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ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL
FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA
ACTUALIZACIÓN DE CONTROLADORES E IMPLEMENTACIÓN DE UNA RED ETHERNET PARA LA LÍNEA DE ENVASADO DE
CERVECERÍA ANDINA S.A.
PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO DE INGENIERO EN ELECTRÓNICA Y CONTROL
BEDOYA CHICO, WILLIAM XAVIER MONTERO HIDALGO, DIEGO DAVID
DIRECTOR: Ing. JORGE MOLINA
Quito, Octubre 2007
DECLARACIÓN
Nosotros, William Xavier Bedoya Chico y Diego David Montero Hidalgo, declaramos bajo juramento que el trabajo aquí descrito es de nuestra autoría; que no ha sido previamente presentada para ningún grado o calificación profesional; y, que hemos consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este documento.
A través de la presente declaración cedemos nuestros derechos de propiedad intelectual correspondientes a este trabajo, a la Escuela Politécnica Nacional, según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por la normatividad institucional vigente.
William Bedoya Diego Montero
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo fue desarrollado por William Bedoya y Diego Montero, bajo mi supervisión.
________________________ Jorge Molina
DIRECTOR DEL PROYECTO
AGRADECIMIENTO
A Dios por darme salud, paciencia y constancia, gracias a las cuales e logrado concluir este proyecto.
Al Ing. Jorge Molina por dirigir este proyecto y brindarnos su apoyo incondicional durante la realización del mismo.
Al Ing. Juan Carlos Cifuentes, por brindarnos la oportunidad de realizar este proyecto.
A Bayron y Jorge ingenieros de envase, por su apoyo constante durante la realización de este proyecto.
A Fabián por su ayuda incondicional, su buen humor y por siempre recordarnos que no estábamos realizando este proyecto en una empresa de agua potable.
A Guillermo Pérez por su colaboración constante a favor de este proyecto.
A mis padres por su apoyo incondicional, esfuerzo, y confianza en todas las etapas de mi vida.
A toda mi familia que de una u otra forma me apoyaron, en especial a mis tíos Esthela y Juan por su apoyo constante y desinteresado durante mi vida universitaria.
A los papichulos.
AGRADECIMIENTO
Quiero hacer un profundo agradecimiento al ingeniero Jorge Molina por la ayuda prestada en el desarrollo de este proyecto.
Un especial agradecimiento a los ingenieros Juan Carlos Cifuentes, Bayron Moya y Jorge Bolaños por las enseñanzas compartidas y las que me pude “robar” al trabajar con ustedes.
A todos los amigos de Cervecería, no los enumero porque no quiero que nadie se quede fuera, pero ésta va por Ustedes.
Agradezco también a mis padres y hermano por las enseñanzas de toda una vida.
A los amigos de barrio por siempre creer en mí.
A los amigos de la escuela por su amistad y por hacer más llevadera la vida universitaria. Lo mejor que me dejaron estos años ha sido haberles conocido Henry, Fernando, Miguel Ángel, Bolo, Iván, Loco, Jota y todos. Que nadie se recienta si no está enumerado… Si lees esto porque sabes quien soy, entonces eres mi amigo.
A todas las personas que alguna vez influenciaron mi vida para bien o para mal, haciendo posible que yo esté, en este momento, escribiendo estas líneas. Soy un fiel creyente de la causalidad y por lo tanto estoy convencido que si alguno de Ustedes me hubiera faltado las cosas no hubiesen sido así; y, así me gusta que sean, por eso gracias.
A los nuevos amigos de IAPI, por la compresión y empuje brindado en la etapa final de este proyecto.
A mi compañero William.
Y al final, agradezco a la vida por todo lo que me ha dado. Como no quisiera que fueras mujer…
Diego (Teseo)
DEDICATORIA
A mis Padres, Obdulia y Marcelo.
Y mi hermano, Fabricio.
William
DEDICATORIA
A mis Padres, Gudberto y Enith.
A mi hermano, José.
A ti, Silvana.
A mi hijo, Audren.
A la vida, por haberme dado tanto.
Diego (Teseo)
I
CONTENIDO
RESUMEN .............................................................................................................. I
PRESENTACIÓN.................................................................................................. III
CAPÍTULO 1 .......................................................................................................... 1
1 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO .................................................................. 1
1.1 INTRODUCCIÓN............................................................................................................................. 1
1.2 ALCANCE DEL PROYECTO ........................................................................................................ 1
1.3 LA LÍNEA 3 DE ENVASE............................................................................................................... 21.3.1 DESCRIPCIÓN Y FUNCIÓN DE LAS MÁQUINAS MÁS IMPORTANTES............................ 3
1.3.1.1 DESPALETIZADORA ........................................................................................................ 31.3.1.2 TRANSPORTADOR DE CAJAS ........................................................................................ 31.3.1.3 DESENCAJONADORA ...................................................................................................... 31.3.1.4 LAVADORA DE BOTELLAS ............................................................................................ 41.3.1.5 TRANSPORTADOR DE ENVASES ETAPA 1.................................................................. 41.3.1.6 INSPECTORES DE ENVASE LIMPIO .............................................................................. 41.3.1.7 ENVASADORAS................................................................................................................. 41.3.1.8 PASTEURIZADOR.............................................................................................................. 51.3.1.9 TRANSPORTADOR DE ENVASES ETAPA 2.................................................................. 51.3.1.10 ETIQUETADORAS ............................................................................................................. 51.3.1.11 INSPECTORES DE ENVASE LLENO............................................................................... 51.3.1.12 ENCAJONADORA.............................................................................................................. 61.3.1.13 PALETIZADORA................................................................................................................ 6
1.4 CONDICIONES INICIALES .......................................................................................................... 81.4.1 CONDICIÓN INICIAL DE LA LAVADORA DE BOTELLAS .................................................. 91.4.2 CONDICIÓN INICIAL DEL PASTEURIZADOR ..................................................................... 101.4.3 CONDICIÓN INICIAL DE LA ENVASADORA 1.................................................................... 111.4.4 CONDICIÓN INICIAL DE LA ENVASADORA 2.................................................................... 121.4.5 HMIs ANTIGUOS ....................................................................................................................... 13
1.5 REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA DE MONITOREO ........................................................ 14
CAPÍTULO 2 ........................................................................................................ 16
2 DISEÑO DEL SISTEMA DE MONITOREO .................................................. 16
2.1 LINEAMIENTOS BÁSICOS DE UN SISTEMA DE MONITOREO........................................ 16
2.2 OBJETIVOS Y ALCANCES ESPECÍFICOS DEL PROYECTO............................................. 17
2.3 DISEÑO DE LA RED DE COMUNICACIONES ....................................................................... 182.3.1 TOPOLOGÍA DE RED................................................................................................................ 192.3.2 ESTIMACIÓN DEL TRÁFICO DE RED ................................................................................... 222.3.3 SELECCIÓN DE COMPONENTES ........................................................................................... 24
2.3.3.1 ELEMENTOS ACTIVOS .................................................................................................. 25
II
2.3.3.2 ELEMENTOS PASIVOS ................................................................................................... 272.3.4 RESUMEN DE DIRECCIONES ................................................................................................. 342.3.5 EL COMPUTADOR COMO ELEMENTO DE RED.................................................................. 35
2.4 MIGRACIÓN DE PLCs ................................................................................................................. 382.4.1 SELECCIÓN DE PLCs................................................................................................................ 39
2.4.1.1 PLC DE LAVADORA DE BOTELLAS............................................................................ 442.4.1.2 PLC DEL PASTEURIZADOR........................................................................................... 452.4.1.3 PLC DE ENVASADORAS ................................................................................................ 462.4.1.4 VISUALIZADORES.......................................................................................................... 46
2.5 COSTOS GENERALES DEL PROYECTO ................................................................................ 49
CAPÍTULO 3 ........................................................................................................ 51
3 DISEÑO DE LA INTERFAZ HOMBRE - MAQUINA..................................... 51
3.1 CARACTERÍSTICAS GENERALES........................................................................................... 51
3.2 ENLACE PLCs - SERVIDOR DE APLICACIÓN ..................................................................... 52
3.3 COMUNICACIÓN SERVIDOR DE APLICACIÓN - CLIENTE ............................................. 55
3.4 ENLACE SERVIDOR DE APLICACIÓN - BASE DE DATOS ................................................ 57
3.5 DISEÑO DE PANTALLAS DE MONITOREO........................................................................... 623.5.1 PANTALLA PRINCIPAL ........................................................................................................... 623.5.2 PANTALLAS DE TENDENCIAS E HISTÓRICOS................................................................... 643.5.3 PANTALLAS PARA CONSULTA A LA BASE DE DATOS ................................................... 653.5.4 PANTALLA DE MONITOREO DE RED .................................................................................. 663.5.5 PANTALLA DE RESET DE CONTADORES ........................................................................... 67
CAPÍTULO 4 ........................................................................................................ 69
4 INSTALACIÓN DE EQUIPOS Y PRUEBAS................................................. 69
4.1 INSTALACIÓN DE PLCs Y VISUALIZADORES..................................................................... 694.1.1 INSTALACIÓN DEL PLC DE LA LAVADORA DE BOTELLAS........................................... 73
4.1.1.1 PRUEBAS .......................................................................................................................... 754.1.2 INSTALACIÓN DEL PLC DEL PASTEURIZADOR................................................................ 76
4.1.2.1 PRUEBAS .......................................................................................................................... 774.1.3 INSTALACIÓN DEL PLC DE LAS ENVASADORAS............................................................. 78
4.1.3.1 PRUEBAS .......................................................................................................................... 81
4.2 INSTALACIÓN DE DISPOSITIVOS DE RED........................................................................... 824.2.1 CONEXIÓN DE FIBRA ÓPTICA............................................................................................... 824.2.2 CABLEADO SFTP ...................................................................................................................... 824.2.3 INSTALACIÓN DE CONMUTADORES................................................................................... 83
4.2.3.1 PRUEBAS .......................................................................................................................... 85
4.3 RECONFIGURACIÓN DE EQUIPOS EXISTENTES............................................................... 864.3.1 PLCs ETIQUETADORAS........................................................................................................... 864.3.2 PLCs DE LOS TRANSPORTADORES DE ENVASE ............................................................... 874.3.3 HMIs DE LAS ETIQUETADORAS............................................................................................ 88
4.4 PRUEBAS DE CONEXIÓN ENTRE SERVIDOR DE APLICACIÓN Y RED DE PLCs....... 89
III
CAPÍTULO 5 ........................................................................................................ 91
5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES................................................ 91
5.1 CONCLUSIONES........................................................................................................................... 91
5.2 RECOMENDACIONES................................................................................................................. 92
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.................................................................... 93
I
RESUMEN
En este proyecto se realiza la migración de 4 controladores lógicos programables
a una nueva generación, la implementación de una red Ethernet y el diseño y
puesta en marcha de una aplicación para presentar datos de producción y fallas
de las máquinas que constituyen la línea 3 de la sección de envasado de la planta
Quito de la Compañía de Cervezas Nacionales.
En la línea 3 de envase existía un sistema de supervisión cuya función era la de
mostrar datos de producción. El sistema estaba constituido por un PLC que hacía
las veces de maestro de comunicaciones y que entregaba los datos a un
computador en el que residía una aplicación HMI desarrollada con el software PL7
PRO de Telemecanique, constituyendo un sistema cerrado. La red de
comunicaciones estaba basada en el protocolo Uni-Telway corriendo sobre
RS485.
Para el cambio se seleccionó una red Ethernet para interconectar los PLCs de la
línea y a las computadoras donde iba a correr la aplicación HMI. Como software
para desarrollar la aplicación se eligió InTouch de Wonderware, por ser abierto y
porque el personal de la planta ya estaba familiarizado con él. Para reemplazar a
los PLCs se eligió la línea Premium de Telemecanique por ser equipos tipo
industriales, de grandes prestaciones y que tienen la posibilidad de conectarse a
Ethernet a una velocidad de 100 Mbps mediante CPUs que poseen una tarjeta de
red Ethernet incorporada. Para el desarrollo del HMI se seleccionaron las
variables más importantes relacionadas con el proceso, aunque no se incluyó en
el alcance de este proyecto el procesamiento de los mismos.
Por tratarse de una red industrial se hizo un diseño con redundancia basado en el
protocolo FDDI que emplea un doble anillo de fibra, permitiendo que si uno de los
segmentos es desconectado, la entrega o recolección de los datos no se pierde
pues se la realiza por el otro anillo. El sistema de monitoreo, al no estar atado a
II
un protocolo propio de una marca, permite la adición fácil y rápida de nuevos
dispositivos siempre y cuando éstos tengan conexión Ethernet.
El sistema de monitoreo, como se mencionó, entrega datos de producción y fallas,
los mismos que sirven al personal de mantenimiento y para el supervisor de turno,
pues son ellos los más beneficiados al tener un histórico de las variables más
importantes de cada máquina para que se haga seguimiento de éstas.
Con la migración de los PLCs y la implementación de una red tipo Fast Ethernet
se consiguió, a más de estar al día con la tecnología, mejorar la capacidad de
velocidad de procesamiento, mejorar el ambiente de programación y evitar
posibles detenciones de las máquinas por no encontrar repuestos en el mercado.
III
PRESENTACIÓN
Partiendo de la premisa: “Todo lo que puede ser medido es susceptible de ser
controlado” se puede inferir que si el objetivo de una empresa es tener control
sobre un proceso, es por demás obvio, que primero se tiene que determinar
cuáles son las variables que definen el sistema y luego encontrar la forma de
medirlas, para luego, por medio de un algoritmo de control, ejercer acción sobre
éstas con el fin de manejar el sistema a nuestro placer y mejorar las
características y prestaciones del mismo.
Reducir los costos de fabricación y aumentar la calidad optimizando recursos, hoy
en día, es uno de los objetivos primordiales de la industria. En este punto es
donde se hace indispensable la introducción de un sistema de monitoreo, aún
más, de una integración total de los procesos (especialmente de la información)
que ayude a evaluar la operación de cada máquina y de todo el conjunto.
