Brainchild BTC-9300 User Manual

UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA SEDE QUITO-CAMPUS SUR CARRERA DE INGENIERÍA EN SISTEMAS MENCIÓN ROBÓTICA E INTELIGENCIA ARTIFICIAL DESARROLLO

9 INDICE DE FIGURAS Figura 1.- DCS: Control Central. ... 31

99 4.2.1.1 LOGIN En esta etapa el usuario, sea administrador u operario, procede a identificarse dentro del programa, existirá por lo tanto

100 Cabe destacar que las tres funciones anteriores, se ejecutan a la vez, pudiendo acceder en cualquier momento a cualquier func

101 protocolo Modbus en software y ofrece la funcionalidad de maestro y esclavo. Usando la librería Modbus, los controladores de

102 PASO 3: VERIFICACIÓN DE INSTALACIÓN Una vez realizado la instalación, se abrió el programa LabVIEW y se comprobó la existencia de la librería

103 4.2.3.1.3 LECTURA-ESCRITURA BTC9300 – DAIO FASE 1: Lectura BTC9300 Figura 44.- Librería MODBUS en modo lectura más las etapas de conversió

104  Cantidad: Se indica el número de registros a leer. Dirección de inicio: 128 Cantidad: 2 Con esto queda establecido que las direccione

105 El valor del parámetro=        Para nuestro caso, los registros 128 y 129 son registros de lectura, que especificados en el

106 (valor numérico) como al slider que representa el comportamiento de tanque de agua y asignar mediante la propiedad VALUE de la caja de texto de

107 a.- Conversión Escritura BTC Figura 48.- Conversión de escritura de datos. Como se pudo evidenciar en la explicación para la lectura, se tom

108  Cabecera MBAP: Es un clúster que contiene el ID de transacción y el ID de la Unidad (explicados en la parte de lectura de datos).  ID de C

10 Figura 35.- Configuración de comunicación de PC-E. ... 95 Figura 36.- Parámetros de puer

109 b.- Descomposición de Valores DAIO: Figura 50.- Descomposición de valores de array Como resultado del paso anterior tenemos un arregl

110 La siguiente parte del programa controla la ejecución de tres procesos en un orden específico, proceso de llenado, de cocción y de vaciado, y p

111 FASE 2: Proceso de cocción Figura 53.- Control del proceso de cocción. En esta etapa se compara el valor de temperatura, si PV < SV, mi

112 4.2.3.2 INTOUCH 4.2.3.2.1 CONFIGURACIÓN- NODO1: BTC-9300 Figura 55.- Conexión de red BTC-9300 al PC. CONFIGURACION DEL MBENET El MBENET

113 2. Hacer clic en “Configure”, seleccionar “Topic Definition” y seleccionar “New”. Figura 57.- Acceso a configuración Modicon Ether

114 CONFIGURACION DEL CONTROLADOR BTC-9300 1. Abrir el programa Intouch. Figura 59.- Ubicación del programa Intouch. 2. Hacer clic en “Specia

115 3. Ingresar los datos en la pantalla. Figura 61.- Creación del acceso al controlador BTC-9300.  Access Name: “BTC”, es un nombre cualquie

116 CONFIGURACION DEL OPC SERVER El OPC SERVER de la Marca BRAINCHILD permite la conectividad entre el computador y la tarjeta DAIO. De

117  Para agregar una conexión, haga clic en .  Type: “OPC Server”.  Comment: “Comentario”.  Protocol: Se selecciona el tipo de protocolo

118  Name: Ingresar el nombre, por ejemplo, DAIO, nombre del equipo que deseo conectar.  Ip Address: Ingresar la dirección IP del equipo PCE “

11 Figura 68.- Creación de la variable TEMP_PV dentro del OPC Modbus TCP. ... 118 Figura 69.- Creación de la variable TEMP_SV dentr

119  Starting address: “4”, es la dirección MODBUS de acuerdo al manual del equipo DAIO para la entrada de PT100.  Register/Relay Ty

120 CONFIGURACION DEL OPCLINK Este programa de la marca WONDERWARE permite la conectividad entre el INTOUCH y el OPCSERVER, debe ser conf

121 3. Ingresar los datos. Figura 72.- Configuración de la tarjeta DAIO en el OPCLink.  Topic Name: “DAIO”, ingresar un nombre cualquiera. 

