muestra en la figura 4.17. Figura 4. 17 Envió de mensajes del PLC esclavo hacia el PLC maestro En los renglones tres y cuatro se dan de alta los dos sensores que son el fotoeléctrico y el inductivo el fotoeléctrico sin DeviceNet y el fotoeléctrico conectado a la red DeviceNet la lógica de programación es si el sensor inductivo sensa la pieza de metal es decir no trae pieza de plástico este activa el solenoide para que lo expulse y se vuelva a ensamblar como se muestra en la figura 4.18 Figura 4. 18 Coniguración de los sensores 92 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial En este último renglón se ocupa de nuevo la instrucción MSG para el envio de mensaje de salida del PLC maestro al PLC esclavo como se muestra en la figura 4.19. Figura 4. 19 Envió de mensajes de salida del PLC maestro al PLC esclavo 93 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial CONCLUSIONES El objetivo de la elaboración de la tesis es conocer el funcionamiento de una banda transportadora, su forma de elaboración, los materiales para su elaboración. Pero lo importante de esto es la tecnología de la tecnología que se le puede adaptar para un correcto funcionamiento. Toda esta tecnología adaptada a ella facilita las funciones de operación de una empresa en las líneas de envase, ensamble, transporte de materiales, etc. El entrenador contaba con tarjetas de circuito impreso después lo actualizaron a unas tarjetas de adquisición de datos, nuestro trabajo fue meterle nueva tecnología la cual en esta ocasión se le implemento al entrenador un PLC de la marca Micrologix 1000, un PLC SLC 500, la red DeviceNet, sensores inductivos y capacitivos los cuales van conectados a la red DeviceNet y otros sensores inductivo capacitivo y fotoeléctrico como elementos de entrada, todo este para que su función de ensamble mejore y sea más eficaz Una banda transportadora tiene muchas utilidades, como lo son, minería, agricultura y aplicaciones en la industria en general. Al tener una banda transportadora estamos garantizando un manejo mucho más fácil en el transporte de productos elaborados que pasan por distintas fases, como el envasado, rotulación, ensamblado, control de calidad, etc. Lo que nos lleva a simular a una menor escala el uso de estas tecnologías en el sector industrial por medio de la aplicación de conocimientos en control y automatización para optimizar el funcionamiento del ICT1. La unidad logro ser controlada por un PLC maestro, conectado a la red DeviceNet en dicha red también se conectaron dos sensores para el control de producción, a su vez, el PLC maestro tiene como PLC esclavo un MicroLogix 1000, el cual tiene como dispositivos de control sensores, solenoides y motores. La implementación de la Red DeviceNet permitió una mayor velocidad de comunicación basada en E/S modelo pregunta y respuesta. Es por eso que la rehabilitación del Entrenador de Control Industrial nos permitió implementar un sistema de comunicación que es usado actualmente en el sector industrial, así como la integración de sensores con una mayor capacidad de detección y que pueden interactuar con redes de comunicación a nivel industrial como lo es DeviceNet. 94 Rehabilitación del Sistema de Automatización de un Entrenador de Control Industrial BIBLIOGRAFIA: Módulos de E/S y controladores programables SLC 500™ (Boletines 1746 y 1747) http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/so/1747-so001_-esp.pdf DeviceNet Interface Catalog Number 1761-NET-DNI http://literature.rockwellautomation.com/idc/groups/literature/documents/in/1761-in002_-mup.pdf Controladores programables micrologix 1000 http://www.infoplc.net/descargas/36-rockwell/269-micrologix-1000-manual-de-referenciainstrucciones-de-programacion Juego de instrucciones de slc500 y micrologix 1000 http://pad.rbb.usm.cl/doc/6044493/10508_CONTROL_AUTOMATICO/1747_rm001a_es_p.pd f Devicenet interface http://www.artisan-scientific.com/72383.htm Documentation for the Bytronic Industrial Control Trainer http://www.artisan-scientific.com/72383.htm Guia Laboratorio DeviceNet V2 Tesis de Nilson. Capitulo V aspectos generales del estándar de comunicación industrial DeviceNet Campus Valladares, Wilson Rodolfo / Nacimba, Juan Carlos http://bibdigital.epn.edu.ec/bitstream/15000/2609/1/CD-3274.pdf 95
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