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ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL
ESCUELA DE INGENIERÍA
ESTUDIO, DISEÑO E IMPLEMENTACION DE UN SISTEMA DE
CONTROL DE NIVELES DE JUGO Y MIEL PARA EL
PROCESAMIENTO DE AZÚCAR EN EL INGENIO AZUCARERO
DEL NORTE
PROYECTO PREVIO A LA OBTENCIÓN DEL TITULO DE INGENIERO EN
ELECTRÓNICA Y CONTROL
NEY ALFREDO ENRIQUEZ CUPUERAN
MARIO JAVIER ESPINOSA MOREJÓN
DIRECTOR: ING. GERMÁN CASTRO MACANCELA
Quito, Febrero, 2006
DECLARACIÓN
Nosotros, Ney Alfredo Enríquez Cupuerán y Mario Javier Espinosa Morejón,
declaramos bajo juramento que el trabajo aquí descrito es de nuestra autoría; que
no ha sido previamente presentado para ningún grado o calificación profesional; y,
que hemos consultado las referencias bibliográficas que se incluyen en este
documento.
A través de la presente declaración cedemos nuestros derechos de propiedad
intelectual correspondientes a este trabajo, a la Escuela Politécnica Nacional,
según lo establecido por la Ley de Propiedad Intelectual, por su Reglamento y por
la normatividad institucional vigente.
Ney Alfredo Enríquez Cupuerán EspinosMario Javier Espinosa Morejón
CERTIFICACIÓN
Certifico que el Presente Trabajo fue desarrollado por: Ney Alfredo Enríquez
Cupueran y Mario Javier Espinosa, bajo mi supervisión.
TtfgTGermán Castro M'
DIRECTOR DE PROYECTO
I I I .
DEDICATORIA
Ney Alfredo Enríquez C.
A mis padres, hermanos y a mi tía, que
con infinito amor supieron guiarme en el
camino del estudio, para alcanzar una
profesión y ser un hombre de bien y útil a
la sociedad.
A ellos dedico este trabajo fruto de su
sacrificio y esfuerzos constantes y a todas
las personas que este logro lo sienten
como suyo.
IV
DEDICATORIA
Mario Javier Espinosa M.
A mis Padres, Hermanos y de manera
especial a mi querida Madre Rosario de
Lourdes Morejón quien con su sacrificio
diario ha logrado cumplir en la formación
profesional del que hoy ve en Ella un
ejemplo de trabajo y sacrificio por salir
adelante en la vida a pesar de las
adversidades.
Gracias Mamá.
V
AGRADECIMIENTO
Mi primer agradecimiento es para nuestro
tutor de proyecto, Ing. Germán Castro, no
sólo por sus consejos sino también por su
permanente disposición para ayudarnos,
así como también al Ing. Patricio
Montenegro, Jefe del departamento de
Instrumentación del 1ANCEM que en el
desarrollo de este proyecto supo guiarnos
acertadamente en la solución de nuestros
problemas.
Un agradecimiento muy profundo a Dios,
a mis padres, a mis hermanos y a mi tía,
que con su apoyo, confianza han hecho
posible que los momentos difíciles se
hicieran más llevaderos durante mi
periodo de estudios.
Ney Alfredo Enríquez C.
Q
VI
AGRADECIMIENTO
A la Escuela Politécnica Nacional, a la
Carrera en Electrónica y Control por la
formación recibida.
Agradecimiento muy especial al Ingeniero
Germán Castro por su valioso aporte en la
dirección de este proyecto.
Al Ingenio Azucarero IANCEM en las
personas del Ing. Fausto Rivera
Subgerente Técnico, Ing. Alvaro Enríquez
Jefe de Mantenimiento y al Ing.
Instrumentista Patricio Montenegro, por la
confianza otorgada para la elaboración del
presente proyecto.
Mario Javier Espinosa M.
VIII
CLARIFICACIÓN 19
^ 1.5.2 MEDIDOR DE FLUJO 20
1.5.3 SULFITACIÓN 21
1.5.4 ALCALIZACIÓN 23
1.5.5 CLARIFICADOR GRAVER 26
1.6 EVAPORACIÓN 29
1.6.1 PROCEDIMIENTO DE OPERACIÓN 30
1.6.2 MÉTODO DE OPERACIÓN PARA EL ARRANQUE DE
EVAPORADORES 31
1.6.3 EQUIPO INVOLUCRADO EN EL PROCESO DE
EVAPORACIÓN 32
1.7 CRISTALIZACIÓN 34
, 1.7.1 PROCEDIMIENTO DE OPERACIÓN 35
1.7.2 EQUIPO INVOLUCRADO EN EL PROCESO DE
CRISTALIZACIÓN 38
1.8 CENTRIFUGACIÓN 40
1.8.1 CONDICIONES DE OPERACIÓN 41
1.8.2 PROCEDIMIENTO DE OPERACIÓN 41
1.8.3 EQUIPO INVOLUCRADO EN EL PROCESO DE
CENTRIFUGACIÓN 42
1.9 SECADO 44
1.9.1 PARÁMETROS DE OPERACIÓN 45
1.9.2 PROCEDIMIENTO DE OPERACIÓN Y EQUIPO
INVOLUCRADO EN EL PROCESO DE SECADO 459* 1.10 EMPACADO Y BODEGA 48
1.10.1 EQUIPO INVOLUCRADO EN EL PROCESO DE EMPACADO 48
1.10.2 EL CONSUMO DE AZÚCAR EN NUESTRA SOCIEDAD 51
1.11 DEFINICIONES UTILIZADAS EN EL PROCESO DE
FABRICACIÓN DEL AZÚCAR 52
IX
CAPITULO 2.
DESCRIPCIÓN DE LOS TANQUES INVOLUCRADOS
EN EL CONTROL DE NIVEL
PÁGINA
2.1 INTRODUCCIÓN 54
2.2 DESCRIPCIÓN DE LA ETAPA DE DISEÑO DEL PROYECTO 54
2.3 ANÁLISIS DE LOS TANQUES INVOLUCRADOS EN EL
CONTROL DE NIVEL 55
2.3.1 TANQUE DE JUGO MIXTO 57
2.3.2 TANQUE DE REFUNDICIÓN 58
2.3.3 TANQUES DE JARABE Y MIELES 59
2.3.3 TANQUE SUCCIÓN JARABE 59
2.3.4 TANQUE ALMACENAMIENTO JARABE 60
2.3.5 TANQUE SUCCIÓN MIEL RICA 61
2.3.6 TANQUE SUCCIÓN MIELA 63
2.3.7 TANQUE ALMACENAMIENTO MIEL A 64
2.3.8 TANQUE SUCCIÓN MIEL B 65
2.3.9 TANQUE ALMACENAMIENTO MIEL B 66
CAPITULO 3.
DISEÑO DEL SOFTWARE Y HARDWARE DE CONTROL
EN EL PLC DIRECT LOGIC 250
PÁGINA
3.1 INTRODUCCIÓN 68
3.2 DESCRIPCIÓN DEL PROGRAMA DEL PLC PARA
CONTROL DE NIVELES 69
3.2.1 ASIGNACIÓN Y LIMPIEZA DE LOCALIDADES DE
MEMORIA A UTILIZAR 69
3.2.2 CONFIGURACIÓN DEL MÓDULO DE ENTRADAS
ANALÓGICAS 70
X
3.2.3 OBTENCIÓN DE LOS DATOS SETEADOS O
^ ENVIADOS DESDE EL I/A 71
3.2.4 CONVERSIÓN EN PORCENTAJE DE LOS DATOS
ANALÓGICOS DE LOS SENSORES 72
3.2.5 ENCENDIDO DEL PANEL DE LUCES 73
3.2.6 CONTROL DE NIVEL PARA EL TANQUE DE JUGO MIXTO 75
3.2.7 CONTROL DE NIVEL PARA TANQUES DE
ALMACENAMIENTO Y SUCCIÓN MIEL A 76
3.2.8 CONTROL DEL TANQUE DE SUCCIÓN Y
ALMACENAMIENTO DE JARABE Y MIEL RICA 79
3.2.9 CONTROL DE LA BOMBA DEL TANQUE DE REFUNDICIÓN 81
3.2.10 ACTIVACIÓN DE ALARMAS LUMINOSAS Y ALARMA
SONORA 82V
3.3 CIRCUITOS DE FUERZA Y CONTROL PARA LOS
MOTORES DE LAS BOMBAS DE SUCCIÓN 85
3.2.1 CIRCUITO DE FUERZA PARA EL CONTROL DE NIVELES 85
3.2.2 CIRCUITO DE CONTROL PARA EL MANDO DE FUERZA 86
3.2.3 CIRCUITO DE CONTROL DESDE EL PLC DIRECT LOGIC 250 87
CAPITULO 4.
COMUNICACIÓN Y VISUALIZACIÓN ENTRE EL PLC
DIRECT LOGIC Y EL SISTEMA I/A SERIES DE FOXBORO
Q PÁGINA
4.1. CONFIGURACIÓN DE LA COMUNICACIÓN EN EL PLC
DIRECT LOGIC 89
4.2 CONFIGURACIÓN DE LA COMUNICACIÓN ENTRE EL PLC
DIRECT LOGIC Y EL SISTEMA I/A SERIES DE FOXBORO 92
4.2.1 COMPOUND 92
4.2.2 BLOQUES DE CONTROL DE EQUIPOS (ECBS)
USANDO MODICON 93
c
XII
ANEXOS
ANEXO A
DIAGRAMAS ELÉCTRICOS DE CONTROL Y FUERZA
PARA EL CONTROL DE NIVEL DE JARABE Y MIELES
PÁGINA
DISTRIBUCIÓN TABLERO DE CONTROL A-1
PLCDIRECT LOGIC A-2
BORNERAS E/S PLC A-3
MÓDULO 1 IN A-4
MÓDULO 2 IN A-5
MÓDULO 3 OUT / RELAY A-6
MÓDULO 4 OUT / RELAY A-7
MÓDULO 5 OUT A-8
MÓDULO 6 A IN A-9
MÓDULO 7 A IN A-10
BORNERAS ALARMAS A-11
PANEL DE LUCES 1 A-12
PANEL DE LUCES 2 A-13
BORNERAS RELÉS 1 A-14
BORNERAS RELÉS 2 A-15
RELÉS 110VAC A-16
RELÉS 24VDC A-17
RELÉS 24VDC A-18
RELÉS 24VDC A-19
SENSORES NIVEL A-20
DIAGRAMA UNIFILAR DE POTENCIA Y CONTROL
ARMARIO #8 A-21
DIAGRAMA UNIFILAR DE POTENCIA Y CONTROL
ARMARIO #2 A-22
DIAGRAMA UNIFILAR DE POTENCIA Y CONTROL
ARMARIO #6 A-23
ULTRASÓNICO UM 30
XIII
ANEXO B
PROTOCOLO MODBUS
PAGINA
B.1 INTRODUCCIÓN I
B.2 TRANSACCIONES SOBRE REDES MODBUS III
B.2.1 EL CICLO PETICIÓN-RESPUESTA IV
B.2.2 LOS DOS MODOS DE TRANSMISIÓN SERIE V
B.3 TRAMA DEL MENSAJE MODBUS VII
B.3.1 TRAMA ASCII Vil
B.3.2 TRAMA RTU VIII
B.3,3 CÓMO ES MANIPULADO EL CAMPO DIRECCIÓN IX
B.3.4 CÓMO ES MANIPULADO EL CAMPO FUNCIÓN X
B.3.5 CONTENIDO DEL CAMPO DATOS XI
B.3.6 CONTENIDO DEL CAMPO COMPROBACIÓN DE ERROR XII
B.3.7 CÓMO SON TRANSMITIDOS LOS CARACTERES EN SERIE XIII
B.4 MÉTODOS DE COMPROBACIÓN DE ERROR XIV
B.4.1 CONTROL DE PARIDAD XV
B.4.2 COMPROBACIÓN LRC XVI
B.4.3 COMPROBACIÓN CRC XVI
B.5 DATOS Y FUNCIONES DE CONTROL XVIII
B.5.1 FORMATOS DE FUNCIONES MODBUS XVIII
B.6 CÓDIGOS DE FUNCIÓN SOPORTADOS POR
LOS CONTROLADORES XXI
B.6.1 RESPUESTAS DE EXCEPCIÓN XXII
B.6.2 CAMPO DE CÓDIGO DE FUNCIÓN XXIII
B.6.3 CAMPO DE DATOS XXIII
B.7 CÓDIGOS DE EXCEPCIÓN XXIV
B.7.1 GENERACIÓN DE LRC XXV
B.7.2 GENERACIÓN DE CRC XXVII
ANEXO C
ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DEL SENSOR DE NIVEL
ULTRASÓNICO UM 30
XIV
RESUMEN
El presente trabajo describe el proceso de producción de azúcar en el Ingenio
Azucarero IANCEM, realizando un énfasis en el análisis del método de causa-
efecto orientado al estudio de la línea de producción bajo las variables: Métodos
de trabajo, Medición, Materia Prima, Personal, Maquinaria y Equipos, que nos
permiten realizar el análisis de los datos medidos y permite obtener información
sobre la calidad del producto, estudiar y corregir el funcionamiento del proceso y
aceptar o rechazar lotes de producto.
Como resultado de este análisis, se ha elaborado el presente proyecto en el que
consta: Un Estudio de la Línea de Producción del Azúcar, con sus respectivas
etapas involucradas, la descripción de los equipos utilizados, los procedimientos
efectuados y el personal operativo involucrado en e! proceso.
El diseño e implementación del control de niveles efectuado mediante sensores
de ultrasonido y un Controlador Lógico Programable, está concentrado en las
etapas de: Clarificación y Cristalización, donde se tiene la existencia de tanques
denominados bajo nombres propios que se manejan en la industria azucarera y
en especial en el IANCEM.
La importancia de ejecutar el control de niveles en estas etapas, para el personal
de Producción de la Empresa y de llevar registros de información diaria, permitió
elaborar un HMI en el sistema I/A de Foxboro que acceda a visualizar el estado
de los niveles de cada tanque y tener un tablero de alarmas que permitan
disminuir el desperdicio de materia prima por desborde de los tanques ocasionado
por negligencia de los operadores o standby en una parte del proceso por
mantenimiento o daños ocurridos.
Como parte final del trabajo se analiza la factibilidad económica del proyecto,
frente a los desperdicios de materia prima ocasionados con anterioridad al
funcionamiento del control implementado y el tiempo estimado de recuperación de
la inversión.
XV
PRESENTACIÓN
El Ingenio Azucarero del Norte Compañía de Economía Mixta, es una empresa
que día a día ha ido consiguiendo convertirse en la mayor factoría del Norte del
Ecuador.
El IANCEM, actualmente se encuentra implementando el Sistema de Calidad ISO
9001:2000 y su certificación en productos de calidad.
Esto demuestra que el IANCEM siempre se encuentra mejorando y avanzando,
para conseguir incrementar su producción y competir en el mercado nacional e
internacional.
El "IANCEM" está ubicado en la Panamericana Norte aproximadamente a 25 Km
de la ciudad de Ibarra, en el sector de Tababuela, región propicia para los cultivos
de caña de azúcar.
En la actualidad el Ingenio Azucarero "IANCEM" es una compañía de economía
mixta, donde el 40% de sus acciones pertenecen al Seguro Social Ecuatoriano y
el otro restante esta repartido entre accionistas particulares.
Según el Servicio de Información Agropecuaria del Ministerio de Agricultura y
Ganadería del Ecuador, el ingenio IANCEM posee 3.672 Has. de cultivo, una
producción de 420.000 sacos de 50 kg, un promedio de rendimiento de 61
toneladas/Ha, y un rendimiento de 1,86 sacos por cada tonelada; esta superficie
se encuentra distribuida entre las provincias de: Imbabura y Carchi con el 4.20%
del área de cultivo nacional de caña de azúcar.
Con el propósito de mejorar los procesos de producción para optimizar el
rendimiento final en la producción del azúcar, uno de los proyectos que desde
hace algún tiempo atrás se ha venido mentalizando y que concierne al
XVi
departamento de instrumentación, en lo que al aspecto técnico se refiere, es el:
"Estudio, Diseño e Implementación de un Sistema de Control de Niveles de Jugo
y Mieles para el Procesamiento del Azúcar".
Esto surge bajo la necesidad de minimizar las pérdidas por derrames en los
diferentes tanques involucrados en el proceso y como una estrategia de
optimización, que facilite al Departamento de Producción llevar un registro más
detallado de las variables a controlarse y el mejoramiento continuo del proceso
que involucra una producción de calidad.
Es por ello que encaminados bajo los conocimientos adquiridos en nuestra
formación profesional y haciendo uso de los equipos modernos utilizados para el
control de procesos, realizamos el control de niveles de los tanques de: jugo
mixto, refundición, jarabes, mieles A, B y miel rica; donde el desperdicio
ocasionado por derrames influye directamente en el rendimiento de la producción,
con lo cual se afecta las necesidades de presupuestar nuevos proyectos de
modernización de la planta industrial.
El presente trabajo logró disminuir los desperdicios de jugos, jarabes y mieles,
tener una mejor visualización del estado de los tanques y distribuir la visualización
de alarmas para cada operador en casos donde el control realizado no prevea
secuencias de operación que esté fuera del alcance de este proyecto.
Este documento incluye la descripción detallada del proceso de fabricación del
azúcar en el ingenio azucarero 1ANCEM, así como también del programa
efectuado en el PLC, la configuración de las pantallas para el sistema I/A de
Foxboro donde se halla desarrollado el HMI, así como también los planos
eléctricos detallados de la implementación del tablero de control.
CAPITULO 1
ESTUDIO DE LA LINEA DE PRODUCCIÓN DEL
AZÚCAR EN EL INGENIO AZUCARERO IANCEM
1.1 INTRODUCCIÓN
El proceso de obtención del azúcar es muy generalizado, todos los
procedimientos utilizados en las diferentes fábricas dedicadas a esta
industrialización, basan su principio de funcionamiento en el esquema de la figura
1.1, intercalando ciertas mejoras en cuanto a tecnología dentro del proceso
mismo para su elaboración, con lo que da lugar a obtener un producto de mayor
calidad.
A G U A(Evaporada) C A C H A Z A
t tC A N A
A G U AImbibición
PROCESO DE FABRICACIÓN
AZÚCARA Z Ú C A R
i iA G A Z O M E L A Z A
Figura 1-1.- Esquema General del Proceso de Fabricación del Azúcar.
El conocimiento general de cómo se maneja el proceso conduce a tener una
visión más clara de las etapas involucradas para llegar a obtener el azúcar, es por
ello que las figuras 1-2 y 1-3 que a continuación se detallan dan una idea del
proceso de fabricación en sus diferentes etapas.
El estudio de la línea de producción para el caso del Ingenio lANCEM busca
comprender el seguimiento del proceso con la finalidad de determinar las áreas
involucradas, donde se aplicará la Ingeniería de Control propuesto en este
trabajo.
I i—iv I §-S I ^ 1 jp ,-n>
Figura 1-2.- Diagrama General del Proceso de Fabricación del Azúcar
RECEPCIÓN Y ALMACENAMIENTO
CALENTADOR PR MARIO
TORRE DEABSORCIÓN S02
LECHADA DE CAÜ
CALENTADORES
FLASH
FLOCULANTE-
CLARIFICADOR
JUGO CLARO
FILTRO J. CLARO
EVAPORADORES
TJARABE
CACHAZA
BAGACILLO I
TORRE DEABSORCIÓN
FILTRO TACHO A
JUGO TURBIO
TTORTA
I
RIO
TMASA
CRISTALIZADOR
CENTRIFUGAS
TAZÚCAR
JLA
TACHO BT
MASA BJL
ELEVADOR
CRISTALIZADORSECADOR
CENTRIFUGASELEVADOR
MIELT IJL
TACHO C
CRISTALIZADOR
CENTRIFUGA
-^MELAZA
TAZÚ(CAR
JL
ZARANDA
SILOS
LAVADOENVASE
MAGMABODEGA
Figura 1-3.- Diagrama General de Flujo del Proceso de Fabricación del Azúcar
1.2 CULTIVO DE CAÑA DE AZÚCAR
La caña de azúcar (Saccharum officinarum L) es una gramínea tropical, cuyo
tronco está compuesto por una parte sólida llamada fibra y una parte líquida; el
jugo, que contiene agua y sacarosa, compuesto que al ser extraído y cristalizado
en el ingenio forma el azúcar.
La cosecha de la misma se muestra en la figura 1-4, ésta se la realiza cuando la
caña alcanza su madurez correspondiente y generalmente se la ejecuta en forma
manual. La sacarosa es sintetizada por la caña gracias a la energía tomada del
sol durante la fotosíntesis.
JíWK^^afcítf; JA.TÍÉU
Figura 1-4.- Cosecha de la Caña de Azúcar
Las proporciones de los componentes varían de acuerdo con la variedad (familia)
de la caña como: edad, madurez, clima, suelo, método de cultivo, abonos, lluvias,
riegos, etc. Sin embargo, unos valores de referencia genera] se indican en las
tablas 1-1 y 1-2.
agua
sacarosa
fibra
73 - 76 %
8 - 1 5 %
11 -16%
Tabla 1-1.- Componentes estructurales de la caña de azúcar
Otros constituyentes de la cana presentes en el jugo son:
glucosa
fructosa
Sales
ácidos
orgánicos
Otros
0,2
0,2
0,3
0,1
0,3
- 0,6 %
- 0,6 %
- 0,8 %
- 0,8 %
- 0,8 %
Tabla 1-2.- Componentes estructurales adicionales de la caña de azúcar
Las hojas de la caña nacen en los entrenudos del tronco. A medida que crece la
caña las hojas más bajas se secan, caen y son reemplazadas por las que
aparecen en los entrenudos superiores.
También nacen en los entrenudos las yemas que bajo ciertas condiciones pueden
llegar a dar lugar al nacimiento de otra planta.
Una vez que la caña ha alcanzado la madurez deseada se procede al corte para
separar al tallo del cogollo y hojas.
1.2.1 CONDICIONES DE CULTIVO
El Cultivo de la caña de azúcar se da en climas ecuatoriales y tropicales, es el
caso del valle del Chota, este producto es muy noble, su corte ideal es a los 18
meses.
Las condiciones particulares del cultivo son: rendimiento agrícola, cañas
homogéneas, rectas y verticales, su rendimiento se condiciona por los factores de
suelo, clima, variedad y por otra parte métodos de cultivo, dependiendo estos
últimos del: riego, drenaje, mejoras técnicas, abonado, latitud, temperatura.
La producción de caña de azúcar es un proceso netamente agrícola que en
nuestro país su desarrollo productivo aun no se ha tecnificado mediante
tecnologías que involucren el control de las variables que intervienen para su
cultivo lo que ha hecho que factores como el análisis de suelo, semillas,
fertilizantes, insecticidas, formas de riego sean llevadas a cabo mediante técnicos
agrícolas basándose en la experiencia y asesoramiento de Ingenieros
capacitados en este tipo de cultivos.
Dado que la mayor parte de la producción agrícola del país no está tecnifícada al
nivel de los grandes productores mundiales de caña de azúcar, y por el mismo
hecho que conlleva su cultivo es necesario e indispensable la utilización de
persona] humano que ayude al proceso de cultivo de la caña mediante sus etapas
& de; preparación de terreno, siembra, fertilización, riego, cosecha y poscosecha lo
que convierte a esta etapa del proceso en una de las más dependientes de la
mano del hombre para su producción y que genere una materia prima de
excelentes condiciones para la elaboración del azúcar.
1.2.2 MAQUINARIA AGRÍCOLA
La figura 1-5, muestra que en esta etapa del proceso la utilización de maquinaria
agrícola es indispensable para generar una buena producción tanto en calidad
como en cantidad ya que las siembras que se realizan en la zona son de cientos
de hectáreas, donde la simple mano de obra del hombre no abastece la cantidad
de trabajo por realizarse para producir la caña sin la ayuda de equipos y
M maquinaria destinada para realizar este tipo de actividades.
**?• s&^
* -•S.
Figura 1-5.- Maquinaria Agrícola
1.2.3 INFLUENCIA DEL CULTIVO DE CAÑA EN EL MEDIO AMBIENTE
En el medio ambiente natural, las plantas forman parte del ecosistema, siendo un
factor decisivo para su conservación. Según los métodos de cultivo aplicados, de]
tipo, de la intensidad y de la acción conjunta resultan repercusiones negativas
específicas para el ecosistema.
Puede producirse una reducción de la diversidad de especies, una perturbación
de la estructura del suelo y contaminaciones del suelo, de las aguas y de! aire por
sustancias como plaguicidas, sales procedentes del riego y de la fertilización,
nitratos, etc. Los ecosistemas naturales, con sus múltiples y vanadas funciones,
se ven desplazados, siendo sustituidos por sistemas artificiales de uso de las
tierras, pobres en especies.
La creciente aplicación de insumos producidos industrialmente (fertilizantes,
productos fitosanitarios, maquinaria, energía) y unas formas de operación
deficientemente adaptadas, provocan contaminación del. agua potable con
fertilizantes y plaguicidas, erosión de los suelos, desertificación y erosión
genética.
El IANCEM productor de azúcar, en su extensión territorial de cultivo de caña y en
pro de obtener una mejor producción y calidad de su materia prima induce a
•proteger en forma integral su producción con variedades resistentes y
conservación de su fauna biológica, con el propósito de establecer un equilibrio en
el ecosistema, cultivo, plagas y parásitos que puedan representar pérdidas
económicas a la industria.
Actualmente se mantiene un equilibrio biológico bajo el 5% de infestación sin
ocasionar pérdidas económicas para la empresa y sus cañicultores.
1.3 RECEPCIÓN Y ALMACENAMIENTO
1.3.1 CONDICIONES DE ALMACENAMIENTO
La etapa donde se inicia el proceso de fabricación del azúcar comienza en la
recepción de los camiones que vienen transportando la caña desde las haciendas
aledañas o propias de la empresa hacia el patio de almacenamiento, para lo cual
previamente pasan por el control de peso en la báscula electrónica, el esquema
de la figura 1-6 generaliza la idea funcional de esta etapa.
La caña recibida contiene las siguientes características:
• La caña debe previamente haber alcanzado un mínimo de madurez en el
campo que son los 18 meses, fecha a partir de la cual la caña es apta para
ser procesada en azúcar.
• Se debe recibir la caña totalmente limpia de sus hojas, cortada su raíz y
terminación del tallo.
• Evaluación de su peso al momento de ingreso a la planta.
CANA
BÁSCULA
GRÚA
PATIO DEALMACENAMIENTO
RECEPCIÓN YALMACENAMIENTO
1ESA DEALIMENTACIÓN
Figura 1-6.- Esquema Funcional de Recepción y Almacenamiento
1.3.1.1 Control de Peso
Es realizado en la balanza electrónica computarizada y en éstas se registra el
peso del equipo de transporte más la caña al momento de ingresar los camiones
de acuerdo al orden de llegada, como se indica en la figura 1-7, luego de
descargar y al momento de salir se pesa el equipo de transporte vacío y por
diferencia se obtiene el peso de la materia prima ingresada.
La báscula electrónica, posee sensores que son galgas extensiométricas y un
sistema de conversión analógico digital de rampa doble, que permite digitalizar los
datos y mostrarlos con una resolución del display de 5 dígitos.
Figura 1-7.- Registro de Peso vehicular con carga
En esta etapa del proceso, se cuenta con los siguientes equipos que permiten
llevar a cabo el procedimiento de recepción y almacenamiento de la caña.
Un patio de almacenamiento que cuenta con una capacidad de aproximadamente
1500 toneladas, se lo utiliza generalmente para almacenar la caña previa al
proceso y en especial como reserva para la operación de la planta en horas de la
noche; la grúa tiene la finalidad de suministrar caña a la mesa de alimentación y
efectúa la descarga de los vehículos, es del tipo columna, tiene una capacidad de
7 TM y un radio de giro de 18m, la figura 1-8 muestra el patio de almacenamiento
y la grúa.