122 2. Hacer clic en “Special” - “Access Names” y luego hacer clic en “Add”. Figura 74.- Creación de nombres del acceso desde Intouch para la DA

123 CAPÍTULO 5. IMPLEMENTACIÓN Y PRUEBAS 5.1 VALIDACIÓN Y PRUEBAS FUNCIONALES. 5.1.1 LIBRERÍA MODBUS TCP PARA LABVIEW Al momento del desar

124 valor de SV sólo sea escrito siempre y cuando se pulse un botón para dicho propósito, caso contrario no escriba ningún valor SV.

125 5.1.4.2 CONEXIÓN RECOMENDADO EN EL BTC9300 Figura 77.- Diagrama de conexión recomendado por el fabricante de BTC-9300.72 De las pruebas re

126 Todos los equipos han sido validados referentes a sus entradas que están siendo usadas en la aplicación. Las desviaciones entre la

127 5.2 ELABORACIÓN DE MANUAL TÉCNICO Y DE USUARIO 5.2.1 MANUAL TÉCNICO (Ver Anexo 2). 5.2.2 MANUAL DE USUARIO-INTOUCH (Ver Anexo 3).

128 CAPÍTULO 6. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES 6.1 CONCLUSIONES.  Con la ejecución de la presente tesis, se ha concluido con éxito el desarro

12 INDICE DE TABLAS Tabla 1.- Funciones básicas y códigos de operación del protocolo MODBUS. ... 45 Tabla 2.- Diferencias técnicas

129 fue posible leer-escribir registros y datos discretos sobre diversos equipos que conforman la red.  En el módulo implementado se integr

130  La elección del enlace de comunicación de equipos de distintas tecnologías debe ser cuidadosa, no siempre los protocolos abiertos como el ca

131 BIBLIOGRAFIA -Libros: [ 1 ] LAJARA, José y PELEGRI, José, LabVIEW. Entorno gráfico de programación. Alfa Omega Grupo Editor, México.

132 [ 6 ] Comunicación con RS-485 y MODBUS, Automatización Avanzada 2011 Francisco Andrés Candelas Herías, Universidad de Alicante http:/

133 ANEXOS

134 INDICE DE ANEXOS Anexo 1.- Diagrama eléctrico del módulo didáctico autónomo ... 135 Anexo 2.- Manual Técnico del Usu

135 Anexo 1.- Diagrama eléctrico del módulo didáctico autónomo

136

137 Anexo 2.- Manual Técnico del Usuario

138 1. INTRODUCCIÓN El presente manual detalla el funcionamiento del módulo didáctico autónomo para ventas de la empresa ECUAINSETEC Cía. Lt

13 PRESENTACIÓN El presente trabajo de tesis consistió en desarrollar software HMI SCADA e implementar sobre un módulo didáctico autóno

139 Si el valor simulado (PV74) es mayor o igual al valor establecido (SV75), procede a cerrar la válvula de paso de agua y se enciende la llama pa

140 4. NOMENCLATURA SCADA: Supervisory Control and Data Adquisition OPC: OLE for Process Control IO-DAIO: Digital + Analog Inputs and Outp

141  Conectar el cable de Red desde el HMI al switch.  Conectar el adaptador a la Laptop.  Conectar el cable de red entre la Laptop y el Swit

142 Anexo 3.- Manual de Usuario-Intouch

143  Abrir el programa Modicon Ethernet.  Abrir el programa OPCLink.

144  Abrir el programa Intouch Window Viewer. Se despliega el menú principal de la aplicación.  Presionar el botón “ACCESO” en la barra de m

145 Presionar el botón ingreso.  De acuerdo al usuario seleccionado puede escoger los botones habilitados:  PROCESO  GRAFICA

146 MENÚ PROCESO Es el mímico que representa al proceso controlado, en este menú permite cambiar los valores de consigna del nivel y como

