UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR Decanato de Estudios Profesionales Coordinación de Ingeniería Electrónica

ACTUALIZACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL DEL PROCESO DE COMPRESIÓN DE AIRE, EN EL LADO OESTE DEL TERMINAL MARINO DE LA PLANTA DE FRACCIONAMIENTO Y DESPACHO JOSE, BASADO EN PLC

Por Eduardo José Hernández Cárdenas

INFORME FINAL DE CURSOS EN COOPERACIÓN Presentado ante la Ilustre Universidad Simón Bolívar como requisito parcial para optar al título de Ingeniero Electrónico

Sartenejas, Febrero 2007.

UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR Decanato de Estudios Profesionales Coordinación de INGENIERÍA ELECTRÓNICA

ACTUALIZACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL DEL PROCESO DE COMPRESIÓN DE AIRE, EN EL LADO OESTE DEL TERMINAL MARINO DE LA PLANTA DE FRACCIONAMIENTO Y DESPACHO JOSE, BASADO EN PLC

Por Eduardo José Hernández Cárdenas INFORME FINAL DE CURSOS EN COOPERACIÓN Presentado ante la Ilustre Universidad Simón Bolívar como requisito parcial para optar al título de Ingeniero Electrónico Realizado con la Asesoría de: Tutor Académico: Prof. Ernesto Granado (USB) Tutor Industrial: Ing. José Brazón (PDVSA Gas) Co-tutor Industrial: Guillermo Prats (PDVSA Gas)

Sartenejas, Febrero 2007.

UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR Decanato de Estudios Profesionales Coordinación de Ingeniería Electrónica ACTUALIZACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL DEL PROCESO DE COMPRESIÓN DE AIRE, EN EL LADO OESTE DEL TERMINAL MARINO DE LA PLANTA DE FRACCIONAMIENTO Y DESPACHO JOSE, BASADO EN PLC

Por Eduardo José Hernández Cárdenas REALIZADO CON LA ASESORIA DE: Prof: Ernesto Granado, Ing. José Brazón y Guillermo Prats RESUMEN

En el presente trabajo se sentó la ingeniería básica conceptual de la actualización del sistema de control del mecanismo de compresión de aire del lado Oeste del Terminal Marino de la Planta de Fraccionamiento y Despacho del Complejo Criogénico de Oriente, que brinda la energía de funcionamiento de las válvulas que surten el producto LGN. Actualmente éste funciona con implementación de relés y se propone la sustitución por uno automatizado basado en la utilización del PLC-5/11 de la serie Allen-Bradley. En el desarrollo del mismo se hace un diagnóstico del sistema actual de control, de donde se identifican sus componentes, así como las deficiencias que presenta; y luego en base a la documentación de los controladores lógicos programables se elabora el diseño del nuevo sistema automatizado. En el desarrollo del trabajo se plantea la factibilidad de la utilización de esta tecnología como solución de control del proceso de compresión; en el mismo se propone la implementación de una arquitectura de sistema de control distribuido, así como una visualización del proceso controlado a través de una Interfaz Hombre-Máquina, garantizando así una mejor supervisión en la actividad de despacho del producto. Asimismo, se desarrolló una etapa de experimentación de donde se prueban las nuevas bondades de estas tecnologías aplicadas al control del proceso de compresión.

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DEDICATORIA A Dios todopoderoso A mi patria Venezuela A mis padres Maritza y Amador A mi tía Lourdes A Cristina A toda mi familia A mi ahijadita Paula A mí mismo “El hombre solo puede encontrar sentido a su vida, corta y arriesgada como es, dedicándose a la ciencia”

Albert Einstein

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AGRADECIMIENTOS Agradezco a Dios Todopoderoso, por permitirme llegar hasta este momento y darme estos padres tan maravillosos. A mis padres por dedicarme todo el amor, el cariño y la orientación, que unos padres le pueden ofrecer a su hijo, así como la mejor de las educaciones: la del hogar. Uds. formaron mi conciencia y la llevaron por el camino de la rectitud, la justicia y el amor. Sin uds. no hubiera podido llegar hasta este momento, mil gracias a uds. existo, les estoy agradecido eternamente. A mi tía Lourdes, quien estuvo conmigo a la par de mis padres, orientándome y enseñándome de la naturaleza, a valorar a la patria y me llevó por los senderos de la ciencia. Gracias a sus eternas enseñanzas, las cuales marcaron mi vida. A Cristina, por brindarme todo su tiempo y amor durante la mayor parte de mi carrera, por formar parte de mi vida y por ayudarme a superar tanto a nivel profesional como personal, sin ti no estaría completo. A toda mi familia por mostrarme el mejor ejemplo de unión familiar, a todos mis tíos y primos quienes estuvieron conmigo durante toda mi vida, gracias por su apoyo y por mantenerse unidos. A la Universidad Simón Bolívar por brindarme una excelente educación superior y formarme integralmente al mundo profesional. A la Sra. Maritza Millán de Romero por ofrecerme la grandiosa oportunidad de trabajar para esta prestigiosa empresa del Estado y por ese ejemplo tan valioso de espíritu de lucha. Muchas gracias también a su familia, que la considero mía. Al profesor Ernesto Granado por su ayuda y disposición en el desarrollo de la pasantía, en los momentos más críticos. A Guillermo Prats por su apoyo incondicional, sus sugerencias y consejos. A José Brazón, Enrique Bello, Jesús López, Argénis Martínez. Muchas gracias los muchachos del taller eléctrico y de instrumentación, por apoyarme en la pasantía, a Eduardo, José, David, Edgar, Carlos, Julio, al Sr. Edgar, Fuentes, Freddy, y a los que incondicionalmente me apoyaron y trabajaron conmigo como equipo. ¡¡Muchas Gracias a todos!!

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ÍNDICE GENERAL Pag.

Capítulo 1: Introducción…………………………………………………………………1 Capítulo 2: Descripción de la empresa…………………………………………………..3 2.1 Petróleos de Venezuela S. A. (PDVSA)……………………………..3 2.2 PDVSA Gas………………………………………………………….3 2.2.1. Planta de Fraccionamiento y Despacho Jose……………...5 2.2.1.1 Gerencia de Fraccionamiento, Almacenamiento y Despacho Jose………………6 Capítulo 3: Marco Teórico………………………………………………………………11 3.1 Compresores de aire…………………………………………………………11 3.2 Controladores Lógicos Programables (PLC)………………………………..13 3.2.1 Introducción a la lógica de escalera……………………………….15 3.3 Redes Data Highway (DH) y Data Highway plus (DH+)…………………..18 3.4 Introducción a la serie PLC-5 de Allen Bradley……………………………21 3.4.1 Descripción del procesador……………………………………….21 3.4.2 Direccionamiento de E/S y memoria del procesador……………..22 3.4.3 Modos de direccionamiento………………………………………25 3.5 Introducción al RSLogix 5………………………………………………….26 3.6 Introducción al RSLinx……………………………………………………..28 3.7 Introducción al RSView32………………………………………………….29 Capítulo 4. Marco Metodológico……………………………………………………….31 4.1 Funcionamiento mecánico del compresor D4-93704………………………32 4.2 Identificación de los elementos que actualmente componen el sistema de compresión…………………………..……………………….34 4.3 Identificación de los sensores del sistema de control actual del compresor………………………………………………………………..37 4.4 Identificación de las alarmas actuales del sistema de compresión de aire….42 4.5 Identificación de las entradas/salidas del sistema de control basado en relés actualmente………………………………………………………..44

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4.6 Identificación de los relés auxiliares para el sistema de control del compresor………………………....………………………………………...45 4.7 Lazos de control para el sistema de compresión de aire…………………….47 4.8 Diagrama de estado del sistema de compresión del muelle #8 de Jose (actualmente)……………………………………………………..52 4.9 Explicación de los renglones de la lógica basada en relés (actualmente)…..54 4.10 Actualización del sistema de control del compresor mediante la implementación de PLC………………………………………………….55 4.11 Sustitución del sistema actual de control por uno basado en PLC………….59 4.11.1 Configuración del PLC en el panel de control……………………59 4.11.2 Sistema de control más respaldo mecánico………………………67 4.11.3 Etapa de “WatchDog Timer” o apagado por Hardware………......69 4.11.4 Etapa de Control Distribuido……………………………………..72 4.11.5 Esquema general del programa diseñado en lógica de control programable……………………………………………………...73 4.11.5.1 Identificación de estados en el manejo de alarmas……..78 4.11.5.2 Comunicación entre los 2 PLC-5 de los compresores del muelle y tierra………………………...82 4.11.5.2.1 Protocolo de envío de mensaje para accionar el respaldo mecánico………………..83 4.11.5.3 Generación del tren periódico de pulsos por parte de la tarjeta de salida del PLC………………………….86 4.11.6 Implementación de la interfaz Hombre-Máquina (HMI) en el proceso de compresión……………………………………...87 Capítulo 5: Experimentación, Simulación en el laboratorio ISO:9001 del funcionamiento del sistema a tiempo real…………………………………...94 5.1 Material utilizado para la simulación……………….……………......94 Capítulo 6: Resultados y análisis de resultados………………………………………...111 Capítulo 7: Conclusiones y Recomendaciones………………………………………....118 Capítulo 8: Referencias Bibliográficas………………………………………………....122

Apéndices (CD-ROM)

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ÍNDICE DE TABLAS Y FIGURAS Pag

FIGURA 2.1. Ubicación nacional del Complejo Criogénico de Oriente…..………..……4 FIGURA 2.2.Identificación por vista satelital de la Planta de Fraccionamiento y y Despacho PDVSA Gas…………………………………………………....5 FIGURA 2.3. Organigrama de la Gerencia de Fraccionamiento y Despacho………….....8 FIGURA 2.4. Vista aérea del Terminal marino de La Plata de Fraccionamiento y Despacho…………………………………………………………………..9 FIGURA 3.1. Funcionamiento de un compresor reciprocante…………………………..12 FIGURA 3.2. Esquema de funcionamiento cíclico de un Controlador Lógico Programable……………………………………………………………...14 FIGURA 3.3. Diagrama de conexión de relés…………………………………………...16 FIGURA 3.4. Diagrama de escalera de un Controlador Lógico Programable…………..17 FIGURA 3.5. Esquema general de conexión y funcionamiento de un PLC……………..17 FIGURA 3.6 .Representación de intercambio del “testigo” en una red DH+…………...19 FIGURA 3.7. Esquema general de una red DH+………………………………………..20 FIGURA 3.8. Procesador PLC-5/11 de la empresa AB………………………………….21 FIGURA 3.9. Direccionamiento de un módulo de E/S en la tabla-imagen del procesador………………………………………………………………..24 FIGURA 3.10. Sintaxis en lógica de escalera del direccionamiento…………………….24 FIGURA 3.11. Representación de los modos de direccionamiento……………..………25 FIGURA 3.12. Pantalla general del RSLogix 5…………………………………………27 FIGURA 3.13. Pantalla general del RSLinx…………………………………………….28 FIGURA 3.14. Representación de una HMI…………………………………………….29 FIGURA 4.1. Diagrama general del flujo de aire en el sistema de compresión del muelle #8…………………………………………………………………32 FIGURA 4.2. Etapa de ventilación del sistema de compresión………………………….34 FIGURA 4.3. Identificación de la etapa de Secado del sistema de compresión…………35 FIGURA 4.4. Rango de presión óptima de línea en el sistema de compresión………….36 FIGURA 4.5. Identificación de los sensores de presión, temperatura y vibración

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en el proceso de compresión…………………………………………...37 FIGURA 4.6. Identificación de los sensores de nivel del sistema de compresión………37 FIGURA 4.7. Componentes principales en la acción de descarga de aire del compesor……………………………………………………………...38 FIGURA 4.8. Identificación de señales manipuladas y visualizadas por el usuario (vista externa del panel de control)……………………………...39 FIGURA 4.9 Identificación de señales manipuladas y visualizadas por el usuario (vista interna del panel de control)………………………………40 FIGURA 4.10. Identificación de los elementos (relés) que componen el sistema de control actual……………………………………………………………..40 FIGURA 4.11. Control realimentado del compresor de aire…………………………….48 FIGURA 4.12. Diagrama lógico de activación de motores……………………………..49 FIGURA 4.13 Lógica principal de control del proceso de compresión…………………50 FIGURA 4.14. Diagrama lógico de la activación de la descarga de aire………………..51 FIGURA 4.15. Diagrama de estados del sistema de compresión del muelle #8………...52 FIGURA 4.16. Configuración del PLC en el chasis dentro del Panel de control………..59 FIGURA 4.17. Identificación de las señales para la actualización del sistema de control………………………………………………………………...60 FIGURA 4.18. Diagrama realimentado del sistema de control basado en PLC…………63 FIGURA 4.19. Ubicación del PLC en el Panel de Control……………………………...64 FIGURA 4.20. Esquema general del control del proceso de compresión del muelle #8 de Jose basado en PLC……………………………………….68 FIGURA 4.21. Conexiones de la etapa de “WatchDog Timer”…………………………69 FIGURA 4.22. Funcionamiento de la etapa de “WatchDog Timer”…………………….71 FIGURA 4.23. Impelementación de un sistema de Control Distribuido………………..73 FIGURA 4.24. Diagrama de estados del funcionamiento del sistema de control Basado en PLC sobre el proceso de compresión………………………..74 FIGURA 4.25. Instrucción “detección de diagnóstico”……………………………...….76 FIGURA 4.26. Diagrama de estados del manejo de las alarmas………………………...78 FIGURA 4.27. Esquema general de la visualización de alarmas……………………….80 FIGURA 4.28. Muestreo analógico……………………………………………………..81 FIGURA 4.29. Servicio de Mensajería entre PLC………………………………………82

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FIGURA 4.30. Protocolo del servicio de mensajería………………………………….84 FIGURA 4.31. Diagrama de flujo para el servicio de mensajería de respaldo……….…85 FIGURA 4.32. Generación de pulsos periódicos para etapa de “Watch Dog Timer”...87 FIGURA 4.33. Pantalla “Menu” de la HMI…………………………………………….89 FIGURA 4.34. Pantalla “Visualización” de la HMI…………………………………….92 FIGURA 4.35. Pantalla “alarmas” de la HMI…………………………………………..93 FIGURA 5.1. Esquema general de conexiones presentado en la simulación…………..96 FIGURA 5.2. Modalidad del procesador…………………………………………….....97 FIGURA 5.3. Programación del procesador a través del canal 0……………………….97 FIGURA 5.4. Funcionamiento de relés temporizados………………………………….97. FIGURA 5.5. Simulación del sistema de control basado en PLC-5……………………98 FIGURA 5.6. Simulación de la descarga de aire del sistema de compresión…………..99 FIGURA 5.7. Visualización de la lógica de escalera a tiempo real ……………………100 FIGURA 5.8. Visualización a tiempo real de la Pantalla “Menu” de la HMI.......….....101 FIGURA 5.9 Visualización a tiempo real de la Pantalla “Visualización” de la HMI....102 FIGURA 5.10. Transmisor de presión de 2 hilos con la bomba de aire………………..103 FIGURA 5.11. Variación de presión de descarga en la tendencia………………….….104 FIGURA 5.12. Manejo de alarmas…………………………………………………….104 FIGURA 5.13. Ocurrencia de alarmas CLOP y HWT…………………………………105 FIGURA 5.14. Solución y reconocimiento de alarma CLOP…………………………..106 FIGURA 5.15. Indicación visual de alarmas CLOP y HWT…………………………...106 FIGURA 5.16. Estructura general del chasis del ControlLogix……………………..…108 FIGURA 5.17. Simulación de caída de comunicación entre los PLC-5…………….…109 FIGURA 5.18.Simulación del SCD………………………………………………….…110

TABLA 3.1. Segmentación de la tabla-imagen E/S……………………………23 TABLA 4.1. Alarmas del sistema actual de compresión……………………….42 TABLA 4.2. E/S del sistema de control actual……………………………..…..44 TABLA 4.3. Relés auxiliares en la lógica de control actual……………………45 TABLA 4.4. Identificación de las señales de E/S para el diseño del nuevo sistema de control…………………………………………………57 TABLA 4.5. Direccionamiento de memoria en la tabla-imagen del procesador..61

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TABLA 4.6. Configuración del módulo analógico…………………………...81 TABLA 4.7. Palabras del protocolo de mensajería…………………………...85

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LISTA DE SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS

A/D: Analógico/Digital AB: Allen-Bradley APS: Air Pressure Switch (Interruptor de presión de aire) CLOL: Crankcase Low Oil Level (Bajo nivel de aceite del cigüeñal) CLOP: Crankcase Low Oil Pressure (presión baja de aceite del cigüeñal) DH+: Data Highway Plus. E/S: Entrada/Salida EEPROM: Electrically Erasable ROM FIFO: First In First Out (Primero que entra, primero que sale) HAT: High Air Temperature (alta temperatura de aire) HMI: Human-Machine Interface (Interfaz Hombre-Máquina) HWT: High Water temperature (alta temperatura de agua) LGN: Líquidos del Gas Natural MU: Magnetic Unloader (descargador magnético) NEMA: National Electrical Manufacturers Association. N.C.: Normally closed (normalmente cerrado). N.O.: Normally open (normalmente abierto) PLC: Programmable Logic Controller (Controlador Lógico Programable) PSIG: Pound-force per square inch (unidad de presión: libra por pulgada cuadrada) ROM: Read only Memory (memoria de sólo lectura) RS: Rockwell Software SCD: Sistema de Control Distribuido. TOF: Timer OFF Delay (temporizador a la desconexión) TON: Timer ON Delay (temporizador a la conexión) UPS: Uninterruptible Power Supply (Fuente de poder ininterrumpida)

Capítulo 1. Introducción

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Capítulo 1: Introducción. El desarrollo económico y social mundial de nuestros días se ha fundamentado principalmente en el marco energético. El consumo de petróleo y gas como fuentes principales de energía ha sido el pilar del desenvolvimiento de las actividades cotidianas del ser humano. El gas natural como fuente de energía, ha pasado a estar casi en el primer plano. En Venezuela el ente responsable de este importante recurso es PDVSA Gas, empresa encargada del manejo de este hidrocarburo desde la exploración, hasta la comercialización. La planta de fraccionamiento y despacho es un bastión primordial de PDVSA Gas, ubicada en el complejo criogénico de oriente, encargado de fraccionar, almacenar y despachar los líquidos del gas natural (L.G.N.). En el área de despacho existe el compresor de aire D4-93704 ubicado en el lado oeste del Terminal Marino, el cual es el corazón del funcionamiento de las válvulas que permiten el despacho del producto al mercado nacional e internacional, y por lo tanto tiene un gran valor dentro del sistema. Este compresor posee un sistema de control implementado en relés que se encuentra desactualizado, por tener alrededor de 20 años en uso. Presenta desajustes en lo atinente a sus componentes, ya que están descontinuados y obsoletos, haciéndose compleja la búsqueda de repuestos en el mercado. Asimismo, los componentes presentan deterioro por desgaste mecánico, siendo éstos propensos a falla; y además están expuestos a las condiciones físicas ambientales hostiles, tales como: humedad y salitre; este último produce la corrosión de los mismos. Por otra parte, el sistema de control está aislado de los demás procesos del área, lo cual lo limita en lo referente a la intercomunicación con los sistemas afines; esto unido al hecho de que hay muchos puntos de fallas eléctricas, lo que dificulta al operador resolver situaciones de contingencias, en forma rápida y eficiente. El presente informe pretende elaborar la ingeniería básica conceptual de la futura actualización del sistema de control del compresor, mediante uno automatizado, basado en PLC. Se pretende continuar con la actualización de los sistemas de control de los procesos de compresión del Terminal Marino, iniciado en el sistema de compresión del lado Este del Terminal.

Capítulo 1. Introducción

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Se debe destacar que existen varias alternativas para efectuar la actualización, tales como: los controladores industriales, los controladores automáticos programables (PAC) y los PLC o controladores lógicos programables, entre otros. No obstante existe experiencia en la empresa para dar preferencia a la implementación de PLC-5 de la serie Allen-Bradley, ya que los mismos son utilizados para el control de la mayoría de sus procesos, agregándole el hecho de que ya esta tecnología se utilizó para la actualización del lado Este del Terminal. Se pretende adaptar estos controladores al esquema de control actual del compresor de aire y agregar nuevas funciones de control y supervisión en base a las ventajas que esta tecnología presenta. En el desarrollo de este informe se hará una breve reseña de la empresa, englobando lo que respecta a sus funciones primordiales, para presentar la ubicación dentro del ámbito energético, luego se procederá a señalar los fundamentos teóricos que fueron considerados para la realización del estudio, seguidamente se exponen los procedimientos que se adoptaron para la realización del diseño del nuevo sistema, prosiguiendo con la experimentación del mismo en un laboratorio especializado, discutiendo y analizando los resultados obtenidos, para culminar concluyendo de forma objetiva, la explicación de las actividades realizadas.

Capítulo 2. Descripción general de la empresa

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Capítulo 2: Descripción general de la empresa. A continuación se procede a describir brevemente la empresa en donde fue realizada la pasantía, su ubicación tanto en el ámbito geográfico así como energético. 2.1 Petróleos de Venezuela S.A. (PDVSA)

Se encarga del desarrollo de la industria petrolera, petroquímica y carbonífera, además de planificar, coordinar, supervisar y controlar las actividades operativas de sus divisiones, tanto en Venezuela como en el exterior, bajo la supervisión y control del Ministerio de Energía y Petróleo [1]. Las actividades que se llevan a cabo en exploración y producción, representan las más determinantes de la industria, debido a que las mismas se encuentran orientadas a la búsqueda de nuevas reservas y la expansión de las actuales. Actualmente se cuenta con un total de 72 millardos 574 millones de barriles en reservas probadas de crudo. La capacidad de producción de crudo alcanza los 3 millones 416 mil barriles diarios. Por otro lado las reservas de gas ascienden a 5 millardos 274 millones de pies cúbicos, mientras que la capacidad de producción es de 143 millones de pies cúbicos [1].

2.2 PDVSA Gas Filial de Petróleos de Venezuela, es el ente encargado de la exploración y explotación del gas no asociado, así como también de la extracción y fraccionamiento de Líquidos del Gas Natural (LGN), al transporte y distribución del Metano Basándose principalmente en cinco ejes de desarrollo (económico, social, político, territorial, e internacional). Actualmente la empresa tiene como meta el incremento en un 3% de la producción de LGN con respecto al plan de 2006, trazándose una expectativa de 153.9 mil barriles diarios contra los 149.7 del año pasado [7]. La misión de esta empresa es de extraer, fraccionar, despachar y comercializar los Líquidos del Gas Natural al Mercado Interno; en forma segura, oportuna y en calidad, mediante el uso de tecnología actualizada, aplicando las mejores prácticas mundiales, con

Capítulo 2. Descripción general de la empresa

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un equipo humano competente y una organización alineada con los objetivos estratégicos de PDVSA GAS que aporte el máximo valor a la nación [7]. Por otro lado, la visión de la misma es ser la organización procesadora del gas producido en el país, reconocida como suplidor confiable de Líquidos del Gas Natural y Gas Procesado, que soporte el desarrollo industrial de la Nación y contribuya a la integración energética Latinoamericana Caribeña [7]. El complejo Criogénico de Oriente forma parte de esta prestigiosa empresa del estado y el mismo tiene como función fundamental la extracción de los líquidos del gas natural como el propano, el Iso-Butano, el Normal-Butano, el Pentano y la Gasolina Natural, para su mejor aprovechamiento en el sector industrial y doméstico del país; su utilización como materia prima para la industria petroquímica nacional, así como su exportación.

JOSE 3T / 150 MBD

JUSEPIN 1T / 250 MMPCD

ACCRO III / IV 1 T / 50 MBD SANTA BARBARA 2T / 800 MMPCD SAN JOAQUIN 2T / 1000 MMPCD

REF. SAN JOAQUIN 2T / 400 MMPCD

JUSEPIN Extracción 1T / 350 MMPCD

ACCRO III 1T / 400 MMPCD

ACCRO IV 1T / 400

Figura 2.1 Ubicación nacional del Complejo Criogénico de Oriente

En la Figura 2.1 se muestra la ubicación nacional del Complejo Criogénico de oriente, en los estados Anzoátegui y Monagas. Actualmente se encuentra constituido principalmente por 3 plantas de extracción y una de fraccionamiento. La Planta de Extracción San Joaquín: Ubicada a 12 Km del oeste de la ciudad de Anaco (Edo.

Capítulo 2. Descripción general de la empresa

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Anzoátegui), la misma procesa aproximadamente 1000 millones de pies cúbicos estándar diarios de gas [6]. La Planta de Extracción Santa Bárbara: ubicada a 65 Km de la ciudad de Maturín (Edo. Monagas), la misma procesa aproximadamente 840 millones de pies cúbicos estándar diarios de gas natural. La Planta de Extracción Jusepín: ubicada en el Edo. Monagas, la misma procesa 350 millones de pies cúbicos estándar diarios de gas [1]. La Planta de Fraccionamiento y Despacho Jose, ubicada en la autopista Rómulo Betancourt, entre las poblaciones de Píritu y Barcelona, en el estado Anzoátegui. Fracciona los líquidos provenientes de las plantas de extracción de San Joaquín, Santa Bárbara y Jusepín, la misma además de separar estos líquidos, los almacena y los despacha al mercado nacional e internacional [6].

2.2.1 Planta de Fraccionamiento y Despacho Jose

Terminal Marino

Planta de fraccionamiento y despacho

Figura 2.2. Identificación por vista satelital de la Planta de Fraccionamiento y Despacho PDVSA Gas (Fuente: Google Earth 2007).

Capítulo 2. Descripción general de la empresa

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En la Figura 2.2 se muestran la Planta de Fraccionamiento, Almacenamiento y Despacho Jose, ubicada al norte del complejo Industrial Jose entre Barcelona y Píritu, al norte del estado Anzoátegui. Para el producto fraccionado, la planta cuenta con un Terminal Marino de aproximadamente 2 Km. de longitud que despacha mensualmente 35 buques. Por otro lado, la planta cuenta con un sistema de llenadero de camiones que puede atender a más de 80 unidades al día, para el mercado nacional. Es importante destacar que el personal que labora en todas las plantas del complejo de Jose asciende actualmente los 500. La Gerencia de Procesamiento de Gas es la organización dependiente de la Unidad de LGN responsable del procesamiento del Gas Natural en Venezuela, con el objeto de extraer los líquidos condensables de alto valor comercial, acondicionar el gas metano y entregarlo a la Unidad de Gas Metano para su transmisión y distribución. La Gerencia de Procesamiento de Gas cuenta operacionalmente con infraestructura tanto en el Oriente como el Occidente del país. Para el occidente del país, la Gerencia es custodia de las Plantas de Fraccionamiento Ulé y Bajo Grande, ubicadas en los márgenes del Lago de Maracaibo, en el estado Zulia, y cuentan con una capacidad de producción integral de más de 100 Mil Barriles Diarios de Líquidos Fraccionados del gas Natural. Para el oriente del país la gerencia es custodia del Complejo Criogénico de Jose, la misma se encuentra conformada por la Gerencia de Fraccionamiento y Despacho, Superintendencias de Fraccionamiento, Almacenamiento y Despacho y Mantenimiento Operacional.

2.2.1.1 Gerencia de Fraccionamiento, Almacenamiento y Despacho Jose Esta gerencia tiene como misión transportar, fraccionar, almacenar y despachar los Líquidos del Gas Natural en forma segura, oportuna, confiable y en calidad, mediante el uso de tecnología actualizada y de las mejores prácticas mundiales, con recursos humanos competentes, dentro de un ambiente organizacional favorable, en armonía con el medio ambiente, para aportar el máximo valor a la nación.

Capítulo 2. Descripción general de la empresa

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Asimismo, tiene como visión alcanzar niveles mundiales de excelencia gerencial y técnica que valoricen el negocio de los Líquidos del Gas Natural para contribuir en forma sostenida al desarrollo socio – económico del país. La Gerencia de Fraccionamiento, Almacenamiento y Despacho Jose fundamenta su política de la calidad en el compromiso de fraccionar los líquidos del gas natural, almacenarlos y despacharlos oportunamente con la calidad requerida por nuestros clientes y cumpliendo con las exigencias en materia de Seguridad, Higiene y Ambiente de PDVSA, garantizando la eficiencia del sistema de calidad y la mejora continua de los procesos [7]. Esta gerencia presenta los siguientes objetivos de calidad: •

Garantizar el fraccionamiento y almacenaje de los líquidos del gas natural para lograr el cumplimiento del pronóstico de producción establecido.

•

Entregar productos oportunamente y con calidad requerida por nuestros clientes.

•

Velar por el cumplimiento de las normas de seguridad, higiene y ambiente que nos permitan garantizar las condiciones de trabajo adecuadas.

•

Contribuir a la eficiencia del sistema de calidad y la mejora continua de los procesos.

Capítulo 2. Descripción general de la empresa

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Gerencia de Fraccionamiento y Despacho

Superintendencia de mantenimiento operacional

Sección de mecánica

Unidad de instrumentación fraccionamiento

Unidad de instrumentación de almacenamiento y refrigeración

Sección de Electricidad e Instrumentación

Sección de Programación

Unidad de instrumentación Terminal Marino

Unidad de poliducto

Figura 2.3. Organigrama de la Gerencia de Fraccionamiento y Despacho (Fuente: PDVSA Gas 2006)

Unidad de electricidad

Capítulo 2. Descripción general de la empresa

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De la Figura 2.3 podemos observar el organigrama de la gerencia de fraccionamiento y despacho donde se elaboró el presente proyecto, específicamente se trabajó en la sección de Electricidad e Instrumentación. Esta última está encargada de ejecutar las actividades de mantenimiento, tanto preventivo como correctivo en la Planta de Fraccionamiento y Despacho Jose y tiene la primordial responsabilidad de proporcionar y garantizar la continuidad operacional de la planta, la cual se encuentra en funcionamiento las 24 horas del día los 365 días del año. El área de fraccionamiento de esta sección tiene como función principal separar el Propano, el Iso-butano, el Normal-butano, el Pentano y la gasolina natural del gas proveniente de las plantas extractoras [6]. El área de almacenaje y refrigeración está constituida por tanques y esferas presurizadas para el almacenamiento de los productos terminados de la etapa de fraccionamiento Por último se tiene el Terminal Marino (área del presente proyecto), en donde cargan los productos terminados a los buques tanqueros, destinados al mercado nacional e internacional. El mismo se encuentra dividido en dos muelles para la carga y descarga de productos: muelle #8 (lado Oeste) y el muelle #9 (lado Este)

2 Km N Muelle #9 (Este)

Muelle #8 (Oeste)

Figura 2.4. Vista aérea del Terminal Marino de La Planta de Fraccionamiento y Despacho. (Fuente: PDVSA Gas 2006).

Capítulo 2. Descripción general de la empresa

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En la Figura 2.4 se ve que la distancia aproximada desde tierra hasta la plataforma de carga es de 2 Km contando con una vía de acceso vehicular. En el Terminal Marino se presentan dos plataformas: una para remolcadores y otra para equipos configurados contra incendios, además de las bases que soportan los poliductos que envían los productos al muelle y la línea de recirculación por donde retorna el producto a los tanques refrigerados [6]. El muelle de carga está formado por cuatro duques de alba de atraque, cuatro de alba de amarre y la plataforma de carga, en la cual están ubicados los brazos de carga. El Terminal Marino dispone de dos brazos para la carga y recirculación de los productos a baja temperatura como el propano, iso-butano y normal-butano; por otro lado dispone de dos brazos para retorno de vapores. Asimismo presenta un brazo de carga para pentano y/o gasolina natural, los cuales son los productos almacenados a temperatura ambiente. Específicamente el muelle #8 dispone de 4 brazos de carga, de los cuales 3 funcionan para surtir el producto, mientras que el 9 presenta 3 brazos, de los cuales 2 funcionan para surtir el producto [6].

Capítulo 3. Marco Teórico

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Capítulo 3: Marco teórico. A continuación se procederá a señalar los fundamentos teóricos, que fueron consultados para la realización del proyecto.

3.1 Compresores de aire.

Un compresor de aire es un dispositivo mecánico, que accionado por un motor eléctrico incrementa la presión del aire, reduciendo su volumen. Este efecto de compresión trae como consecuencia directa un incremento de la temperatura. Los compresores son similares a las bombas, ambos incrementan la presión sobre un fluido y lo trasportan por medio de una tubería. A diferencia de los líquidos, los gases son compresibles, ya que al comprimir a los mismos se reduce su volumen, mientras que los líquidos son relativamente compresibles. En el mercado se consiguen varios tipos de compresores dependiendo de las aplicaciones para los cuales estén requeridos. Entre estos los principales tipos son: a) Compresores centrífugos. b) Compresores reciprocantes. c) Rotativo-Helicoidal (de tornillo).

El primer tipo también se denomina Turbocompresor y su funcionamiento recae en el movimiento de una turbina, la cual se encuentra accionada por los gases de escape del motor. Este compresor consta de un elemento rotativo el cual aumenta la presión de aire como consecuencia de la fuerza centrífuga. Asimismo el compresor en otras aplicaciones está compuesto por varias series de paletas, las cuales se encuentran alternándose entre fijas y móviles, efecto que hace que aumente la presión de aire [8]. Los compresores reciprocantes se basan en la utilización de pistones, en un sistema bloque-cilindro-émbolo, así como los motores de combustión interna [8]. Los mismos abren y cierran válvulas, por la locomoción del pistón, el cual aspira (al abrir) y comprime (al cerrar) el aire debido al accionamiento de motor eléctrico incorporado. Se

Capítulo 3. Marco Teórico

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puede destacar que éste es uno de los más empleados en aplicaciones que presenten potencias pequeñas.

ASPIRA (I)

Válvula

COMPRIME (II)

Válvula Movimiento del pistón

Movimiento del pistón

Figura 3.1. Funcionamiento de un compresor reciprocante.

