PROGRAMACIÓN PROGRAMACIÓN DE LOS CONTROLADORES DIGITALES UNIVERSALES UDC 2000 - E5CK y N3000
Programar y verificar el funcionamiento del controlador digital universal UDC 2000 DC200E-2-000-10000-0 DC200E-2-000-10000-0 Mini-Pro de la Honeywell. Programar y verificar el funcionamiento del controlador digital universal E5CK-AA1-500 de la OMRON. Programar y verificar el funcionamiento del controlador digital universal N3000 – 485 de NOVUS. Aplicar los controladores controladores digitales, digitales, en el control de temperatura temperatura ON/OFF de un horno horno mufla.
El controlador digital universal UDC 2000 Mini-Pro es uno de los controladores de la familia Honeywell. Puede monitorear y controlar temperatura y otro tipo de variables en aplicaciones de máquinas de procesamiento de plásticos, hornos, maquinaria de empacamiento, fabricación de alimentos y otros. El Mini-Pro puede ser usado para controlar variables tales como temperatura, presión, flujo, nivel y rotación. Sus principales características y beneficios son: - Fácil configuración. - Entradas universales: acepta 10 tipos de termocuplas, RTDs, mA, mV o entradas de voltaje mediante simple configuración. - Alta inmunidad al ruido. - Doble Setpoints (puntos de ajuste). - Alta seguridad - Algoritmos de control: El controlador puede ser configurado para: ON/OFF, PID-A, PD+MR o algoritmo de control de posición de tres pasos, y otros. - Configuración por defecto del display. - Set point Remoto: entrada disponible de 4 a 20 mA o 1 a 5V para señal de set point remota . - Selección de alarmas El manual del UDC 2000 consiste de 10 secciones numeradas del 1 al 10, de la siguiente manera: - Sección 1: Overview, descripción del Mini-Pro. - Sección 2: Instalación, instalación del Mini-Pro. - Sección 3: Configuración, configuración del Mini-Pro. - Sección 4: Operación, operación y procedimientos. procedimientos. - Sección 5: Calibración, calibración del Mini-Pro. - Sección 6: Servicio, localización de averías y servicio. - Sección 7: Lista de partes, orden de reemplazo de partes. - Sección 8: Apéndice A, definición de los prompts de configuración. - Sección 9: Apéndice B, puesta a punto manual del controlador. - Sección 10: Apéndice C, eliminación del ruido eléctrico.
El diagrama del cableado de la alimentación, entradas y salidas, se aprecia en la siguiente figura:
Mayor información obtener de www.honeywell.com. El controlador universal E5CK de OMRON tiene muchas facilidades de control, puede realizar el control PID y fuzzy. Puede ser usado para controlar variables tales como temperatura, presión, flujo, nivel, velocidad, desplazamiento y rotación. Acepta entradas universales: 12 tipos de termocuplas, RTDs, mA, mV, como se aprecia en el siguiente data sheet:
Sus bornes de conexión son:
La conexión de los diferentes sensores y el ajuste del dip switch es:
La programación:
Mayor información se obtiene en la página web: www.omron247.com/Industrial-utomation/Store El N3000-485 de NOVUS es un controlador características universales, acepta en un único modelo la mayoría de los sensores y señales utilizados en la industria, y proporciona todos los tipos de salidas necesarios a la actuación en los diversos procesos. Toda la configuración del controlador es hecha a través del teclado, sin cualquier alteración en el circuito. Así, la selección del tipo de entrada y de salida, de la forma de actuación de las alarmas, además de otras funciones especiales, son todas alcanzadas y programadas vía teclado frontal.
o Entrada multi-sensor universal sin el cambio del hardware. o Protección para sensor abierto en cualquier condición; o Salidas de control del tipo relé, 4 -20 mA y pulso todas disponibles; o Auto sintonía de los parámetros PID; o Función automática / manual con transferencia “bumpless”, o Cuatro salidas de alarma, con funciones de mínimo, máximo, diferencial (desvío) sensor abierto y seguimiento; o Temporización para dos alarmas; o Retransmisión de PV o SP en 0-20 mA o 4-20 mA; o Entrada para setpoint remoto; o Entrada digital con 5 funciones; o Soft-start programable; o Rampas y mesetas con siete programas de siete segmentos, interconectables; o Comunicación serial RS-485, protocolo MODBUS RTU; o Señal para protección del teclado; o Alimentación bi-volt. El tipo de entrada a ser utilizado por el controlador debe ser programado por el usuario en el parámetro vía teclado de acuerdo con la siguiente tabla:
El circuito interno del controlador puede ser removido sin deshacer las conexiones en el panel trasero. La disposición de las señales en el panel trasero del controlador se muestra en la siguiente figura:
Mayor información se obtiene en la página web: www.novusautomation.com.