147 MENÚ GRAFICAS En este menú permite visualizar las gráficas de tendencias de las variables del proceso en tiempo real e históri

148 Anexo 4.- Manual de Usuario-LabVIEW

14 RESUMEN Durante el trabajo de ventas en la empresa ECUAINSETEC Cia. Ltda. se evidenció la dificultad de obtener citas con los cliente para pode

149 1. INTRODUCCIÓN El presente manual tiene la finalidad de ayudar al usuario final en el manejo del proceso de monitorización y cont

150 El software desarrollado en LabVIEW consta de las siguientes partes: Módulo de identificación (Login): Cuya función es identificar y a

151 Para salir hay dos opciones, el botón LOGOUT y LOGOUT & SALIR, la diferencia radica en que con el primero se finaliza la se

152 5. VISUALIZACIÓN DE GRÁFICOS 6. ALARMAS Permite visualizar en tiempo real el comportamiento de las señales de PV y SV, tanto de nivel de

15  MÓDULO DE COMUNICACIÓN o Protocolo de campo Modbus RTU sobre red RS-485 o Protocolo de aplicación Modbus TCP sobre red Ethernet  MÓDULO D

16

17 CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN 1.1 ANTECEDENTES ECUAINSETEC Cía. Ltda. con su oficina principal en la ciudad de Quito y sucursales en

18 1.2 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Durante el proceso de venta de equipos de automatización se requiere realizar demostraciones de l

1 DECLARACIÓN Nosotros, Carrión Naranjo Marcia Fernanda y Romero Tigmasa Cristian Ramiro, declaramos bajo juramento que el trabajo

19  Determinar y desarrollar en el software más conveniente una implementación de usuario que permita la monitorización, registro, adquisición

20 1.5 ALCANCE Este sistema simula el control de un lazo cerrado y está compuesto por los siguientes módulos: 1.5.1 MÓDULO DE ADQUISICIÓN D

21 CAPÍTULO 2. MARCO TEÓRICO 2.1 SISTEMAS HMI/SCADA 2.1.1 SISTEMAS HMI La sigla HMI2 es la abreviación en ingles de Interfaz Hombre Máquin

22 Históricos: Es la capacidad de muestrear y almacenar en archivos, datos del proceso a una determinada frecuencia. Este almacenamiento de

23 Las tareas de Supervisión y Control generalmente están más relacionadas con el software SCADA, en él, el operador puede visualizar e

24  Todo sistema debe tener arquitectura abierta, es decir, debe permitir su crecimiento y expansión, así como deben poder adecu

25 Almacenamiento de información histórica: Se cuenta con la opción de almacenar los datos adquiridos, esta información puede analizarse posteriorm

26 sistema SCADA debería ser pequeña generalmente la velocidad de transmisión de los modem suele ser pequeño. Muchas veces 300bps (bits

27 (como C, Basic, etc.). También se encarga del almacenamiento y procesado ordenado de los datos, de forma que otra aplicación o dispositivo pueda

28 La conexión entre el RTU y los dispositivos de Campo es muchas veces realizados vía conductor eléctrico. Usualmente, el RTU provee la potencia p

2 CERTIFICACIÓN Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por Carrión Naranjo Marcia Fernanda y Romero Tigmasa Cristian Ramiro bajo m

29 Un detalle que a veces no se toma en cuenta es que los sensores actuadores y el cableado entre ellos también cuestan, generalmen

30 El costo de los trabajos de ingeniería puede llegar a representar el 50% del costo total del proyecto a diferencia de proyectos no automatizados

31 electrónica de panel. Inicialmente utilizaron visualizadores (displays) discretos de panel como sucedía con la instrumentación de entonc

32 Figura 2.- DCS: Control Distribuido.13 2.2.2 COMPARACIÓN ENTRE UN SISTEMA CENTRALIZADO Y OTRO DISTRIBUIDO Estos sistemas evolucionaro

33  Manejo de base de datos relacional.  Paquetes de hoja de cálculo.  Capacidad de control estadístico de procesos.  Sistemas expertos. 

