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ANEXO 3 MANUAL USO DE SCADA

PLANTA PILOTO DE GASIFICACIÓN DE BIOMASA 138

MANUAL DE USO DE SCADA

En este apartado se explicará el funcionamiento de una aplicación específica

para la monitorización y control de la planta piloto de gasificación.

La aplicación consta de una pantalla principal donde se muestra el proceso

completo, así como las magnitudes más importantes que lo caracterizan, y de una

serie de pantallas que se centran en partes específicas del proceso y en las cuales

figuran todas las medidas existentes en el sector.

Además de éstas, se han desarrollado unas pantallas dedicadas a gráficas y

alarmas.

Para el arranque de la aplicación, desarrollada en Windows Control Center version 5.0, hay que realizar los siguientes pasos:

1) Activar la aplicación Windows Control Center

Figura A-III.1. Apertura de programa WinCC

https://comercio.softonic.com/esales/tienda/motor_tienda2.phtml?quehacer=comprar_programa&n_id=237




2) Abrir la aplicación que se quiere utilizar.

Figura A-III.2. Aplicación de WinCC

De forma predefinida, el programa abre la última aplicación que haya

estado realizando, que habrá que cerrar primero si no coincide con la

aplicación deseada.





Figura A-III.3. Arranque de WinCC

Se debe seleccionar la ruta de acceso donde se halla la aplicación.

En este caso se encuentra en

D:/Proyectos/Gasificador/Gasificador.mcp. Nótese que la extensión de

la aplicación es .mcp

3) Entrar al modo Run Time

Ello se realiza al accionar el botón de play, como se indica en la

aplicación anterior.

Una vez realizados estos pasos, se podrá operar la planta a través de la

aplicación desarrollada.

Para la mejor comprensión del programa, se aclarará una serie de

conceptos:

Es una programación orientada a objetos, que funciona no linealmente,

sino por eventos que se produzcan en la aplicación. Eventos comunes son el





click del ratón, el doble click, tanto con el botón izquierdo como con el derecho

del mismo.

Cuando el puntero pasa de su forma normal a otro con forma de rayo

verde al lado, existe una acción creada, que se arrancará si producimos el

evento correspondiente.

Por simplicidad, sólo se ha usado un tipo de evento para arrancar las

acciones asociadas, que es click simple del botón izquierdo del ratón.

Figura A-III.4. Arranque en proceso de WinCC

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Pantalla principal

Figura A-III.5. Pantalla principal de SCADA

Se muestra todo el proceso, con sus magnitudes más importantes. Hay zonas

independientes señaladas con línea de trazos y puntos en distintos colores.

Esto indica los diversos sectores que han sido ampliados en pantallas de

detalle. Para acceder a ellas se pulsa sobre los botones de ZOOM que se encuentran

en cada sector.







Figura A-III.6. Aplicación individual de equipos

Así lo que exista dentro de un sector es exclusivo del mismo. Por ello, al pulsar

el botón Gráficas se visualiza la pantalla donde se representan las gráficas asociadas

a esa parte de la instalación.

Los elementos que se encuentran fuera de los recuadros llevan acciones

asociadas concernientes al proceso en general.

Figura A-III.7. Aplicación individual de botones

Estas acciones se muestran en la ilustración anterior, donde se observan los

tres botones, cuyas funciones son:

ALARMA: Se accede a la pantalla de las alarmas

Gráficas: Acceso a la pantalla de Gráficas General

SALIDA: Salir de la aplicación y volver a WinCC Explorer. Para ello te pide una confirmación para no salir por error de

la aplicación

También se dispone de un texto a modo de aviso que aparece cuando la

temperatura de la chimenea, que, supera la temperatura de 300 ºC. Esta temperatura







se puede visualizar desde cualquier pantalla mediante un objeto que representa un

indicador de aguja

Figura A-III.8. Indicador de temperatura de chimenea

Cada motor posee una serie de pilotos con forma circular, que en función del

color que muestra indica el estado del mismo. El situado más a la izquierda indica el

estado de funcionamiento del motor:

Negro: motor prado

Verde: motor en marcha

El otro círculo indica la situación de alarma:

Blanco: alarma no activada

Rojo: alarma activada

Con ello el estado de los motores queda permanentemente visualizado. No

sólo los elementos del tipo ‘botón’ tienen asociados acciones, sino que existen otros

objetos que también la poseen. Objetos como motores, válvulas y campos de entrada-

salida, son ejemplos de ello. En la ilustración siguiente, se muestran todos esos

objetos con un recuadro de color rojo y línea gruesa.