De la Figura 3.1 se observa una ilustración que muestra el funcionamiento del compresor reciprocante de un pistón, señalando la etapa de “aspiración” o toma de aire (I) y la etapa de compresión de aire (II), todo esto gracias al movimiento vertical del pistón. Asimismo se observa cómo se abren y cierran las válvulas del sistema de compresión [4]. La alimentación de los mismos proviene de líneas monofásicas, comunes en refrigeradores domésticos, o por otro lado, líneas monofásicas y trifásicas involucrando mayores capacidades, empleando varios cilindros para el proceso de compresión. Se pueden conseguir gran variedad de estos tipos de compresores, desde aplicaciones pequeñas como la refrigeración, pasando por aplicaciones automotrices, hasta procesos industriales que requieran mayor potencia; asimismo se consiguen tanto estacionarios, como portátiles. Actualmente éstos están siendo desplazados por compresores de tornillo, ya que éstos últimos tienen mejores prestaciones [8]. Los rotativos-helicoidales se componen de 2 tornillos de forma helicoidal entrelazados, los cuales presentan un desplazamiento rotativo positivo, efecto que fuerza

Capítulo 3. Marco Teórico

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al aire a reducir su volumen, por la compresión. Los mismos tienen aplicaciones tanto comerciales como industriales y se consiguen tanto estacionarios como portátiles [8].

3.2 Controladores Lógicos Programables (PLC).

Las siglas del mismo se refieren a “Controlador Lógico Programable” (o en inglés Programmable Logic Controller), estos dispositivos son de estado sólido y los mismos se rigen por un grupo de instrucciones para ejecutar acciones de control específicas, mediante un esquema lógico-secuencial. Estos fueron ideados a finales de los años 60 en base al surgimiento de las nuevas tecnologías de estado sólido en el mercado de la electrónica, para soportar ambientes industriales, así como la búsqueda del reemplazo de los sistemas de control fundamentados en circuitos electromecánicos o relés [5]. Inicialmente el control con estos dispositivos estaba enmarcado dentro de las señales binarias ON/OFF, para luego irse incorporando funciones de comparación, cálculo aritmético y condiciones de manipulación de datos. Se fueron desarrollando interfaces con entradas y salidas remotas, expansión de la capacidad de memoria, control analógico, hasta la implementación de controladores PID. Actualmente estos dispositivos tienen la capacidad de establecer interconexiones mediante la generación de redes de comunicaciones así como la integración para los diferentes niveles jerárgicos dentro de una planta [5]. Explicando el esquema de funcionamiento del controlador lógico programable, es importante destacar que el mismo presenta una arquitectura parecida a la de un computador, constituido por una unidad central del procesamiento de la información (CPU). Dentro de su estructura habita un procesador-memoria, donde se realizan todos los cálculos lógico-aritméticos y además está encargado de la manipulación de los datos. Asimismo, tiene la función de realizar rutinas de diagnóstico del sistema y sintonizar (o coordinar) la comunicaciones entre sus periféricos. Lo constituye también una memoria en donde se guardan los resultados, las instrucciones y las funciones del procesador durante la ejecución, y una fuente de alimentación fundamental para el funcionamiento de todos los elementos. Asimismo está compuesto por módulos de entrada y salida, presentando una característica “modular”, de los cuales intervienen parámetros discretos

Capítulo 3. Marco Teórico

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y analógicos; así como los módulos especiales, estos últimos engloban instrucciones relacionadas con controladores como por ejemplo los PID. Las memorias que componen a los PLC pueden ser volátiles y no volátiles: la primera se relaciona con las que pierden su contenido al ocurrir una desconexión de energía y el acceso a la misma se hace de forma aleatoria; asimismo, su contenido que pueden ser datos o programas puede ser modificado, esta clase se denomina RAM. Por otro lado se tienen las que mantienen su contenido así ocurra una desconexión de energía y son las que guardan un programa indefinidamente, estas pueden ser ROM, EPROM o EEPROM [5]. El principio de funcionamiento del PLC recae sobre la ejecución cíclica del programa de control ubicado dentro de su memoria programable. Este procedimiento cíclico se denomina “barrido” del programa y el mismo engloba 3 etapas primordiales: la primera referente a la lectura de los datos de entrada a través de su interfaz de entrada, de donde el PLC toma todos los valores físicos asociados a su módulo

y los coloca

virtualmente en una tabla-imagen dentro de sus registros de memoria. La segunda es la ejecución del programa, donde se toma en cuenta los valores de entrada y sus registros internos; y la tercera es la actualización de las salidas, por medio de su interfaz de salida, dependiendo de las operaciones y condiciones efectuadas durante el un barrido del programa. A continuación en la figura 3.2se puede observar el principio del barrido. Etapa I Lectura de entradas, colocación en tablaimagen

Ejecución del programa

Etapa II

Actualización de salidas Etapa III

Figura 3.2. Esquema de funcionamiento cíclico de un Controlador Lógico Programable

Capítulo 3. Marco Teórico

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En la Figura 3.2 se observa el principio de operación del PLC, de donde se detalla claramente el comportamiento cíclico del mismo, se observa las 3 etapas del “barrido” al encontrarse el mismo en funcionamiento. Asimismo para cada ejecución del barrido del PLC, se encuentra un tiempo asociado, el cual depende principalmente de la cantidad de memoria utilizada para el programa de control, el uso de ciertos periféricos del PLC, las instrucciones utilizadas, que engloba lógica falsa Vs. lógica verdadera y el uso de aplicaciones internas del PLC [9]. Este tiempo viene expresado en “ms/k”, o a lo que es igual mili segundos por kilo palabras asociadas a las instrucciones. Por último se debe decir que los mismos traen muchas ventajas y beneficios para las aplicaciones de control automatizado de hoy en día, entre ellas tenemos que al ser componentes de estado sólido tienen mayor duración, se pueden programar al gusto del consumidor, lo que los hace adaptables a cualquier tipo de requerimiento. Asimismo, como se basa en dispositivos microelectrónicos, presentan tamaño pequeño con lo cual se minimiza el requerimiento de espacio para su utilización. Con los mismos se elimina el cableado y se elimina el ruido. Por otro lado permiten establecer enlaces de comunicación y al presentar una arquitectura modular, son de fácil instalación, de expansión, así como son de fácil mantenimiento. Gracias a la presencia de su memoria, todas las manipulaciones de datos se hacen dentro de sus programas, haciendo más eficiente el manejo de los procesos, brindando generación de reportes así como visualizaciones de los sistemas [5]. Tienen un vasto campo de aplicaciones debido a su gran versatilidad, entre esos campos tenemos: La Industria química y petroquímica, la industria manufacturera, Generación, distribución y monitoreo de la energía eléctrica. También tienen aplicaciones en sistema de control distribuido, SCADA, Industria del plástico y vidrio, entre otras.

3.2.1 Introducción a la lógica de escalera.

La lógica de escalera o “ladder logic” (en inglés) es un lenguaje lógico-secuencial gráfico de programación que tienen los controladores lógicos, con la cual se diseñan las instrucciones de control, supervisión y manipulación de los procesos dependiendo de la

Capítulo 3. Marco Teórico

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aplicación. Se denomina de “escalera” debido a que su visualización se asemeja a los peldaños de este elemento [5]. Este lenguaje se encuentra basado en la interconexión de dispositivos de campo, asociado a cableado eléctrico, de tal forma que existan condiciones para la activación/desactivación (ON/OFF) de algún dispositivo presente en el sistema. Es importante decir que este lenguaje preserva las características gráficas de los diagramas de relés aplicados antiguamente en los sistemas de control. L2

L1 PB1

PB2

PL

SW1

Figura 3.3. Diagrama de conexión de relés.

En la Figura 3.3 se muestra un ejemplo de un diagrama de cableado eléctrico, parecido al diagrama de conexión de la lógica de relés. En el mismo se observa que con la combinación de 2 pulsadores y un sensor, se activa una luz indicadora. Específicamente para poder encender la luz “PL” se debe cumplir cualquiera de estas 3 condiciones:

a. PB1 y PB2 deben estar presionados para permitir el paso de corriente hacia la luz indicadora. b. SW1 y PB2 cerrados. c. Los tres elementos cerrados.

De las condiciones anteriores podemos decir que se presenta un esquema lógico de control simple para el encendido de la luz. Tanto los pulsadores como el sensor, se

Capítulo 3. Marco Teórico

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encuentran configurados como normalmente abiertos, lo que significa que para permitir el paso de la corriente hacia la luz los mismos deben estar cerrados o estar en 1 “lógico”. Internamente el PLC preserva esta característica gráfica para el encendido de la luz, lo único es que ahora la secuencia lógica para la activación se realiza por Software o por el programa del controlador. Dentro del programa del controlador el esquema eléctrico anterior queda como sigue.

Figura 3.4. Diagrama de escalera de un Controlador Lógico Programable

En la Figura 3.4 se observa que el PLC interpreta el diagrama de escalera como un diagrama de relés, lo único es que lo hace por Software, a través de su programa. Se observa que el mismo sustituye el estado de los pulsadores y sensores del mundo físico por su equivalente en el mundo virtual o de la información. Dentro del programa el controlador chequea directamente el estado del dispositivo asociado y lo manipula como dato binario. Una visualización de cómo se vería el diagrama eléctrico anterior sustituido por el controlador se puede detallar a continuación. L1

L2 PB1

Módulo de entrada

Tabla-imagen entrada/salida 0

SW1

PB2

Tabla-imagen entrada/salida Programa del PLC 0

0

1

0

0

Módulo de salida

Figura 3.5. Esquema general de conexión y funcionamiento de un PLC.

PL

Capítulo 3. Marco Teórico

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En la Figura 3.5 se observa cómo el PLC detecta la variación de los estados de los dispositivos de campo y efectúa internamente la lógica de encendido de la luz indicadora. Los elementos como pulsadores y sensores son colocados como entradas del PLC, el dispositivo convierte estos valores eléctricos en datos binarios, para luego ser colocados en la tabla-imagen de entrada/salida y ser utilizados por la ejecución del programa en diagrama de escalera dentro del controlador. El controlador actualiza los valores referentes a las salidas en la tabla, para luego proceder a la generación de la señal eléctrica correspondiente al estado binario que se obtuvo como respuesta [5]. Para el caso del ejemplo realizado, si los pulsadores y sensores se encuentran en alguna de las condiciones para la activación de la luz indicadora, el PLC internamente colocará el 1 “lógico” respectivo para la activación de la luz indicadora mediante la generación de la señal eléctrica. Por último se debe decir que la implementación de este tipo de lenguaje trae muchas ventajas en la utilización de PLC, ya que el mismo le facilita la realización de mantenimiento así como de diagnósticos de falla al personal que labora con los procesos controlados, debido a su semejanza a los diagramas eléctricos. Por otra parte el lenguaje es de fácil entendimiento y modificación debido a su naturaleza gráfica. 3.3 Redes Data Highway (DH) y Data Highway plus (DH+). Los sistemas DH y DH+ son redes de área local (LAN), las cuales interconectan controladores programables, ordenadores y otros dispositivos estableciendo lazos de comunicaciones. Estos datos son transmitidos utilizando un cable de comunicaciones como medio físico de transporte para cada uno de los nodos de la red de área local. En una red DH o DH+ se define como “nodo” a una interfaz de hardware o en otras palabras un dispositivo concentrador de datos, estos pueden ser PLC [11]. La comunicación entre dispositivos semejantes de una red DH y DH+ se presenta bajo el esquema de paso del testigo (o “token” en inglés) bajo una configuración red “maestro flotante”. Bajo este esquema los nodos o dispositivos, solicitan temporalmente el rol de maestro dentro de la red (a través de la posesión del testigo) sólo cuando los mismos tienen la necesidad de enviar información. Es importante destacar que el adjetivo de “flotante” viene del hecho de que el rol de maestro va cambiando de nodo en nodo,

Capítulo 3. Marco Teórico

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permitiendo así que todos tengan el mismo acceso al envío de datos dentro de la red. Cada nodo de la red se encuentra identificado con un número, se debe decir que la cantidad de nodos de la red no debe sobrepasar los 64 [11]. Una ventaja de la utilización de este esquema es que al no haber un solo maestro en la red, el sistema no se encuentra limitado por la espera de los permisos para envío por parte de un nodo principal, lo que trae como consecuencia menos espacio por transacción y por ende una red mucho más eficiente y versátil. Se debe decir que la forma de operación del paso del testigo en este tipo de redes se hace como se ilustra en la figura 3.6. Nodo n

Nodo 5

Testigo

Nodo 4

Nodo 3

Nodo 2

Nodo 1

Indicación paso de Testigo

Figura 3.6. Representación de intercambio del “testigo” en una red DH+

En la Figura 3.6 se observa un esquema de una red DH+ la cual tiene n cantidad de nodos. Para este ejemplo los nodos están enumerados de forma ascendente, uno al lado del otro; sin embargo este orden no es una limitación para el diseño de las redes, sino que se colocó para efectos de clarificar el concepto de la red. El nodo que contiene el “testigo” es quien para el momento tiene la maestría de la red y controla la solicitud de mensajes; para el ejemplo anterior, era el nodo nro. 1 quien tenía el control. Al finalizar el tiempo de control del servicio de mensajería el nodo que disponía del testigo, lo pasa al nodo con la siguiente dirección más alta cediendo el rol de “maestro” de la red [11]. En el ejemplo anterior el Nodo 1 le cede el testigo al Nodo 2, como indicación de que el mismo finalizó el envío de sus mensajes. Los componentes principales dentro de cualquier red DH o DH+ son: el cable troncal, los cables de derivación, los conectores de estación y por último los terminadores.

Capítulo 3. Marco Teórico

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Figura 3.7. Esquema general de una red DH+.

En la Figura 3.7 se observa el diagrama general de una red DH y DH+ con sus respectivos componentes, se identifica el cable troncal, el cual es el “bus” o la parte central del sistema de cables de red y dependiendo de la ubicación de los nodos dentro de la red se escoge su longitud asociada [11]. Se debe destacar que esta longitud no debe sobrepasar los 3.05 km y debe ser construido con cable twinaxial Belden 9463 [11], el cual consta de un par de conductores trenzados envueltos en dos capas de blindaje más un cable de tierra. Adicionalmente se tienen los cables de derivación que se utilizan para conectar el “nodo” al cable troncal, a través del conector de estación, estos cables también son construidos con el Belden 9463; y éstos no deben sobrepasar los 30.5 m. ni deben tener menos de 3 metros. Por otro lado existen 2 tipos de conectores de estación que se pueden utilizar en una red: el primero es el 1770-SC y el segundo es el juego de conectores 1770-XG [11]. Asimismo se observa que se debe conectar un terminador para cada extremo de la red, por lo general es una resistencia de 150 Ω ¼ W. Sin embargo a veces no se requiere, debido a que los módulos DH+ de los dispositivos presentes en la red, poseen internamente este terminador.

Capítulo 3. Marco Teórico

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3.4 Introducción a la serie PLC-5 de Allen Bradley (AB).

A continuación se procederá a describir en forma general los elementos básicos que componen a un controlador lógico programable de la serie 5 AB de la empresa Rockwell Automation.

3.4.1 Descripción del procesador.

De la serie PLC-5 se disponen gran variedad de procesadores, dependiendo de la capacidad que se necesite. Se consiguen desde los PLC-5/11 los cuales son los de menor capacidad; hasta los más poderosos como los PLC-5/80 y PLC-5/86. Se debe destacar que la memoria más utilizada en estos procesadores es la EEPROM (para mayor información sobre las características de los procesadores consultar el apéndice A.5).

Figura 3.8. Procesador PLC-5/11 de la empresa AB.

Capítulo 3. Marco Teórico

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En la Figura 3.8 se observa la ilustración del procesador PLC-5/11, el de menor capacidad de la serie 5. El mismo presenta un interruptor llave con el cual se selecciona la modalidad del procesador, que puede ser: PROG, REM y RUN. La primera se refiere a la modalidad de programación, la cual permite insertar el programa de control elaborado en lógica de escalera a la memoria EEPROM del procesador [9]. La memoria es expandible en la “ranura para módulo de memoria” observada en la Figura 3.8. La segunda modalidad del procesador corresponde a la “Marcha Remota”, con la cual se puede programar, así como visualizar la ejecución del programa dentro del PLC a tiempo real, mientras el mismo controla el proceso. Esta modalidad es muy utilizada en las simulaciones de los diagramas de escalera, antes de ponerlos en marcha en los procesos, utilizando los forzados de E/S. Asimismo, en la modalidad RUN o “Marcha normal” se corre la lógica de escalera del PLC en el sistema de control diseñado, permitiendo así que el controlador opere directamente sobre el proceso. Es importante destacar que al colocarse en Marcha normal, el procesador no se podrá reprogramar con el Software RSLogix 5. Por otro lado se tienen las luces indicadoras del estado del procesador, las cuales muestran el estado de la batería (BATT), el estado del procesador (PROC), la existencia de forzados en el programa (FORCE), así como el estado del canal de comunicaciones (COMM) [9]. Asimismo contiene 2 puertos para la programación de la lógica de escalera, el primero de 25 pines, el cual es compatible con RS-232C, RS-423 y RS-422 ; así como el mini DIN de 8 pines compatible con la red DH+. Por otro lado presenta el puerto de comunicación 1A, así como su luz indicadora, con el cual se conecta a la red DH+ para el intercambio de la información con otros dispositivos. Se debe destacar que el procesador también se puede programar utilizando el canal 1A [9].

3.4.2 Direccionamiento de E/S y memoria del procesador.

El controlador lógico opera un proceso mediante la manipulación interna de datos de E/S provenientes de dispositivos de campo, tales como interruptores, válvulas, relés, etc; estos dispositivos brindan datos binarios a la tabla-imagen de E/S [9]. Estos datos

Capítulo 3. Marco Teórico

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pueden ser direccionadas en el programa de control, segmentando la memoria del procesador como se muestra en la Tabla 3.1. Tabla 3.1. Segmentación de la tabla-imagen E/S.

Se debe destacar que la composición de una “palabra” dentro de la memoria del procesador es de 16 bits de información. Asimismo, como se observa en la Tabla 3.1, la memoria de la tabla-imagen de E/S se puede segmentar en 3 tipos: un punto o Terminal que se relaciona con la cantidad de bits que ocupa un módulo de E/S dentro de la tablaimagen, que puede ser 8, 16 y hasta 32 bits. Por otro lado, la tabla-imagen se puede segmentar en grupos de E/S, que ocupan palabras (16 bits de E/S) dentro de la memoria del procesador al combinarse la cantidad de terminales de los módulos; y por último los “rack” de E/S que se relacionan con la combinación de las palabras de estos módulos. La unidad “rack” está compuesta por 8 palabras, producto de la combinación de los módulos de E/S, el mismo equivale a 8 palabras de entrada [9], traduciéndose así a 128 bits en la tabla-imagen del procesador; esto también se aplica para rack de salida.

Capítulo 3. Marco Teórico

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Figura 3.9. Direccionamiento de un módulo de E/S en la tabla-imagen del procesador

En la Figura 3.9 se observa cómo el PLC maneja las señales binarias provenientes de los módulos de E/S, en la tabla-imagen de datos; así como en la lógica de escalera. Para el ejemplo se muestran 2 tarjetas de 16 puntos cada una, la tabla-imagen se observa segmentada por bits. El punto número 12 de la entrada se coloca en su correspondiente bit en la tabla-imagen; asimismo sucede con el bit 7 de salida. El direccionamiento por lógica de escalera se muestra en la figura 3.10.

Figura 3.10. Sintaxis en lógica de escalera del direccionamiento.

Capítulo 3. Marco Teórico

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La Figura 3.10 muestra la sintaxis para el manejo de datos de los módulos de E/S programando en lógica de escalera el procesador [9]. De izquierda a derecha se observa que se debe definir el tipo de dato que se está manipulando: I para entrada y O para salida; el número de rack con 2 dígitos, seguido por el grupo de E/S que compone al rack, finalizando con el bit específico que se está utilizando (en este caso el bit 12). Tanto el número de rack como el número de bit se deben especificar de forma octal.

3.4.3 Modos de direccionamiento. Dependiendo de la cantidad de puntos presentes en una tarjeta E/S, así como la cantidad de ranuras que éstas necesiten en el chasis de E/S del PLC, existen 3 modos de direccionamiento: •

Direccionamiento a 2 slot: con el cual cada grupo físico de 2 ranuras del chasis corresponde a una palabra (16 bits) en la tabla-imagen de entrada y una palabra para la de salida. Para este caso 2 ranuras harían el equivalente a un grupo de E/S.

•

Direccionamiento a 1 slot: cada grupo físico de 1 ranura del chasis corresponde a 1 palabra (16 bits) de la tabla imagen de entrada y una palabra para la de salida. En esta situación 1 ranura equivaldría a un grupo de E/S.

•

Direccionamiento a ½ slot: cada grupo físico de 1 ranura del chasis corresponde a 2 palabras (32 bits) de la tabla imagen de entrada y 2 en la de salida. ½ ranura en este caso es equivalente a 1 grupo de E/S.

Figura 3.11. Representación de los modos de direccionamiento.

Capítulo 3. Marco Teórico

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En la Figura 3.11 se observa una descripción ilustrativa de los diferentes modos de direccionamiento para un chasis de 4 ranuras de E/S. Resulta ser que al direccional a 2 slot se obtiene ¼ de rack, debido a que existen 2 grupos de E/S. Asimismo, direccionando a 1 slot se obtiene ½ rack, debido a la presencia de 4 grupos de E/S; y por último al direccional a ½ slot, se obtiene 1 rack completo debido a que surgen 8 grupos de E/S. Por último, se debe decir que la información dentro la memoria del procesador se encuentra distribuida por archivos, desde el 0 hasta el 999 (1000 archivos). Los primeros 2 se encuentran reservados para la tabla-imagen de E/S (archivos 0 y 1) y el tercero se encuentra reservado para el archivo de estado del procesador. A partir del cuarto número de archivo se puede colocar el resto de la información, que engloba tipo de datos como enteros, punto flotante, transferencia en bloques (módulo analógico), información de mensajes, datos PID, cadenas ASCII entre otros, los cuales son manipulables utilizando la vasta gama de instrucciones que presenta el PLC-5 de AB [9].

3.5 Introducción al RSLogix 5.

El RSLogix 5 es el Software de la empresa Rockwell Automation que permite configurar, programar y supervisar al controlador lógico programable PLC-5 de la serie AB [20]. El mismo maneja el lenguaje gráfico secuencial de lógica de escalera para la elaboración de los sistemas de control en diversas aplicaciones. Este programa permite, entre otras cosas, la visualización y el manejo por parte de los operadores de los procesos industriales, los registros de memoria internos de los controladores lógicos (entre ellos la tabla-imagen de los controladores lógicos), la configuración de los módulos de Entrada/Salida (E/S), así como la configuración del procesador del PLC. Se debe decir que este Software está hecho para ambientes Windows [20].

Capítulo 3. Marco Teórico

Programación PLC

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Instrucciones gráficas de lógica de escalera

Configuración del controlador Renglones de lógica de escalera Registros de memoria

Forzados en tablaimagen E/S

Figura 3.12. Pantalla general del RSLogix 5

En la Figura 3.12 se puede observar la pantalla general del programa RSLogix 5, allí se identifican elementos importantes para la configuración del PLC, como las propiedades del controlador, el estado del procesador y el arreglo de los módulos de E/S; así como los renglones del programa presentes en lógica de escalera con los cuales se elaboran las instrucciones de control para una aplicación en específico, mediante la utilización de las instrucciones gráficas del diagrama de escalera. Asimismo, se muestran los registros de memoria del Controlador, entre ellos, la tabla-imagen de E/S (O0 y I1). También se presenta la opción de programación del PLC, con la cual, a través de la utilización del controlador de red se puede: insertar el programa en la memoria del procesador (“Download”), extraer el programa de la memoria (“Upload”), así como conectarse en línea (“Online”), para observar la corrida del programa en tiempo real. Para esta última opción el PLC-5 AB debe estar en la modalidad de programación (PROG) o encontrarse en corrida remota (REM). Es importante señalar que este programa le brinda a los operadores de los procesos la opción de colocar “forzados” dentro del programa de control, lo cual implica la imposición de un estado en la tabla-imagen; esta opción se debe tratar con suma delicadeza si se está operando directamente sobre el proceso, para evitar daños a los equipos o al personal.

Capítulo 3. Marco Teórico

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3.6 Introducción al RSLinx.

Es un Software que permite la configuración y la supervisión de las redes de comunicaciones entre los dispositivos que utilizan programas de la empresa Rockwell Automation, implementados en diversas aplicaciones [21]. Este programa contiene una selección completa de los controladores de red para la comunicación de cada uno de los dispositivos AB. Asimismo, contiene controladores para dispositivos que utilizan el RSLogix como los PLC, además para la creación de interfaces Hombre-Máquina (HMI) utilizando el RS-View 32 ;y hasta aplicaciones de adquisición de datos. Específicamente para la aplicación de controladores lógicos programables el RSLinx puede visualizar la localización virtual de los procesadores dentro de cualquier red, siempre que los mismos se encuentren físicamente conectados en red a la computadora que disponga del Software. Con respecto a las aplicaciones más comunes, el RSLinx brinda los controladores de red necesarios para la programación de los PLC-5 por RS-232, a través de una computadora. Por otro lado, contiene controladores, en aplicaciones con redes como ControlNet, DH+, Ethernet entre otras [21].

RSWho

Controlador de red Nodo “Estación de trabajo”

Nodo “Procesador del PLC-5/11”

Figura 3.13. Pantalla general del RSLinx

Capítulo 3. Marco Teórico

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En la Figura 3.13 se muestra la pantalla principal del RSLinx, en la misma se identifica el controlador de red, el cual para este ejemplo es el EMU5-1. Asimismo, se muestra la opción de visualización de nodos “RSWho” con la cual se pueden observar todos los dispositivos conectados a esta red. Se identifica el nodo de la estación de trabajo (emu) que es la computadora que presenta el Software, así como el procesador del PLC “LOGICACO” (nodo 01) Este Software permite la comunicación entre la computadora y los dispositivos conectados a ella por diversas redes.

3.7 Introducción al RSView32

Antes de explicar el RSView32 se debe definir lo que es una interfaz hombremáquina (HMI): relacionado con la operación de los procesos, es una aplicación tanto por Software como por Hardware, la cual permite la interacción entre el usuario con una máquina, dispositivo, programa de computadora o cualquier otra herramienta compleja de un sistema. Esta interfaz permite que los usuarios observen el desempeño de un sistema mediante parámetros de entrada, así como la manipulación del mismo a través de parámetros de salida. HMI

Dispositivos, máquinas, etc

Usuario

Interacción

Figura 3.14. Representación de una HMI

Se observa en la Figura 3.14, un diagrama general de la aplicación de una HMI sobre un proceso en específico. Se observa cómo el usuario mediante un computador que sirve de interfaz, puede interaccionar con los dispositivos, máquinas, etc. presentes en un proceso.

Capítulo 3. Marco Teórico

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Se debe decir que el RSView32 es un Software de Rockwell Automation basado en la aplicación de HMI, para el monitoreo y el control de máquinas y procesos automatizados. Se fundamenta básicamente en la creación una base de datos, en donde se encuentran las variables del proceso [19]. El programa permite la creación de pantallas interactivas configuradas a gusto del usuario, de donde se pueden elaborar diagramas o esquemas gráficos del funcionamiento del proceso a controlar; así como la observación de su desempeño, mediante la inclusión de animaciones. Estas últimas, así como acciones interactivas con el usuario se programan y manejan mediante un lenguaje de programación derivado del BASIC; todo esto con el empleo de secuencias condicionales de código. Por otro lado, con el programa se pueden colocar pantallas de alarma, se pueden crear tendencias para la visualización del comportamiento de alguna variable seleccionada y otros cálculos estadísticos que sean necesarios para el estudio del proceso [19]. Además, con el programa se pueden aplicar funciones lógicas matemáticas sobre parámetros del sistema, permite la inclusión de macros, eventos, así como la aplicación del lenguaje de alto nivel Visual Basic. Por último se puede destacar que con la utilización de un controlador de red a través del RSLinx, el programa puede monitorear parámetros de cualquier dispositivo AB, que se encuentre conectado a la red.

.

Capítulo 4: Marco Metodológico

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Capítulo 4: Marco metodológico. Inicialmente se recurrió a la documentación completa del compresor de aire D493704, de donde se extrajeron manuales, diagramas de cableado, así como el diagrama de escalera de la lógica basada en relés. Todo esto se indagó en la biblioteca de la planta de fraccionamiento y despacho; se revisó documentación del año 85 hasta 89 y la referencia principal fue el Tomo II de Nouel Ingenieros [4]. Asimismo, se realizó un diagnóstico actual del sistema de control del compresor de aire, en donde se identificaron los elementos asociados a su proceso de compresión, tales como sus sensores, y dispositivos relacionados con la descarga de aire hacia el lado oeste del muelle de Jose. Mediante el método de observación directa se procedió a realizar varias visitas de campo, en donde se confrontó la existencia y funcionamiento de los elementos del sistema de control en el área, con los señalados en los planos. De allí se procedió a realizar varias capturas gráficas de los elementos, para luego identificar cada uno de ellos en el presente informe. Por otro lado, aplicando la observación indirecta se procedió a entender claramente el funcionamiento del sistema de control basado en relés del cual se dispone actualmente. En base a éste se procedió a la elaboración del diseño del nuevo sistema basado en dispositivos de estado sólido. A continuación se explica el funcionamiento mecánico del compresor de aire dentro del lado oeste del Terminal Marino, para entender la filosofía de funcionamiento del mismo, y además destacar su importancia dentro del área de despacho.

Capítulo 4: Marco Metodológico

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4.1 Funcionamiento mecánico del compresor D4-93704

Es importante destacar que el compresor presenta un funcionamiento reciprocante, lo que implica un arreglo de pistones para ejercer la compresión. Particularmente el compresor del muelle presenta un sólo pistón [4]. El corazón del mismo es el motor de 20 HP, el cual se encuentra conectado con el cigüeñal, que a su vez es el que permite el movimiento del pistón del compresor. Este motor se encuentra encendido las 24 horas del día los 365 días del año, excepto para los casos excepcionales, como los días que haya mantenimiento a los motores o de otro tipo, que requiera el apagado del compresor [4]. La Figura 4.1 muestra el diagrama de flujo de aire del compresor. Se observa que el mismo toma el aire del ambiente, lo comprime internamente gracias a la energía cinética del pistón, para luego enviarlo a la etapa de ventilación. Se debe señalar la importancia que presenta esta etapa, en donde se enfría el aire de salida del compresor, el cual se calienta debido a la acción de compresión. Se debe evitar el calentamiento del aire, lo que le resta eficiencia al proceso de compresión, así como ocasiona deterioro para los instrumentos que lo utilicen.

Entrada de aire

Ventilación Compresor D4-93704

Tambor Bomba de agua

Salida de aire

Válvulas

Filtros 2

Filtros 1 Secado

Figura 4.1. Diagrama general del flujo de aire en el sistema de compresión del muelle #8.

Capítulo 4: Marco Metodológico

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Es importante destacar que el sistema de ventilación funciona con uno de los 2 motores restantes de 1 HP, el cual está conectado con el ventilador de esta etapa. Por otro lado se debe señalar que el enfriamiento de aire se hace gracias a la circulación de agua, la cual es suministrada por el funcionamiento de la bomba, que se encuentra conectada al motor restante de 1 HP [4]. Luego de la etapa de ventilación, el aire entra a un tambor que almacena todo el aire comprimido, manteniendo la presión producto de la compresión. Luego de pasar por el tambor la circulación de aire se dirige a la primera etapa de filtros, en donde se extraen gran parte de las partículas en suspensión encontradas dentro del aire del ambiente. Después de la extracción de las primeras partículas el aire llega a la etapa de secado, de donde se extrae la humedad del aire, para evitar así corrosión en los equipos que utilizarán el aire, así como otros problemas de funcionamiento. Finalizando la etapa anterior el aire circula por la segunda etapa de filtros, para completar el proceso de remoción de partículas en suspensión y asegurar un aire más limpio dentro de los equipos del muelle, luego de la salida de aire. La importancia de este compresor radica sobre los instrumentos del lado oeste del Terminal Marino de la planta de fraccionamiento. El rango de presión que mantiene el compresor permite el funcionamiento de las válvulas utilizadas para ejercer el despacho de los productos de LGN generados en la planta. Sin esta presión las válvulas no pueden ser utilizadas, lo que implica que sin ellas no se puede surtir el producto a los buques que llegan diariamente al Terminal. El compresor no solo es importante de forma directa sobre el funcionamiento de las válvulas y los demás instrumentos, sino que el mismo al formar parte de un gran sistema de despacho, es de suma importancia de forma indirecta para la comercialización del producto, tanto para el mercado nacional como internacional. De aquí la justificación del estudio para la implementación de un sistema de control confiable y moderno, para garantizar el correcto funcionamiento de este elemento del sistema de despacho.

Capítulo 4: Marco Metodológico

34

4.2 Identificación de los elementos que actualmente componen el sistema de compresión.

A continuación se identifican los elementos que componen el proceso de compresión actualmente, gracias a diversas capturas gráficas que se obtuvieron en las visitas de campo.

Compresor D4-93704 Salida de aire

Aire proveniente del compresor

Motor del ventilador Motor de la bomba De agua

Ventilación de aire

Figura 4.2. Etapa de ventilación del sistema de compresión.

En la Figura 4.2 se observa la etapa de ventilación ubicada al lado de la salida de aire por del compresor. Se observa que la tubería proveniente del compresor de aire está conectada a la entrada de la etapa de ventilación. Asimismo, se detallan los 2 motores de 1 HP, asociados uno al funcionamiento del ventilador y el otro al de la bomba de agua. Por otro lado la salida de esta etapa se dirige directamente hacia el tambor del sistema de compresión.

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Tambor

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Secado

Panel de control Filtros #1

Filtros #2 Manómetro #2

Salida de aire al muelle

Manómetro #1

Figura 4.3. Identificación de la etapa de Secado del sistema de compresión.