34  Sistemas de manejo de base de datos relacional distribuidos.  Programación orientada al objeto.  Ingeniería de software asistida por comp

35 La irrupción de los microprocesadores en la industria ha posibilitado su integración a redes de comunicación con importantes ventajas, entre las

36 2.3.2.1 NIVELES16 La integración de los diferentes equipos y dispositivos existentes en una planta se hace dividiendo las tareas entre

37 Esta estructura no es universal, varía con el tamaño del proceso y sus características particulares. Además, para cualquiera de los nivel

38 2.3.3.1 PROFIBUS Es un bus de campo impulsado por fabricantes alemanes:  Estándar abierto bajo norma DIN 19.245.  Variantes: Profibus DP,

3 DEDICATORIA A mi amado esposo Víctor, a mi hija Shirley, a mis padres Segundo y Elida, a ECUAINSETEC- Gerardo Castro, a mi tutor Ing. Pillajo

39 2.3.3.3 BITBUS Es una marca registrada por Intel:  Cedido a dominio público: protocolo abierto.  Alta velocidad y bajo coste.  Cumple la

40 lazos complejos de control de procesos y automatización. Está orientado principalmente a la interconexión de dispositivos en industrias

41 datos. Los otros transmisores tienen que encontrarse en ese momento en estado ultra ohmio. La norma RS485 define solamente las especificaciones

42 índice "A" o "-", mientras que la línea no invertida lleva "B" o "+". El receptor evalúa

43 En la instalación tiene que cuidarse de la polaridad correcta de los pares de cables, puesto que una polaridad falsa lleva a una inversión de

44 La comunicación es asíncrona y las velocidades de transmisión previstas van desde los 75 baudios a 19.200 baudios. La máxima distancia entre est

45 Figura 6.- Trama genérica del mensaje según el código empleado.21 Número de esclavo (1 byte): Permite direccionar un máximo de 63 esclavo

46 Campo de subfunciones/datos (n bytes): Este campo suele contener, en primer lugar, los parámetros necesarios para ejecutar la

47 2.3.5.4 NIVEL DE APLICACIÓN Como se ha dicho a nivel general de buses de campo, el nivel de aplicación de MODBUS no está cubier

48 distribuida, siendo el protocolo más popular entre los fabricantes de este tipo de componentes25. La combinación de una red física

4 INDICE DE CONTENIDO DECLARACIÓN ...

49 Si disponemos de una Intranet de altas prestaciones con conmutadores Ethernet de alta velocidad, la situación es totalmente diferente. En teorí

50 2.3.6 OPC (OLE for Process Control) 2.3.6.1 INTRODUCCIÓN La arquitectura informática para la industria de proceso incluye los diferentes n

51 Figura 9.- Semejanza del sistema OPC con los sistemas tradicionales.28 OPC proporciona un mecanismo para extraer datos de una fuente y comuni

52 Figura 10.- Integración de sistemas heterogéneos con OPC.29 Figura 11.- Arquitectura general y componentes OPC.30 2.3.6.2 ARQUITECTURA U

53 grupo. Un grupo puede ser público, es decir, compartido por varios clientes OPC.  El objeto ítem: representa conexiones a fuentes d

54 CAPÍTULO 3. ANÁLISIS DE FACTIBILIDAD 3.1 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DE EQUIPOS UTILIZADOS VS. EQUIPOS DISPONIBLES EN EL MERCADO  PANT

55 HMI BrainChild SIMATIC HMI-450 TP-177B 4” 1x ETHERNET RJ-45 10/100 Mbps RJ-45 10/100 Mbps 1x USB 1.1 USB Host, carga máxima 500 mA. USB Host,

56 CONTROLADORES WATTLO COEL OMROM BRAINCHILD CLS-200 HW-4100 E5CN BTC-9300 Tiempo de muestreo 1200-38400 baudios 250ms Temperatura de op

57 CONTROLADORES WATTLO COEL OMROM BRAINCHILD CLS-200 HW-4100 E5CN BTC-9300 Salida Triac 1A / 240 VAC, SSR X Voltaje de pulso para drive

58  SENSOR DE TEMPERATURA PT-100 TERMOSTATOS PT-100 PARA LA INDUSTRIA DE PROCESO MARCA BRAINCHILD IMT SICK ENDRESS + HAUSER DISEÑO MODELO

5 2.2.2 COMPARACIÓN ENTRE UN SISTEMA CENTRALIZADO Y OTRO DISTRIBUIDO ...