1. Realice la instalación del UDC 2000, modelo DC200E-2-000-10000-0 y E5CK-AA1-500, y N3000-485 considerando sus condiciones técnicas de alimentación. En el presente laboratorio se realizó por grupos conformados por tres alumnos; en el cual se realizó el montaje del Controlador E5CK. Para el montaje de este controlador se ha verificado en primer lugar la posición de la conexión del dip switch para el tipo de señal de entrada, en el caso del Controlador E5CK y para este análisis de uso un termopar de tipo T es:
(Para termistores) Entonces por lo cual se procedió luego al montaje del controlador y su respectivo encendido por los bornes respectivos de alimentación (E5CK 5 y 4) y de entrada de señal (E5CK 6 y 7) que es para nuestro termopar tipo T que se utilizará en el análisis del presente laboratorio. 2. Verifique la jerarquía de los prompts y menús de programación de los tres controladores. Entonces se procederá a explicar la programación del controlador E5CK ; porque fue el controlador que se utilizó en el presente laboratorio. Se tiene entonces del catálogo el siguiente menú y set de navegación: El menú que se tiene en el Catálogo; se tiene las siguientes consideraciones:
Nivel 0 Nivel 1 Nivel 2 Setup (configuración de entrada) Modo de expansión Modo de opción Modo de calibración Y PrGn
La programación solo se lo realiza con las consideraciones que se mencionaron antes.
A continuación se muestra la forma de programación de catálogo:
3. Realice la configuración para medir calores de entrada en milivoltios y RTD’s. Para el E5CK se navega por las opciones de menú manteniendo apretado por 1s el botón ; y se navega ; a set para elegir el tipo de señal de entrada (de 0 a 21 designado) con ayuda del catalogo para termistor tipo T es el N° 6, se designa el tipo de modo de nivel (lev 0) una vez salido del menú el controlador recibe la señal e indica la temperatura.
La designación de nuestro Termopar se lo saca de catálogo del siguiente:
4. Diseñe un circuito de control ON/OFF de temperatura de un horno mufla, cuya temperatura de consigna (trabajo) sea 100ºC, la temperatura máxima de 105ºC y la temperatura mínima de 95ºC, la entrada del sensor de temperatura puede ser en milivoltios (termocuplas) o RTD’s (Pt100), para el control de la temperatura mínima y máxima utilizar
las salidas a relé del controlador. En el presente laboratorio como se trabajo en grupos conformados por tres personas, se realizo el análisis solo con el Termopar y la temperatura entre 20 °C a 30°C el cual se realizaría sin calentamiento de un horno; solo por calentamiento manual. Para la instalación del circuito se utiliza el E5CK; los tipos de alarma que presenta son los siguientes: On Alarma 1
Off Alarma 1y2
On Alarma 2
20° C
30°C
Figura 1
FIGURA 2
1. Investigue las aplicaciones de los controladores digitales Universales en los procesos industriales (por lo menos 3 aplicaciones). Las Aplicaciones Industriales que se tienen son:
Medidores de Calidad de Agua se realiza en Procesos Químicos; como por ejemplo en la Fabricación de Refrescos, Fabricación de Fideos, y otros mas.
Medidor de Viscosidad se utilizan para medir la Viscosidad en los procesos de fluidos y sea determinante medir la Viscosidad del Fluido que se va a mover en las Cámaras de fluidos químicos.