En la Figura 4.3 se pueden observar el tambor, que recibe el aire proveniente de la etapa de ventilación; el mismo contiene un manómetro indicador de presión (manómetro #1). Se detallan las 2 etapas de filtros, así como la etapa de secado del sistema de compresión. La salida de aire hacia el muelle se encuentra luego de la segunda etapa de filtros del sistema; se observa a su vez que se tiene un manómetro indicador (manómetro #2) para observar así la presión suministrada a la línea y a los instrumentos del muelle. Por otro lado se observa el panel de control del sistema de compresión en donde se encuentran actualmente todos los elementos asociados al sistema de control del compresor. Es importante destacar que ambos manómetros muestran aproximadamente la misma cantidad de presión, debido a que el tambor es el que acumula la presión que será suministrada a la línea. Actualmente el sistema de compresión se encuentra configurado para mantener la presión de la línea o la presión utilizada por los instrumentos en un rango de presión entre 90 y 100 PSIG [2]. El sistema de control actual se encarga del encendido de la compresión de aire, directamente asociado a los motores del sistema, así como el

Capítulo 4: Marco Metodológico

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mantenimiento de la presión de la línea en el rango anteriormente señalado y el chequeo de los parámetros asociados al mismo, para preservar el correcto funcionamiento de las válvulas.

Presión (PSIG) Sobre-presión 100

Banda de seguridad

0% de carga

Presión óptima 50% de carga

90 Baja presión

Banda de seguridad Tiempo

Figura 4.4. Rango de presión óptima de línea en el sistema de compresión

Se observa en la Figura 4.4, la banda de funcionamiento óptimo para los instrumentos del muelle, la cual es brindada por el aire comprimido del compresor. Si se tiene baja presión entonces las válvulas cesan su funcionamiento debido a que no tienen la suficiente energía, por otro lado, las mismas contienen un sistema de seguridad que hace que se cierren en el caso de que exista sobre-presión en la línea. Se debe decir que la presión tolerable para el proceso de compresión existe hasta las bandas de seguridad observadas en la Figura 4.4. Para estas bandas de seguridad el sistema continúa su funcionamiento, sin embargo debe haber una alerta para no llegar a valores no deseados. Por último es importante decir que actualmente el sistema de compresión está configurado para tener 0 y 50% de carga [2]; la primera se presenta al estar en la cota superior y la otra en la inferior.

Capítulo 4: Marco Metodológico

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4.3 Identificación de los sensores del sistema de control actual del compresor.

A continuación se muestran las ilustraciones referentes a los sensores presentes en el sistema de control del compresor de aire actualmente. Alta temp. de aire (H.A.T.)

Alta temp. de agua (H.W.T.) Compresor D4-93704

Vibración (VIB) Baja presión de aceite (C.L.O.P.)

Figura 4.5. Identificación de los sensores de presión, temperatura y vibración en el proceso de compresión.

Motor compresor (20 HP)

SW #2 Bajo nivel de aceite (C.L.O.L.)

SW #1 Bajo nivel de aceite (C.L.O.L.)

Figura 4.6. Identificación de los sensores de nivel del sistema de compresión.

En las Figuras 4.5 y 4.6, se pueden observar los sensores externos que forman parte del sistema de control del compresor de aire. De allí podemos identificar 2 sensores

Capítulo 4: Marco Metodológico

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asociados al parámetro temperatura, estando uno configurado para hacer la medición de la temperatura de la salida del aire del compresor y el otro de la temperatura del agua utilizada para la etapa de ventilación. Asimismo, se puede identificar el sensor de vibración el cual se encuentra temporalmente desconectado, los sensores asociados a la baja presión de aceite del cigüeñal del compresor y los dos asociados al nivel de aceite (sensores importantes para chequear la correcta lubricación del pistón). Es importante señalar que estos sensores se encuentran calibrados de acuerdo con el valor que se quiera monitorear del parámetro físico, presentando una respuesta binaria debido a su característica de interruptores. Los mismos entran en activación si el valor medido coincide con el que fueron calibrados y permanecen desactivados mientras no se mida ese valor. Cada uno de estos sensores se encuentra asociado a una alarma dentro del sistema de control. Por otro lado, estos dispositivos se encuentran relacionados con la activación de los motores y la lógica principal de control e indirectamente con el porcentaje de compresión.

Descargador magnético #1 (M.U. #1)

Interruptor de Presión de aire del compresor #1 (A.P.S. #1)

Figura 4.7. Componentes principales en la acción de descarga de aire del compresor.

Los sensores que se encuentran directamente relacionados con el porcentaje de compresión son los sensores de presión del compresor, que se pueden detallar en la

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Figura 4.7. Se observa el sensor de presión de aire del compresor (APS #1) que se encuentra calibrado actualmente para un rango entre 90 y 100 PSIG, lo que implica la banda de presión óptima para el funcionamiento de los instrumentos del lado oeste del Terminal. Es importante señalar la diferencia que existe entre este tipo de sensor y los anteriormente identificados; este último presenta el comportamiento de interruptor al igual que los otros, sin embargo el mismo difiere en que se activa para valores menores a la cota inferior de su calibración y permanece activado mientras se mantenga dentro del rango establecido (entre 90 y 100 PSIG); el mismo se desactiva cuando arriba a la cota superior de calibración [3]. Se puede decir que con este sensor se integran los papeles de un sensor para la cota inferior y otro para la superior. Por otra parte, se observa que el mismo se encuentra asociado a un descargador magnético (M. U. #1) con el cual se ejecuta el porcentaje de compresión, para el caso actual, al activarse el sensor de presión de línea APS #1 se presenta 50% de carga en la compresión. Es importante destacar que realizando la confrontación de lo existente con lo presente en los manuales se detalló que el APS #2, así como la conexión del descargador magnético.#2, no se encontraban en funcionamiento actualmente, para lo cual el compresor carecía de la compresión para 100% de carga.

Figura 4.8. Identificación señales manipuladas y visualizadas por el usuario (vista externa del panel de control)

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AUTO/CON/OFF

PL2

STOP

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START

PL1

RESET

Figura 4.9. Identificación señales manipuladas y visualizadas por el usuario (vista interna del panel de control)

En las Figuras 4.8 y 4.9 se observan las señales manipuladas por el usuario, como son los pulsadores de START, STOP, RESET y CON/OFF/AUTO; así como las visualizaciones o las luces indicadoras de carga del compresor, las cuales son el “50% LOAD” (50% de carga, PL1) y “100% LOAD” (100% de carga, PL2). Se observa desde un punto de vista desde afuera del panel de control, así como por dentro del mismo.

Transformador

CR1

CR2

CR3

Ajuste TR

CR4

CR5

HR

LOR

TR

TRR

Figura 4.10. Identificación de los elementos (relés) que componen el sistema de control actual.

Capítulo 4: Marco Metodológico

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En la Figura 4.10 se pueden observar claramente los relés presentes en la lógica de control que tiene actualmente el compresor. También se observa el transformador que alimenta a dichos dispositivos, que atenúa la señal de 480 a 120 VAC para brindar la energía. Los relés, el sensor APS y el descargador magnético se encuentran ubicados en este panel de control, justo al lado del compresor de aire. Se observa lo difícil que resulta determinar la causa de una falla en el sistema de control (Figura 4.10) dentro de su cableado eléctrico, tanto por presencia de una ruptura de un cable, como por el funcionamiento incorrecto de alguno de los relés, debido a su desgaste mecánico. Esto trae como consecuencia que el operador tenga una pérdida prolongada de tiempo, al tratar de identificar la falla; traduciéndose en pérdidas monetarias para la empresa. También, no es posible efectuar un mantenimiento preventivo al sistema de control debido a que no se conoce con certeza el desgaste puntual de cada dispositivo que lo compone, limitando a que el mantenimiento se efectúe al surgir el problema. Por otro lado, las modificaciones de la lógica de control, así como la inclusión de nuevas señales y alarmas, se encuentran limitadas por problemas de espacio en el panel de control. Se puede decir que este sistema se encuentra poco orientado al usuario, en cuanto a la visualización y monitoreo a tiempo real de las variables. Por otra parte, se observa lo antiguo de los relés que lo componen, lo que dificulta el reemplazo de los mismos, para efectos de mantenimiento, los mismos sufren de alto desgaste mecánico debido a su composición física y duran mucho menos tiempo que un dispositivo de estado sólido. Se debe resaltar que no solo se fundamentó el estudio en observación directa o indirecta, sino que se fundamentó en observación participativa o en equipo, en donde se entrevistaron varios operadores claves del proceso, indagando con mayor profundidad el funcionamiento del equipo. De allí se preguntó las fallas más corrientes durante el desarrollo del proceso de compresión de aire, una visión general acerca el funcionamiento mecánico del mismo, así como la tasa de fallas presente en el sistema de compresión. Es importante destacar que con respecto a las fallas, los operadores concluyeron que el mismo durante todo el transcurso de vida operacional había presentado muy pocas y las mismas habían sido más que todo fallas eléctricas.

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4.4 Identificación de las alarmas actuales del sistema de compresión de aire.

En la Tabla 4.1 se muestran los rangos referentes a la activación de los interruptores asociados a las alarmas. Es importante destacar que el rango normal para la baja presión de aceite es entre 30 y 60 PSIG [3]. Asimismo para el resto de las alarmas referentes a la temperatura, el valor se debe mantener por debajo del señalado. Por otro lado con respecto al nivel de aceite, el mismo debe permanecer por encima del 50%, durante el funcionamiento del proceso, para evitar que se generen alarmas.

Alarma H. A. T. H. W. T. C.L.O.P. C.L.O.L. VIB

Tabla 4.1 . Alarmas del sistema actual compresión Tipo Dispositivo(s) asociado (s) Rango de activación Interruptor 320-325 ºF Temperatura (sensor) Interruptor Temperatura 140-150 ºF (sensor) Interruptor Presión 10-15 PSI (sensor) Interruptor 1/8 intensidad en Intensidad y N.C. (sensor) encendido

Nombre Alta temperatura de aire Alta temperatura de agua Baja presión de aceite del cigüeñal Bajo nivel de aceite del cigüeñal Vibración

Como se está lidiando con un sistema de compresión de aire, se necesita que el mismo se encuentre dentro de unos rangos aceptables de funcionamiento, para así garantizar la eficiencia del proceso. Para el sistema que fue estudiado en este proyecto, se observó que las variables primordiales de análisis constante eran las de temperatura, presión, nivel e intensidad. El parámetro físico aire, debe permanecer en temperatura menor de 320 ºF (160 °C), para que no se deterioren los equipos para los cuales el compresor le suministra aire [2]. Para preservar la eficiencia en la compresión del sistema, se monitorea la vibración del compresor, para así garantizar que el mismo no presente desajustes en sus piezas. Por otro lado la temperatura del agua utilizada para la etapa de ventilación del aire, debe estar por debajo de los 140ºF (65 °C), con lo cual se garantiza que el aire

Capítulo 4: Marco Metodológico

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proveniente de la compresión se encuentre a una temperatura tolerable para surtirlo a los instrumentos del muelle. Es importante destacar que debido a la importancia que tiene la temperatura del aire comprimido, se tienen 2 alarmas asociadas a la misma, una directa y otra indirecta (agua de ventilación). Como el compresor de aire es de características reciprocantes, el mismo necesita lubricación para el pistón utilizado en la compresión, para poder así tener una correcta locomoción; convirtiendo la energía cinética en presión y ser lo más eficiente posible. Para garantizar correctamente esta etapa se debe presentar una presión de aceite por encima de los 15 PSIG y un nivel de aceite mayor del 50%, garantizando así el correcto flujo por minuto del líquido para la lubricación [4]. Por otro lado se debe destacar que las alarmas de temperatura, presión y nivel tienen asociadas 2 interruptores, con los cuales se genera una alarma de pre-aviso, lo que implica una indicación al operador de campo de que un sensor ha detectado su variable asociada fuera de rango, sin interferir sobre la lógica principal de control. Asimismo tiene asociada una alarma de “Shut-Down” o de apagado con la cual el sensor envía una señal de alerta a la lógica principal de control apagando de esta forma el funcionamiento del proceso [3]. La alarma VIB es directamente una alarma de apagado, lo que quiere decir que la misma no posee un pre-aviso o indicación al operador, sino que actúa directamente sobre el desempeño del proceso [2]. Por otro lado, el interruptor asociado a la vibración del compresor, se encuentra calibrado para activarse 1/8 por encima de la intensidad presente durante el encendido de los motores. Este interruptor es calibrado en el taller mecánico de la planta, el cual efectúa las pruebas utilizando equipo especializado.

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4.5 Identificación de las entradas/salidas del sistema de control basado en relés actualmente. En la Tabla 4.2 se pueden observar las principales señales de entrada y salida presentes en el sistema de control del compresor; éstas se pueden detallar en las Figuras 4.12, 4.13 y 4.14. Se debe destacar que las primeras 4 entradas dependen primordialmente de la acción del operador de campo y el resto de las señales dependen específicamente del desenvolvimiento del proceso así como los estados de cada uno de los relés auxiliares presentes en el sistema de control. Tabla 4.2. E/S del sistema de control actual.

Símbolo START STOP CON/OFF/AUTO RESET APS #1 APS #2 M1 M2 M3 M.U. #1 M.U. #2 PL1 PL2

Tipo de señal Entrada Entrada Entrada Entrada Entrada Entrada Salida Salida Salida Salida Salida Salida Salida

Dispositivo asociado Pulsador Pulsador Interruptores Pulsador Interruptor (sensor) Interruptor (sensor) Relé Relé Relé Solenoide Solenoide Luz indicadora Luz indicadora

Breve descripción Arranque del sistema Parada del sistema Modalidad de funcionamiento Restablecimiento de alarmas Interruptor de presión de línea #1 Interruptor de presión de línea #2 Encendido motor motor 1. Encendido motor 2 y 1 Encendido de los 3 motores. Descargador magnético #1 Descargador magnético #2 Indicación compresión 50% Indicación compresión 100%

Se debe decir que los pulsadores como START y RESET se encuentran configurados como pulsadores N.O., mientras que el referente a la parada del proceso STOP, se encuentra como N.C.; por otro lado los interruptores CON/OFF/AUTO están configurados como N.O.cada uno. Los sensores de presión APS se encuentran configurados como contactos normalmente cerrados, abriéndose si los mismos detectan que su variable asociada se ha salida del rango tolerable. Estos rangos son, para el interruptor de presión #2 entre 85 y 95 PSIG y el interruptor de presión #1 entre 90 y 100 PSIG [2]. Cada uno de estos sensores se encuentra directamente conectado con un descargador magnético, con lo cual se puede decir que el estado de estas salidas es exactamente igual al de sus entradas asociadas. Es importante destacar que actualmente solo se encuentra en funcionamiento el interruptor de presión #1.

Capítulo 4: Marco Metodológico

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Con respecto a las salidas del sistema de control, los relés M1, M2 y M3 se encuentran relacionados directamente con el encendido de los motores. Si observamos el diagrama de la lógica de relés en la figura 4.12 se detalla que el primer relé en activarse de forma inmediata (cuando se energiza el TR) es el M3; luego este activa al M2 y este último al M1. Cada vez que ocurre la activación de uno de estos relés, su contacto N.O. asociado a cada una de las líneas del sistema trifásico se cierra permitiendo así el paso de la corriente, necesario para el encendido de los motores [2]. Las salidas relacionadas con los descargadores magnéticos (M.U.) se encuentran directamente relacionadas con un sensor APS, éstas se activan siempre y cuando se encuentre cerrado el contacto N.C. de estos sensores. Por último las luces indicadoras de la carga del compresor, se encuentran también directamente relacionadas con los sensores APS, encendiéndose mientras el contacto del sensor permanezca cerrado. Estas luces se encienden en el mismo momento que se energizan los descargadores magnéticos [3]. Se debe decir que la condición para que el M.U. #2 se active es que ambos APS se encuentren cerrados, a diferencia del M.U. #1, que solo necesita el APS #1.

4.6 Identificación de los relés auxiliares para el sistema de control del compresor

En la Tabla 4.3 se muestran los relés auxiliares empleados en el sistema de control del encendido de los motores y de la descarga de aire. La ubicación de estos dispositivos en la lógica se puede observa en las Figuras 4.13 y 4.14.

Tabla 4.3. Relés auxiliares en la lógica de control actual.

Símbolo HR TRR LOR TR CR1 CR2 CR3 CR4 CR5

Nombre Relé retentivo Relé auxiliar compresión relé auxiliar encendido relé temporizado Relé auxiliar HAT nro. 1 Relé auxiliar HWT nro. 1 Relé auxiliar HAT nro. 2 Relé auxiliar HWT nro. 2 Relé auxiliar CLOL nro. 1

Breve descripción Asociado a la activación motores-compresión Asociado a la compresión Asociado al encendido de los motores. asociado al encendido y a la compresión Relé asociado con interruptor HAT #1 Relé asociado con interruptor HWT #1 Relé asociado con interruptor HAT #2 Relé asociado con interruptor HWT #2 Relé asociado con interruptor CLOL #2

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A continuación se describen brevemente estos relés, indicando su función en el sistema de control.

HR: Nombre: “Holding Relay” (Relé retentivo). Función: este dispositivo está relacionado con la activación de los motores del sistema de compresión. TRR: este relé auxiliar es uno de los elementos que permite la compresión para el sistema de control. LOR: Este relé forma parte de la lógica principal de encendido de los motores. Mientras el mismo se encuentre energizado es posible el funcionamiento de los motores. TR (Timing relay): este dispositivo se encuentra asociado tanto a la activación de los motores como el permisivo para la compresión. El mismo presenta un temporizador para activar la compresión. Por otra parte al energizarse el relé actúa de forma instantánea sobre la activación de los relés M1, M2 y M3[3]. Por otro lado, se puede observar de los planos de la lógica, presentes en la Figura 4.13 y 4.14 que los relés C1 hasta el C5 están directamente relacionado con los interruptores 1 y 2 de la alarma HAT y HWT; así como el interruptor 2 del sensor CLOL, lo que implica que los mismos se mantienen energizados siempre y cuando las variables asociadas a los sensores se encuentren por debajo del punto de activación [3].

CR1: Este relé permanece energizado mientras la H.A.T. se mantenga por debajo de 320 ºF. CR1: Este relé permanece energizado mientras la H.W.T. se mantenga por debajo de 140 ºF. CR3: Se energiza mientras la H.A.T. se mantenga por debajo de 325 ºF. CR4: Se energiza mientras la H.A.T. se mantenga por debajo de 150 ºF. CR5: Se energiza mientras el nivel de aceite, esté por encima del 50%, para emprender la compresión. Existen 2 relés asociados a cada una de las variables de temperatura; uno asociado a la cota inferior de la variable, el cual genera una señal de “alerta” o pre-aviso, para que el operador esté al tanto del problema que se está presentando. Esta señal no actúa

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directamente sobre la lógica principal del sistema de control, solo es un aviso. Por otro lado, el que se encuentra asociado al límite superior actúa sobre la lógica de control, modificando el desempeño del sistema, o en otras palabras el que ocasiona una alarma de crítica o de “Shut-down” del proceso de compresión. Para el caso de las variables de temperatura los relés CR1 y CR2 son las señales de pre-alarma para la HAT y HWT específicamente. Los CR3 y CR4 se encuentran asociados al límite superior de temperatura de aire y de agua; estos actúan sobre el control del sistema, generando una alarma crítica en el mismo. Por otro lado se tiene el relé CR5 el cual se desenergiza al presentarse un problema en el nivel bajo de aceite. Esta variable tiene asociado 2 interruptores que se utilizan para detectar bajo y muy bajo nivel de aceite. El CR5 actúa directamente sobre el control del sistema generando una alarma crítica, con lo cual se puede decir que se encuentra asociado al “muy bajo” nivel de aceite. El bajo nivel de aceite no actúa sobre la lógica de control, solamente genera una alarma de pre-aviso. También existe un interruptor asociado al pre-aviso de la alarma crítica CLOP. Por último se debe señalar que los interruptores asociados a los pre-aviso de las alarmas se encuentran actualmente fuera de servicio.

4.7 Lazos de control para el sistema de compresión de aire. Se debe destacar que actualmente el sistema de control basado en relés está configurado para controlar los 2 parámetros principales de funcionamiento, los cuales son: el encendido de los 3 motores de inducción y la compresión de aire. Para cada parámetro de salida, existen ciertos sensores asociados. Para el primero, existen varios relés, configurados en serie y en paralelo dentro de la lógica principal de control del sistema. Por otro lado para la parte de la compresión, los sensores principales asociados a la ejecución de esta acción son los sensores diferenciales de presión APS, con los cuales se determina si se comprime en 0, 50 o 100% dependiendo si no se activa ninguno, se activa uno o se activan los 2 respectivamente. A continuación en la Figura 4.11 se observa el sistema realimentado de control identificando los lazos de forma ilustrativa.

Capítulo 4: Marco Metodológico

Calibración sensores (referencia)

Diferencia

Grupo de relés y pulsadores

Control

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Compresor D493704

Salidas

Grupo de sensores

Figura 4.11. Control realimentado del compresor de aire.

Se puede observar en la Figura 4.11 que el sistema actualmente es un sistema de control clásico realimentado, en donde se tiene una referencia impuesta por los operadores y las condiciones de funcionamiento, la cual se establece mediante la calibración de los sensores de campo. Asimismo, se tiene un grupo de relés y pulsadores los cuales son los que, dependiendo de la entrada que reciban, proveniente de la diferencia entre la referencia impuesta y la señal proveniente del grupo de sensores; envían señales de control hacia los actuadores posicionados al lado del compresor de aire, con los cuales ejercen el control sobre los parámetros del proceso. El compresor recibe estas señales de control y reacciona dependiendo de su función de transferencia, para brindar 2 salidas, las cuales continúan siendo monitoreadas por el grupo de sensores. Estas salidas del sistema son el encendido de los motores y el porcentaje de compresión de aire. Las mismas se encuentran constantemente monitoreadas por los sensores asociados a la parte de encendido de los motores como lo son:

a. Los 2 interruptores CLOP. b. Los 2 interruptores HWT. c. Los 2 interruptores HAT. d. Los 2 interruptores CLOL. e. El interruptor VIB. f. Pulsadores como START y STOP.

Capítulo 4: Marco Metodológico

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Por otro lado para la parte del porcentaje de compresión están asociados los sensores de presión APS los cuales monitorean constantemente la variable presión para ejercer su función sobre el compresor de aire. Dependiendo de la activación de uno, los 2 o ninguno, envían la señal de control a los descargadores magnéticos (M.U.) los cuales son los actuadores relacionados directamente con el porcentaje de descarga [2].

Figura 4.12. Diagrama lógico de la activación de motores

En la figura 4.12 se observa el diagrama de lógica de relés asociado al encendido de los 3 motores del sistema de compresión de aire. El dibujo de la izquierda muestra la activación de los relés M1, M2 y M3 como consecuencia de la activación del TR; y el dibujo de la derecha muestra el encendido propiamente de los motores al habilitar las 3 fases que alimentan a cada motor.

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Figura 4.13. Lógica principal de control del proceso de compresión

Contactos colocados como “bypass”

Contactos colocados como “bypass”

Figura 4.13. Lógica principal de control del proceso de compresión

Capítulo 4: Marco Metodológico

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Figura 4.14. Diagrama lógico de la activación de la descarga de aire.

En las figuras 4.13 y 4.14 se observan los diagramas de relés asociados al sistema de control del compresor de aire, en el mismo se detalla tanto la lógica principal del encendido de motores (Figura 4.13), como la etapa de accionamiento de la compresión: Figura 4.14 [2]. A continuación se muestra la lógica implementada por relés traducida al álgebra booleana para un mejor entendimiento en su explicación. NOT(ALARMA) = NOT(OL1) AND NOT(OL2) AND NOT(OL3) AND CR3 AND CR4 AND CR5 AND NOT(VIB) HR = NOT(ALARMA) AND NOT(STOP) AND (START OR ((CLOP OR NOT(TR)) AND (HR AND LOR))) LOR = NOT(ALARMA) AND NOT(STOP) AND (HR OR LOR) TR = HR AND AUTO TRR = HR AND TR VIB = HR AND NOT(APS_1) AND TR AND NOT(TRR) MU_1 = HR AND NOT(APS_1) AND TRR. MU_2 = HR AND NOT(APS_1) AND TRR AND NOT(APS_2). M3 = TR; M2 = M3; M1 = M2. CR1 = HAT_1 AND (RESET OR CR1) CR2 = HWT_1 AND (RESET OR CR2) CR3 = HAT_2 AND (RESET OR CR3) CR4 = HWT_2 AND (RESET OR CR4) CR5 = CLOL_2 AND (RESET OR CR5)

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4.8 Diagrama de estado del sistema de compresión del muelle #8 de Jose (actualmente).

En la Figura 4.15 se observa el diagrama de estados del funcionamiento del sistema de compresión del muelle #8, controlado por el diagrama de relés actual.

START AND NOT(ALARMA)

A

B (NOT(CLOP) AND TR) OR STOP OR ALARMA ALARMA OR NOT(CLOP) OR STOP

ALARMA OR NOT(CLOP) OR STOP ALARMA OR NOT(CLOP) OR STOP

CLOP AND TR

D APS #1 NOT(APS #2) NOT(APS #1)

C

E APS #2

Figura 4.15. Diagrama de estados del sistema de compresión del muelle #8.

Los estados del mismo se presentan a continuación:

A. Apagado: los 3 motores del compresor se encuentran apagados. Sus respectivos contactores no están energizados. B. Encendido de los motores/ Espera por nivelación del CLOP: motores en funcionamiento, se esperan 15 segundos para nivelación de la baja presión de aceite (espera por lubricación), antes de emprender la compresión. C. Compresión de aire: compresión de aire desde 90 PSIG hasta la cota de presión superior (100 PSIG). En este caso existe 50% de carga. D. Marcha normal del sistema: motores encendidos, suministro normal de aire al muelle, no hay compresión o a lo que es igual, 0% de carga.

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E. Compresión de aire 2 (actualmente desconectado del sistema): Compresión de aire desde 85 PSIG hasta la cota superior de presión de 95 PSIG específicamente, 100% de carga.

Inicialmente el sistema de compresión de aire para el muelle #8 se encuentra apagado (Estado A), los 3 motores que lo componen se encuentran desenergizados. Si el operador del proceso presiona el botón de “START” y no existe ningún tipo de alarma (NOT(ALARMA)), entonces el sistema pasa del estado de apagado al transitorio (Estado B), en el cual se mantiene durante un intervalo de 15 seg. Se debe decir que este estado transitorio es de suma importancia para el funcionamiento del sistema, ya que con el mismo no solo se espera para la correcta lubricación del pistón, sino que se espera por la estabilización de la velocidad del motor del compresor, lo cual trae como consecuencia directa la estabilidad o locomoción constante del pistón, para emprender la compresión. Luego de haber transcurrido este tiempo el sistema puede ir a 2 estados: a) Puede regresar al estado A (de reposo) si la baja presión de aceite no se nivela a su valor correspondiente (entre 30 y 60 PSIG) o si en el transcurso del tiempo ocurre una alarma; b) Si se llega al nivel de presión tolerable salta al estado C en donde comienza a comprimir aire a la línea hasta arribar al valor de 100 PSIG específicamente, en este estado el compresor presenta 50% de carga. El compresor realiza su función mientras no se haya llegado al valor tolerado de presión en la línea. Una vez que el mismo llega al valor tope pasa al estado D, en donde deja de comprimir y suministra aire normalmente a los instrumentos del lado oeste del muelle, o en otras palabras el compresor presenta 0% de carga. El compresor se mantiene en este estado mientras no ocurra ninguna alarma, en cuyo caso iría al estado de apagado A. Por otra parte, si la presión de la línea baja hasta el nivel de 90 PSIG, regresa nuevamente al estado C, para comprimir aire y llevar a la línea a los 100 PSIG. Actualmente se dispone de 1 solo sensor de presión, así como un solo descargador magnético para ejercer la compresión, esto implica que el estado E se encuentra actualmente fuera de servicio. En el estado E se presenta el 100% de carga del compresor al activarse el interruptor de presión APS asociado (para 85 PSIG

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respectivamente) y se mantiene en el estado hasta que no se arribe al valor de presión de 95 PSIG, en cuyo caso vuelve nuevamente hacia el estado C. Se puede destacar que en todos los estados excepto en el de apagado, los motores de los compresores ejercen su función, manteniéndose encendidos.

4.9 Explicación de los renglones de la lógica basada en relés (actualmente).

Antes de explicar la lógica basada en relés es importante destacar que el compresor se puede configurar en 3 modos diferentes: la primera automática “AUTO”, con la cual se configura al compresor para emprender compresión de forma automático; la segunda posibilidad es “OFF” con el cual se apaga la función de compresión del compresor; y por último se puede establecer la modalidad de “CON”, que configura al compresor en modalidad de “no-restrictivo” (o irerestricto), con la cual el compresor ejerce su función directamente sin importar la ocurrencia de alarmas dentro del sistema. Para poder explicar la lógica basada en relés en el sistema actual del compresor es importante observar las Figuras 4.12, 4.13 y 4.14. El renglón principal de encendido (NOT(ALARMA)) reposa sobre los relés CR3, CR4 y CR5 (entre otros), los cuales se activan presionando el interruptor de “RESET”, ya que hay un contacto normalmente abierto ubicado como “bypass” en la Figura 4.13, éstos permanecerán encendidos siempre y cuando sus sensores asociados se mantengan en el rango tolerable. Todos estos relés hacen un “AND” lógico con el sensor de vibración y los fusibles de sobrecarga (OL), los cuales conforman en la lógica principal de encendido contactos normalmente cerrados. Al presionarse el botón de START se energiza el relé retentivo (HR), el cual energiza el relé temporizado (TR). Este último dispositivo activa el relé M3 quien sucesivamente activa el M2 y el M1; todo esto de forma inmediata, encendiéndose así los 3 motores del compresor [2]. Por otro lado si el compresor está configurado como AUTO, luego del tiempo preestablecido, el interruptor T.O. se abrirá y T.C. se cerrará (correspondientes al TR) respectivamente, para iniciar la compresión de aire, si y solo si el sensor CLOP llegó a su nivel tolerable. Asimismo, al arribar al valor predeterminado, el relé T.C. activará el relé

Capítulo 4: Marco Metodológico

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auxiliar TRR (Tabla 4.3) que haciendo “AND” lógico con el APS #1 accionará el descargador magnético #1 (M.U.#1) iniciando 50 % de compresión. Se debe destacar que al iniciarse la compresión se enciende un bombillo (PL1), el cual es una visualización del estado del sistema. Asimismo, si el APS #2 se encuentra cerrado, se presentará el 100% de compresión, al activarse el descargador magnético #2. Por otro lado, el relé T.O. del TR mantiene encendido los motores del compresor hasta abrirse,

para ese momento los motores del sistema se apagan si el contacto

normalmente abierto del CLOP no se energiza luego de haber transcurrido el tiempo de espera de nivelación. Tanto el contacto normalmente abierto del HR así como del LOR se encuentran como “bypass” en el renglón principal para mantener energizado el relé HR, luego de haberse accionado el START sin importar qué estado (0 o 1 “lógico”) tome luego de haberse pulsado. Como se señaló anteriormente, en el diagrama de estados de la Figura 4.15, todo el sistema se mantendrá en su funcionamiento normal siempre y cuando no ocurra ninguna alarma o se presione el botón de “STOP”, en cuyo caso se apagará el sistema. Como se puede observar en las tablas 4.2 y 4.3, la lógica principal reposa básicamente en implementación de relés, esto limita el funcionamiento del sistema, debido a que si se quiere anexar nuevas señales, se tiene que modificar el arreglo de relés, lo que implica una redistribución espacial de los mismos así como una de cableado. Con el PLC se evita el problema espacial y se simplifica el de cableado (conexionado). En el PLC todo se encuentra dentro del programa. 4.10 Actualización del sistema de control del compresor mediante la implementación de PLC. Antes de comenzar la explicación de este punto, se debe destacar que el suministro de aire a los instrumentos del muelle #9 del Terminal Marino de la planta de fraccionamiento y despacho, es brindado por los compresores D4-90801, -90802 y 90803; ubicados en la costa, por lo cual se denominan “compresores de tierra” [2]. Asimismo, se siguieron los siguientes pasos para poder sentar las bases en la actualización del sistema de control del compresor de aire. Se seleccionó el tipo de procesador de la serie PLC-5 de AB que se adaptara mejor al esquema actual de control del proceso. Luego se evaluaron la cantidad de E/S

Capítulo 4: Marco Metodológico

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que tenía el sistema actual, así como en su diseño inicial para proceder así establecer los grupos de E/S dentro del rack del PLC. Se propuso una configuración del PLC-5 dentro de la infraestructura ya existente para este lado del muelle, para sustituir el sistema de control existente. Se realizó además una propuesta para la ubicación de este nuevo controlador dentro del área de despacho. Cada uno de estas propuestas se hizo en cumplimiento de las normas PDVSA k343 y k-360 de instrumentación referentes al criterio de manejo de alarmas, así como utilización de PLC en sistemas de control. Se hicieron todos los diseños pertinentes al programa de control dentro del procesador. Asimismo, se diseñó una HMI para la visualización a tiempo real de los parámetros pertenecientes al proceso. Con respecto al primer punto anterior, se decidió utilizar un PLC-5 relacionado con la serie AB, debido a la presencia de uno para la parte del control de los compresores de tierra y así estar apegados a una estandarización de controladores de procesos de compresión de aire asociado al área de Despacho o Terminal Marino. Se siguieron los siguientes pasos para la selección del PLC de la serie AllenBradley para el control secuencial del proceso de compresión: Se seleccionó el procesador PLC-5/11, el más básico de los procesadores (de la serie PLC-5), debido a la poca complejidad del proceso que se estaba controlando, así como la cantidad de instrucciones y el tiempo de procesamiento por parte del CPU. Se debe señalar que debido a que se está lidiando con procesos térmicos y que engloban presión, los mismos son de carácter lento, lo que implica que el tiempo de escán por parte del PLC es el suficiente rápido (10 ms/k) para el monitoreo y el control del proceso de compresión y el mismo no influye con el desarrollo del proceso en sí [9]. Asimismo, debido a la rapidez del procesador comparado con las variables del proceso, no se tuvo qué recurrir a una metodología de optimización de tiempo de procesador. Se debe destacar que el procesador dispone de hasta 8 k palabras de memoria del usuario, valor que garantiza el manejo cómodo y eficiente de las señales. Por otro lado, se debe destacar que se respetó la norma PDVSA k-360 para la selección del controlador programable en el proceso de compresión, debido a que el mismo es modular y está probado así como certificado tanto en Software como en Hardware [16]. Asimismo el PLC-5 de Allen-Bradley es actualizable y gracias a su

Capítulo 4: Marco Metodológico

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característica de módulos, permite la remoción así como la inclusión de señales de E/S sin necesidad afectar al control del proceso directamente, gracias a su característica reprogramable. Se programó el procesador del PLC utilizando el Software RSLogix 5, el cual utiliza el diagrama de escalera cómo lenguaje secuencial de programación. Asimismo se pensó y analizó todas las situaciones inesperadas (perturbaciones) del proceso y se programó eficientemente la solución a estos eventos para mantener al sistema en la estabilidad y así evitar el daño del material involucrado en el desarrollo del proceso y por consiguiente accidentes al personal que lo opera. Se puede decir que se elaboró un sistema tolerante a fallas. Se destaca que el procesador del PLC-5/11 trae internamente una memoria EEPROM, la cual conserva los datos de los registros de memoria del controlador y mantiene el programa, así ocurra un fallo de energía eléctrica [9]. Preservando así estos registros y el programa, no existe la necesidad de re-programar ni re-configurar al PLC así haya un corte de energía, debido a que todo queda registrado. Por otro parte, si se necesita reiniciar los estados del PLC, la solución más eficiente es colocar al mismo dentro de la modalidad de PROG, para modificar la lógica de control. Para las especificaciones de los módulos de E/S, se analizaron la cantidad de señales de entrada existentes actualmente para el sistema basado en relés, más las señales presentes en el sistema de manejo de alarmas. De esta identificación se obtuvo la tabla 4.4:

Tabla 4.4. Identificación de las señales de E/S para el diseño del nuevo sistema de control. Asociado presente en Señal Nueva E/S a Alarma el sistema START No No Si Entrada RESET No No Si Entrada STOP No No Si Entrada CLOP #2 No Si Si Entrada HWT #2 No Si Si Entrada HAT #2 No Si Si Entrada CLOL #2 No Si Si Entrada CLOP #1 No Si No Entrada HWT #1 No Si No Entrada HAT #1 No Si No Entrada CLOL #1 No Si No Entrada

Capítulo 4: Marco Metodológico

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Continuación Tabla 4.4

VIB APS #2 APS #1 CON AUTO RECONOCER Encendido de motores Indicación En. Motores Indicación alarma crítica CLOP Indicación alarma crítica HWT Indicación alarma crítica HAT Indicación alarma crítica CLOL Indicación alarma crítica CLOL Indicación alarma crítica VIB Indi. Pre-aviso CLOP Indi. Pre-aviso HWT Indi. Pre-aviso HAT Indi. Pre-aviso CLOL Compresión 50% (M.U. #1) Compresión 100% (M.U. #2) Indicación compresión 50% Indicación compresión 100%

No No No No No Si No Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si No No No No

Si No No No No No No No Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si No No No No

No No Si Si Si No Si No No No No No No No No No No No Si No Si No

Entrada Entrada Entrada Entrada Entrada Entrada Salida Salida Salida Salida Salida Salida Salida Salida Salida Salida Salida Salida Salida Salida Salida Salida

En la tabla 4.4 se observa que existen actualmente 16 elementos de entrada, las cuales son señales fijas para el diseño del nuevo sistema de control. Esto implica que la cantidad de señales de entrada que recibirá el PLC será mayor al valor anterior especificado, debido a las implementaciones que se le vaya a hacer al sistema. Esto justifica la utilización de dos tarjetas de entrada que tengan 16 terminales de conexión específicamente, para el correcto y cómodo manejo de las señales, cumpliendo con la norma k-343 de PDVSA, asegurando un 20% extra de conexiones disponibles, pensando en futuras expansiones [17]. Asimismo se estudiaron la cantidad de señales de salida que se necesitaban para el funcionamiento del sistema, para lo cual resultó ser de más de 16, con lo cual se llegó a concluir que se necesitaba al igual que en el caso anterior 2 tarjetas de salida que respaldaran el funcionamiento del sistema. En base a esto, para garantizar un manejo cómodo de las señales de entrada/salida, se decidió direccionar estas señales a un “slot” dentro del procesador, para hacer así cada tarjeta discreta independiente una de otra, cumpliendo con la norma PDVSA k-360 garantizando la característica modular del sistema de control.