Debe quedar claro que la base de éstos sistemas de monitoreo, necesariamente
está constituida por una o varias redes de comunicación, más el software
necesario, que permita abarcar todos los procesos de la industria y adaptarse a
los cambios permanentes mediante el manejo de estándares abiertos que
integren la información de planta con los sistemas de información administrativos,
esto último es indispensable, pues la tendencia hoy en día es llevar los datos
hasta el personal a cargo de la toma de decisiones, para que ellos, sean los
encargados de desarrollar y ejecutar las políticas de producción. Es
principalmente por estas razones por las que, en la actualidad, los sistemas de
monitoreo se han convertido en una parte indispensable en la industria.
1
CAPÍTULO 1
1 DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO
1.1 INTRODUCCIÓN
En la actualidad, una de las necesidades primordiales en la industria es la de
mantener sus procesos supervisados y controlados con el fin de tomar decisiones
acertadas, a tiempo y basadas en datos reales; con este fin, se han creado
sistemas de información a los que se les denomina Sistemas de Información
Gerencial (SIG) y que básicamente consisten en la adquisición, el tratamiento y la
presentación de la información necesaria que hará posible la evaluación de las
decisiones tomadas e implementadas en una empresa. Un SIG entonces, es un
concepto muy amplio que abarca tanto la implementación de hardware y software
para integrar totalmente la gestión de una empresa.
1.2 ALCANCE DEL PROYECTO
El presente proyecto de titulación consta específicamente de la actualización de
controladores (migración de PLCs a una nueva tecnología), el diseño y la
implementación de una red Ethernet y, el diseño y la implementación de un HMI
que indique las principales detenciones, velocidad, eficiencia y producción de las
máquinas: Lavadora de botellas, Transportador de envases etapa 1,
Envasadoras, Pasteurizador, Etiquetadora 1, Etiquetadora 2 y Transportador de
envases etapa 2, subprocesos inherentes a la línea 3 de envase de la Compañía
de Cervezas Nacionales, planta Cumbayá.
Este trabajo, es parte de un proyecto mucho más ambicioso que el personal de la
sección de embotellado ha pensado para controlar y programar mejor su
2
producción así como también para obtener datos importantes de consumos de
materia prima y demás insumos necesarios para la producción.
Para entender mejor donde se ha desarrollado el proyecto, es necesario hacer
una descripción de la línea 3 de envase así como de la interrelación que existe
entre los subprocesos.
1.3 LA LÍNEA 3 DE ENVASE
Es el lugar donde se envasa la cerveza en presentación de 600 cc. Esta área de
la planta está dividida (por conveniencia del personal) en dos zonas que agrupan
a las diferentes máquinas, así:
Zona Seca (no utiliza agua en sus procesos):
1. Despaletizadora
2. Paletizadora
3. Transportador de paletas
4. Transportador de cajas
5. Desencajonadora
6. Encajonadora
7. Inspector de caja llena (dos)
8. Transportador de envases etapa 2
9. Etiquetadora 1
10. Etiquetadora 2
11. Inspectores de envase lleno (dos)
Zona Húmeda (utiliza agua en sus procesos):
1. Lavadora de botellas
2. Transportador de envases etapa 1
3. Inspectores de envase limpio (dos)
3
4. Envasadora 1
5. Envasadora 2
6. Pasteurizador
1.3.1 DESCRIPCIÓN Y FUNCIÓN DE LAS MÁQUINAS MÁS IMPORTANTES
Con el fin de entender mejor el proceso de envase, a continuación se procede a
describir la constitución y función de las máquinas más relevantes de la línea.
1.3.1.1 DESPALETIZADORA
La máquina esta constituida por un brazo robótico, un cabezal para el
despaletizado, una mesa de descarga, transportadores de salida y un panel de
operación (HMI), todo esto controlado por un PLC Siemens S7 300. Su función
es la de desamontonar las filas de cajas con envases vacíos que conforman la
paleta y colocarlas en el transportador.
1.3.1.2 TRANSPORTADOR DE CAJAS
Está constituido por una red de motores, cadenas, sensores, guías de conducción
y un panel de operación (HMI), todo esto controlado por un PLC Siemens S7 300.
Su función es la de transportar las cajas con envases vacíos, llenos e incluso sin
envases.
1.3.1.3 DESENCAJONADORA
La máquina está constituida por un brazo robótico, un cabezal para el
desencajonado, una mesa de descarga, transportadores de salida y un panel de
operación (HMI), todo esto controlado por un PLC Siemens S7 300. Su función
es la de extraer los envases vacíos de las cajas, depositarlos sobre la mesa y
accionar los transportadores de salida.
4
1.3.1.4 LAVADORA DE BOTELLAS
Esta máquina está compuesta de un grupo de tanques, canastillas porta envases,
una mesa de carga, una mesa de descarga, un motor principal, inyectores,
bombas, un panel de visualización (HMI) y un sistema de extracción de etiquetas,
todo esto controlado por un PLC Telemecanique Premium y un PLC
Telemecanique Micro. Su función es la de lavar y desinfectar los envases,
utilizando técnicas de inmersión en agua y sosa cáustica.
1.3.1.5 TRANSPORTADOR DE ENVASES ETAPA 1
Está constituido por dos transportadores en paralelo. Cada uno consta de una
red de motores, cadenas, sensores y guías de conducción, todo esto controlado
por un PLC Telemecanique Premium. Su función es la de transportar los envases
vacíos y llenos.
1.3.1.6 INSPECTORES DE ENVASE LIMPIO
Constituidos por un juego de cámaras, guías y un visualizador, los dos
inspectores de envase limpio tienen como objetivo desechar los envases
defectuosos y devolver los envases mal lavados a la máquina lavadora.
1.3.1.7 ENVASADORAS
Son dos máquinas constituidas cada una por un motor principal, un sistema de
bombas, un sistema de llenado, un sistema de espuma (sistema Jet) un sistema
de desinfección, un panel de visualización (HMI) y un sistema de tapado de
botellas, todo esto controlado por un PLC Telemecanique Premium. Su función
es envasar cerveza y tapar las botellas herméticamente. Esta máquina además,
es la que entrega la velocidad de la línea.
5
1.3.1.8 PASTEURIZADOR
Está constituido por un sistema intercambiador de calor, una bomba hidráulica, un
juego de pistones, bombas, regaderas, un sistema de guías y un panel de
visualización (HMI). La parte eléctrica de esta máquina está controlada por un
PLC Telemecanique Premium. Su función es eliminar los microorganismos que
se encuentran en el envase utilizando el proceso de pasteurización.
1.3.1.9 TRANSPORTADOR DE ENVASES ETAPA 2
Esta constituido por dos transportadores en paralelo. Cada uno consta de una
red de motores, cadenas, sensores y guías de conducción, todo esto controlado
por un PLC Telemecanique Premium. Su función es transportar los envases
llenos de una máquina a otra.
1.3.1.10 ETIQUETADORAS
Existen dos máquinas Etiquetadoras, cada una controlada por un PLC Micro de
Telemecanique. Están constituidas por un motor principal, un codificador y 2
paneles de operación (HMIs) por máquina: uno para el operador, y otro para el
personal de mantenimiento y supervisores. Su función es la de pegar las
etiquetas a los envases llenos e imprimir la fecha de envasado en dicha etiqueta.
1.3.1.11 INSPECTORES DE ENVASE LLENO
Son dos inspectores que se encargan de garantizar que el producto envasado
esté a satisfacción de los estándares establecidos por la compañía, esto es: buen
nivel de líquido y buena presentación.
6
1.3.1.12 ENCAJONADORA
La máquina está constituida por un brazo robótico, un cabezal para encajonado,
una mesa de carga, transportadores de entrada y un panel de operación (HMI),
todo esto controlado por un PLC Siemens S7 300. Su función es la de tomar los
envases llenos de la mesa de carga e insertarlos en las cajas.
1.3.1.13 PALETIZADORA
La máquina está constituida por un brazo robótico, un cabezal para paletizado,
una mesa de carga, un sistema empujador de cajas, transportadores de entrada y
un panel de operación, todo esto controlado por un PLC Siemens S7 300. Su
función es la de agrupar las cajas en filas y formar una paleta.
En el diagrama de flujo de la figura 1.1 se puede observar la interacción entre las
máquinas de la línea 3 de envase. Las líneas que unen cada proceso, son
reemplazadas en la práctica por los transportadores de envases etapa 1,
transportadores de envases etapa 2 y los transportadores de cajas.
7
Despaletizadora
Desencajonadora
Lavadora deenvases
Inspector deenvase limpio 1
Envasadora 1
Pasteurizadora
Etiquetadora 1 Etiquetadora 2
Envasadora 2
Inspector deenvase lleno 1
Inspector deenvase lleno 2
Encajonadora
Paletizadora
Inspector decaja llena 1
Inspector deenvase limpio 2
Inspector decaja llena 2
Envaselimpio
Envaselimpio
NoNo SiSi
Envaselleno
Envaselleno
NoNo SiSi
Caja llenaCaja llena NoNo SiSi
Cervezadesechada
Cervezadesechada
Revisiónde caja
Revisiónde caja
Figura 1.1 Diagrama de flujo del proceso de envasado de la línea 3
8
1.4 CONDICIONES INICIALES
Al momento de iniciar este proyecto, en la línea 3 de envase existía un sistema de
supervisión cuya función era la de mostrar datos de producción. El sistema
estaba constituido por un PLC Premium configurado como maestro de
comunicaciones que era el encargado de recolectar los datos provenientes de los
otros PLCs y, mediante un enlace RS485, este PLC entregaba los datos a un
computador en el que residía una aplicación HMI desarrollada con el software PL7
PRO de Telemecanique.
El enlace entre los PLCs se realizaba a través de una red Uni-Telway RS485.
Uni-Telway es un protocolo propio de Telemecanique, lo que encajaba muy bien
para el sistema antiguo, ya que todos los PLCs que controlaban las máquinas
eran de esta marca, algunos de la serie 7 y otros de la Premium y Micro. Además
no existía ningún enlace entre los PLCs Premium y Micro por lo que la red no
entregaba datos de toda la línea.
Las máquinas Encajonadora, Desencajonadora, Transportador de cajas,
Paletizadora, Despaletizadora, Transportador de paletas y Lavadora de cajas iban
a ser reemplazadas por máquinas de mejor tecnología.
Este sistema de monitoreo tenía muchas desventajas, entre las más relevantes se
podrían citar las siguientes:
No era un sistema de comunicación abierto, debido a que sólo era
compatible con equipos de la marca Telemecanique.
No integraba a todas las máquinas de la línea.
No manejaba alarmas ni históricos ya que su única función era la de
mostrar datos de producción.
La red instalada era de baja capacidad, lo que no permitía el
crecimiento del sistema.
9
1.4.1 CONDICIÓN INICIAL DE LA LAVADORA DE BOTELLAS
Al momento de iniciar este proyecto, la Lavadora de botellas estaba controlada
por un PLC Telemecanique serie 7 del tipo TSX 47, la comunicación con el
sistema de monitoreo antiguo se la realizaba por medio de un módulo de
comunicaciones Uni-Telway, la máquina se encontraba operativa con el único
inconveniente de que las partes de repuesto para el PLC eran difíciles de
encontrar en el mercado y se debían solicitar bajo pedido al fabricante.
En la siguiente imagen se puede observar la configuración del PLC que fue
cambiado. Este PLC estaba compuesto de dos racks; el rack de la izquierda
contiene: la fuente de alimentación de energía, la CPU, el módulo de
comunicaciones y los módulos de entradas y salidas. En el rack de la derecha se
puede ver, en el primer emplazamiento válido, un módulo de salidas y los demás
emplazamientos libres. A la izquierda del PLC también se puede observar una
caja que servía como “toma de red” a la cual estaba conectado el módulo de
comunicaciones.
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Figura 1.2 Configuración antigua del PLC de la Lavadora de botellas
1.4.2 CONDICIÓN INICIAL DEL PASTEURIZADOR
El Pasteurizador estaba controlado por un micro PLC Telemecanique tipo TSX 37,
la comunicación con el sistema de monitoreo se la realizaba por medio de un
módulo Uni-Telway. Al igual que la Lavadora de botellas, la máquina estaba en
estado operativo. El inconveniente encontrado fue que el PLC no era totalmente
modular, lo que dificultaba las labores de mantenimiento o reparación en caso de
daño.
A continuación se puede observar la configuración antigua del PLC. A la
izquierda del gráfico se puede observar la “toma de red”, a la derecha de ésta se
encuentra el módulo principal en el que están incluidos: la CPU, una interfaz para
comunicaciones con el HMI, entradas y salidas; a la derecha se encuentra la
11
extensión de entradas y salidas, junto a ésta se observa un módulo extra de
salidas y al final, el módulo de comunicaciones Uni-Telway.
Figura 1.3 Configuración antigua del PLC del Pasteurizador
1.4.3 CONDICIÓN INICIAL DE LA ENVASADORA 1
La Envasadora 1 estaba controlada por un micro PLC Telemecanique tipo TSX
37, similar al del Pasteurizador, presentando por lo tanto los mismo
inconvenientes.
En el siguiente gráfico se puede observar la configuración antigua del PLC. A la
izquierda del gráfico se observa el módulo principal en el que están incluidos: la
CPU, una interfaz para comunicaciones con el HMI, entradas y salidas; a la
derecha de éste se encuentra una extensión de entradas y salidas, el módulo de
comunicaciones Uni-Telway y la “toma de red”.
12
Figura 1.4 Configuración antigua del PLC de la Envasadora 1
1.4.4 CONDICIÓN INICIAL DE LA ENVASADORA 2
El controlador de la Envasadora 2 tenía una configuración idéntica al utilizado en
la Envasadora 1, por tratarse de dos máquinas similares.
Al igual que en la Envasadora 1, en el gráfico se puede observar de izquierda a
derecha: el módulo principal del PLC, la extensión de entradas y salidas, el
módulo de comunicaciones Uni-Telway y la “toma de red”.