Controlador de alarma de procesos para ver que el proceso este en funcionamiento o el mismo no esta funcionando:
USOS: Médico Control de proceso Ósmosis reversa Tratamiento inútil Conductivity/TDS Resistencia pH/ORP
2. Imprima de internet los datos técnicos de los controladores digitales universales de COEL y otro fabricante
COEL
Aplicaciones - Máquinas de embalaje - Hornos que, en general, - Los sistemas de calefacción - Túnel de retracción - Vacío que forma las máquinas - Equipamiento para la industria alimenticia - Máquinas de corte, soldadura - Prensas Caucho y baquelita - Secadores y calentadores - Máquinas para el calzado - Cuadros eléctricos - Selladores - Moldes Precaliente - Extrusoras - Inyección
- Sopladores - Autoclaves - Los procesos químicos - Esterilización de los instrumentos quirúrgicos - Fundición - Industria Cerámica - Industria del cemento - Laboratorio - Prensas térmicas - Productos químicos puros - Tratamiento térmico - Vidrio - Vulcanizadoras
El N1200 es un avanzado controlador de procesos. Su algoritmo de control PID autoadaptativo monitora constantemente el desempeño del proceso y ayusta los parámetros PID de forma a obtener siempre la mejor respuesta posible para el control. Acepta en un único modelo la mayoría de los sensores y señales utilizados en la industria y proporciona todos los tipos de salida necesarios para la actuación en los diversos procesos. Toda la configuración del controlador es hecha a través del teclado, sin cualquiera alteración en el circuito. Así, la selección del tipo de entrada y de la salida, del modo de actuación de las alarmas, además de otras funciones, son todas accesadas y programadas vía teclado frontal. o o o
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Control PID con autoadaptativo. Entrada universal multisensor sin cualquiera alteración de hardware o recalibración. Salidas: pulso para relay de estado sólido, 4-20 mA y 2 relays SPST, 1 relay SPDT (opcional). Autosintonía de los parámetros PID.
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Las salidas poseen 3 funciones programables: control, alarma y retransmisión de PV y SP (0-20 mA y 4-20 mA). Hasta 4 alarmas temporizadas de 0 a 6500 segundos. Funciones de alarma: mínimo, máximo, diferencial, diferencial mínimo, diferencial máximo, sensor abierto, evento e inoperante. Entrada digital con funciones de:- Selección de control automático/manual;Enciende/Apaga salidas;- Selección de setpoint remoto; - Interrumpe ejecución del programa de Rampas y Mesetas. Retransmisión de la PV o del setpoint en 0-20 / 4-20 mA. Función automático/manual “bumpless”. Detección de resistencia de calentamiento abierta (opcional). Detecta cualquier condición de rompimiento del sensor. Entrada del setpoint remoto 4-20 mA. Soft-start programable (0 a 9999 segundos). Extracción de la raíz cuadrada de la entrada 4-20 mA. Rampas y Mesetas: 20 programas de 9 segmentos y posibilidad de concatenar los programas entre sí, resultando en un programa de hasta 180 segmentos. Opcionalmente posee comunicación serial RS-485, protocolo Modbus RTU Slave, 115.200 bps. Permite red de hasta 247 controladores esclavos. Menú consistente se adapta a los opcionales. Número de serie electrónico indeleble con 8 dígitos accesible por el display. Protección de los parámetros por contraseña. Circuito extraíble por el frontal sin deshacer la calibración. Teclas en silicone. :
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Acepta termocupla J, K, N, R, T, S, B, E termorresistencia Pt100, 0-20 mA, 4-20 mA, 50 mV, 0-5 Vcc y 0-10 Vcc. Resolución interna: 32.767 (15 bits). Resolución en la medición: 12.000 niveles. Doble display a LED: superior para PV rojo con 10 mm de altura, inferior para SV verde con 8 mm. Muestreo: 55 medidas por segundo. Actualización de la salida del control: hasta 20 ms.Salida 4-20 mA aislada con 31.000 niveles de resolución, carga máxima de 550 ohms. 2 relays SPST 1,5A / 240 Vca/cc y 1 relay SPDT (opcional) 3 A/250 Vca/cc. Alimentación: 100 a 240 Vca/cc ± 10%, 50/60 Hz (opcional 24 Vca/cc). Consumo máximo: 9 VA. Ambiente de operación: 5 a 50 °C, 30 a 80% UR. Grado de protección: frontal IP65, PC UL94 V-2, caja IP20 ABS + PC UL94 V-0. Homologado CE y UL. Dimensiones: 48 x 48 x 110 mm. Recorte para fijación en el panel: 45,5 x 45, 5 mm. Peso aproximado: 150 g
3. Qué otro tipo de aplicaciones se podría realizar con el controlador UDC 2000 Mini-Pro y el E5CK. Estos controladores son ideales para aplicaciones tales como procesos, hornos, quemadores industriales pequeños y hornos cerámicos. E5CK
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Hornos de tratamientos térmicos Procesamiento de alimentos y bebidas Autoclaves y esterilizadores Automoción y semiconductores
UDC 2000