Capítulo 4: Marco Metodológico

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4.11 Sustitución del sistema actual de control por uno basado en PLC.

A continuación se presenta una propuesta para la sustitución del sistema de control de relés, por uno basado en lógica programable, en base a la identificación de las señales de E/S hecha anteriormente, así como el estudio del proceso de compresión.

4.11.1 Configuración del PLC en el panel de control.

En la Figura 4.16 se observa una propuesta para la configuración de entrada-salida en el chasis del PLC.

Fuente Al.

Salida2

Salida1

Entrada2

Entrada1

Analógico

Proc.

Chasis 8 slots Figura 4.16. Configuración del PLC en el chasis dentro del Panel de control

Se propone una configuración de 8 slots (ranuras) para el sistema de control del compresor. Por comodidad y en cumplimiento de la norma k-360 se propone un arreglo de 2 tarjetas de entrada, 2 de salida y una analógica. El procesador ocupará el primer slot (ranura del chasis) o el 0 y la fuente de alimentación ocupa el último slot. Se le debe colocar al procesador la batería de alimentación en caso de que haya un fallo en la energía eléctrica en el procesador, y evitar que se pierda el control del sistema; esto es algo importante que no dispone el sistema actual. El sistema de control actual no dispone de un respaldo energético, en caso de que falle la energía eléctrica. Es importante destacar que esta batería puede durar hasta 256 días supliendo ella misma la alimentación del procesador [9].

Capítulo 4: Marco Metodológico

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START (N.O.)

TR STOP (N.O.) MU 1

PLC

RESET (N. O.)

MU 2 RECONOCER (N.O.)

B1

HWT #1

250 Ω Transmiso rde presión de

HWT #2

HAT #1

B2

ENTRADA ANALOGICA

B3

HAT #2

ENTRADAS DISCRETAS

SALIDAS DISCRETAS B4

CLOL #1

RELE B5 CLOL #2

Presión de línea

B6

CLOP #1

CON/OFF/AUTO B7

CLOP #2

B8

VIB

APS #1

B9

APS #2

Bb

Figura 4.17. Identificación de las señales para la actualización del sistema de control.

Ba

Capítulo 4: Marco Metodológico

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En la Figura 4.17 se muestra un diagrama de conexiones de cómo se observará eléctricamente el nuevo sistema basado en PLC. La leyenda es la siguiente: Dispositivos de color naranja indican que ya existen en el actual sistema de control y que no se modificarán sus terminales de conexión. El color verde indica que el dispositivo ya existe en el sistema de control, sin embargo se modificarán sus terminales de conexión. Los elementos identificados desde el “B1” hasta el “Bb” son los relacionados con las luces indicadoras de los pre-avisos y de las alarmas; así como el porcentaje de carga en la compresión. Básicamente lo que se quiere sustituir es un diagrama eléctrico, como el que se observa en las Figuras 4.12, 4.13 y 4.14, por uno basado en electrónica (Figura 4.17), donde se encuentra centralizado en un dispositivo de estado sólido denominado PLC. En base a lo anteriormente propuesto, se procedió a la elaboración de la Tabla 4.5 referente al direccionamiento de las señales de E/S dentro de la tabla imagen del PLC, para proceder a la elaboración del programa de control. A continuación se muestran la identificación de las señales de E/S para la implementación del controlador lógico en el control del sistema de compresión.

Tabla 4.5. Direccionamiento de memoria en la tabla-imagen del procesador

Dirección de memoria I:001/0 I:001/1 I:001/2 I:001/3 I:001/4 I:001/5 I:001/6 I:001/7 I:001/10 I:001/11 I:001/12 I:001/13 I:001/14 I:001/15 I:001/16 I:001/17 I:002/0 I:002/1 I:002/2 I:002/3 I:002/4

Grupo 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 2 2 2 2 2

Etiqueta

Nombre

Tipo de señal

Voltaje

CLOP HWT HAT CLOL AVISO_CLOP AVISO_HWT AVISO_HAT AVISO_CLOL

Alarma Baja presión de aceite Alarma Alta temperatura de agua Alarma Alta temperatura de aire Alarma Bajo nivel de aceite Pre-alarma Bajo nivel de aceite Pre-alarma Alta temperatura de agua Pre-alarma Alta temperatura de aire Pre-alarma Bajo nivel de aceite

Entrada discreta Entrada discreta Entrada discreta Entrada discreta Entrada discreta Entrada discreta Entrada discreta Entrada discreta

120 VAC 120 VAC 120 VAC 120 VAC 120 VAC 120 VAC 120 VAC 120 VAC

VIB

Alarma vibración

Entrada discreta

120 VAC

APS1 APS2 RESET START STOP RECONOCER CON

Interruptor de presión #1 Interruptor de presión #2 Reinicio de alarmas Encendido del sistema Parada del sistema Reconocimiento de alarma Modalidad funcionamiento irrestricto

Entrada discreta Entrada discreta Entrada discreta Entrada discreta Entrada discreta Entrada discreta Entrada discreta

120 VAC 120 VAC 120 VAC 120 VAC 120 VAC 120 VAC 120 VAC

Capítulo 4: Marco Metodológico

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Continuación Tabla 4.5

I:002/5 I:002/6 I:002/7 I:002/10 I:002/11 I:002/12 I:002/13 I:002/14 I:002/15 I:002/16 I:002/17 O:003/0 O:003/1 O:003/2 O:003/3 O:003/4 O:003/5 O:003/6 O:003/7 O:003/10 O:003/11 O:003/12 O:003/13 O:003/14 O:003/15 O:003/16

2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3

O:003/17

3

O:004/0 O:004/1 O:004/2 O:004/3 O:004/4 O:004/5 O:004/6 O:004/7 O:004/10 O:004/11 O:004/12 O:004/13 O:004/14 O:004/15 O:004/16 O:004/17

AUTO Presion_linea

Modalidad funcionamiento automático Interruptor presión de línea

Entrada discreta Entrada discreta

120 VAC 120 VAC

RELE

Señal del perro guardián de hardware

Entrada discreta

120 VAC

AL_CLOP AL_HWT AL_HAT AL_CLOL INDI_CLOP INDI_HWT INDI_HAT INDI_CLOL

Indicación alarma CLOP Indicación alarma HWT Indicación alarma HAT Indicación alarma CLOL Indicación pre-alarma CLOP Indicación pre-alarma HWT Indicación pre-alarma HAT Indicación pre-alarma CLOL

Salida discreta Salida discreta Salida discreta Salida discreta Salida discreta Salida discreta Salida discreta Salida discreta

120 VAC 120 VAC 120 VAC 120 VAC 120 VAC 120 VAC 120 VAC 120 VAC

AL_VIB

Indicación alarma Vibración

Salida discreta

120 VAC

INDI_RELE

Indicación apagado por perro guardián

Salida discreta

120 VAC

Salida discreta

120 VAC

Salida discreta Salida discreta Salida discreta

120 VAC 120 VAC 120 VAC

Salida discreta

120 VAC

Salida discreta

120 VAC

Salida discreta

120 VAC

Salida discreta

120 VAC

INDICACION_ Indicación encendido de motores ENCENDIDO 4 COMPRE50 Activación de compresión 50% 4 COMPRE100 Activación de compresión 100% 4 4 4 4 4 4 INDI_50 Indicación de compresión al 50% 4 INDI_100 Indicación de compresión al 100% 4 INDI_NIT Indicación de respaldo de nitrógeno Indicación respaldo de compresores 4 INDI_COMP de tierra 4 4 PULSOS Salida de pulsos periódicos RESPALDO 4 Activación respaldo de nitrógeno NIT 4 ENCENDIDO Señal para el encendido de los 4 MOTORES motores

Capítulo 4: Marco Metodológico

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En la Tabla 4.5 se identifican las nuevas señales de control para la aplicación del PLC dentro del sistema de compresión. Se detallan su direccionamiento en la tablaimagen de los módulos de E/S, el grupo al cual pertenecen, así como etiqueta y nombre. Los espacios vacíos señalan que para los puntos no hay conexión de ningún tipo. Las tarjetas de E/S deben soportar señales de voltaje AC, debido a que son las características actuales de los sensores, interruptores y señales del sistema de control de compresión de aire. Asimismo en la Tabla 4.5 se muestra cada señal discreta de E/S ubicada en el respectivo grupo de tarjeta del rack del PLC. En base a la Tabla 4.5 se procedió a elaborar el programa de control así como los diagramas de conexión del nuevo sistema a implementar por PLC. Se debe destacar que adicionalmente se le agregará una tarjeta analógica para ejercer la medición de presión de la línea utilizando un transmisor de presión, a través del canal 1 de la tarjeta analógica. Este anexo analógico se colocó gracias a las sugerencias de los operadores del proceso, los cuales plantearon la necesidad de realizar un monitoreo constante a la presión de la línea, y poder detallar la descarga de aire a tiempo real.

PROG/REM/RUN (Referencia)

PLC-5/11

O(n) A(t)

COMPRESOR

Actua dor

C(t).. Temp, Presión, etc.

I(n)/I(t) Sensor

Figura 4.18. Diagrama realimentado del sistema de control basado en PLC.

En la Figura 4.18 se muestra el esquema de control del nuevo sistema basado en controladores lógicos, del compresor de aire. El PLC recibe entradas por parte de los operadores dependiendo si se quiere colocar en PROGRAM, REM o RUN. Si se coloca en la primera opción la configuración de la lógica se puede modificar fácilmente con la recepción de las señales de entrada. El mismo opera directamente sobre un actuador

Capítulo 4: Marco Metodológico

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quien modifica el desempeño del proceso dependiendo de su función. Se tiene un sistema de sensores que convierten las variables físicas, en variables eléctricas. Asimismo se observa que las señales provenientes del PLC hacia los actuadores (por ejemplo los relés) y de los sensores hacia el dispositivo son netamente digitales (variable temporal “n”); mientras que las que se dirigen hacia el compresor y provienen del mismo son temporales (variable temporal “t”). Por otra parte, se estudió la posibilidad de utilizar la infraestructura ya existente del sistema de control actual, para la colocación del sistema actualizado, evitando así tener qué implementar nueva infraestructura. Para ello se compararon las dimensiones referentes al chasis del PLC con las del panel de control. Asimismo, se estudió la posibilidad de utilizar las tuberías a prueba de explosión para enviar tanto las señales de control como la inclusión del controlador dentro de la red de comunicaciones del proceso. Cabina de control ControlLogix

Panel View (HMI)

Panel de control Señales de control Comp resor 4

. . . .

A prueba de explosión

PLC-5

Cable de comunicación DH+

Figura 4.19. Ubicación del PLC en el Panel de Control.

La Figura 4.19 muestra un esquema ilustrativo de la propuesta de la ubicación del sistema de control para el proceso de compresión de aire, en el muelle #8. Se propone ubicar al PLC-5/11 específicamente en el actual panel de control existente del compresor de aire del lado oeste del Terminal Marino de Jose [2]. Se debe destacar que este panel está categorizado como NEMA 7 (Apéndice A.7), el cual resiste ambientes clasificados como el del Terminal: Clase I División I Grupo B, C y D; lo que involucra alta explosividad. Asimismo resiste ambientes corrosivos como el marino.

Capítulo 4: Marco Metodológico

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Como es una actualización del sistema de control los relés (Figura 4.10) los componentes involucrados en el diseño actual serán removidos para colocar el Chasis del PLC, así como sus módulos. Detallando las dimensiones internas del panel de control actual del compresor de aire se tiene que el mismo presenta 91.44 cm de altura, 45.72 de ancho y 20.32 cm de profundidad respectivamente. Si comparamos las dimensiones del chasis del PLC a implementar las cuales son de 30.7 cm de alto, 33.9 de ancho y 17.1 de profundidad, se obtiene una diferencia dentro del panel de 60.74 cm de alto, 11,82 cm de ancho y 3,22 cm de profundidad respectivamente, con lo cual se concluye que el chasis cabe cómodamente dentro del panel de control ya existente y la colocación del PLC físicamente es factible dentro del mismo. Las dimensiones anteriormente señaladas fueron las del interior del panel, por otro lado se destaca que los pulsadores e indicadores de luz existentes no estorban la colocación del chasis, ya que los mismos se encuentran ubicados en la parte externa del panel, la cual tiene como profundidad alrededor de 30 cm aproximadamente, que evita que los pulsadores coincidan con el chasis del PLC-5. Es importante resaltar que el único pulsador que puede estorbar la colocación del chasis es el de RESET. Con la implementación del nuevo sistema, los 3 contactos normalmente abiertos colocados en paralelo (Figura 4.9) se reducirán a uno solo, evitando esta coincidencia. Este panel se encuentra cerrado herméticamente con 46 tornillos, garantizando así la seguridad del mismo en ambientes clasificados. También desde la cabina de control se recibirán los datos de las variables involucradas en el proceso, por parte del PLC al Panel-View, pasando por el chasis del ControlLogix; este último es el que controla el proceso de despacho del producto, así como las actividades contra incendio del muelle #8. Los datos visualizados en el Panel-View provendrán del PLC a través de un cable de comunicaciones DH+. El cable a utilizar dentro de la tubería debe ser de derivación, específicamente “twinaxial” Belden 9463 [11] para poder conectar el PLC-5 con el ControlLogix. La distancia entre el panel de control y el ControlLogix presente en la cabina de control no supera los 30.5 m lo cual hace factible la utilización de un cable de derivación en vez de uno troncal.

Capítulo 4: Marco Metodológico

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Las nuevas conexiones referentes a las tarjetas del PLC, deben ser hechas de forma que sean intrínsecamente seguras, para así estar sobre-seguros en el diseño y evitar problemas durante el desarrollo del proceso debido a destellos eléctricos. Actualmente el panel presenta 4 entradas por tuberías a prueba de explosión, de las cuales una se dirige directamente a la cabina de control, en donde se encuentra la visualización de los procesos [2]. La misma porta internamente un cable multiconductor, con el cual se mostraban ciertas indicaciones del control del sistema de compresión, empero no se utiliza en la actualidad. Como el nuevo sistema se incluirá dentro de una red de comunicaciones, se puede dirigir un cable DH+ por la tubería hacia la cabina para así poder recibir todos los datos monitoreados por el PLC, dentro de la interfaz hombremáquina de la cabina, evitando así el cable multiconductor. Al conectarse el PLC a la red DH+ y por consiguiente estar conectado con el chasis del ControlLogix, se puede monitorear en tiempo real el programa presente en el procesador del PLC-5 del muelle sin necesidad de encontrarse en el área, lo que involucra una gran ventaja con respecto a la interconexión de sistemas y sin necesidad de abrir el panel de control ya que las tarjetas del mismo se encuentran virtualmente dentro del procesador. Una vez que se ponga en marcha el sistema de control, la compuerta sellada del panel, permanecerá cerrada hasta que ocurra una falla del procesador, o una falla de Hardware en cualquier tarjeta presente en el chasis del PLC-5. Estas fallas podrán ser identificadas por los operadores del área mediante la interfaz hombre-máquina (HMI). Al colocar el PLC dentro del panel, se reduce la cantidad de cable para el sistema de control, reduciendo así los puntos de falla del sistema. Asimismo, para efectos de mantenimiento interno, es de mayor comodidad, que el sistema de control esté presente no muy lejos del proceso que está controlando para resolver los problemas de forma mucho más rápida. Por último se debe destacar que la alimentación del PLC, así como la alimentación de los sensores provendrá del UPS (UPS-9-1BO1) presente en la cabina de control del muelle #8, esta fuente ininterrumpida de energía se puede observar en Apéndice A.6. Este dispositivo presenta un banco de baterías de respaldo, en caso de que ocurra un fallo de energía [2]. Por otro lado es importante destacar que se respetaron las normas PDVSA k-360 de instrumentación, relacionadas con el 20% de las conexiones

Capítulo 4: Marco Metodológico

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vacías para futuras expansiones del sistema. Las conexiones referentes al nuevo sistema de control se encuentran en el apéndice A.8. 4.11.2 Sistema de control más respaldo. Inicialmente para el diseño del sistema se consideró la colocación de redundancia electrónica para así asegurar mucho más la confiabilidad del sistema implementado, sin embargo no se implementó en el control, ya que no se justificaba tanta disponibilidad por parte electrónica. Sin embargo, por recomendación de los operadores es importante disponer de respaldo mecánico, para asegurar así el suministro de presión a las válvulas. Se puede decir que la función del compresor es relevante y de alta criticidad mecánica ya que sin el aire comprimido a la presión tolerable las válvulas de los equipos no funcionarán correctamente lo cual traerá como consecuencia que se cierren bruscamente cesando el despacho de producto para el buque que esté cargando. Esto se traduce en importante costos para la empresa, debido a que la misma debe cancelar un monto considerable por cada hora de retraso que experimente el buque. Asimismo al cerrarse de forma súbita las válvulas, se presentará el efecto denominado “Golpe de Ariete” lo cual deteriora notablemente las tuberías que surten el producto. En la Figura 4.20 se observa un posible esquema general para el sistema de control del compresor de aire, en el lado oeste del Terminal Marino (muelle #8); en la ubicación del mismo, se plantea establecer una arquitectura de sistema de control distribuido, incluyendo así al controlador dentro de la red de comunicaciones del área de despacho. Se observa la conexión de control entre el PLC-5/11 y el compresor de aire, pasando por la etapa de relés temporizados (circuitería de protección), con la cual se garantiza la estabilidad del sistema. Este posible esquema se plantea gracias a la interconexión de este procesador con el resto de los sistemas del muelle. Si todo marcha con normalidad el compresor D4-93704 es el que le suministra el aire a los instrumentos de dicho muelle, en caso de que éste no pueda suministrarle la presión de aire, y la misma arribe a un valor crítico bajo, el PLC-5/11 activará el servicio de mensajería de apoyo para conseguir el respaldo mecánico por parte de los compresores de tierra 1, 2 y 3 (el que no esté activo). Es importante señalar que estos compresores son los que le

Capítulo 4: Marco Metodológico

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suministran el aire al muelle #9 y los mismos están configurados para tener una triple redundancia mecánica. Relés temporizados PLC-5/11 muelle

Comp. D493704 Muelle #8

PLC-5 tierra

N

Respaldo mecánico

Triple redundancia de los compresores ubicados en tierra

Figura 4.20. Esquema general del control del proceso de compresión del muelle #8 de Jose, basado en PLC.

Se debe decir que se pensó en otra posibilidad de respaldo mecánico gracias a las sugerencias y la experiencia de los operadores del proceso, la misma fue la utilización de un tanque de nitrógeno en caso de que el compresor falle en su función. En este caso el nitrógeno suministraría la presión necesaria, por medio de un regulador de presión, para el funcionamiento de las válvulas (por tiempo limitado). Este gas es utilizado para procesos de compresión gracias a su composición inerte. Por último se debe resaltar que la aplicación de cualquiera de las opciones de respaldo mecánico en el sistema de compresión debe ser hecha mediante un estudio de factibilidad mecánica, el cual no abarca los objetivos de este informe. En el programa de control solo se dejaron las 2 opciones de activación del respaldo (sistema de control). Particularmente se recomienda la opción de los compresores redundantes para garantizar la inclusión del PLC-5/11 dentro de la red de comunicaciones.

Capítulo 4: Marco Metodológico

69

4.11.3 Etapa de “WatchDog Timer” o apagado por Hardware.

Es importante destacar que esta etapa se diseñó gracias a la recomendación de los operadores del área, quienes han tenido bastante experiencia sobre el desenvolvimiento de los dispositivos de control sobre el desarrollo de los procesos; y en cumplimiento con el punto de “Integridad de Control Estratégico” de la norma PDVSA k-360, asegurando que el controlador lógico disponga de circuitería de protección de falla [16]. Se han presentado ocasiones, en el control de otros procesos, que la tarjeta de salida del PLC, que ejerce el control crítico del sistema, se queda “congelada”, esto trae como consecuencia que se mantengan los últimos estados de la tarjeta, y no se hagan efectivas las nuevas señales de control. Esto último es perjudicial para el proceso, debido a que se puede llegar a un estado de inestabilidad. Para garantizar esta estabilidad en el sistema se disponen de 2 relés temporizados de apoyo al sistema de control [15], diseñando así una etapa de “WatchDog” (perro guardián) de hardware; los cuales al dejar de recibir pulsos periódicos por parte de la tarjeta de salida del controlador apagan el sistema por medidas de seguridad. Esto ocurre precisamente cuando la tarjeta mantiene la salida (el tren de pulsos) en un estado lógico por más tiempo que el pre-configurado en los relés temporizados.

Figura 4.21. Conexiones de la etapa de “Watch Dog Timer”.

Capítulo 4: Marco Metodológico

70

En la figura 4.21 se observa que básicamente el funcionamiento de esta etapa recae sobre 2 relés temporizados, uno configurado como temporizador a la conexión (TON) y otro como temporizador a la desconexión (TOF). Esto se hace de tal forma que el primer temporizador monitoree los flancos de subida y el temporizador TOF los de bajada del tren de pulsos de la tarjeta de salida. Existe la necesidad de colocar dos debido a que se presenta la misma posibilidad de que la tarjeta se “congele” en cualquier estado (cero o uno “lógico”). La referencia de la tarjeta recae sobre la actuación de los relés; esto se puede detallar en Figura 4.21, donde se muestran un contacto N.C. (conexiones 1-7) y uno N.O. (conexiones 7-4). En la Figura 4.21 se observa cómo se conecta este circuito de perro guardián de “hardware” con la tarjeta presente en el chasis del PLC. Se observan las 2 configuraciones de los temporizadores así como sus conexiones con la tarjeta. Es importante destacar que el tren de pulsos por parte de la tarjeta se conecta directamente con los terminales de ambos temporizadores para que los mismos detecten los cambios de la señal periódica. Por otro lado se observa la configuración de “AND” lógico realizada con cableado eléctrico, utilizando los contactos respectivos del TON y del TOF. Es importante decir que el N.C. del TON permanece cerrado durante el funcionamiento del temporizador, solo abriéndose cuando el mismo finaliza su conteo. Por otro lado, el contacto N.O. del TOF se cierra al activarse el conteo del mismo, abriéndose cuando el TOF finaliza su conteo. Entonces mostrando la ecuación de lógica booleana tenemos lo siguiente.

Ref_V = TON(N.C.) AND TOF(N.O.) (1)

Se observa de la ecuación anterior (1) que siempre y cuando el contacto del TON y el del TOF estén en 1 “lógico” o energizados, entonces habrá referencia de voltaje (Ref_V) para la tarjeta de salida. En caso de que la tarjeta del PLC se “congele” o se quede “guindada”, los relés cortarán la energía de la tarjeta de salida, con la cual se lleva al sistema al estado de apagado, llevándolo a un estado estable conocido. A continuación en la figura 4.22 se muestra un diagrama para poder visualizar mejor el funcionamiento.

Capítulo 4: Marco Metodológico I

SEÑAL PERIODICA

II

71 III

Flanco de bajada Flanco de subida

CONTEO TON Apagado

Señal lógica del Contacto TON

CONTEO TOF

Señal lógica del Contacto TOF

Figura 4.22. Funcionamiento de la etapa de “Watch Dog Timer”.

En la Figura 4.22 se muestra funcionamiento general del sistema de apagado en caso de fallo por permanencia en último estado de la tarjeta de salida del PLC o del procesador. Para cada flanco de subida (I) de los trenes de pulsos, el temporizador configurado como TON se activa y emprende su conteo en segundos. Los temporizadores están configurados para que cuenten hasta 5 seg (en este ejemplo). El periodo del tren de pulsos es específicamente 4 seg, 1 seg menos que el pre-establecido en el dispositivo, esto se hace para habilitar a los temporizadores pero evitar que terminen su conteo, para suministrarle la referencia de voltaje a la tarjeta de salida. Al llegar a la mitad del periodo, se presenta el flanco de bajada (II), que deshabilita al temporizador TON evitando así que su contacto N.C. se active y corte la energía a la tarjeta de salida. Para cada flanco de bajada (II) el temporizador configurado

Capítulo 4: Marco Metodológico

72

como TOF se activa emprendiendo así su conteo y así sucesivamente se alternan los conteos TON y TOF. Si ocurre un problema en el procesador o en la tarjeta de salida y se quedan “congelados”, los mismos dejarán de enviar los cambios de estados (III), dejando que uno de los temporizadores (en este caso el TON) llegue al valor final de conteo, se active y corte la energía de la tarjeta de salida para llevar al sistema a un estado estable, que en este caso es el de llevar todas las salidas a 0 “lógico”. Es importante destacar que esta etapa se debe aplicar a la tarjeta que controla el encendido de los motores, así como la compresión del sistema. Si se observan las señales lógicas de cada uno de los temporizadores, se puede destacar que las mismas permanecen en su estado inicial siempre y cuando no lleguen a la terminación del conteo. Para el caso del diagrama de la figura 4.22, se observa que al termporizador TON llegar a los 5 seg, la señal para el contacto normalmente cerrado (N.C.) cambia de 0 a 1 “lógico”, lo que trae como consecuencia la supresión de la energía eléctrica a la tarjeta de salida. Así se tiene un respaldo de apagado en caso de que la tarjeta del PLC falle, durante el control del sistema.

4.11.4 Etapa de Control Distribuido

En la Figura 4.23 se propone la utilización del PLC-5 para el control del compresor, desde un punto de vista de sistema de control distribuido (SCD) para el Terminal Marino. Con esta configuración se persigue la implementación de una arquitectura de control descentralizado, para así asegurar un control más confiable y evitar el control centralizado por parte de un solo dispositivo para los diferentes procesos existentes en el área de despacho del producto. Para el caso de este proyecto, se propone el PLC-5/11 como controlador del proceso de compresión para el muelle #8 y el mismo será incluido dentro de la red distribuida. En esta red interconectada existirán varios PLC puntuales controlando otros procesos, los cuales se podrán comunicar entre sí, en tiempo real, trayendo una gran ventaja para el desarrollo de los procesos de la planta, debido al intercambio de información.

Capítulo 4: Marco Metodológico

73 Panel View

ControlLogix ControlNet, Ethernet, etc

PLC-5/11

Control del proceso de compresión del muelle #8

Señales compresor D4-93704

Señales del Proceso i Señales del Proceso 1

Proceso i

Proceso 1 Control distribuido de procesos Figura 4.23. Implementación de un sistema de Control Distribuido.

La Figura 4.23 muestra el PLC-5/11 que controla el funcionamiento del compresor D4-93704 del oeste del muelle y envía los valores de las variables del proceso a través del DH+ hacia el ControlLogix, quien es el controlador que dispone de una plataforma robusta de comunicaciones. Asimismo, este dispositivo sirve como puente para la actualización de los valores del sistema distribuido en el “Panel View”, presente en la cabina de control. Por otro lado no sólo se pueden observar los datos provenientes del procesador en la visualización gráfica, sino que se pueden enviar a otras plataformas o dispositivos de comunicaciones, utilizando otras redes como la Ethernet o la ControlNet respectivamente.

4.11.5 Esquema general del programa diseñado en lógica de control programable.

Inicialmente la filosofía de la lógica de control diseñada para el PLC-5/11 se basa en la lógica antigua de relé. Lo que quiere decir que el sistema de control mantendrá el funcionamiento del compresor como se mostró en el diagrama de estados de la Figura 4.15. El programa y su explicación por renglón se encuentran en los apéndices A.1 y A.2. Sin embargo, internamente se le añade al programa el manejo y reconocimiento de alarmas, basadas en las normas PDVSA k-343 Así como la visualización de las

Capítulo 4: Marco Metodológico

74

mismas. Se puede destacar que la lógica elaborada dentro del PLC-5/11 consta de 5 etapas: la primera tiene qué ver con la lógica de encendido tanto de los motores como de la compresión (basado en el sistema anterior), la segunda etapa consta del manejo de las alarmas (desde visualización hasta reconocimiento, siguiendo las normas de la planta). En tercer lugar se tiene un muestreo analógico de la presión de la línea para poder visualizar con facilidad los valores de presión para cada instante de tiempo; en cuarto lugar se tiene la generación de pulsos periódicos para la etapa de “apagado por Hardware” del sistema en caso de que la tarjeta se “congele” o presente problemas. La última etapa es el servicio de mensajería, en solicitud de apoyo mecánico a los compresores de tierra. Se puede observar a continuación el álgebra booleana referente al control de los parámetros principales del sistema, como lo son el encendido de los motores, así como la compresión del mismo. NOT(ALARMA) = HWT AND HAT AND CLOL AND NOT(VIB) TON = (START OR (TON AND ENCENDIDO_MOTORES)) AND NOT(STOP) AND (NOT(ALARMA) OR CON) AND NOT(RELE). ENCENDIDO_MOTORES = (T_ESPERA OR CLOP) AND PRESION_LINEA COMPRESION = ENCENDIDO_MOTORES AND T_ESPERA AND (AUTO OR CON) AND APS AND R_MECANICO. START AND NOT(ALARMA) AND AUTO

START AND CON

A’ B’

STOP

(NOT(CLOP) AND TON) OR STOP OR ALARMA

I’

ALARMA OR NOT(CLOP) OR STOP ALARMA OR NOT(CLOP) OR STOP

STOP

ALARMA OR NOT(CLOP) OR STOP

CLOP AND TON

TON

D’

(NOT(APS #1) OR R_MECANICO) NOT(CON)

APS #1 AND NOT(R_MECANICO) AND NOT(CON) APS #1

NOT(APS #2)

C’

E’ APS #2

L’ NOT(APS #1)

Figura 4.24. Diagrama de estados del funcionamiento del sistema de control basado en PLC sobre el proceso de compresión.

Capítulo 4: Marco Metodológico

75

En la Figura 4.24 se observa cómo se modifica el diagrama de estados de la figura 4.15 (gráficos en azul) debido a la implementación de un controlador lógico programable. Los estados se muestran a continuación.