59  Módulo de Adquisición de Datos DAIO.  Sensor de temperatura PT-100. 3.1.1 HMI – 450 (INTERFACE HOMBRE-MÁQUINA) Figura 12.- Pantalla H

60  PROFIBUS, PROFINET, DeviceNet, EtherNet / IP.  CANOpen, EtherCAT, CC-Link, Bluetooth  Entrada de vídeo, entrada / salida de audio, 128/51

61 3.1.2 CONVERSOR DE PROTOCOLO PC-E Figura 13.- Conversor PC-E33 El conversor Ethernet / Serial, permite a los dispositivos serial,

62 Servidor web permite configurar la dirección IP, el formato de datos en serie y los modos de funcionamiento. El servidor web puede acceder

63 3.1.3 CONTROLADOR BTC-9300 Figura 14.- Controlador BTC-9300.35 BTC-9300 Lógica Difusa + controlador PID basado en un microprocesa

64 Se incorpora el selftune, se puede utilizar para optimizar los parámetros de control tan pronto como resultado del control no deseado que se obs

65 3.1.3.1 DIAGRAMA DE BLOQUES LOGICA DIFUSA+ PID Figura 15.- Diagrama de Bloques Lógica Difusa +PID.36 La función de la Lógica Difusa es ajus

66 3.1.3.2 PUERTO DE PROGRAMACIÓN Y DIP SWITCH Figura 17.- Programación de DIP Switch BTC-9300.38 El puerto de programación se utiliza para la

67 Cuando la unidad sale de fábrica, el interruptor DIP se ajusta de manera que el TC y RTD son seleccionados para la entrada 1 y todos lo

68 3.1.3.4 NORMAS DE PROTECCIÓN PRIMER NÚMERO: Protección contra sólidos SEGUNDO NÚMERO: Protección contra sólidos TERCER NÚMERO: Protección c

6 3.1.3.4 NORMAS DE PROTECCIÓN ... 68 3.1.3.5 REGISTROS DE DIRECCIONE

69 3.1.5 MODULO DE ADQUISICIÓN DE DATOS I/O-DAIO Figura 18.- Módulo IO/DAIO.42 Son sistema modulares de IO BrainChild es innovadora, ofrece u

70 10V), corriente (0 a 20 mA) o tensión (0-10V) de salida y entradas y salidas digitales. 3.1.5.1 ENTRADAS RTD Hay dos entradas d

71 La resolución es 12 bits, por lo que escribir un valor en el registro Modbus para cada salida de 0 -4095 daría una corriente de salida de 0

72 Un temporizador de vigilancia de salida se puede configurar para desactivar todas las salidas, si no ha habido ninguna comunicación con el módu

73 TIPO DE SALIDA RANGO RESOLUCIÓN 1 0 – 4095 12 bits 2 0 - 20.000mA 1uA 3 +/- 20.000mA 1uA Desviación 100ppm/°C Precisión 0.2% del Rango Ais

74 ENTRADAS DIGITALES Puntos de entrada 4 Rango de Voltaje de entrada 10 - 26 Vdc Entrada de Corriente por entrada 4mA a 12Vdc / 8mA a 24 Vdc C

75 INTERRUPTOR FUNCIÓN DESCRIPCIÓN 1 ID NODO +1 ID nodo del 0 a 127 se creó usando los interruptores 1 a 7 2 ID NODO +2 " 3 ID NODO +4 "

76 3.1.5.8 CONFIGURACIÓN DE LOS PUENTES 3.1.5.8.1 CORRIENTE DE ENTRADA Y SALIDA Las entradas analógicas se pueden configurar como un 0

77 Figura 23.- Configuración de jumpers para voltaje de E/S análogas DAIO.49 3.1.5.9 REGISTROS DE DIRECCIONES Tabla 12.- Registros de direcci

78 Es un sensor de temperatura PT-100, basa su funcionamiento en la variación de la resistencia a cambios de temperatura del medio. El elemento de

7 4.1.4 SISTEMAS DE ADQUISICIÓN DE DATOS ... 94 4.1.4.1 CONVERSOR PC-E ...