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Maquinas de procesamiento de plasticos Hornos Maquinaria de empacamiento Fabricación de alimentos
4. Describa el funcionamiento del controlador PID que tienen el UDC 2000 y el E5CK. El funcionamiento del Controlador E5CK es el siguiente:
Al igual que en la práctica, también en la enseñanza se están sustituyendo los controladores convencionales analógicos por controladores digitales. Los controladores digitales no sólo ofrecen una mayor precisión y más fácil parametrización, sino también excelentes posibilidades de integración a nivel del control y la visualización de procesos gracias a sus interfaces y buses. El controlador universal digital combina la funcionalidad de un controlador digital típico de la industria con las prestaciones de un sistema de entrenamiento perfeccionado en sistemas de control. El sistema de entrenamiento se ve complementado por láminas auxiliares que, desde el punto de vista didáctico, limitan el espectro de funciones según la aplicación correspondiente, y por paquetes de software para el estudio y optimización de circuitos de control asistidos por PC. Operación El operador inicia un proceso simplemente seleccionando un tratamiento térmico almacenado y presionando el botón de arranque. Los perfiles de tratamientos se componen de segmentos. Cada segmento es una recta desde una temperatura inicial a otra final en un tiempo dado en minutos. Un tratamiento puede tener hasta 15 segmentos. Programado el menú, se inicia su ejecución pulsando el boton "STRT/STP", entonces a medida que transcurre el tiempo, el control lleva la temperatura a lo largo de la curva compuesta de segmentos. En todo momento es posible detener y luego continuar el tratamiento. Los controladores PID se usan ampliamente en control industrial. Desde una perspectiva moderna, un controlador PID es simplemente un controlador de segundo orden con integración. Históricamente, sin embargo, los controladores PID se ajustaban en términos de sus componentes P, I y D. La estructura PID ha mostrado empíricamente ofrecer suficiente flexibilidad para dar excelentes resultados en muchas aplicaciones. El término básico en el controlador PID es el proporcional P, que origina una actuación de control correctiva proporcional el error. Debe prestarse atención al particular tipo de estructura de PID disponible (por ejemplo, estándar, serie o paralelo). Estos tipos de circuitos se la aplicarán cuando el momento lo preciso y una de las aplicaciones a la que las podemos dar es en el ampo de sistemas de control pues esto es muy interesante en su diseño. En general los algoritmos PID: Cuando se emplea en forma adecuada, puede incrementar el amortiguamiento del sistema. Mejora los tiempos de levantamiento y asentamiento.
Para el UDC 2000 se tiene:
Para el Controlador NOVUS: Controlador universal N 3000
Controlador de alta perfomance que cumple con los requisitos exigidos en los más críticos procesos industriales. Entrada y salidas pueden ser configuradas con facilidad. Acepta Termocuplas J, K, T, N, R, S; Pt100, 4-20mA, 0-50mV, 0-5Vcc Salidas: 2 relays SPDT, 2 relays SPST, pulso para SSR y lineal de 4-20 mA 4 alarmas configurables por software Hasta 2 alarmas temporizadas (0 a 6500s). Resolución de la medición: 12000 niveles Función Automático/Manual "bumpless" Fuente 24 Vcc para excitación de transmisores
Autosintonía de los parámetros PID retransmisión de PV ó SP en 4-20 mA Entrada de SetPoint Remoto (4 a 20mA) Soft start programable (0 a 9999 seg.) Rampas y Mesetas: 7 programas de 7 segmentos o 1 de hasta 49 segmentos. RS-485, protocolo MODBUS, 19200 bps. Auto sintonía de los parámetros PID. Alimentación 100-240Vca y 24 Vcc/ca (opcional) Dimensiones: 96mm x 96mm x 92mm.
Se logro programar el controlador E5CK por el grupo conformado de tres personas y verificado el funcionamiento para la medición de temperatura con un termistor Tipo T, cuyas funciones principales son menú, nivel, setup y tipo de señal de entrada. Para la señal de trabajo se verifica el pid switch manualmente antes de la instalación. Se tuvo algunas dificultades en la programación del respectico para realizar la medición de temperatura en este caso con un Termopar tipo T que se lo calentó en forma manual. Se programado los controles ON/ OFF para el Controlador E5CK en los valores de temperatura que se podían conseguir calentando manualmente o por fricción para hacer calentar el termopar entre los grados de 20°C a 30°C. Finalmente se puede decir que se llego a programar el controlador de manera satisfactoria con una sola alarma que funcionaba para controlar las temperaturas.
Antonio Creus INSTRUMENTACIÓN INDUSTRIAL, séptima edición, Marcombo Alfaomega 2005. Xelier Tapia TEXTO ELT 3880 INSTRUMENTACION. www.novus.com.mx www.coel.com.ps. www.udc2000.or