Estado A’ (Apagado): los 3 motores del compresor se encuentran apagados, el PLC mantiene sus salidas respectivas apagadas. Estado B’ (Encendido de los motores/ Espera por nivelación del CLOP): motores en funcionamiento, se esperan 15 segundos utilizando el temporizador a la conexión para nivelación de la baja presión de aceite antes de emprender la compresión. Estado C’ (Compresión de aire): compresión de aire desde 90 PSIG hasta la cota de presión superior (100 PSIG). En este caso existe 50% de carga respectivamente. Estado D’ (Marcha normal del sistema): motores encendidos, suministro normal de aire al muelle, no hay compresión o a lo que es igual, 0% de carga. Estado E’ (Compresión de aire 2): compresión de aire desde 85 PSIG hasta la cota superior de presión de 95 PSIG específicamente, 100% de carga. Estado I’ (Estado irrestricto nro. 1): estado equivalente al estado B’, sin haber restricciones de funcionamiento por parte de generación de alarmas. Estado L’ (Estado irrestricto nro. 2): este estado es el equivalente al estado D’, pero sin restricciones por parte de alarmas.

La lógica principal de encendido permanece igual que la Figura 4.13 pero con ciertas modificaciones. El “AND” principal entre todas las alarmas, así como el START y el STOP permanece igual que la lógica basada en relés. En este caso se utiliza un temporizador a la conexión (TON) dentro del programa del PLC, sustituyendo al relé temporizado TR. El TON se encuentra configurado para contar hasta 15 seg, si no existe ningún tipo de problema para el encendido. Al accionar el botón de START se encienden los motores del compresor y se activa el temporizador TON. El bit de habilitación de este último mantiene los motores encendidos. Luego de haberse cumplido este tiempo se establecen las salidas relacionadas con el accionamiento de la compresión dependiendo si es del 50 o del 100%. Es importante destacar que los contactos N.O. como el “AUTO” y el “CON” son agregados para la lógica principal.

Capítulo 4: Marco Metodológico

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Se anexaron estados paralelos denominados “irrestrictos” relacionados con el funcionamiento del sistema de compresión, mediante la utilización de la señal de “CON”. Esto se hizo con la finalidad de conservar la filosofía de esta señal de la lógica inicial y como recomendación por parte de los operadores del sistema. Los estados sin restricciones obligan al compresor a permanecer en sus actividades normales así exista una alarma crítica en el funcionamiento del proceso. Es importante destacar que el operador de campo debe estar al tanto de estos estados en paralelo, los cuales son de suma delicadeza para el funcionamiento del sistema, ya que como no existe un control de apagado automático (dependiendo de lo que detecten los sensores de alarma), el operador debe manipular cuidadosamente el desempeño del compresor, para evitar deteriorarlo. Con respecto a la compresión, se modifica la activación del TR de la lógica de relés por el temporizador TON interno del PLC y se habilita la compresión al finalizar el conteo, con el bit de “efectuado”. Asimismo, se le agrega al programa una nueva restricción para la compresión de aire, relacionada con el servicio de mensajería entre los PLC de muelle y tierra, en solicitud de apoyo mecánico. La lógica permite la compresión siempre y cuando no se haya solicitado el respaldo al PLC de tierra y el mismo haya respondido afirmativamente. Antes de explicar la segunda etapa del programa, es importante mostrar la instrucción detección de diagnóstico, con la cual se monitorean las alarmas dentro del programa. Un ejemplo de cómo funciona esta instrucción se puede detallar a continuación.

Bit 0 LSB

0

Bit 1 1

Palabra de entrada 0

0

Comparación

LSB

0

1

0

…..

Bit n 1

MSB

1

MSB

…..

1

…..

Referencia de diagnóstico No hay diferencia Existe diferencia Figura 4.25. Instrucción “detección de diagnóstico”

Capítulo 4: Marco Metodológico

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En la Figura 4.25, se puede observar cómo funciona la instrucción de Detección de diagnóstico, de donde se observa que la misma compara directamente los bits que tiene de referencia (funciona como una máscara de comparación) con los referentes a los de la palabra de entrada de la tarjeta, donde genera una alarma si al menos uno de los bits difiere de la referencia. Esta comparación se emprende desde el bit menos significativo (LSB) de la palabra de entrada hasta la el más significativo (MSB), definido el número de este último por el usuario inicialmente, dependiendo de la cantidad de alarmas que esté monitoreando el PLC-5/11. Si ocurre una detección de cambio (indicación en color rojo) y si este último se encuentra asociado a una generación de alarma, entonces el programa toma el número de bit (asociado al número de alarma) y lo coloca en una pila de alarmas, respectivamente; para el ejemplo el número de alarma sería el 3, ya que fue el número de bit que presentaba la diferencia. Por último, es importante destacar que esta instrucción al detectar un cambio en un bit de la palabra de entrada, modifica automáticamente el mismo número de bit en la máscara de comparación, esto se realiza para que la instrucción deje de detectar cambios en los bits de entradas, luego de ser agregados a la pila de alarmas. Difiriendo del control basado en relés, con el PLC se muestrea cada 750 ms las entradas relacionadas con las alarmas del sistema para hacer el tiempo de escán del procesador mejor utilizado y más eficiente. Esto último se cumple, ya que solo se habilita la instrucción de detección de diagnóstico para cuando se haya cumplido el lapso de 750 ms. Es importante destacar que la instrucción presenta un tiempo de escán de aproximadamente 16 µseg para el caso en que se ejecute la misma (lógica verdadera) y no exista ninguna diferencia entre los bits de referencia y los de la palabra de entrada, mientras que al no ejecutarse (o ejercer la lógica falsa) solo tarda 2.9 µseg. Con esta implementación se ahorra 13.1 µseg de tiempo por escán del programa en diagrama de escalera. La segunda etapa se puede explicar brevemente basándose en el siguiente diagrama de estados presente en la Figura 4.26.

Capítulo 4: Marco Metodológico

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Not(Alarma) AND vacío A

Alarma

B

H

Detección Detección 1 RESET

vacío

Not(Alarma) AND Not(vacío)

R

1

C Not(vacío) Reconocimiento D

Figura 4.26. Diagrama de estados del manejo de las alarmas.

4.11.5.1 Identificación de estados en el manejo de alarmas.

Estado A: detección por cambio de estados. Estado B: Chequeo por alarma. Estado H: Colocación en pila FIFO. Estado C: Muestra de alarma. Estado D: Extracción de alarma. Estado R: Reset de alarmas.

Inicialmente el programa se encuentra en el estado A, en el cual cada 750 ms revisa si hay un cambio de estados en la entrada y mientras no ocurra cambio, se mantiene en el mismo. Asimismo para este estado no hay ninguna alarma en la pila FIFO. Si ocurre un cambio de estado en alguna de las variables de entrada (Detección) el programa entra en el estado de “chequeo por alarma” o estado B. Si el cambio de estado fue verdaderamente debido a una alarma (Alarma), el programa salta al estado de “colocación en pila FIFO” (estado H). Luego de insertar la alarma en la pila, se va al estado de “muestra de alarma” (estado C) en donde se utiliza un bit para generar pulsos periódicos de 2 seg y así mostrar externamente la presencia de una alarma. Mientras se encuentre en este estado, periódicamente continúa el chequeo por cambio de estado (Detección); y si el mismo fue debido a una alarma, la misma es colocada en la pila FIFO. Si no detecta alarma y la pila no está vacía (existen alarmas) no

Capítulo 4: Marco Metodológico

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se meten alarmas en la pila. Es importante destacar que se permanece en este estado chequeando por cambio de estado más la muestra de la alarma que se encuentra en la base de la pila FIFO. Si ocurre un reconocimiento de alarma, el programa salta al estado D (extracción de alarma) en donde extrae la misma de la pila; y mientras la pila no esté vacía, se procede a mostrar la que estaba por encima de la extraída, que pasa a ser la de la base de la pila. Si la pila no posee más alarmas (vacío) se vuelve al estado inicial esperando nuevamente a la detección de cambio. El programa se encuentra configurado para detectar una diferencia de estado por escán de procesador del PLC. Si se encuentra en el estado A y el operador resetea las alarmas, el programa pasará al estado R en donde se apagan todos los bombillos referentes a las mismas. Es importante destacar que este Reset es hecho siempre y cuando esté vacía la pila de alarmas. A continuación en la Figura 4.27 se muestra el funcionamiento de la pila de las alarmas. I

II

Surgimiento de alarmas en pila

III

Reconocimiento de Alarma 1 Alarma 3

Alarma 1

Alarma 2

Alarma 3

Alarma 1

Alarma 2

Alarma presente (sin reconocer)

Alarma insertada en la pila FIFO

Alarma reconocida

Próxima llegada de alarma

No hay presencia de alarma Figura 4.27. Esquema general de la visualización de alarmas.

En la Figura 4.27 se pueden observar tres situaciones que involucran surgimiento de alarmas para el sistema. Inicialmente no existe presencia de alarmas (I), las 3 luces indicadoras están apagadas. Si surge una nueva alarma (Alarma 1) y luego de un tiempo

Capítulo 4: Marco Metodológico

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surge la otra (Alarma 2); la luz indicadora de la primera, la cual se encuentra en la base de la pila permanecerá en intermitencia (II) hasta que sea reconocida por el operador y se quede fija (III). Mientras que el operador no reconozca la primera, la segunda permanecerá apagada. Justo cuando la primera quede fija (o reconocida), la segunda pasará a la base de la pila FIFO y emprenderá la actividad de intermitencia (III). En la programación esto se logra utilizando la función FIFO, “apilando” las alarmas una por encima de la otra. A medida que surgen se van amontonando, y luego cuando se reconocen se van “despachando” de la torre de alarmas. En la figura 4.27 se ve cómo se van amontonando las alarmas y su efecto sobre sus respectivas luces indicadoras. Para apagar nuevamente las luces indicadoras luego de su total reconocimiento, se debe presionar el botón de “Reset”. Se utilizó una implementación FIFO de la pila de alarmas, para poder cumplir con la norma k-343, en lo referente a la observación secuencial de la ocurrencia de las mismas [17]. Con la pila FIFO y la implementación del programa del PLC, se observa, mediante el reconocimiento de las alarmas, la secuencia de ocurrencia de las mismas, debido a que cada vez que ocurra un reconocimiento de alarma se muestra en intermitencia o estado de “activa” la ocurrida después de la reconocida. Se debe destacar que las luces indicadoras de alarma, así como el botón de reconocimiento, se colocarán en el panel actual de control. Las aberturas necesarias para posicionar estos componentes, serán realizadas en el taller eléctrico de la planta, el cual se encuentra altamente especializado para realizar este tipo de actividad. Corriente de salida del transmisor

…..

750 Punto de muestreo

Tiempo (ms)

Figura 4.28. Muestreo analógico.

Capítulo 4: Marco Metodológico

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Se observa en la Figura 4.28 cómo se monitorea la variación de la corriente por parte del transmisor de presión, al mismo estar haciendo la función de transductor de la presión de línea del compresor de aire. Se efectúa una conversión Analógico a digital (A/D) para cada 750 ms específicamente, este tiempo de muestreo es mucho menor que el tiempo de cambio del parámetro físico presión para el sistema de compresión de aire, por lo cual se puede reconstruir y observar con suma claridad la señal proveniente de la variación de la presión de la línea, de igual forma estos valores actualizados cada intervalo de tiempo quedan escritos en los registros de memoria respectivos del procesador. Para la parte analógica, como se está utilizando un solo canal, se procedió a realizar las siguientes escrituras en bloque para la configuración del “slot” analógico. Tabla 4.6. Configuración del módulo analógico.

Palabra 1------------0 Palabra 2------------0 Palabra 3------------1024 Palabra 4------------0 Palabra 5------------0

En la Tabla 4.6 se muestra la configuración del módulo analógico. El mismo está configurado para que reciba datos de el canal 1 del slot, y que los valores recibidos, estén en complemento a 2 (1024 en palabra 3). Asimismo con los valores nulos en las primeras 2 palabras se configura la tarjeta para recibir valores de corriente en la escala de 4 a 20 mA y como la resolución del convertidor A/D es de 12 bits [10], entonces se generan valores de 0 a 4095, específicamente. Luego de configurar el módulo analógico, el canal se muestrea cada 750 ms, debido a que la variación de la presión de la línea es muy lenta comparada con este tiempo anterior. Se debe decir que tanto la ejecución de la instrucción detección de diagnóstico, como el muestreo del módulo analógico se hacen en los mismos intervalos de tiempo para tener la implementación de un solo temporizador TON en el programa.

Capítulo 4: Marco Metodológico

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4.11.5.2 Comunicación entre los 2 PLC-5 de los compresores del muelle y tierra.

Se observa de la Figura 4.29, la configuración descentralizada (o distribuida) de los controladores de los procesos de compresión tanto para el lado oeste (PLC derecha) como para el del lado este (PLC izquierda). Los mismos están conectados entre sí y con el ControlLogix mediante la utilización de una tarjeta DH/RIO de este último, la cual brinda la comunicación entre los tres dispositivos a través de la red DH+. ControlLogix (cabina de control)

PLC-5 tierra (esclavo)

mensaje

PLC-5 muelle (maestro)

Figura 4.29.Servicio de mensajería entre PLC.

En caso de que el compresor D4-93704 falle en su función de compresión para el lado oeste del Terminal Marino y no se pueda solucionar el problema rápidamente, se presenta un servicio de mensajería entre el PLC que controla al proceso en el muelle con el que controla el proceso de compresión en tierra. El del muelle envía un mensaje al PLC que controla a los compresores de tierra, solicitando de éste un respaldo de compresión, haciendo que este último revise dentro de la ejecución de su programa si tiene el permisivo de activar a uno de los compresores redundantes para servir como respaldo en el suministro de aire del muelle #8. Como se señaló anteriormente, el compresor le suministra aire a los instrumentos del muelle #8, en el rango de presión de 90 a 100 PSIG. A partir de 70 PSIG la presión comienza a ser crítica para los procesos que se desenvuelven en el muelle, ya que al arribar a los 60 PSIG, las válvulas comienzan a cerrarse, por la ausencia de su presión de trabajo [2]. Además de este servicio de

Capítulo 4: Marco Metodológico

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mensajería, se brindó una salida asociada a la utilización del tanque de nitrógeno, la cual es una señal discreta con la que se puede accionar un actuador para permitir el paso del gas inerte y mantener la presión en las válvulas. Por otro lado, la comunicación entre los 2 PLC-5 se hace de forma horizontal, sin necesidad de esperar permisivos ningún tipo por parte del ControlLogix, esto implica que los mensajes enviados por parte del PLC-5/11 del muelle se dirijan directamente al PLC de tierra. Para los efectos del programa realizado, se configuró al PLC del muelle como el “maestro” en el servicio de mensajería de apoyo, ya que el mismo es el controlador que solicita el soporte mecánico. Por otro lado el de tierra es el “esclavo” el cual le brinda la ayuda al sistema del lado oeste. Se debe entender como “maestro”, que el mismo es el encargado del servicio de mensajería entre los controladores, así como es el que le dicta al “esclavo” las instrucciones de ayuda para el sistema de compresión. El PLC-5 de tierra solo recibe órdenes y las efectúa, el mismo no posee responsabilidad en el servicio de mensajería.

4.11.5.2.1 Protocolo de envío de mensaje para accionar el respaldo mecánico.

En las Figuras 4.30 y 4.31 se puede observar cómo se efectúa el servicio de mensajería de respaldo para los controladores de los procesos de compresión (este servicio se encuentra al detalle para los renglones 0026 y 0027 del programa de lógica de escalera (Apéndice A.2). Se basa principalmente en 2 instrucciones de mensaje “MSG”. PLC-5/11 “maestro” (servicio mensajería)

Lectura de mensaje

Solicitud/Respuesta Escritura de mensaje

Palabras PLC-5 “esclavo” (servicio mensajería) Registros de Memoria del PLC de tierra

Solicitud Permisivo

Solicitud

Figura 4.30. Protocolo del servicio de mensajería.

Capítulo 4: Marco Metodológico

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INICIO

¿Solicitud inicio/cese respaldo?

NO

SI Escritura de solicitud

¿ Existe permisivo para inicio/cese respaldo?

NO Alerta al operador

SI Desactivación/Activac ión de la compresión del muelle

FIN

Figura 4.31. Diagrama de flujo para el servicio de mensajería de respaldo.

La primera es una instrucción de escritura de mensaje (Typed Write) relacionada con la solicitud de respaldo del PLC “maestro” y la segunda es de lectura de mensaje (Typed Read), relacionada con la respuesta de la solicitud del PLC “esclavo”. La solicitud por parte del PLC del muelle puede ser tanto como búsqueda de ayuda (o respaldo), como la búsqueda del cese del mismo; esto último en caso de que se haya solicitado ayuda, se haya solucionado el problema, y el compresor del muelle estuviera retomando la batuta para el sistema de compresión. En la Figura 4.30 se observa cómo se maneja el servicio de mensajería directamente con el registro de memoria del procesador de tierra. Con la instrucción de

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escritura de mensaje, se coloca un entero, en el registro “Solicitud” de la tabla de memoria del procesador “esclavo”; este entero se encuentra asociado a la instrucción que el controlador maestro desea que realice en el controlador esclavo (ayuda o cese). Por otro lado, con la instrucción de lectura se leen 2 enteros del registro de memoria del controlador esclavo, la primera palabra asociada al“permisivo” y la segunda a la “Solicitud”. La primera palabra es modificada directamente por el PLC esclavo, dependiendo si el mismo puede o no realizar la acción solicitada. Por otro lado, en la segunda palabra, el PLC esclavo vuelve a escribir la solicitud por parte del maestro, para efectos de visualización en la HMI del sistema de control del muelle. La instrucción de escritura de mensaje por parte del PLC maestro posee un solo entero, ya que el servicio de mensajería está limitado a enviar un tipo de solicitud al PLC esclavo, en caso de que se piense expandir el protocolo de comunicación para ambos controladores, involucrando otro tipo de interacción entre los mismos, la cantidad de enteros debe aumentar. A continuación en la Tabla 4.7, se muestra los valores que pueden tomar estos registros de memoria durante el desarrollo de esta etapa de mensajería.

Tabla 4.7. Palabras del protocolo de mensajería.

Solicitud Permisivo

Caso búsqueda de apoyo 50 Caso hay permisivo 20

Caso cese de apoyo 0 Caso no hay permisivo 0

En la Figura 4.31 se puede observar en forma general cómo es el funcionamiento del servicio de mensajería por diagrama de flujo. Para poder entrar a la etapa de mensajería debe haber una solicitud por parte del PLC del muelle (maestro), lo que implica que el mismo recibió la señal tanto de búsqueda de apoyo o de cese, dependiendo de cómo se encuentra el proceso para ese momento. Al presentarse una solicitud del proceso de compresión, el PLC escribe el tipo de solicitud en los registros específicos del controlador esclavo. Si el controlador maestro recibe la aprobación por parte del controlador de tierra (lo que implica que el mismo tiene el permisivo), entonces este PLC del muelle ejecuta

Capítulo 4: Marco Metodológico

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una acción sobre el proceso de compresión, la cual es la de desactivación de compresión, en caso de que los compresores de tierra pasen a tomar el mando. Por otro lado se ejecuta la activación de la compresión por parte del compresor del muelle, en caso de que los compresores de tierra cedan el mando sobre la compresión, al haber ocurrido una solicitud de cese de respaldo respectivamente. Por último si el PLC maestro recibe la respuesta negativa del controlador esclavo, indicando que el mismo no tiene el permisivo para accionar ayuda para el respaldo mecánico, entonces se genera una alerta al operador de la situación acontecida para que el mismo tome cartas en el asunto y proceda a solucionar el problema de forma manual, para evitar que cese el proceso de despacho del producto.

4.11.5.3 Generación del tren periódico de pulsos por parte de la tarjeta de salida del PLC.

Para la etapa de generación de pulsos periódicos dentro del programa se tiene un temporizador configurado para ejercer su función de conteo indefinidamente, lo que implica que cada vez que el mismo finalice su conteo dé una señal de aviso, se restablezca y emprenda nuevamente su conteo [20]. Esta señal de aviso se puede observar en la Figura 4.32, la cual se hace uno “lógico” señalando que se presentó el fin del conteo del temporizador a la conexión TON. Como se observa en la Figura 4.32 cada vez que ocurre el fin de conteo, la señal periódica niega su estado anterior. Señales lógicas

Señal periódica ∆t Señal fin conteo Temporizador TON T/2

Tiempo T

Figura 4.32.Generación de pulsos periódicos para etapa de “Watch Dog Timer”.

Capítulo 4: Marco Metodológico

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La señal de fin de conteo se efectúa para cada 3 seg, lo que hace que la misma sea la mitad del periodo (T/2) de la señal periódica generada como consecuencia de los cambios de estados efectuados. Esto último implica que el periodo de la señal generada es de 6 seg específicamente. Es importante decir que se genera a lo que efectos prácticos sería un oscilador (hecho digitalmente), manipulando estratégicamente los cambios de estado de una salida del PLC. Por último el ∆t que se observa en la figura 4.32, relacionado con el tiempo de duración de la señal de fin de conteo, es mucho menor que la mitad del periodo, lo cual no inserta variaciones significativas en la generación de los pulsos periódicos.

4.11.6 Implementación de una interfaz Hombre-Máquina (HMI) en el proceso de compresión.

Se desarrolló una HMI gracias a la recomendación de los operadores del proceso; los mismos consideraron esta implementación de suma importancia, ya que se obtiene una visualización gráfica de los acontecimientos a tiempo real en el sistema de compresión, de forma cómoda y eficiente desde la cabina de control del lado oeste del Terminal Marino. La misma se pensó de tal forma que fuera bastante orientada hacia el usuario. Esta es otra de las ventajas de la utilización de lógica programable con respecto a la implementación de relés. Se debe dejar claro que la implementación es solo una visualización, el operador de campo no puede ejercer el control del proceso a través de ella. Esto debido a que el mismo, debe estar en el área para solucionar los problemas. Asimismo cada visualización gráfica presente en esta etapa contiene diversas animaciones, lo cual hace más amigable y entendible el proceso de compresión. Actualmente el sistema de compresión para el muelle #9 no presenta una interfaz en donde se visualice su ejecución en tiempo real, esto hace que la implementada en este proyecto sea la pionera dentro de los procesos de compresión en el área de despacho del producto. En un futuro se pudiera tomar esta HMI como interfaz estándar en estos procesos de compresión.

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La HMI consta de 3 pantallas específicamente: la primera pantalla en aparecer, al correr el programa en el RS-View es la del “Menu” en donde se visualiza de forma macro el esquema del sistema de compresión para el muelle. Para la Figura 4.33 se identifican el esquema general del sistema de compresión del muelle #8, así como los elementos que lo componen.

Barra de alarmas Modalidad del compresión

Botón interactivo Compresión PLC-5/11 muelle

PLC-5 ubicado en tierra

Botones Interactivos

Red DH+

Presencia de animaciones

Figura 4.33. Pantalla “Menu” de la HMI.

Se observa de la Figura 4.33 el proceso compresión en el muelle #8, así como la ubicación del sistema de control basado en lógica programable dentro del proceso, implementado mediante la HMI del programa RS-View [19]. Se muestra que el PLC-5 del muelle es quien controla al compresor D4-93704 a través del envío de sus respectivas señales; asimismo, se muestra la inclusión de este controlador dentro de la red de comunicaciones DH+ en donde intercambia información entre el PLC-5 de tierra, así como el ControlLogix presente en la cabina de control.

Capítulo 4: Marco Metodológico

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Adicionalmente se identifica la “barra de alarmas”, que actualiza la ocurrencia de nuevas alarmas durante el desempeño del proceso. Esta barra se colocó para que el operador pudiera observar con comodidad las nuevas alarmas al mismo tiempo que la supervisión del funcionamiento del proceso. Por otro lado se tiene la etapa de apagado por Hardware, de donde se muestra una animación referente a su funcionamiento, los cuadros indicadores se alternan cada segundo mostrando una semejanza virtual a los relés temporizados implementados. Por otro lado se tiene a disposición 4 botones interactivos con los cuales se muestran otras pantallas relacionadas con los elementos que componen al sistema de control. Los botones como “Alarmas” y el dibujo del compresor abren pantallas relacionadas con la lista del acontecimiento de las alarmas, así como la visualización de las variables del sistema de control de compresión respectivamente. El botón de “Salida” permite el cierre de la HMI en ejecución y por último el botón del dibujo del muelle #8 permite la observación de una foto aérea del Terminal Marino (ambos muelles). Por último se muestran animaciones relacionadas con la compresión, modalidad de compresión, el respaldo mecánico del proceso ubicado en tierra, la etapa de apagado por Hardware y el servicio de mensajería implementado; parámetros importantes a ser visualizados por el operador durante el desempeño del proceso. Se puede decir que con esta HMI se plasma gráficamente todo el diseño pensado en los puntos anteriores de la metodología. En las animaciones se tiene que, dependiendo de quién suministre la compresión, se activa o se desactivan las válvulas de suministro, presentándose una indicación de color verde si están activadas y rojas en caso contrario. Asimismo, dependiendo de quién suministre el aire, se mostrará cada segundo el suministro de aire por la tubería dibujada como se observa en la Figura 4.33. Es importante destacar que al compresor dejar de comprimir, debido a su llegada a la cota superior de presión, se suspende la animación de suministro de aire. Mediante estas animaciones el operador del proceso puede visualizar el desempeño de la acción de compresión. Por otro lado, se muestran los relés de la etapa de “watchdog timer” por hardware, los cuales se van alternando en visibilidad, cada segundo que transcurre de tiempo, mostrando así su correcto funcionamiento. En caso de que el PLC reciba la señal de que

Capítulo 4: Marco Metodológico

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ocurrió el apagado, los recuadros relacionados con esta etapa se colocarán en rojo indicando así el cese del funcionamiento del sistema. Asimismo, la perilla de configuración del compresor, dependiendo de cómo se encuentre colocada en el panel de control, estará visualizada en la pantalla del RSView. Para este caso la misma se encuentra en AUTO, lo cual indica que el compresor está comprimiendo en modalidad de automático. En caso de que cese la compresión por parte del compresor del muelle y se necesite el respaldo mecánico por parte de los compresores de tierra, se visualizará en el programa, tanto el suministro de presión por parte del respaldo, como el servicio de mensajería de apoyo efectuada entre los 2 PLC-5. Mientras el PLC-5 del muelle no se comunique con el de tierra la red DH+ permanecerá de color rojo. En caso de que el compresor solicite apoyo y el PLC-5 de tierra le responda que no tiene el permisivo para habilitación, la red emprenderá una intermitencia de periodo 2 seg. Por otro lado, si la respuesta del PLC de tierra fue positiva, entonces la red DH+ cambiará al color verde. Si por alguna razón fallara la comunicación entre los PLC, debido a una desconexión o cualquier otro problema debido al cable de comunicaciones, se mostrará en la pantalla un aviso que dice “No Com”, el mismo le muestra al operador que por alguna razón el enlace físico de comunicaciones entre los PLC que controlan los procesos de compresión se encuentra desconectado y no hay comunicación. Asimismo, este evento genera una alarma dentro de la visualización de las mismas para mostrarle al operador de la situación acontecida. La segunda pantalla se relaciona con los elementos presentes en el sistema de control, entre ellos se tienen los sensores y los actuadotes. Esta pantalla se hace visible gracias al accionamiento del botón interactivo presente en el dibujo del compresor.

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Sensores Sensores

Escalamiento Escalamiento eje Yeje Y

Capítulo 4: Marco Metodológico

Botones interactivos

Tendencia

Barra de alarmas

Escalamiento en tiempo

Botones interactivos

Presencia de animación Figura 4.34. Pantalla “Visualización” de la HMI.

En la Figura 4.34 se observan todos los interruptores referentes a las alarmas críticas, así como el encendido de motores, el porcentaje de compresión y el comportamiento de la presión de la línea, a través de una tendencia. El valor de esta tendencia se actualiza cada segundo. La curva debido a la variación del parámetro presión se observa de color rojo como se muestra en la Figura 4.34. Al igual que en la pantalla “Menu”, en ésta se identifican las animaciones presentes en los dibujos. En este caso se tienen animaciones para los sensores, los ventiladores asociados al porcentaje de compresión y el motor específicamente. En esta pantalla se puede observar cómo va variando la presión de la línea entre 20 y 8 PSIG respectivamente. Para este ejemplo se generó una alarma cuando la presión bajó de 8 PSIG, la cual se visualiza en la barra de alarmas. Por otro lado, la indicación de color rojo por parte del dibujo de los motores, muestra el apagado de los mismos. Si los motores se encuentran encendidos, el color del dibujo cambiará a verde.

Capítulo 4: Marco Metodológico

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Los interruptores de alarma se encontrarán en color verde mientras no se genere ninguna alarma para el proceso de compresión. Si el estado de algún interruptor cambia para generar una alarma, entonces el color de los mismos cambiará a rojo, indicando puntualmente la causa del apagado del sistema. Se observan 2 ventiladores indicando porcentaje de compresión. Al activarse alguno de los 2, se genera una animación para el ventilador, en donde el ventilador comenzará a rotar en sentido horario cada segundo. Los ventiladores se encuentran relacionados directamente con los descargadores magnéticos. Existen 3 posibilidades para esta etapa de compresión: la primera relacionada con el 0% de la compresión, para lo cual ningún ventilador girará. Por otro lado que gire el pequeño, indicando 50% de compresión, y por último si giran los 2 ventiladores, se indica carga completa o 100% de compresión. Al igual que en la pantalla “Menu” se tienen 2 botones interactivos con los cuales se muestran otras pantallas de la interfaz. Concluyendo la muestra de las pantallas de la interfaz gráfica se elaboró una relacionada con la ocurrencia de las alarmas. Se debe destacar que esta pantalla fue de suma importancia, ya que con la misma se generan reportes de la ocurrencia, así como el detalle de las alarmas; estos quedan guardados en una carpeta especificada por el usuario del proceso, dentro del Panel-View. Esta bondad de implementación de un sistema Fecha de Hora de

Severidad Etiqueta

Valor de la

Nombre de

alarma señal alarmaoperacionales y de basado en alarma PLC, es alarma de sumadeimportancia para efectos de análisis Ordenar mantenimiento para el área de despacho.Se cumplió con la norma PDVSA k-343 en alarmas

cuanto a severidad de alarma respecta (prioridad) para la visualización en pantalla.

Reconocer alarma actual

Reconocer solucionadas

Reconocer todas

Reconocer todas

Presencia de animaciones Figura 4.35. Pantalla “alarmas” de la HMI.

En la Figura 4.35 se muestra la pantalla relacionada con el manejo de las alarmas presente en la HMI de la cabina de control. Con esta pantalla se observa al detalle las

Capítulo 4: Marco Metodológico

93

características de la ocurrencia de alarmas, tanto discretas como analógicas. Cada vez que surge una alarma el programa genera un timbre periódico asociado, presentándose así la sensación de alerta. Dentro de la pantalla se colocan datos correspondientes a la fecha, la hora, la severidad, etiqueta, el valor que ocasionó a la misma y su nombre respectivo. Se debe destacar la importancia que tiene el valor de la señal que generó alarma, debido a que con la misma el operador puede solucionar la situación mucho más rápida y eficientemente. Además de los campos anteriores, la interfaz permite observar cuándo se soluciona el problema de la alarma, para el caso del ejemplo se puede observar que la alarma CLOP pasa del estado 0 al estado 1, mostrándose así la solución de la misma. Por otro lado la pantalla de alarmas contiene ciertos botones interactivos con los cuales se pueden reconocer puntualmente y globalmente las alarmas, silenciar y ordenar a las mismas; se puede decir que la pantalla es bastante cómoda de operar y visualizar. Además existen los botones interactivos para mostrar otras visualizaciones al igual que las pantallas anteriores. Los botones de reconocimiento no operan directamente dentro del PLC, por lo cual si el operador reconoce las alarmas en la HMI, no surtirá efecto dentro de la pila interna del controlador del compresor. Existen animaciones para la pila de alarmas (apegándose a la estructura FIFO que se adoptó en el diseño), así como en el pre-aviso de las mismas. Al ocurrir esto último los círculos toman el color amarillo como se observa en la Figura 4.35. Para la pila se muestra el número de las primeras 5 alarmas acontecidas. En la Figura 4.35 se observa que para ese momento en la base de la pila se encontraba la número 4, seguida por la 6 y finalizando con la 0. Con esta animación el operador observa las pilas presentes dentro del PLC, así las haya reconocido en la HMI. Gracias a esto último se obliga al operador de campo ir al área a solucionar el problema y reconocer directamente la alarma en el panel de control del compresor. Esto último se diseñó gracias a las recomendaciones de los supervisores del área de despacho respectivamente. El código al detalle de esta HMI se encuentra en el apéndice A.3.

Capítulo 5. Experimentación

94

Capítulo 5: Experimentación, Simulación en el laboratorio ISO:9001 del funcionamiento del sistema a tiempo real. En este capítulo se explican las simulaciones llevadas a cabo en el laboratorio de instrumentación, para demostrar las ventajas de la implementación del diseño de control basado en PLC, sobre el control hecho por relés. A continuación se muestra el material utilizado para las simulaciones a tiempo real.

5.1 Material utilizado para la simulación

Para el PLC-5 que representa al que se colocará en el muelle:

a. Chasis de 16 slots 1771-A3B. b. Procesador PLC-5/11. c. Tarjeta analógica cat. No. 1771-IFE A. ANALOG INPUT MODULE 12 bits. 750 mA para 5 VDC. d. Dos (2) tarjetas de salidas de voltaje DC 1771-OBD. 10 a 60 VDC. Con fusibles de 2 A respectivamente. Requerimientos del backplane 400 mA @ 5 VDC. e. Tarjeta de entrada de voltaje AC cat. No 1771-IAD B. 120 VAC INPUT MODULE. Requerimientos del Backplane 250 mA @ 5 VDC. f. Tarjeta de entrada de voltaje DC cat. No 1771-IBD/B 10-30 VDC. Requerimientos del Backplane 0.130 A para 10 V. g. Una tarjeta fuente de poder local 1771-P4S. 120 VAC SUPPLY. Especificaciones de entrada de 0.9 A max @ 120 VAC, 50-60Hz . Salidas de 8 A @ 5 VDC. h. Interruptor No. De catálogo 800H-JP17KB7# Serie C. Asociado a las señales CON/AUTO i. Pulsadores: •

No. De catálogo 800H-BP6# Serie C, AB. Asociado a RECONOCER.

•

No. De catálogo 800H-AP2# Serie C, AB. Asociado a RESET.

•

No. De catálogo 800T-B Serie N, AB. Asociado a STOP.

•

No. De catálogo 800T-A Serie N, AB. Asociado a START.

j. Computadora portátil DELL.