13
Figura 1.5 Configuración antigua del PLC de la Envasadora 2
1.4.5 HMIs ANTIGUOS
Los HMIs que estaban conectados a la Lavadora de botellas, Pasteurizador,
Envasadora 1 y 2 eran del tipo visualizador, compatibles con los PLCs antes
mencionados. Estaban programados para informar al operador sobre fallas o
paradas, entregando además datos generales de producción o estado de la
máquina. El tipo de comunicación de estos visualizadores con sus respectivos
PLCs era Uni-Telway RS 485.
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Figura 1.6 Vista frontal del HMI antiguo XBT K701014
1.5 REQUERIMIENTOS DEL SISTEMA DE MONITOREO
Al diseñar un sistema de monitoreo, por más sencillo que este sea, se debe
pensar siempre en las posibles ampliaciones o modificaciones futuras; por lo
tanto, el diseño debe estar pensado para brindar adaptabilidad y apertura a los
futuros cambios. Es cierto que en algunos casos la implantación de un proyecto,
en un principio, está pensada para cumplir estrictamente con los requerimientos
del cliente (o de la industria), pero podemos deducir, que más adelante será
menos costoso para la empresa adaptarse al crecimiento o la necesidad de más
información si se diseña un sistema abierto y fácilmente expansible.
Tomando en cuenta lo anterior y además que unas máquinas muy pronto serían
dadas de baja por haber llegado al final de su vida útil; era necesario la
implementación de un nuevo sistema de monitoreo que permita la rápida
15
expansión, que sea abierto (que permita la operación de equipos de diversas
marcas), que supere la velocidad y capacidad del anterior y que con un mínimo de
inversión se consiga lo que la empresa necesitaba.
16
CAPÍTULO 2
2 DISEÑO DEL SISTEMA DE MONITOREO
Como ya se explicó en el capítulo anterior, el principal objetivo de este proyecto
es el desarrollo de un sistema de monitoreo para la línea 3 de envase; con este
fin, fue necesario proceder con una reingeniería de los procesos en la sección de
embotellado, especialmente con lo relacionado al intercambio de información,
afectando en lo menos posible al desarrollo habitual del proceso específico de
cada máquina.
Es recomendable, cuando se implementa un sistema de monitoreo, ir evaluando
los resultados paso a paso conforme a las necesidades del personal que será el
encargado de manejarlo y explotarlo de la mejor manera.
2.1 LINEAMIENTOS BÁSICOS DE UN SISTEMA DE MONITOREO
La Sociedad Americana de Ingenieros de Procesos Manufactureros (Society of
Manufacturing Engeeners - SME) planteó un sistema de integración llamado
Manufactura Integrada por Computadora o CIM (Computer Integrated
Manufacturing) por sus siglas en inglés; este concepto ha sido adoptado y
desarrollado por algunas empresas, pero lastimosamente no existe una receta a
seguir, aunque se recomiendan algunos lineamientos básicos, los cuales son:
1. El CIM ha de planificarse “top-down” desde arriba hacia abajo y debe
implantarse “botton-up” desde abajo hacia arriba.
2. Se debe hacer énfasis en la información y su logística:
¿Qué datos se producen y donde?
¿Qué datos se necesitan, y para quién?
¿Quién es el responsable de la generación de esa información?
17
3. El CIM implica una estrategia progresiva de automatización, avanzando
según una serie de etapas:
Células: racionalizar la planta.
Islas de automatización: aplicar automatización y sistemas de
control a las células.
Integración de islas en Sistema de Manufactura Flexible (FMS -
Flexible Manufacturing System).
Integración de planta: coordinación de FMS, implantación de Manejo
Automatizado de Materiales (AMH - Automated Materials Handling).
Unión del CAD/CAM1 y la planta.
Integración de los Sistemas de Control y de la Planeación de
Manufactura (MPCS - Manufacturing Planning & Control Systems).
Aunque el concepto CIM es demasiado amplio como para ser tratado en el
presente proyecto, las recomendaciones anotadas han servido como referente
para el desarrollo de este trabajo.
En base a lo expuesto, en adelante se procederá a relatar la experiencia
cumpliendo la primera recomendación del sistema CIM; esto es, explicando
primero el diseño del sistema, para luego, en otro capitulo, redactar la parte
concerniente a la implementación o instalación.
2.2 OBJETIVOS Y ALCANCES ESPECÍFICOS DEL PROYECTO
Lo primero que se debe plantear cuando se diseña un sistema como el presente
son los objetivos en base a los datos o alcances que se desean, dejando una
puerta abierta a futuras implementaciones.
Los objetivos deben ser el producto de las respuestas a las preguntas planteadas
en el numeral 2 de las recomendaciones del modelo CIM. Estos objetivos
1 CAD, Computer Aided Design; CAM, Computer Aided Manufacturing
18
usualmente son fijados por el personal interesado en la información, o sea: el
personal de mantenimiento, los supervisores de producción, el jefe de sección,
etcétera. Tomando en cuenta los requerimientos hechos por el personal
mencionado, las necesidades del sistema fueron:
1. Entregar datos de paradas y fallas por máquina; tomando en cuenta el
tiempo, el origen de esta parada y las acciones a tomar por parte del
operador para despejar la causa de la detención.
2. Entregar datos principales de producción, como por ejemplo: velocidad de
la línea, velocidad de la máquina, unidades producidas y rendimiento.
A más de los dos numerales anotados, fue necesario implementar la
programación a distancia desde una estación destinada para este fin, la que en
adelante será llamada Estación de Ingeniería.
2.3 DISEÑO DE LA RED DE COMUNICACIONES
Es claro que para alcanzar los objetivos planteados era necesario obtener
comunicación con las máquinas más relevantes; y, cuando se va a proceder con
el diseño de una red de comunicaciones, se deben definir algunos puntos
principales:2
El sistema de transmisión común que se va a utilizar.
Informaciones relativas al establecimiento de enlaces o conexiones y cómo
se va a mantener el diálogo durante la conexión.
Definiendo los ítems anteriores, se optó por elegir a Ethernet como estándar de
comunicaciones ya que combina velocidad, bajo costo y fácil conectividad. Este
estándar es compatible con las capas 1 y 2 del modelo de referencia OSI y es el
de mayor difusión dentro de las redes de área local (LAN).
2 Comunicaciones Industriales; Ingeniería electrónica y automática, Universidad de Oviedo.
19
El protocolo de acceso al medio de Ethernet es el Acceso Múltiple por Detección
de Portadora con Detección de Colisiones o CSMA/CD (Carrier Sense Multiple
Access/Collision Detection) reconocido por IEEE 802.3.
La comunicación es tipo Cliente-Servidor. El medio de transmisión es compartido,
o sea, ninguno de los equipos participantes en la red está encargado del manejo
de éste y todas las estaciones compiten por el acceso.
Cuando un equipo desea adquirir información, éste primero “escucha” el canal de
comunicaciones para comprobar que esté libre, si lo está transmite. Si existiera
otra estación transmitiendo al mismo tiempo, ambas estaciones interrumpen la
comunicación y se genera un algoritmo aleatorio para que éstas intenten su
comunicación más tarde.
El mensaje llega a cada una de las estaciones de la red, pero sólo es procesada
por la estación a la cual fue dirigido.
2.3.1 TOPOLOGÍA DE RED
Si se hecha una mirada global a la red de comunicaciones, se puede observar
que la topología física es mixta; esto quiere decir que dentro de la red se
encuentra mezclada tanto una topología tipo línea, una tipo estrella y una tipo
anillo.
Topología física entre conmutadores administrados
El modo de interconexión seleccionado para acoplar los conmutadores
administrados fue anillo o lo que el fabricante llama “Hiper-anillo”, aunque en la
práctica, los equipos mantienen comunicación en topología bus, pues un
segmento del anillo permanece en espera por si el enlace activo se rompe y tenga
que utilizarse este auxiliar. La arquitectura de conexión de los conmutadores se
puede observar en la figura siguiente.
20
Figura 2.1 Topología anillo entre conmutadores administrados
Topología física en cada conmutador administrado
Cada uno de los conmutadores mantiene conexión con los otros equipos en
topología estrella.
En la figura se puede observar un conmutador administrado conectado a dos
PLCs y a un terminal de supervisión (computador).
21
Figura 2.2 Topología estrella en un conmutador
Topología física en cada PLC
Los PLCs encargados de controlar el movimiento de los transportadores de
envase, son maestros, cada uno, de una red de sensores/actuadores que operan
bajo el protocolo MODBUS, por lo que en este caso tenemos una red tipo bus.
Los PLCs de las Etiquetadoras tienen una conexión punto a punto con un variador
de velocidad que opera bajo el protocolo MODBUS. Además tienen una conexión
en MODBUS TCP/IP con un HMI Magelis que corre por la misma red Ethernet
diseñada para los fines del sistema de monitoreo.
Los PLCs de Lavadora de botellas, Envasadoras, Pasteurizador, que fueron los
que se reemplazaron como parte de este proyecto, tienen una conexión punto a
punto con un HMI Magelis trabajando bajo el protocolo Uni-Telway RS 485.
22
2.3.2 ESTIMACIÓN DEL TRÁFICO DE RED
Para el cálculo del tráfico se utiliza el número de variables que van a circular por
la red, es decir las variables que la interfaz gráfica intercambia con los PLCs.
Como la comunicación se la realiza mediante Ethernet II, se utilizará para el
cálculo una trama de éste tipo.
Para obtener el número de variables que se intercambian entre la aplicación y los
PLCs, se realizo un estudio de cuales serian las variables más relevantes a ser
mostradas en la interfaz. A continuación se muestra la tabla 2.1 con el número
de variables por máquina.
MÁQUINA VARIABLES I/OLavadora 39Envasadoras 54Pasteurizador 40Etiquetadora I 24Etiquetadora II 24Trans_etapa I 167Trans_etapa II 152Paletizadora 100Despaletizadora 100Encajonadora 100Desencajonadora 100Trans_cajas 150Total de variables I/O 1050
Tabla 2.1 Cantidad de variables por máquina
Para entender mejor los cálculos que se detallan a continuación, es necesario
explicar el contenido de una trama Ethernet II, la misma que se muestra en la
figura 2.3
46 a 1500 428 6 6
FCSDatosPreámbuloDirección
MACDestino
DirecciónMAC
OrigenTipo
Figura 2.3 Tamaño de la trama Ethernet II en bytes
La trama Ethernet II esta conformada por los siguientes campos:
23
Preámbulo, tiene un tamaño de 8 bytes, este campo indica el inicio de la
trama.
Dirección de destino, tiene un tamaño de 6 bytes, en este campo se
almacena la dirección MAC de origen.
Dirección de origen, tiene un tamaño de 6 bytes, en este campo se
almacena la dirección MAC de destino.
Tipo, Indica el protocolo de la capa superior al que se debe pasar la
información una vez procesada, este campo tiene un tamaño de 2 bytes.
Data, en este campo se encuentra la información a trasmitir, tiene un
tamaño mínimo de 46 bytes y un máximo de 1500 bytes.
Frame Chech Sequence, tiene un tamaño de 4 bytes.
La suma de todos estos campos da como resultado una trama mínima de 72
bytes y una máxima de 1526 bytes.
En la aplicación, la variable de mayor tamaño que se transmite tiene 32 bytes y
corresponde a una palabra de doble longitud; al adicionarle el resto de campos,
la trama llega a tener un tamaño de 56 bytes, siendo ésta más pequeña que la
mínima utilizada por Ethernet II por lo que en realidad se envía por la red tramas
de 72 bytes.
Para el cálculo del tráfico total se multiplica el número de variables que
intercambia la aplicación por la red por el tamaño de la trama mínima Ethernet II.
cajasTrans
adoraDesencajonraEncajonadoadoraDespaletiz
raPaletizadoIIetapaTransIetapaTrans
IIraEtiquetadoIraEtiquetadodorPasteuriza
LlenadoraLavadora
Total
OIVariables
OIVariablesOIVariablesOIVariables
OIVariablesOIVariablesOIVariables
OIVariablesOIVariablesOIVariables
OIVariablesOIVariablesEthernetIITramaTráfico
_
____
__
min
/_
/_/_/_
/_/_/_
/_/_/_
/_/_
24
Al aplicar la ecuación se obtiene:
bytesTráfico
bytesTráfico
bytesTráfico
Total
Total
Total
75600
105072
150100100100100152167242440543972
El tráfico total que es el mismo que circula por el anillo de fibra óptica en la
condición más critica es de 75600 bytes, lo que es igual a 0.6 Mbytes.
Para calcular el tráfico entre el conmutador y los PLCs se utiliza la siguiente
ecuación:
PLC
PLCConmutador OIVariablesEthernetIITramaTráfico /_min
El ejemplo de un cálculo de tráfico entre un conmutador y un PLC se realiza para
el Transportador etapa I ya que este es el que más información transmite por la
red. Al aplicar la fórmula anterior se tiene:
bytesTráfico
bytesTráfico
OIVariablesbytesTráfico
IetapaTransConmutador
IetapaTransConmutador
IetapaTrans
IetapaTransConmutador
12024
16772
/_72
__
__
____
El tráfico que existe entre el conmutador y el Transportador etapa I es de 12024
bytes, es decir 96.19 Kbytes.
2.3.3 SELECCIÓN DE COMPONENTES
Como Ethernet es un estándar de capa física y de enlace de acuerdo al modelo
OSI, se deben definir todos los equipos y materiales necesarios para la
implementación de la red de comunicaciones en estos dos niveles.
25
2.3.3.1 ELEMENTOS ACTIVOS
Conmutadores (Switches)
Un conmutador es un elemento activo que trabaja en la capa 2 del modelo de
referencia OSI. Estos dispositivos son usualmente utilizados para concentrar,
administrar, expandir y extender la red.
Conmutador administrado 2 FX – 5 TX
Es un conmutador que posee 5 puertos con base TX para cable par trenzado de
cobre con conectores RJ45 y 2 puertos base FX para fibra óptica con adaptadores
SC.
Este tipo de conmutadores tienen la opción de ser configurados por medio de un
navegador de Internet y así administrar la red. Además, a estos equipos se debe
asignar una dirección IP con la cual serán identificados dentro del medio de
comunicación.
En la figura se puede observar un diagrama explicativo del conmutador
administrado.