10
Figura 1-8.- Patio de Almacenamiento y Grúa
1.3.1.2 Control de Calidad
Una vez que la caña es cuantificada en su peso pasa a la etapa de molienda
donde el personal de laboratorio toma una muestra representativa de la caña que
se está recibiendo; en esta etapa se realizan los siguientes análisis:
• Fibra,
• Sólidos totales,
• Contenidos de sacarosa,
• Pureza
• PH
La caña para ser procesada debe tener una pureza mínima del 75% (Brix/prel).
A estos datos conjuntamente con el control de peso por carga o paquete, se le
aplica la fórmula de pago al proveedor según peso y calidad de su caña.
La etapa inicial de este proceso involucra la asistencia de operadores, técnicos,
supervisores de molienda, que son los encargados de llevar el funcionamiento
correcto de este proceso que se inicia en el pesaje de los camiones donde un
operador lleva un registro del peso, fecha de ingreso, origen de la materia prima,
etc. con la finalidad de evaluar estos datos con los obtenidos por laboratorio.
Para el caso de los proveedores, este método sirve para efectuar su facturación
de acuerdo al peso y calidad de su caña.
Una vez evaluado su peso, los camiones son descargados por la grúa cuyo
operador coordina acciones de descarga, almacenamiento y alimentación al
sistema de molinos con el personal correspondiente al área de almacenamiento.
1.4 MOLIENDA
Una vez recibida la caña es cargada por la grúa directamente a ¡a mesa
alimentadora o almacenada temporalmente en el patio de almacenamiento, el
esquema de la figura 1-9 generaliza la idea funcional de esta etapa.
La caña es preparada por las picadoras de las cuales llega a un tándem de 4
molinos, con chute alimentador en el primer molino, cuatro masas en cada molino,
una bagacera, cada molino compuesto de tres masas y con su respectivo rodillo
alimentador.
CAÑA
MESA DEALIMENTACIÓN
AGUA(IMBIBICIÓN)
MOLIENDA
BAGAZO(Hacia Caldero)
JUGO MIXTO
Figura 1-9.- Esquema Funcional de Molienda
12
Los molinos son movidos por dos turbinas de vapor. Dos molinos por cada
turbina.
Se utiliza el sistema de imbibición; que es la utilización en el último molino de
agua caliente, para lograr una mayor eficiencia en la extracción,
aproximadamente del 85%.
El bagazo que sale de la última unidad de molienda, se conduce a la caldera para
generación de vapor y el sobrante se dispone a la bagacera mediante un sistema
de recirculación que permita no sólo alimentar la caldera sino manejar los
sobrantes de una manera comercial.
El vapor se produce a 300 psi, el cual pasa directamente a los turbogeneradores
de la figura 1-10, en donde se autoabastece la fábrica de energía eléctrica. El
vapor de escape de los turbogeneradores pasa directamente a los evaporadores
en donde se inicia la evaporación del agua del jugo, tal como se explica en la
parte de evaporación.
Figura 1-10.-Turbogenerador
El proceso de molienda se divide en dos partes;
a) Rompimiento de estructuras duras
b) La verdadera molienda de caña.
La preparación de la cana se lleva a cabo mediante cuchillas giratorias que cortan
la caña en trozos pero no se extrae el jugo.
La capacidad de un tándem de molienda se expresa por lo general en TCH
(Toneladas por cada hora) o TCD (Toneladas por cada día).
Los siguientes factores son utilizados para el cálculo de capacidad de extracción:
• Preparación de Caña.
• Fibra de Caña.
• Diámetro y Longitud de los rodillos del molino.
• Número de rodillos.
• Velocidad de los rodillos.
• Ajuste del molino.
• Dispositivo de alimentación.
• Presión sobre los rodillos.
Los rodillos de la figura 1-11, tienen ranuras periféricas en forma de "V" y
frecuentemente los rodillos superior y alimentador, o sólo este último, tienen
además ranuras longitudinales de tipo chevron, el rodillo de descarga no presenta
esta ranuración adicional.
Figura 1-11.- Ranuras tipo Chevron
La presión sobre los rodillos es la razón más evidente para tener una regulación
de compensar las variaciones en el volumen de caña que pasa a través del
molino.
14
La tensión aplicada varía según la cantidad de caña molida, el contenido de fibra,
largo de los rodillos, diámetro de rodillo y cantidad de agua de imbibición.
1.4.1 LA IMBIBICIÓN
El añadir agua o jugo diluido al bagazo después de cada molino diluye a su vez el
jugo contenido y aumenta la extracción a medida que se exprime este jugo, esto
es lo que se conoce como imbibición.
Al aplicar agua al bagazo que se dirige al último molino; e! jugo del último molino
es devuelto al bagazo que va al penúltimo molino; este jugo a su vez se regresa al
bagazo del molino anterior y así sucesivamente; esto se le conoce como
imbibición compuesta.
El porcentaje de agua de imbibición varía según la capacidad de los molinos, en
este caso se tiene el medidor de la figura 1-12, que suministra la medida de agua
de imbibición de acuerdo al contenido de fibra de la caña, costo relativo del
combustible y del azúcar.
1.4.1.1 Ventajas de utilizar agua caliente en la imbibición
• Se logra una economía en cuanto a combustible.
• Ruptura de alguna célula por acción del calor del agua sobre los 70°C.
• Se Obtiene ligera evaporación del bagazo en tránsito.
•Se puede usar parte de los condensados de retorno procedentes de los
cuerpos de los evaporadores.
• Obtiene una pequeña mejora en la extracción.
1.4.1.2 Desventajas de utilizar agua caliente en la imbibición
• Mayor extracción de gomas e impurezas provenientes de la hojarasca.
• Molinos no se alimentan de forma óptima.
• Facilita el crecimiento de microorganismos.
Se aumenta la cantidad de energía para poder evaporar una mayor
cantidad de agua contenida en el jugo.
Figura 1-12.- Medidor de Agua de Imbibición
1.4.2 EQUIPO INVOLUCRADO EN EL PROCESO DE MOLIENDA
Para esta etapa se cuenta con ios siguientes equipos que se describen a
continuación:
Un variador de velocidad para la mesa de alimentación de la marca: LG Industrial
Systems; con voltaje de alimentación 380-460V/AC/3F, frecuencia de entrada 50-
60Hz, frecuencia de salida 0.5-400Hz con una resolución de 0.01 Hz, método de
control vectorial PWM.
El equipo descrito a continuación sigue el proceso que se inicia con la mesa de
alimentación; tiene las siguientes dimensiones: 5600mm de ancho x 5890mm de
centro a centro de ejes y altura de 966mm.
Su velocidad de operación es: 24.5 mm/seg (5 RPM), dicha velocidad es
controlada por un operador, el cual a medida que la caña avanza en el proceso de
picado, mediante un potenciómetro, ajusta la velocidad de la mesa para
suministrar una cantidad adecuada de caña que no provoque abultamiento en la
banda transportadora que conduce hacia las picadoras de caña.
16
El nivelador de cana de la figura 1-13, se encuentra sobre la mesa alimentadora
de caña, gira sobre un eje motriz a una altura sobre el piso de la mesa de 50cm.
Tiene 20 brazos dispuestos en 4 hileras.
Figura 1-13.- Nivelador de caña y duchas de lavado
Además cuenta con un motor de 7.5 HP 71720 con su reductor acoplado al eje del
nivelador que le permite girar a 19 RPM. Sale del reductor a 38 RPM. Y reduce a
19 RPM a través de un piñón 24 dientes y una catalina 48 dientes.
Posteriormente se tiene un primer juego de cuchillas: tiene 20 machetes a
100mm de la estera con un diámetro de corte de 15cm. Es movida por un motor
eléctrico asincrónico de 90HP /580 RPM a 380V / 60 HZ.
La corriente de arranque de este motor es controlado por el método de
resistencias rotóricas.
Luego está el segundo juego de cuchillas el cual tiene: 52 machetes, 13 brazos
con doble machete, está a 150mm de las tablillas, su diámetro de corte es 15cm y
es movida por un motor eléctrico de 150HP /580 RPM a 380V / 60HZ.
El arranque de este motor se lo realiza utilizando un autotransformador con la
finalidad de reducir la corriente en el arranque.
17
Se tiene una estera elevadora de caña de 1.1m de ancho x 22m de eje a eje y
una inclinación de 18°. Cuenta con un equipo motriz que consta de un motor-
reductor. Características: El equipo motriz está compuesto por un motor B-200 un
de 35HP 71140 RPM acoplado a un reductor flender del tipo KzHw-900. La
variación de velocidad del eje motriz es de 7 RPM.
El primer Molino tiene las siguientes características: Molino Fives-Lilles. Con una
dimensión nominal de 560mm x 1100mm. La velocidad de las masas es de 6,6
RPM y 40 pies/min. Rayado de 2" x 45° con Messchadert en la cañera a 4" de
paso (100mm) como alimentador forzado.
Los molinos N° 2, N° 3 y N° 4 son de igual característica que el anterior pero con
un rayado de 1" x 45° y un alimentador sobre el conducto intermedio, un tambor
de tubo con helicoidales de platina. Su velocidad es de 40 pies/min.
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Figura 1-14.- Tándem de Molienda
El Equipo motriz del 1er, 2do, 3ro y 4to molino son del tipo Turbina de vapor como
se indica en la figura 1-14, con las características siguientes: El equipo motriz que
mueve a los molinos 1 y 2 está compuesto por una turbina de 400HP /5500 RPM
con una presión directa de 23 Kg/cm2 y una presión de escape de 1.3 Kg/cm2 un
reductor de alta de 5500 a 750, un reductor intermedio Hender tipo ZTUN-1130 de
750 a 35, una transmisión de engranajes, un piñón de 23 dientes y dos catalinas
de 22 dientes que mueven a cada molino.
Existen también Bombas de maceración del tipo centrífuga. Para la aplicación de
maceración en molino 2 y 3 tiene 2 bombas de 50 m3/hr, movidas por motores
eléctricos.
Además dos bombas de Imbibición del tipo centrífuga, de 15m3/hr; El equipo óleo-
neumático para cada molino tiene una botella para la presión hidráulica que
permite aplicar 200 Tons máxima.
Por último en esta etapa se tiene un colador vibratorio para el colado del guarapo
de 40 m3/hr, que separa el jugo diluido del Molino 1 y 2 y bagacillo, éste último
cae en el conductor intermedio del molino 1 y 2.
La etapa de molienda cuenta con el trabajo de personal humano destinado a cada
actividad que involucra este proceso como son: El operador que vigila y controla
la velocidad de la mesa de alimentación de caña, el agua de lavado de la misma y
las posibles obturaciones de la caña en la banda transportadora que conduce a
las picadoras de caña.
En el proceso de molienda, la caña pasa por un tándem de 4 molinos, donde otro
operador se encuentra vigilando y controlando posibles obturaciones del bagazo a
partir de la salida del primer molino, así como también la velocidad de la banda
transportadora de la caña ya troceada.
Dentro de la etapa de imbibición, un analista químico toma muestras cada hora
del jugo de caña que se extrae para realizar el análisis correspondiente de pureza
y la cantidad de agua de imbibición que se está agregando para optimizar la
extracción del jugo.
19
1.5 CLARIFICACIÓN
El jugo de caña obtenido de la etapa de molienda pasa a la etapa de clarificación,
dicha solución compuesta por jugo de caña más el agua de imbibición se la
denomina jugo mixto, el cual lleva a su paso a más de estos dos componentes,
lodos, ácidos, material orgánico, etc. que posteriormente en esta etapa serán
eliminados, el esquema de la figura 1-15 generaliza la ¡dea funcional de esta
etapa.
JUGO MIXTO
MEDIDOR DEFLUJO
SULFITACIÓN
ALCALIZACIÓN
CLARIFICADOR GRAVER
CLARIFICACIÓNCACHAZA
1JUGO CLARO
Figura 1-15.- Esquema Funcional de Clarificación
1.5.1 PROCEDIMIENTO DE OPERACIÓN EN ETAPA DE CLARIFICACIÓN
El jugo obtenido de los molinos es cuantificado mediante un medidor de flujo
digital. Es bombeado a un calentador primario que lo lleva a una temperatura
entre 60 y 65°C y pasa por una corona de sulfitación para producirse una reacción
de absorción de SO2 con el jugo, hasta conseguir un pH entre 3,8 y 4,2.
20
Esta reacción elimina las materias coloreadas y transforma las sales férricas que
dan color en compuestos ferrosos. A continuación se realiza un proceso de
encalado mediante la utilización de lechada de cal con una densidad de 5 a 7° Be,
hasta conseguir un pH entre 7.0 y 7.2, se añade ácido fosfórico.
Pasamos luego al calentamiento secundario que al igual que en el proceso
anterior se utiliza calentadores cuya temperatura sube a 95-100° C. A esta
temperatura llega al tanque denominado clarificador GRAVER, donde se completa
la reacción con floculante, fosfatos y cal; saliendo un jugo claro color amarillo
transparente y cristalino con un pH entre 6.6 a 7.0.
1,5.2 MEDIDOR DE FLUJO
El flujo de jugo mixto que se ingresa al proceso es controlado mediante el medidor
de flujo; este flujo debe ser igual a 50 ton/h.
El medidor de flujo de la figura 1-16 es del tipo: flujómetro másico con las
siguientes características: salida de 4 a 20mA, unidad de flujo en Ton/Hr, unidad
totalizadora en Ton, el flujo a 20 mA es de 70 Ton/Hr, su funcionamiento está
basado en el principio de Coriolis.
A través de este medidor de flujo y con el control digital mediante servo válvula
ubicada posterior a éste, se tiene implementado un lazo PID, donde el set point
está establecido en 50 ton/h.
Dicho lazo de control es calibrado y controlado por el sistema I/A desde el
computador ubicado en la oficina de producción.
Figura 1-16.- Medidor de Flujo
21
El proceso de clarificación se inicia con la preparación del jugo mixto antes de su
entrada a ios calentadores primarios, para ello el jugo pasa por un tamizador el
mismo que conduce ei jugo mixto de molinos hacia el tanque dei mismo nombre.
1.5.3 SITLFITACIÓN
El jugo mixto una vez que es cuantificado por el medidor de flujo es bombeado a
un calentador primario que lo lleva a una temperatura entre 60 y 65°C para luego
pasar a una corona de sulfitación para producirse una reacción de absorción de
SO2 con el jugo, hasta conseguir un pH entre 3,8 y 4,2; el esquema de la figura 1-
17 generaliza la idea funcional de esta etapa.
CALENTADORPRIMARIO
JUGO MIXTO
iSULFITACIÓN
IJUGO
SULFITADO
Figura 1-17.- Esquema Funcional Sulfitación
1.5.3.1 Calentamiento Primario de Jugo
Para realizar el calentamiento primario del jugo primeramente se debe verificar la
correcta posición de válvulas para el ingreso-salida del jugo enviado desde el
tanque de jugo mixto.
Verificar la correcta posición de válvulas de condensados, incondensados, vapor y
purgas, esto se lo hace en los calentadores indicados en la figura 1-18.
22
Para la puesta en marcha, en caso de paradas y limpieza, se procede de acuerdo
al manual de operación de esta sección.
Figura 1-18.- Calentadores
1.5.3.2 Sulfitación de jugo
En esta etapa se debe verificar la correcta posición de válvulas para el ingreso-
salida del jugo en la torre de sulfítación.
• Verificar el codo limpio y el tapón colocado en la bandeja.
• Verificar el correcto funcionamiento del circuito de refrigeración en el horno
de azufre y tubería de gas.
• Constatar aporte y combustión continua de azufre en el horno.
• Controlar PH de jugo sulfatado de 4 a 4.6.
Para la puesta en marcha, en caso de paradas y limpieza, se procede de acuerdo
al manual de operación de esta sección.
1.5.3.3 Equipo Involucrado en el Proceso de Sulfitación
El equipo involucrado en esta etapa del proceso se describe a continuación:
23
Se tiene una bomba jugo pesado tipo centrífuga. Características; 50 m3/hr. 30
mts. De head impelente cerrado. Material de bronce, carcaza de bronce movido
por un motor eléctrico 15HP /1730 RPM.
El Calentador de jugo pesado tipo vertical. Características: 50 m2 de superficie
calórica (538 PCSC), 220 tubos distribuidos en 20 pase y 11 tubos por pase,
longitud de 285.70mm y 32/28.8mm x diámetro.
Una vez que el jugo pesado ha alcanzado la temperatura deseada pasa al equipo
de sulfitación de la figura 1-19 denominado: Columna de sulfitación de jugo del
tipo vertical. Características: Capacidad 500 TM/día, altura de 9.9 mts, 20 platos
Figura 1-19.- Columna de Sulfitación
Además se tiene un tanque receptor de Jugo Sulfatado tipo: Cilindrico Vertical con
capacidad de 50 Htl
1.5.4 ALCALIZACIÓN
Luego de que el jugo ha pasado por la columna de sulfitación, el proceso de
encalado se realiza mediante la utilización de lechada de cal con una densidad de
24
5 a 7° Be, hasta conseguir un pH entre 7.0 y 7.2, se añade ácido fosfórico, el
esquema de la figura 1-20 generaliza la idea funcional de esta etapa.
JUGO SULFITADO
LECHADA DE CAL 1ALCALIZACIÓN
CALENTADORES
Figura 1-20.- Esquema Funcional de Alcalización
1.5.4.1 Preparación de Lechada de Cal
La lechada de cal se prepara con agua condensada, y a su falta con agua clara,
adicionándose los sacos de cal necesarios para mantener el baumé de lechada
entre 6 y 8, como se indica en la figura 1-21.
El consumo será registrado en el reporte del operador y al final de la jornada se
totalizará y se informará al supervisor.
Figura 1-21 .-Tanque de Lechada de Cal
25
La [echada de cal es bombeada hacia un tanque by-pass en el cual existe una
derivación para dosificar manualmente, o por la válvula automática.
El PH es registrado en el módulo CLARIFICACIÓN. Es seteado de 7a 7.2 en jugo
encalado.
Además en la pizarra de control de clarificación se registran los PH. De existir
variaciones o irregularidades en los valores se comunica al supervisor. De no
poder dar solución inmediata se cambiará a modo manual de dosificación,
debiendo controlarse el PH constantemente con papel indicador.
1.5.4.2 Suministro de Sacos de Cal
En esta parte del proceso es importante la intervención del operador, ya que él es
el encargado de suministrar la cantidad de sacos de cal al jugo sulfatado, el
control de la acidez del jugo se lo verifica mediante el controlador indicador de PH
instalado aledañamente a este proceso y además es controlado por la supervisión
de producción que visualiza los datos que el controlador de PH envía al
computador, permitiendo tomar los correctivos en caso de anomalías.
1.5.4.3 Equipo Involucrado en el Proceso de Alcalización
Tanque receptor de jugo encalado de la figura 1-22 es del tipo Cilindrico Vertical
con capacidad de de 50 Ht!; un encalador cilindrico vertical de 3m3 con agitador
mecánico.
Figura 1-22.-Tanque de Jugo Encalado
26
Un calentador jugo encalado tipo vertical de características siguientes; 50m2 de
superficie calórica (538 PCSC), 220 tubo distribuidos en 20 pase y 11 tubos por
pase, longitud de 285.70mm y 32/28.8mm x diámetro.
Una bomba de jugo encalado del tipo centrífuga cuyas características son: 50
m3/hr. 30 mts. De head impelente cerrado. Material de bronce, carcaza de bronce
movido por un motor eléctrico 30HP; 1710 RPM.
1.5.5 CLARIFICADOR GRAVER
Luego del calentamiento secundario que al igual que en el proceso anterior se
utiliza calentadores cuya temperatura sube a 95-100° C. A esta temperatura llega
al clarificador GRAVER, donde se completa la reacción con floculante, fosfatos y
cal, formando un grumo que precipita en las bandejas del clarificador,
depositándose en el fondo los lodos y saliendo un jugo claro color amarillo
transparente y cristalino con un pH entre 6.6 a 7.0.
Por el fondo del equipo sale un lodo que aún tiene azúcar la cual hay que
recuperar a través de un filtro al vacío, para lo cual se hace una mezcla con
bagacillo y forma una torta en el filtro rotatorio, recuperando por absorción del
vacío un jugo que regresa al proceso y desechando un lodo que se le conoce
como cachaza hacia el campo para ser usado como abono orgánico, el esquema
de la figura 1-23 generaliza la idea funcional de esta etapa.
JUGOENCALADO
CLARIFICADORFLOCULANTES ^
GRAVGR
JUGO CLARO
Figura 1-23.- Esquema Funcional del Clarificador Graver
27
1.5.5.1 Procedimiento de Operación
Preparación de floculante
Diluir 1500g de floculante en los dos tanques superiores.
Diluir la Solución en tanques inferiores para molienda normal durante 8h.
Calentamiento de jugo encalado
Mantener abierta la entrada de vapor a calentadores. Y el paso de jugo por ellos.
Temperatura mínima requerida 81° C. Caso contrario limpiar calentadores.
Evacuación de Incondensables en Tanque Flash
Mantener ubres las tuberías de evacuación.
Control de dosificación de floculante, mantenerla durante molienda.
Decantación de Jugo Encalado
Control de nivel superior para descachazado. Mantener el giro del raspador del
decantador durante la clarificación de jugo y deternerlo en limpieza del decantador
Evacuación de lodos mediante la bomba de diafragma, desde que aparecen lodos
en el tercer nivel, hasta su falta en el primer nivel.
Jugo clarificado
Control de turbiedad menor a 500 NTU y pH 6,6a 6,8. Control del caudal de jugo
mediante válvulas telescópicas.
28
1.5.5.2 Control y Dosificación de Floculante
Esta etapa del proceso es muy controlada ya que cada hora, el personal de
laboratorio toma muestras del jugo que se halla en el clarificador GRAVER, con la
finalidad de analizar la cantidad de sólidos en suspensión, así como también la
dosificación de floculantes para acelerar el proceso de sedimentación de los Iodos
presentes en el jugo de caña.
1.5.5.3 Equipo Involucrado en e] Proceso del Clarificador
Para esta etapa se describe a continuación el equipo más significativo y de
influencia para el clarificador Graver.
Se tiene el clarificador de la figura 1-24, de tipo vertical con las características
siguientes: Diámetro de 5.4 mts, capacidad de 120m3, con 4 bandejas accionado
por motor eléctrico de 3HP. Se tiene además un receptor de jugo clarificado tipo
cilindrico de 50 Hls de capacidad, diámetro de ISOOmm, alto 4.2 mts.
Figura 1-24.- Clarificador Graver
29
La bomba de jugo clarificado es del tipo; centrífuga, cuyo motor tiene la capacidad
de 15HP/1740 RPM
Se cuenta también con una estación de filtración tipo rotatorio al vacío
Características: filtro de 8 x 10- de 251 PCSF (23.4m2).
El sistema se compone de un pre-mezclador cachaza bagacillo. D=450 y L-1800
extractor y separador ciclónico de bagacillo. Tanques de jugo claro y turbio con
sus bombas respectivas.
Bomba de vacío de sello hidráulico accionada por motor de 45HP; 1710 RPM
1.5.5.4 Utilización de la Cachaza como Abono Orgánico
El proceso de clarificación tiene como resultado obtener un jugo de caña claro,
para ello se realiza una decantación en el Graver, mediante la adición de
floculante químico, que acelera ¡a sedimentación de sólidos en suspensión
presentes en el jugo mixto. Los lodos sedimentados son tamizados en un filtro
rotatorio, del cual se obtiene la denominada cachaza la cual es receptada en un
cubículo donde se espera una cantidad suficiente para luego transportarla
mediante un volquete a diferentes áreas de cultivo próximas a la fábrica, con la
finalidad de mejorar la fertilidad del terreno mediante procedimientos adecuados
de descomposición.
1.6 EVAPORACIÓN
La evaporación es la operación que permite concentrar el jugo claro proveniente
del clarificador, para obtener un jarabe de 60-65° Brix, el esquema de la figura 1-
25 generaliza la idea funcional de esta etapa.
El equipo consiste en un cuerpo evaporador de múltiple efecto (5 cuerpos), al
primero se le alimenta vapor de escape proveniente de las turbinas de molinos y
turbo generador; para que se produzca el efecto de evaporación múltiple se
dispone de un sistema de vacío en el quinto cuerpo.
El jugo pasa de cuerpo a cuerpo concentrándose más en cada etapa, sirviendo el
vapor del uno al dos y de éste al tres y así sucesivamente.
Antes de entrar al pre-evaporador se dispone de un calentador de jugo claro que
lleva la temperatura del mismo a 105° C. Como resultado de la transferencia de
calor se produce condensados que sirven para el caldero, y agua caliente para
múltiples usos de la fábrica.
JUGO CLARO
FILTROROTATORIO
EVAPORACIÓN
CONDENSADOS
IJARABE
Figura 1-25.- Esquema Funcional de Evaporación
1.6.1 PROCEDIMIENTO DE OPERACIÓN
El sistema de evaporación del Ingenio Azucarero del Norte consiste en cinco
cuerpos interconectados entre si, a los que se les denomina en función del orden
de ingreso de jugo.
Se debe tomar en cuenta que en operación normal el sistema se interconecta de
tal manera que funcionen solamente 5 cuerpos interconectados, funcionando el
último cuerpo ya sea el 4to o el 5to como melador, es decir concentrador final de
jugo.
Las líneas de alimentación de vapor a las calandrias del preevaporador provienen
del vapor de escape del turbogenerador y turbinas de molinos, al producirse la
ebullición en este cuerpo, y de la misma manera, al ebullir el primer cuerpo, su
vapor vegetal calienta al segundo, y así sucesivamente. De esta forma el sistema
se compone de 5 evaporadores de múltiple efecto.
1.6.1.1 Limpieza cíe Evaporadores
Se realiza con el objetivo principal de dar paso a las limpiezas químicas y
mantenimientos mecánicos programados, pero existen ocasiones especiales
como daños en la maquinaria, falta de caña, etc. que generan paradas
prolongadas.
La razón fundamental para esto es que la dureza del jugo, sumada a la adición de
cal, se deposita en el interior de los tubos de las calandrias de los cuerpos, esta
deposición dificulta la transferencia de calor, por lo que al avance de la semana es
normal que el brix de la meladura vaya bajando, incrustación que incrementa
mientras el jugo está estático en los cuerpos, por ¡o que para prevenirlas,
debemos mantener la mayor parte de tiempo el jugo en circulación.
De todas maneras se debe consultar con el supervisor para precautelar el período
útil de trabajo del equipo.
1.6.2 MÉTODO DE OPERACIÓN PARA EL ARRANQUE DE EVAPORADORES
El arranque de molienda se lo efectúa después de la limpieza mecánica de los
cuerpos, generalmente se tiene un día en la semana para mantenimiento, para lo
cual el operador necesita verificar lo siguiente:
3fe
32
1. La limpieza de los cuerpos debe haber sido previamente revisada.
2. Deben haberse realizado las pruebas de calandrias programadas por
mantenimiento.
3. Comprobar el sello de las tapas inferiores y las entradas de hombre,
alimentando agua a los cuerpos.
4. Revisar que no exista agua en las calandrias ni en las tuberías de
alimentación de vapor.
5. Para recibir vapor de escape, los cuerpos de evaporación deben estar con
agua a nivel de la primera mirilla.
6. Al momento de llenarse el clarificador, y empezar a pasar el jugo al tanque
pulmón de jugo claro, se drena el agua que contiene el preevaporador,
tomando en cuenta que el cuerpo se puede presionar, para lo que se abre
la válvula de vapor directo a los tachos y se cierra el ingreso de vapor al
7. Verificar el ingreso de jugo, hasta que el segundo visor de nivel esté a unos
2cm. En este momento se realiza el cambio de alimentación de vapor.
8. Se procede de la misma manera para los siguientes cuerpos, hasta obtener
jugo en todos los cuerpos que estén en línea.
1.6.2.1 Condiciones de Operación Normal
Para la operación normal de los evaporadores el operador debe revisar que los
parámetros de operación estén dentro de los rangos establecidos en la lista de
variables de control.
En caso de alterarse los valores recomendados, es necesario que el operador se
comunique con el supervisor, para dar las correcciones del caso.
1.6.3 EQUIPO INVOLUCRADO EN EL PROCESO DE EVAPORACIÓN
La etapa de evaporación contiene los siguientes equipos:
33
Un Pre-Evaporador de características: superficie calórica 650m2; cantidad tubos
1810; longitud tubos 3210; diámetro tubos 37.8/34.8 mm; material de los tubos
acero inoxidable; diámetro placa 2500mm.
El equipo de evaporadores de la figura 1-26, consta de un total de cinco cuerpos y
se los describe a continuación:
El 1er Cuerpo de Evaporación tiene una superficie calórica: 225m2; cantidad de
Tubos: 766; longitud: 2615; diámetro: 40/36.8 mm; material: cobre y diámetro
placa: 1800mm; 2do, 3ro, 4to y 5to cuerpo evaporador, tiene una superficie
calórica: 190m2; cantidad de Tubos: 766; longitud: 2225; diámetro: 40/36.8 mm;
material: cobre y diámetro placa: 1800mm.
Figura 1-26.- Evaporadores
El Tanque receptor meladura es del tipo cilindrico vertical con una capacidad 20
Hls, se comunica al cuarto cuerpo de evaporación de donde se obtiene un jarabe
de 60-65° Brix.
Para el caso en que el jarabe proveniente del 5to evaporador, no cumpla con un
color adecuado se ingresa a la denominada Torre de sulfitación para meladura,
tiene una capacidad 900 TM/día, altura de 9.9 m, 20 platos.
34
1.7 CRISTALIZACIÓN
La cristalización se lleva a efecto en tachos al vacío de simple efecto, en los
cuales se concentra el jarabe hasta el punto de saturación, el esquema de la
figura 1-27 generaliza la idea funcional de esta etapa.
Aquí se introduce una semilla, que es una cantidad de azúcar pulverizada en finos
granos mezclada con alcohol etílico o isopropílico, para que sirvan de núcleos
para los cristales de azúcar y vayan creciendo conforme las moléculas de
sacarosa se vayan depositando en ellos.
Se forma una mezcla de cristales y jarabe, que se le conoce como masa cocida;
para que no se disuelvan los cristales, la concentración de ésta debe ser de más
de 90° Brix.
Ésta vendría a constituirse la primera cristalización, porque cuando se separa el
grano de la miel, ésta todavía tiene alta cantidad de azúcar, por lo tanto para
seguir recuperando se debe hacer con esta miel otra masa cocida segunda ( B ),
que nos da una azúcar de segunda y una miel segunda ( B ), con la miel se hace
una masa cocida tercera ( C ) y con el grano que se llama magma, se lo mezcla
con jarabe y sirve de semilla de una masa A; así mismo de la masa C, sale otro
grano que viene a ser magma de tercera y la miel ya se la desecha como melaza.
Este proceso se lo conoce como sistema de tres templas o tres masas cocidas.
Cuando el proceso llega ya a normalizarse ya no se hace semillamiento de las
primeras, sino que se hace una semilla aparte que se le conoce como Pié de
Templa, que sirve para elaboración de masas B y C, las mismas que dan los
magmas que sirven como semilla de la masa A.
Una vez terminada la masa cocida cualquiera de ellas, se baja a unos recipientes
agitados que se les conoce con el nombre de cristalizadores y de aquí van a las
centrífugas para la separación del grano y la miel.
35
Estos tienen la finalidad de permitir un tiempo de reposo para enfriamiento y
preparación de las masas antes del siguiente paso, y en (as masas C para un
agotamiento ya que permanecen aquí mínimo 36 horas antes de ser lavadas.
JARABE
SEMILLA B|
SEMILLA Cl
CRISTALIZACIÓN
MASAS: A, B y C
Figura 1-27.- Esquema Funcional de Cristalización
1.7.1 PROCEDIMIENTO DE OPERACIÓN
1.7.1.1 Verificación de condiciones de proceso
Revisar el nivel de meladura en el tanque (jarabe), éste se indica en el panel de
control de nivel.
Verificar cantidad de magma de 2da y de Sera. Para iniciar un cocimiento de
masa "A" se debe tener una cantidad mayor a 70 Hl entre ambos semilleros.
Si no es así se comunica al supervisor para empezar el cocimiento con una
cristalización.
Revisar brix y pureza tanto de meladura como de magma, estos valores deben
estar en un rango superior a 82 en el caso de meladura y de 85 en el magma.
J.7.1.2 Subir el vacío del tacho
Comprobar que las válvulas de alimentación, la de descarga y la de ruptura de
vacío estén cerradas. Encender la bomba de vacío del tacho.
1.7.1.3 Carga de la semilla
Si existe la cantidad de magma necesaria, abrir las válvulas adecuadas para
alimentar al tacho e! magma de segunda y/o tercera. Si se decidió cristalizar,
alimentar meladura hasta aprox. 100 Hl. Evaporar hasta punto de saturación.
Éste se verifica en el momento de sondear el líquido que queda entre los dedos
forma una hebra delgada de unos 5cm que no se rompe.
En este momento se alimenta al tacho una suspensión de azúcar pulverizado en
alcohol, denominada semilla cristal, se continúa evaporando hasta nacimiento de
grano.
Una vez que exista el grano se abre la válvula de alimentación de agua para
romper la viscosidad del líquido y permitir el crecimiento. Este proceso se
denomina ceba y se repite algunas veces hasta adquirir el grano un tamaño
adecuado.
1.7.1.4 Lavado de la semilla
La semilla de templa, ya sea de magma o cristalizada, es necesario lavarla, con la
finalidad de borrar el falso grano que pudo haberse formado. Para ello se
sondeará y se verificará la existencia de polvo entre grano, y se abrirá la válvula
de agua para bajar el brix de la semilla, disolviéndose así el polvillo y dando
uniformidad al grano formado.
37
1.7.1.5 Alimentación de la masa
Una vez (impía la semilla, se procede a alimentar meladura al tacho, bajando la
meladura al diluidor, cuyo motor debe estar encendido, y abriendo la válvula de
aporte. Se controlará el brix de la masa a través de las mirillas, y aumentando o
disminuyendo la alimentación de acuerdo a esta apreciación visual.
A la vez se debe revisar el nivel del tanque de meladura. Si por alguna razón no
es posible mantener el ritmo de consumo y se llena el tanque, es preciso detener
la molienda y comunicar al supervisor, evitándose que se derrame eí líquido. Es
vital para la calidad que el brix de la masa se mantenga uniforme.
Continuamente se sondeará la masa para verificar que no exista formación de
falso grano. En caso de ocurrir esto, se alimentará agua hasta conseguir la
disolución del polvillo. El cocimiento debe efectuarse con una presión de vapor en
la calandria del tacho no mayor a 10 psi, y el vacío en el cuerpo superior a 17in.
Con estos valores, la temperatura del procesamiento no debe pasar de 65 grados.
Si existe algún desperfecto mecánico o eléctrico que no permita cumplir estos
parámetros, se suspende la alimentación, cortándose el suministro de vapor,
puesto que a una temperatura superior a 65 grados, el grano se disuelve.
Comunicar al supervisor para continuar el proceso.
1.7.1.6 Secado de la masa
Si es que el tamaño del grano es el adecuado, o la masa haya alcanzado los 220
Hl de capacidad máxima del tacho, se procede a cerrar la válvula de alimentación,
con el objeto de concentrarla hasta un brix de alrededor de 84.
Este proceso se conoce como secado y tiene que ser evaluado de acuerdo a la
apreciación visual tanto en las mirillas como la sonda.
38
Al finalizar la alimentación es posible que el tanque de meladura se empiece a
llenar. Por lo tanto es necesario ver la posibilidad de empezar el cocimiento de
una nueva masa A en otro de los tachos. Si no existe este equipo disponible, se
detendrá la molienda hasta descargar la masa cocida.
1.7.1.7 Descarga
Al haber llegado al brix óptimo, se cierra la válvula de vapor, y se abre la válvula
de ruptura de vacío. Se verifica la posición de los canales de descarga de masa.
Una vez hecho esto se pulsa el botón de accionamiento de la válvula neumática
de descarga.
La masa se depositará en el cristalizador 1 o 2 de acuerdo a su disponibilidad. Se
reportará el proceso en el formato establecido tomándose una muestra para el
análisis en laboratorio.
1.7.1.8 Barrido del Tacho
Con la ayuda de las válvulas de vapor y de agua de las duchas se efectúa una
limpieza del interior del tacho, para quitar todo residuo de grano que haya podido
quedar. El líquido de barrido se descarga a! cristalizador.
1.7.2 EQUIPO INVOLUCRADO EN EL PROCESO DE CRISTALIZACIÓN
Esta etapa del proceso es una de las más importantes, pues en ella se desarrolla
propiamente el azúcar, cuyo equipo más importante son los denominados tachos
mostrados en la figura 1-28, se cuenta con un número de tres, denominados
tacho A, B y C, son del tipo Low Mead, tienen una capacidad: 220 Hl (22m3).
Características específicas:
• Superficie calórica: 148m2
• Diámetro cuerpo: 3600mm
39
Diámetro placa: 2990mm
Diámetro tubos: 86/90mm
Longitud tubos: 950 mm
Número tubos: 557
Material tubos: cobre
Diámetro tubo central: 1050mm
Doble alimentación vapor
Figura 1-28. -Tachos
Además se tiene un tanque de meladura tipo rectangular con capacidad de 120
Hl. (12m3), material acero, este tanque suministra la alimentación a los tachos.
Los Tanques dilutores mieles A y B, son aquellos que mediante agitadores que
giran a baja velocidad cumplen la función de mezclar y mantener siempre una
homogeneidad en su respectivo contenido, ya que son sustancias líquidas con
presencia abundante de sólidos en suspensión.
Las Bombas de condensado, evaporadores y tachos, son del tipo centrífuga y
cuentan con una capacidad: 20 m3/hr; de 30m de altura ¡mpelente cerrado
40
1.8 CENTRIFUGACIÓN
Es la separación del grano y la miel de las masas cocidas, se lo realiza en
centrífugas automáticas o semiautomáticas para las masas primarias y continuas
para las segundas y terceras. Se aprovecha de la fuerza centrífuga para eliminar
la miel, y el grano queda atrapado en las mallas, el esquema de la figura 1-29
generaliza la idea funcional de esta etapa.
Durante el proceso de centrifugado, el azúcar se lava con agua caliente para
eliminar la película de miel que recubre los cristales y se descarga para conducirla
a la sección de secado.
La miel que sale de las centrífugas se bombea a tanques de almacenamiento
para someterla a posteriores cristalizaciones en los tachos. Al cabo de tres
cristalizaciones (A, B y C) sucesivas se obtiene una miel agotada o miel de purga
que se retira del proceso y se comercializa para la alimentación de ganado y/o
como materia prima para la obtención de alcoholes que se denomina
comúnmente melaza.
MASA A MASA B MASA C
MIEL A
MIEL RICA
CENTRIFUGACIÓN MELAZA
1ÍUMEDA M'ELB AZÚCAR CLASE C
Figura 1-29.- Esquema Funcional de Centrifugación
41
1.8.1 CONDICIONES DE OPERACIÓN
Una vez que se ha obtenido un brix adecuado en la cristalización (tachos) se
procede a descargar los cristales de azúcar para proceder a su centrifugación y
posteriormente a su secado. Para ello es importante revisar el suministro de agua
y comprobar que la temperatura de ésta sea superior a la ambiental, revisar el
suministro de aire comprimido, temperatura de secadora (mayor a 40 grados).
Debe haber agua de refrigeración para tambores, revisar el estado de las mallas
para prevenir posibles fugas; la presión de vapor del caldero debe permitir la
purga (por encima de 260 PSI).
En caso de no darse estas condiciones no se procede a purgar, y se comunica al
supervisor.
1.8.2 PROCEDIMIENTO DE OPERACIÓN
1.8.2.1 Encender el Kreiss y bombas de miel A y miel Rica
Comprobar que estén encendidos el deslizador Kreiss y las bombas de miel A y
miel Rica.
1.8.2.2 Carga de la canasta
Presionar el botón de marcha. Bajar la bandeja y abrir la compuerta, se descarga
la masa en la canasta, lavar la bandeja con agua caliente, una vez libre de masa
subirla.
1.8.2.3 Lavado
El sistema automático de lavado dispersa agua en la masa, con el objetivo de
lavar el grano. En las centrífugas que no dispongan de este aditamento se
esparcirá agua con la ayuda de la manguera, hasta verificar que en la superficie
no existan trazas de miel.
42
1.8.2.4 Descarga
AI terminar el ciclo y frenarse la rotación de la centrífuga se presionará el botón de
parada. Una vez que se detenga totalmente se debe pulsar el botón para
descarga. Con esto se eleva la campana. Bajar el arado y rotando suavemente eí
tambor se cargará el azúcar al deslizador.
El proceso de centrifugación es controlado por cuatro operadores que se
encargan de operar las dos centrífugas que son manuales, una que es
semiautomática y la otra que es automática, en cada una de ellas se vigila que su
operación sea adecuada, siempre existe también el personal de producción que
supervisa la operación del bloque de centrífugas y cualquier anomalía en una de
ellas es reportada en los informes de turno para pronosticar, y/o efectuar el
mantenimiento o reparación según corresponda.
1.8.3 EQUIPO INVOLUCRADO EN EL PROCESO DE CENTRIFUGACIÓN
El equipo con el que cuenta la etapa de centrifugación es el siguiente:
Tanques de mieles de las centrífugas.- Tipo; rectangulares. Características:
Capacidad: 25 Hl c/u (1 miel A, 1 miel B, 1 miel rica)
Bombas para miel "A" y "BVTipo: Engrane. Características: capacidad: 15 m3/hr.
Bomba miel rica.- Tipo: Centrífuga. Características: capacidad: 15m3/hr,
impelente abierto de bronce, carcasa de hierro fundido.
Centrífugas para masa "A" indicada en ía figura 1-30 es de tipo: automática,
Características: Diámetro del canasto: 1220mm a 1450 RPM; Altura del canasto:
760mm; Ciclos por hora: 25; Motor Asincrónico; Potencia: 90HP
43
Figura 1-30.- Centrífuga Automática
Centrífugas para masas "B y C" indicadas en la figura 1-31 son de tipo;
semiautomáticas, Características: Diámetro del canasto: 1065mm; Altura del
canasto: 610mm; Ciclos por hora: 6; Motor Asincrónico; Potencia: 65 HP; 380 V;
1800 RPM. 60 Hz.
Figura 1-31.- Centrífugas Masas B y C
44
1.9 SECADO
Los cristales de azúcar que salen de las centrífugas tienen una humedad de 0.8-
1% y el azúcar comercial debe tener máximo 0.06%, esta se la elimina en un
equipo de secado, el esquema de la figura 1-32 generaliza la idea funcional de
esta etapa.
El secador rotatorio es accionado manualmente por un operador, el cual controla
el tiempo de secado y la humedad que debe tener ya el azúcar antes de
enviársela al silo de almacenamiento. Sin embargo se tiene instrumentos de
medición tanto de temperatura como de humedad para tener una medida
constante de la calidad del azúcar a la salida del secador.
En esta etapa, el personal de laboratorio toma muestras del producto para
verificar su humedad, color, etc.
Posteriormente pasa a otra sección del mismo equipo donde se produce un
enfriado porque se lo recepta en silos de almacenamiento de 1500 sacos de
capacidad.
AZÚCARHÚMEDA
SECADOR ROTATORIO
ZARANDA
SILOS DEALMACENAMIENTO
Figura 1-32.- Esquema Funcional de Secado
45
1.9.1 PARÁMETROS DE OPERACIÓN
Los Parámetros de operación que los cristales de azúcar deben tener al momento
de su salida desde la etapa de centrifugación son los siguientes:
• Temperatura del azúcar a la entrada 45a 50 °C.
• Grado de humedad inicial 1.5%.
• Grado de humedad final 0.05%.
• Producción por hora 6 Ton.
1.9.2 PROCEDIMIENTO DE OPERACIÓN Y EQUIPO INVOLUCRADO EN EL
PROCESO DE SECADO
El procedimiento que se realiza para la operación de la etapa de secado
comienza por el elevador de azúcar húmedo tipo cangilones que lleva el azúcar
proveniente de las centrífugas hacia el secador, cuenta con una capacidad de 8
TM/Hr, tiene una velocidad de 0.8 m/s; es de cadena tipo marino. Hilo eslabón de
16mm. Motor 6.5 HP- 1800 RPM
Revisar que el elevador de azúcar húmeda que se encuentre trabajando
normalmente y no exista acumulación de azúcar en la base de éste.
El secador enfriadero de azúcar de la figura 1-33 es del tipo rotatorio, tiene una
capacidad de 6 TM/Hr.
Características Específicas;
• Temp. Entrada: 45 a 50°C
• Temp. Salida: Ambiente
• Humedad entrada: 1.5%
• Humedad salida: 0.05%
46
Figura 1-33.- Secador Rotatorio
En secador deben ser revisadas sus chumaceras de rodillos de base, planetario,
nivel de aceite del reductor del tambor. Si éstos se encuentren en buenas
condiciones puede iniciarse la operación del mismo.
En ventilador del secador rotatorio se regulará el tiro del ventilador dependiendo
del estado de humedad que presente el azúcar que ingresa a la secadora,
normalmente se trabaja del 25% al 30% de apertura.
Con la finalidad de eliminar incrustaciones metálicas provenientes de todas las
etapas de operación por las que el producto ha pasado se realiza la revisión por
zarandas e imanes retenedores de partículas metálicas mostrado en la figura 1-
34, se debe verificar que se encuentre en perfecto estado, también se deben
limpiar los imanes retenedores de incrustaciones metálicas que puedan haber
existido en el azúcar.
Figura 1-34.- Zaranda e imán retenedor
47
Para iniciar el funcionamiento de la zaranda, se debe activarla desde su
respectivo pulsador de marcha y establecer [a distribución de azúcar para los
silos, colocando separadores en los tubos distribuidores, esto último lo realiza el
operador de esta sección en forma manual.
Posteriormente se tiene el elevador de azúcar seca, el cual debe ser revisado
para que no se encuentre obstruido por acumulación de azúcar y no presente
algún daño mecánico.
El elevador de azúcar seco tipo cangilones cuenta con una capacidad de 8 TM/Hr;
velocidad: 1 m/s; relación reducción: 1/20; Motor 6.5HP; 1800 RPM.
Para un reínicio de la etapa de producción posterior a un mantenimiento general
de la planta o una para inesperada se debe realizar el reporte de los niveles de
los silos, donde se debe revisar los niveles de los dos silos y reportar la cantidad
de azúcar existente en éstos.
Los silos tolvas tipo circular cónico indicados en la figura 1-35, tienen una
capacidad: 40 TM
Figura 1-35.- Silos de almacenamiento
48
1.10 EMPACADO Y BODEGA
En esta etapa el azúcar es empacada desde la salida de los silos de
almacenamiento, donde sale con la humedad y temperatura adecuada para ser
envasada, el esquema de la figura 1-36 generaliza la idea funcional de esta etapa.
SILOS DEALMACENAMIENTO
SACOS DEPAPEL
ENVASADORA
COSEDORA DESACOS
EMPACADO
BODEGA
IDISTRIBUCIÓN
COMERCIAL
Figura 1-36.- Esquema Funcional de Empacado y Almacenamiento
1.10.1 EQUIPO INVOLUCRADO EN EL PROCESO DE EMPACADO
La cosedora de sacos de azúcar indicada en la figura 1-37, es de operación
manual, de similar funcionamiento a las máquinas de coser domésticas utilizadas
en la modistería,
Figura 1-37.- Máquina cosedora de sacos
49
El conductor tablilla y banda de goma de la figura 1-38; cuya capacidad es de 16
TM/hr, ancho: 650mm; es accionado por un motor: 5HP; 1800 RPM y una
velocidad lineal de 0.5 m/s.
Figura 1-38,- Conductor tablilla y banda de goma
1.10.1.1 Envasadora automática METTLER
E! empaque se lo realiza con una envasadora automática METTLER mostrada en
la figura 1-39, es de alta precisión, utilizando fundas de papel con la debida
rotulación según exige la norma, dosifica los quíntales de azúcar con 50Kg de
contenido para su correspondiente distribución y comercialización.
Figura 1-39.-Envasadora Automática Mettler
50
El Empacador electrónico es del tipo dosificador de alta velocidad.
Características: Pantalla fluorescente de 7 dígitos numéricos, teclado de 6
posiciones, conectores para terminales de tornillo, protección contra la pérdida del
cero y el peso de tara debido a la pérdida de energía eléctrica, entrada estándar
a la celda de carga analógica de hasta 8 celdas 350 O, puerto serial bí-direccional
(RS232) COM1, una entrada discreta, tres salidas discretas, conector de
expansión opcional.
El tanque de miel final o denominado tanque de melaza como se indica en la
figura 1-40, es del tipo cilindrico vertical, capacidad: 600m3.
Figura 1-40. -Tanque de Melaza
Generalmente la producción se expende a medida que se produce, por lo que
existe un limitado almacenamiento, sin embargo se cuenta con la bodega de la
figura 1-41, que cuenta con el suficientemente espacio de almacenamiento y
cuya capacidad oscila entre 30000 y 35000 sacos de 50Kg.
51
Figura 1-41.- Bodega de Almacenamiento
Una de las etapas donde la importancia de la mano de obra es indispensable es
la de empacado y almacenamiento. La intervención del hombre en esta etapa se
inicia desde que el operador coloca el saco de papel para que el empacador
automático descargue la cantidad programada de producto, luego otro operador
realiza el sellado del saco mediante la ayuda de una máquina cosedora, luego de
ello, los sacos son organizados en la bodega por cargadores.
1.10.2 EL CONSUMO DE AZÚCAR EN NUESTRA SOCIEDAD
La producción del azúcar blanco es uno de los productos de mayor consumo en la
sociedad, ya que el 95% de los consumidores, adquieren este producto para
satisfacción de sus necesidades alimenticias, el cual obliga a las fábricas a
cumplir con normas y estándares de calidad en sus productos, también lleva a
realizar una distribución y logística de transporte al por mayor y menor, llegando
desde los grandes distribuidores en las ciudades hasta pequeñas tiendas.
Cabe indicar que la comercialización de esta azúcar está confinada en su
totalidad para el norte del país, provincias de Carchi, Imbabura y parte del norte
de Pichincha.
52
1.11 DEFINICIONES UTILIZADAS EN EL PROCESO DE
FABRICACIÓN DEL AZÚCAR
IANCEM.- Ingenio Azucarero del Norte Compañía de Economía Mixta
Caña.- Materia] Vegetal crudo dei género saccharum entregado a la fábrica, la
misma que está compuesta aproximadamente del 75% de agua y el restante 25%
por fibra y sólidos solubles.
BRIX.- Porcentaje en peso de sólidos disueltos en una solución. En el IANCEM se
lo determina por medio del hidrómetro, entonces, el brix que es publicado en las
tablas de control es un brix hidrométrico.
Azúcar.- son los cristales de sacarosa que son extraídos en la fábrica por el
centrifugado de las masas primeras, segundas o terceras y dependiendo de la
que se extrae toma el nombre de azúcar de primera, azúcar de segunda o azúcar
de tercera.
Bagazo.- Residuo que se obtiene al moler la caña que ingresa a patio en los cuatro
molinos.
Bagacillo.- Es la fracción de partículas finas que son separadas del bagazo por
una malla en el elevador inclinado de bagazo.
Agua de Imbibición.- Es el agua caliente que se le coloca sobre el bagazo que
sale del tercer molino para mejorar la extracción de jugo en la etapa de molienda.
Cachaza.- Es el material, lodo o residuo que sale del clarificador y que es
eliminado por el proceso de filtración.
Jugo Clarificado.- Es el jugo obtenido del proceso de clarificación o a la salida del
tanque Graver.
Jugo Sulfilado.- Es el jugo que se obtiene luego de pasar por las columnas de
sulfitación.
Jugo Encalado.- Al jugo se le añade lechada de cal y después de la respectiva
mezcla toma el nombre de jugo encalado.
Jarabe.- Es el jugo clarificado que es concentrado en los cuerpos de evaporación.
Melaza.- Es el residuo líquido del cual no resulta económico extraer azúcar.
Pureza.- Es el porcentaje de sacarosa en el total de sólidos en una muestra.
Pol.- El término Pol es abreviatura de la palabra polarización, y es la lectura en la
escala del polarímetro.
Miel.- Líquido madre que se separa de una masa cocida por medio de la
centrifugación y tiene su nombre de acuerdo al tipo de masa de donde se obtiene.
Vapor.- Vapor de agua liberado por la ebullición de jugo de caña o por ebullición
de agua.
Magma.- Es el resultado de la mezcla del azúcar de segunda o de tercera con
jugo clarificado.
CAPITULO 2
DESCRIPCIÓN DE LOS TANQUES
INVOLUCRADOS EN EL CONTROL DE NIVEL
54
2.1 INTRODUCCIÓN
El afán por optimizar los procesos industriales y lograr una etapa más competitiva,
que hoy en día la globalízación y la obtención de certificaciones de calidad obliga
a entrar a un ámbito de modernización, por lo que es necesario mejorar los
procesos de fabricación.
El presente proyecto está encaminado al diseño de un sistema de control de
niveles para el Ingenio azucarero IANCEM en sus etapas de producción
denominadas: clarificación y cristalización, este proyecto surge bajo la necesidad
de minimizar las pérdidas por derrames en los diferentes tanques involucrados en
el proceso y como una estrategia de optimización, facilitando de esta manera al
departamento de producción de la empresa llevar un registro más detallado de los
tanques a controlarse y el mejoramiento continuo del proceso que involucra una
producción de calidad.
2.2 DESCRIPCIÓN DE LA ETAPA DE DISEÑO DEL PROYECTO
El Proyecto a desarrollarse involucra el diseño e implementación del control de ios
estados de nivel de ios diferentes tanques involucrados en la línea de producción
del azúcar con el propósito de limitar las pérdidas en sus diferentes etapas y
mantener un monitoreo constante que facilite al departamento de producción ia
visualización y registro permitiendo realizar balances de producción y
mantenimientos preventivos en la planta.
En la actualidad este sistema es controlado en forma manual, por lo que se hace
necesario crear un sistema automático que permita una operación más eficiente
de las etapas de clarificación y cristalización que son las involucradas en el
control a realizarse.
El sistema I/A (Inteligente/ Automatización) de FOXBORO, es un sistema capaz
de configurar e integrar dispositivos inteligentes de campo tales como:
transmisores, PLCs, RTUs, FBMs, FBCs, algunos de estos propios de la serie
Foxboro que permite tener un sistema de control distribuido manejado por una
estación de trabajo mediante un software de visualización y control denominado
FoxView.
En el presente proyecto se tiene un PLC DIRECT LOGIC, el cual se lo integra a
este sistema mediante una red de comunicación Modbus.
La adquisición de datos sobre el estado de los niveles se lo realiza mediante
sensores de ultrasonido, que suministran una señal analógica que ingresa al
módulo de conversión análogo- digital del PLC, donde dependiendo del nivel en
cada tanque, se realiza el control discreto de las bombas de succión para cada
tanque.
2.3 ANÁLISIS DE LOS TANQUES INVOLUCRADOS EN EL
CONTROL DE NIVEL
La variable nivel es muy importante para el funcionamiento correcto de procesos
industriales tales como evaporadores, calderas, columnas de destilación,
reactores químicos, tanques de almacenamiento y otros. Su importancia radica en
la consideración del balance adecuado de materias primas y de productos finales.
El nivel representa la cantidad de materia contenida en un depósito y se
determina mediante la medición de la altura que alcanza el contenido sobre una
línea de referencia relacionada con la capacidad del depósito.
Los diferentes tanques, sobre los cuales se realizará el control de nivel
pertenecen a las etapas de: Clarificación, se tiene el tanque de jugo mixto; Los
tanques de succión: Miel Rica, Miel A y B, Jarabe a la etapa de Cristalización.
56
CUMIO UOUNO
TANQUES DEJARABE Y MIELES
Hacia Centrifugas
Figura 2-1.- Diagrama General del Control en los Tanques
57
2.3.1 TANQUE DE JUGO MIXTO
Se denomina Jugo mixto a la mezcla de jugo primario proveniente de la extracción
en molinos, maceración (mezcla de 2do y 3er molino con bagazo), agua de
imbibición y jugo del 4to molino.
El tanque indicado en la figura 2-2, tiene la función de almacenamiento y control
de flujo del jugo para tener una entrada adecuada al preevaporador, después de
pasar por el calentador primario, torre de sulfatación y tanque de encalado; es
decir la etapa de clarificación.
Su contenido está destinado al calentador primario, que opera a una temperatura
de 65°C, para posteriormente someterse a la Sulfitacíón con dióxido de azufre
S2O y balance del PH del jugo.
SERVO VÁLVULA HaciaCalentadores
Primarios
Figura 2-2.- Tanque de Jugo Mixto
58
Características Tanque Jugo Mixto
Código
le
Denominación
Tanque de
Succión
Contenido
Jugo Mixto
Altura
(m)
2.2
Diámetro
(m)
2
Volumen
(m3)
6,912
Volumen
(Hectolitros)
69,12
Bomba Jugo Mixto:
• Marca: Moret
• Caudal: 40 m3/h.
• Potencia: 15 Kw.
• Velocidad: 1070 RPM.
2.3.2 TANQUE DE REFUNDICIÓN
El tanque de la figura 2-3, es aquel donde se reprocesa el contenido residual del
[avado de tachos y reproceso de azúcar que no cumple con la calidad
correspondiente. Su función está limitada a recolectar todo el material azucarado
que queda como residuo del proceso y es conducido su contenido al tanque de
jugo encalado para ser reprocesado.
Hacia Tanquede Jugo
Encalada
Figura 2-3.-Tanque de Refundición
59
Características Tanque de Refundición
Código
121g
124g
Denominación
Diluidor 1
Diluidor2
Contenido
Refundición
Refundición
Altura
(m)
1,48
1,49
Diámetro
(m)
1,5
1,46
Volumen
(m3)
2,615
2,494
Volumen
(Hectolitros)
26,15
24,94
Bomba de Refundición:
• Marca: Sihi-Halberg Nowa 65/20
. Caudal: 4 m3/h.
• Potencia: 5.8 Kw
• Velocidad: 1450 RPM
2.3.3 TANQUES DE JARABE Y MIELES
2.3.3.1 Tanque Succión Jarabe
El tanque de la figura 2-4, es aquel donde se recepta el jarabe del 5to y 4to
cuerpo de evaporación (tubo central) y columna de sulfitación de jarabes.
Este jarabe se envía a los tanques de almacenamiento ubicados en la parte
posterior a tachos o hacia el clarificador de meladura mediante apertura de una
válvula.
Hacía TanqueAlmacenamiento
Ja rali e
Figura 2-4.-Tanque de Jarabe
60
Características Tanque Succión Jarabe
Código
2e
Denominación
Tanque de
Succión
Contenido
Jarabe
Altura
(m)
1,23
Ancho
(m)
1,3
Largo
(m)
2,2
Volumen
(m3)
3,52
Volumen
(Hectolitros)
35,2
Bomba Jarabe 1:
• Marca: Sihi- Halberg Nowa 40/32
• Caudal: 8 m3/h.
• Potencia: 8.7 Kw.
• Velocidad: 1440 RPM.
Bomba Jarabe 2:
• Marca: Sihi- Halberg Nowa 40/32
• Caudal: 12 m3/h.
• Potencia: 8.7 Kw.
• Velocidad: 1440 RPM.
Bomba Jarabe 3:
• Marca: Sihi- Halberg Nowa 40/32
• Caudal: 12 m3/h.
• Potencia: 8.7 Kw.
• Velocidad: 1440 RPM.
2.3.3.2 Tanque Almacenamiento Jarabe
El tanque mostrado en la figura 2-5, está destinado al almacenamiento de líquido
proveniente del tanque de succión de miel rica y tanque de succión jarabe.
Su contenido está sujeto al envío de tres opciones:
• Opción 1.- Se envía al tacho A.
• Opción 2.- Se puede enviar a tacho B y C dependiendo si éstos están
vacíos y/o existe demasiada cantidad de jarabe almacenado en el tanque.
• Opción 3.- se envía al dilutor de jarabe.
61
Hacia SecciónTachos
TANQUEALMACENAMIENTO
JARABE
j Desde Tanque: Succión Miel'. Rica
;CLARIFICADORDE MELADURA
;Desde Tanque'Succión Jarabe
Figura 2-5.- Tanque Almacenamiento Jarabe
Características Tanque de Almacenamiento Jarabe y Miel Rica
Código
192g
Denominación
Tanque de
Almacenamiento
Contenido
Jarabe y
Miel Rica
Altura
(m)
1,98
1,98
Ancho
(m)
1,83
1,76
Largo
(m)
3,90
3,88
Volumen
(m3)
14,13
14,79
Volumen
(Hectolitros)
141,3
147,9
2.3.3.3 Tanque Succión Miel Rica
El tanque de la figura 2-6, contiene la miel que sale de la centrifugación de la
masa primaria al ejecutar el lavado, tiene la función de almacenamiento para
luego bombear al tanque de almacenamiento de Jarabe ubicado en la parte
posterior, a la sección de tachos.
62
. Hacia TanqueAlmacenamiento
Jarabe
TANQUESUCCIÓNMIEL RICA
Figura 2-6.- Tanque de Succión Miel Rica
Características Tanque Succión Miel Rica
Código
140g
145g
Denominación
T. de Succión
T. de Succión
Contenido
Miel Rica
Miel Rica
Altura
(m)
1,43
1,43
Ancho
(m)
1,35
1,35
Largo
(m)
1,33
1,33
Volumen
(m3)
2,567
2,567
Volumen
(Hectolitros)
25,67
25,67
Bomba Miel Rica 1.
• Marca: Plenty Mirrlees Type G2000x40
• Potencia; 5.8 Kw.
• Caudal; 40 gpm.
• Velocidad: 150 RPM.
Bomba Miel Rica 2.
• Marca: Plenty Mirrlees Type G2000x40
• Potencia: 5.8 Kw.
63
• Caudal: 40 gpm.
• Velocidad: 150 RPM.
2.3.3.4 Tanque Succión Miel A
El tanque indicado en la figura 2-7, contiene el líquido que sale de la
centrifugación de la masa primaria sin mezcla de agua, éste recepta toda la miel
obtenida en el proceso de centrifugación y posteriormente es enviado al tanque
de almacenamiento correspondiente en la sección de tachos, para su
reprocesamiento.
TanqueAlmacenamiento
Miel A
Figura 2-7.- Tanque de Succión Miel A
Características Tanque Succión Miel A
Centrífugas!
Código
I31g
Denominación
Tanque de
Succión
Contenido
Miel A
Altura
(m)
1,28
Ancho
(m)
1,35
Largo
(m)
1,35
Volumen
(m3)
2,333
Volumen
(Hectolitros)
23,33
64
Bomba Miel A 1.
• Marca: VIKING ROJAS HERMANOS
• Potencia: 7.5Kw.
• Caudal: 40 gpm.
• Velocidad: 150 RPM.
Bomba Miel A 2.
• Marca: VIKING ROJAS HERMANOS
• Potencia: 7.5Kw.
• Caudal: 40 gpm.
• Velocidad: 150 RPM.
2.3.3.5 Tanque Almacenamiento Miel A
El tanque indicado en la figura 2-8, recibe el líquido del tanque de succión del
mismo nombre, realiza su almacenamiento y posteriormente su contenido es
utilizado en la elaboración de masas secundarias en los tachos.
TANQUEALMACENAMIENTO
MIELADesde TanqueSucción Miel A
Figura 2-8.- Tanque Almacenamiento Miel A
t
65
Características Tanque Almacenamiento Miel A
Código
4g
Denominación
Tanque de
Almacenamiento
Contenido
Miel A
Altura
(m)
1,95
Ancho
(m)
1,75
Largo
(m)
3,98
Volumen
(m3)
14,59
Volumen
(Hectolitros)
145,9
2.3.3.6 Tanque Succión Miel B
El tanque mostrado en la figura 2-9, contiene la miel B proveniente de la
centrifugación (centrífugas continuas) de la masa secundaria, realiza la
recolección de miel provenientes de las centrífugas continuas y envía su líquido
hacia el tanque de almacenamiento de su mismo nombre ubicado en la parte
posterior, a la sección de tachos.
TI ni i. ¡ r¡'Centrifugas!• Continuas
• Hacia Tanque.Almacenamiento
Miel B
TANQUESUCCIÓN MIEL B
Figura 2-9.-Tanque Succión Miel B
66
Características Tanque Succión Miel B
Código
3e
Denominación
Tanque de
Succión
Contenido
MielB
Altura
(m)
0.97
Ancho
(m)
0.96
Largo
(m)
1.23
Volumen
(m3)
1,15
Volumen
(Hectolitros)
11,5
Bomba Miel B 1.
• Marca: Plenty Mirrlees Type 62000x40
• Potencia: 5.8 Kw.
• Caudal: 40 gpm.
• Velocidad: 120 RPM.
Bomba Miel B 2.
• Marca: VIKING ROJAS HERMANOS
• Potencia: 5.8 Kw.
• Caudal: 40 gpm.
• Velocidad: 120 RPM.
2.3.3.7 Tanque Almacenamiento Miel B
El tanque indicado en la figura 2-10, contiene la miel proveniente del tanque
succión miel B, almacena para posteriormente su miel ser utilizada en la
elaboración de masas en los tachos.
Desde TanqueSucción Miel B
Figura 2-10.- Tanque Almacenamiento Miel B
67
Características Tanque Almacenamiento Miel B
Código
3g
Denominación
Tanque de
Almacenamiento
Contenido
Miel B
Altura
(m)
1,95
Ancho
(m)
1,75
Largo
(m)
3,98
Volumen
(m3)
14,59
Volumen
(Hectolitros)
145,9
A
CAPITULO 3
DISEÑO DEL SOFTWARE Y HARDWARE DE
CONTROL EN EL PLC DIRECT LOGIC 250
68
3.1 INTRODUCCIÓN
Es importante tener una idea general de los pasos de programación realizados y
la explicación detallada de cada bloque con su función correspondiente dentro de
la lógica de control programada. Esto se detalla a continuación en la figura 3.1,
para posteriormente realizar la explicación detallada de la estructura de
programación realizada para cada uno de los tanques.
ASIGNACIÓN DEVARIABLES DE
MEMORIA
CONFIGURACIÓN DE LAS ]ENTRADAS ANÁLOGAS J
LECTURA, PROMEDIO YCONVERSIÓN DE LOSDATOS DIGITALES A
PORCENTAJES
CONTROL PARA CADA UNO DELOS TANQUES DE SUCCIÓN Y
ALMACENAMIENTODEPENDIENDO DE SUS
NIVELES Y EL NUMERO DEBOMBAS
/'ENCENDIDO DE LUCES~\S DEL NIVEL
BAJO, MEDIO, ALTO YV^ ALARMA J
Figura 3-1.- Diagrama de flujo general del programa del PLC
69
3.2 DESCRIPCIÓN DEL PROGRAMA DEL PLC PARA CONTROL
DE NIVELES
3.2.1 ASIGNACIÓN Y LIMPIEZA DE LOCALIDADES DE MEMORIA A
UTILIZAR
Al inicio de la programación se encera las localidades de memoria que almacenan
la suma de los datos recibidos de los sensores colocados en los tanques de:
refundición, jugo mixto; tanques de succión y almacenamiento de; miel A, B y
jarabe, también se tiene la limpieza de la localidad que se guarda el número de
incrementos y en otra localidad se carga el número de datos a ser leídos para
luego realizar un promedio, en este caso el 63 en hexadecimal que corresponde
al 99 en BCD, así como también para el cálculo de horas trabajadas de cada
bomba se utiliza una localidad con una constante de 3600 para convertir su
tiempo de funcionamiento a su correspondiente en horas, la mayoría de
localidades se procura que se encuentren trabajando en un sistema decimal para
mayor facilidad de operaciones.
En la figura 3.2 se muestra un relé SPO de funciones especiales, el cual se activa
solo en un primer barrido de control del PLC, ayudándonos a la configuración
inicial de algunos bloques. El bloque LD tiene la función de cargar un valor
constante (K) o el valor que se encuentre en una localidad de memoria al
acumulador, por lo que el bloque BCD cambia el valor que contiene el acumulador
al equivalente en BCD y con el bloque OUT se guarda en una localidad de
memoria.
_FirsíScanSPO
LD
KQ
BCD
OUT
V1 400
Figura 3-2.- Inicialización de Programa
70
w
3.2.2 CONFIGURACIÓN DEL MÓDULO DE ENTRADAS ANALÓGICAS
En la configuración de las entradas análogas se hace necesario cargar al
acumulador una constante KxyOO que tiene las variables x, y.
Con la variable x se especifica la forma de obtención de datos ya sea éstos en
BCD con el número O y para Binario con el número 8. La variable y configura el
número de canales que se van a utilizar con valores del 1 al 8, para nuestro caso
estamos utilizando la obtención de los datos en BCD y los 8 canales disponibles
en el módulo F2-08AD-2 que tiene entradas análogas a voltaje de 0-1OV.
Este valor es cargado en la localidad especial de memoria asignada para cada
slot, siendo variable el último número (V766x), así se tiene para el slot 5 la
localidad V7665. La programación se presenta en la figura 3.3
_0nSP1
:
-
T
•-
LD
K800
OUTV7665
- !
LOA02000
OUTV7B75
Figura 3-3.- Configuración del módulo de entradas análogas
El bloque LDA carga una dirección en el acumulador especificada en octal, que
será usada para mostrar los datos. Este valor es guardado en una localidad de
memoria especial V767x que nos sirve como puntero, la x corresponde
igualmente al número de slot
La figura 3A muestra las localidades especiales utilizadas por cada slot, siendo el
slot O el próximo al CPU. El SP1 es un relé especial que garantiza la ejecución en
cada ciclo de las instrucciones que estén activadas por éste. La configuración del
slot 6 se la realizó de una forma similar a la anterior.
72
3.2.4 CONVERSIÓN EN PORCENTAJE DE LOS DATOS ANALÓGIOS DE LOS
SENSORES
En la figura 3.6 se tiene como primer paso la lectura de la localidad de memoria
asignada para la entrada del sensor del tanque de jugo mixto, por lo que se hace
necesario realizar operaciones matemáticas como multiplicar por 100 y luego el
resultado de esta operación se lo divide para 4095 que es el valor máximo que
nos proporciona el conversor A/D de doce bits, de esta forma se tiene valores en
porcentajes para comprender de mejor forma esta variable.
Luego se realiza una suma del valor anterior con el actual y se lo guarda en la
localidad que se asignó al inicio del programa. Cabe recalcar que se realiza
primero la multiplicación para no tener problemas con puntos flotantes.
_0nSP1
.
•
— -~ — — — — iLD
V2000. . . . , _, —
MULK100
DIVK4Q95 ]
a.DDsumatorio datos canal
TQJugo mixtoSCH1V1 401
OUTsumaíorio datos canal
TQJugo mixtoSCH1VI 401 ;
Figura 3-6.- Conversión en porcentaje de los datos A/D
Para saber cuantos ciclos ha realizado el CPU se tiene una localidad que se
incrementa en una unidad cada ciclo, este incremento se compara con la
constante que se ha predefinido anteriormente con el valor de 99, una vez que
73
(lega a este valor de los ciclos de lectura se activa un relé auxiliar para dar paso al
cálculo de la media .je los datos obtenidos, esto se ejecuta para desechar las
variaciones demasiadas altas o bajas con respecto al nivel actual que se
encuentre en los tanques, ya que estos errores son reflejados en el accionamiento
de las bombas.
El dato de la media se lo convierte en binario para poder ser leído desde el
sistema I/A Series de Foxboro.
3.2.5 ENCENDIDO DEL PANEL DE LUCES
Un panel de luces visible para los operadores (figura 3.8) se utiliza como
indicadores del estado de los tanques de almacenamiento, teniendo el nivel bajo
que corresponde al rango de 25 a 50%, un rango medio del 50 al 70% y del 75 al
100% rango alto.
Para la programación se utiliza el comparador mayor o igual que, comparándole el
valor que contenga la localidad de datos análogos convertidos a porcentaje de
cada tanque con el valor del rango de nivel.
Como señal de alerta se utiliza un relé auxiliar el cual se activa cuando sobrepasa
el 90% y éste da paso al accionamiento de otro relé de función especial que se
activa 0,5 segundos y desactiva 0,5 segundos, es decir tiene un período de 1
segundo, dando una función de encendido de las luces de forma intermitente,
esto se tiene hasta que baje el nivel a un 80%.
La figura 3.7 muestra la programación realizada para el tanque de
almacenamiento de miel A, de forma similar se tiene para los tanques de
almacenamiento de jarabe, miel B, tanque de jugo mixto.
74
AccionamientoIntermlíente cuandopasa del 90%, sa
desactiva al bajar del'80%
C70
0,5 seg enaltooüoM1SP4
%NtvolTMlELAV3010
%Ntv8lTM[ELAV3D10
K25 C75TJMIELKbaJo
Y10—( OUT }
K50TJMIELAmedlo
Y11í OUT ;
%NfvelTMELAV301O K75 C75
TJMlELAaltoY12
—( OUT }
Figura 3-7.- Activación de luces en niveles bajo, medio, alto
Figura 3-8.- Panel de luces
75
3.2.6 CONTROL DE NIVEL PARA EL TANQUE DE JUGO MIXTO
El control de nivel del tanque de jugo mixto se lo realiza de forma manual o
automática mediante un selector de tres posiciones que indica la selección de:
manual, automático o paro. Cuando está el selector en forma automática activa la
entrada xO que da paso a dicho control.
Para el control de encendido y apagado de la bomba se tiene seteados los
porcentajes de accionamiento en localidades variables de memoria.
CQMTROLHIVm.TANQUE DE JUGO MIXTO
Figura 3-9.- Control de nivel del tanque de jugo mixto
El subprograma que almacena el tiempo de funcionamiento de la bomba se
muestra en la figura 3.10, siendo utilizado un contador up-down (UDC) que cuenta
de O a 99999999 transiciones, para esto se utiliza el relé de función especial SP4
que es activado por la señal de un contacto de funcionamiento de la bomba.
Para tener un registro en horas de funcionamiento se realiza una división del valor
del contador para 3600 que se tiene como constante en la localidad V1475, para
luego este valor hacerle un cambio a binario y tener la lectura en el I/A.
76
bobina bomba TJtóX 0.5 seg en altoKSOMTJMX Periodo_1 seg
X1 SPd
resé! ct21C1B5
_OnSP1
ÍBÍN"
CT21K9 9999999
CTA21
VI475
Figura 3-10.- Almacenamiento del tiempo de operación de la bomba de jugo mixto
3.2.7 CONTROL DE NIVEL PARA TANQUES DE ALMACENAMIENTO Y
SUCCIÓN MIEL A
Principalmente se debe fijar un rango de llenado para el tanque de
almacenamiento de miel A como se muestra en la figura 3.11. Este rango de nivel
se encuentra desde cero a un nivel seteado desde el computador, el rango se lo
consigue mediante el contacto auxiliar C24, de tal forma que si sobrepasa el nivel
alto fijado debe regresar a un porcentaje menor del 75% para que se continúe con
el llenado.
El control se realizará en forma automática siempre y cuando el selector se
encuentre en dicha posición dándose el control del tanque de almacenamiento y
de succión.
77
hisíeresls al pasar nivel o-nivel alto tanquealio y baje tíe!75% almacenamiento n
WATSUCM1ELA %NrveITMIELA %ALARMTMIEL4X6 V3010 V1457 C11 4 C24
_ 1 f_ j < ;^~—^—^—^—••- ^~f' — ~-^ ( OUT ;
lineas de programa para histeresis de tanque de almacenamiento de miel A,relé para activar rangode funcionamiento de relé para activarO-nivel alio tanque de relé activado en un histeresis al pasar nivel
almacenamiento miel A rango de O a 75 % alto y baje del 75%M/ATSUCMIELA
X6 C24 C115 C114 .
relé para activarhlsteresis a! pasar nivel
alto y baje del 75%CU 4
relé activado en unrango de O a 75 %
WATSUCMIEUA %NÍveI™lELAXB V3010 K75 C115
™{ ¡—, „—• -, ñ, • ;.„•} < ;j -.:- : - , : ,. , . ; • „ • • :-¿— _— : —- : —( OUT }
Figura 3-11.- Rango de llenado para el tanque de almacenamiento de miel A
Cuando el nivel del tanque de succión sobrepasa un porcentaje demasiado alto lo
primordial es lograr un desalojo lo más rápido posible, haciéndose necesario la
activación de las dos bombas disponibles, mientras tanto en un rango medio se
utilice un número menor de bombas, dando paso a un control alterno y así tener
un período de funcionamiento igual para todas las bombas.
El control alterno de las bombas se lo realiza de la forma tradicional, es decir
utilizando un contacto auxiliar como memoria C16 que lo podemos ver en la figura
3,12, este contacto permite en primera instancia la activación de la bomba de
succión número dos con la bobina Y50 mostrada en la figura 3.13. El contacto
C15 se activa cuando el nivel se encuentre en el porcentaje de encendido para
empezar la succión y enviar al tanque de almacenamiento de miel que debe estar
en el rango ya predefinido, adicionalmente se tiene un contacto auxiliar C17 que
se activa cuando la bomba 1 se encuentra funcionando, su utilización se le da
para que regrese a funcionar esta misma bomba en el rango de encendido y alto
nivel, la misma utilidad se le da al contacto C21 para la bomba 2. La activación de
las dos bombas es realizada por el contacto C23 en un nivel mayor al porcentaje
en alto y son desactivadas cuando llegue a un nivel del 20%, se realizó la
desactivación en este porcentaje ya que al sobrepasar el nivel alto existe envío
del producto a los tanques de succión demasiado rápido por lo que las bombas
78
deben desalojar hasta llegar ai 20%, para luego al subir el nivel continuar con el
mando alternado.
se activa cuando sitiempo de espera para nivel de MIEL A del
confirmación lanque de succiónde encendido de
bombasM/ATSUCM1ELA TEBOMTSUCMIELA
XG TO
alcanza eí % deencendidorelé de bajo
C15KBOMTSUCCMIELA2 KBOMTSUCC MIELA
X10 X7
tiempo de espera paraconfirmación
de encendido debombas
TEBQMTSUCMIELATO
K20
TO C15 C16
BOMTSUCCMIELA1Y47
BOMTSUCCMIELA2 BQMTSUCCMIELA1Y50 Y47 .
-< OUT )
Memoria de aberceactivado Bombal
C17
se activa cuando elnivel de mieí A alcance
el %tíe alto nivel yactiva las dos
bombas.se desactiva albajar del 20%
relé de altoC23
contacto auxiliar para elencendido de tas
bombas en estado deespera de 30 minutos
C21Q
Figura 3-12.- Control alterno de la bomba 1 para succión de miel A
TO _ C1 5 C1 B
-•> "~r ~ "-— — ~ "I i "- - — "~ " *"" " "" .«-" í" """"
BOMT8UOCMIELA2Y50t í - • •1 i
se activa cuando elnive! de miei Aaicanee
el % de alto nivel yactiva las dos
bombas.se desactiva albajar del 20%
relé de aitoC23
__ . - . •_ 1 t
contacto auxiliar para elencendido de las
bombas en estado deespera de 30 minutos
C21Q
" — í ;h~- ' ™ ~~^ '• — '
BOMTSUCCMIELA1 BOMT8UCCMIELA2Y47 Y50 ,
_.™.._J s¿í' „ „„>' DÜT }JV^ I t *. /
Memoria de aberceactivado Bomb2
C21
I
Figura 3-13.- Control alterno de la bomba 2 para succión de miel A
79
Por precaución cada treinta minutos se activan por ei lapso de un minuto las dos
bombas con el contacto C210, ya que la miel se empieza a solidificar ocurriendo
taponamientos en las tuberías. También si por algún motivo no se tiene la
activación de una de las bombas en el mando alternado después de dos
segundos entra en funcionamiento la otra bomba, simulando un pulso de apagado
con el contacto del timerTO, modificándose así el contacto de memoria de mando
alternado dando paso al funcionamiento de la otra bomba.
Cabe indicar que el control de miel B es similar al mando alternado de miel A.
3.2.8 CONTROL DEL TANQUE DE SUCCIÓN Y ALMACENAMIENTO DE
JARABE Y MIEL RICA
El tanque de succión de jarabe es el más importante y es el más propenso a
derrames. Para el desalojo de jarabe se tiene tres bombas funcionando en un
rango de nivel bajo a medio, en este caso se tiene dos bombas funcionando con
mando alternado, desde nivel medio hasta alto dos bombas en forma conjunta y
pasado el nivel en alto funcionan las tres bombas.
La figura 3.14 nos muestra el control realizado para la bomba 1 que trabaja
pasado el nivel en alto, señal que nos proporciona el contacto C106.
El contacto C35 es el rango de llenado para el tanque de almacenamiento de
jarabe, a este tanque de almacenamiento existe otra vía de llenado que es desde
el tanque de succión de miel Rica cuyo control es similar al mando alternado de
miel A.
M/ATSUCC JARABEX22
se activa cuantío pasanivel alto de succ de
jarabe y se desactiva albajar al 20%
C106
relé para activar enranga de 0 a nivel alto
tanque dealmacenamiento
JARABE
C35f •!
relé da e rice mi idosecuenclal de bombas
cuando se producealarma de alio nivel de
Jarabe, bomba 1relesecuenclalZ BOM"
C132.-
rsUCCJARABElYG7
-', OUT ;
Figura 3-14.- Control de la bomba 1 pasado el nivel alto
Un problema que se lo ha tratado de resolver de mejor manera es el estado del
tanque de almacenamiento cuando sobrepasa el nivel alto y en el tanque de
succión existe el ingreso de jarabe ya pasado del nivel medio, no se puede parar
la producción y no podemos permitir derrames en los dos tanque, por lo que se
tiene el contacto C130 que nos indica que el tanque de almacenamiento
sobrepasa el nivel alto, con esta señal el contacto C131 mostrado en la figura
3.15 desactiva a la bomba 2.
Si el tanque de succión todavía permanece con su nivel mayor que la mitad y el
tanque de almacenamiento ha bajado su nivel al rango de funcionamiento
deseado, la bomba 3 se acciona en seguida y después de dos segundos entra a
funcionar la bomba 2.
sa acnva cuando einivol do JARABE doltanque de succión
alcanza el % deencondlday so
desactiva en 2u%
C36
contacto para mandoalternado, funcionando
primero bomba deJarabe 2
BOMTSUCCJARABE 2Y6Dj j
se activa cuando elnivel de JARABE deltanque de succión
alcanza el % de nivela lio (me dio), desactiva al
20%, dos bombas2y3C37
„..! I „ , _„.„ „-„
relé do encendidosecuencia! de bombas
cuando se producealarma de alto nivel de
Jarabe bomba 2BOMTSUCCJARABE rslesecuenclal BOMTSUCCJARABE 2
Y61 C131 Y60OUT )
memoria deaccionamiento dB
bomba 2, con contadode mando alternado
C43
Figura 3-15.- Control de bomba 2 con mando alterno
Para eliminar las impurezas del jarabe en el tanque de succión, éste se lo pasa
por un clarificador de meladura, al cual se lo dosifica con floculante para que las
partículas pesadas se levanten, luego pasa al tanque de almacenamiento de
jarabe.
Se tiene dos bombas que su activación depende del estado de las tres bombas de
succión de jarabe y entra en funcionamiento la primera bomba para luego de
cuatro segundos funcionar la segunda bomba como se muestra en la figura 3.16.
81
C4E5
KBOtvlTSUCJARABE2X2.4
KBOMTSUCJARA8E 3X25
BOMCUMELADURA1Y53
-( OUT
BOIVÍCUMELADURA1Y53
tiempo para encendidode bomba clarificador
de meladura 2
T7
fTMRtiempo para encendidode bomba clarificador
de meladura 2T7
. K40
00MCLAMBLADURA 2Y54
— ( OUT )
Figura 3-16.- Programa del control para bombas de clarificador de meladura
3.2.9 CONTROL DE LA BOMBA DEL TANQUE DE REFUNDICIÓN
El contenido del tanque de refundición es enviado al tanque de jugo encalado por
medio de una sola bomba, la que es accionada desde un nivel bajo hasta un nivel
en alto. Los parámetros son ingresados desde el computador.
SUBPROGRAítfADE CONTROL DE NfVELTANQUE DE REFUNDICIÓN
M/ATR EFUNDÍ 01 ON %NIValTJ RE FUNDIÓ %ONTJREFUNDICX40 V30D3 VI 433 C13S
0137 f
M/ATR EFUNDICIQN %WivelTJREFUND!C %ALARMTJREFUNDICX40 V3003 V1431
M/ATREFUNDICJONX40 C137( ! I I"
C137»«.,».».«..»..». ~~- . í OUT ''
01 36
se activa bomba tíetanque de refundiciónBOMTREFUNDICIOW ,
Y70
Figura 3-17.- Control de la bomba de refundición
82
3.2.10 ACTIVACIÓN DE ALARMAS LUMINOSAS Y ALARMA SONORA
3.2.10.1 Alarma sonora
Los contactos C70, C71, C72 mostrados en la figura 3.18 son los accionamientos
de sobre nivel de los tanques de miel A, miel B, jarabe correspondientemente,
activando una alarma sonora utilizando la salida Y23.
Para desactivar la alarma se utiliza el contacto C65 como reconocimiento del
sobre nivel.
AccionamientoIntermitente cuandopasa del 90%, se
desactiva al bajar del80%,
almacenamiento miel A
C70 C65
Accionamientointermitente cuandopasa del 00%, se
desactiva al bajar del80%, almacenamiento
nilelBC71
Accionamientointermítanla Cuandopasa del 90%. se
desactiva al bajar del80%, almacenamiento
jarabeC72
se activa la alarmasonora del panel de
lucesALARMADENERAL
Y23< OUT )
Figura 3-18.- Activación de alarma general del panel de luces
3.2.10.2 Luminarias indicadoras de sobre nivel sector centrífugas
En el sector centrífugas se encuentra la torre de luces como se muestra en la
figura 3.19; mostrando el sobre nivel del tanque de succión de miel A, miel Rica,
así como también de los tanques de almacenamiento de miel A y de jarabe.
Estas se activan al pasar un 90% y se desactivan al bajar del 75%, el programa
que se muestra en la figura 3.20 señaliza el nivel alto de miel A, tanto para el
83
tanque de succión y almacenamiento, siendo igual para los niveles de los tanques
mencionados anteriormente.
L2J
Figura 3-19.-Torre de luces sector centrífugas
%NivelTJSUCMIELAV3QQ4 '
C140
%NÍV8¡TJSÜCMmi_AV3004
Cl 40
K90 0-141 0140 .-í OUT }
0141-( OUT )
se activa alarma detanque [fe succión de
mi el AALARMA MIELA
Y32( OUT )
Figura 3-20.- Alarma de miel A sector centrífuga
3.2.10.3.- Luminaria indicadora de sobre nivel sector centrífugas continuas
La señal luminosa mostrada en la figura 3.21 se activa cuando el tanque de
almacenamiento y succión de miel B sobrepasa el 90%, se activa de forma
intermitente con el relé especial SP4, utilizando como salida a Y24.
84
Alarmaintermitentemiel B
Figura 3-21.- Alarma centrífugas continuas
SUBPROORAMA CONTROL DE ALARMA SECTOR CENTRIFUGAS CONTINUAS
%NÍveÍTSUCMlELBV3007 K9Q
0,5 seg en alioPerlotíoJ Seg
BPT"
V3011 K90
Se activa alarma deltanque de succión oalmacenamiento de
MIELBALARMA MIEL B
Y24{ OUT }
Figura 3-22.- Alarma de sobre nivel para miel B
3.2.10.4 Luminarias indicadoras de sobre nivel sector evaporadores
La figura 3-23 muestra la torre de luces en el sector evaporadores la cual se
activa en un nivel mayor al 90%, tanto para el tanque de succión como el de
almacenamiento de jarabe y se desactivan en un nivel de 85% en el tanque de
succión y 75% en el de almacenamiento.
85
Figura 3-23.- Alarma luminosa sector evaporadores
3.3 CIRCUITOS DE FUERZA Y CONTROL PARA LOS MOTORES
DE LAS BOMBAS DE SUCCIÓN
De una forma general se presentan las conexiones para el sistema implementado,
ya que éstas son similares en todos los motores tanto en mando y control, por lo
que se busca esquematizar los circuitos de fuerza y control bajo los cuales se
acopló el sistema existente con el nuevo.
3.3.1 CIRCUITO DE FUERZA PARA EL CONTROL DE NIVELES
Las conexiones y protecciones para el circuito de fuerza se las readecuaron en
varios tableros para tener un esquema uniforme, de tal manera que si el sistema
se encuentra funcionando de forma manual o automática siempre tenga las
debidas protecciones para el motor.
En la figura 3.24 se tiene el esquema de fuerza general para los motores de las
bombas con la siguiente nomenclatura;
R, S, T.- Líneas de alimentación trifásicas.
M/P.- Palanca de maniobra marcha / paro.
C1.- Contactor (Encendido /Apagado) Bomba.
RT1.- Protección térmica a sobrecargas.
P
MARCHA /PARO ¿
CONTACTOR [~C1 I—
TÉRMICORT1
J
~l-_l
!j
c
c
S T
' ^ \
3 \ i
,
3 \
? C
IXC ! ~ ~^vf
/
i
3
1
J
^ 3 - b \ j
BOMBA
Figura 3-24.- Esquema de fuerza
3.3.2 CIRCUITO DE CONTROL PARA EL MANDO DE FUERZA
En la figura 3.25 existen dos puntos en particular. El primer punto S1, el cual da
la señal para la activación de un relé de 110 VAC, informa a una entrada del PLC
que está en automático.
Al segundo punto S2 llega la señal de 110VAC accionando o desactivando al
contactor según lo que envíe el PLC dependiendo de los parámetros configurados
para cada tanque a controlar.
87
FASEL '
ARELÉ A . MSI 4-t 0 *"
PULSADOR DE ACTIVACIÓN
P1 I--
PULSADOR DE PARADA
P2 \-
DESDE RELÉ¿>2 P
CONTACTO TÉRMICORT
FUSIBLE ¿
CONTACTO AUXILIAR DE
/ /c-
7
7
>
CONTACTOR [3^1NEUTRO C1 -| '
Figura 3-25.- Esquema de control
3.3.3 CIRCUITO DE CONTROL DESDE EL PLC DIRECTLOGIC 250
El circuito para tener la señal de automático se muestra en la figura 3.26
utilizando un relé de bobina a 110 VAC y sus contactos de señal a 24VDC.
RELAY 11OVAC
si
Neutro N
r3
, 9X
24 V
T
IN
* ^
©
©
0
COM
CPUPLC
OUT
Y 0
Q>0
0
COM0
Figura 3-26.- Circuito de señal de entrada al PLC
El esquema de la figura 3.26 utiliza un relé de bobina a 24 VDC y sus contactos
de señal a 110VAC como señal de activación para el contactor de accionamiento
del motor.
OUTBOMBA RELÉ 24VDC
>-S2
Figura 3-27.- Circuito de señal de salida del PLC
En el anexo A se detallan todos los diagramas eléctricos de control realizados en
el proyecto y la readecuación de los tableros de fuerza para acoplar el sistema
manual existente con el automático sin que por ello afecte al ya existente, es decir
al mando manual.
CAPITULO 4
COMUNICACIÓN Y VISUALIZACION ENTRE ELPLC DIRECT LOGIC Y EL SISTEMA I/A SERIES
DE FOXBORO
89
4.1 CONFIGURACIÓN DE LA COMUNICACIÓN EN EL PLC
DIRECT LOGIC
El PLC Direct Logic tiene un CPU denominado DL250. Con las siguientes
características: tiene una capacidad de 14.8 kBytes de programa, divididos en 7.6
kBytes para ladder y 7.2 KBytes para registros de datos (V-memoria), y
microprocesador adicional interno RISC para mejorar el poder de procesamiento.
Además contiene dos puertos de comunicación: el pórtico 1 de conector RJ12
(RS232C), y un pórtico 2 de conector DB15 (RS422), que servirá para ínterfaz con
protocolo MODBUS RTU.
Utilizando el software de programación DirectSOFT32, se accede a la
configuración del tipo de comunicación entre el PLC Direct Logic y el sistema I/A
series de Foxboro, para lo cual se ingresa como se indica 4-1.
Sy>frectSQFT32 Programmíng -. control niveles 2005-09-14'- [Ladder View]File Edit Search View Tools Debug Window Help
&|¿«|
i
Q!G£| <; I H^l 2 Connect-•—-•'•- ' * ' ' — } i , i : \
Se Inlcf altean en cero \s omine Set _ _
Memory Map...
MFlrslScan Tools...SPO , , - . - . . - , : • : . , .
í | " : " " Í ' : : í
' ' \ . . . - í . ' >
, r ''Diagnostics ^
1 %&» (Íl
. . i ' • • f . • ,«•
Iii
e ios dalos, el
Pause Bits...
Memory Carfcrídge Ñame...
Retentiva Ranges...
WatchDogTirner...
I/OConfígCheck...
:"; j;.""í'.UÍ f-'O.
G^iri.cl-- ...
DV1000...
PID.
Figura 4-1.-Acceso Configuración Comunicación
90
Posteriormente se inicializa la pantalla de configuración del pórtico de
comunicación con los siguientes parámetros descritos en la figura 4-2.
W jííj ^^y^p^JI I ^^
PorI:Prolocoi:
Timeaul:
Responso Delay Time:
Slaüon Humber
Bciucl Rafe:
Stop 81 te:
Pnriiy:
f f l l f eT r 4? " ÍHr t ^^ : - - v ' * . "
PorL 2 »j| . Cióse
D K-sequence ^yi >js¡í_D DllüClWtl .. VU.4 ,, «5*1
3 MODBUS HelpÜ N on-seq u e nce ' = 'D Remóle I/O
800 tnS 5J
OmS TJ
i S9600 Y||
1 *i
None ^j|
Figura 4-2.- Configuración de comunicación Modbus
El puerto: Se debe definir el Puerto Nro. 2 del PLC Direct Logic.
El protocolo: Se debe elegir el protocolo Modbus que es con el cual se
realizará la comunicación.
Timeout: Es la cantidad de tiempo que el puerto esperará después de que
se envía un mensaje y consiga una contestación antes de anotar un error.
Response Delay Time: Es la cantidad de tiempo entre levantar el RTS y la
línea de envió de datos. Esto es para dispositivos que no usan RTS/CTS.
Los RTS y líneas de CTS deben puentearse para que el CPU evite
interpretar cualquier error en los datos.
Número de estación: Determina si el dispositivo trabaja con un esclavo o
varios.
Opción "1." Para MODBUS trabaja como el esclavo Nro.1
Baud Rate: Las proporciones del baudio disponibles incluyen 300, 600,
900, 2400, 4800, 9600, 19200, y 38400 baudio.
Las proporciones de baudios se experimentan en el caso de que existan
errores en los datos o problemas de ruido en la red. Importante; se debe
configurar las proporciones de baudios de todos los dispositivos en la red al
mismo valor.
• Stop Bits: Escoja 1 o 2 bits de parada para el uso en el protocolo.
• Parity: Se puede escoger ninguno, paridad par, o paridad impar para la
comprobación del error.
Una vez finalizada esta configuración se procede a descargar la misma hacia el
PLC mediante el botón indicado en la figura 4-2.
A continuación se describe cómo otros dispositivos en una red puedan
comunicarse con el PLC que se ha configurado como un esclavo MODBUS con el
CPU (DL250).
La configuración de MODBUS acostumbra comunicarse en el modo RTU como un
esclavo. El software del maestro debe enviar un código de función MODBUS y su
dirección para especificar que PLC comprende.
La red MODBUS funciona con un código que determina si el acceso es una
lectura o una escritura, además se puede acceder no sólo a un dato; sino a un
grupo de ellos. El CPU del PLC DL250 tiene los siguientes códigos de función
MODBUS.
Nota: Para mayor información sobre el protocolo Modbus revisar el Anexo B.
MODBUSFunction Code
01
02
05
15
03.04
OG
16
Functíon
Reacl a group ofcoils
Reacl a group oí Inpuls
Sel/ Resel a single coil (slave only)
Sel/ Resel a group ofcoils
Reacl a valué from one or more regislers
Wrlle a valué Into a single reglsler(slave only)
Wrile a valué into a group oí regislers
DL205 DataTypesAvalla ble
Y, CR. T, CT
X.SP
Y, CR, T. CT
Y, CR. T. CT
V
V
V
Tabla 4-1.- Códigos de Función Modbus
92
4.2 CONFIGURACIÓN DE LA COMUNICACIÓN ENTRE EL PLC
DIRECT LOGIC Y EL SISTEMA I/A SERIES DE FOXBORO
El software utilizado en la realización del presente trabajo es una herramienta
para automatizar procesos industriales denominado I/A Series de Foxboro.
El software perteneciente al sistema I/A de Foxboro tiene la Configuración de
Control Integrada (ICC) que realiza la base de control, ya que posee parámetros
de configuración para el desarrollo del software de una forma estructural y
además contiene bloques de programación con funciones específicas tales como
la adquisición de datos, aplicación de algoritmos de control y el envío de señales
de salida.
En cada bloque se encuentra identificadas las señales con sus respectivos
tagnames (nombre o etiqueta de cada señal).
4.2.1 COMPOUND
Es una agrupación lógica de bloques que realizan una determinada estrategia de
control. Con lo que se puede realizar una conexión entre bloques de diferentes
compounds. La asignación de un nombre al compound se lo conoce como
letterbug.
Existen tres tipos de compounds que son los siguientes:
• Compound de estación
• Compound ECB
• Compound de control
Compound de estación; Se lo identifica como !etterbug_STA. Es un compound
que viene instalado por defecto y permite el almacenamiento de los datos
globales para las funciones del sistema controlador del proceso que se encuentra
instalado en la estación de control.
93
Compound ECB (Bloque de Control de Equipo): Agrupa a los bloques ECBs que
son los que establecen la comunicación y el formato de datos binarios entre los
bloques de entrada y salida conectados con su hardware correspondientes;
Compound de Control; Estos contienen los esquemas de control especificados
por el usuario
4.2.2 BLOQUES DE CONTROL DE EQUIPOS (ECBS) USANDO MODICON
Estos bloques son utilizados para realizar la comunicación con el hardware, los
cuales son enlazados entre sí formando circuitos virtuales; de los diferentes tipos
existentes que posee el ICC para configuración del sistema de control se
menciona los utilizados para los equipos Modicon.
Una vez que las conexiones físicas se han hecho al equipo de Modicon (en este
caso PLC Direct Logic), se puede proceder a la configuración de los ECBs y
preparar su base de datos de mando con los compounds y bloques de la forma
siguiente:
Configuración del ECB 60 para definir el puerto.
Configuración del ECB 61 para acceder al PLC.
Configuración del ECB 62 para acceder a los datos de PLC.
Configuración del bloque de control para acceder a los datos en el ECB 62.
4.2.2,1 Configuración ECB 60
Un conector DB9 se usa para conectar el Puerto serial de la estación de trabajo
con el PLC y examina que puerto usa el nombre del bloque del ECB configurado
para el puerto con el que debe comunicarse el dispositivo de campo.
En la figura 4-3 se muestra la pantalla de acceso al ICC para la creación de los
ECBs
94
HELP SHOW FBM PRINT NEN CHECKPOINT MAINT BUFFER
Integrated Control Configurator Active STA « AH7881 @AH780tCompounds:fiH7Q6t_STftAH7B01_ECBCALDERODAS801SIEMENSKOYONIVEL1KOYOMOLINOSEND **••••
Figura 4-3.- Pantalla de acceso al ICC
A continuación se tiene la tabla 4-2 y la figura 4-4 en las que se definen los
parámetros del ECB 60 y se presenta los valores de asignación que se ha
utilizado en el proyecto.
Nombre
ÑAME
TYPE
DESCRP
DEVJD
HWTYPE
SWTYPE
DRVJD
BAUDR
DATBIT
PARITY
STPB1T
Descripción
Nombre del bloque asignado
ECB60
Comentario
Nombre lógico del PC
Tipo Hardware
Tipo Software
Identificar el COM
Velocidad de comunicación
Numero de datos RS-232-C
Pandad (even, odd, none)
Bits de parada RS-232-C
Tipo
string
string
string
string
entero
entero
string
entero(32-bit)
entero (8-bit)
string
entro(S-bit)
Valores Admisibles
1-12 caracteres
1-32 caracteres
6 caracteres
100
60
1-32 caracteres
300-38400
7-8
1-4 caracteres
0-2
Actual
KYPORT
ECB60
Ninguna
KYPORT
100
60
COM1
9600
8
Ninguna
1
Tabla 4-2.- Configuración del ECB 60
95
integrated Control ConfiguratorftW7001_ECB |Block Definition:
Ñame: KYPORTType= ECB68ESCRPEV_ID KYPORT
NTYPE 133
WTYPE 60
RV_ID COMÍAUOR 9606ATBIT 8
ARITY NONESTPBIT 1
Figura 4-4.- Configuración de los Parámetros ECB 60
4.2.2.2 Configuración ECB 61
El bloque ECBG1 define el PLC específico que se conecta mediante un protocolo
de comunicación Modbus. Esto normalmente se especifica con un nombre del
PLC y también identifica el ECB60 con el que se está comunicando el controlador
de campo.
La configuración completa y el despliegue de cada detalle en la tabla 4-3 y la
figura 4-5 de este bloque se indican a continuación.
Nombre
ÑAME
TYPE
DESCRP
DEVJD
H WTYPE
S WTYPE
PARJD
Descripción
Nombre del bloque
ECB61
Comentario
Nombre lógico PC
Tipo de Hardware
Tipo de Software
Identificación del
Puerto que es
conectado PLC
Tipo
string
string
string
string
entero
entero
string
Valores Admisibles
1-12 caracteres
5 caracteres
1-32 caracteres
6
101
61
Nombre del bloque
compound: Nombre
del bloque del
Actual
KYNIVE
ECB61
KYNIVE
101
61
AW7001_ECB:KYPORT
CONTINUA....
96
.... SIGUE
ALTJD
MULWRT
PLCADR
PLCTYP
Alterno al PARJD
Permitir múltiples
escrituras al PLC
Dirección de la
unidad de PLC
Tipo de PLC
string
bool
string
string
puerto
0 (Falso) o
1 (Verdad)
(decimal 1 - 255)
984
Ninguno
1
1
984
Tabla 4-3.- Configuración del ECB 61
Integrated Control ConfiguratorAH7081_ECB iBiock Defini+ion:
Ñame: KYNIVE
Type; ECB61
ESCRPDEV_ID KYNIVEHWTYPE 101SWTYPE 61~AR_ID ftH7081_ECB:KYPORTLT_IOULHRT 1
LCñDR 1
LCTYP 984
STA = AH7091 ©AH7681
Figura 4-5.- Configuración de los Parámetros del ECB 61
4.2,2.3 Configuración ECB 62
Para configurar los parámetros del ECB 62, se debe tener en cuenta qué tipos de
datos se va ha examinar (analógicos/digitales) e incluso el manejo de los
diferentes tipos de datos. El ECB 62 puede guardar hasta los 200 bytes de datos
recibidos o enviados por los I/O de los bloques de control. Un solo ECB 62 puede
accederse por los bloques múltiples dentro de la estrategia del control.
La configuración completa y el despliegue de cada detalle de este bloque se
indican a continuación en la tabla 4-4 y figura 4-6.
97
Nombre
ÑAME
TYPE
DESCRP
DEVJD
PER1OD
PHASE
HWTYPE
SWTYPE
PARJD
DATLEN
DATTYP
FNCCOD
ELEMNT
INPNUM
Descripción
Nombre asignado al bloque
ECB62
comentario
Nombre lógico del PC
Tiempo de ejecución del bloque y los
valores de la FASE aceptables.
Inicialmente debe ponerse al mismo
PERIODO como el compound al que
conecta. Use el valor
predeterminado.
Un valor entero que determina
cuando el bloque va a ejecutar. Use
el valor predeterminado.
Tipo de Hardware
Tipo de Software
Identificación del Bloque del PLC
Número de datos. Predefinido
Tipo de datos del PLC
S(con señal)
U(sin señal)
Función Modbus para leer o escribir
en las localidades de memoria
1 = output coil
2 = input coil;
3 = holding registers
4 = input registers
Localidad de memoria a la que se
inicia
Número de elementos a leer de forma
particular
Tipo
string
string
string
string
entero
entero
entero
entero
string
entero
string
entero
string
entero
Valores
Admisibles
1-12
caracteres
5
1-32
caracteres
16
1-2
0-1
102
62
ECB PLC
1-16
Sor U
0-5
(0-65534)
1-2048
Actual
ANLKYNIVEL1
ECB62
Ninguno
ANLKYN1VEL1
1
0
102
62
KYNIVE
16
U
3
1547
16
Tabla 4-4,- Configuración del ECB 62
98
HELP SHOW FBM PRIMT NEH
Integrated Control ConfigurotorW7001_ECB iBlock OeFinit'ion:
Ñame: ANLKYNIVEL1Type= ECB62ESCRP _
PERIOD TPHASE 6DEV_ID ANLKYNIVELÍHHTYPE 162SHTYPE 62PAR_ID KYNIVEDATLEN 16DATTYP UNCCOD 3
ELEMNT 1547INPNUM 16
CHECKPOINT
STA = AH709I ©AH7001
Figura 4-6.- Configuración de los Parámetros del ECB 62
En la figura 4-7 se tiene todos los bloques del ECB 62 configurados para el
proyecto, función Modbus, la localidad desde la que se inicia le lectura y el
número de localidades a leer. Las localidades del PLC en dirección Modbus se
muestran en la figura 4-8.
KYPORT»
MB-PORTí
AW7Q01*
-o-
nKYMQLIs, KYNIVE<
MB-PLC
ECB 60
ECB61
ECB 62
DATKYM<rREGISK TANLKYN TNIVEL2 NIVEL3MB-SCAN! MB-SCAN] MB-SCANI MB-SCAN MB-SCAN
FUNCTÓN MODBUS:LOCALIDAD:NUMERO DE LO CALIDADES:
31547
3835
Figura 4-7.- Diagrama de los ECBs del Proyecto
99
DL250 Memory Type OTY(Dec.}
PLC Range(Ocla I)
MODBUSAddress Range
(Decimal)
MODBUSData Type
For Discreta Data Types .... Convert PLC Addr. to Dec. + Start of Range + Data Type
Inputs (X)
Speciol Relays (SP)
Outpuls (Y)
Control Reloys (CR)Timer Conlóete (T)
Coitnter Contacte (CT)Síage Status Bits (S)
512
512
512
1024256
128
1024
XO - X777
SPO - SP137SP320 - SP717
YO - Y7T7
CO - C1777TO - T377
CTO - CT177
SO - SI 777
2048 - 25603072 - 31673280 - 35352048 - 2560
3072 - 40956144 - G3996400 - 8271
5120 - 8143
InputInput
Coil
CoilCoil
Coi)Coil
For Word Data Types .... Convert PLC Addr. ío Dec. + Data TypeTimer Current Valúes (V)
Countar Current Valúes (V)
V Memory, user dató (V)
V Memory, sysíem (V)
256
128
30724096256
VO - V377
VI 000 - V1I77
V140Q - V7377V'IOOOO - V'17777V74GO - V7777
0 - 255512 - 639768 - 3839
4096 - 81913480 - 3735
Input Register
Input RegisterHolding Register
Holding Regisíer
Figura 4-8,- Direcciones MODBUS del PLC
4.2.3 BLOQUES DE ENVÍO Y EXTRACCIÓN DE DATOS
Para acceder a localidades de memoria del PLC que previamente se han
programado para registrar datos de la estrategia de control, es necesario crear
bloques de extracción de datos con la finalidad de a partir del cambio en ellos,
crear pantallas de visualización que reflejen la dinámica del proceso que se está
controlando. Entre los bloques utilizados se tiene los de envío y extracción de
datos los cuales son: múltiples entradas análogas MAIN, entrada análoga AIN,
salida análoga AOLJT.
4.2.3.1 MAIN - Bloque de Múltiples Entradas Analógicas
El bloque de múltiples entradas analógicas recibe los valores de entrada de 8
puntos análogos del dispositivo de campo inteligente y los convierte en un formato
conveniente para el uso del I/A Series para el mando de la estrategia de control a
implementarse. La interfaz de un ECB guarda los valores de un controlador de
campo (PLC), que reciben signos eléctricos analógicos y digitales, cada ciclo de
ejecución, el bloque principal lee del ECB el estado operacional, los estados de
los canales y datos de la entrada para los ocho puntos específicos.
En la tabla 4-5 y la figura 4-9 se tiene la configuración de este bloque tomado uno
solo como ejemplo.
Í O O
Nombre
ÑAME
TYPE
DESCRP
PERIOD
PHASE
LOOPID
IOMOPT
1OMJD
SCMtoSCI_8
HSCO1 to HSCO8
LSCO1 to LSCO8
DELT01 to
DELTO8
EO1_1 to EO1_8
OSV_1 to OSV_8
Descripción
Nombre del bloque
Tipo de bloque
Descripción
Tiempo de muestra
Ejecución del bloque
Identifica bloque
asociado
Opcional entrada
Identificación bloque
entrada
Signo condicional
Máximo lectura
Mínimo lectura
Delta
Unid, de ingeniería
Span
Tipo
síring
string
corto
entero
string
short
string
short
real
real
real
string
real
Valor por
defecto
1
1
0
1
0
100.0
0.0
1.0
%2.0
Unidades/Rango
1 a 12 caracteres
MAIN
1 a 32 caracteres
Oa 13
1 a 32 caracteres
0 a 2
Oto 44
especifico
especifico
porcentaje
especifico
[0..25]%
Tabla 4-5.- Configuración de los MAIN
HELP SHOW FBM PRINT NEW CHECKPOINT Mñir4T BUFFER
Integrated Control ConfíguratorKOYONIVELl iBIock Oefinitíon=
Ñame: MDAKOYQType: MfilMESCRP RATOS ANflLOGICOSERIOO 1rHASE 8LOOPID KOYONIVELlIOMOPT 1
IOH_ID ANLKYNIVELtIN2KYNIVELE3SCI_t 0
HSCOI 108.8LSC01 8.0DELT01 1.8
SENJMXAALTOIN1KYNIVELENIVELALTO f.,~^NIVELBAJO ILOOPIMDAKOYOI llOMOPMDAKOYO |lOH_IIN2KYNIVELE9SCI.1MDAKOY02 fHSCOIMDKOY03MOKOY04MDKOYOSEND CON1*»END SEQ*«*END COH2»»END DATA*»
E01_1 %OSV_I 2.8SCI_2 8HSC02 188.LSC02 8.8DELT02 1.0E01_2 %OSV_2 2.8SCI_3 0
Figura 4-9.- Configuración del bloque MAIN
101
4.2.3.2 AIN - Bloque de Entrada Analógico
El Bloque de Entrada Analógico (AIN) recibe un valor de entrada de un dispositivo
de campo inteligente configurado para el bloque ECB, y convertido en un formato
conveniente para el uso del I/A Series.
Los bloques AIN hacen la ¡nterfaz a un ECB que guarda los valores de un
controlador de campo que reciben signos eléctricos analógicos y/o digitales.
Cada ciclo de la ejecución del controlador de campo, transmite los valores a su
ECB asociado en el procesador de la estación de trabajo, y el bloque AIN lee su
estado operacional, sean estos datos analógicos y/o digitales, como se muestra
en la tabla 4-6 y figura 4-10.
NombreÑAMETYPEDESCRPPERIOD
PHASE
LOOPID
lOMOPT
IOMJD
PNT NOSCI
HSC01
LSCO1
DELTO1
EO1
osv
DescripciónNombre del bloqueTipo del bloqueComentarioTiempo de muestra
Ejecución del bloque
Identifica el bloque asociado
Opcional entrada
Identificación bloque entrada
Punto de conexión
Signo condicional
Máximo lectura
Mínima lectura
Delta
Unidades de ingeniería
Span
Tipostringenterostringshort
entero
string
short
string
string
short
real
real
real
string
real
Valor por defecto
30
1
0
1
1
0
100.0
0.0
1.0
%2.0
Unidades/Rango1 a 12 caracteresAIN1 a 32 caracteresOto 13
—
1 a 32 caracteres
O a 2
—
1 a 32
O a 44
especifico
especifico
porcentaje
especifico
[0..25]%
Tabla 4-6.- Configuración de entrada análoga AIN
102
BH PRINT
Integrated Control Configurator ActiveKOYONIVEL! iBlcck Definition:
Ñame: NIVELflLTO
CHECKPOINT MíUNT 8ÜFFER
Active STA » AN7801 ©AH7001
Type = ftIN)ESCRP
SENJMXAALTO DESCRPIN1KYNIVELES >ERIOD 1NIVELñLTO ?HASE 0
NIVELBAJO -OOPIO KOYONIVEL1
MDAKOY01 IOMOPT 1
MDfiKOYO IOM_ID REGISKYNIVELIN2KYNIVELEE PNTJ40 4136MDAKOY02 SCI 8MDKOY03 HSC01 180
MDKOY04 LSCOJ 8.0MDKOYOS IDELTOI i.eHDKOY04
MDKOYOS
END CON1**
END SEQ**»
END CON2**
END DATA*»
Figura 4-10.- Configuración del AIN
4.2.3.3 AOUT - Bloque de Salida Analógica
El Bloque de salida Analógico (AOUT) proporciona la capacidad del mando para
un solo valor analógico dirigido a cualquier Módulo capaz de manejar salidas
analógicas de 4 a 20 mA o de O a 10 VDC. El bloque soporta un control
Automático/Manual, la configuración de los parámetros con su descripción se
presenta en la tabla 4-7 y figura 4-11.
NombreÑAMETYPEDESCRPPERIOD
PHASE
LOOPID
DescripciónNombre del bloqueTipo del bloqueComentarioTiempo de muestra
Ejecución del bloque
Identifica el bloque del lazo
asociado para el control
Tipostring
stringshort
entero
string
Valor pordefecto
32—
1
0
Unidades/Rango1 a 12 caracteresAOUT1 a 32 caracteresOa 13
—
1 a 32 caracteresCONTINUA....
103
.... SIGUE1OMOPTIOMJD
PNT_NO
SCO
ATC
Opcional entrada
Identificación del bloque de
entrada
Punto de conexión por el cual
sale la señal
Condición de linealidad
Se utiliza para cerrar válvulas
neumáticas
short
string
string
short
Boolean
1
1
0
0
0 a2
1 a 16
O a 3
Oa 1
Tabla 4-7.- Parámetros del AIN
BH PRINT NEW CHECKPOINT MAIN
Integrated Control Configurator Active STA = AH700I ©AH706IKOYONIVEL1 iBlock Qefinition:
Type: AOUTDESCRP [JARA SET NIVELES ON OFF BOMBAS"
PERIOD 1
HASE 0
LOOPID KOYONIVEL1IOMOPT 1
IOM_ID REGISKYNIVEL
PNT.NO 4110
CO 3
TC 0
SENJMX
fiALTOIN1KYNIVELE!
NIVELALTO
NIVELBAJO
HDAKOY01
MDAKOYO
IN2KYNIVELE!
MDAKOY02
MDKOY03
MDKOY04
MDKOY05END CON1**END SEQ***END CON2»*END DATA**
Figura 4-11.- Configuración del AOUT
Para ver de mejor manera las entradas y configuraciones se tiene la ilustración en
la figura 4-12, desde los transmisores de campo hasta llegar al compound.
104
COMPOUND
BLOCK MAIN
ECB62
ECB61
ECB60
CONTROLADOR DE CAMPO(PLC)
\SEÑALES
ELÉCTRICASHACIA LASBOMBAS \ ' - '" ' , ' ' ' ' X
Figura 4-12.- Diagrama estructural para Comunicación PLC-PC
4.2.4 BLOQUE DE CONTROL PID
El bloque PID (Proporcional-integral-derivativo) nos ayudará para el control de
flujo en el tanque de jugo mixto, teniendo como set point el porcentaje de nivel
menos el veinte por ciento, esto se realiza para tener un flujo acorde al estado del
tanque y también poder controlar el ingreso de jugo mixto a ser sulfatado. Como
todo PID se puede realiza las funciones tradicionales.
105
En la figura 4-13 se tiene las entradas y salidas del bloque. Este bloque puede
configurarse para operar de uno a cinco modos:
• Como Proporcional (PO),
• Sólo Integral (IO),
• Proporcional más Derivativo (PD),
• Proporcional más Integral (el Pl), y
• Proporcional, Integral más Derivativo (PID).
MeasurementPrcporiional BandIntegra! TimeDerivative TimeDeriva tiv e Fiíter GainLocal/Reñí efeRemote SetpoínlI ri leg ra I F eed backOutpui BlasBack Cabulation Inout
Hígh Quíput UmiíLow QutDut LrmiíMeasüfernent HiHíAIarrnLími!Measurernent Hi Alarm ÜmiíMeasurernent LoAlaim LimitMeasurement LoLo Alarm UmitMeasurement Aíarm Prór&yHígh Devíation ürnítLow Deviatíon. UmitDeviaiton Aiarrn PriorilyHigh Óutput Alacm LimitLow Óutput Alarm ürnitOuípüi Alarm Priority
Super^soiv EnableFal I backSupeF\^sor\ InpuíSupemsory Grcajp
PEDBUOCK.
ConíroSerMorí e
Algor Shm
'
AlarmPonían
SSGi
OulpuíSetpaintError
Back Cafcuíalíon OulpuíH'gh Outpul Limit tndícaiorLow Outpul Limit IncfícaiorBlcck and Alarm StatusCrHícalítyPriority TypeMeasurement HiHiAíarmlridcaíorMeasuremení Mi Aiarm indicaforMeasuremení LoAíarm Indícalo-Measurement LoLo Aiarm Indicator
High Devialion IndücaíorLovv Devialion IntíícalorH'gh Ouipul Alarm Indíc-atorLesvv Ouíput Alarm fndbaior
Super/isory Back- Calculated Valué
Figura 4-13.- Diagrama del Bloque PID I/O
4.2.4.1 Características de las Funciones del Bloque
• Manual/Automático control de las salidas, que pueden inicializar por un
host u otro bloque.
• Se crea un bloque Automático y Manual (AUTSW y MANSW) eso permite
cambiar el bloque a Automático o Manual.
106
• Selección del Setpoint Local/Remote.
• Las entradas del interruptor para locales y Remotas (LOCSW y REMSW)
forza al bloque a ser cambiado al modo del setpoint Local o Remoto.
• Filtración derivativa que usa un filtro de segundo grado Butterworth para el
rechazo de ruido de frecuencia alta.
• La realimentación integral externa previene el sobretiro durante el
funcionamiento del lazo cerrado.
• Separa los rangos de ingeniería asignados y las unidades para las
entradas y salidas del bloque.
• El parámetro del filtro derivativo ajustable (KD).
• La escala es automática, basada en los rangos de ingeniería. La banda de
control proporcional se muestra en porcentaje, sin dimensiones.
Así se tiene en la tabla 4-8 y figura 4-14 la configuración de los parámetros.
NombreÑAMETYPEDESCRPPERIOD
PHASE
LOOPID
MEASHSCI1LSCI1DELTI1EI1
DescripciónNombre del bloqueTipo de bloqueComentarioTiempo de muestra
Ejecución del bloque
Identifica el bloque del lazo
asociado para el control
Identificación del bloque que esla fuente de entradaMáxima escalaMínima escalaDeltaUnidades de ingeniería
Tipostringenterostringshort
entero
string
real
realrealrealstring
Valores pordefecto
7
1
0
0.0
100.00.01.0%
Unidades/Rango1 a 12 caracteresPID1 a 32 caracteresOa13
1 a 32 caracteres
Rll
EspecificoEspecificoPorcentajeEspecifico
Tabla 4-8.- Configuración de parámetros PID
107
HELP SHOW FBM PRINT NEH CHECKPGINT MñINT BUFFER
Integrated Control Configurator ActiveCONTJUGOHIXTlBlock Definición:
Ñame: CONTROLJUGOMFLUJOJUGOMIfflType: PIDCONTROLJUGO* DESCRP [gONTROL JUGO
VALVJUGOMIX1 3ERIOD 1
FLUJOJUGQMX >HASE OSPTREMLOCAL LOOPIDNIVELTJHX -1EAS CONTJUGOMIXT=FLUJOJUGQMIX.PNT
END CON1»* HSCI1 108.3END SEQm .SCI1 0.0
END coN2«* IDELTII e.001END DATA»*
STA = MICR01 ©AH7001
Figura 4-14.- Configuración del bloque PID
4. 2. 4.2 Detalles de Operación
Este bloque realiza las funciones de un controlador analógico PID. La salida es la
suma de varios factores.
El factor Proporcional basado en la especificación de usuario con una banda
proporcional aplicada a un error que es igual al setpoint (SPT) menos la medida
(MEAS) y menos el factor Derivativo, el factor Integral derivativo con retraso de
primer-orden del bloque de realimentación de entrada y factor Derivativo con un
filtro de segundo-orden Butterworth aplicado a la medida (MEAS).
El parámetro de medida (MEAS) conectado como entrada al bloque PID,
identificando como la fuente de señal, variable controlada en el lazo de control.
El parámetro de SPT es el setpoint SPT puede ponerse en Local, o es el igual
en forma remota RSP, se la realiza también en SLJPJN que es mando de
supervisión. SPT puede usarse como una fuente para otros bloques.
El control automático PID en lazo cerrado realmente se hace en un subastado de
Auto Control.
( O S
En este estado, el bloque calcula la señal del basado en la opción de modo de
mando configurada y los valores de SPT y MEAS. El control proporcional es fijado
por el término de ganancia (100/PBAND).
4.2.4.3 Calibración del PID
Para calibrar nuestro lazo se utiliza el método de ajuste por última sensibilidad.
Una ayuda muy importante es el display del foxselect mostrada en la figura 4-15
que proporciona la visualización del setpoint, la medida de ia salida y el
porcentaje de respuesta del PID; entonces con esta visualización realizamos los
pasos correspondientes a este método teniendo como respuesta una ganancia
crítica de 16.7 y un período crítico de 0.46 segundos.
A continuación se calcula kp, Ti, Td según la tabla 4-9 que proporciona estos
valores:
Tipo de
controlador
P
PI
PID
Kp
0.5Kcr
0.45Kcr
0-6 Kcr
Ti
co
±p12 cr
0.5Pcr
Td
0
0
0-12íPcr
Tabla 4-9.- Reglas de sintonización de Ziegler- Nichols Basadas en la ganancia critica y
en el periodo critico.
• Para la ganancia proporcional se tiene:
Kp = 0.6 x Kcr
Kp^ 0.6x16.7
Kp = 10.02
Con respecto al tiempo integral así::
Ti= 0.5x Per
109
Ti= 0.5x0.46
Ti= 0.23
Al calcular el tiempo derivativo se obtiene lo siguiente:
Td=0.125xPcr
Td= 0.125x0.46
Td= 0.06
n H TOH/HK 0.0254
1íW«oa
Figura 4-15.- Display control de jugo mixto
En la figura 4-16 podemos observar el porcentaje del setpoint, la medición, y la
respuesta del PID; este bloque también nos ayuda al control manual o automático.
Figura 4-16.- Porcentajes de respuestas
110
4.3 VISUALIZACIÓN EN EL SISTEMA I/A SERIES DE FOXBORO
Figura 4-17.- Estación de trabajo AW-70
En este software se encuentra una infinidad de aplicaciones y configuraciones de
determinados bloques funcionales para integrar al sistema sus propios elementos
de campo y ciertos componentes ajenos a la marca que cumplan con la
compatibilidad y normas internacionales que hacen posible la integración de este
sistema.
Se encuentran aplicaciones en las que es posible graficar y configurar pantallas
de control y visualización (HMI) en las cuales se puede monitorear el proceso en
tiempo real, bajo una programación establecida se puede ejercer acciones de
control manual o automáticas en base al monitoreo de las variables sensadas y
algoritmos de control que garanticen un correcto funcionamiento del sistema.
11
Eiiisrnet
Serist
FoxBloekSoftwsre
ia» Floldbtls•s fi
GE PLC orSCADA SvBlúm
Figura 4-18.- Integración del I/A
4.3.1 FOXVIEW
FoxView es la ¡nterfase del paquete I/A Series entre el usuario y el proceso (HMI).
Esta aplicación permite al usuario interactuar con algunas o todas las variables
del proceso que se encuentran disponibles en el sistema de control.
La aplicación ofrece las siguientes características:
1. Selección de los diferentes ambientes de operación, los cuales son
configurados específicamente para cada usuario, los ambientes de
operación previenen que personas no autorizadas realicen cambios
inadecuados en el correcto funcionamiento del sistema.
Cada ambiente tiene protección con clave de acceso para habilitar ciertas
opciones del menú o los botones de control. Los ambientes existentes son
los siguientes;
1. Inicial
2. Operator
3. Process_Eng
4. SoftwareJEng
2. Permite obtener gráficos de tendencias que pueden ser en tiempo real o
gráficos de históricos, que facilitan el análisis de una variable en el tiempo
de funcionamiento.
3. Acceso directo a las pantallas dinámicas del proceso.
4. Puede desplegar pantallas de alarma de un determinado proceso
empleado un administrador de alarmas.
5. La opción FoxSelect (figura 4-19) presenta una visión general de los
componentes y bloques presentes en la base de control asociada y
permite observar las pantallas de los bloques en forma detallada.
6. Acceso a otras aplicaciones tales como FoxDraw y el Integrated Control
Configurator(lCC).
ptíons icw H^P
^<™* MuM Refie*h Find ¿l-i f
m *%8 Hdp
••JetworkVíew jetoclcLlst]
¡+1 ¿i, CALDERO
[4-j Jfc, DAS801
j-t-l ]jf~ SIEMENS
í-1 ¿Si KOYONIVELl
i |g)SEN:iMX
; ^^1 AALTO
-^
AIN
AOUT
; ^ | INlKYNIVELES MCIN
• ^ | NIVELALTO
; ¡|§) NIVELBA30
; ""i§j|3 MDAKOYOl
• ^ ) MDAKOYO
AIN
AIN
MAIN
MAIN
! ^ ] IN2KYNIVELES MCIN
; ; ffj|]MDAKOY02
; ^] MDKOYO3
i ^^j MDKOYO4
; .-^ ] MDKOVOSnsn
MAIN
MAIN
MAIN
MAINjd
Figura 4-19.- Visualización en el FoxSelect
13
4.3.2 FOXDRAW
FoxDraw es un editor gráfico para crear y visualizar la dinámica del proceso. Las
pantallas pueden representar una planta, un área del proceso, o una porción
detallada de un proceso.
Pueden conectarse los objetos dinámicamente a variables seleccionadas, que
permitan observar cambios en las variables del proceso y o las acciones
ejecutadas por el Operador.
Este incluye un amplio número de objetos comúnmente encontrados en el área
industrial como son; botones de operador, bombas, tanques, tuberías, motores y
símbolos electrónicos y de instrumentación; además se puede incrementar las
librerías de estos objetos realizando dibujos personalizados mediante la utilización
de las herramientas que provee Foxdraw.
La figura 4-20 muestra la pantalla desarrollada para la visualización del lazo de
control para el flujo de jugo mixto con su respectivo nivel.
Figura 4-20.- HM1 Flujo de jugo mixto
114
Para realizar la dinámica gráfica como los valores de variables medidas, cambios
de estados de barras, se debe realizar una conexión con el compound que está
conectado, los bloques de procesos y el tipo de bloque en el que se encuentra. En
la figura 4-21 se muestra como realizar la identificación del punto que se va a
graficar en el interfaz de visualización, esta pantalla es mostrada al realizar doble
cíic en el icono que se encuentra en la visualización del foxselect (figura 4-19).
Figura 4-21,- Punto para visualización dinámica
El punto KOYON1VEL1;MDAKOYO.PNT_1 pertenece a la lectura del nivel de!
tanque de almacenamiento de miel A, por lo que para su graficación dinámica se
escribe este punto en el cuadro de configuración de objetos como se tiene en la
figura 4-22.
Select Objecl
£onfigu!ed Objecís On^
Copj> Paste Delele Add EdS
Texl Contente |KOYÜNIVEL1:MDAKÜrtl,PNl 1 3
iLJ
"-OK. Cancel Help
Figura 4-22.- Medida dinámica del Tanque de almacenamiento miel A
BOMBA 2
HORAS.- KOYONIVEL1; MDKOYO5.PNTJ
ON/OFF.-KOYONIVEL1:IN1KYNIVELES.C!N_9
ALMACENAMIENTO MIELA:
SENSOR.- KOYONIVEL1: MDAKOYO.PNTJ
SUCCIÓN MIELB:
SENSOR.- KOYONIVEL1: MDAKOYO1.PNT_8
M/A.-KOYON1VEL1:IN1KYNIVELES.CIN_23
BOMBA 1
HORAS.- KOYONIVEL1: MDKOYO3.PNT_5
ON/OFF.-KOYON1VEL1;IN1KYNIVELES.C!N_24
ALMACENAMIENTO MIELB:
SENSOR.- KOYONIVEL1: MDAKOYO.PNT_2
SUCCIÓN JARABE:
SENSOR.- KOYONIVEL1: MDAKOYO1,PNT_J
M/A.-KOYONIVEL1:IN1KYNIVELES.C1N_19
BOMBA 1
HORAS.- KOYONIVEL1: MDAKOYO2.PNT_1
ON/OFF.-KOYONIVEL1:1N1KYNIVELES.CIN_20
BOMBA 2
HORAS.- KOYONIVEL1: MDAKOYO2.PNT_3
ON/OFF.-KOYONIVEL1:IN1KYN1VELES.CIN_21
BOMBA 3
HORAS.- KOYONIVEL1: MDAKOYO2.PNT_5
ON/OFF.- KOYONIVEL1:IN1KYNIVELES.C1N 22
117
ALMACENAMIENTO JARABE:
SENSOR.-KOYONIVEL1;MDAKOYO.PNT_3
CLARIFICADOR MELADURA:
M/A.-KOYONIVEL1:1N1KYNIVELES,C1NJ3
BOMBA 1
HORAS.- KOYONIVEL1: MDAKOYO2.PNTJ/7
ON/OFF.-KOYONIVEL1:1N1KYN1VELES.CINJ4
BOMBA 2
HORAS.- KOYONIVEL1: MDKOYO3.PNTJ
ON/OFF.-KOYON1VEL1:IN1KYNIVELES.CINJ5
SUCCIÓN MIEL RICA:
SENSOR.- KOYONIVEL1: MDAKOYO1.PNT_6
M/A.-KOYONIVEL1:IN1KYNIVELES.CINMO
BOMBA 1
HORAS.- KOYON1VEL1: MDKOYO5.PNT_3
ON/OFF.-KOYON1VEL1:IN1KYNIVELES.CIN_11
BOMBA 2
HORAS.- KOYONIVEL1: MDKOYO5.PNT_5
ON/OFF.-KOYONIVEL1:IN1KYNIVELES.CINJ2
Las pantallas siguientes: figura 4-23 y figura 4-24, se crearon para monitorear los
estados de niveles de los tanques y las horas de trabajo de las bombas.
Las pantallas desarrolladas se visualizan en forma idéntica al esquema en el que
se maneja el proceso y procuran reflejar en su totalidad la realidad operativa de
estas etapas y permite al personal de producción de la empresa tener una visión
más real de la operación en estas etapas y llevar registros del estado de nivel en
cada tanque.
t-
18
Figura 4-23.- HMI Niveles 1
Como se observa en la figura 4-23, el botón "NEXT" permite acceder a la
visualización de los estados de los niveles de la figura 4-24, así mismo en esta
pantalla existe el botón "PREVIEW", que permite al usuario regresar a la pantalla
de visualización anterior.
En la figura 4-24 existe el botón 'TENDENCIA NIVELES", que permite visualizar
el comportamiento histórico del estado de los niveles en cada tanque en el
transcurso de tiempo real.
Desde estas pantallas de visualización no se tiene control sobre los elementos de
campo monitoreados, ya que fueron diseñadas para visuaiización, sin que por ello
se pueda en un futuro realizar mandos sobre dichos elementos de campo
controlados.
119
'"¡SpWitoT
Figura 4-24.- HM1 Niveles 2
El botón "TENDENCIAS NIVELES", permite acceder a la visualización del
comportamiento histórico de los niveles en tiempo real, ver figura 4-25; esto
permite a los supervisores de producción llevar un registro horario del nivel en
porcentaje de los tanques controlados y realizar los informes de cambio de turno y
obtener datos para emitir informes en caso de paros momentáneos, limpieza y/o
mantenimiento en la planta.
En los informes que emiten los supervisores de producción de la empresa es
común identificar el porcentaje de nivel existente en cada tanque para emitir su
informe respectivo, es por ello que es importante tener el comportamiento
histórico de los niveles monitoreados, ya que facilita el trabajo operativo del
personal en esta área.
00:00:30:00 3S
120
Pause
Figura 4-25.- Tendencia Histórica de %NÍvel en Tanques
CAPITULO 5
PRUEBAS Y RESULTADOS
121
PRUEBAS Y RESULTADOS
Los resultados que se analizan a continuación están relacionados con las
experiencias realizadas a través de la ejecución del presente trabajo y las mejoras
alcanzadas en el rendimiento productivo de la planta industrial.
5.1 ERROR EN LECTURA DIRECTA DE LOS SENSORES DE
ULTRASONIDO
Existen diversos factores que han sido estudiados y analizados detenidamente en
trabajos anteriores, que alteran las lecturas que se realizan con los sensores de
ultrasonido y por ensayos prácticos realizados con los mismos en el presente
trabajo han permitido consultarlos y buscar una solución para dichos factores que
se describen a continuación:
• (*) "El campo de actuación del pulso que se emite desde el transductor de
ultrasonido seleccionado tiene forma cónica muy amplia. El eco que se
recibe como respuesta a la reflexión del sonido indica la presencia del
objeto más cercano que se encuentra dentro del cono acústico, pero no
especifica en ningún momento la localización angular del mismo, aunque la
mayoría de veces el objeto detectado esté sobre el eje central del cono
acústico.
• La cantidad de energía acústica reflejada por el obstáculo depende, en
gran medida, de la diferencia entre las impedancias acústicas de las
estructuras por donde viaja el ultrasonido. Para obtener una reflexión
altamente clara desde el obstáculo, el tamaño de las irregularidades sobre
la superficie reflectora debe ser comparable a la longitud de onda de la
señal de ultrasonido incidente.
• La mayoría de los sensores de ultrasonido utilizan el mismo transductor
como emisor y receptor. Tras la emisión del ultrasonido se espera un
determinado tiempo a que las vibraciones en el sensor desaparezcan y
esté preparado para recibir el eco producido por el obstáculo. Esto implica
que existe una distancia mínima (d) (proporcional al tiempo de relajación
del transductor) a partir de la cual el sensor mide con precisión.
• Las ondas de ultrasonido se mueven en el caso presente, por un medio
materia] que es el aire, por lo mismo están sujetas a un efecto perturbador
debido a las pequeñas turbulencias de aire que se producen delante del
transductor.
• Un factor de error muy común es el conocido como falsos ecos. Estos
falsos ecos se pueden producir por razones diferentes: Puede darse el
caso en que la onda emitida por el transductor se refleje varias veces en
diversas superficies antes de que vuelva a incidir en el transductor (si es
que incide). Este fenómeno, conocido como reflexiones múltiples, implica
que la lectura del sensor evidencia la presencia de un obstáculo a una
distancia proporcional al tiempo transcurrido en el viaje de la onda; es
decir, una distancia mucho mayor que a la que está en realidad el
obstáculo más cercano, que pudo producir la primera reflexión de onda".
(*) .- Citado textualmente de: CONTROL Y SUPERVISIÓN DE NIVEL DE LÍQUIDOS
MEDIANTE INTOUCH; Cuzco Silva, Edgar Giovanny; Mayo 2001
A la vista la influencia de estos y otros factores que provocan errores o
incertidumbre en la medida de un sensor de ultrasonido, dan la problemática de
realizar el control con este tipo de sensores poco precisos frente a las acciones de
mando que debemos realizar.
Frente a esta problemática se optó por una posible solución. Se realizó un
muestreo de la señal emitida por el sensor en un lapso de tiempo determinado, y
posteriormente a esta muestra se obtuvo la media aritmética, con la finalidad de
obtener una mejor lectura del sensor y manejarse con valores que en su mayoría
reflejarían el porcentaje verdadero de nivel existente en un tanque y bajo este
123
procedimiento ejecutar los mandos de control para cada una de las bombas
involucradas en el proceso.
En consecuencia a continuación se ha considerado una muestra de 99 lecturas
directas ejecutadas por el sensor ubicado en el tanque de Jarabe, uno de los más
importantes ya que su contenido varía constantemente y es parte fundamental del
proceso que enlaza la parte de evaporadores con la etapa de cristalización,
además el contenido de este tanque maneja en su superficie espuma y burbujas
que son la causa directa de las lecturas erróneas, ante esta situación los
resultados obtenidos sobre el promedio de sus N lecturas, para un instante de
tiempo se tiene los resultados siguientes:
Nro.123456789101112131415161718192021222324
25
Nivel %454044457040
41757635332935
4041396090
404145444540
38
Nro.262728293031323334353637383940414243
444546474849
50
Nivel %394243
54504846454040
47464341
39424140
877343414037
39
Nro.5152535455565758596061626364
65666768
697071727374
75
Nivel %4031
454440413939404138653046
44454042
393839202532
43
Nro.7677
7879808182
8384858687888990919293949596979899
Nivel %4439464849504547464548474546
43448076
434546454746
Tabla 5-1.- Porcentaje del Nivel Tanque Succión Jarabe
124
% Nivel Jarabe
•i nn1 UUonJU
°nuU
7ní U
T pndi UU> n~ ÍTfi^ ou n
S5 ¿D \ 1^U -
30 -onzu
10 -
-
I I ! I I I 1 1 I I I 1 1 1 1 1 1 1 1 ! 1 1 1 1 1 ! t 1 1 1 1 II 1 1 1 1 t ! 1 1 1 ! 1 1 1 1 !! 1 1 1 1 1 ! 1 1 1 1 1 i 1 I 1 I 1 1 1 1 1 1 1 1 I 1 1 1 I I H I 1
1 10 19 28 37 46 55 64 73 82 91
Nro
rrTTn
100
Figura 5-1.- Diagrama de Barras % Nivel Jarabe
Como en todo proceso de control es importante mantener un seguimiento
continuo de las variables involucradas en el control por lo que se hace necesario
tomar en cuenta el tiempo requerido en muestrear los N datos del sensor dentro
del programa del controlador, para ello se tiene los siguientes datos técnicos
obtenidos a partir de sus manuales:
* Tiempo de adquisición de datos del A/D PLC = 3ms
* Número de datos = 99
* Tiempo de una muestra= N*Tiempo de adquisición = 3ms*99= 0.297 seg.
Con lo que se concluye que aproximadamente cada intervalo de muestreo le
significa al controlador 0.3 seg, de su escaneo de control. En variables que varían
muy rápidamente este tiempo es muy grande, pero en el presente trabajo el nivel
en los tanques no tiene una variación rápida.
125
El método empleado a continuación puede ser utilizado y comprobado
prácticamente.
5.1.1 MEDIDAS DE TENDENCIA CENTRAL
Aplicando conceptos estadísticos para una mejor interpretación de una
agrupación de datos numéricos extraídos de un suceso, en este caso las lecturas
directas del porcentaje de nivel, aplicamos ¡as medidas de tendencia central para
una mejor interpretación de la distribución de los datos.
A continuación se analizan los parámetros de tendencia central más
característicos para la muestra de la tabla 5-1:
• Moda.- Se presenta el valor con más frecuencia obtenido en la muestra.
Moda = Muestra que más se repite en un int erválo Ec 5 . 1
Ec 5.2
Mediana.- Se toma el valor central de una distribución de datos ordenados.
Mediana = 43% Ec 5 . 3
Media Aritmética.- Es la relación entre la suma de los valores de una
distribución (Xi) y el número de los mismos (N).
NEc 5 . 4
99
- Ec 5.599
126
- 45% + 40% + 44% + -i- 46%xss' 99 E c 5 ' 6
* = 45.08% Ec 5.7
N.-#de muestras en el intervalo considerado
X¡.- Valor de la distribución o muestra en el intervalo considerado
A:.- Media Aritmética
• Media Geométrica,- Es (a raíz enésima del producto de los n valores de la
distribución.
Ec 5.8
Xa = 9^(45% * 40% * 44% * * 46%) Ec 5 . 9
J« =43.85% Ec 5.10
XN-- Valor de la enésima muestra
N.- # de muestras en un intervalo considerado
Xa.- Media Geométrica
5.1.2 MEDIDAS DE DISPERSIÓN
Son medidas de valores estadísticos que nos dan una idea de cómo se agrupan
los datos de una distribución con respecto a los valores centrales de la misma. A
continuación se analizan las medidas de dispersión más característicos para la
muestra de la tabla 5-1:
127
Amplitud.- Aplica a la diferencia entre el mayor y el menor de los valores
de la distribución de datos.
Amplitud = Mayor - Menor E c 5.11
Amplitud = 90% - 20% Ec 5.12
Amplitud = lü% Ec 5.13
Mayor.- # de mayor valor existente en la muestra
Menor.- # de menor valor existente en la muestra
Amplitud.- Diferencia entre el # de mayor y de menor valor de la muestra
Desviación Media.- Son las diferencias entre cada valor de la muestra con
respecto al obtenido de promedio.
d.m = •Xi-x
N
Y\~ 45.08%|
Ec 5.14
Ec 5,1599
d.m = 7.023% Ec 5.16
N.- # de muestras en el intervalo considerado
Xi.- Valor de la distribución o muestra en el intervalo considerado
,\-.- Media Aritmética
d.m.- Desviación media
Varianza.- La suma de los cuadrados de las desviaciones de los valores de
la variable con respecto a la media aritmética.
128
NEc 5.17
Ec 5.1899
o-2 =134.619 Ec 5.19
N.- # de muestras en el intervalo considerado
X¡.- Valor de la distribución o muestra en el intervalo considerado
je.- Media Aritmética
cr2.- Varianza
Desviación Típica.- se define como la raíz cuadrada de la varianza.
NEc 5 .20
Ec 5.21V 99
cr = l 1.6025% Ec 5 .22
N.- # de muestras en e! intervalo considerado
XL- Valor de la distribución o muestra en el intervalo considerado
x.- Media Aritmética
cr.- Desviación Típica
129
5.2 ANÁLISIS COSTO-BENEFICIO DEL PROYECTO
Es importante realizar el análisis de costo-beneficio de un proyecto con la
finalidad de prever el tiempo de recuperación de la inversión realizada o justificar
la inversión en el proyecto.
Para ello se realiza una cuantificación de las pérdidas ocasionadas en las
diferentes etapas monitoreadas y controladas.
Los balances de producción mensuales de la fábrica reportan informes de análisis
del proceso emitidos por laboratorio en los cuales se determinan promedios de
densidad de cada líquido contenido en los diferente tanques y así mismo la
denominada Pol (ver tabla 5-2); que no es más que el porcentaje de sacarosa o
azúcar contenida en la solución.
Jugo Mixto
Jugo Claro
Jarabe
Miel A
Miel B
% POL
15.62
15.76
49.54
52.44
49.35
DENSIDAD [Ton/m3]
1.05
107
1.2
1.5
1.3
Tabla 5.2.- Características químicas de Jugos, Mieles y Jarabe
Para el análisis se tomó datos de balances de producción, informes de laboratorio
y como dato importante el tiempo del derrame producido, siendo éste el más
variable ya que depende de condiciones operativas. Para esto se realizó una
estimación del tiempo mínimo por derrame.
Diariamente se considera una molienda promedio al día de 960 toneladas de caña
que es igual a 960000Kg. Según datos de composiciones químicas obtenidas del
laboratorio se hace referencia al porcentaje de azúcar que se pierde en cada
componente o sustancia como así lo describe la tabla 5-3.
130
De esta forma las pérdidas de azúcar representadas en porcentaje de caña
molida que se pierde en cada proceso de la fabricación del azúcar; son datos
proporcionados por el laboratorio mediante su análisis. Luego se calcula el peso y
el valor económico que representa esta pérdida, sabiendo que el precio o costo
de fabricación del quintal de azúcar está en 19,5 USD.
Pérdidas
Pérdidas
Pérdidas
de
de
de
azúcar
azúcar
en
en
melaza
cachaza
azúcar en
indeterminados
Pérdidas de azúcar en bagazo
% caña molida
1,
0,
1,
1,
31
14
67
91
Tabla 5,3.- Pérdidas de azúcar representadas en porcentaje de caña molida
Para obtener el peso en azúcar contenida se realiza ia siguiente operación;
Azúcar contenida = % caña molida * molienda promedio de caña Ec 5 .23
Por ejemplo el cálculo de las pérdidas de azúcar en la melaza con el 1,31 %.
Azúcar contenida = 0,0131 * 960000 Kg
Azúcar contenida = 12.576,00 KgEc 5 . 2 4
En la tabla 5.4 se indica la cantidad de kilogramos de azúcar que se tiene por
pérdidas y su valor económico calculado de acuerdo con el precio del kilogramo
de azúcar, sabiendo que un quintal contiene 50Kg.
Por lo que el precio del kg sería;
Pr ecio Kg de azúcar =19,5 USD
50 Kg
Pr ecio Kg de azúcar = 0,39 USD
Ec 5 .25
t
131
Entonces las pérdidas económicas por kilogramo de azúcar se las obtiene con la
multiplicación de los dos siguientes parámetros:
Pérdidas económicas = precio Kg de azúcar * Azúcar contenida Ec 5 . 2 6
En caso de pérdidas de azúcar en cachaza tomado como ejemplo se tiene que;
Pérdidas económicas = 0,39 USD * 1.344
Pérdidas económicas = 524,16 USDEc 5 .27
Pérdidas de azúcar en melaza
Pérdidas de azúcar en
cachaza
Pérdidas de azúcar en
indeterminados
Pérdidas de azúcar en bagazo
Azúcar contenida
Kg
12.576,00
1.344
16.032,00
18.336,00
TOTAL
Pérdidas económicas
USD
4.904,64
524,16
6252,48
7151,04
18832,32
Tabla 5.4.- Valor económico debido a pérdidas por día
El concepto que se da a las pérdidas por indeterminados es por causa de varios
factores no cuantificables, los cuales se detallan a continuación:
1. Materias extrañas en caña (piedras, basura).
2. Pérdidas por invertidos (azúcar en gomas).
3. Diseño de equipos (arrastre de azúcar en vapor).
4. Derrame por desgaste de ejes (bombas y cristalizadores).
5. Derrames por operación en tanques.
132
El porcentaje que representa las pérdidas de azúcar por causas indeterminadas
representan el 1.67% de la producción diaria de azúcar. Mediante el análisis
siguiente se pretende llegar a determinar qué porcentaje del total de la molienda
representa los derrames por operación en tanques, puesto que el trabajo
realizado está encaminado a disminuir las pérdidas ocasionadas por derrame en
los tanques que se realiza el control.
5.2.1 ANÁLISIS ECONÓMICO DE PÉRDIDAS POR DERRAME EN TANQUES
DE ALMACENAMIENTO
Este análisis se lo realiza para los tanques de mayor incidencia en el proceso y en
los que regularmente ocurren derrames, los tanques de Miel A, Miel B y Jarabe,
objeto de este análisis.
La estimación por día de pérdidas en miel A por lo menos es de 0.5 min ya que
los operadores se percatan cuando ya se derrama del piso superior al inferior. La
bomba tiene una capacidad de bombear de 40 GPM (galones por minuto).
J.
1 galón 1000//777
= 0.15— Ec 5 .28min
Lo que correspondería a un volumen igual a:
Volumen = flujo * tiempo Ec 5 .29
;??3Volumen = 0,15 * 0.5 min
minVolumen - 0,075 m3
Según el balance promedio la miel A tiene una pol de 52,44% siendo está la
medida de sacarosa contenida en una sustancia y una densidad de 1,5 ton/m3.
Para saber el total de azúcar contenida se realiza la siguiente operación:
Azúcar perdida = volumen * pol * densidad Ec 5.30
133
Dando como resultado:
Azúcar perdida = 0,075 m3 * 0,5244 *m
Azúcar perdida = 0,059 Ton
Representando en quintales de azúcar se tiene:
22 qqAzúcar perdida = Azúcar perdida [Ton] * - Ec 5.31
1[Ton]
Azúcar perdida = 0,059 Ton * — —1 Ton
Azúcar perdida = 1,298 qq
Generándose pérdidas diarias en miel A valoradas en:
Pérdidas económicas = Azúcar perdida * Pr ecio qu intal Ec 5 . 3 2
Pérdidas económicas = 1 ,298 qq * 1 9,5 USD
Pérdidas económicas '= 25 ,3 1
En el caso de la miel B los derrames estimados son de por lo menos 0.5 min. La
bomba tiene una capacidad de bombear de 0,15 m3 por minuto, lo que
correspondería a un volumen igual a:
Volumen = flujo* tiempo Ec 5.33
777,
Volumen = 0,15 - * 0.5 minm n
3Volumen = 0,075 777
Según el balance promedio la miel B tiene una pol de 49.35% y una densidad de
1,3 ton/m3. El total de azúcar contenida es:
Azúcar perdida = volumen * pol * densidad Ec 5 .34
Como resultado se obtiene:
Azúcar perdida = 0,075 m3 * 0,4935 * 1,3-777
Azúcar perdida - 0,048 Ton
134
Representando en quintales de azúcar;
Azúcar perdida = Azúcar perdida [Ton] * • — Ec 5.35J
Azúcar perdida = 0,048 Ton *1 Ton
Azúcar perdida = 1,058 qq
Generándose pérdidas diarias en miel B valoradas en:
Pérdidas económicas = Azúcar perdida * Pr ecio qu int al Ec 5 . 3 6
Pérdidas económicas -1,058 qq * 19,5 USD
Pérdidas económicas - 20,63 USD
El caso más importante es el jarabe que se toma un minuto de pérdidas por
derrames. La bomba tiene la capacidad de bombear 0,133 m3 por minuto de
jarabe, teniendo en los balances un promedio de pol igual a 49.54, con una
densidad de 1.2, por lo que se tiene los siguientes cálculos con respecto al jarabe;
utilizando la ecuación 5.30 y 5.31;
Azúcar perdida = 0,133 m3 * 0,4954 * 1,2~m
Azúcar perdida ~ 0,08 Ton
Azúcar perdida = 0,08 Ton * ——1 Ton
Azúcar perdida = 1,76 qq
Con la ecuación 5.32 calculamos las pérdidas económicas del jarabe:
Pérdidas económicas = 1,76 qq * 19,5 USD
Pérdidas económicas = 31,2 USD
El total de pérdidas al día sumadas tanto en mieles como en jarabe es de 77,14
USD, para tener un valor anual sería considerando los siguientes aspectos:
Meses al año producido = 12 meses
Días promedio de trabajo en el mes = 20 días
135
Por lo que:
Pérdidas anuales =# meses * días de trabajo * Pérdidas económicas Ec 5.37
Pérdidas anuales = 12 meses * 20 dios * 77,14 USD
Pérdidas anuales = 18513,6 USD
Con las estimaciones mínimas se tiene que al año las pérdidas económicas son
de 18513,6 USD.
Para tener el tiempo de recuperación de la inversión se realiza la tabla 5.5 de
costos del proyecto que se detalla a continuación:
Material
Sensores de nivel
Baterías
Cable UTP
Cable belden
Cable n°16AWG
Fuente de poder 24VDC
Lámpara de
señalización
PLC Direct Logic 250
Módulo Análogo
Pulsadores
Relé115VAC
Relé 24VDC
Selector 3 posiciones
Sirena
Tubería y accesorios
Armario 1.5xQ.7x0.4mts
Código de
compra
sen012
bat004
cab045
cab046
cab047
fueO.03
Iam015
Koyo250
modOOG
pulOOS
re!013
rel014
seeO.03
sirOOl
armOOl
Cantidad
9
2
100
310
600
1
3
1
1
3
18
18
10
1
1
Unidad
unid
unid
mts
mts
mts
unid
unid
unid
unid
unid
unid
unid
unid
unid
unid
Total
Costo
6120
4,32
24,75
420
62,38
76,88
92,58
3344,32
229,6
30
292,32
282,24
114,1
20,05
1700
700
13513,54
Tabla 5.5.- Cuadro de costos
136
Obtenido ei valor económico del material utilizado se realiza el cálculo del valor de
la mano de obra utilizada, teniendo un tiempo estimado de realización del
proyecto de 80 días laborables (tabla 5.6).
Personal
Maestro electricista
Ayudante electricista
Supervisor
Costo x día
18
16
36
Costo mes
368
320
720
Total
Costo proyecto
1472
1280
2880
5632
Tabla 5.6.- Costo de mano de obra
Siendo el costo total del proyecto el siguiente: 19145.54USD.
Considerando los tiempos por derrame en los tanques de almacenamiento de
Jarabe, Miel A y B son relativamente pequeños y dependen también de la
atención que pueda dar el operador ante cualquier eventualidad. Por derrame en
los tanques se tiene el valor estimado al año de: 18513,6 USD, de los cuales con
el sistema implementado y con una correcta atención por parte de los operadores
hacia las alarmas de niveles y operando en el modo más adecuado que es el
automático se tendría una recuperación de la inversión realizada
aproximadamente a los 16 meses después de haberse completado el proyecto, es
decir una vez operando el sistema de control y manejándolo adecuadamente.
5.2.2 PORCENTAJE DE PERDIDAS POR DERRAME EN LA MOLIENDA
TOTAL
Con los datos obtenidos de la cantidad de azúcar desperdiciada por derrame en
estos tanques se obtiene el porcentaje de pérdidas que se ocasionan en el total
de la molienda.
137
Pérdidas de azucaren indeterminados = 1.67%
Pérdida Económica = 6252,48 USD (por día)
Pérdida Económica por derrame en tanques = 18513,6 USD (por año)= 77,14
USD (por día)
Pérdidas de azúcar por derrame en tanques (en el día):
77,l4USD*I.67%6252,48 USD
• = 0.021% Ec 5.38
Es decir representa el 0,021% de la totalidad de molienda, con lo que se deduce
que el rendimiento de la planta industrial ha mejorado no significativamente pero
relativamente el ahorro económico que se tiene es importante y justifica la
inversión realizada.
5.3 COMPORTAMIENTO DEL NIVEL EN TANQUES DE
ALMACENAMIENTO
Al analizar la tendencia del nivel que presentan los tanques de almacenamiento
de jarabe, miel A y B, se observa que por la lógica de control realizada, los
niveles de los mismos se mantienen en valores dentro del rango entre medio y
alto para el caso del tanque de jarabe ya que su contenido es importante dentro
del desarrollo del proceso de cristalización en la sección de tachos y que también
depende exclusivamente de la cantidad de jarabe presente en su respectivo
tanque de succión que por lo general también muestra esta tendencia pues su
contenido se origina en los evaporadores siendo éstos la columna vertebral del
proceso azucarero, de allí su porcentaje de nivel en la figura 5.2, para el tanque
de miel B se tiene un rango entre bajo y medio, esta miel no es de mucha
demanda en el proceso por lo que su nivel justifica su intervención en el proceso,
aunque depende también del estado de nivel que se tenga en su correspondiente
tanque de succión, su estado de nivel se justifica por el cambio que experimenta
en la figura 5-3.
138
Para el caso del tanque de miel A se tiene una variación entre el nivel bajo hacia
el nivel medio con periodos de tiempo en lo cuales la demanda de utilización en el
proceso de esta miel hace que su tanque de almacenamiento tenga un nivel muy
bajo debido a la utilización de la misma conjuntamente con el jarabe para formar
los cristales de azúcar en los tachos. Cabe indicar que el estado del nivel en este
tanque depende también de la influencia que pueda tener su correspondiente
tanque de succión ya que el mismo está sujeto a la cantidad de miel que de la
sección de centrífugas se obtenga.
Como se puede observar en las figuras 5-2 y 5-3 el porcentaje de nivel que
mantiene el tanque de almacenamiento de Jarabe está sobre un 50% en la
mayoría del tiempo, a diferencia de los tanques de miel A y B; y esto se justifica
ya que su contenido es el más importante en el proceso de fabricación del azúcar,
ya que es el enlace entre la etapa de evaporadores y la de cristalización.
00:00:30:00 3S
Pause
Figura 5.2.- Tendencias de Tanques de Almacenamiento 1
00:00:30:00 3S
139
Pause
Figura 5.3.- Tendencias de Tanques de Almacenamiento 2
CAPITULO 6
140
6.1 CONCLUSIONES
1. Dentro de la industria azucarera, resulta importante la existencia de un
control de temperatura, presión y nivel, donde estas tres variables son
importantes para el desarrollo del proceso. Dada la estructura de este
trabajo y por la naturaleza de la materia prima con la que se trabaja que es
la caña de azúcar, Se entiende que en todo el proceso que se maneja está
involucrado el uso de tanques de almacenamiento y succión, dilutores,
clarificadores, evaporadores y cristalizadores que llevan en su interior
líquidos de diferente densidad pero que ocupan un volumen el cual debe
ser cuantificado por procedimientos para realizar balances de producción.
2. Los conocimientos adquiridos dentro de una planta industrial, han logrado
solidificar los conocimientos adquiridos y sentar las bases del trabajo en
conjunto con especialistas de las diferentes ramas del saber para solventar
los problemas que a diario vive la industria.
3. El análisis de resultados realizados muestra que el control realizado a
pesar de no representar un aporte significativo en el rendimiento productivo
general de la planta, tiene un beneficio económico pequeño y algunas
facilidades de operación y control que anteriormente no existían.
4. La incorporación y restauración del sistema de alarmas visuales y sonoras
en lugares estratégicos del proceso, comunica inmediatamente a
operadores y supervisores de producción de la empresa a fin de evitar en
lo posible el derrame de líquido en los tanques monitoreados, cuando el
proceso inevitablemente a pesar del control existente, maneja entradas no
controladas aún y hace necesario parar el ingreso de caña con la finalidad
de evitar desperdicios.
5. En el manejo y control de un proceso se hace necesario manejar un
sistema que comunique las diferentes etapas y tenga el alcance de
controlarlas, para mediante esto, en el caso de tener obturaciones en una
141
de las etapas, ésta comunique a sus anteriores y se vayan tomando
acciones preventivas o posteriormente de emergencia y paro frente a
problemas inevitables.
6. El rendimiento productivo del azúcar tiene diferentes factores que
determinan en últimas la cantidad de azúcar a comercializar; desde la
producción en los campos agrícolas, hasta la cantidad y calidad de
tecnología invertida en su proceso, lo que hace necesario cada día tener
industrias que miren su rendimiento como un factor que depende
exclusivamente de la inversión tecnológica.
7. El presente documento contiene una amplia información técnica del
procedimiento que se lleva a cabo en la mayoría de industrias azucareras
para la elaboración del azúcar blanco.
142
6.2 RECOMENDACIONES
1. Los ambientes bajo los cuales trabajan los equipos industríales, hacen que
sus características constructivas de fábrica cumplan con normas y
requerimientos para su óptimo funcionamiento, es por ello que a la hora de
escoger un equipo electrónico se debe analizar el ambiente de operación
del mismo, la precisión con la que se desea controlar y lo que es más
importante su inversión frente a la magnitud de importancia que representa
dicho equipo en el resultado final del proceso productivo.
2. Los sensores de ultrasonido incorporados en los tanques, deben ser
periódicamente limpiados, específicamente la superficie de emisor-
receptor, para evitar lecturas erróneas que no reflejen el nivel
correspondiente, ya que el ambiente al que están sometidos tiene alta
temperatura, un grado alto de humedad y el contenido de los tanques
manejan líquidos de alta viscosidad.
3. Se debe planificar a futuro la utilización de arrancadores suaves para las
bombas de succión de jarabe, miel rica y miel A, B; ya que el sistema
existente es de arranque directo; provocando altas corrientes, desgaste
mecánico y eléctrico en las bombas. Debe manejarse un sistema de
arrancadores suaves que permita el funcionamiento alterno de las bombas.
4. El personal operativo que desarrolla sus actividades dentro de la etapa
donde se realizó el control, debe saber las cualidades del nuevo sistema y
adaptarse a las mejoras realizadas con la finalidad de que el nuevo sistema
en operación cumpla con los requerimientos esperados.
5. Estudiar la posibilidad de enlazar esta etapa de control, con etapas
existentes o por implementarse, para manejar un sistema de seguimiento
operacional que permita ejecutar acciones de control en forma automática
frente a daños o stanbys en una o varias etapas del proceso y llevar un
registro de todos estos acontecimientos y sucesos operacionales.
143
6. Prevenir al personal de mantenimiento de la empresa, de realizar los
trabajos con el debido cuidado en el equipo instalado, principalmente en los
sensores, tubería de cableado y armario de control, donde por la
complejidad de! circuito y sus conexiones es difícil encontrar los daños a
pesar de su señalización. Previamente se debería manejar un
procedimiento de operación, con la debida aprobación y supervisión del
personal técnico involucrado en el área.
7. En la operación diaria del sistema, es necesario que los operadores
pertenecientes a esta etapa, no efectúen acciones cerca de los sensores
ubicados en los tanques, pues cualquier objeto detectado dentro del campo
de operación es interpretado como un valor de mando que autoriza realizar
en este caso acciones equívocas y fuera de la realidad efectiva.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
144
BIBLIOGRAFÍA
• Manual de! Azúcar de Caña
James C.P. Chen
Editorial limusa
México 1991.
• Revista Fox Sugar J.
Enero 1983
Pags: 5-7.
• Control Avanzado de Procesos
J. Acedo Sánchez
Editorial Díaz de Santos.
• Instructivo Secado de Azúcar
Ing. María Dolores Granja
IANCEM 1993-06-20.
• Descripción Equipos Instalados
Ing. Granda.
IANCEM
• Manual Método del Semillamiento Completo
Marcelo Paspuel
IANCEM Agosto de 1988.
• Instructivo para Bombas de Jarabes y Mieles
Arturo Carlozama
IANCEM
145
• Áreas Consultor Didáctico
Tomo: Matemáticas
Capítulo Estadística
Ediciones NAUTA
Edición: Mayo-1992.
• Diagramas de Control Industrial
Ing. Pablo Ángulo Sánchez
Escuela Politécnica Nacional
Facultad de Ingeniería Eléctrica
Quito- 1990
REFERENCIAS ADICIONALES
• http://www.step.es/personales/durda/Download zone/Own/Pl MBUS 300-
RevJ-spO.pdf
• http://www.incauca.com/lncauca/frame.html
• http://www.inqeniosancarlos.com.co/procesop.php
• http://ecataloq.sick.com/Products/ProductFinder/product.aspx?finder=Produ
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• http://web2.automationdirect.com/adc/Overview/Cataloq/PLC Hardware/Dir
ectLoqic 205
• http://www.qestiopolis.com/recursos4/docs/qer/diaqraca.htm
146
CONTROL DE LA MEZCLA VAPOR-AGUA DE UN SISTEMA DE
TRATAMIENTO DE VAPOR
López Beltrán, Byrón Giovanny
Julio 2000.
CONTROL DEL NIVEL DE AGUA DEL CALDERO PRINCIPAL DE
IANCEM A TRES ELEMENTOS CON EL SISTEMA DE CONTROL
DISTRIBUIDO I/A DE FOXBORO.
López Jaime, Carlos Guillermo
Diciembre 2000
CONTROL Y SUPERVISIÓN DE NIVEL DE LÍQUIDOS MEDIANTE
INTOUCH.
Cuzco Silva, Edgar Giovanny
Mayo 2001
ESTUDIO DE LA LlNEA DE PRODUCCIÓN OPEN END PARA EL
MEJORAMIENTO DE LA CALIDAD DEL HILO Y LA AUTOMATIZACIÓN
DE LA MÁQUINA HILADORA DE LA SERIE BD200RCE.
Carlos Ortuño Guarnan
Octubre 2003
A N E X O S
ANEXO A
"DIAGRAMAS ELÉCTRICOS DE CONTROL Y
FUERZA PARA EL CONTROL DE NIVEL DE
JARABE Y MIELES"
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NOMENCLATURA
MODULO 1IN
(ANEXO A; Hoja A-4)
Conexión
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Módulo
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A7
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B7
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C7
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D4D5D6
D7ClcuCIIICIV
Var.
Prog.XOXIX2X3X4X5X6
X7
X10X11X12X13X14X15X16
X17
X20X21X22
X23X24X25X26
X27
X30X31X32X33X34X35X36
X37---
-
DescripciónManual/Automático Tanque Jugo MixtoContactor Bomba de Jugo MixtoManual/Automático Tamiz 1Contacto Bobina Bomba de Jugo Tamizado 1Manual/Automático Tamizado 1Contacto Bobina Bomba Tamiz 2Manual/Automático Tanque de Succión Miel AContacto Bobina Bomba 1 Tanque de Succión Miei AContacto Bobina Bomba 2 Tanque de Succión Miel AManual/Automático Tranque de Succión Miei RicaContacto Bobina Bomba 1 Tanque de Succión Miel RicaContacto Bobina Bomba 2 Tanque de Succión Miel RicaManual/Automático Clarificador de MeladuraContacto Bobina Bomba 1 Clarificador de MeladuraContacto Bobina Bomba 2 Clarificador de meladuraManual/Automático Tanque de Jarabe SulfitadoContacto Bobina Bomba 1 Jarabe SulfitadoContacto Bobina Bomba 2 Jarabe SulfitadoManual/Automático Tanque de Succión JarabeContacto Bobina Bomba 1 Tanque de Succión JarabeContacto Bobina Bomba 2 Tanque de Succión JarabeContacto Bobina Bomba 3 Tanque de Succión JarabeManual/Automático Tanque de Succión Miel BContacto Bobina Bomba 1 Tanque de Succión Miel BContacto Bobina Bomba 2 Tanque de Succión Miel B
------
Botón de Reconocimiento de Alarma GeneralReferencia a OVReferencia a OVReferencia a OVReferencia a OV
NOMENCLATURA (ANEXO A; Hoja A-5)
MODULO 2 IN
ConexiónBornera
aObOcOdOa1b1c1d1a2b2c2d2a3b3c3d3a4b4c4d4a5b5c5d5a6b6c6d6a7b7c7d7
a8-a9b8-b9c8-c9d8-d9
Módulo
2IN
AOA1A2A3A4A5A6
A7
BOB1B2B3B4B5B6
B7
COC1C2C3C4C5C6
C7DOD1D2D3D4D5D6
D7CIcuClll
CIV
Var.
Prog.