Capítulo 5. Experimentación

95

Todos los pulsadores estuvieron configurados como N.O.

j. Tres (3) Bombillos de 24 VDC colocados en roscas Cat. No. 800T-Q10G. Se colocaron 2 de color rojo y uno verde. El color rojo representaba las alarmas del sistema, mientras que el color verde, representaba la indicación de encendido. k. Solenoide de 24 VDC, Empresa ASCO. MPC-C-089238714-006D 24 VDC. l. Interruptor de presión, calibrado para 9 PSIG de activación específicamente. Las conexiones para el mismo se hicieron en sus terminales N.C., tal y como se encuentra en el sistema actual del compresor. m. Transmisor digital de presión marca Rosemount de 2 hilos, serial 3051. n. Relé 240 VAC, 25 A. input de 3-34 VDC. Empresa Gordos Arkansas Inc. GB15425-2. o. Conector de estación para red DH+ 1770-SC. p. Cable twinaxial Belden 9463.

Para el PLC que representa el que está controlando los compresores de tierra. a. Chasis 1771-A1B (4 ranuras). b. Procesador PLC-5/80B. c. Tarjeta discreta de salida 1771-OBD. 10 a 60 VDC. Con fusibles de 2 A respectivamente. Requerimientos del backplane 400 mA @ 5 VDC. d. Conector de estación 1770-SC para red DH+.

Para el ControlLogix simulado como el que se encuentra en la cabina del lado oeste del Terminal Marino de Jose.

a. Chasis: 1756-A10/B (10 ranuras). b. Memoria RAM: 1756-M13/A c. Procesador: L55/A. d. Tarjeta DH+ 1756-DHRIO/D. e. Tarjeta ControlNet 1756-CNB/D. f. Tarjeta Ethernet 1756-ENET/D

Capítulo 5. Experimentación

96

g. Tarjeta de salida AC 1756-OA16I A. h. Conectores de estación 1770-SC para red DH+. DH/RIO

Chasis 10 ranuras

PLC-5/80B

PLC-5/11

Chasis 4 ranuras DH+ 1A

Chasis 16 ranuras

DH+ 2A

Figura 5.1.Esquema general de conexiones presentado en la simulación.

En la Figura 5.1 se observa cómo fueron conectados los dispositivos asociados a la simulación de la marcha del sistema de control del compresor de aire del lado oeste del Terminal Marino de la planta de fraccionamiento. Se observa la implementación de dos PLC-5, relacionados con el PLC del muelle (el de la derecha) y el ubicado en tierra (el de la izquierda). Asimismo se observa el ControlLogix presente en la cabina de control, el cual es el que presenta una plataforma robusta de comunicaciones, así como el que presenta la tarjeta DH/RIO con la cual se conectan ambos PLC-5, así como es la que contiene tarjetas de comunicación, como Ethernet y ControlNet, con las cuales se pueden extraer las variables relacionadas a los procesos controlados por ambos PLC. De la Figura 5.1 se puede observar la forma de SCD que adopta la implementación de estos dispositivos, cada uno controlando un proceso en particular e intercomunicándose entre sí para cada instante de tiempo. Para efectos de esta simulación el PLC-5/11 es el que controla el proceso del muelle #8, y el PLC-5/80 el proceso de compresión del muelle #9. Se detalla que estos controladores se encuentran conectados con un dispositivo de mayor capacidad. No hubo la necesidad de colocar la resistencia de 150 Ω, ¼ W para la implementación de la red, debido a que los módulos DH+ presentes en los procesadores de los PLC-5, quienes eran los nodos de terminación de la red, las contenían internamente.

Capítulo 5. Experimentación

97

Figura 5.2. Modalidad del procesador.

Figura 5.3. Programación del procesador a través del canal 0.

El procesador se colocó inicialmente en el estado programación remota moviendo la llave de activación inicialmente al modo “PROG” y luego se colocó en “REM” (Figura 5.2). Luego se programó el diagrama de escalera en la memoria EEPROM del procesador del PLC-5 respectivamente, utilizando el canal 0 del procesador (CH 0) a través del cable RS-232 (Figura 5.3). Se colocaron todos los interruptores y las variables en los estados iniciales dentro del rango tolerable (estado lógico tolerable), con lo cual se simuló el inicio de la puesta en marcha del sistema de control para el compresor en el muelle. TON

TOF Indicación de “en funcionamiento”

Figura 5.4. Funcionamiento de relés temporizados.

Capítulo 5. Experimentación

98

De la Figura 5.4 se observa la etapa de “WatchDog Timer”, esta se activó al energizarse el temporizador TON. Es importante destacar que ambos temporizadores se configuraron de tal forma que contaran hasta 9 seg (Figura 5.4), esto se hizo de tal forma que hubiera tiempo para colocar el punto de activación del temporizador en el tren de pulsos en la salida O:004/14 del PLC-5, para emprender la alternancia entre los temporizadores y evitar así que se cortara la energía a la tarjeta de salida. Una vez activada esta etapa, se brindó de forma instantánea la referencia de voltaje a la tarjeta de salida y se inició propiamente el funcionamiento del sistema. Los 2 interruptores asociados a las alarmas fueron colocados en su valor tolerable para evitar la ocurrencia de las mismas. El interruptor de presión inicialmente se dejó conectado en sus terminales N.C. para así simular en ese momento que la presión de línea estaba por debajo de la presión deseada por el sistema; todo esto para luego emprender la

GRUPO 4

GRUPO 3

GRUPO 1 GRUPO 2

TARJETA ALIMENTACIÓN

TON TOF

ANALÓGICO

PROCESADOR

compresión al encender el sistema.

TRANSMISOR DE PRESION RELES TEMPORIZADOS STOP

ALARMA CLOP

ALARMA HWT

RELE CLOP SENSOR DE PRESIÓN

RESET START HWT

RECONOCER

INDICACIÓN ENCENDIDO

Figura 5.5. Simulación del sistema de control basado en PLC.

Capítulo 5. Experimentación

99

Al estar todas las variables del sistema en su estado normal se procedió a encender el sistema presionando el botón de color verde (START). Las alarmas que se utilizaron fueron el HWT y el CLOP respectivamente, dejando el resto inhabilitadas tanto por Software como por Hardware. El resto de las alarmas no se utilizaron para fines prácticos y de simulación. La alarma HWT estuvo programada para la dirección O:003/3 en vez de la O:003/1 señalada en la Tabla 4.5, así como su valor de activación fue el de uno “lógico” en vez de cero. En la Figura 5.5 se observa la operación de encendido de los motores del sistema de control, se detalla la indicación de encendido, así como la indicación del relé temporizado TON. Por otro lado, se tiene la identificación de los elementos que componen el sistema de control del compresor del muelle (simulación). Solo se utilizaron 7 de las 16 ranuras del chasis implementado, y las tarjetas utilizadas están presentes desde el procesador, hasta la tarjeta de alimentación. Para efectos prácticos en la simulación de la compresión solo se utilizó un sensor de presión, para la cual se simuló solo una compresión del 50%, asimismo se contó con una bomba de aire, con la cual se le inyectó la presión al sensor.

SOLENOIDE

Sensor de Presión Inyección de aire

Figura 5.6. Simulación de la descarga de aire del sistema de compresión.

Capítulo 5. Experimentación

100

En la Figura 5.6 se observa el sensor de presión y el actuador (la solenoide) relacionados con el manejo de la descarga de aire por parte del compresor. Estos dispositivos se encuentran relacionados directamente con el interruptor de presión APS #1 y el descargador magnético (M.U. #1) en la realidad. Asimismo, en la Figura 5.6 se observa una desconexión de los terminales N.C. del sensor. Esta última acción le indica al PLC que el sistema se encuentra suministrando la presión óptima para la línea. La computadora portátil utilizada para la visualización de las variables del proceso, estuvo conectada inicialmente al canal 0 del procesador del PLC-5 del muelle, de donde se visualizó inicialmente el diagrama de escalera del PLC en modo “REM” o Marcha remota. Esto se hizo para poder observar el funcionamiento del cable RS-232 con y ver su desempeño con respecto a la rapidez de programación y visualización respectivamente.

Indicación marcha remota

Indicación funcionamiento del programa

Figura 5.7.Visualización de la lógica de escalera a tiempo real.

En la Figura 5.7 se observa cómo se visualiza la ejecución del programa a tiempo real dentro del procesador del PLC. Se observa la indicación de marcha remota “REMOTE RUN” así como la indicación del funcionamiento del programa, la cual es el color verde de las de ambos extremos del diagrama de escalera. Asimismo, se abrió el programa de la HMI en el RSView para simular la visualización de las variables por parte del operador del proceso en la cabina de control.

Capítulo 5. Experimentación

101

Para esta parte se configuró el controlador del protocolo DF1 del programa, para poder recibir los datos utilizando el cable RS-232.

Figura 5.8.Visualización a tiempo real de la Pantalla “Menu” de la HMI.

En la Figura 5.8 se observa cómo se ve la HMI para el sistema, inicialmente se observa que no había compresión, los relés temporizados se encontraban en funcionamiento, el servicio de mensajería no estaba activado y no había alarmas dentro del recuadro indicador (“Alarm Banner”). Para la simulación se colocó inicialmente la modalidad de control en AUTO como se observa en la Figura 5.8. Esta señal provino, inicialmente, de una conexión directa de voltaje a la entrada asociada de la misma en el PLC.

Capítulo 5. Experimentación

HAT

VIB

102

20 PSIG HWT

CLOP

0 PSIG

CLOL1

CLOL2 50%

100% Encendido de motores

Figura 5.9. Visualización a tiempo real de la Pantalla “Visualización” de la HMI.

Por otro lado al seleccionar el dibujo del compresor D4-93704 sale la pantalla de las variables del mismo. En la Figura 5.9 se observa la visualización de los elementos del sistema de control del compresor donde se detallan los estados de los sensores HAT, HWT, CLOP y CLOL respectivamente y el gráfico o tendencia relacionado con la presión de la línea. Por último la pantalla de alarmas inicialmente se encontraba sin ninguna actividad, indicando así la ausencia de alarmas para el sistema de compresión. Se realizó la prueba de conversión A/D, utilizando un transmisor de presión de marca “RoseMount”, el cual fue calibrado para trabajar de 0 a 20 PSIG. El mismo se muestra en la Figura 5.10.

Capítulo 5. Experimentación

Bomba de aire

103

Indicación digital de presión

Entrada a módulo analógico Voltaje (+)

Inyección de aire Dren de aire

Figura 5.10. Transmisor de presión de 2 hilos con la bomba de aire.

En la Figura 5.10 se observa el transmisor de presión, así como sus elementos y conexiones. Los terminales relacionados con la alimentación y la transmisión de datos se observan en la parte izquierda de la Figura 5.10, así como la bomba de aire utilizada para la inyección de presión. En la parte derecha de la Figura 5.10 se observa la indicación digital de presión así como la perilla utilizada para el dren de aire de la bomba. Con esta última se inyectó presión al dispositivo digital, lo cual trajo como consecuencia que el indicador digital del mismo fuera en aumento. Se elevó la presión hasta arribar a los 20 PSIG, para luego cesar el bombeo. Se pudo observar también la variación de presión en la tendencia de la HMI como una descarga de aire, parecida a una función exponencial decreciente. Esto se puede detallar en la Figura 5.11.

Capítulo 5. Experimentación

104

Figura 5.11.Variación de la presión de descarga en la tendencia.

En la Figura 5.11 se observa claramente cómo ocurre una descarga de presión debido a la presencia de una fuga en la bomba de aire en un intervalo de tiempo de un minuto y 20 seg; desde 03:15:13 p.m. hasta 03:16:33 p.m. Se debe decir que esta fuga fue producto de un desperfecto de la bomba, sin embargo, con la misma se pudo observar claramente una función de un parámetro físico en la tendencia elaborada. Por otra parte, se procedió a hacer la prueba del funcionamiento del sistema de manejo de alarmas por parte del PLC. Se tomó el interruptor asociado a la alarma CLOP y el mismo se abrió para simular la presencia de la alarma crítica en el sistema.

Cambio de posición CLOP Alarma CLOP

Figura 5.12. Manejo de alarmas.

Capítulo 5. Experimentación

105

En la Figura 5.12 se observa el acontecimiento de una alarma debido a la detección de una entrada fuera de rango, para este caso la baja presión de aceite. Además de la Figura 5.12 se detalla cómo el interruptor cambió de posición comparado con la Figura 5.5. Para simular el correcto manejo de alarmas y observar el funcionamiento de la pila FIFO programada en el PLC, se abrió el otro interruptor asociado al HWT para la generación de una segunda alarma crítica.

Valor Fecha

Hora

Severidad

Etiqueta

Figura 5.13. Ocurrencia de alarmas CLOP y HWT.

En la Figura 5.13 se observa la inclusión de las alarmas 0 y 3 (CLOP y HWT) en la pila. Se observa que se muestra la fecha, la hora, la severidad, la etiqueta o nombre de la misma, así como el valor de la señal asociada para lo cual se generó la alarma. Se colocó la nueva alarma HWT en la pila FIFO de la HMI, mostrándose así la presencia de 2 alarmas críticas para el sistema. Se simuló la solución del problema CLOP cambiando la posición del interruptor a la tolerable para observar lo siguiente. Luego se procedió a presionar el botón de Reconocimiento, para observar cómo se desenvolvía visualmente las alarmas reconocidas y la pila FIFO.

Capítulo 5. Experimentación

106

Figura 5.14. Solución y reconocimiento de alarma CLOP.

Alarma CLOP reconocida

Alarma HWT

Figura 5.15. Indicación visual de alarmas CLOP y HWT.

En la Figura 5.14 se observa la visualización gráfica en la HMI de la solución del problema CLOP, así como el reconocimiento de la misma. Se puede detallar cómo cambia el valor del sensor al solucionarse el problema del bajo nivel de aceite, así como el cambio en la pila FIFO. Por otro lado en la Figura 5.15 se observa la visualización del reconocimiento de alarma para las luces indicadoras de campo. De esta última se detalla el encendido de las 2 luces indicando la presencia de 2 alarmas.

Capítulo 5. Experimentación

107

Luego de proceder con el reconocimiento de las alarmas, se presionó el pulsador de RESET, lo cual trajo como consecuencia el apagado de las indicaciones de reconocimiento, limpiando así las alarmas dentro del programa del PLC. Por otro lado se procedió a realizar simulaciones relacionadas con eventos inesperados o perturbaciones, estas fueron las siguientes: a. El operador de campo reconoce y resetea las alarmas, sin las mismas haberse solucionado. b. El operador de campo pulsa por equivocación el botón de RESET en vez del de Reconocimiento para el manejo de las alarmas. c. Luego de finalizar el reconocimiento de las alarmas (pila vacía) el operador vuelve a reconocer por equivocación. d. No se nivela la baja presión de aceite (CLOP) durante el intervalo de espera para emprender la compresión. e. Que ocurra un fallo en el Software del procesador. f. Que los interruptores asociados a las alarmas, entraran en situación de alarma, salieran y volvieran a entrar. El primer evento se simuló dejando el interruptor CLOP en la posición de “problema” mientras que el HWT se solucionó. Para el fallo del Software se escribió un número negativo para la palabra de posición de los elementos en la pila FIFO Por último con respecto a la situación “f” se tomó el interruptor asociado a la alarma HWT, para el cual se abrió y cerró 2 veces, simulando la entrada en alarma doblemente. Es importante destacar que estos eventos inesperados se encuentran relacionados con perturbaciones del sistema de compresión así como errores por parte del operador, en el desenvolvimiento del proceso. Con estas simulaciones se puede hacer una prueba de robustez por parte del sistema de control. Asimismo se realizaron otras pruebas referentes al correcto funcionamiento de las etapas del sistema. Se realizó una prueba con respecto a la etapa del perro guardián de hardware. Para esta prueba se desconectó el cable de la salida asociada al tren de pulsos de la tarjeta de salida del PLC y se dejó como un abierto (cable al “aire”), simulando así que la tarjeta se “congelaba” para el 0 “lógico” de los pulsos. Con esta prueba se observó

Capítulo 5. Experimentación

el

funcionamiento

del

temporizador

TOF

108

(temporizador

a

la

desconexión)

respectivamente. Por otro lado se hizo la prueba referente al temporizador TON (temporizador a la conexión), para lo cual el cable asociado a la salida del tren pulsos se conectó directamente con el positivo del voltaje DC, con lo cual se simuló que la tarjeta se congeló en 1 “lógico”; esto trajo como consecuencia el apagado del sistema por parte del temporizador. Por último se realizaron las simulaciones pertinentes al sistema de control distribuido, entre los 2 PLC-5 y el ControlLogix. Para esta simulación se conectó la computadora portátil a la tarjeta ControlNet de este último controlador lógico para poder monitorear el servicio de mensajería, así como la caída de comunicaciones. Para esta

Cable DH+

Conector de estación 1770-SC

Tarjeta de salida

Tarjeta Ethernet

Procesador

DH/RIO

Fuente alimentación

Tarjeta Controlnet

etapa se tiene la Figura 5.16.

Cable ControlNet

Figura 5.16. Estructura general del chasis del ControlLogix.

La conexión a la tarjeta ControlNet se observa en la Figura 5.16, así como la utilización del conector de estación 1770-SC entre los dos controladores PLC-5 con la tarjeta DH/RIO del ControlLogix [14]. Se configuró el controlador de red para poder recibir las actualizaciones del nodo referente al procesador del PLC-5/11 simulado como el del muelle. Se configuró este último como nodo 30 (en octal) en la red DH+, el PLC-

Capítulo 5. Experimentación

109

5/80 se configuró como el nodo 00 y el procesador del ControlLogix como nodo 01 específicamente. Por otro lado se realizó la prueba de caída de comunicación entre los 2 PLC-5, desconectando el cable DH+ del controlador que ejercía el papel del controlador de los compresores de tierra. La acción anterior trajo como consecuencia la Figura 5.17.

Figura 5.17. Simulación de caída de comunicación entre los PLC-5.

En la Figura 5.17 se observa la respuesta de la HMI a la desconexión del cable del procesador PLC-5/80B. Es importante destacar que se desconectó el cable DH+ del canal 2A del procesador PLC-5/80, se desconectó el cable asociado al controlador del muelle y como última prueba se removió el conector de la tarjeta DH/RIO del ControlLogix. Con estas pruebas se trató de observar qué tan independiente era el monitoreo del canal de comunicaciones por parte del controlador lógico, al mismo tiempo que controlaba el proceso de compresión.

Capítulo 5. Experimentación

110

PLC-5/80 ControlLogix

Cable DH+

PLC-5/11

CON/OFF/AUTO

Figura 5.18. Simulación del SCD.

En la Figura 5.18 se observa un diagrama del sistema de control distribuido simulado en el laboratorio. Se detallan ambos PLC-5, así como su conexión con el ControlLogix, este último conectado con la computadora portátil a través del cable ControlNet. Asimismo se debe destacar que se colocó un interruptor asociado al CON/OFF/AUTO, el mismo se observa en la Figura 5.18, para realizar la prueba del estado CON y observar la reacción del sistema para este estado irrestricto. Adicionalmente a este montaje se hicieron 2 pruebas relacionadas a la recepción de apoyo por parte del controlador de tierra, utilizando el modelo de sistema de control distribuido. Para la prueba inicial, se programó el PLC-5/80B de los compresores de tierra para que activara una salida discreta a través de su tarjeta de salida, en caso de recibir una palabra diferente de cero para el registro N7:15 respectivamente. La segunda prueba se realizó simulando el protocolo diseñado en la metodología para efectuar la actualización. La acción del envío de mensaje, para ambas pruebas, se hizo conectando 1 “lógico” al punto de entrada O:004/16 (RESPALDO_COMP).

Capítulo 6. Resultados y Análisis de Resultados

111

Capítulo 6: Resultados y Análisis de resultados. El sistema de control funcionó acorde al diseño implementado, comportándose de forma óptima en cada una de las etapas ideadas en la teoría. Los resultados de estas etapas se detallan a continuación. Al colocar la conexión del relé TON a la salida respectiva, los 2 relés temporizados alternaron su indicación de “en funcionamiento” cada 3 seg (mitad del periodo del tren de pulsos del PLC), esto trajo como consecuencia el correcto funcionamiento de la tarjeta de salida gracias a la referencia de voltaje. En la Figura 5.4 se puede observar que para ese instante de tiempo el temporizador en proceso de conteo era el TON respectivamente, debido a la luz de indicación que dispone. El accionamiento del botón de START trajo como consecuencia inmediata la activación del relé relacionado con el encendido de los motores del sistema, conectado a la salida O:004/17; y la luz indicadora de color verde conectado en la salida O:003/17 del PLC. Con este último el operador de campo, al estar realizando sus funciones de mantenimiento en el área, puede visualizar el evento de encendido de motores y el funcionamiento de los mismos durante el desarrollo del proceso. Luego de un conteo de 15 seg. el PLC activó la solenoide (relacionada con el descargador magnético), elemento presente en el sistema real, esto se debió a que el interruptor de presión permanecía cerrado, debido a la conexión N.C. presente en sus terminales, indicando que el valor de presión se encontraba por debajo del óptimo. Es importante destacar que fue un resultado esperado, ya que se encontraba enmarcado dentro del diagrama de estados (Figura 4.24) presente en el diseño del sistema de control. El paso del estado B (transitorio) al C (compresión 50%), se hizo de forma correcta. La solenoide permaneció energizada, hasta desconectarse los cables de los terminales del interruptor (como se observa en la Figura 5.6), o cuando se utilizó la bomba de aire, la cual proveyó la presión necesaria para abrir el interruptor del dispositivo. Con esta última acción se simuló que el compresor de aire niveló la presión de la línea al valor tolerable, para el correcto funcionamiento de los instrumentos del muelle, cesando así la etapa de compresión respectivamente.

Capítulo 6. Resultados y Análisis de Resultados

112

Es importante destacar que así como se escuchaba la abertura tanto del interruptor como la solenoide, debido a la llegada de presión óptima, se observó en la HMI la rotación o animación del ventilador relacionado con el 50% de descarga en sentido horario. Esto trajo consigo el resultado esperado, ya que se pudo observar cómo se actualizaba el estado de compresión dentro de la interfaz. Esta última trae muchas ventajas para el operador, entre ellas, que el mismo puede monitorear el arranque/cese de la compresión a tiempo real, desde la cabina de control, sin necesidad de movilizarse hasta el área. Se puede decir que esta es una de las bondades de la implementación del PLC, con respecto a un diagrama de relés, que la misma se encuentra mucho más orientada al usuario, gracias a que es posible la comunicación con el controlador lógico programable. Adicionalmente el resultado inmediato que se obtuvo en la prueba de alarmas fue el apagado tanto el relé de activación de los motores, la luz verde de indicación de encendido, así como la solenoide de compresión, indicando así el cese del funcionamiento del sistema de compresión de aire, respuesta correcta esperada para la simulación. Inmediatamente después del cese del funcionamiento, se encendió la luz roja asociada a la alarma del CLOP y emprendió su función de intermitencia tal y como se había programado, mostrándose tanto encendida como apagada por un intervalo de 1 seg. Utilizando este método de visualización de alarma, se le alerta al operador de campo de la situación acontecida, para que el mismo tome acciones en el asunto. Además se visualizó la generación de la alarma en la pantalla y su colocación en la pila FIFO, tanto para la HMI como para el programa de lógica de escalera presente en el procesador configurado como REM. Por otro lado al presentarse la alarma HWT, para el sistema de compresión, se siguió visualizando la alarma inicial CLOP, funcionamiento correcto, ya que el PLC toma solo la alarma que se encuentra en la base de la pila y la muestra en su representación visual. Es importante destacar que la acción de “reconocer” la alarma trajo como consecuencia que la luz indicadora asociada al CLOP se quedara fijo encendido. Con esta última acción se indicó el reconocimiento de la alarma por parte del operador; asimismo de forma inmediata el bombillo asociado a HWT emprendió su

Capítulo 6. Resultados y Análisis de Resultados

113

función de encendido/apagado. Si se observa la pantalla del programa RSView (Figura 5.14) se puede detallar la actualización de la pila FIFO, en donde el número para la alarma HWT (número 3) pasaba a ser la base de la pila. Asimismo, este bombillo permaneció en intermitencia hasta que se presionó nuevamente el botón de reconocimiento, lo cual trajo como consecuencia que ambas luces indicadoras permanecieran encendidas para la visualización de campo. De esta simulación se observó que el sistema cumplió con el diagrama de alarmas presente en la Figura 4.27, así como con las norma PDVSA k-343, brindando la secuencia de la ocurrencia de las alarmas, tal y como se esperaba. Asimismo con esta simulación se comprobó el óptimo funcionamiento de la instrucción de “detección de diagnóstico” presente en el diagrama de escalera, con la cual se simplifican líneas de programa y la visualización de las alarmas se logra de una forma mucho más eficiente. Con respecto a la simulación de los eventos inesperados o perturbaciones durante el desenvolvimiento del proceso, se obtuvo como resultado para el primero que al accionar el botón de “Reconocer” doblemente indicando el reconocimiento de la solución de las alarmas CLOP y HWT, ambas indicaciones se quedaron fijas encendidas, como era de esperarse; empero, cuando se pulsó el botón de RESET, se apagó solo la indicación de HWT, mientras que la del CLOP volvió a mostrarse en el sistema. Es importante destacar que en la HMI se observa verdaderamente si se soluciona el problema o no, debido a que el estado de la alarma se puede visualizar en la pantalla de alarmas. Esta prueba es de suma importancia en caso de que el operador no solucione el problema antes de reconocer la alarma, la misma entrará nuevamente en la pila de alarmas. Para el segundo evento, debido a la implementación del diagrama de escalera, el programa continuó sin cambiar su estado actual. El estado del sistema permaneció invariante debido a que internamente solo ocurre el reset de las indicaciones si y solo si la pila FIFO se encuentra vacía. Para el tercer evento o de “reconocimiento”, se obtuvo como resultado que el programa continuó su ejecución normal, debido a la implementación en el diagrama de escalera. Es importante destacar que la instrucción para la pila FIFO, evita que el procesador entre en fallo de Software, en caso de que se tratase de remover un valor de la

Capítulo 6. Resultados y Análisis de Resultados

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misma, estando vacía. Con esta implementación se asegura la confiabilidad del sistema, haciendo que el mismo sea robusto a los errores por parte del usuario. Con los resultados obtenidos de estos tres primeros eventos por parte de errores del usuario, se puede afirmar que el sistema de control diseñado se encuentra enmarcado dentro de las características de tolerante a fallas, haciéndolo confiable en su papel de control. Con respecto a la cuarta situación, el relé y el bombillo indicador de encendido de motores, se activaron inmediatamente (después de accionar el botón de encendido), sin embargo luego de los 15 segundos de espera por nivelación de la presión de aceite, estos se apagaron, para luego presentarse el encendido de la luz indicadora de la alarma de CLOP. De esta prueba se observa el poder del PLC sobre el proceso, el cual chequea constantemente los cambios de estado de las entradas. Adicionalmente para el fallo de Software, el procesador entró en modo de fallo y a su vez, se desactivaron todas las salidas llevando al sistema a un estado de estabilidad. Con esta prueba se comprobó la correcta configuración del procesador del PLC. La reacción del sistema de control para el último evento fue la de almacenar dos veces la misma alarma dentro de la pila FIFO. En esta situación el operador debe solucionar el problema y presionar doblemente o las veces que se haya efectuado la alarma, para removerla de la pila. Tanto la indicación de campo como la de la cabina de control, se puede observar para esta situación que se puede incluir cuantas veces ocurra una misma alarma dentro de la pila, esto puede servir para efectos de estudio de las causas de falla para el sistema de compresión. Es importante destacar que con el sistema de relés no se podía observar esta situación. Con la simulación de los eventos inesperados o perturbaciones se obtuvieron resultados óptimos a la robustez del sistema de control implementado, el cual preserva la estabilidad a los eventos acontecidos Un evento que no fue posible simular, debido a que el mismo depende directamente del funcionamiento del proceso, fue el caso en que el interruptor de presión APS se desconectara o presentara algún problema evitando así que el PLC recibiera la señal de cese de la compresión. El problema que se puede presentar es ¿hasta cuándo comprime el compresor?. Analizando y discutiendo esta situación conjuntamente con los

Capítulo 6. Resultados y Análisis de Resultados

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encargados del proceso se derivaron dos soluciones, la primera se encuentra relacionada con la parte mecánica del compresor. Al ocurrir una situación de sobrepresión en el sistema, ocurre una subida abrupta de la temperatura del aire, debido a la relación proporcional entre presión y temperatura, para lo cual el PLC controlará el sistema con los sensores de temperatura de aire o agua respectivamente. La otra solución es que el operador en la cabina de control observe la ocurrencia de la situación debido a la alarma generada fuera de rango en la HMI como producto de la visualización de la presión en la línea por parte del transmisor de presión presente en el área. De allí se puede justificar la importancia del muestreo analógico de la presión de la línea, lo cual asegura que el proceso se encuentre sobre-vigilado, brindando así alta disponibilidad del mismo. Por otro lado el resultado que se obtuvo de la desconexión del cable en la etapa de “WatchDog Timer”, fue que el configurado como TOF emprendió su conteo hasta 9 seg y al finalizar, desconectó la referencia de voltaje a la tarjeta de salida, lo que trajo como consecuencia inmediata, el apagado del sistema; implicando el apagado de los motores del compresor más la solenoide de la compresión. Con esta prueba se aseguró el correcto funcionamiento de ambos temporizadores para esta etapa de Perro guardián, evitando que el sistema de control arribara a estados inestables en caso de “congelamiento” de la tarjeta de salida, en cualquiera de los estados lógicos. Es interesante señalar la importancia que tuvo la conexión del interruptor CON/OFF/AUTO directo a la referencia de voltaje de la tarjeta, ya que al ocurrir la desconexión de voltaje, no solo la referencia se va a cero en la tarjeta, sino que influye sobre la lógica inicial internamente en el programa apagando al sistema; lo cual además apaga el bombillo de indicación de encendido. Si no hubiese habido esta conexión, se hubieran apagado los motores más la compresión, pero hubiese seguido la indicación de encendido (debido a que la salida está en otra tarjeta); todo esto debido a que internamente el programa sigue observando que no hay problema con la lógica principal. Esto pudiera causar confusión en los operadores de campo en el área. Asimismo, debido a la implementación de la entrada (RELE), por parte de un interruptor del WatchDogTimer al programa principal, se aseguró el cese de las funciones por la activación de esta etapa. Para efectos de la actualización del sistema se pueden tomar las 2 posibilidades, conectar el CON/OFF/AUTO en la referencia de voltaje brindada para la etapa de

Capítulo 6. Resultados y Análisis de Resultados

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apagado o dejar conectado el interruptor a un voltaje fijo y colocar la entrada RELE para el programa. Se debe decir que estas solucionen dependen si se quiere utilizar o no un tornillo de entrada del PLC. Por otro lado se obtuvieron los resultados esperados con respecto al estado irrestricto, de donde el sistema de control prosiguió con la compresión sin importar la generación de alarmas durante su funcionamiento. Es importante decir que antes de colocar al sistema en la modalidad de “CON”, se colocó el interruptor en “OFF” , lo que trajo como consecuencia que se apagara la compresión y los motores respectivamente, resultado esperado. Una mejora sustancial que se efectúa con la sustitución del sistema de control a uno moderno es que desde el ControlLogix. Se pudo programar los 3 PLC utilizando la tarjeta ControlNet, con su cable asociado y la tarjeta de la computadora. Se pudo programar el PLC que estaba haciendo el papel del muelle, el de tierra y hasta el ControlLogix, todos estos, con una sola conexión desde un punto de visualización el cual era un computador. Esta es una de muchas grandes bondades que trae la implementación de una arquitectura de control basada en PLC. Si se compara este método con el RS-232 se obtiene que el ControlNet no solo es más rápido para la programación de los procesadores, sino que permite la programación de “n” cantidad de nodos que se encuentren conectados al chasis del ControlLogix, sin necesidad de estar conectado físicamente al canal del nodo. Se puede decir entonces que la tarjeta ControlNet llena las deficiencias presentadas por el RS-232, brindando mayores ventajas para la programación y visualización de las variables de los procesos. Por otro lado con respecto a la prueba de caída de comunicación se pudo observar cómo apareció el aviso en la HMI “No Com”, así como la alarma generada en la pantalla específicamente. Con esto se puede demostrar lo robusto que es el sistema de comunicaciones de estos controladores, el cual posee constantemente un chequeo de comunicación, aparte del programa de control de los mismos. Gracias a esta plataforma de comunicaciones independiente del resto de las secuencias del programa de control, se puede tener una visualización del estado de conexión entre ambos PLC, así como el estado del canal de comunicaciones, entre otras funciones de este módulo. Se asegura mayor confiabilidad con respecto al monitoreo de las variables del sistema de control, como el respaldo mecánico en caso de que ocurra un

Capítulo 6. Resultados y Análisis de Resultados

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problema para el sistema de compresión del muelle. Es importante destacar que sin importar qué medio físico se desconecte, así sea el del muelle o el de tierra, se registra directamente para la interfaz una alarma asociada al evento, así como una visualización de la misma. Se simuló la implementación de un sistema de control distribuido, relacionando los 3 controladores dentro de una red DH+. Con estas pruebas queda demostrado lo importante de la comunicación horizontal entre los 2 PLC-5, los cuales se comunicaron sin necesidad de pedir permiso al ControlLogix. Por otro lado se corroboró el pequeño protocolo implementado para el servicio de mensajería, el cual funcionó de forma óptima en el desempeño del proceso, ya que la red de comunicaciones se colocó en verde, así como se emprendió la animación referente al respaldo mecánico por parte de los compresores de tierra. Así haya sido una simulación, la implementación anterior es factible dentro del área de despacho, debido a que se cuenta con los elementos necesarios para su funcionamiento. Se comprobó la importancia de la HMI para este servicio, brindando la indicación de mensajería en la misma. Asimismo queda asegurada la inclusión del proceso de compresión de aire del muelle #8 con los demás procesos del área de despacho de la planta, que para el caso de la simulación fue el proceso de compresión del muelle #9, lo cual se había planteado inicialmente como ventaja de este nuevo sistema de control. Por último se debe destacar que se pudo observar cómo variaba la presión de la línea en la tendencia de la interfaz, se detalló con suma claridad el comportamiento de la descarga de aire, como consecuencia de una fuga presente en la misma, esto último se supuso, ya que la bomba de aire no mantenía la presión de forma constante. Es importante decir que así como se visualizó a tiempo real la variación exponencial del parámetro presión, esto se pudo haber hecho con muchos otros como temperatura, nivel, etc., mostrando así la importancia de este nuevo diseño de control.