26
Figura 2.4 Conmutador administrado Telemecanique 499NOS27100
Las características del conmutador se muestran en la siguiente tabla:
Características
Tensión de funcionamientoVoltaje ultra bajo de seguridad (SELV) 24 VDC -25% +33%
Valor nominal de corriente Máximo 0.4A a 24 VDCProtección contra sobre corriente a la entrada Fusibles térmicos no reemplazablesClase protección IP 20Emisión conducida EN 55022 clase B
Emisión radiadaEN 55022 clase A CFR-47 Parte 15 clase A EN55011 A
5 puertos TX conector RJ45, 10/100 Mbps,autonegociación y autopolaridad, Half/Full duplex
2 puertos FX conector SC, multimodo, 100 Mbps, Full duplex1 puerto standby conector RJ451 puerto V.24 para administración externa
Contacto de fallo 1 A máximo, 24 VDCRM (administrador de redundancia)SB (standby)
Protocolos soportados TCP/IP, SNMP
Puertos
Conmutador DIP (2 polos)
Tabla 2.2 Características del conmutador administrado
Conmutador 5 TX
Este es un conmutador tipo “store and forward” para ambiente industrial no
administrado con 5 puertos base TX.
A continuación se puede ver una gráfica explicativa del conmutador.
27
Figura 2.5 Conmutador Telemecanique 499NES25100
Las características del equipo se pueden observar en la tabla siguiente.
Características
Tensión de funcionamientoVoltaje ultra bajo de seguridad (SELV) 24 VDC -25% +33%
Valor nominal de corriente Máximo 0.4A a 24 VDCProtección contra sobre corriente a la entrada Fusibles térmicos no reemplazablesClase protección IP 20Emisión conducida EN 55022 clase B
Emisión radiadaEN 55022 clase A CFR-47 Parte 15 clase A EN 55011 A
Puertos5 puertos TX conector RJ45, 10/100 Mbps, autonegociación y autopolaridad, Half/Full duplex
Cable recomendado Categoría 5 o superior
Tabla 2.3 Características del conmutador no administrado
2.3.3.2 ELEMENTOS PASIVOS
Fibra óptica Optral Nexo (DT28)
28
La fibra óptica fue seleccionada de acuerdo a las características de los
conmutadores, siendo ésta una multimodo de 62.5/125 µm de acuerdo a la
EIA/TIA 568-B.3. Esta fibra es de tipo mono-tubo, esto quiere decir que todas la
fibras van alojadas dentro de un solo tubo relleno de gel.
En la figura 2.6 se puede observar la fibra seleccionada, en la que se distingue la
cubierta exterior, los hilos para tracción, el tubo holgado y las fibras.
Figura 2.6 Fibra óptica mono-tubo Optral
En la siguiente tabla se puede observar las características de la fibra
seleccionada.
Número de fibras 6Díametro del tubo central [mm] 3.2 (±0.2)
Cubierta exteriorTermoplástico libre de halógenos, baja emisión dehumo y no propagación de llama
Díametro exterior [mm] 7.0 (±0.3)Tracción [N] 1000Rango de temperatura .-30 °C a 70 °CRadio de curvatura máximo 10 x diámetro de la fibra
Especificaciones
Tabla 2.4 Características de la fibra Optral Nexo (DT28)
Entre las propiedades de las redes de fibra óptica se encuentran:
La fibra óptica es insensible a las interferencias electromagnéticas y hacen
innecesarias las medidas de antiparasitaje (CEM).
En las zonas exteriores no se precisa ningún sistema de protección contra
rayos.
29
Los potenciales en los módulos quedan automáticamente aislados gracias
a las propiedades de los conductores.
Con cables de fibra se pueden salvar grandes distancias sin necesidad de
repetidores.
Son de menor costo en comparación con los cables de cobre.
Caja multimedia de superficie
Es una caja plástica donde se alojan los adaptadores para las conexiones de fibra
óptica, con la finalidad de brindar facilidad de conexión/desconexión y
mantenimiento.
Los conectores para fibra pueden ser sustituidos por conectores tipo RJ45, RJ11,
etcétera, según sea la necesidad de la red.
Figura 2.7 Caja multimedia de superficie
30
Adaptador SC (Subscription Channel) doble
Es una toma para fibra óptica reconocida por el estándar EIA/TIA 568B.3 que se
aloja en la caja multifunción.
En la siguiente figura se puede observa a la izquierda un adaptador SC simple
(simplex) y a la derecha un adaptador SC doble (duplex) para transmisión y
recepción. En estos adaptadores se puede distinguir un surco que evita
conexiones erróneas de polaridad.
Figura 2.8 Adaptador SC simple (izquierda) y SC doble (derecha)
Conector SC (Subscription Channel)
Es un conector para fibra óptica de encaje directo tipo “Presionar - Halar” que
reduce el tiempo de conexión y es recomendado en el estándar EIA/TIA 568B.3
porque mantiene la polaridad de la conexión.
La posición correspondiente a los dos conectores del 568SC en su adaptador, se
denominan A y B; esto ayuda a identificar la polaridad correcta en el sistema de
cableado, y permite implementar polaridad inversa acertada de pares entre los
conectores.
31
Figura 2.9 Conector 568SC
Cordón de fibra óptica con conectores SC doble
Es un segmento de fibra prefabricada con conectores SC que se utiliza para
conectar los conmutadores administrados a la caja multifunción con la finalidad de
brindar flexibilidad al cableado, facilidad a las operaciones de mantenimiento y la
manipulación de la fibra tendida entre cajas.
Figura 2.10 Cordón de fibra óptica SC duplex
32
A continuación se puede observar las atenuaciones típicas que entrega el
fabricante del cordón.
Pérdidas 1 Pérdidas 2A End 0.09 dB 0.33 dBB End 0.30 dB 0.32 dBA End 0.27 dB 0.26 dBB End 0.05 dB 0.32 dB
Tabla 2.5 Pérdidas medidas por el fabricante del cordón de fibra óptica
Cable SFTP categoría 5e
El cable de cobre utilizado para unir los dispositivos de la red con los
conmutadores fue de tipo SFTP (Shielded and Foiled Twisted Pair) o sea, par
trenzado de cobre con blindaje metálico más una lámina de aluminio, excelente
para trabajar a grandes velocidades y diseñado para ambientes industriales con
mucho ruido, tal como ocurre en la sección de envase. Este cable está acorde
con la categoría 5e definida en el estándar EIA/TIA 568-B.1 y EIA/TIA 568B.2 y
cumple con las recomendaciones hechas por el fabricante de los conmutadores.
Figura 2.11 Cable SFTP categoría 5e
33
Conectores RJ45
Son elementos que posibilitan la unión entre determinado tipo de cable
(usualmente un par trenzado de 4 pares) que transporta una señal y un equipo o
accesorio. La forma del conector facilita la tarea de conectar y desconectar,
permitiendo cambiar el equipo o el cableado rápidamente.
El conector seleccionado para este proyecto, es conocido como conector FTP y
es similar al del cable UTP, con la única diferencia que tiene un apantallamiento
que se conecta al hilo de tierra a través de los dispositivos de red.
Figura 2.12 Conector RJ45
Capuchón de protección para RJ45
Es un cobertor de polietileno diseñado para conectores RJ45, que evita que los
hilos de metal del blindaje del cable puedan hacer contacto con algún otro cable o
equipo cercano, a más de proteger al conector de la excesiva manipulación.
Figura 2.13 Capuchón para RJ45
34
2.3.4 RESUMEN DE DIRECCIONES
Para evitar problemas por duplicación de direcciones de red, es recomendable
que todas sean asignadas por un administrador; es así como se seleccionó una
dirección para la red, dentro de la cual estarían todas las estaciones conectadas
al medio.
La dirección de Control de Acceso al Medio o MAC (Media Access Control) no es
accesible en escritura por parte del usuario; ya que, ésta es una dirección
asignada por cada fabricante según los números entregados por la IEEE (Institute
of Electrical and Electronics Engineers) a todas las empresas que fabrican
dispositivos Ethernet.
En la tabla siguiente se anota todas las direcciones asignadas a cada una de las
máquinas y equipos participantes de la red. La primera es la dirección XWAY,
asignada a los equipos de la marca Telemecanique con el fin de permitir
comunicación entre estos y desde el terminal de programación, que para el caso
es la estación de ingeniería. La siguiente es la dirección IP, la cual es necesaria
para todo equipo que desea tener comunicación en una red tipo Ethernet. A su
lado se encuentra la máscara de subred, que permite la distribución de los
equipos en subredes para el mejor manejo de la red; para el caso particular, se
utiliza una sola red y por lo tanto una sola máscara de subred. Por último consta
la dirección MAC.
35
EquipoDirección
XWAYDirección IP
Máscara desubred
Dirección MAC
Lavadora de botellas 2.10 10.18.2.10 255.255.255.0 00.80.F4.02.17.A0Trans. Etapa 1 2.11 10.18.2.11 255.255.255.0 00.80.F4.02.17.98Envasadoras 2.12 10.18.2.12 255.255.255.0 00.80.F4.02.17.9EPasteurizador 2.13 10.18.2.13 255.255.255.0 00.80.F4.02.17.97Trans. Etapa 2 2.14 10.18.2.14 255.255.255.0 00.80.F4.02.17.46Etiquetadora 1 2.15 10.18.2.15 255.255.255.0 00.80.F4.01.50.4ATouch panel de Eti 1 2.16 10.18.2.16 255.255.255.0 00.A0.A5.57.02.5FEtiquetadora 2 2.17 10.18.2.17 255.255.255.0 00.80.F4.01.50.47Touch panel de Eti 2 2.18 10.18.2.18 255.255.255.0 00.A0.A5.57.02.60Estación Ingeniería NA 10.18.2.20 255.255.255.0 00.13.20.6E.74.19Servidor de aplicación NA 10.18.2.22 255.255.255.0 00.12.3F.A6.50.ACPc Base de datos NA 10.18.2.23 255.255.255.0 00.1A.4B.4F.08.8FSwitch Lavadora NA 10.18.2.31 255.255.255.0 00.80.63.1E.F1.B4Switch Llenadoras NA 10.18.2.32 255.255.255.0 00.80.63.1E.F3.C6Switch Transp. 2 NA 10.18.2.33 255.255.255.0 00.80.63.3B.B7.08Switch Transp. Cajas NA 10.18.2.34 255.255.255.0 00.80.63.18.7B.29
Tabla 2.6 Resumen de direcciones
2.3.5 EL COMPUTADOR COMO ELEMENTO DE RED
En los últimos años, el computador se ha convertido en un instrumento
indispensable en la industria y en el hogar. Las razones por las cuales este
aparato se ha posicionado en un lugar tan importante son su capacidad de
almacenamiento de datos, la interconexión con otros equipos, la posibilidad de
expandir sus características y la facilidad que presta de instalar y desinstalar
software y hardware.
Es así como, para el presente proyecto se seleccionaron dos equipos
computadores: uno para realizar las labores de adquisición de datos para la
supervisión y otro como estación de ingeniería (Terminal de programación) y
cliente de aplicación.
La estación servidor de aplicación, es un computador tipo PC DELL DIMENSION
5150 con las siguientes características:
Hardware
Procesador Intel Pentium 4 HT de 3.20 GHz
36
RAM de 512 MB
Monitor DELL de 17 pulgadas tipo Flat Panel
Llave física Run time para InTouch V9.5 de 1000 tags
Tarjeta de red Intel 10/100 Mbps
Teclado y ratón
Software
Microsoft Windows XP Profesional, versión 2002 SP2
Microsoft Office Edisión Profesional 2003 SP2
InTouch V9.5 de Invensys Systems
McAfee V8.5i de Virus Scan Enterprise
IO Server Modicon MODBUS Ethernet MBENET V8.1.0.0 de Invensys
Systems
Internet Explorer V6.0 SP2 de Microsoft
Figura 2.15 Estación de supervisión
37
La estación de ingeniería y cliente de aplicación, es un computador tipo PC DELL
DIMENSION DIM4700 destinada a brindar programación de los PLCs y de 2 HMIs
por la red, configurar los conmutadores administrados y supervisar el estado de
los equipos (PLCs, HMIs y conmutadores) a través de las interfaces provistas por
cada fabricante.
Este computador tiene las siguientes características:
Hardware
Procesador Intel Pentium 4 HT de 3.20 GHz
RAM de 512 MB
Monitor DELL de 17 pulgadas tipo Flat Panel
Tarjeta de red Intel 10/100 Mbps
Teclado y ratón
Llave física Run time para InTouch V9.5 de 1000 tags
Software
Microsoft Windows XP Profesional, versión 2002 SP2
Microsoft Office Edisión Profesional 2003 SP2
Ethernet Switch Configurator V1.02 de Schneider Electric
XBT L1000 V4.42 de Schneider Electric
XWAY TCP/IP Driver V1.2 IE06 de Schneider Electric
PL7 PRO V4.5 de Schneider Electric
McAfee V8.5i de Virus Scan Enterprise
Simatic Manager Step 7 V5.4 SP1 de SIEMENS
Simatic Net PC Software de SIEMENS
InTouch V9.5 de Invensys Systems
IO Server Modicon MODBUS Ethernet MBENET V8.1.0.0 de Invensys
Systems
Internet Explorer V6.0 SP2 de Microsoft
Java Web Start V1.4.2_03 de Sun Microsystems
38
Figura 2.16 Estación de ingeniería
2.4 MIGRACIÓN DE PLCs
En vista al avance agresivo de la electrónica y las comunicaciones; muy a
menudo, los equipos de “última tecnología” pierden esta cualidad en un breve
espacio de tiempo, y los PLCs de Cervecería Andina no estuvieron exentos de
este inconveniente.
La migración de tecnología se hizo entonces necesaria para: evitar detenciones
por la inexistencia de repuestos en el mercado, obtener datos relevantes de
producción en el menor tiempo posible, estar acorde con las técnicas que son de
conocimiento de los nuevos ingenieros, proveer de una interfaz que permita la
comunicación con la red que debía implementarse y estar a la vanguardia de la
tecnología en el país.