Figura A-III.9. Aplicación individual de pantalla principal

Cuadros de mando. Modo de operación.

Al pulsar sobre el motor aparece su cuadro de mando

Figura A-III.10. Cuadro de mando de dosificador

En la ilustración siguiente los marcadores numéricos indican lo siguiente:







Figura A-III.11. Detalle de aplicación de dosificador

1. Este elemento es para la puesta en marcha y parada del motor

asociado a este cuadro de diálogo desplegado.

2. La barra y el campo de entrada-salida están relacionados.

Cambios en la barra afectan al valor de salida de campo y

viceversa. Sirve para dar un valor a la salida analógica que tenga

asociada el aparato. En este caso es la frecuencia del variador

del motor Dosificador. Al lado del campo entrada-salida se

dispone un cuadro de texto que indica la unidad de medida de la

variable manipulada. En este caso, Hz.

3. Todas las pantallas poseen un botón para cerrar la pantalla.

4. Indica el estado del motor

5. Indica la existencia de alarmas

En este cuadro de mando descrito se aplica además a otro motor:

Dosificador

Otro tipo de cuadro de mando se muestra a continuación:







Figura A-III.12. Cuadro de mando de paso rápido

Se observa la similitud de esta pantalla con la descrita anteriormente. Sin

embargo no posee ni la barra ni el campo. Esto es debido a que dicho motor no posee

variador de frecuencia que pueda ser ajustado desde el sistema SCADA. El resto de

elementos se usan de igual forma.

Este tipo de cuadro se aplica en:

Tornillo de paso rápido

El tercer tipo de cuadro de mando se presenta a continuación, pues no sólo

actúa sobre una señal analógica, sino que también interactúa con las señales digitales

de control adicionales, propias del regulador PID asociado.

Figura A-III.13. Detalle de mando de Soplante







Se comentarán aquellos elementos que son nuevos:

1. Señal de remoto. Tiene uso cuando la señal PID (

marcada con el 2) está activa. Indica al PID que la

entrada de datos sólo es posible mediante señales

externas.

2. Señal PID. Indica al PID en qué modo de funcionamiento

se encuentra. Cuando está desactivada no son

aceptados datos de forma digital. Si está activada si los

acepta. Además dentro del programa conmuta la variable

de salida analógica. Esto significa que en modo manual

(MAN), la señal que se envía se representa en Hz, pero

en modo PID enviamos una consigna de caudal. Este

cambio a manual es simbólico, pues realmente no se

dispone de señales para manejar manualmente el motor.

Para ello se ha dispuesto un selector dentro del cuadro

eléctrico de la planta denominado Puente PID 1. Es un

elemento externo al SCADA. Cuando se desee trabajar

en modo manual, transmitiendo la frecuencia

directamente al variador, se debe seguir el siguiente

proceso:

a. Disponer en el SCADA el modo de funcionamiento

b. Poner en el cuadro de mando el puente en la posición

correcta, a saber, cuando el puente PID 1está activo no

se usa el PID, con lo que estamos en modo manual.

c. Imponer la frecuencia de giro

d. Arrancar el motor

e. Señal en frecuencia. Tanto la barra como el campo de

entrada-salida cambian de color y de variable cuando

pasamos de señal de frecuencia a señal en caudal,

están en azul para señales en frecuencia, mientras que

están en gris para señal en caudal. Además del cambio

de color, el cuadro de texto asociado cambia, pues en

el primer caso indica que la unidad manejada son ‘Hz’,

mientras que en el otro pone ‘SET POINT CAUDAL’