Capítulo 7. Conclusiones y Recomendaciones

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Capítulo 7: Conclusiones y Recomendaciones. El sistema de control basado en PLC-5 respondió acorde a los lineamientos de su diseño teórico, el mismo preservó la filosofía de control del sistema existente y trajo consigo nuevas funciones como el manejo de las alarmas por parte del usuario, la utilización de un canal analógico para la supervisión de la presión de línea y el servicio de mensajería, este último como consecuencia de la propuesta de implementación de sistema de control distribuido. Con estas nuevas funciones se puede mejorar la supervisión del sistema de compresión. Con el PLC se integra el sistema de control electrónico a la red de comunicaciones de la planta de fraccionamiento y despacho, evitando así el aislamiento de éste, con el resto de los procesos industriales. Ya que al existir mayor interconexión sistémica, se tiene un manejo más adecuado de los sistemas interconectados, mejorando así la eficiencia del área de despacho apegado a los objetivos de calidad ISO 9001:2000. Por otra parte, es factible la ubicación física de la actualización en el panel de control de la lógica de relé por otra basada en controladores lógicos, ya que presenta el espacio necesario para la colocación del PLC dentro de ese panel, además hay una tubería blindada a prueba de explosión conectada a la cabina de control, por donde se puede enviar el cable de comunicación DH+. La longitud de esta tubería cumple con los requerimientos técnicos de la implementación de estas redes, ya que no supera los 30 m de distancia, lo que implica que el cable de derivación se puede colocar en la red. Mediante la colocación del PLC se disminuyen los puntos de falla frecuentes con respecto a los cables conectados a los relés, ya que quedan centralizados en las tarjetas del PLC. En el sistema de control actual no se puntualiza las fallas del proceso de compresión, debido a que no dispone de una visualización de alarmas de fácil detección. Además, si se apaga el sistema debido a la activación de uno de los relés de la lógica principal de encendido, es difícil determinar con certeza la ubicación del punto de falla, lo que le retarda la actuación del operador para solucionar el problema. El PLC puntualiza estas fallas por diferentes métodos, tanto gráficos como por Hardware, lo cual hace más eficiente la solución de los problemas, en el momento de ocurrencia. Se puede

Capítulo 7. Conclusiones y Recomendaciones

119

concluir que con esta modificación se puede mejorar el sistema de manejo de alarmas, haciéndolo más eficiente y preciso para el proceso de compresión. Es importante resaltar que la elaboración de la lógica de control del PLC, especialmente el diseño del manejo de las alarmas con la instrucción “detección de diagnóstico”, fue concebido de tal forma para que fuera fácil la inclusión de futuras alarmas, sin necesidad de insertar nuevos renglones de diagrama de escalera, haciendo más eficiente y cómodo el programa implementado. Asimismo, si se requiere anexar nuevas alarmas o pre-avisos, sólo es necesario la modificación de la referencia de monitoreo, así como la indicación del cambio de estado que debe ocurrir para la activación de la alarma. El programa fue elaborado adaptado al usuario o supervisor. A través de la implementación del PLC se evita la falta de componentes descontinuados u obsoletos atinentes a los relés, ya que es mucho más factible conseguir repuestos relacionados con las tarjetas del mismo en el mercado que repuestos para los relés. Asimismo el controlador programable se adapta a las condiciones hostiles del ambiente debido a que está hecho para ubicarse en clase I división 2, Grupos B, C y D. Mediante la implementación de los controladores lógicos programables se pudo elaborar el diseño de un sistema de Control distribuido, facilitado por la configuración de control del PLC sobre el proceso de compresión. Esto trae como ventaja una mayor eficiencia en la producción, ya que por ser una estructura descentralizada, se evita la pérdida de tiempo para efectuar una maniobra específica dentro del desenvolvimiento del proceso, y así el controlador efectúa acciones inteligentes sobre el proceso de compresión, sin necesidad de personal supervisor. Este diseño de SCD es sumamente factible para la aplicación del sistema de despacho muelle, ya que tiene todas las herramientas necesarias, para aplicarse en el área de despacho del producto. Otro beneficio obtenido fue que la aplicación del controlador lógico facilita el cambio de la lógica sin necesidad de hacer re-distribuciones espaciales, ya que la misma se hace directamente por Software y no por Hardware. Debido a la implementación de la interfaz gráfica, ahora los operadores pueden monitorear desde la cabina de control, las variables relacionadas al proceso de compresión y hacer un reporte más completo de las alarmas y por ende de los demás eventos que queden en el desarrollo de este proceso de compresión.

Capítulo 7. Conclusiones y Recomendaciones

120

Con la puesta en marcha de un sistema anexado de “WatchDog Timer” o apagado por hardware, el sistema se hace más confiable, debido a que preserva la estabilidad del proceso, en el caso de que el PLC falle. Además esto cumple con la norma PDVSA k-360 en cuanto a circuitos de protección respecta. Con la concepción modular del PLC se puede aumentar el número de variables a monitorear dentro del proceso, con la alternativa de que con ese diseño se puede programar y reprogramar los diagramas de escalera. Además que con el cumplimiento del 20% extra de E/S dejado para el sistema de control, es factible la expansión para el controlador lógico. Al incluir de la tarjeta DH/RIO del ControlLogix, se pudo observar cómo se desenvolvió el programa para el PLC-5/11, así como también el estado de las variables binarias y analógicas, mediante una visualización gráfica como si fuera un computador o también por el Panel-View. Asimismo, con la modalidad de REM del PLC, se puede reprogramar sin necesidad de acudir al panel de control, a través de la tarjeta DH/RIO presente en el chasis del ControlLogix, ubicado en la cabina de control. La configuración de maestría flotante de la red DH+, aplicado al servicio de mensajería no solo se puede enviar mensajes a otro PLC, sino que también el otro PLC distinto puede leer los registros de memoria presentes en el dispositivo del muelle. Esto puede ser útil en el caso que se quisiera monitorear alguna variable física del proceso, como por ejemplo la presión de la línea suministrada a los instrumentos del muelle #8. Otra ventaja importante es que mediante el intercambio horizontal de información entre los 2 PLC que controlan los procesos de compresión, se evita la pérdida de tiempo en la comunicación, producto del retardo de la acción del permisivo del controlador principal ControlLogix. Otros beneficios de la implementación del sistema de control basado en PLC, es que con el programa RS-View, se pueden generar reportes diarios, semanales, etc, tanto de las alarmas acontecidas como de las variables del proceso de compresión durante su funcionamiento, todo esto en una base de datos de procesos de la empresa. Con esta consolidación de información se pueden elaborar mejores programas de mantenimiento para los procesos de compresión. Es importante resaltar que al módulo analógico, se le

Capítulo 7. Conclusiones y Recomendaciones

121

pueden agregar muchas más variables a monitorear, para así tener un control mucho más elaborado y un monitoreo más robusto del proceso. El sistema de control no solo es importante para controlar eficientemente el proceso de compresión, sino que también con su implementación se puede extender la vida útil del compresor, evitando así que se deterioren sus componentes internos. Es recomendación factible la inclusión del PLC-5 que controla a los compresores de tierra dentro de la red de comunicaciones DH+, ya que su configuración como nodo dentro de la misma, permite habilitar el servicio de mensajería del PLC-5 a implementar en el muelle, así como aprovechar las bondades de la comunicación entre controladores descentralizados o distribuidos. Es recomendable asimismo realizar un estudio de factibilidad técnica para la implementación del respaldo mecánico y así definir objetivamente la opción a utilizar, bien sea el tanque de nitrógeno o del servicio de mensajería. Por razones de seguridad se recomienda colocar una clave de acceso al programa del PLC que controla el sistema de compresión del muelle, ya que al mismo se le puede acceder mediante la tarjeta ControlNet desde la cabina de control. Con esta restricción se evita que personas ajenas al proceso puedan hacer modificaciones al programa lo que conllevará a una inestabilidad del sistema de compresión. Se recomienda la utilización de tarjetas Ethernet para tener el acceso al controlador del muelle desde cualquier punto de red con solo la utilización de la dirección IP del ControlLogix. De esta forma se permite que se pueda acceder al desarrollo del proceso en otras áreas diferentes a la del despacho del producto. Por último se recomienda dictar cursos de capacitación a los operadores y rediseñar a los talleres y laboratorios de acuerdo con la nueva tecnología a implementar, para actualizarlos con respecto a la implementación de PLC.

Capítulo 8. Referencias Bibliográficas

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Capítulo 8: Referencias Bibliográficas: [1]

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LOGICACOMPRESOR4FINAL LAD 2 -

0000

--- Total Rungs in File = 30

REFERENCIA INICIAL COLOCACION DE LAS REFERENCIAS PARA DETECTAR ALARMAS MAS LA REFERENCIA DE TRANSFERENCIA DE BLOQUES First scan of ladder or SFC step S:1 MOV Move 15 Source 254 254< Dest N7:50 0< MOV Move Source Dest

Page 1

1024 1024< N7:22 1024<

Tuesday, January 09, 2007 - 13:14:58

LOGICACOMPRESOR4FINAL LAD 2 -

0001

Page 2

--- Total Rungs in File = 30

ACTUALIZACION REFERENCIA CLOP LUEGO DE CUMPLIRSE LOS 5 SEG REGLAMENTARIOS SE ACTUALIZA EL BIT DE REFERENCIA PARA LA ALARMA CLOP T_ESPERA FLANCO0 BIT_CLOP T4:0 B3:4 N7:50 ONS L DN 3 0

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LOGICACOMPRESOR4FINAL LAD 2 -

0002

Page 3

--- Total Rungs in File = 30

TEMPORIZADOR PARA APAGADO POR HARDWARE Temporizador utilizado para generación de pulsos, para permitir el apagado por Hardware de la tarjeta del PLC T4:3 TON Timer On Delay DN Timer T4:3 Time Base 1.0 Preset 3< Accum 0<

EN DN

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LOGICACOMPRESOR4FINAL LAD 2 -

0003

--- Total Rungs in File = 30

PULSOS EN CASO DE QUE SE CONGELE EL PLC PULSOS DE PERIODO 3 SEG EN CASO DE QUE LA TARJETA DE SALIDA DEL PLC SE CONGELE PULSOS T4:3 O:004 B3:10 ONS DN 14 1 PULSOS O:004 14

Page 4

B3:10 ONS 1

PULSOS O:004 L 14 PULSOS O:004 U 14

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LOGICACOMPRESOR4FINAL LAD 2 -

--- Total Rungs in File = 30

CONFIGURACION MODULO ANALOGICO CHEQUEAR LOS REGISTROS N7:20. First scan of ladder or SFC step S:1 0004 15

Page 5

BTW Block Transfer Write Module Type Generic Block Transfer Rack 000 Group 0 Module 0 Control Block BT11:0 Data File N7:20 Length 5 Continuous No Setup Screen

EN DN ER

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LOGICACOMPRESOR4FINAL LAD 2 -

0005

Page 6

--- Total Rungs in File = 30

LECTURA DE DATOS CADA VEZ QUE EL BIT "LISTO" DEL TEMPORIZADOR SE ESTABLECE SE LEEN LOS VALORES DEL MODULO T_MUESTREO FLANCO1 T4:2 B3:9 BTR ONS Block Transfer Read DN 0 Module Type Generic Block Transfer Rack 000 Group 0 Module 0 Control Block BT11:100 Data File N7:30 Length 5 Continuous No Setup Screen

EN DN ER

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LOGICACOMPRESOR4FINAL LAD 2 -

--- Total Rungs in File = 30

RESETEO DE ALARMAS SE RESETEAN SOLO LOS BITS ASOCIADOS A LAS ALARMAS DEL 0 AL 9 RESET VACIO I:002 R6:2 0006 0

EM

AND Bitwise AND Source A B3:11 0000000000000000< Source B 1111110000000000 -1024< Dest B3:11 0000000000000000< CLR Clear Dest

MOV Move Source Dest

Page 7

R6:2.POS 0<

254 254< N7:50 0<

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LOGICACOMPRESOR4FINAL LAD 2 -

--- Total Rungs in File = 30

LOGICA DE ENCENDIDO DE MOTORES AL ACCIONAR "START" SE HABILITA EL TEMPORIZADOR PARA ENCENDIDO DE COMPRESION START STOP I:002 I:002 0007 1 HAB_T_ES T4:0

2 ENCENDIDO_MOTORES O:004

EN

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HWT I:001

HAT I:001

CLOL I:001

VIB I:001

AUTO I:002

RELE I:002

1

2

3

11

5

11

CON I:002 4 TON Timer On Delay Timer T4:0 Time Base 1.0 Preset 15< Accum 0<

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EN DN

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LOGICACOMPRESOR4FINAL LAD 2 -

--- Total Rungs in File = 30

ENCENDIDO MOTORES LOS MOTORES SE MANTIENEN ENCENDIDOS SI "CLOP" LLEGA AL NIVEL TOLERABLE LUEGO DE QUE FINALICE TIEMPO DE ESPERA HAB_T_ES T_ESPERA PRESION_LINEA INDI_ENCENDIDO T4:0 T4:0 I:002 B3:11 0008 EN

DN CLOP I:001 0

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6

15 ENCENDIDO_MOTORES O:004 17

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LOGICACOMPRESOR4FINAL LAD 2 -

--- Total Rungs in File = 30

COMPRESION DISPOSITIVO COMPRIME EN 50 O EN 100 % DEPENDIENDO DEL SENSOR ACTIVADO ENCENDIDO_MOTORES T_ESPERA AUTO APS1 O:004 T4:0 I:002 I:001

R_MECANICO B3:7

0009 17

DN

5

16

0

CON I:002 4 RESPALDO_NIT O:004 15

APS2 I:001 17

COMPRE100 O:004 1 INDI_100 O:004 10 COMPRE50 O:004 0 INDI_50 O:004 7

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LOGICACOMPRESOR4FINAL LAD 2 -

--- Total Rungs in File = 30

MUESTREO DE ENTRADAS TEMPORIZADOR PARA MUETREAR EL SLOT DE ENTRADAS T_MUESTREO T4:2 0010 DN

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TON Timer On Delay Timer T4:2 Time Base 0.01 Preset 75< Accum 215<

EN DN

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LOGICACOMPRESOR4FINAL LAD 2 -

--- Total Rungs in File = 30

BIT DE INHIBICION ESTABLECIDO PARA QUE SE DETECTE UNA DIFERENCIA POR SCAN R6:0 0011 IN

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LOGICACOMPRESOR4FINAL LAD 2 -

--- Total Rungs in File = 30

DETECCION DE CAMBIO DETECTA CAMBIO EN LAS ENTRADAS DEPENDIENDO DE SU REFERENCIA T_MUESTREO T4:2 0012 DN

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DDT Diagnostic Detect Source #I:001 Reference #N7:50 Result #N7:0 Control R6:0 Length 10< Position 0< Control R6:1 Length 10< Position 0<

EN DN FD IN ER

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0013

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--- Total Rungs in File = 30

SALTO CONDICIONAL EL PROGRAMA SALTA HASTA EL FINAL (INSTRUCCION MOV) SI NO SE DETECTA CAMBIO O SI NO HAY ALARMAS EN LA PILA DETECT SALTO R6:0 EQU Q2:0 JMP Equal FD Source A R6:2.POS 0< Source B 0 0<

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LOGICACOMPRESOR4FINAL LAD 2 -

0014

--- Total Rungs in File = 30

INSTRUCCION AUXILIAR DE DETECCION Se utiliza una sustracción para tomar correctamente el número de alarma de la pila de DDT DETECT R6:0 NEQ Not Equal FD Source A R6:1.POS 0< Source B 0 0<

SUB Subtract Source A Source B Dest

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R6:1.POS 0< 1 1< N7:5 0<

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LOGICACOMPRESOR4FINAL LAD 2 -

--- Total Rungs in File = 30

INSTRUCCION DE ESTADO DE ALARMA EN EL BIT B3:1.0 SE COLOCA EL ESTADO DE LA ALARMA DETECTADA N7:[N7:5] DETECT R6:0 0015 FD

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BTD Bit Field Distributor Source I:001 0< Source Bit N7:[N7:5] Dest B3:1 0000000000000001< Dest Bit 0 Length 1

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0016

--- Total Rungs in File = 30

APILAMIENTO SI SE DETECTA EL CAMBIO DE ESTADO DE ACUERDO A LA ALARMA CORRESPONDIENTE ENTONCES SE APILA EL NUMERO DE LA MISMA EN LA PILA FIFO BIT_ESTADO DETECT LISTO_PILA B3:1 GEQ R6:0 R6:2 Grtr Than or Eql (A>=B) 0 Source A N7:[N7:5] FD DN 0< Source B 9 9<

LEQ Less Than or Eql (A=B) Timer On Delay DN Source A R6:2.POS Timer T4:1 DN 0< Time Base 1.0 Source B 1 Preset 1< 1< Accum 0<

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LOGICACOMPRESOR4FINAL LAD 2 -

0018

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--- Total Rungs in File = 30

OFFSET SE SUMA UN OFFSET PARA COLOCAR EL BIT EN LA UBICACION DESEADA (SE UTILIZA PARA EVITARSE LA INSTRUCCION "BTD" LISTO_T_AL T4:1 ADD Add DN Source A 176 176< Source B N7:51 0< Dest N7:15 0<

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0019

--- Total Rungs in File = 30

PULSOS DE ALARMA SE GENERAN LOS PULSOS DE ALARMA "LATCHEANDO" Y "DESLATCHEANDO" BITS. EL PERIODO DE LA SEÑAL CUADRADAQUE SE GENERA ES DE 2 SEG ESPECIFICAMENTE LISTO_T_AL BIT_ALARMA FLANCO_AL BIT_ALARMA T4:1 B3 B3:10 B3 ONS L DN [N7:15] 0 [N7:15] BIT_ALARMA B3 [N7:15]

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FLANCO_AL B3:10 ONS 0

BIT_ALARMA B3 U [N7:15]

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0020

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--- Total Rungs in File = 30

RECONOCIMIENTO DE ALARMA AL OPERADOR RECONOCER UNA ALARMA, LA MISMA SE EXTRAE DE LA PILA RECONOCER FLANCO2 I:002 B3:4 ONS 3 0

FFU FIFO Unload FIFO #N7:51 Dest N7:17 Control R6:2 Length 9< Position 0<

EU DN EM

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LOGICACOMPRESOR4FINAL LAD 2 -

0021

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--- Total Rungs in File = 30

ESTABLECIMIENTO DEL BIT DE ALARMA AL RECONOCERSE LA ALARMA, SU BIT SE DEJA "ESTABLECIDO" PARA INDICAR SU RECONOCIMIENTO RECONOCER I:002 BTD Bit Field Distributor 3 Source 1 1< Source Bit 0 Dest B3:11 0000000000000000< Dest Bit N7:17 Length 1

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0022

Page 23

--- Total Rungs in File = 30

ACTUALIZACION DE SALIDAS LAS SALIDAS SE ACTUALIZAN CON LA INSTRUCCION "MOV" SALTO Q2:0 LBL

MOV Move Source B3:11 0000000000000000< Dest O:003 0<

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--- Total Rungs in File = 30

ACTIVACIÓN RESPALDO MECÁNICO Si se activa el sensor de baja presión de línea, entonces se busca el respaldo mecánico, en este caso el de nitrógeno. Asimismo se escribe 50 en el archivo N7:40 para enviarlo al PLC de los compresores de tierra PRESION_LINEA ENCENDIDO_MOTORES RESPALDO_NIT I:002 O:004 O:004 0023 6

17

15 INDI_NIT O:004 11 MOV Move Source Dest

50 50< N7:40 0<

R_MECANICO B3:7 L 0

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--- Total Rungs in File = 30

APAGADO POR HARDWARE EN CASO DE QUE LA TARJETA DE SALIDA SE "CONGELE" LOS RELÉS TEMPORIZADOS APAGAN POR HARDWARE RELE INDI_RELE I:002 O:003 0024 11

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LOGICACOMPRESOR4FINAL LAD 2 -

--- Total Rungs in File = 30

ESCRITURA PARA CESE DE RESPALDO PRESION_LINEA I:002 0025 6

EQU Equal Source A Source B

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N7:61 0< 50 50<

MOV Move Source Dest

0 0< N7:40 0<

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LOGICACOMPRESOR4FINAL LAD 2 -

--- Total Rungs in File = 30

ENVIO MENSAJE 0026

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MSG Read/Write Message Control MG14:0 Setup Screen

EN DN ER

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LOGICACOMPRESOR4FINAL LAD 2 -

--- Total Rungs in File = 30

RECEPCIÓN DE MENSAJE T_MUESTREO T4:2 0027 DN

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MSG Read/Write Message Control MG14:100 Setup Screen

EN DN ER

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--- Total Rungs in File = 30

CHEQUEO POR ACK DE CESE DEL RESPALDO Cese del respaldo por parte de los compresores de tierra. MG14:100 0028 DN

EQU Equal Source A Source B

0029

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N7:60 0< 20 20<

EQU Equal Source A Source B

N7:61 0< 0 0<

B3:30 ONS 0

R_MECANICO B3:7 U 0

END

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-1-

Continuación Apéndices. A.2. Explicación por renglón de la lógica del RSLogix5 Renglón 0000: “REFERENCIA INICIAL” Se colocan las referencias tanto para la detección de cambio de estado para los primeros 6 bits de la entrada, como para la configuración del canal analógico. Con respecto a la detección de alarmas tenemos que la referencia es de “0” respectivamente debido a que el estado normal de los sensores que miden las variables es cero. Sin embargo es importante destacar que con respecto al sensor referente al CLOP, su bit de referencia se actualiza en el siguiente renglón. La escritura en la dirección N7:22, se realiza para tomar los valores por parte del convertidor en el formato de complemente a 2. Se debe señalar que estas escrituras en memoria solo se hacen para el primer escán del programa de la lógica, en donde el bit S:1.15 se establece. Para el resto de la corrida del programa el bit se restablece, no ejecutándose las instrucciones de escritura.

Renglón 0001: “ACTUALIZACION REFERENCIA CLOP”

Este renglón actualiza la referencia del sensor CLOP estableciendo el bit N7:50.0. Es importante destacar que esta actualización se realiza luego de haberse cumplido el tiempo reglamentario para la espera de la nivelación de la baja presión de aceite y emprendimiento de la compresión. Asimismo se tiene una instrucción “ONS” con la cual se mantiene el renglón en 1 “lógico” por el escán en donde el bit de “efectuado” del temporizador T4:0 presenta un flanco de subida.

Renglón 0002: “TEMPORIZADOR PARA APAGADO POR HARDWARE”

Este renglón es utilizado para generar pulsos de periodo 6 seg específicamente para el “WatchDog” de hardware o apagado por hardware. Se observa que siempre que el bit de efectuado del temporizador T4:3 esté en cero, activará al temporizador gracias al contacto normalmente cerrado al cual se encuentra asociado, reseteándolo cada vez que

-2arribe al valor predeterminado de conteo. Cuando se llega a este valor el temporizador se resetea al negarse el 1 “lógico” con el contacto normalmente cerrado. Luego de resetearse, el temporizador se activará para el próximo escán cuando se niegue nuevamente el “cero” del bit de efectuado en el contacto N.C. y así sucesivamente. Esto se hace para generar pequeños pulsos con el bit de “efectuado del temporizador”, los cuales luego se utilizarán para la generación de los pulsos.

Renglón 0003: “PULSOS EN CASO DE QUE SE CONGELE EL PLC”

En este renglón se crean los pulsos periódicos, gracias a la generación del pequeño pulso con el bit de efectuado en el renglón anterior. Se observa que si O:004/14 se encuentra en cero y el bit de efectuado se establece entonces la instrucción ONS hará que se mantenga el O:004/14 establecido (instrucción L) hasta que vuelva nuevamente el bit de efectuado a establecerse, en cuyo caso al hacer “AND” lógico con el O:004/14, el renglón restablecerá este último con la instrucción “U”. Así continúa ejecutándose este proceso generando así los flancos de subida y de bajada conllevando a los pulsos periódicos. Es importante destacar que el periodo de los mismos es de 6 seg respectivamente, ya que, para la generación de 2 flancos de subida hacen falta 2 establecimientos del bit de efectuado del temporizador.

Renglón 0004: “CONFIGURACIÓN DEL MÓDULO ANALÓGICO”

Se debe señalar que la instrucción BTW o de “escritura en bloques “ se realiza solo para el primer escán del programa y la misma se ejecuta para la configuración del canal de entrada del convertidor A/D de 12 bits. Específicamente se configura el mismo para recibir valores de corriente de 4 a 20 mA, en complemento a 2 y para el primer canal de la tarjeta del módulo analógico. Es importante señalar que se utiliza la referencia inicial de 1024 de la palabra N7:22, la cual se escribre para efectuar la congiruación de complemento a 2, a través del establecimiento del bit 10 de la tercera palabra del BTW.

-3Por otro lado se especifica la ubicación de la tarjeta analógica en el rack 0, grupo 0 y módulo 0. Se escriben 5 palabras específicamente en donde todas excepto la tercera tienen el valor nulo.

Renglón 0005: “LECTURA DE DATOS ANALÓGICOS”

Para este renglón lo más importante es la instrucción “BTR” con la cujal se leen los datos del canal 1 del módulo analógico del PLC. Es importante señalar que estos valores se muestrean cada ¾ de seg, gracias al pequeño pulso generado por el bit de efectuado del temporizador T4:2. Se le coloca una instrucción ONS para asegurar que sea una sola conversión de datos por muestra. El tiempo de muestreo es mucho menor que los cambios por parte de las variables del proceso. El valor convertido se coloca en la palabra N7:34, la cual es la 5ta palabra del bloque de datos, el cual comienza con el entero N7:30.

Renglón 0006: “RESETEO DE ALARMAS”

Al accionarse el pulsador de “Start” o energizarse el contacto normalmente abierto del programa y no estar activado el bit de “vacío” de la pila FIFO (R6:2.EM), se efectúa un AND lógico entre de un valor nulo con respecto a los bits de visualización de alarma en la tarjeta de salida. Es importante destacar que a partir del bit 11 la operación lógica se hace con “1” para no afectar la salida de la tarjeta. Solo se anulan los bits referentes a la visualización de las alarmas. Asimismo se lleva al valor nulo el byte de posición de la pila para evitar problemas en el diagrama de escalera; esto se realiza con la instrucción “CLR” y la misma actúa directamente sobreel byte R6:2.POS. Por último se reinicia la referencia de las alarmas para emprender nuevamente el chequeo por el cambio de estados de los bits de la entrada.

-4Renglón 0007: “LÓGICA DE ENCENDIDO DE LOS MOTORES”

Este renglón se encuentra basado al la lógica principal de encendido del sistema basado en relés. En lógica de escalera los contactos N.O. y N.C. asociados realizan las siguientes operaciones lógicas:

TON = (START OR (HAB_T_ES AND EN_MOTORES) ) AND NOT(STOP) AND (CON OR (HWT AND HAT AND CLOL AND NOT(VIB) AND AUTO).

Por otro lado, lo que se quiere decir con esto es que el temporizador de flanco de subida se habilita, si se presiona START (sin presion STOP), si todas las alarmas (excluyendo a la CLOP) se encuentran en cero “lógico” además de que el interruptor CON/OFF/AUTO se encuentra en AUTO. Por otro lado también se puede habilitar si se presiona START (sin presionar STOP) y el interruptor antes señalado se encuentra en CON respectivamente. Es importante destacar que el temporizador permanece habilitado mientras no se presione el botón de STOP, ocurrra una alarma o se cambio el interruptor CON/OFF/AUTO a “OFF”. Se debe señalar que el temporizador se queda habilitado así se deje de presionar el botón de START. Esto se debe gracias a la configuración de “bypass” (o que toman la batuta en el establecimiento del renglón) que hacen el bit HAB_T_ES (bit de habilitado del temporizador), así como el bit EN_MOTORES (bit de encendido de los motores). Estos dos últimos hacen un AND lógico en su pequeño segmento de lógica. Una vez que se presiona START ambos bits se activan haciendo que el temporizador permanezca habilitado, emprendiendo su conteo. Si el bit de encendido de motores se va a cero entonces el temporizador se desactiva. Por último es importante destacar que el temporizador se configura para que cuando se active, cuente hasta 15 seg respectivamente.

Renglón 0008: “ENCENDIDO DE MOTORES”.

Los bits de encendido de motores y de indicación de encendido se establecen si el temporizador se encuentra habilitado y mientras este último no arribe al valor pre-

-5configurado de conteo. Sin embargo se espera por la nivelación del CLOP (establecimiento de I:001.0) para que cuando el temporizador arribe a 15 seg los bits inicialmente señalados permanezcan establecidos. Si esta nivelación no se efectúa, entonces

al

negarse

el

1

“lógico”

en

T4:0.DN

(T_ESPERA)

los

bits

ENCENDIDO_MOTORES y INDI_ENCENDIDO se restablecen.

Renglón 0009: “COMPRESIÓN”.

En este renglón siempre y cuando el compresor esté configurado en AUTO o en CON, estén encendido los motores; así como el temporizador haya arribado a los 15 seg. reglamentarios, la compresión se efectuará en 50 o 100 % dependiendo si se activa un APS o los 2 respectivamente. Si se activa el sensor APS1 entonces se establecen los bits de COMPRE50 (referente al descargador magnético 1) así como la indicación de compresión en 50%. Si tanto el APS1 como el APS2 se establecen entonces todos los bits referentes a los descargadores magnéticos y sus indicaciones se establecen, presentándose así la compresión en 100%. Asimismo la compresión se efectúa si no hubo solicitud de respaldo mecánico (R_MECANICO o NITROGENO).

Renglón 0010: “MUESTREO DE ENTRADAS”

Se tiene un temporizador configurado para generar pequeños pulsos (por esu bit de efectuado) cada 750 ms respectivamente. La unidad de tiempo utilizada es 10 ms específicamente (0.01 seg). Este bit se utiliza para muestrear las entradas, para chequear por alarmas.

Renglón 0011: “BIT DE INHIBICIÓN ESTABLECIDO”

El bit R6:0.IN se mantiene establecido para forzar a la instrucción “DDT” conseguir una diferencia de estado entre las entradas y la referencia, por cada escán de programa, en vez de buscar todas al mismo tiempo.

-6Renglón 0012: “DETECCIÓN DE CAMBIO”.

Cada vez que el bit de efectuado del temporizador se establezca, el programa realiza una detección de diagnóstico (DDT), en donde se comparan las entradas I:001 con la referencia N7:50 la cual se configuró en el primer renglón del programa. Si se consigue una diferencia entre algún bit de entrada con repecto a la referencia entonces la ubicación de ese bit se coloca en el entero N7:0. Asimismo al parámetro “Length” se le asigna el nro. 10, debido a que se quieren chequear los 10 primeros bits de la palabra I:001, correspondientes a las alarmas. Es importante destacar que se dejó un bit de por medio entre las alarmas que se presentan por cambio de 1 a 0 y la de vibración (cambio de 0 a 1), en caso de que se piense expandir la cantidad de sensores así como las de alarma en el sistema del compresor. . Por último es importante señalar que si la instrucción DDT percibe algún cambio de estado con respecto a la referencia, la misma establece el bit R6:0.FD (DETECT). Asimismo, la instrucción al detectar un cambio de estado en cualquier bit de entrada, automáticamente modifica el estado del bit correspondiente en la referencia.

Renglón 0013: “SALTO CONDICIONAL”

El programa se evita los 8 renglones de diagrama de escalera referentes al manejo de las alarmas, si el mismo no detecta ningún cambio de estado con la instrucción del renglón anterior y el byte de posición de la pila FIFO se mantiene en el valor nulo. Esto último implica que en la pila no existe ninguna alarma, por los momentos. En caso de que las condiciones anteriores no se cumplan, que se condiga una diferencia o que haya al menos 1 alarma en la pila, entonces el programa continúa por los renglones 14 al 22. Es importante señalar que a partir del siguiente renglón hasta el número 0022, se efectúa la lógica correspondiente a la visualización de alarmas del proceso de control.

-7Renglón 0014: “INSTRUCCIÓN AUXILIAR DE DETECCIÓN”.

Este renglón es utilizado para escoger correctamente la ubicación del bit que cambió con respecto a la referencia (instrucción DDT), la ubicación del bit es colocada en su pila correspondiente y se incrementa el byte “R6:1.POS” en 1. Se le resta 1 para saber la ubicación del cambio (número de alarma) y esta última se coloca en el entero N7:5. Es importante destacar que esta sustracción se efectúa siempre y cuando se detecte algún cambio con DDT (bit DETECT establecido). Es importante destacar que para evitar fallo en el Software debido a una escritura indebida en la palabra R6:1.POS, se colocó la instrucción NEQ, la cual evita realizar la sustracción si la palabra de posición es nula, para así evitar un fallo de Software debido a un direccionamiento indirecto indebido (o negativo).

Renglón 0015: “INSTRUCCIÓN DE ESTADO DE ALARMA”

La instrucción BTD (Distribución de bit) se utiliza para tomar el estado del bit que produjo el cambio en la entrada. Esta instrucción se efectúa si hubo una detección de cambio con la instrucción DDT (establecimiento del bit R6:0.FD). Es importante destacar que existe un direccionamiento indirecto N7:[N7:5]. Con este direccionamiento se escoge correctamente el número de alarma de la pila DDT, la cual comienza en el entero N7:0. El estado del bit seleccionado es colocado en el bit 0 del registro binario B3:1 para luego ser utilizado.

Renglón 0016: “APILAMIENTO”.