39
2.4.1 SELECCIÓN DE PLCs
De acuerdo a las recomendaciones hechas por el modelo CIM, se procedió a
diseñar la red Ethernet tomando en cuenta que todo equipo encargado de
controlar una máquina, debe tener conexión a la red. Fue necesario entonces,
encontrar PLCs que soporten esta arquitectura o que tengan la posibilidad
mediante un módulo de expansión, incorporar esta característica al equipo. Otro
requerimiento necesario para trabajar en la industria es que los equipos sean
modulares y robustos, diseñados para un medio ambiente fuerte como el de una
línea de envase.
La homogeneidad de equipos e instrumentos facilita mucho las labores de
mantenimiento y programación; pues así, el personal encargado de estas labores,
no debe ser capacitado en el manejo de demasiados dispositivos. Este fue un
factor determinante al momento de seleccionar los PLCs.
Se optó entonces por la serie Premium de Telemecanique, principalmente por la
familiaridad que existía por parte del personal de la sección con esta marca.
La serie Premium pertenece a la gama media de PLCs; son utilizados para
aplicaciones industriales, son robustos, modulares y algunas de las CPUs vienen
con pórtico Ethernet incorporado. Estos, cumplían con todos los requerimientos
necesarios con sobra de merecimientos.
A continuación se describen las características generales de los PLCs
seleccionados módulo por módulo.
CPU
Es el módulo donde se integran todas las operaciones que debe realizar el PLC.
La CPU seleccionada incluye un puerto de comunicaciones Ethernet 10/100
40
Mbps. Las características de esta CPU se pueden observar en la tabla que
consta a continuación.
Figura 2.17 CPU Premium TSX P57 4823M
Procesador TSX P57 4823MNúmero máximo de rack 16Capacidad de E/S 2048 discretas, 256 análogas y 64 específicasFipio integrado SiEthernet integrado SiMemoria interna 96 KwordsEmplazamiento para PCMCIA 1 memoria externa y 1 comunicaciónCapacidad de memoria 512 Kword máximoCanales de control 20Capacidad de red 4Capacidad AS-i 8
Tabla 2.7 Características de la CPU
Entradas discretas 24 VDC
Figura 2.18 Módulo de 16 entradas discretas 24 VDC
41
Las características principales del módulo de entradas, se anotan en la tabla
siguiente:
Entradas discretas TSX DEY 16D2Voltaje de entrada 24 VDCCorriente 7 mALógica PositivaTiempo de activación 4 msTiempo de desactivación 7 msConformidad IEC 1131-2 Tipo 2Número de canales 16 aisladosConexión Vía bloque de terminales
Tabla 2.8 Características del módulo TSX DEY 16D2
Entradas discretas 120 VAC
Figura 2.19 Módulo de 16 entradas discretas 120 VAC
Las características principales del módulo de entradas, se anotan en la tabla
siguiente:
Entradas discretas TSX DEY 16A4Voltaje de entrada 110 VAC, 50/60 HzCorriente 12 mALógica Según fuenteTiempo de activación 10 msTiempo de desactivación 20 msConformidad IEC 1131-2 Tipo 2Número de canales 16 aisladosConexión Vía bloque de terminales
Tabla 2.9 Características del módulo TSX DEY 16A4
42
Salidas relé de 50VA
Figura 2.20 Módulo de 16 salidas tipo relé
Las características principales del módulo de salidas, se anotan en la tabla
siguiente:
Salida discretas TSX DSY 16R5Tipo de salida Relé AC/DC no protegidoVoltaje directo 10 a 34 VDCVoltaje alterno 19 a 264 VACPotencia de interruptor 3 A(Ith)/24 VDC or 24-240 VACCorriente máxima por común 3 ATiempo de activación < 8 msTiempo de desactivación < 10 msConformidad IEC 1131-2 SiNúmero de canales 16, agrupados en cuatro grupos de cuatroConexión Vía bloque de terminales
Tabla 2.10 Características del módulo TSX DSY 16R5
Módulo de comunicaciones
43
Figura 2.21 Módulo de comunicaciones
Las características principales del módulo de comunicaciones, se anotan en la
tabla siguiente:
Comunicación TSX SCY 21601Soportado por las series PremiumNúmero de canales 2Interfaz canal 0 Enlace asíncrono RS-485 aisladoInterfaz canal 1 PCMCIA, soportadas por el móduloEstandares de comunicaciones MODBUS/JBUS, Uni-Telway, X-WAYComunicación Maestro-Esclavo
Tabla 2.11 Características del módulo TSX SCY 21601
Fuente de alimentación
La fuente de alimentación fue seleccionada en base a los consumos de cada uno
de los módulos presentes en el rack. Estos consumos estás indicados en el
catálogo de la serie Premium3.
3 Ver anexo fuente Premium
44
Figura 2.22 Fuente de alimentación Premium
Las características principales de la fuente de alimentación, se anotan en la tabla
siguiente:
Fuente de alimentación TSX PSY 5500100 a 120 VAC, 50 a 60 Hz200 a 240 VAC, 47 a 63 Hz
1.7 A a 100 VAC0,5 A a 240 VAC
Potencia aparente 150 VAFuente de alimentación 24 VDC, 900 mABateria de respaldo SiConformidad IEC 1131-2Formato de fabricación Doble
Voltaje nominal
Consumo de corriente
Tabla 2.12 Características de la Fuente de alimentación
2.4.1.1 PLC DE LAVADORA DE BOTELLAS
El PLC de la Lavadora de botellas que se desmontó tenía 64 entradas y 64
salidas todo/nada. Las entradas eran a 110 VAC, las salidas eran tipo relé. La
alimentación a la fuente era de 110 VAC.
Las especificaciones para el PLC de esta máquina fueron:
45
Cantidad Equipo Número de parte Descripción
1 Procesador TSX P57 4823MProcesador con puerto Ethernet yFipio incluido
2 Fuente TSX PSY 5500Fuente de alimentación 110/220VAC
2 Rack TSX RKY 12EX Rack de 12 slots expansible
1 Cable bus X TSX CBY010KCable de 1 m para extensión deBus X
2 Terminaciones de línea TSX TLY EXConectores Sub-D 9 macho parafinales de Bus X
4 Módulos de entrada TSX DEY 16A4 16 entradas 110 VAC, 50/60 Hz4 Módulos de salidas TSX DSY 16R5 16 salidas tipo relé, AC15
8 Borneras TSX BLY 01Terminales para conexión de cables
2 Batería TSX PLP 01Batería para respaldo de memoriainterna de PLC suministrada con lafuente
Tabla 2.13 Plataforma PLC Premium para Lavadora de botellas
2.4.1.2 PLC DEL PASTEURIZADOR
El PLC que se desmontó tenía 44 entradas y 30 salidas todo/nada. Las entradas
eran a 24 VDC lógica positiva, las salidas eran tipo relé. La alimentación de la
fuente era a 110 VAC.
De acuerdo a lo expuesto, el PLC seleccionado para esta máquina fue:
Cantidad Equipo Número de parte Descripción
1 Procesador TSX P57 4823MProcesador con puerto Ethernet y Fipio incluido
1 Fuente TSX PSY 5500Fuente de alimentación 110/220VAC
1 Rack TSX RKY 12EX Rack de 12 slots expansible
2 Terminaciones de línea TSX TLY EXConectores Sub-D 9 macho parafinales de Bus X
3 Módulos de entrada TSX DEY 16D216 entradas 24 VDC lógicapositiva
2 Módulos de salidas TSX DSY 16R5 16 salidas tipo relé, AC15
5 Borneras TSX BLY 01Terminales para conexión decables
1 Batería TSX PLP 01Batería para respaldo de memoriainterna de PLC suministrada con la fuente
Tabla 2.14 Plataforma PLC Premium para Pasteurizador
46
2.4.1.3 PLC DE ENVASADORAS
El PLC que se desmontó en cada Envasadora tenía 44 entradas y 24 salidas
todo/nada. Las entradas eran a 24 VDC lógica positiva, las salidas eran tipo relé.
La alimentación de la fuente era a 110 VAC.
Tomando en cuenta que las Envasadoras son dos máquinas iguales, se procedió
a incorporar el control de ambas en un solo PLC, por lo tanto, el PLC
seleccionado fue:
Cantidad Equipo Número de parte Descripción
1 Procesador TSX P57 4823MProcesador con puerto Ethernet y Fipio incluido
2 Fuentes TSX PSY 5500Fuente de alimentación 110/220VAC
2 Rack TSX RKY 12EX Rack de 12 slots expansible
1 Cable Bus X TSX CBY 010KCable de 1 m para extensión deBus X
4 Terminaciones de línea TSX TLY EXConectores Sub-D 9 macho parafinales de Bus X
6 Módulos de entrada TSX DEY 16D216 entradas 24 VDC lógicapositiva
4 Módulos de salidas TSX DSY 16R5 16 salidas tipo relé, AC15
10 Borneras TSX BLY 01Terminales para conexión decables
2 Batería TSX PLP 01Batería para respaldo de memoriainterna de PLC suminstrada con lafuente
Tabla 2.15 Plataforma PLC Premium para Envasadoras
2.4.1.4 VISUALIZADORES
Para facilitar la correcta operación de cada máquina y para realizar la lectura de
variables relevantes al desempeño de cada subproceso, fue necesario incorporar
una interfaz hombre-máquina para el operador.
Anteriormente ya estaban implementadas interfaces de este tipo, pero tuvieron
que ser dadas de baja junto con los PLCs serie 7. El deseo del personal de la
47
sección de embotellado, fue entonces el de mantener estos HMIs con las mismas
funcionalidades, implementado claro está, algunas mejoras.
Se optó entonces por seleccionar un visualizador Magelis XBT HM, que son de la
misma casa fabricante de los PLCs, garantizando así la compatibilidad y la
facilidad de interconexión.
Figura 2.23 Visualizador Magelis HM 007010
En la siguiente tabla se puede observar algunas de las características más
importantes de estos dispositivos.
Tipo de visualizador 8 x 40 caracteresEnlace serie Asíncrono RS232/RS485/RS422
Protocolo de comunicaciónTelecargable desde terminal de programación: Uni-Telway, MODBUS, JBUS, SIEMENS, ALLENBRADLEY, OMRON, Modicom KS, etc.
Memoria 384 Kbytes o 300 páginas de aplicaciónVoltaje de alimentación 24 VDCPotencia 15 WTeclas de función NoEnlace a impresora NoIndicadores Led de comunicación
XBT HM 007010
Tabla 2.16 Características de visualizador HM 007010
En la figura 2.23 se muestra un esquema de la red diseñada para éste proyecto;
en ella se puede ver en detalle, todos los PLCs con sus respectivas HMIs y sus
direcciones IP, así como también, las distancias de cable utilizado para realizar la
conexión.
48
PLC DE LAVADORA DE BOTELLASIP: 10.18.2.10
PLC PASTEURIZADORAIP: 10.18.2.13
XBT-HM007010
PLC ETIQUETADORA 1IP: 10.18.2.15
PLCTRANSPORTADORES
ETAPA 2IP: 10.18.2.14
PLC ENVASADORASIP: 10.18.2.12
PLC TRANSPORTADORES ETAPA 1IP: 10.18.2.11
TSXDMZ64DTK
TSXAEZ414
TSXASZ401
TSXETZ510TSX
DMZ64DTKTSXAEZ414
TSXASZ401
TSXETZ510
XBT Z968
XBT Z968
XBT Z968
TSX ETZ 510
XBT Z918
TSX ETZ 510
CLIENTE DE INTOUCHIP: 10.18.2.11
XBT-HM007010 XBT-HM007010
XBT-HM007010
XBT-F034610IP: 10.18.2.16
XBT-F034610IP: 10.18.2.18
XBT-P021010
XBT-P021010SERVIDOR DE INTOUCHIP: 10.18.2.22
PLC ETIQUETADORA 2IP: 10.18.2.17
Figura 2.24 Esquemático de la red instalada
49
2.5 COSTOS GENERALES DEL PROYECTO
Para ayudar a comprender la magnitud de un proyecto de estas características, a
continuación se indican los costos del proyecto en forma general. No se realiza
un desglose detallado de precios por considerar que no es necesario.
La tabla está dividida en tres ítems de acuerdo a temas relacionados de la
siguiente forma:
El ítem 1, abarca todos los equipos necesarios para la migración de los 4
PLCs mencionados en el capítulo 1
El ítem 2, hace referencia a los equipos necesarios para la implementación
de la red de comunicaciones en donde se encuentran: conmutadores,
conectores, cables de fibra, cables de cobre fuentes de alimentación y
material menudo. Dentro de éste ítem también se encuentran los valores
de dos computadoras según las características anotadas y de dos licencias
de InTouch de 1000 tags.
El ítem 3, es el precio que se ha fijado por el trabajo de diseño e instalación
de todos los equipos, así como el desarrollo de la aplicación en InTouch.
ÍTEM DESCRIPCIÓN CANTIDAD PRECIO1 Migración de PLCs 4 48000.002 Equipos y materiales para red de comunicaciones 1 28700.003 Mano de obra e ingeniería 1 10200.00
Total 86900.00 USD
Tabla 2.17 Precios referenciales del proyecto a la fecha de inicio
Es necesario anotar que los precios de todos los ítems están a la fecha de inicio
del proyecto, que para referencia, fue enero del 2006.
50
Hasta este punto, la forma de diseñar ha contemplado la arquitectura y
configuración de la red, y la descripción y especificación del hardware utilizado en
el sistema de monitoreo. En el capítulo siguiente se abordará la parte
concerniente al software.
51
CAPÍTULO 3
3 DISEÑO DE LA INTERFAZ HOMBRE - MAQUINA
3.1 CARACTERÍSTICAS GENERALES
Para la implementación de la interfaz se utilizó el software de visualización
industrial InTouch de Wonderware, ya que este software permite conectividad con
un gran número de fuentes de datos, sean estas PLCs, equipos de medida o
bases de datos.
El sistema de monitoreo implementado cuenta con dos computadores personales,
el primero cumple las funciones de servidor de aplicación y el segundo cumple la
función de cliente. El servidor de aplicación es en el que se desarrolla y edita la
aplicación de la interfaz hombre-máquina, también es el encargado de la
adquisición de los datos de los PLCs; mientras el cliente, se limita a la
visualización de la interfaz.