79 3.1.6.1 CARACTERÍSTICAS BÁSICAS PARA SELECCIONAR UN SENSOR Figura 25.- Partes de un sensor de temperatura. 54 Existen 3 modos de co

80 El modo más sencillo de conexión (pero menos recomendado) es con solo dos cables. En este caso las resistencias de los cable

81 El método de 4 hilos es el más preciso de todos, los 4 cables pueden ser distintos (distinta resistencia) pero el instrumento lector es más cost

82 control y diseño) y el permitir la entrada a la informática a profesionales de cualquier otro campo. LabVIEW consigue combinarse con todo tipo d

83 Los programas en LabVIEW son llamados instrumentos virtuales (VIs) Para los amantes de lo complejo, con LabVIEW pueden crearse program

84 Con Lookout, se puede crear representaciones gráficas en una pantalla de computadora de dispositivos mundiales reales tales como inter

85 3.2.3 INTOUCH El software InTouch ofrece funciones de visualización gráfica que llevan sus capacidades de gestión de operacione

86  Graficación de tendencias históricas integradas y en tiempo real.  Integración con controles Microsoft ActiveX y controles .NET.  Librerí

87 3.3 ESTUDIO FINANCIERO DE HARDWARE Y SOFTWARE. Tabla 16.- Cuadro técnico de comparación de controladores. Tabla 17.- Cuadro técnico de

88 Tabla 19.- Cuadro técnico de comparación de software SCADA El estudio financiero de hardware y software contemplado en las tablas 1

8 5.1.2 LECTURA DE REGISTRO DEL DISPOSITIVO BTC 9300 ... 123 5.1.3 ESCRITURA DE REGISTRO EN EL DISPOSITIVO BTC 9300 ...

89 CAPÍTULO 4. DESARROLLO E IMPLEMENTACIÓN DE HARDWARE Y SOFTWARE 4.1 HARDWARE 4.1.1 DIAGRAMAS DE CONECTIVIDAD 4.1.1.1 DIAGRAMA ELEC

90 4.1.1.2 DIAGRAMA DE BLOQUES Figura 29.- Diagrama de bloques del módulo didáctico autónomo. El propósito es permitir la monitorización, pro

91 4.1.2 SENSORES Y ACTUADORES 4.1.2.1 SENSOR DE TEMPERATURA PT-100 4.1.2.1.1 CONEXIÓN ELECTRICA Figura 30.- Conexión eléctrica PT-100 de

92 4.1.3.1 CONTROLADOR DE TEMPERATURA BTC-9300 4.1.3.1.1 CODIFICACIÓN Figura 32.- Codificación del BTC-9300 seleccionado. 4.1.3.1.2 CONFIGUR

93  Seguridades: Todos los parámetros son seleccionados, se requiere esto para realizar los ajustes de programación. 4.1.3.1.3 PARÁMET

94 4.1.3.1.4 CONEXIÓN FÍSICA ENTRADA ANALÓGA Figura 33.- Conexión de la entrada análoga del BTC-9300.65 Para la entrada 1 se conecta la señal

95  Module IP: Dirección IP, debe estar dentro de la misma subred correspondiente a la PC  Default Gateway: El valor asignado es “192.168.0.1”.

96 Figura 36.- Parámetros de puerto de comunicación para la PC-E La figura muestra la configuración cargada en el equipo PC-E, que cumple con la

97 4.1.4.2.2 CONEXIÓN FÍSICA PT100 Y SEÑAL 4-20mA Figura 38.- Conexión física PT-100 y señal de 4-20mA. 67

98 4.2 SOFTWARE 4.2.1 DIAGRAMAS FUNCIONALES Figura 39.- Diagrama funcional del programa SCADA. Para el desarrollo del software, existe