Este es un renglón condicional en donde se decide apilar una alarma dependiendo del cambio de estado de una entrada. Se dispone de 8 interruptores de entrada, los cuales generan una alarma si cambian su estado de 1 a 0 “lógico” mientras que se tiene una alarma (VIB) que cambia de 0 a 1 “lógico”. Es importante destacar que este último interruptor se encuentra conectado con el bit 9 de la tarjeta de entrada respectivamente, mientras que los otros 8, se encuentran del 0 al 7 respectivamente. Independientemente

-8del cambio de estado se chequea si el mismo corresponde a una alarma. Si se observa la rama superior del renglón antes del contacto “DETECT” se chequea si el cambio de estado ocurrió de 0 a 1 “lógico” (contacto con bit B3:1.0) y el número de la entrada que cambió es mayor o igual a 9 (intrucción GEQ) lo que implica el interruptor VIB configurado para generar una señal de alarma. Por otro lado la rama inferior chequea si el cambio de estado ocurrió de 1 a 0 “lógico” (bit negado B3:1.0) respectivamente, así como el número de entrada es menor o igual a 7 (instrucción LEQ). Al hacerse alguna de las 2 ramas del renglón verdadera, se inserta el número de alarma (N7:[N7:5]) en la pila FIFO (#N7:51) correspondiente al interruptor que cambió de estado en el proceso. Por otro lado si no se hace verdadera ninguna de las ramas, entonces no hay inclusión de alarma en la pila. Es importante destacar que se configuró el tamaño de la pila para 9 alarmas (Length = 9); si por alguna razón se llena la pila de alarmas, el renglón que nuevos número de alarmas sean colocados en la pila.

Renglón 0017: “ENCENDIDO TEMPORIZADOR DE ALARMA”.

Al igual que como se hizo en los renglones 0010 y 0002 se genera pequeños pulsos cada segundo, para este caso. Esto se hace con el timer T4:1. El temporizador se activa siempre y cuando exista algún número de alarma en la pila FIFO (lo que implica que el byte de posición de la pila sea mayor que cero), en caso contrario no se habilita.

Renglón 0018: “OFFSET”

Para este renglón cada vez que culmine el temporizador T4:1 su tiempo preestablecido (establecimiento de LISTO_T_AL), se le suma un “offset” (el cual es 176) al número de alarma de la base de la pila FIFO (N7:51) y el resultado es colocado en el entero N7:15, el cual es utilizado en intrucciones sucesivas. Es importante señalar que el número del offset corresponde a los bits del registro B3:11 los cuales se encuentran directamente relacionados con los bits de la tarjeta de salida O:003, o en otras palabras, el valor que se le asigne a un bit del registro B3:11, se le asigna a la tarjeta de salida.

-9Renglón 0019: “PULSOS DE ALARMA”

Para este renglón se generan pulsos de alarma como se realizó en el renglón 0003; sin embargo es importante destacar que se utiliza un direccionamiento indirecto para el registro binario B3 y así colocar el bit de “parpadeo” de la alarma en su ubicación correspondiente en la tarjeta de salida, la cual es la misma que la entrada. Se utiliza el “offset” y el direccionamiento indirecto para evitar la instrucción BTD.

Renglón 0020: “RECONOCIMIENTO DE ALARMA”

Al operador presionar el pulsador de reconocimiento el contacto N.O. “RECONOCER” se establece, lo que genera un flanco de subida con la instrucción “ONS”, que es utilizado por la instrucción FFU para extraer una alarma de la pila FIFO. Se debe señalar la importancia de la instrucción ONS, ya que se quiere extraer una sola alarma cada vez que se presione el pulsador de reconocimiento sin importar cuánto tiempo esté presionado el mismo. Es importante destacar que el registro de control de la instrucción FFU debe ser el mismo que el de la instrucción FFL (R6:2); asimismo el tamaño de la pila debe coincidir, así como la base de la misma (#N7:51). Por otro lado, el número de alarma extraída de la pila se coloca en el entero N7:17 respectivamente.

Renglón 0021: “ESTABLECIMIENTO DEL BIT DE ALARMA”

En este renglón al establecerse el bit “RECONOCER” se utiliza la instrucción BTD para establecer indefinidamente (Source = 1; Source bit = 0) el bit de la tarjeta de salida correspondiente al número de alarma extraída de la pila (Dest Bit = N7:17).

- 10 Renglón 0022: “ACTUALIZACIÓN DE SALIDAS”

Para ambos casos de que ocurra el salto condicional o no, los bits de salida de la tarjeta se actualizan con la instrucción de escritura “MOV”, de donde se toman los bits del registro B3:11 y se escriben en la tarjeta O:003.

Renglón 0023: “ACTIVACIÓN RESPALDO MECÁNICO”

El renglón establece los bits de “RESPALDO_NIT” e “INDI_NIT” relacionados con la activación del respaldo mecánico, siempre y cuando el PLC detecte el establecimiento del bit de entrada “PRESION_LINEA”, lo cual en la realidad implica que el sistema de control ha experimentado una caída considerable de presión debido al cese del funcionamiento del compresor del muelle 8 y se solicita la activación del respaldo para evitar el cierre abrupto de las válvulas críticas para el suministro del producto. Por otro lado, se dejó otra recomendación de respaldo para la cual se activa el bit R_MECANICO y escribiendo la palabra 50 en el registro N7:40 para lo cual surge la habilitación del servicio de mensajería de respaldo. Es importante destacar que una vez que se activa el bit R_MECANICO se evita que el compresor del muelle comprima aire, ya que los compresores de tierra han tomado el mando para el suministro de presión. Este bit realiza esa función para el renglón 0009, respectivamente.

Renglón 0024: “APAGADO POR HARDWARE”

Se establece un bombillo a la salida, si ocurre el apagado por Hardware de los relés temporizados TON y TOF, indicándole al operador de la situación ocurrida. Los renglones que siguen a continuación forman parte del servicio de mensajería de respaldo al PLC que se encuentra controlando a los compresores de tierra. Asimismo, se elaboró un pequeño protocolo con el cual los 2 PLC se entienden al ocurrir la situación de respaldo mecánico en caso de que ocurra una caída de presión crítica en la línea. Para mayor información sobre el protocolo remitirse a la pag. 94 de la metodología.

- 11 -

El protocolo que se llevó a cabo engloba la utilización de las instrucciones de mensajería del PLC, mediante la red DH+. Se debe destacar que el PLC-5 del muelle se configura con las instrucciones de mensajería “MSG” (para este servicio de respaldo) como Maestro, mientras que el PLC de tierra se configura como esclavo. Al ocurrir la situación de respaldo, el PLC Maestro escribe sobre el esclavo en la dirección de memoria N7:15 el entero 50, solicitándole apoyo al PLC esclavo para la compresión de aire. El PLC esclavo chequea esta dirección de memoria y dependiendo de si el mismo, tiene un permisivo para la activación de respaldo o no, le responde al PLC Maestro con 2 enteros indicándole la respuesta a la situación. Es importante destacar que esta respuesta es la escritura del PLC de tierra sobre su misma tabla de memoria, la cual es leída por el PLC Maestro. El PLC esclavo le responde con 2 enteros: 1er entero. Con el mismo le indica al PLC maestro si tiene o no permisivo de realizar la operación que el mismo le solicitó llevar a cabo. Para el caso de que la respuesta sea de 20 se le indica al PLC maestro que está al tanto de la situación y tiene el permisivo para realizar la operación solicitada, en caso de que la respuesta sea de cero le indica que no tiene el permisivo para realizar la operación solicitada. El 2do entero corresponde a la acción que fue solicitada por el PLC maestro, esto quiere decir que si la respuesta es 50, está relacionado con la solicitud de activación de respaldo. Por otro lado si la respuesta es de 0, se relaciona con la solicitud de cese del respaldo mecánico. Con la combinación de ambos enteros tenemos el pequeño protocolo en donde el PLC esclavo le indica al maestro si puede o no (20 o 0) ejecutar la solicitud deseada por el maestro, si es activar o desactivar el apoyo (50 o 0).

Renglón 0025: “ESCRITURA PARA CESE DE RESPALDO”

Si el bit de respaldo cambia de 1 a 0 “lógico” (indicando que se ha nivelado la presión en la línea) y los motores del compresor del muelle están encendidos (indicando que el compresor puede comprimir) y además la dirección N7:61 tiene el número 50 (indicando que el PLC había solicitado anteriormente la activación del respaldo

- 12 mecánico); entonces se escribe el valor nulo a la dirección N7:40, estableciendo el cese del apoyo mecánico por parte de los compresores de tierra.

Renglón 0026: “ENVIO MENSAJE”

Se coloca una instrucción de MSG de escritura, utilizando la instrucción MSG. Para la misma se utiliza la palabra MG14:10 como control y la instrucción se configura como se muestra en la Figura A.2.1.

Figura A.2.1. Configuración del servicio de mensajería “Typed Write”

En “This PLC-5” (este PLC) se coloca la dirección de memoria de dónde tomar el valor a enviar al PLC de tierra, se asigna el tamaño de elementos a enviar, que en este caso es de 1 entero y se coloca por cuál canal será enviado. Para este caso el 1A, ya que se dispone de un PLC-5/11. En la parte de “Target Device”, se coloca la dirección del

- 13 PLC-5 de tierra en dónde recibirá la información, para este caso el N7:15. Asimismo, se coloca el número de nodo que posee el PLC de tierra en la red, que para este caso es el 0, así como el tipo de red en donde se encuentra. Si se encuentra en la misma red DH+ como se encontraba en la simulación, se coloca “Local”, en caso contrario “Remote”, indicando que el PLC configurado para recibir el mensaje se encuentra en una red remota.

Renglón 0027: “RECEPCIÓN DE MENSAJE”

El PLC maestro se encuentra monitoreando cada 750 ms (T_MUESTREO en 1 “lógico”) el registro de memoria del PLC de tierra. Para poder realizar estas operaciones se configura la instrucción de mensaje “MSG” como “Typed Read” (o de lectura) de la siguiente forma.

Figura A.2.2. Configuración del servicio de mensajería “Typed Read”

- 14 Se observa en la Figura A.2.2 la configuración los registros de memoria, tanto del PLC-5 del muelle “This PLC-5”, así como el de tierra. Para este caso se leen 2 datos de las direcciones N7:16 y N7:17 del nodo 0 de la red local y se coloca en la dirección N7:60 del PLC del muelle, utilizando su canal 1A respectivamente. Es importante destacar que para esta instrucción de mensajería se utiliza la palabra de control MG14:100 respectivamente.

Renglón 0028: “CHEQUEO POR ACK DE CESE DEL RESPALDO”

Para el caso en que el bit de “efectuado” del mensaje de lectura se establezca (MG14:100.DN), se chequean los 2 enteros presentes en el PLC de tierra; se observa que se utilizan 2 instrucciones de igualdad (EQU), en donde primero se chequea el entero referente al permisivo del PLC de tierra mientras que en la segunda instrucción se chequea por el entero referente a la solicitud. Si el primero es 20 y el segundo 0 entonces se genera un flanco de subida, con el cual se restablece el bit R_MECANICO, permitiendo así al compresor ejercer su función para volver a su rutina normal de suministro de aire.

Renglón 0029: Final de diagrama de escalera.

- 15 A.3 Explicación del programa de la HMI en el RSView. 1. Creación de los “tags” en la base de datos del RSView.

Para poder visualizar los registros de memoria del PLC en la HMI se tuvo primero que “mapear” las direcciones de memoria del dispositivo a unos “tags” (o etiquetas) en la base de datos local del programa RSView. La configuración de estos “tags” se puede observar en las figuras A.3.1 y A.3.2.

Figura A.3.1. Creación de la base de datos de los “tags”

En la figura A.3.1 se observa el proyecto del RSView se configuraron los Tags en la “tag database” presente en la carpeta “System” del programa. Al darle doble-click a la misma se “mapearon” las direcciones de memoria del PLC con sus tags asociados como se puede oservar a continuación

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Figura A.3.2. Configuración de tags en el RS-View32

En la Figura A.3.2 Se observa la ventana de la base de datos en donde se encuentra seleccionado el Tag CLOP, referente a la dirección de memoria I:001/0 (Address) del PLC, relacionándolo con el comportamiento del interruptor de baja presión de aceite asociado a una entrada del dispositivo. Este Tag se configuró de tipo digital.

Antes de emprender la explicación para la configuración de los tags es importante señalar que se debe establecer un enlace físico de comunicación entre el computador, que en un futuro caso sería el Panel-View y la tabla de datos del PLC. Para hacer este enlace se debe configurar el canal de donde la base de datos leerá las direcciones de memoria del dispositivo de estado sólido, para el cual se debe especificar el tipo de enlace que se estará haciendo. Asimismo se debe seleccionar el controlador de comunicación, dependiendo de las entradas que posea el Panel-View. Para el caso del muelle 8, el ControlLogix, posee

- 17 “slots” vacíos, en donde se pudiera colocar una tarjeta de tipo Ethernet o una DH/RIO+, como también una conexión de RS-232; de donde se pudieran solicitar los datos de las tablas de la memoria del PLC y así configurar el controlador asociado a la red que se coloque. El panel View estaría conectado a través del cable respectivo al tipo de red colocada en la tarjeta del ControlLogix presente en la cabina de control. En cualquier caso de selección de red, se le debe colocar el nombre al controlador escogido, luego de haber ubicado el número de nodo del procesador del PLC dentro de la red, a través del ícono “Node”. Es importante destacar que para cada “tag” se debe especificar el nombre del controlador al cual se encuentra asociado, de donde se leen los datos del procesador. Para la HMI que se elaboró la siguiente tabla de tags:

Tabla A.3.1 Base de datos de los Tags de la HMI Tag APAGADO AUTO AVISO_CLOL AVISO_CLOP AVISO_HAT AVISO_HWT CLOL CLOP CO COM CON HAT HWT MOTORES NOREC pila0 pila1 pila2 pila3 pila4 RECI RECI2 RESPALDO valor VIB

Descripción Tipo de dato Apagado por Hardware Digital modalidad automática Digital pre-alarma CLOL Digital pre-alarma CLOP Digital pre-alarma HAT Digital pre-alarma HWT Digital Alarma CLOL Digital Alarma CLOP Digital Compresión 50% Digital Compresión 100% Digital Compresión sin alarma Digital Alarma HAT Digital Alarma HWT Digital Encendido de motores Digital Caída de comunicación Digital base de la pila FIFO Analógico elemento 1 de la pila Analógico elemento 2 de la pila Analógico elemento 3 de la pila Analógico elemento 4 de la pila Analógico Recepción de mensaje Digital Recepción 2 de mensaje Digital Respaldo mecánico Digital Valor de tarjeta analógica Analógico Alarma Vibración Digital

dir. De memoria I:002/11 I:002/5 I:001/7 I:001/4 I:001/6 I:001/5 I:001/3 I:001/0 O:004/0 O:004/1 I:002/4 I:001/2 I:001/1 O:003/17 MG14:100.ER N7:51 N7:52 N7:53 N7:54 N7:55 N7:60 N7:61 I:002/7 N7:34 I:001/11

Alarma Valor de activación Severidad 1 1 SI N/A N/A NO 1 2 SI 1 2 SI 1 2 SI 1 2 SI 0 1 SI 0 1 SI N/A N/A NO N/A N/A NO N/A N/A NO 0 1 SI 0 1 SI N/A N/A NO 1 3 SI N/A N/A NO N/A N/A NO N/A N/A NO N/A N/A NO N/A N/A NO N/A N/A NO N/A N/A NO N/A N/A NO 8 1 SI 1 1 SI

- 18 En la tabla A.3.1 podemos observar las características de los “Tags” de la base de datos del programa, como su descripción, tipo de dato, la dirección de memoria asociada a la tabla de datos del PLC y si los mismos están relacionados con la generación de una alarma o no. Luego del establecimiento de la tabla de datos a monitorear del PLC en la interfaz gráfica se procedió a la elaboración de las pantallas gráficas. Se elaboraron las pantallas en la opción de “Graphics-Display” presente en el menú del programa. Las mismas fueron las siguientes:

a. Menu (Figura A.3.5). b. Visualización (Figura 4.34) c. Alarmas.(Figura 4.35)

En la primera pantalla es donde se observa un esquema general del proceso de compresión para el muelle 8, así como el sistema de control basado en el PLC-5. Además de mostrarse las conexiones para el sistema de control, se muestra la comunicación entre los PLC-5 y los diagramas de visualización por parte de los operadores en el “PanelView”. De allí se observa claramente el esquemático relacionado con el sistema de control, en donde se muestra el PLC-5 controlando al compresor 4 quien le surte aire al muelle 8. Además se muestra la etapa de apagado por Hardware o la del WatchDog Timer.

Descripción de las animaciones presentes en la pantalla “Menu”.

Es importante destacar que las animaciones presentes para los dibujos de la HMI fueron ejecutados a través de un lenguaje de programación parecido al de Visual Basic. Con el mismo se pudieron elaborar los comandos para la visualización dinámica y a tiempo real de las variables del proceso.

- 19 Con respecto a la perilla de modalidad de funcionamiento del compresor se le colocó una animación de rotación al rectángulo de color verde, dependiendo de la señal recibida por el PLC, si es CON, AUTO o ninguna de las 2 anteriores; lo que implica OFF. El código asociado a la animación de la rotación es el siguiente:

if AUTO then 60 else if CON then 300 else 0

Si el programa recibe la señal de Automático, el rectángulo girará 60 grados, presentando así una visualización de la modalidad del funcionamiento del compresor. Por otro lado si es “CON” la señal recibida la perilla girará 300 grados. Por último si no es ninguna de las 2 la misma se quedará en cero grados indicando que el funcionamiento del compresor se encuentra apagado para el momento. Asimismo, las tuberías que van tanto del compresor 4 como del respaldo mecánico de tierra hacia el lado oeste del terminal marino tienen una animación asociada a su relleno, mostrando así el efecto de suministro de aire hacia el muelle por parte de los dispositivos mecánicos asociados. Las instrucciones referentes a la animación “Fill” señalada anteriormente se puede observar a continuación:

Instrucción de la tubería asociada al compresor:

if CO & NOT(RESPALDO) & NOT(APAGADO) then system\Second & 7 else 0

Instrucción de la tubería asociada al respaldo mecánico.

if RESPALDO AND (RECI == 20) AND (RECI2 == 50) then system\Second & 7 else 0

Es importante destacar que para ambas instrucciones la animación asociada es la misma, variando solamente la forma de activación de la misma. La animación se basa en la instrucción “system\Second”, de donde se toma el valor de los segundos del reloj del sistema operativo, con lo cual luego se hace “AND” lógico con 7 en decimal (111 en

- 20 binario). El resultado de la operación lógica se toma como porcentaje de relleno de la tubería, dando la sensación de un relleno gradual de la misma. Para que se active la animación en la primera instrucción debe existir compresión (CO) y además no debe haber activación de respaldo (NOT(RESPALDO)) y tampoco debe existir la señal del WatchDog Timer de hardware. Por otro lado la animación se activa para la segunda instrucción si existe la señal de habilitación del respaldo y además los enteros RECI y RECI2 correspondientes al protocolo de respaldo coinciden con el permisivo de activación de los compresores de tierra. Es importante destacar que la activación de estas animaciones son mutuamente excluyentes lo que implica que al activarse una se desactiva la otra. Sin embargo se puede presentar que las para un cierto momento las 2 se encuentren desactivadas. La parte de “apagado por hardware” tiene asociado consigo dos animaciones respectivamente. Una referente a la visibilidad del rectángulo, lo que implica la activación del relé temporizado TON o TOF y la otra referente al color de los rectángulos, referente a la señal de apagado por hardware.

Para la parte de visibilidad se tienen las siguientes instrucciones.

system\Second & 1 OR APAGADO. Para el rectángulo de la izquierda. NOT(system\Second & 1) OR APAGADO. Para el rectángulo de la derecha.

La primera instrucción toma el número del segundo del sistema y realiza AND “lógico” con 1, esto implicará que el bit menos significativo estará alternando su estado cada segundo que transcurra en tiempo. La segunda instrucción es el negado de la primera instrucción. Esto hace que cuando el rectángulo de la izquierda esté visible, el de la derecha estará invisible y viceversa. Por otro lado si APAGADO se hace 1 “lógico” entonces los 2 rectángulos permanecerán visibles sin importar el estado que tome la instrucción anterior, sin embargo los mismos se tornarán a color rojo ya que su instrucción NOT(APAGADO) activará la animación de color al hacerse cero “lógico” la instrucción.

- 21 Por otro lado, los elementos de comunicación entre los dispositivos tienen las siguientes instrucciones:

NOREC. Asociado a las palabras “No Com”. La animación de visibilidad se activa si el tag inicial se hace 1 “lógico”.

Asimismo, existe la animación de la línea de comunicación entre dispositivos, la misma tiene asociada la siguiente instrucción:

if (RECI == 20) & (RECI2 == 50) then 1 else 0

De allí se observa que la animación de color verde se activa si RECI es igual a 20 y RECI2 es igual a 50 respectivamente. Existen animaciones asociadas al clic del “Mouse” (animación “Touch”) del computador, estas animaciones se encuentran asociadas al dibujo del muelle 8 de Jose, al dibujo del compresor D4-93704 y a los botones denominados “Alarmas” y “Salir”. Para el botón de “Alarma” y el dibujo del compresor, se encuentra asociada la instrucción “Display” con la cual se muestra la pantalla asociada al botón. Las instrucciones son:

Display alarma. Se muestra la pantalla referente a las alarmas del proceso. Display visualización. Se muestra la pantalla referente a las variables del compresor de aire.

Con respecto al dibujo del muelle 8 de Jose, la instrucción asociada al clic es “Graphic muelle”. Con el cual se muestra el dibujo completo del Terminal marino, mostrando tanto el muelle 9 como el 8. Para el botón “Salir” se utiliza la instrucción ProjectStop con la cual el programa se sale de la interfaz gráfica respectivamente.

- 22 Por último el elemento “AlarmBanner” muestra la ocurrencia de la última alarma, así como sus características. Esto se muestra gracias a las instrucciones asociadas a los “strings” que contienen, las cuales son system\AlarmBanner (referente al tag de la alarma) y system\AlarmStatus (referente al estado de la alarma).

Descripción de las animaciones presentes en la pantalla “Visualización”.

Los objetos relacionados con los relés de las alarmas críticas, entre ellos los círculos y el cuadrado, tienen asociadas animaciones de color. Las mismas chequean si el valor de su dirección de memoria específica está establecido o restablecido. Para la primera opción (1 lógico) el color tomado por las mismas es el verde respectivamente, en caso contrario (0 “lógico”) el color es el rojo. Es importante destacar que la expresión evalúa directamente el valor del Tag, para lo cual no se necesita escribir la instrucción condicional “if”. El dibujo relacionado al encendido de los motores del sistema tiene asociada una instrucción de color, en donde se evalúa directamente el valor del TAG. LA disposición del color a mostrar es igual que en el caso anterior. Por otro lado los dibujos de las turbinas asociadas al porcentaje de compresión tienen la animación de rotación asociada. Las instrucciones que tienen los dibujos se muestran a continuación:

If CO then system\Second else 0 If COM then system\Second else 0

Para ambas instrucciones si los TAG CO (compresión 50%) y COM (compresión 100%) se hacen 1 “lógico” respectivamente, entonces el valor de rotación para las turbinas pasa a ser el valor del segundo del sistema, en caso contrario el valor de rotación es cero, lo que implica que los ventiladores no girarán. Es importante destacar que el programa hace el escalamiento de 0 a 360 con el rango de valores de los segundos del sistema (0-59), con lo cual hace notar que las turbinas giran en sentido horario 6 grados para cada segundo que transcurre de tiempo.

- 23 Con respecto al gráfico que se observa en la figura A.3.6, el cual tiene como nombre “Presión de línea del compresor” Se configuró una tendencia o “Trend” en el programa de la siguiente forma.

Figura A.3.3. Configuración de tendencia

El gráfico de la pantalla A.3.6, irá actualizando el valor asociado al “Pen Configuration” en tiempo real (Real Time), el mismo tendrá para el eje de las abcisas un rango de 80 seg, respectivamente y la actualización de los puntos se hará cada segundo. Asimismo, la tendencia mostrará la fecha específica para cada actualización de punto. En relación con el eje de las ordenadas para la tendencia, se muestra que el tag asociado a la actualización del número en el gráfico es el denominado “valor”, el cual se encuentra asociado a la conversión analógico digital por parte del PLC. La línea a ser visualizada de la tendencia es de color rojo y la unión entre puntos para cada segundo se hace mediante la interpolación automática. Por otro lado el rango del eje vertical de la tendencia está comprendido entre el mínimo y el máximo asociado al TAG utilizado.

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Figura A.3.4. Configuración de la etiqueta a actualizar en tendencia

En la Figura A.3.4 se muestra la ventana asociada a la configuración del valor del eje de las ordenadas. Por último es importante destacar que el dibujo del grupo de sensores del compresor de aire, posee una animación de “touch” respectivamente, que al darle clic con el “mouse”, se ejecuta la instrucción Display sensores1, con la cual se visualiza una foto de los mismos en el área de trabajo. . Instrucciones de la pantalla alarma.

La pantalla principal de alarma se colocó de una librería del programa, el cual es un resumen del acontecimiento a tiempo real de las alarmas. Por otro lado existen objetos circulares los cuales están relacionados a las pre-alarma de los sensores del compresor. Cada uno tiene una animación de color asociada, de donde se chequea el valor digital de su Tag asociado, con lo cual al estar establecido, rellena de color amarillo al círculo (activando la animación) y en caso contrario no se muestra la animación.

- 25 Por otro lado los botones de visualización y Menu tienen asociados la instrucción de “Display” respectivamente con lo cual el programa salta de una pantalla a otra, dependiendo del botón presionado. Por último se realizó una pila FIFO de las alarmas de shutdown del compresor de aire, en la cual se muestran las alarmas críticas del sistema. Se crearon 5 rectángulos relacionados con las 5 alarmas críticas y para cada uno se creó una visualización numérica relacionada con el número de alarma presente en ese ladrillo FIFO. Las instrucciones de las animaciones de visibilidad tanto para los rectángulos como para la visualización numérica son iguales y se muestran a continuación:

If pila >= 1 then 1 else 0. Para el elemento 0 de la pila If pila >= 2 then 1 else 0. Para el elemento 1 de la pila If pila >= 3 then 1 else 0. Para el elemento 2 de la pila If pila >= 4 then 1 else 0. Para el elemento 3 de la pila If pila >= 5 then 1 else 0. Para el elemento 4 de la pila

Por otro lado la visualización numérica de cada rectángulo se encuentra asociada al elemento de pila de la tabla de datos del PLC, como se mostró en la tabla A.1. Los mismos son pila0, pila1, pila2, pila3, pila4 y pila5 respectivamente relacionándose con las 5 alarmas críticas del sistema de compresión. Luego de relacionar los “tags” con las direcciones de memoria del PLC se procedió a la elaboración de los gráficos en donde se visualizan las variables del proceso del compresor. Es importante destacar que se elaboraron 3 gráficos respectivamente: El primero es una visualización general del proceso como se muestra en la Figura A.3.5

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Figura A.3.5. Pantalla “Menu”

En la figura A.3.5 se observa un diagrama general de cómo está conformado el sistema de control electrónico del compresor, así como su visualización. El compresor D4-93704 en su funcionamiento normal le suministra aire entre 90 y 100 PSI a los instrumentos del muelle 8 (el cual se observa en la interfaz). Asimismo, existe un sistema de respaldo de presión por parte de las 2 opciones planteadas anteriormente. Se observa un tanque de nitrógeno y los 3 compresores de tierra. Asimismo se observa la etapa de “Apagado por Hardware” en donde se observa que están trabajando los relés temporizados, tanto el configurado para operar como TON, así como el configurado como TOF. Es importante señalar que se colocó la perilla de CON/OFF/AUTO en la pantalla para mostrarle al operador en qué configuración de funcionamiento se encuentra el sistema de control del compresor. Se observa el PLC que controla el sistema de compresión, su comunicación con el PLC de tierra así como con el ControlLogix, y su visualización respectiva en el PanelView; estos 2 últimos presentes en la cabina de control. Se observa también 2 opciones

- 27 de Gráfico: una que dice “Alarmas” y la otra que dice “Salir”. Si se selecciona la primera, el programa mostrará la pantalla referente a las alarmas que se desenvuelven a tiempo real durante la compresión y el otro botón corresponde a la salida del programa. Es importante señalar que si se selecciona el dibujo del compresor, se mostrará la Figura A.3.6.

Figura A.3.6. Pantalla “Visualización”

En la Figura A.3.6 se muestran los sensores principales asociados a la lógica crítica del compresor de aire, de donde podemos identificar HAT, VIB, HWT, CLOP y los 2 sensores de nivel de aceite (CLOL). Es importante destacar que el arreglo espacial de estos sensores, se encuentra igual al que existe en la realidad (Figuras 4.5 y 4.6). Asimismo se visualiza un dibujo de motor, indicando que los motores se encuentran encendidos para ese momento y 2 turbinas: una que indica compresión al 50% y la otra la compresión al 100% dependiendo del interruptor que se encuentre accionado. Por otro lado existe una gráfica denominada “tendencia” y la curva que se genera en la misma se

- 28 encuentra asociada al tag “valor”. Es importante señalar que con la creación de la tendencia se pueden generar historiales del comportamiento de la presión de la línea durante el desempeño del proceso, lo cual en un futuro será provechoso para la elaboración de programas de mantenimiento del compresor de aire. Se observa que la pantalla posee dos botones: “Alarmas” y Menu; con el primero se mostrará la pantalla de alarmas, mientras que con el segundo se muestra nuevamente la pantalla “Menu”, la cual se visualizó en la página anterior. La pantalla referente a la visualización de las alarmas

se puede mostrar a

continuación.

Figura A.3.7. Pantalla “Alarmas”

En la figura A.3.7 se observa una pantalla en donde se muestran los siguientes parámetros de alarma:

- 29 a. Fecha de ocurrencia de alarma (Alarm Date). Asociado a la fecha del calendario del computador. b. Tiempo de ocurrencia de alarma (Alarm Time). Asociado al tiempo del reloj del computador. c. Severidad (Severity): Dependiendo de su criticidad, a la alarma se le asigna un número de severidad, el número 1 indica la alarma más crítica del proceso y a medida que se va ascendiendo, las alarmas son menos severas. d. Nombre del tag en la base de datos del programa (Tag Name). e. Valor del tag (Tag value). Valor que tiene la variable asociada a la alarma para el mometo de la ocurrencia. Es importante destacar que luego de solucionarse el problema, el valor de la alarma cambiará a su valor normal. f. Descripción de la alarma (Tag Label). Campo en donde se describe brevemente la alarma acontecida.

Asimismo se dispone de una pila de las alarmas críticas, cumpliendo con la configuración FIFO que se elaboró en el programa de lógica de escalera del PLC, para lo cual, a medida que van ocurriendo alarmas, las mismas se van colocando en una pila. Por último se muestran los pre-aviso o las pre-alarmas que se encuentran actualmente disponibles en el sistema del compresor de aire.

- 30 A.4 Tipos de archivos de la tabla de datos y uso de la memoria.

- 31 A.5. Selección de procesadores de la serie PLC-5 AB.

- 32 -

A.6. Fuente ininterrumpida de poder (UPS), presente en la cabina de control del lado Oeste del Terminal Marino.

33

34 A.7 Esquemático del panel de control presente en el lado Oeste del Terminal Marino.

35 A.8 Conexiones del sistema basado en relé.

En la tabla A.8.1 se muestran las conexiones del sistema actual de relé y la indicación de sustitución. Tabla A.8.1. Sustitución de conexiones de relé por PLC Dispositvo CR1 CR2 CR3 CR4 CR5 HR LOR TR TRR APS1 APS2 MU1 MU2 START STOP CON/OFF/AUTO RESET PL1 PL2

Conexión 5-6; 31-32; 6-7 8-9; 33-34; 9-7 10-11; 3-16; 40-41; 11-7 12-13; 16-25; 42-43; 13-7 14-15; 46-47; 25-17; 15-7 37-36; 22-23; 19-24; 4-C; 48-49; 20-7 23-20; 19-24; 35-36; 48-49; 24-7 temporización: 22-19; 50-S; 37-35 M1-M2; 27-S; S-7 27-28; 26-29; 50-7 26-C 30-29 29.--7 30--7 20-19 19-18 S-26 (CON); S-C (AUTO) 6-5; 9-8; 11-10; 13-12; 15-14 30--7 29--7

Sust. del disp. SI SI SI SI SI SI SI NO SI NO NO NO NO NO SI NO SI NO NO

Sustitución conexión por PLC PLC PLC PLC PLC PLC PLC M1 y M2 por 21 y 22 el resto se remueven PLC TB1-10 y TR1-10 TB1-11 y TR1-11 N/A N/A N/A Pulsador N.O. N/A Pulsador N.O. N/A N/A

La columna conexión se basa en el plano del panel de control presente en el anexo A.7. Por otra parte, para entender la sustitución de conexiones del sistema basado en relé por el implementado en PLC, se debe observar los planos del apéndice A.9. El TR se va a dejar en el sistema de control como relé de activación de los motores, sin embargo se reubicará para no estorbar el chasis del PLC dentro del panel. Este dispositivo no funcionará configurado como temporizador. Con respecto a los APS, tendrán en común los pines 29 y C conectados a 4; mientras que los otros irán a los puntos de entrada del PLC. STOP y START se colocarán ambos como N.O. Los pines 19 se quedarán conectados iguales y serán conectados al pin 4 o la fase. El resto al PLC. Para el RESET se colocará un pulsador N.O. Los bombillos de 50 y 100% de compresión tendrán su pin conectado al neutro mientras que los otros serán una salida del PLC. Los MU serán igual que los bombillos, conectados a 7 y los otros a la salida del PLC.

36 Conexiones 5, 8, 10, 12 y 14 por parte de los relés de alarma y pre-alarma serán conectados a sus entradas correspondientes al PLC. Los interruptores de pre-alarma para CLOL y CLOP serán conectados un pin a 4 y el otro a una entrada del PLC. RECONOCER, CON/AUTO, Presiones de línea y RELE. Estas son las entradas de más que se le agregarán al PLC, las cuales no están en la estructura física del sistema actual. COMPRE 50 y 100 conectado a MU1 y MU2 INDI 50 y 100 conectado a PL1 y PL2 Encendido de motores conectado a TR Con relaciones a los terminales de conexión de los dispositivos anteriores, remitirse a los planos del apéndice A.9 (Autocad). Conexión de los sensores asociados a las alarmas remitirse al plano PLCcompresor4.dwg del apéndice A.9: