1 Controlador ON/OFF y uso de CX-Thermo • Configurar la función de control ON-OFF en el controlador E5CC. • Verificar la salida de control para observar sus niveles. • Modificar el valor de histéresis para comprobar cuál es su utilidad en este tipo de control. • Configurar el controlador E5CN-H desde la computadora con el programa CX-Thermo. • Monitorizar los valores de consigna y variable del proceso. • Realizar un gráfico de tendencia del proceso. • 1 Computadora con puerto serie RS-232 (o en su defecto un adaptador USB- Serie) y el software CX-Thermo V4.2.0.0 instalado) • 1 Cable serie de 9 pines null modem (macho - hembra) • 1 Convertidor RS-232 a RS-485 Circutor • 1 Fuente de alimentación 15 VCD [SO3538-8D] • 1 Amplificador de potencia [SO3536-7Q] • 1 Sistema controlado de temperatura [SO3536-8T] • 1 Referencia de voltaje [SO3536-5A] • 1 Controlador de procesos Omron E5CN-H • 1 Controlador de procesos Omron E5CC • 1 Cable de alimentación para 100-240 VAC • 1 Cable de alimentación para 220 VAC • 1 Resistencia de 120 ohms 1/2W • 1 Resistencia de 500 ohms • 1 Destornillador para bornera • 8 Puentes • 1 Switch • 4 Cables de conexión con terminales de 4mm a 2mm • 3 Cables de conexión con terminales de 2mm Control Digital. Guía 5 Objetivos específicos Materiales y equipo Facultad: Ingeniería. Escuela: Electrónica. Asignatura: Control Digital. Lugar de ejecución: Instrumentación y Control (Edificio 3, 2da planta)
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Controlador ON/OFF y uso de CX-Thermo
• Configurar la función de control ON-OFF en el controlador E5CC.• Verificar la salida de control para observar sus niveles.• Modificar el valor de histéresis para comprobar cuál es su utilidad en este
tipo de control.• Configurar el controlador E5CN-H desde la computadora con el programa
CX-Thermo.• Monitorizar los valores de consigna y variable del proceso.• Realizar un gráfico de tendencia del proceso.
• 1 Computadora con puerto serie RS-232 (o en su defecto un adaptador USB-Serie) y el software CX-Thermo V4.2.0.0 instalado)
• 1 Cable serie de 9 pines null modem (macho - hembra) • 1 Convertidor RS-232 a RS-485 Circutor• 1 Fuente de alimentación 15 VCD [SO3538-8D]• 1 Amplificador de potencia [SO3536-7Q]• 1 Sistema controlado de temperatura [SO3536-8T]• 1 Referencia de voltaje [SO3536-5A]• 1 Controlador de procesos Omron E5CN-H• 1 Controlador de procesos Omron E5CC• 1 Cable de alimentación para 100-240 VAC• 1 Cable de alimentación para 220 VAC• 1 Resistencia de 120 ohms 1/2W• 1 Resistencia de 500 ohms• 1 Destornillador para bornera• 8 Puentes • 1 Switch• 4 Cables de conexión con terminales de 4mm a 2mm• 3 Cables de conexión con terminales de 2mm
Control Digital. Guía 5
Objetivos específicos
Materiales y equipo
Facultad: Ingeniería.Escuela: Electrónica.Asignatura: Control Digital.Lugar de ejecución: Instrumentación y Control (Edificio 3, 2da planta)
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CX-Thermo
En la práctica anterior se conoció la manera de configurar los controladoresdigitales OMRON E5CN-H y E5CC, desde el teclado exterior, cambiar losparámetros y los diferentes menús que posee, en esta práctica se utilizará esteprograma que puede desde una computadora comunicarse con los controladores,monitorear su estado, verificar los parámetros, hacer la gráfica de la variable deproceso, guardar históricos y algunas funciones más.
CX-Thermo es un software mini SCADA1 para configurar o controlar parámetros endispositivos Omron, como los controladores de temperatura o procesos, la versión4.2.0.0 trabaja con los siguientes modelos: E5ZN, E5AN, E5EN, E5CN, E5AN-H,E5EN-H, E5CN-H, E5AR, E5AR-T, E5ER, E5ER-T y EJ1. A continuación se listan algunas de sus características principales
• Los datos internos de configuración del dispositivo pueden sertransferidos o editados desde la computadora.
• Es capaz de exportar los datos de configuración a un archivo enformato CSV o HTML.
• Los datos de configuración pueden ser importados desde un archivoen formato CSV.