Figura A-III.14. Detalle de desactivación de soplante

Cuadro de selección de sondas de presión

Las medidas de presión PT 1, PT 2, PT 3, no miden en una posición fija, sino

que existe la posibilidad de cambiar el punto de medida. Para reflejar de una forma

gráfica dicha variación existe un cuadro de selección el cual sale cuando se hace click

sobre una medida de presión o sobre una sonda. Dicho cuadro queda reflejado en la

siguiente ilustración:

Figura A-III.15. Cuadro de selección de sonda de presión

Existen dos niveles de selección, por un lado la posición y por otro la sonda

usada. No todas las sondas pueden usarse en todos los sitios, ni tampoco más de una







sonda puede acceder a más de una posición, como tampoco varias sondas pueden

medir en un mismo punto. Por ello el procedimiento para seleccionar las posiciones es

el siguiente:

1. Indicar posiciones donde se sitúan las sondas

Figura A-III.16. Selección de sondas de presión

Como se muestra en la ilustración, solo aparecen las casillas donde se puede

seleccionar una sonda.

2. Selección de sonda

Si seleccionamos una sonda, el resto de sondas se les niega el acceso a esa

posición, así como también se le niega a dicha sonda acceder a otras posiciones,

como se aprecia en la ilustración siguiente. Además se le niega la posibilidad de variar

la posición hasta que no liberemos previamente la sonda.







Figura A-III.17. Asignación de presión de sondas

Existe un caso más restrictivo, que es cuando seleccionamos dentro de la

sonda PT1 las posiciones 0, 1 o 2. Aquí sólo puede acceder dicha sonda, por lo que la

sonda PT1 es usada, niega el acceso a las posiciones comentadas.

Figura A-III.18. Reseteado de selección de sondas







También existe un botón Reset para el caso de que no nos deje seleccionar

correctamente las posiciones o las sondas, reinicia el estado al principio.

Pantalla de Sólido

Se accede a ella cuando se pulsa el botón de ‘ZOOM’ en la pantalla. Existe

información redundante respecto a la posición de la válvula de tres vías. Su estado

queda reflejado en tres elementos:

Cuadro con rótulo ‘VÁLVULA TRES VÍAS’

Debajo de ‘Clapeta’ con la indicación de ABIERTO o CERRADO

Por la iluminación de la línea y el movimiento del pistón

En la posición que se observa en la ilustración, aún no se ha dado orden

alguna a la clapeta. Esto se indica con el parpadeo en el cuadro con título ‘VÁLVULA

TRES VÍAS’, del círculo señalado. Una vez establecido un estado, dicho círculo deja

de parpadear.

Inicialmente al pulsar el botón del reposo pasa a ‘abierto’. Si se encuentra en

‘abierto’, al pulsarlo pasa a ‘cerrado’ y viceversa.

Figura A-III.19. Pantalla de sólido







Figura A-III.20. Detalle de activación de válvula neumática

Otro detalle es la existencia de un detector de nivel en la tolva de alimentación

de sólido. Cuando dicho indicador está en rojo indica la existencia de biomasa. Si está

en blanco informa que se encuentra vacío.

Desde cualquier pantalla del SCADA se puede acceder a cualquier otra, salvo

a las pantallas gráficas. Con ello se evita la necesidad de seguir caminos prefijados

para acceder a la información deseada. El acceso a dichas pantallas se efectuará

mediante botones situados en la zona inferior derecha de los mismos.







Pantalla de aire

Se accede a ella cuando se pulsa el botón de ‘ZOOM’ en la pantalla principal.

En la ilustración siguiente se resaltan aquellos elementos que poseen acciones. Sólo

se describirán los elementos nuevos.

Cuando se activa la válvula, sobre la línea aparecen flechas indicándonos que

por la línea está accesible. Las flechas parpadean cuando el medidor de caudal de

aire que aporta la soplante se encuentra entre 2 y 70 Nm3/h. Con esto, se dispone

además de una seguridad adicional para el normal funcionamiento de la línea de

proceso en cuestión.