El servidor de aplicación tiene un enlace con una base de datos en la cual se
almacena información de la línea, esta información se muestra en la interfaz a
manera de consulta. No se entra en detalles sobre la base de datos ya que se
encuentra fuera del alcance de este proyecto.
PLCs
Ethernet
ClienteServidor deaplicaciónBase de datos
Figura 3.1 Esquema del sistema de monitoreo
52
3.2 ENLACE PLCs - SERVIDOR DE APLICACIÓN
Para comunicar al servidor de aplicación con los PLCs se utilizó como medio
físico una tarjeta de red 10/100 Mbps de Intel, la cual está incorporada en la
tarjeta madre del computador; y, para el enlace lógico, se usó un utilitario de
InTouch llamado MBENET, el cual permite el intercambio dinámico de datos con
los PLCs Telemecanique a través del protocolo MODBUS para Ethernet.
Los PLCs se conectan a la red por medio de una de las dos formas siguientes:
A través del pórtico TSX ETY PORT para el caso de los PLCs Premium
con pórtico Ethernet incorporado y,
A través de un módulo externo TSX ETZ 510 para los PLCs de la serie
Micro.
En la figura 3.2 se puede observar, en diagrama de bloques, la forma de conexión
de cada equipo.
Ethernet
TSX ETY PORT
IntouchI/O Mbenet
Tarjeta de red10/100 Mbps
Servidor de Aplicación
TSX ETY PORT TSX ETY PORT TSX ETY PORT TSX ETY PORT TSX ETZ 510 TSX ETZ 510
PLCLAVADORA
PLC TRANS.ETAPA 1
PLCENVASADORAS
PLCPASTEURIZADOR
PLC TRANS.ETAPA 2
PLCETIQUETADORA
1
PLCETIQUETADORA
2
Figura 3.2 Diagrama de enlace de red
En el utilitario MBENET se configura los denominados “tópicos” que sirven como
identificadores de cada uno de PLCs. Para definir un tópico se accede al
53
programa del utilitario y se ingresa en la opción MBENET Topic Definition, donde
se especifica los datos que identifican a cada PLC como nombre y dirección IP.
Figura 3.3 Configuración del tópico Lavadora
Los tópicos definidos son los siguientes: Lavadora, Trans_Etapa_II, Envasadoras,
Pasteurizador, Trans_Etapa_I, Etiquetadora_I, Etiquetadora_II que corresponden
a los PLCs que controlan las máquinas del mismo nombre.
Figura 3.4 Lista de tópicos definidos
54
La siguiente figura muestra la pantalla principal del utilitario en la que se puede
observar los tópicos configurados, el estado de la conexión y las variables que se
transmiten, sean estas palabras o bits.
Figura 3.5 Pantalla del utilitario MBENET
En InTouch se crean los “nombres de acceso” cuya función es relacionar las
variables de la interfaz con su respectivo tópico. Se define un nombre de acceso
por cada tópico, con la información correspondiente al utilitario, el protocolo a
utilizar y el nombre del tópico.
55
Figura 3.6 Configuración del nombre de acceso Lavadora
Los nombres de acceso definidos son los siguientes: Lavadora, Trans_Etapa_II,
Envasadoras, Pasteurizador, Trans_Etapa_I, Etiquetadora_I y Etiquetadora_II.
Figura 3.7 Lista de nombres de acceso configurados
3.3 COMUNICACIÓN SERVIDOR DE APLICACIÓN - CLIENTE
Para el enlace entre el servidor de aplicación y el cliente se utilizó la herramienta
de InTouch para aplicaciones distribuidas NAD (Network Application
Development). Esta herramienta permite tener copias de la aplicación corriendo
en varias máquinas evitando que todas ingresen a los PLCs por información,
dejando esta labor exclusivamente al servidor. La aplicación original se almacena
56
en una carpeta en el servidor y ésta se comparte a través de la red con el cliente.
En el cliente se crea una carpeta donde se guardara automáticamente una copia
de la aplicación cada vez que arranca WindowsViewer en este computador.
En el cliente se habilita la arquitectura NAD ingresando en InTouch al menú Node
Properties; aquí se habilita la opción Network Application Development, se ingresa
la ubicación de una carpeta local donde se guarda la copia de la interfaz original y
se elije la acción a ejecutar en el computador cuando se detecta un cambio en la
aplicación original. Las acciones que se pueden tomar en el cliente cuando se
detecta un cambio en la interfaz, van desde ignorar los cambios hasta reiniciar el
computador para que se actualice automáticamente la interfaz desde el servidor
de aplicación.
Figura 3.8 Configuración de las propiedades de nodo
En la ventada de propiedades de nodo también se configura la resolución con la
que se va a visualizar la interfaz en el cliente. Si en esta ventana se habilita la
opción Allow WindowViewer to dynamically change resolution, permitirá que
InTouch cambie automáticamente la resolución de la pantalla cuando corre la
interfaz, modificando así la resolución en el computador cliente. Escogiendo la
57
opción Use application resolution, el cliente tendrán la misma resolución de
pantalla que el servidor de aplicación.
Figura 3.9 Configuración de la resolución de pantalla
3.4 ENLACE SERVIDOR DE APLICACIÓN - BASE DE DATOS
La base de datos que fue creada en SQL, es utilizada por la interfaz para mostrar
datos históricos de producción y de funcionamiento de las máquinas.
Para comunicar el servidor de aplicación con la base de datos se usó un archivo
de origen de datos ODBC, y para enlazar la interfaz con este archivo se utilizó la
herramienta de InTouch llamada SQL Access Manager.
El archivo ODBC se crea ingresando al Administrador de Origen de Datos, que es
una de las herramientas administrativas de Windows. En los orígenes de usuario
se crea una nueva conexión SQL, la misma que para el caso particular fue
llamada Intouch.
58
En la siguiente figura se muestra la pantalla que permite agregar un nuevo archivo
de origen de datos.
Figura 3.10 Ventana del administrador de origen de datos
El procedimiento para configurar la conexión Intouch que se muestra en la
pantalla anterior se anota a continuación:
En la primera ventana se especifica el nombre del archivo ODBC y el nombre del
computador en el cual se encuentra la base de datos. La siguiente figura muestra
la primera pantalla de configuración.
59
Figura 3.11 Configuración de origen de datos
En la siguiente ventana se configura el modo de autentificación; se debe escoger
la autentificación de SQL Server; además es necesario ingresar un nombre de
usuario y una contraseña.
Figura 3.12 Configuración de origen de datos
En la siguiente pantalla hay que seleccionar el nombre de la base de datos con la
que se va a enlazar.
60
Figura 3.13 Configuración de origen de datos
Al finalizar la configuración se observa una ventana, como la siguiente, en la que
se indica todas las características del archivo creado.
Figura 3.14 Configuración de origen de datos
61
En InTouch se debe configurar el Access SQL Manager; este utilitario consta de
dos partes, una lista de enlace y una tabla temporal. La lista de enlace es la
encargada de relacionar las columnas de la base de datos con las variables de la
interfaz; y la tabla temporal, es donde se guardan los datos de la consulta hecha a
la base.
Para configurar la lista de enlace se accede a la opción Bind List. Las variables
de la interfaz se ingresan en el casillero Tagname.FieldName y los nombres de
las columnas en el casillero Column Name, dando un clic en Add Item se agregan
los nombres a la lista.
Figura 3.15 Configuración de la lista de enlace para la interfaz
La tabla temporal se configura en la opción Table Template, aquí se ingresa las
características de las variables que forman la tabla temporal; características como
tipo de variable, longitud, etc.
62
Figura 3.16 Configuración de la tabla temporal para la interfaz
3.5 DISEÑO DE PANTALLAS DE MONITOREO
Las pantallas están diseñadas en la versión de InTouch 9.5 y tienen la finalidad
de mostrar datos de producción, así como la ubicación y el origen de fallas que se
producen en la línea 3 de envasado.
3.5.1 PANTALLA PRINCIPAL
Esta pantalla está diseñada para tener una vista global de la línea. Aquí el
usuario puede visualizar la producción y la velocidad de funcionamiento de las
máquinas. Los iconos de las máquinas permiten el acceso a las pantallas de
visualización de cada una de ellas.
63
Figura 3.17 Pantalla principal
El menú superior contiene los accesos a las pantallas de las maquinas: Lavadora
de botellas, Envasadoras, Etiquetadoras y Transportador etapa 1.
Figura 3.18 Menú superior
El menú inferior contiene los accesos a las pantallas de: Transportador etapa 2,
consulta a la base de datos, tendencias e históricos a más del reset de
contadores.
Figura 3.19 Menú inferior
64
3.5.2 PANTALLAS DE TENDENCIAS E HISTÓRICOS
Son pantallas diseñadas para cada máquina con el mismo formato de
presentación; en ellas se muestran las variables más relevantes de cada
máquina, los históricos de estas variables y un resumen de las fallas registradas.
En la parte izquierda de cada pantalla se encuentra una grafica histórica, la cual
permite revisar el estado de las variables en cualquier instante; a la derecha, se
encuentra una grafica en tiempo real que permite observar los cambios que sufre
la variable en el instante en que se producen; y, en la parte inferior, se encuentra
un cuadro de alarmas en el que se muestra el origen, la ubicación, la hora de
suceso y un comentario que identifica a cada alarma, además se indica el tiempo
en el que se despejo la falla.
Figura 3.20 Pantalla de tendencias e históricos de la Lavadora de botellas
65
En las Envasadoras, a más de la pantalla anterior, existe otra en la que se
muestra la producción de cada máquina, estas pantallas están divididas en dos
partes: a la izquierda, se visualiza una tabla en la cual se observa la producción
en docenas totales y en docenas por hora; y, a la derecha, se encuentran tres
graficas de barras en las que se muestra la producción de docenas por hora de
cada uno de los turnos de trabajo.
Figura 3.21 Pantalla de producción de la Envasadora 1
3.5.3 PANTALLAS PARA CONSULTA A LA BASE DE DATOS
Estas pantallas están diseñas para realizar consultas a la base de datos,
permitiendo por medio de un procesamiento interno, obtener información de
tiempos perdidos en cada una de las máquinas en función de los períodos
definidos por el usuario.
66
En la figura siguiente se muestra una de estas pantallas de consulta. Al lado
izquierdo se observa un listado de las causas que produjeron la detención de la
maquina; al lado derecho, se muestra un grafico de barras que con el porcentaje
de tiempo perdido por cada falla, además se indica el tiempo perdido en minutos y
en la parte inferior se muestra el tiempo perdido total.
Figura 3.22 Pantalla de consulta de tiempos perdidos de la Etiquetadora 1
3.5.4 PANTALLA DE MONITOREO DE RED
Esta pantalla muestra un esquemático de la red con todos los equipos que están
conectados a ella, permitiendo monitorear en el tiempo real, el intercambio de
67
datos por parte de los PLCs. En caso de pérdida de comunicación, las líneas de
enlace cambian de color a rojo y titilan.
Figura 3.23 Pantalla de monitoreo de red
3.5.5 PANTALLA DE RESET DE CONTADORES
En esta pantalla el operador puede reiniciar los contadores que registran la
producción de la línea de envasado, estos son: los contadores de docenas
envasadas, los contadores de botellas etiquetadas, el contador de cajas y el
contador de paletas producidas. Para poder reiniciar cualquier contador el
operador debe primero registrarse, si el nivel de acceso dado al usuario le permite
realizar esta acción los botones de reset se habilitan, en caso contrario se quedan
deshabilitados.
68
Figura 3.24 Pantalla de reset de contadores de producción
69
CAPÍTULO 4
4 INSTALACIÓN DE EQUIPOS Y PRUEBAS
La instalación de los dispositivos fue realizada por etapas, debido a la
imposibilidad de parar una línea de producción como la de envase por mucho
tiempo.
El orden en que se relata la experiencia, no corresponde en su totalidad a lo
efectuado en la práctica, aunque no difiere en mucho, pero sirve muy bien para
explicar la planificación realizada, la misma que tuvo que ser modificada debido a
la dificultad antes mencionada.
4.1 INSTALACIÓN DE PLCs Y VISUALIZADORES
Configuración de PLCs
Para la instalación de los PLCs primero se debió realizar la configuración y
programación de cada uno de éstos.
Por medio del programa PL7 PRO se procede en primer lugar a crear un nuevo
programa de aplicación, entonces se pedirá seleccionar el tipo de CPU y la
memoria que se van a utilizar; luego, se debe configurar el tipo de rack, la fuente
de alimentación y los módulos, seleccionándolos de una lista que se obtiene
dando clic derecho sobre el elemento (o espacio libre) que se desea modificar.
Como ejemplo, a continuación se puede observar la pantalla de configuración de
hardware correspondiente al Pasteurizador. En la parte superior izquierda se
distingue el tipo de CPU utilizada; abajo, se presenta la distribución real de los
elementos en el rack.
70
Figura 4.1 Pantalla de configuración del hardware del PLC
A más de las configuraciones que debieron realizarse en cada una de las CPUs y
módulos de los PLCs, se debió configurar el módulo de comunicaciones Ethernet.
La pantalla que se muestra en la figura 4.2, corresponde a la configuración del
módulo ETY PORT de la Lavadora de botellas, en el cual, se debe configurar la
dirección local y las direcciones remotas que accederán como clientes.
La dirección X-WAY, como ya se mencionó, es el identificador que utilizan los
equipos Telemecanique con el fin de lograr conexión entre ellos, esta dirección
consta de dos números: el número de red (entre 0 y 127) y el número de estación
(entre 0 y 63).
71
La sección para configurar la dirección IP se encuentra debajo de la dirección X-
WAY, en ésta se debe introducir como mínimo la dirección IP local, la máscara de
subred a la cual pertenece la estación y la dirección de la pasarela si el PLC va a
tener acceso a un enrutador; además, se debe seleccionar el protocolo de
comunicaciones entre Ethernet II o IEEE 802.3.
A la derecha de la figura se encuentra la tabla de configuración de conexiones
remotas; en esta tabla, se encuentran las direcciones de todas las estaciones que
tienen acceso al PLC que se está configurando y el protocolo que utilizarán para
el intercambio.