• Monitorea datos como valor del proceso, set point, variablemanipulada, parámetros PID y alarmas de manera gráfica.
Control ON/OFF
• Para operar el controlador como PID avanzado o controlador ON/OFF, debecolocarse en el parámetro (PID /ON/OFF (“Modo de Expansión”))
u respectivamente. El valor por defecto es • Durante el control-proporcional de posición, el control ON/OFF no puede ser
seleccionado.• En el control ON/OFF, la histéresis es provista en el programa cuando se
conmuta entre ON y OFF para estabilizar la operación. El ancho de histéresisprovista durante el control ON/OFF está simplemente referida como“hysteresis.”
• En control estándar (control de calentamiento o enfriamiento), la histéresissolo puede ser configurada para el lado de calentamiento.
La Figura 1 muestra la relación de la histéresis con el setpoint en la variable deproceso.
1 SCADA, (acrónimo de Supervisory Control And Data Acquisition (Supervisión, Control y Adquisión de Datos) es un software para ordenadores que permite controlar y supervisar procesos industriales a distancia.
Control Digital. Guía 5
Introducción Teórica
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Figura 1. Funcionamiento del control ON/OFF
Nota: Para la realización de esta práctica uno de los grupos iniciará con la Parte Iy el otro grupo con la parte II, luego se intercambian.
PARTE I. Comunicación del E5CN-H con el CX-Thermo.
1. Sin energizar nada aún, implemente el sistema que se muestra en laFigura 2 y luego conecte el controlador E5CN-H con la PC a través del
convertidor RS-232/485, como se muestra en la Figura 3.
Figura 2. Sistema de control de temperatura con el E5CN-H.
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Procedimiento
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Figura 3. Conexión serial de la PC con E5CN-H a través del convertidorRS232/485.
2. El convertidor RS-232/485 Circutor, deberá tener la siguiente configuración:
Longitud de datos: 10 bits. 1 ON, 2 OFF. Velocidad en baudios: 9600. 3 OFF, 4 ON, 5 OFF y 6 OFF.
Figura 4. Interruptores de configuración del convertidor RS-232/485 Circutor.
3. Antes de energizar el sistema solicite al docente de laboratorio querevise las conexiones y las configuraciones.
4. Energice el controlador y el convertidor RS-232/485 y luego encienda laFuente de +/-15V, pero no cierre aún el switch que colocó en el sistematérmico.
5. Teniendo el cuidado de no tocar la parte de atrás del controlador,presione la tecla por al menos tres segundos para pasar del “Nivel
de operación” al “Nivel de selección inicial”.6. Estando en el “Nivel de selección inicial” con la tecla verifique que esté
la siguiente información que se configuró en la práctica anterior: (Tipo de entrada)= 29 (0 a 10V)(Parámetro “scaling upper limit value”)= 1000(Parámetro “scaling lower limit value”)= 0
(Tipo de control)= (PID). (Parámetro “standard” o “Heating/Cooling”) = (Heating-Cooling)
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Parámetro “direct/reverse operation”)= (reverse)7. Presione la tecla varias veces hasta que se muestre en el display 1
, luego presione la tecla hasta que se muestre el valorde -169 en el display 2 que es la contraseña para moverse del “Nivel deselección inicial” al “Nivel de ajuste de función avanzada”, al colocar elvalor, el controlador automáticamente pasará a las configuracionesavanzadas, se mostrará .
8. Presione varias veces la tecla hasta que se muestre en el display 1 (parámetro “control output 1 assignment”) y verifique que tenga el
valor por defecto: (Control Output (Heating)).
9. Presione la tecla al menos por 1 segundo para volver al “Nivel deselección inicial” (se muestra ) y luego presionela de nuevo por unsegundo para entrar al “Nivel de operación” para que se muestre de nuevoPV y SV.
10.Presione la tecla varias veces hasta que se muestre en el display 1 y verifique que esté en .
11.Presione la tecla por tres segundos para volver al “Nivel de seleccióninicial” (se muestra ) .
12.Presione la tecla por menos de un segundo para pasar al “Nivel deconfiguración de comunicaciones”, ahí aparecerá (Protocol Settings).
13.Se utilizarán los parámetros de comunicación por defecto del E5CN-H,verifique que estos parámetros estén como se muestra en la Figura 5, paraello presione la tecla para avanzar entre los parámetros y con las teclas
o para seleccionar los valores de cada uno.
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Figura 5. Parámetros del “Nivel de configuración de comunicaciones”.