Figura A-III.21. Pantalla de Aire







Figura A-III.22. Aplicaciones en pantalla de Aire

Pantalla del gasificador

Se accede a ella cuando se pulsa el botón ‘ZOOM’ en la pantalla principal. Se

resaltan aquellos elementos que poseen acciones. Sólo se describirán los elementos

nuevos.

Al pulsar sobre las sondas de presión aparece la pantalla de selección de

presión, cuya forma se puede apreciar en la ilustración.







Figura A-III.23. Pantalla de gasificador

Pantalla de gases

Se accede a ella cuando se pulsa el botón ‘ZOOM’ en la pantalla principal. Se

resaltan aquellos elementos que poseen acciones. Sólo se describirán los elementos

nuevos.

Al hacer click sobre la tubería que proviene de los ciclones se muestran tres

elementos, la selección de presión, el traceado de gas y la soplante de cola. Hay que

tener en cuenta que aunque aparezca la soplante de cola en la pantalla de gases, ésta

no se encuentra activada ni conectada al autómata programable que envía al señal al

SCADA.

Desde el analizador de gases se puede tomar muestras desde dos puntos

diferentes. De forma simbólica se puede notificar al sistema SCADA el punto de

medida. Esto se realiza seleccionando en el ‘grupo de opciones’ situado a la izquierda

del dibujo de toma de muestras.







Figura A-III.24. Cuadro de análisis de gases

Figura A-III.25. Aplicaciones de pantalla de gases

Las medidas del armario de toma de muestras poseen rangos configurables.

Para sacar estos cuadros de configuración hay que hacer click sobre la medida a

configurar, como se aprecia en la ilustración, donde se han activado todos los posibles

cambios de rango.

Para acceder al cuadro de mando del trapeador de agua, se hace pulsando

sobre el cuadro de toma de muestras, pero no sobre una medida. Al activarse los

traceadores, las líneas asociadas empiezan a parpadear, en color azul azul para el del

traceador de agua y en color rojo para el trapeador de gas.







Pantalla de gráficas

Uno de los aspectos más importantes de la aplicación es la posibilidad de

generar ‘on line’ gráficas de las variables que desee. Ello hace que se pueda apreciar

como varían las magnitudes en tiempo real y en diferido, permitiendo estudiar formas

alternativas de control. También se pueden observar en modo ‘off line’ los datos

almacenados durante un tiempo de operación determinado.

Para abarcar el máximo número posible de variables se han hecho pantallas

específicas de gráficas, con un máximo de 4 gráficas por pantalla.

Se han generado 5 pantallas de gráficas:

General: son variables que pertenecen a distintas zonas, pero que interesa

observarlas de forma conjunta.

Sólido: son variables que pertenecen a la pantalla de sólido, donde se sitúa el

alimentador de sólido.

Aire: son variables que pertenecen a la pantalla de aire, donde se sitúa el

calentador y la soplante.

Gasificador: son variables que pertenecen a la pantalla del gasificador, donde

se sitúa el gasificador.

Gases: son variables que pertenecen a la pantalla de gases, donde se sitúa el

armario de toma de muestras y la soplante de cola.

Como base descriptiva se tomará la pantalla general. Para acceder a ella desde

las pantallas de operación de la planta se realiza pulsando sobre el botón denominado

‘gráficas’ situado al lado del botón ‘salida’.

Al hacerlo así, se accede a la pantalla de gráficas que se muestra en la

ilustración siguiente. Para mostrar las gráficas se tiene que desplegar un menú de las

gráficas que posee dicha pantalla. Eso se consigue pulsando con el ratón sobre el

nombre de la pantalla situado a la izquierda de la pantalla. Dicho nombre destaca

sobre el resto por estar en color azul.







Figura A-III.26. Pantalla de gráficas y botones de zonas de instalación

1. Pulsando sobre dichos nombres accedemos a las pantallas gráficas de

dichas zonas.

2. Pulsando dicho nombre se despliega el menú selección

3. Con dicha botonera accedemos a las pantallas de operación

4. Son etiquetas informativas, sin acciones asociadas.

Al pulsar sobre ‘general’ accedemos al menú de selección.

Cuando se selecciona alguna gráfica su nombre se pone en blanco y la muestra.

Al seleccionar una gráfica, ésta se muestra con un tamaño más grande que si

seleccionamos varias. Las gráficas se auto escalan para sacar un mayor rendimiento

del espacio. Al mostrar varias gráficas se situarían como se muestran en la ilustración:







Figura A-III.27. Gráficas generales







Cada gráfica posee una barra de herramientas idéntica:

Figura A-III.28. Barra de herramientas de gráficas

Donde:

1. Con él accedemos a la ayuda del sistema, no de la aplicación

2. Accedemos a las propiedades del objeto, descrito en el capítulo general de

SCADA.

3. Cuando nos encontramos en modo STOP, es posible visualizar todos los datos

almacenados mediante el uso de los botones que tienen como iconos las

flechas. Respectivamente son, ir al principio de datos almacenados,

retroceder un espacio igual al fijado en la escala de tiempos, avanzar un

tiempo igual al fijado en la escala de tiempos e ir al final de los datos

almacenados .

4. Aparecen los valores de las variables representadas gráficamente en un

instante de tiempo determinado. Surge una línea vertical que se puede

desplazar con un ratón por la escala de tiempos y, además, una tabla en la

parte inferior de la gráfica donde se reflejan los valores mencionados.

5. Se realiza un ‘ZOOM’ en alguna zona de interés. Basta con pulsar esta opción,

seleccionado después con el ratón que parte de la gráfica se desea ampliar.







6. Restaura los valores originales de configuración.

7. Permite variar la escala de tiempos. Aparece un cuadro de diálogo en el que

se puede establecer qué rango de tiempo se desea mostrar en pantalla.

8. Conmutar entre modo GO y STOP. Al pulsar STOP la gráfica se congela y

podemos acceder, como ya hemos comentado, a los datos almacenados. Para

conmutar de STOP a GO se pulsa el icono . En modo GO se visualizan los

valores de las variables de tiempo real.

Figura A-III.29. Configuración de presentación de gráficas

Pantalla de Alarmas:

También se ha desarrollado una pantalla específica para mostrar todas las

alarmas que se produzcan. Se accede desde cualquier punto de aplicación

mediante botones de alarmas.

En la ilustración se muestran las siguientes alarmas existentes. Si el fondo es

rojo la alarma estará aún vigente, si es azul, la alarma ha desaparecido. Aparecerá

en negro si el operador la acusa desde la barra de herramientas, que se uestra en l

ilustración.







Figura A-III.30. Pantalla de alarmas

Figura A-III.31. Barra de herramientas de alarmas

Los diferentes iconos de la barra mostrada en la ilustración significan:

1. Existen tres modalidades para observar las alarmas:

a. Las alarmas vigentes en ese momento

b. Las alarmas almacenadas en un archivo con un número de registros

determinado

c. Las alarmas almacenadas en un archivo secuencial







Se cambia de una modalidad a otra con los tres botones que están

marcados con el número 1.

2. Reconocimiento del estado de alarma. El sistema marca como reconocida una

alarma, aunque siga vigente. El primer icono es indicador central de

reconocimiento, para que emita una señal acústica o visual al reconocer una

alarma. El segundo es el reconocimiento simple, donde sólo se reconoce una

alama. El tercer icono es para el reconocimiento de todas las alarmas.

3. Auto scroll. De forma automática muestran los mensajes más recientes. Si se

pulsa aparece una barra que permite recorrer todos los mensajes.

4. Selección. Define un criterio para mostrar los mensajes por pantalla, aunque no

se muestran si se almacenan.

5. Informe. Genera un informe que sale por impresora.

6. Con dichos elementos nos movemos por la lista de mensajes almacenados. Su

significado de izquierda a derecha es principio de la lista, siguiente mensaje,

previo mensaje, fin de lista, respectivamente. Estas funciones están activas si

Auto scroll está desactivado.

7. Indica texto de información de la alarma seleccionada.

8. Muestra la variables que lanzan dicho mensaje.





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