Figura 4.2 Configuración del módulo ETY PORT
El procedimiento anotado fue seguido para la configuración de todos los PLCs de
la red de acuerdo a la tabla de direcciones del capítulo 2, por lo tanto, en
adelante, no se volverá a hacer referencia al modo de configuración si no
solamente a la dirección asignada a cada equipo.
72
Configuración de visualizadores
Para la configuración de los visualizadores, primero es necesario seleccionar el
equipo de una lista que se muestra al crear una nueva aplicación en el programa
XBT L1000. En la figura 4.3 se puede observar la pantalla a la que se hace
referencia. A la izquierda está la lista de HMIs soportados por el software, en el
centro, se muestra una imagen del equipo y a la derecha hay una lista con todos
los protocolos instalados en el computador. Para el proyecto que se está
describiendo, el protocolo utilizado fue Uni-Telway y la conexión con el PLC se la
consiguió mediante un cable XBT Z968 de Telemecanique.
Figura 4.3 Pantalla para la selección del visualizador
El intercambio de información con el PLC es tipo maestro-esclavo y se consigue
configurando una tabla de diálogo en el visualizador, esta tabla es accesible a
través del menú configuración.
En la siguiente figura se puede ver la pantalla que permite configurar la tabla de
diálogo para la comunicación con el PLC. En la sección superior se muestra un
listado de las funciones seleccionadas para el visualizador, en la sección inferior
se encuentran las funciones soportadas por el HMI y a la derecha se encuentra la
sección destina a la selección de la dirección inicial desde la cual se forma la tabla
de diálogo según el tamaño total mostrado arriba. En el PLC, esta área de
memoria sólo debe ser utilizada para propósitos de intercambio.
73
Figura 4.4 Configuración de la tabla de diálogo
Todos los visualizadores fueron configurados de la misma manera, con excepción
de la dirección inicial de la tabla de diálogo, por lo tanto, no se volverá a hacer
referencia a este tema en lo posterior.
4.1.1 INSTALACIÓN DEL PLC DE LA LAVADORA DE BOTELLAS
Para instalar el PLC de Lavadora de botellas se debió proceder en primer lugar
con la actualización de los planos para la instalación4; además, se realizó la
programación del PLC de acuerdo a la función que cumple la máquina.
Durante el proceso de configuración, fue necesario introducir las direcciones
necesarias para que el PLC sea identificado en la red Ethernet, correspondiéndole
a este equipo la dirección IP 10.18.2.10 y la dirección X-WAY 2.10.
4 Ver anexo de planos
74
En la gráfica siguiente se puede observar el PLC instalado de la Lavadora de
botellas. A la izquierda se encuentra el rack 0 en el cual se aloja la CPU y los
módulos de entradas, a la derecha se encuentra el rack 1 en el que se alojan los
módulos de salidas. Cada rack debe estar alimentado por su propia fuente de
alimentación.
Figura 4.5 PLC de Lavadora de botellas
VISUALIZADOR DE LA LAVADORA DE BOTELLAS
En la siguiente figura se puede observar al visualizador mostrando uno de los
mensajes característicos de la máquina, el cual, indica el número de descargas de
botellas por minuto a la salida de la Lavadora.
75
Figura 4.6 Visualizador de la Lavadora de botellas
4.1.1.1 PRUEBAS
El protocolo de pruebas seguido en la puesta en marcha de la Lavadora de
botellas consistió en lo siguiente:
Prueba de alimentación de voltaje a la fuente, a los módulos y a los demás
equipos en el tablero.
Prueba de entradas del PLC, las cuales se realizaron con el PLC en modo
detenido forzando los sensores a 1 y 0.
Prueba de salidas, comprobando la activación de los actuadores.
Prueba de operación en vacío, comprobando la operación de la máquina
sin botellas, sin agua ni sosa cáustica.
Prueba de funcionamiento del visualizador, forzando la aparición de los
mensajes.
76
4.1.2 INSTALACIÓN DEL PLC DEL PASTEURIZADOR
En la instalación del PLC del Pasteurizador, se procedió igual que con el de la
Lavadora de botellas. Se configuró el módulo Ethernet asignándole las
direcciones: IP 10.18.2.13 y X-WAY 2.13.
En la figura que se muestra a continuación se puede observar al PLC del
Pasteurizador; éste consta de un solo rack de 12 emplazamientos, los mismos
que están ocupados, desde izquierda a derecha, por: la fuente de alimentación, la
CPU, tres módulos de entradas y dos de salidas.
Figura 4.7 PLC del Pasteurizador
77
VISUALIZADOR DEL PASTEURIZADOR
La imagen que se presenta a continuación corresponde al visualizador de esta
máquina. El mensaje indica el tiempo de duración de un ciclo de trabajo (o ciclo
de máquina) del Pasteurizador.
Figura 4.8 Visualizador del Pasteurizador
4.1.2.1 PRUEBAS
El protocolo de pruebas seguido en la puesta en marcha del Pasteurizador fue el
siguiente:
Prueba de alimentación de voltaje a la fuente, a los módulos y a los demás
equipos en el tablero.
78
Prueba de entradas del PLC, las cuales se realizaron con el PLC en modo
detenido forzando los sensores a 1 y 0.
Prueba de salidas, comprobando la activación de los actuadores.
Prueba de operación en vacío, comprobando la operación de la máquina
sin botellas.
Prueba de funcionamiento del visualizador, forzando la aparición de los
mensajes.
4.1.3 INSTALACIÓN DEL PLC DE LAS ENVASADORAS
Durante la instalación del PLC de las Envasadoras, se procedió igual que con el
de la Lavadora de botellas y el Pasteurizador; igualmente, se debió configurar el
módulo Ethernet asignándole las direcciones: IP 10.18.2.12 y X-WAY 2.12.
En la figura 4.9, se puede observar al primer rack de las Envasadoras, el mismo
que aloja a todos los módulos relacionados con el control de la Envasadora 1; de
izquierda a derecha se puede distinguir: la fuente de alimentación, la CPU, tres
módulos de entradas, dos de salidas y el módulo de comunicaciones para el
visualizador de la Envasadora 2.
79
Figura 4.9 PLC de las Envasadoras (Envasadora 1)
En la figura 4.10 se muestra el rack 1 del PLC de las Envasadoras, el mismo que
está destinado al control de la Envasadora 2. En esta imagen, se puede observar
desde izquierda a derecha: la fuente de alimentación, tres módulos de entradas y
dos de salidas.
80
Figura 4.10 PLC de las Envasadoras (Envasadora 2)
VISUALIZADORES DE ENVASADORAS
En la siguiente figura se observa uno de los mensajes característicos de las
máquinas, el cual indica la producción en docenas.
81
Figura 4.11 Visualizador de la Envasadora 1
4.1.3.1 PRUEBAS
Como protocolo de pruebas para las Envasadoras se realizaron las siguientes
actividades:
Prueba de alimentación de voltaje a la fuente, a los módulos y a los demás
equipos en el tablero.
Prueba de entradas del PLC, las cuales se realizaron con el PLC en modo
detenido, forzando los sensores a 1 y 0.
Prueba de salidas, comprobando la activación de los actuadores.
Prueba de operación en vacío, comprobando la operación de la máquina
sin líquido y sin botellas.
Prueba de funcionamiento del visualizador, forzando la aparición de los
mensajes.
82
4.2 INSTALACIÓN DE DISPOSITIVOS DE RED
4.2.1 CONEXIÓN DE FIBRA ÓPTICA
Este procedimiento consistió en la conexión de los hilos de fibra con los
conectores SC.
Para comprobar que la fibra se encuentra bien conectada se debió realizar una
prueba de certificación, en la que se determina la distancia y la atenuación del
hilo.
Los resultados arrojados por la certificación no pueden exceder la atenuación
típica de los cables de fibra multimodo de 62,5/125 µm que son:
3.5 dB/Km a 850 nm.
1.0 dB/Km a 1300 nm.
Cuando se constituye un enlace de fibra, se debe considerar que la atenuación de
éste, es el resultado de la suma de la atenuación del cable más la atenuación del
conector y más la atenuación de los sílices (empalmes).
4.2.2 CABLEADO SFTP
Una de las primeras tareas en la instalación, fue tender el cable de acuerdo a las
recomendaciones CEM (compatibilidad electromagnética).
Además es recomendable conservar un radio de curvatura de más de una
pulgada en cada doblez para cables de categoría 5.
El siguiente paso es preparar los terminales de los cables, para hacer esto se
debe retirar el forro protector, el blindaje de metálico, la película de aluminio y
destrenzar los conductores. Es recomendable no remover más forro del
83
necesario para construir la conexión y se debe evitar destrenzar mucho los
cables, además el blindaje metálico del cable debe hacer contacto con el blindaje
del conector RJ45.
El estándar bajo el cual se rigió la conexión de los terminales RJ45 y el cable
SFTP fue el EIA/TIA 568B, ya que el 568A, a la fecha, se encontraba
desactualizado. En la figura se observa la forma de conexión de los pares en el
conector.
Figura 4.12 Conexión de conector RJ45 según EIA/TIA 568B
Par 1 Par 2 Par 3 Par 4
Azul y blanco - azul Tomáte, blanco - tomáte Verde, blanco - verde Café, blanco - café
Tabla 4.12 Colores de pares de cable UTP categoría 5
4.2.3 INSTALACIÓN DE CONMUTADORES
La instalación de los conmutadores consistió en la alimentación de energía, la
colocación de las protecciones de acuerdo a la demanda del equipo y la
configuración de direcciones IP, las mismas que están acorde a la tabla de
direcciones del capítulo 2.
84
A continuación se muestra la pantalla del software Ethernet Switch Configurator,
la misma que permite asignar una dirección IP al conmutador.
Figura 4.13 Software para configuración de la dirección de los conmutadores
Una vez que el conmutador ya posea dirección IP, se puede acceder a la
configuración del equipo ingresando el número IP en la barra de direcciones del
Internet Explorer, siempre y cuando se haya instalado el Java Web Star. La
interfaz que aparece presenta todas las posibilidades de configuración del
conmutador.
Hay que recordar que se debe seleccionar la recuperación de la configuración
desde el mismo dispositivo, o sea en modo local, para que en caso de pérdida de
alimentación de energía, el conmutador tome el respaldo almacenado en el
equipo.
85
4.2.3.1 PRUEBAS
Como protocolo de pruebas para comprobar la correcta operación de los
conmutadores, se realizaron las siguientes actividades:
Prueba de alimentación de voltaje a la fuente.
Prueba de acceso a la configuración del conmutador.
Prueba de desconexión de enlace de red de fibra óptica para comprobar la
operación de la redundancia, estableciéndose ésta casi al instante de la
desconexión (según la documentación < 50 ms).
En la siguiente figura se puede ver la primera pantalla que aparece una vez que
se haya ingresado a la configuración a través del Internet Explorer. A la izquierda
se encuentra el acceso a cada una de las pantallas a modo de navegador y a la
derecha aparece la información de cada pantalla. Para el caso particular, se
puede distinguir el estado de cada uno de los puertos del conmutador, por
ejemplo: los puertos 2 y 5 están conectados, mientras que los demás, se
encuentran desconectados.
86
Figura 4.14 Pantalla de información de sistema del conmutador 499NOS27100
4.3 RECONFIGURACIÓN DE EQUIPOS EXISTENTES
4.3.1 PLCs ETIQUETADORAS
Los PLCs de las Etiquetadoras son de la serie Micro TSX 3722. La
reconfiguración consistió en el direccionamiento del módulo ETZ 510; este
módulo es accesible para configuración a través del Internet Explorer, escribiendo
la dirección IP del mismo en la barra de direcciones.
Durante el proceso de configuración del PLC, fue necesario introducir las nuevas
direcciones necesarias para que el PLC sea identificado en la red Ethernet. De
acuerdo a la tabla de direcciones del capítulo 2, al PLC de la Etiquetadora 1 le
corresponde la dirección IP 10.18.2.15 y la dirección X-WAY 2.15; mientras que al
de la Etiquetadora 2, le corresponde la dirección IP 10.18.2.17 y la X-WAY 2.17.
87
En la gráfica siguiente se puede observar la pantalla de configuración
correspondiente al PLC de la Etiquetadora 1. La sección de la izquierda está
reservada al direccionamiento IP y X-WAY, también se debe configurar el medio
por el cual se va llevar a cabo la comunicación, Ethernet o Módem y al final, se
debe elegir el protocolo entre Ethernet II o IEEE 802.3. En la sección de la
derecha se debe configurar la tabla de conexiones de los equipos que tendrán
acceso al PLC en modo cliente.
La configuración se acepta dando un clic sobre Apply y reseteando el módulo
para que ésta tenga efecto.
Figura 4.15 Pantalla de configuración del módulo ETZ 510
4.3.2 PLCs DE LOS TRANSPORTADORES DE ENVASE
Los PLCs de los dos Transportadores de envase, son de la misma serie que el de
la Lavadora de botellas, el Pasteurizador y el de las Envasadoras; por lo tanto, la
misma configuración anotada anteriormente, es válida para éstos.
88
Según la lista de direcciones del capítulo 2, a los Transportadores de envase
etapa 1 y 2 les corresponde las direcciones IP 10.18.2.11 y 10.18.2.14; y, las
direcciones X-WAY 2.11 y 2.14, respectivamente.
4.3.3 HMIs DE LAS ETIQUETADORAS
Las interfaces para el personal de mantenimiento y supervisión, correspondientes
a las Etiquetadoras, son dos touch panel de Telemecanique pertenecientes a la
serie Magelis XBT F034610. Estas HMIs también son programables por medio
del software XBT L1000, el mismo que fue utilizado para la programación de los
visualizadores de las otras máquinas.
Como la aplicación ya se encontraba corriendo en estas interfaces, solamente fue
necesario modificar las direcciones del dispositivo. Además, fue necesario
realizar algunas pequeñas modificaciones en algunas de las variables que se
muestran el HMI.
En la figura 4.16 se muestra, como fondo, una de las pantallas características de
la interfaz, y sobre ésta se puede ver la ventana que permite la configuración de
los parámetros del protocolo Ethernet TCP/IP; en donde, se debe configurar la
dirección IP del HMI, la máscara de subred y la dirección de pasarela que para
este caso corresponde a la dirección de su respectivo PLC.
89
Figura 4.16 Pantalla de configuración del HMI XBT F034610
4.4 PRUEBAS DE CONEXIÓN ENTRE SERVIDOR DE
APLICACIÓN Y RED DE PLCs
Las pruebas de conexión entre el servidor de aplicación y los PLCs, se
restringieron nada más que a la puesta en marcha del sistema y la evaluación de
los resultados que se obtuvieron, los cuales fueron:
El computador funcionó como cliente y el resto de dispositivos, sean éstos
PLCs o conmutadores, cumplen la función de servidores de información.
La programación de los PLCs desde la estación de ingeniería, no interfiere
en la adquisición de datos por parte del servidor de aplicación ni de las
labores del cliente.
90
Solo un conmutador administrado debe ser configurado como
administrador de redundancia, caso contrario, el enlace se abre.
El tiempo de recuperación del enlace entre el servidor de aplicación y los
PLCs, en caso de que se haya interrumpido la energía en la fuente de los
éstos, es de 30 segundos aproximadamente, desde el instante en que se
restituye la energía al PLC. Este tiempo de recuperación depende del
sistema operativo que esté corriendo en el computador.
El utilitario MBENET tiene tres perfiles de configuración según el PLC de la
marca Telemecanique que se vaya a utilizar.
El utilitario MBENET necesita la información del segundo digito de la
dirección XWAY, es decir el número de estación.
91
CAPÍTULO 5
5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1 CONCLUSIONES
Cuando una empresa busca implementar un sistema de comunicación
industrial, éste no puede quedar tan solo en los niveles más bajos del triángulo
de automatización si no que se debe tratar que la información generada viaje
en forma transparente hasta los niveles administrativos evitando, en lo posible,
la intervención del personal, el que podría provocar errores en la toma de
datos o traspaso de información.
Un sistema de monitoreo no es solamente la incorporación de un HMI que
entregue datos de una u otra máquina, más bien este HMI es el último paso a
dar en una cadena de cambios o modificaciones que deben implementarse.
El sistema de monitoreo permite conocer la ubicación y descripción de las
fallas de cada una de las máquinas, gracias a lo cual, se puede ubicar,
solucionar y dar seguimiento a éstas, para prevenir detenciones y mejorar el
proceso de envase.
El sistema permite conocer los datos de producción, como por ejemplo la
cantidad de cerveza envasada por turno, evitando así posibles errores en la
recopilación de información por parte de los operadores o supervisores.
Es posible obtener información histórica de la producción, con lo cual, se
puede determinar la continuidad en el funcionamiento de la línea e identificar
determinados problemas que aparecen en ésta mientras trabaja.
92
Ya que es posible conocer, en tiempo real, los ritmos (o rendimientos) de cada
una de las máquinas, es posible ajustar el funcionamiento del conjunto para
mejorar el rendimiento de la línea.
Las consultas de tiempos perdidos permiten conocer cual es la causa más
recurrente de parada en cada una de las máquinas, con esta información, se
programarán los mantenimientos futuros.
5.2 RECOMENDACIONES
Al implementar un sistema de monitoreo, las empresas no deben buscar
desarrollar únicamente en una área específica, al contrario, se debe
desarrollar un sistema que abarque todas las áreas con el fin de obtener
integración total de todos los subprocesos.
Es recomendable, cuando se implementa un sistema de monitoreo o un
sistema de integración total, ir evaluando los resultados paso a paso conforme
a las necesidades del personal que será el encargado de manejarlo y
explotarlo de la mejor manera.
Se recomienda que el sistema implementado sea evaluado tanto operativa
como técnicamente, para que a futuro se realicen, de ser necesario, las
mejoras correspondientes.
93
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Libros y Manuales:
SCHNEIDER ELECTRIC; Programable Control and Automation Products.
Francia. 1994-1995.
WEIDMÜLLER; Ethernet Industrial. 2006-2007.
SCHNEIDER ELECTRIC; Transparent Ready, Ethernet TCP/IP and Web
Technologies. Julio 2004.
SCHNEIDER ELECTRIC; Manual de PL7 Pro. V4.5.
SCHNEIDER ELECTRIC; Premium Modicon Telemecanique, Automation
Platform. Enero 2003.
SCHNEIDER ELECTRIC; Transparent Ready, User Guide. Octubre 2005.
SIEMENS; Comunicación con Simatic. Tercera edición. Alemania. Octubre
1999.
WONDERWARE; Training Manual InTouch 9.0 Basic. Revisión A. 2004.
Direcciones electrónicas:
www.telemecanique.com
www.modbus.org
www.wikipedia.com
www.consulintel.es/Html/Tutoriales/Lantronix/tutor_lantr.htm
http://ethernet.industrial-networking.com
www.wonderware.com
ANEXO 1
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ANEXO 2
ANEXO 3
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ESPECIFICACIÓN TÉCNICA CABLES TIPO KP-1 / KT-1 / NEXO DP / NEXO DT
Referencia: ET.85.501 / Edición: 03/2003
Todas las especificaciones están sujetas a cambio sin previo aviso. Consultar a OPTRAL para las últimas ediciones en vigor.
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1. OBJETO
El objeto de la presente especificación es definir las características constructivas y ma-teriales empleados en los cables de fibra óptica monotubo de OPTRAL tipo KP-1, KT-1, NEXO DP y NEXO DT en sus dos versiones, standard y 28 .
2. FIBRAS ÓPTICAS
Las fibras ópticas responden a las especificaciones técnicas particulares de OPTRAL (ET) para los diferentes tipos de fibra, tanto multimodo como monomodo.
- Fibras MultimodoPropiedades ópticas y geométricas conforme a las normas UIT G-651, CEI 60793, ISO/IEC 11801 y EN 50173.
- Fibras MonomodoPropiedades ópticas y geométricas conforme a las normas UIT G-652 y CEI 60793.
La primera protección de las fibras está coloreada de forma continua según el código de colores del Anexo 2.
Las protecciones están libres de poros, grietas, abultamientos y otras imperfecciones. Su aspecto es suave, con brillo y tonalidad uniforme. Los colores son intensos, opacos y fácilmente distinguibles.
No se produce degradación en el valor de atenuación de la fibra al colocar la 2ª pro-tección (tubo holgado).
No existen empalmes en la fibra en toda la longitud suministrada.
El porcentaje de fibras defectuosas admitido es de 0%.
3. SEGUNDA PROTECCIÓN: TUBO HOLGADO
El tubo holgado podrá contener 2, 4, 6, 8 ó 12 fibras ópticas coloreadas según la ca-pacidad del cable (ver Anexo 1).
El tubo se rellena con compuesto bloqueante al agua.
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ESPECIFICACIÓN TÉCNICA CABLES TIPO KP-1 / KT-1 / NEXO DP / NEXO DT
Referencia: ET.85.501 / Edición: 03/2003
Todas las especificaciones están sujetas a cambio sin previo aviso. Consultar a OPTRAL para las últimas ediciones en vigor.
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El tubo holgado es de material termoplástico con las características de alto módulo de Young, elevada resistencia mecánica, alta resistencia al impacto, bajo coeficiente de fric-ción de la superficie en contacto con las fibras, baja absorción de humedad y estabilidad a la hidrólisis.
Los materiales empleados para el tubo holgado son compatibles con los demás ele-mentos del cable.
4. CONSTRUCCIÓN DEL CABLE ÓPTICO
4.1. Núcleo Óptico
Las fibras ópticas están protegidas con un recubrimiento primario coloreado para permitir su identificación. Asimismo, las fibras se alojan en forma holgada dentro del tubo central (segunda protección). Dicho tubo alojará 2, 4, 6, 8 ó 12 fibras, según la capacidad del cable (ver Anexo 1).
El interior del tubo está relleno con un compuesto hidrófugo y tixotrópico, estable en el rango de temperaturas de operación y almacenamiento, y compatible con todos los ele-mentos del cable con los que entra en contacto.
De este modo queda conformado el núcleo óptico del cable, sobre el cual se coloca una de las siguientes cubiertas:
Cubierta KP-1: sobre el núcleo del cable se colocan las hilaturas de aramida y una cubierta exterior de polietileno.
Cubierta NEXO DP: sobre el núcleo del cable se coloca la fibra de vidrio refor-zada y una cubierta exterior de polietileno.
Cubierta KT-1: sobre el núcleo del cable se colocan las hilaturas de aramida y una cubierta exterior termoplástica.
Cubierta NEXO DT: sobre el núcleo del cable se coloca la fibra de vidrio refor-zada y una cubierta exterior termoplástica.
Inmediatamente debajo de cada cubierta se colocan hilos de rasgado.
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Todas las especificaciones están sujetas a cambio sin previo aviso. Consultar a OPTRAL para las últimas ediciones en vigor.
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En el Anexo 1 de la presente especificación técnica se muestran las diferentes confi-guraciones para estos tipos de cables.
4.2. Materiales Bloqueantes del Agua
El tubo holgado (recubrimiento secundario) está relleno con un material tixotrópico, hidrófugo, no tóxico, que no desprende malos olores, ni presenta riesgo para la salud. Es-tos materiales pueden eliminarse fácilmente.
4.3. Elementos de Tracción
El cable contiene suficientes elementos de refuerzo para garantizar la resistencia a la tracción durante la instalación, definida en cada especificación particular (ver Anexo1). Estos elementos podrán ser:
- Hilaturas de Aramida para los cables KP-1 / KT-1 - Fibras de Vidrio Reforzadas para los cables NEXO DP / NEXO DT
4.4. Cubiertas del Cable
Las cubiertas de los cables son del tipo:
- KP-1: Fibras de Aramida Polietileno- NEXO DP: Fibras de Vidrio Reforzadas Polietileno
- KT-1: Fibras de Aramida Termoplástico - NEXO DT: Fibras de Vidrio Reforzadas Termoplástico
El Polietileno es lineal de baja densidad, estable frente a los UV y resistente a la in-temperie.
El material termoplástico es no propagador de la llama, baja emisión de humos, libre de halógenos (LSZH), estable frente a los UV y resistente a la intemperie.
Las cubiertas están libres de poros, grietas, abultamientos y otras imperfecciones. Su aspecto es suave, con brillo y tonalidad uniforme.
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Todas las especificaciones están sujetas a cambio sin previo aviso. Consultar a OPTRAL para las últimas ediciones en vigor.
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Cubierta Exterior
El cable dispone de una cubierta exterior sin empalmes, estable frente a los UV y re-sistente a la intemperie, que permite garantizar los requisitos establecidos en cada especi-ficación.
El espesor de la cubierta exterior: 1,3 mm.
4.5. Marcación de la cubierta
El cable presenta identificaciones y marcas de longitud ubicadas a lo largo de la super-ficie de la cubierta exterior.
El marcado se realiza mediante un sistema apropiado que garantiza una marca bien legible, cuyo color contrasta con el de la cubierta exterior. Dicho marcado es de caracte-rísticas indelebles y resistente a la intemperie.
Las marcaciones se efectuarán a períodos regulares de 1 metro.
Los caracteres son de una altura y de un ancho y separación entre sí que permiten su perfecta legibilidad.
No es condición indispensable que la marcación de longitud de cada largo de cable comience en el metro cero (0), pero sí que sea continua y progresiva en toda la extensión del cable.
Las marcaciones que lleva el cable son las indicadas a continuación:
- Nombre fabricante: OPTRAL - Año de fabricación - Número de fibras ópticas- Tipo de fibra óptica- Identificación del tipo de cable- Construcción del cable- Identificación para trazabilidad- Marcación secuencial de metros
Ejemplo:
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ESPECIFICACIÓN TÉCNICA CABLES TIPO KP-1 / KT-1 / NEXO DP / NEXO DT
Referencia: ET.85.501 / Edición: 03/2003
Todas las especificaciones están sujetas a cambio sin previo aviso. Consultar a OPTRAL para las últimas ediciones en vigor.
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Donde:- 2003 es el año de fabricación - 08 el número de fibras - 62 el tipo de fibra (10 para monomodo, 62 para multimodo de 62/125
y 50 para multimodo de 50/125) - NEXO (DT28) el tipo de cable - 1T8F62B/OF.BOB la identificación para trazabilidad - xxxx marcador secuencial de metros
4.6. Hilos de Rasgado
En los cables con una o varias cubiertas, se dispone debajo de cada una de ellas de hilos de rasgado.
Los hilos de rasgado son fácilmente distinguibles de cualquier otro componente (por ejemplo: hilaturas de aramida).
4.7. Ensayos de Rutina
Durante el proceso de fabricación se medirán el 100% de las fibras del 100% de las bobinas que componen el lote de fabricación.
4.8. Documentación
Cada bobina irá acompañada del correspondiente Certificado de Calidad, donde se detallan los datos finales de las mediciones de atenuación realizadas sobre la totalidad de las fibras del cable terminado.
5. TIPOS DE CABLES
(Ver Anexo 1)
6. APLICACIONES
Instalación tanto en planta interior como en exterior (con protección frente al ataque de los roedores). Diseñado especialmente como cable de distribución horizontal.
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......POL. IND. MAS ROGER. C/ BENJAMÍN FRANKLIN, S/N. 08397 PINEDA DE MAR (BARCELONA) SPAIN TEL +34 937 625 553 FAX +34 937 625 831
ESPECIFICACIÓN TÉCNICA CABLES TIPO KP-1 / KT-1 / NEXO DP / NEXO DT
Referencia: ET.85.501 / Edición: 03/2003
Todas las especificaciones están sujetas a cambio sin previo aviso. Consultar a OPTRAL para las últimas ediciones en vigor.
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ANEXO 2. PLANO CONSTRUCTIVO
Dibujo NO a escala
2
1
3
4
DESCRIPCIÓN CABLE
1 = Tubo Central Holgado2 = Fibras Ópticas (1)
3 = Elementos Tracción4 = Cubierta Exterior
(1) Rojo - Verde - Azul - Amarillo - Gris - Violeta Marrón - Naranja - Blanco - Rosa - Negro - Natural