14.Presione la tecla por al menos un segundo para pasar al “Nivel deoperación”.
15.A continuación se va a habilitar la opción para permitir que se puedanmodificar los parámetros en el controlador a través de la comunicaciónserial, para ello estando en el “Nivel de operación”, presione la tecla pormenos de un segundo para pasar al “Nivel de ajuste”, serámostrado.
16.Presione la tecla hasta que el parámetro sea mostrado, con la
tecla o coloque este parámetro en ON, aparecerá un indicadorCMW en el controlador indicando que esta habilitada esta opción.
17.Presione la tecla al menos tres segundos para pasar al “Nivel deselección inicial” y luego al menos un segundo para pasar al “Nivel deoperación”.
18.Abra el programa CX-Thermo que está en inicio, Todos los programas,Omron, CX-One, CX-Thermo.
19.Del menú “File” seleccione la opción “New”, aparecerá la ventana “DeviceSelect”. ingrese los datos del controlador tal como se muestra en la Figura 6y presione el botón OK.
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Figura 6. Ventana “Device Select”.
20.En el menú “Communications”, seleccione la opción “Settings” y verifiqueque esté el puerto serial correcto y los datos de configuración por defectodel E5CN-H, tal como se muestran en la Figura 7, de clic en “OK”.
Figura 7. Ventana “Communications Settings”.
21.Del menú “Communications” de clic en “Work Online”, deberá conectarsecon el controlador sin problemas, si aparece algún mensaje de error, reviselas conexiones y verifique el número de unidad del controlador y de habercolocado este valor en la ventana de “Device Select” (Figura 6), si aúnpersisten problemas notifique al docente de laboratorio.
22.Del menú “TrendMonitor” escoja la opción “Trendviewer”, le aparecerá unmensaje con unas instrucciones, de clic en el botón “Aceptar” y aparecerála ventana que se muestra en la Figura 8.
23. De doble clic donde dice “01 E5C Set Point”, se abrirá una ventanallamada “Change Value”, ahí en “New Data” coloque un valor entre 70 y 90y de clic en el botón “Send”, observe en el controlador E5CN-H comocambió el parámetro SV a este nuevo valor, de clic en el botón “Close” paracerrar esta ventana.
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Figura 8. Ventana “TrendViewer“.
24.En la ventana de “TrendViewer”, seleccione del menú “Settings” la opción“Trend Settings”, se abrirá la ventana que se muestra en la Figura 9,coloque los valores que ahí se indican y presione el botón “OK”.
25.Ahora se procederá a obtener la gráfica de tendencia de la temperatura,como puede ver en la ventana “TrendViewer” (Figura 8), esta se verá decolor gris, mientras que el setpoint será de color rojo. Para iniciar lagraficación, del menú “Operation(M)” seleccione la opción “Start Monitor”.
26.La graficación inicia, cierre el switch que colocó en el sistema térmico en unmomento determinado de la gráfica y observe como es la tendencia de latemperatura.
27.Detenga la graficación en un momento determinado, seleccionando delmenú “Operation(M)” la opción “Stop Monitor”.
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Figura 9 . Ventana “Trend Settings”.
28.El programa CX-Thermo creó un archivo log con los datos de la gráfica en eldirectorio que se le indicó en el paso 24, abra ese archivo con bloc de notasy verá como están listados los puntos de la gráfica en el tiempo que duró lagraficación.
29.Cierre la ventana de TrendViewer y en la ventana principal de CX-Thermo enel menú “Communication”, quite la opción “Work Online” paradesconectarse del controlador, luego cierre el programa.
30. Desenergice y desconecte los equipos.
PARTE II. Función de control ON/OFF en OMRON E5CC.
31.Sin energizar nada aún, implemente el sistema que se muestra en la Figura10.
Figura 10. Conexión del sistema a implementar para prueba de ON/OFF conel E5CC.
32. Solicite al docente de laboratorio que revise las conexiones,
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energice únicamente al controlador E5CN-H y teniendo el cuidado de notocar la parte de atrás del controlador, presione la tecla de nivel por almenos tres segundos para pasar del “Nivel de operación” al “Nivel deselección inicial”.
33. Estando en el “Nivel de selección inicial” con la tecla verifiqueque esté la siguiente información que se configuró en la práctica anterior:
(Tipo de entrada)= 29 (0 a 10V)(Parámetro “scaling upper limit value”)= 1000(Parámetro “scaling lower limit value”)= 0
(“Parámetro standard o Heating/Cooling”) = (Heating-Cooling)
(Parámetro “direct/reverse operation”)= (reverse) (señal de salida de control)= (0-20mA)
34. Presione la tecla varias veces hasta que se muestre en eldisplay 1 , luego presione la tecla hasta que se muestre elvalor de -169 en el display 2 que es la contraseña para moverse del “Nivelde selección inicial” al “Nivel de ajuste de función avanzada”, al colocar elvalor el controlador automáticamente pasará a las configuracionesavanzadas, se mostrará .
35. Presione varias veces la tecla hasta que se muestre en el display1 (parámetro “control output 1 assignment”) y verifique que tengael valor por defecto: (Control Output (Heating)).
36.Presione la tecla al menos por 1 segundo para volver al “Nivel deselección inicial” (se muestra ).
37.Presione varias veces la tecla hasta que se muestre en el display 1
(Tipo de control) coloque la opción (on/off). 38.Presione la tecla de nivel por 1 segundo para ingresar al “Nivel de
operación” y luego menos de un segundo para entrar al “Nivel de ajuste”,se mostrará .
39.Presione varias veces la tecla hasta que se muestre en el display 1, anote el valor que se tiene por defecto en el parámetro de
histéresis:_____40.Presione la tecla menos de un segundo para pasar al “Nivel de
operación”
41.Presione la tecla , se muestre en el display 1 , verifique que esté en.
42.Presione varias veces la tecla hasta ver de nuevo los valores de PV y SV
y con la tecla o coloque el valor de consigna (SV) del controladora 50.0.
43.Coloque el módulo de voltaje de Referencia (Set Point Value) en 0 V y elvoltímetro en escala de 20VDC, encienda la fuente de +/-15 VDC y registre
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el valor que posee el voltímetro: ¿A qué corresponde este valor?_______________________________________
44.Varíe el voltaje de entrada hasta que se muestre 50.0 en el display 1 (PV)del controlador ¿Varió el valor de salida en el voltímetro? ¿En qué valor estáahora y a qué corresponde?__________________________________________________________________________
45.Disminuya el valor de voltaje de entrada y verifique el cambio de OFF a ON¿Puede observarse el efecto de la histéresis en la salida? (valor en elvoltímetro).______________.
46.Presione la tecla de nivel por menos de un segundo para ingresar al“Nivel de ajuste” y poder cambiar el valor de histéresis a 5.0 yregrese al “Nivel de operación” presionando la tecla menos de un segundo.
47.Vuelva a monitorizar los cambios respectivos en la salida para estamodificación registre los puntos en los que se da el cambio de ON a OFF yviceversa _________ ___________
48.Cambie el valor de histéresis a 10.0, anote los puntos donde se dan loscambios de ON a OFF yviceversa:_____________________________________________________________
49.Apague la fuente de +/-15 V y conecte el sistema de temperatura como semuestra en la Figura 11.
Figura 11. Sistema Térmico a implementar con el E5CC.
50.Ajuste el setpoint (SV) del controlador a 75.0, encienda la fuente de +/-15V,conecte el voltímetro siempre a la salida del controlador (ahora conectadaal amplificador de potencia y tierra) y cierre el switch que colocó en elsistema térmico, observe el comportamiento de la variable de proceso (PV),conforme se va ajustando la temperatura, ¿entre que valores se encuentravariando la temperatura?________________
51.Apague la fuente de +/-15VDC y vuelva a configurar la histéresis al valorpor defecto (pasos 38 y 39) y coloque de nuevo el tipo de controlador en“PID” (paso 36 y 37).
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52. Desenergice y desconecte los equipos.
1. ¿Cual es la razón de utilizar el adaptador RS-232 a RS-485?2. ¿Por qué se colocó la resistencia de 120 ohms en el controlador?3. ¿Cual es la utilidad de los datos de tendencia que se almacenan en el
archivo log?4. Concluya acerca de las ventajas de los sistemas SCADA en un proceso
industrial.5. ¿Por qué se deja la opción ON/OFF en un controlador de procesos? 6. Al observar la operación de la histéresis ¿cómo la conceptualizaría en sus
palabras? 7. Concluya acerca de los usos que pueda tener la histéresis.
• Investigue acerca del protocolo de comunicación del E5CN-H.• Investigue opciones para adaptar a RS-485 al puerto USB y puerto
PCMCIA.• Investigue otros software que hagan una operación similar a la de CX-
Thermo.• Investigue tipos de actuadores que necesitan un tipo de control ON/OFF.