X40
X41X42X43
X44X45X46
X47
X50X51X52X53X54X55X56
X57
X60X61X62X63X64X65X66
X67
X70X71X72X73
X74X75X76
X77---
-
DescripciónManual/Automático Tanque deRefundición
-------------------------------
Referencia a OVReferencia a OVReferencia a OVReferencia a OV
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A-7
NOMENCLATURA MODULO 3 OUT (ANEXO A; Hoja A-6)
Etiqueta
Cable
OO
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Conexión
Bornera
aObOcOdO
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Módulo
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Y10Y11Y12Y13Y14
Y15-
-
DescripciónTanque de Jugo Mixto Alarma BajoTanque de Jugo Mixto Alarma MedioTanque de Jugo Mixto Alarma AltoTanque de Jugo Claro Alarma BajoTanque de Jugo Claro Alarma MedioTanque de Jugo Claro Alarma AltoTanque de Miel A Alarma BajoTanque de Miel A Alarma MedioTanque de Miel A Alarma AltoTanque de Miel B Alarma BajoTanque de Miel B Alarma MedioTanque de Miel B Alarma AltoConexión a Fase 110VConexión a Fase 110V
MODULO 4 OUT (ANEXO A; Hoja A-7)
Etiqueta
Cable
O20O21
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O24
O25
OSOO31
O32O33
O34
O35
F
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Conexión
Bornera
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a3b3c1c3
Modulo4 OUTOUTO
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Y32
Y33
Y34
Y35-
-
DescripciónTanque de Jarabe Alarma BajoTanque de Jarabe Alarma MedioTanque de Jarabe Alarma AltoAlarma General (se activa alarmasonora del panel de luces)Alarma Tanque Miel B(Succión o Almacenamiento)
-Alarma Tanque Succión JarabeAlarma Tanque Almacenamiento JarabeAlarma Tanque de Succióno Almacenamiento Miel AAlarma Tanque de Succión Miel RicaAlarma Tanque de Almacenamientode Jarabe
-Conexión a Fase 110VConexión a Fase 110V
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NOMENCLATURA MODULO 5 OUT (ANEXO A; Hoja A-8)
ConexiónBornera
aObOcOdOa1b1c1d1a2b2c2d2a3b3c3d3a4b4c4d4a5b5c5d5a6b6c6d6a7b7c7d7a8b8c8d8a9b9
c9/d9
Modulo
5IN
AOA1A2A3A4A5
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BOB1B2B3B4B5B6
B7
COC1C2C3C4C5C6
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Y67Y70Y71Y72Y73Y74Y75Y76
Y77---
-
--
-
Descripción----
Bomba Tanque de Jugo MixtoVálvula de Recirculación Jugo MixtoVálvula Toma de Muestra Jugo MixtoBomba 1 Tanque de Succión Miel ABomba 2 Tanque de Succión Miel ABomba 1 Tanque de Succión Miel RicaBomba 2 Tanque de Succión Miel RicaBomba 1 Clarificador de MeladuraBomba 2 Clarificador de meladuraBomba 1 Tanque de Jarabe SulfiladoBomba 2 Tanque de Jarabe SulfitadoBomba 1 Tanque de Succión jarabeBomba 2 Tanque de Succión jarabeBomba 3 Tanque de Succión jarabeBomba 1 Tanque de Succión Miel BBomba 2 Tanque de Succión Miel BVálvula de Toma de Muestra Jugo Claro
---
Bomba Tanque de Refundición--
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-Referencia a OVReferencia a OVReferencia a OVReferencia a OVConexión +V DCConexión +V DCConexión +V DC
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NOMENCLATURA
MODULO 6 OUT
(ANEXOA;HojaA-9)
Etiqueta
CableSMXSECSCOSRF
SSM4
SSMRSSRBSSMB24V
OV
ConexiónBornera
aObOcOdOa!
b1c1d1a2b2
Modulo6 OUTCH1 +CH2+CH3+CH4+CH5+
CH6+CH7+CH8+
-
-
Var.Prog.V2000V2001V2002V2003V2004
V2005V2006V2007
-
-
DescripciónSensor de Jugo MixtoSensor de Tanque EncaladoSensor de Jugo ClaroSensor Tanque de RefundiciónSensor Tanque Succión Miel ASensor Tanque Succión MielRicaSensor Tanque Succión JarabeSensor Tanque Succión Miei BConexión +V DCReferencia OV DC
NOMENCLATURA
MODULO 7 OUT
(ANEXO A; Hoja A-10)
Etiqueta
CableSM4SMB
SRBSTCSPP
--
-
24V
OV
ConexiónBornera
aObO
cOdOa1b1c1dia2b2
Modulo
7 OUTCH1 +CH2+
CH3+CH4+CH5+CH6+CH7+CH8+
_
-
Var.
Prog.V2010V2011
V2012V2013V2014V2015V2016V2017
-
-
DescripciónSensor Tanque Almacenamiento Miel ASensor Tanque Almacenamiento Miel BSensor Tanque Almacenamiento Jarabey Miel RicaSensor Temperatura de CalentadorSensor Presión de Polvillo
Conexión +V DCReferencia OV DC
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NOMENCLATURA (ANEXO A; Hoja A-12 y A-13)
PANEL DE LUCES 1 Y 2
CódigoJMXBJMXMJMXAJCBJCMJCA
MABMAMMAAMBBMBMMBAJB
JM
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SIRENAMBCCTSJ/ETAJ/ETSAMA/CTSMR/CTAJ/C
DescripciónAlarma Nivel Bajo Jugo MixtoAlarma Nivel Medio Jugo MixtoAlarma Nivel Alto Jugo MixtoAlarma Nivel Bajo Jugo ClaroAlarma Nivel Medio Jugo ClaroAlarma Nivel Alto Jugo ClaroAlarma Nivel Bajo Miel AAlarma Nivel Medio Miel AAlarma Nivel Alto Miel AAlarma Nivel Bajo Miel BAlarma Nivel Medio Miel BAlarma Nivel Alto Miel BAlarma Nivel Bajo JarabeAlarma Nivel Medio JarabeAlarma Nivel Alto JarabeAlarma Sonora del Panel de LucesAlarma Tanque Miel B (Succión o Almacenamiento)Alarma Tanque Succión JarabeAlarma Tanque Almacenamiento JarabeAlarma Tanque de Succión o Almacenamiento Miel AAlarma Tanque de Succión Miel RicaAlarma Tanque de Almacenamiento de Jarabe
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NOMENCLATURA (ANEXO A; Hoja A-16)
RELÉS HO V ac
CódigoM/A
BJMXBMABMRBJBJ
BJMBJSBMBBR
DescripciónSelector Manual/AutomáticoBomba de Jugo MixtoBombas de Miel ABombas de Miel RicaBombas de JarabeBombas de JarabeBombas de Jarabe MeladuraBombas de Jugo SulfitadoBombas de Miel BBomba de Refundición
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9
NOMENCLATURA
RELÉS 24 V de
(ANEXO A; Hoja A-17, A-18 y A-19)
CódigoBJMXVRVTMBMA1BMA2BMR1BMR2BJM1|BJM2BJS1BJS2BJ1
BJ2BJ3BMB1BMB2BJE1BJE2BJC1BJC2BR
DescripciónBomba de Jugo MixtoVálvula de RecirculaciónVálvula de Toma de MuestrasBomba de Miel A 1Bomba de Miel A 2Bomba de Rica 1Bomba de Rica 2Bomba de Jarabe Meladura 1Bomba de Jarabe Meladura 2Bomba de Jugo Sulfilado 1Bomba de Jugo Sulfilado 2Bomba de Jarabe 1Bomba de Jarabe 2Bomba de Jarabe 3Bomba de Miel B 1Bomba de Miel B2Bomba de Jugo Encalado 1Bomba de Jugo Encalado 2Bomba de Jugo Claro 1Bomba de Jugo Claro 2Bomba de Refundición
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Sensor de Nivel Tanque de RefundiciónSensor de Nivel Tanque Succión Miel ASensor de Nivel Tanque Succión Miel RicaSensor de Nivel Tanque Succión JarabeSensor de Nivel Tanque Succión Miel BSensor de Nivel Tanque Almacenamiento Miel ASensor de Nivel Tanque Almacenamiento Miel BSensor de Nivel Tanque Almacenamiento Jarabe
NOMENCLATURA
SENSORES NIVEL
(ANEXOA;HojaA-20)
CódigoSN JMX
SN RFSNSM4SN SMRSN SRBSN SMBSN M4SN MBSN RB
DescripciónSensor de Nivel Tanque de Jugo MixtoSensor de Nivel Tanque de RefundiciónSensor de Nivel Tanque Succión Miel ASensor de Nivel Tanque Succión Miel RicaSensor de Nivel Tanque Succión JarabeSensor de Nivel Tanque Succión Miel BSensor de Nivel Tanque Almacenamiento Miel ASensor de Nivel Tanque Almacenamiento Miel BSensor de Nivel Tanque Almacenamiento Jarabe
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-23
ANEXO B
"PROTOCOLO MODBUS"
B.l INTRODUCCIÓN
(1) "Los controladores programables Modicon pueden comunicar con sus homólogos
y con otros dispositivos sobre una variedad de redes. Entre las redes soportadas se
incluyen las redes industriales Modbus y Modbus Plus de Modicon y redes Standard
como MAP y Ethernet. Se accede a las redes por puertos integrados en los
controladores o por medio de adaptadores de red, módulos opcionales y pasarelas
que están disponibles desde Modicon.
El lenguaje común utilizado por todos los controladores Modicon es el protocolo
Modbus. Este protocolo define una estructura de mensaje que los controladores
reconocerán y usarán, con independencia del tipo de redes sobre la que
comuniquen, describe el proceso que usa un controlador para pedir acceso a otro
dispositivo, cómo responderá a las peticiones desde otros dispositivos y cómo se
detectarán y notificarán los errores. Establece un formato común para la disposición
y contenido de los campos de mensaje.
El protocolo Modbus proporciona el Standard interno que los controladores Modicon
usan para el análisis de los mensajes. Durante la comunicación sobre una red
Modbus, el protocolo determina cómo cada controlador conocerá su dirección de
dispositivo, reconocerá un mensaje direccionado a él, determinará ei tipo de acción a
tomar y extraerá cualquier dato u otra información contenida en el mensaje. Si se
requiere una repuesta, el controlador construirá el mensaje respuesta y lo enviará
utilizando el protocolo Modbus.
Sobre otras redes, los mensajes del protocolo Modbus están integrados en la trama o
estructura de paquetes utilizadas sobre la red. Por ejemplo, los controladores de red
Modicon para Modbus Plus o MAP. Con software de aplicación asociado, drivers y
librerías se proporciona la conversión entre el mensaje de protocolo Modbus y las
tramas específicas de los protocolos que esas redes utilizan para comunicar entre
sus dispositivos nodo.
Esta conversión también alcanza a la resolución de direcciones de nodos, caminos
de enrutamiento y métodos de comprobación de error específicos para cada tipo de
red. Por ejemplo, las direcciones de dispositivo Modbus contenidas en el protocolo
Modbus serán convertidas en direcciones de nodo, previamente a la transmisión de
los mensajes. Los campos de comprobación de error también serán aplicados a los
paquetes del mensaje, de manera consistente con el protocolo de cada red. De
cualquier modo, en el destinatario por ejemplo un controlador, el contenido del
mensaje integrado, escrito utilizando el protocolo Modbus, define la acción a tomar.
La figura B-1, muestra cómo se pueden interconectar los dispositivos en una
jerarquía de redes que emplean técnicas de comunicación que difieren ampliamente.
En la transacción de mensajes, el protocolo Modbus integrado en la estructura de
paquetes de cada red proporciona el lenguaje común por el cual los dispositivos
pueden intercambiar datos.
MAP
MODBUS PLUS
MODBUS PROGRAMADORP230
MODBUS
HASTA 4 DISPOSITIVOSMODBUSO REDES
Figura B-1.-Vista genera] de aplicación del Protocolo Modbus
III
B.2 TRANSACCIONES SOBRE REDES MODBUS
Los puertos Standard Modbus en controladores Modicon utilizan un interfaz serie
compatible RS-232C. La norma EIA RS-232C define patillas del conector, cableado,
niveles de señal, velocidades de transmisión y control de pandad. Los controladores
pueden ser conectados en red directamente o vía módems.
Los controladores comunican usando una técnica maestro - esclavo, en la cual sólo
un dispositivo (el maestro) puede iniciar transacciones (llamadas 'peticiones'). Los
otros dispositivos (los esclavos) responden suministrando al maestro el dato
solicitado, o realizando la acción solicitada en la petición.
Entre los dispositivos maestros típicos se incluyen los procesadores centrales y los
paneles de programación. Esclavos típicos son los PLC's (controladores
programables).
El maestro puede direccionar esclavos individualmente o puede generar un mensaje
en modo difusión a todos los esclavos; los esclavos devuelven un mensaje (llamado
'respuesta') a las peticiones que les son direccionadas individualmente; no se
devuelven respuestas a peticiones en modo difusión enviadas desde el maestro.
El protocolo Modbus establece el formato para la petición del maestro, colocando en
ella la dirección del dispositivo esclavo (O en caso de 'difusión'), un código de función
que define la acción solicitada, cualquier dato que haya de enviarse y un campo de
comprobación de error.
El mensaje de respuesta del esclavo está también definido por el protocolo Modbus,
que contiene campos confirmando la acción tomada, cualquier dato que haya de
devolverse y un campo de comprobación de error. Si el mensaje recibido por el
esclavo es defectuoso o el esclavo es incapaz de realizar la acción solicitada,
construirá un mensaje de error y lo enviará como respuesta.
m
IV
B.2.1 EL CICLO PETICIÓN-RESPUESTA
Mensaje Petición desde el maestro
Dirección Dispositivo
Código de Función
BYTES de datos
Ocho- Bit
Comprobación de Error
Dirección Dispositivo
Código de Función
BYTES de datos
Ocho- Bit
Comprobación de Error
Mensaje Respuesta desde el Esclavo
Figura B-2.- Ciclo Petición- Respuesta Maestro-Esclavo
La Petición: El código de función en la petición indica al dispositivo esclavo
direccionado el tipo de acción a realizar. Los bytes de datos contienen cualquier
información adicional que el esclavo necesitará para llevar a cabo la función, Por
ejemplo el código de función 03 pedirá al esclavo que lea registros mantenidos
(holding regs.) y responda con sus contenidos.
El campo de datos debe contener la información que indique al esclavo en qué
registro debe comenzar y cuántos a de leer. El campo de comprobación de error
proporciona un método para que el esclavo valide la integridad del contenido del
mensaje recibido.
V
La Respuesta: Si el esclavo elabora una respuesta normal, el código de función
contenido en la respuesta es una réplica del código de función enviado en la petición.
Los bytes de datos contienen los datos recolectados por el esclavo, tales como
valores de registros o estados. Si ocurre un error, el código de función contenido en
la respuesta es diferente al código de función enviado en la petición, para indicar que
la respuesta es una respuesta de error y los bytes de datos contienen un código que
describe el error. El campo de comprobación de error permite al maestro confirmar
que los contenidos del mensaje son válidos.
B.2.2 LOS DOS MODOS DE TRANSMISIÓN SERIE
Los coníroladores pueden ser configurados para comunicar sobre redes Standard
Modbus utilizando cualquiera de los dos modos de transmisión: ASCII o RTU. Los
usuarios seleccionan el modo deseado, junto con los parámetros de comunicación
del puerto serie (velocidad, paridad, etc.), durante la configuración de cada
controlador. El modo y los parámetros serie deben ser los mismos para todos los
dispositivos conectados a una red Modbus.
La selección del modo ASCII o RTU tiene que ver únicamente con redes Modbus
Standard. Define los bits contenidos en los campos del mensaje transmitido en forma
serie en esas redes. Determina cómo debe ser empaquetada y decodificada, la
información en los campos del mensaje.
En otras redes como MAP y Modbus Plus, los mensajes Modbus son situados en
tramas sin relación con la transmisión serie. Por ejemplo una solicitud para leer
registros mantenidos (holding reg.) puede ser manejada entre dos controladores en
Modbus Plus, con independencia de la configuración actual de los puertos serie
Modbus de ambos controladores.
Modo ASCII.- Cuando los controladores se configuran para comunicar en una red
Modbus según el modo ASCII (American Standard Code for Information
VI
Interchange), cada byte - 8 bits - en un mensaje se envía como dos caracteres
ASCII. La principal ventaja de este modo es que permite intervalos de tiempo de
hasta un segundo entre caracteres sin dar lugar a error.
El formato para cada byte en modo ASCII es:
Sistema de codificación:
• Hexadecimal, caracteres ASCII 0-9, A-F.
• Un carácter hexadecimal contenido en cada carácter ASCII del mensaje.
Bits por byte:
• 1 bit de arranque.1
• 7 bits de datos, el menos significativo se envía primero.
• 1 bit para pandad Par o Impar; ningún bit para No paridad.
• 1 bit de paro si se usa paridad; 2 bits si no se usa paridad.
Campo de Comprobación de error:
• Comprobación Longitudinal Redundante (LRC).
Modo RTU.- Cuando los controladores son configurados para comunicar en una red
Modbus usando el modo RTU (Remóte Terminal Unit), cada byte de 8 bits en un
mensaje contiene dos dígitos hexadecimales de 4 bits. La principal ventaja de este
, modo es que su mayor densidad de carácter permite mejor rendimiento que el modo!>
ASCII para la misma velocidad. Cada mensaje debe ser transmitido en un flujo
continuo.
El formato para cada byte en modo RTU es:
Sistema de codificación:
• Binario 8-bits, hexadecimal 0-9, A-F.
• Dos dígitos hexadecimales contenidos en cada campo de 8 bits del mensaje.
V I I
Bits por byte:
• 1 bit de arranque.
• 8 bits de datos, el menos significativo se envía primero.
• 1 bit para pandad Par o Impar; ningún bit para No paridad.
• 1 bit de paro si se usa paridad; 2 bits si no se usa paridad.
Campo de Comprobación de error:
• Comprobación Cíclica Redundante (CRC).
B.3 TRAMA DEL MENSAJE MODBUS
En cualquiera de los modos de transmisión serie (ASCII o RTU), un mensaje Modbus
es situado por el dispositivo que transmite, en una trama que tiene un comienzo y un
final conocidos. Esto permite a los dispositivos receptores comenzar en el arranque
del mensaje, leer la parte de la dirección y determinar qué dispositivo es direccionado
(o todos los dispositivos si es una difusión 'dirección = 0J) y conocer cuándo se ha
completado el mensaje.
Mensajes parciales pueden ser detectados y establecer errores como resultado.
B.3. 1 TRAMA ASCII
En modo ASCII, los mensajes comienzan con un carácter (:) 'dos puntos' (ASCII 3A
hex) y terminan con un par de caracteres (CRLF) 'Retorno de Carro + Avance de
Línea) (ASCII OD hex y OA hex).
Los caracteres a transmitir permitidos para todos los demás campos son 0-A, A-F
hexadecimal.
Los dispositivos conectados en red monitorizan el bus de red continuamente para
detectar un carácter 'dos puntos'. Cuando se recibe, cada dispositivo decodifica el
próximo campo (el campo de dirección) para enterarse si es el dispositivo
direccionado.
v i i i
Pueden haber intervalos de hasta un segundo entre caracteres dentro del mensaje.
Si transcurre más tiempo entre caracteres, el dispositivo receptor asume que ha
ocurrido un error.
Se muestra debajo una trama de mensaje típica.
ARRANQUE
1 carácter
DIRECCIÓN
2 caracteres
FUNCIÓN
2 caracteres
DATOS
N caracteres
COMPROB.
LCR
2 caracteres
FINAL
2 caracteres
CRLF
Tabla B-1.-Trama del Mensaje ASCII
Excepción: Con los controladores 584 y 984A/B/X, un mensaje ASCII puede
terminar normalmente después del campo LRC sin enviar los caracteres CRLF.
En ese caso, debe tener lugar una pausa de al menos 1 segundo. Si esto sucede, el
controlador asumirá que el mensaje ha terminado normalmente.
B.3.2 TRAMA RTU
En modo RTU, los mensajes comienzan con un intervalo silencioso de al menos 3.5
tiempos de carácter. Esto es más fácilmente implementado como un múltiplo de
tiempos de carácter a la velocidad de transmisión configurada en la red (mostrado
como T1-T2-T3-T4 en la Tabla B-2).
El primer campo transmitido es entonces la dirección del dispositivo destinatario.
Los caracteres a transmitir permitidos para todos los campos son 0-9, A-F
hexadecimal.
Los dispositivos conectados en red monitorizan el bus de red continuamente incluso
durante los intervalos 'silencioso'. Cuando el primer campo (el campo de dirección)
IX
es recibido, cada dispositivo lo decodifica para enterarse si es el dispositivo
direccionado.
Siguiendo al último carácter transmitido, un intervalo de al menos 3.5 tiempos de
carácter señala el final del mensaje. Un nuevo mensaje puede comenzar después de
este intervalo.
La trama completa del mensaje debe ser transmitida como un flujo continuo. Si un
intervalo silencioso de más de 1.5 tiempos de carácter tiene lugar antes de completar
la trama, el dispositivo receptor desecha el mensaje incompleto y asume que el
próximo byte será el campo de dirección de un nuevo mensaje.
De forma similar, si un nuevo mensaje comienza antes de que transcurran 3.5
tiempos de carácter después de un mensaje previo, el dispositivo receptor lo
considerará una continuación del mensaje previo. Esto dará lugar a un error, ya que
el valor en el campo final CRC no será válido para el mensaje combinado. Debajo se
muestra una trama de mensaje típica.
ARRANQUE
T1-T2-T3-T4
DIRECCIÓN
8 BITS
FUNCIÓN
8 BITS
DATOS
N X 8 BITS
COMPROB.
CRC
16 BITS
FINAL
T1-T2-T3-T4
Tabla B-2.-Trama del Mensaje RTU.
B.3.3 CÓMO ES MANIPULADO EL CAMPO DIRECCIÓN
El campo dirección de un mensaje contiene dos caracteres (ASCII) u ocho bits
(RTU). Las direcciones de esclavo válidas están en el rango de O - 247 decimal.
Los dispositivos esclavos individuales tienen direcciones asignadas en el rango 1 -
247. Un maestro direcciona un esclavo situando la dirección del esclavo en el campo
dirección del mensaje. Cuando el esclavo envía su respuesta, sitúa su propia
mensaje, intentar mensajes de diagnóstico al esclavo y notificar operadores.
B.3.5 CONTENIDO DEL CAMPO DATOS
El campo datos se construye utilizando conjuntos de 2 dígitos hexadecimaies, en el
rango de 00 a FF hexadecimal. Pueden formarse a partir de un par de caracteres
ASCíl o desde un carácter RTU, de acuerdo al modo de transmisión serie de la red.
El campo datos de los mensajes enviados desde, un maestro a un esclavo, contiene
información adicional que el esclavo debe usar para tomar la acción definida por el
X
dirección en este campo dirección de la respuesta para dar a conocer al maestro qué
esclavo está respondiendo.
La dirección O es utilizada para dirección difusión, la cual todos los dispositivos
esclavos reconocen. Cuando el protocolo Modbus es usado en redes de nivel más
alto, las difusiones pueden no estar permitidas o pueden ser reemplazadas por otros
métodos. Por ejemplo, Modbus Plus utiliza una base de datos global compartida que
puede ser actualizada con cada rotación del testigo.
B.3.4 CÓMO ES MANIPULADO EL CAMPO FUNCIÓN
El campo código de función de una trama de mensaje contiene dos caracteres
(ASCII) u ocho bits (RTU). Los códigos válidos están en el rango de 1 - 255 decimal.
De esos, algunos códigos son aplicables a todos los controladores Modicon, mientras
que algunos códigos se aplican sólo en algunos modelos y otros están reservados
para usos futuros.
Cuando un mensaje es enviado desde un maestro a un dispositivo esclavo, el campo
del código de función indica al esclavo qué tipo de acción ha de ejecutar. Por
ejemplo: leer los estados ON/OFF de un grupo bobinas o entradas discretas; leer el
contenido de datos de un grupo de registros; leer el status de diagnóstico de un
esclavo; escribir en determinadas bobinas o registros; o permitir cargar, salvar o
verificar el programa dentro del esclavo.
Cuando el esclavo responde al maestro, utiliza el campo del código de función para
indicar bien una respuesta normal (libre de error) o que algún tipo de error ha tenido
lugar (denominado respuesta de excepción). Para una respuesta normal, el esclavo
simplemente replica el código de función original. Para una respuesta de excepción,
el esclavo devuelve un código que es equivalente al código de función original con su
bit más significativo puesto a valor 1.
XI
Por ejemplo, un mensaje desde un maestro a un esclavo para leer un grupo de
registros mantenidos tendría el siguiente código de función: 0000 0011 (Hexadecimal
03); si el dispositivo esclavo ejecuta la acción solicitada, sin error, devuelve el mismo
código en su respuesta. Si ocurre una excepción. Devuelve: 1000 0011
(Hexadecimal 83)
Además de la modificación del código de función para una respuesta de excepción,
el esclavo sitúa un único código en el campo de datos del mensaje respuesta. Esto
indica al maestro qué tipo de error ha tenido lugar, o la razón para la excepción.
El programa de aplicación del maestro tiene la responsabilidad de manejar las
respuestas de excepción.. Procedimientos típicos son: enviar subsiguientes reintentos
de mensaje, intentar mensajes de diagnóstico al esclavo y notificar operadores.
B.3.5 CONTENIDO BEL CAMPO DATOS
El campo datos se construye utilizando conjuntos de 2 dígitos hexadecimales, en el
rango de 00 a FF hexadecimal. Pueden formarse a partir de un par de caracteres
ASCII o desde un carácter RTU, de acuerdo al modo de transmisión serie de la red.
El campo datos de los mensajes enviados desde, un maestro a un esclavo, contiene
información adicional que .el esclavo debe usar para tomar la acción definida por el
código de función. Esto puede incluir partes como direcciones discretas y de
registros, la cantidad de partes que han de ser manipuladas y el cómputo de bytes de
datos contenidos en el campo.
Por ejemplo, si el maestro solicita a un esclavo leer un grupo de registros mantenidos
(código de función 03), el campo de datos especifica el. registro de comienzo y
cuántos registros han de ser leídos. Si el maestro escribe sobre un grupo de registros
en el esclavo (código de función 10 hexadecimal), el campo datos especifica el
XII
registro de comienzo, cuántos registros escribir, ei cómputo de bytes de datos que
siguen en el campo datos y los datos que se deben escribir en los registros.
Si no ocurre error, ei campo datos de una respuesta desde un esclavo al maestro
contiene los datos solicitados. Si ocurre un error, el campo contiene un código de
excepción que la aplicación del maestro puede utilizar para determinar la próxima
acción a tomar.
El campo datos puede ser inexistente (de longitud cero) en ciertos tipos de mensajes.
Por ejemplo, en una petición de un dispositivo maestro a un esclavo para que
responda con su anotación de eventos de comunicación (Código de función OB
hexadecimal), el esclavo no requiere ninguna información adicional. El código de
función por sí solo especifica la acción.
B.3.6 CONTENIDO DEL CAMPO COMPROBACIÓN DE ERROR
Dos tipos de métodos de comprobación de error son utilizados para las redes
Modbus Standard.
El contenido del campo comprobación de error depende del método que esté siendo
utilizado.
ASCII.- Cuando el modo ASCII es usado para trama de carácter, e! campo
Comprobación de Error contiene dos caracteres ASCII. Los caracteres de
comprobación de error son el resultado de un cálculo Comprobación Longitudinal
Redundante (LRC) que es realizado sobre el contenido del mensaje, excluyendo los
'dos puntos' del comienzo y los caracteres CRLF de finalización.
Los caracteres LRC son añadidos al mensaje como el último campo que precede a
los caracteres CRLF.
RTU.- Cuando el modo RTU es usado para trama de carácter, el campo
Comprobación de Error contiene un valor de 16 bits implementado como dos bytes
X I I I
de 8 bits. El valor de comprobación de error es el resultado de un cálculo
Comprobación Cíclica Redundante (CRC) realizado sobre el contenido del mensaje.
El campo CRC es añadido al mensaje como último campo del mensaje.
La forma de hacerlo es, añadir primero el byte de orden bajo del campo, seguido del
byte de orden alto. El byte de orden alto del CRC es el último byte a enviar en el
mensaje. Hay información adicional sobre comprobación de error mas adelante en
este anexo.
B.3.7 CÓMO SON TRANSMITIDOS LOS CARACTERES EN SERIE
Cuando los mensajes son transmitidos sobre redes serie Standard Modbus, cada
carácter o byte es enviado en este orden (izquierda a derecha):
Bit Menos Significativo (LSB)... Bit Más Significativo (MSB)
Con trama de carácter ASCII, la secuencia de bit es:
«r
Con Control
Inicie5 1 2 3 4 5
de
6
Sin Control de
Inic;io 1 2 3 4 5
Paridad
7 Paridad Paro
Paridad
6 7 Paro Pa "O
Figura B-3.- Orden de bits (ASCII)
Con trama de carácter RTU, la secuencia de bit es:
Con Control de Paridad
Inicio 1 2 3
Sin
Inicio 1 2
4 5 6
Control
3 4 5
-
7 8 Paridad Paro
de Paridad
6 7 8 Paro Pa "0
Figura B-4.- Orden de Bits (RTU)
XIV
B.4 MÉTODOS DE COMPROBACIÓN DE ERROR
Las redes series Standard Modbus utilizan dos tipos de comprobación de error. La
comprobación de paridad (par o impar) puede ser aplicada opcíonalmente a cada
carácter. La comprobación de la trama (LRC o CRC) es aplicada al mensaje
completo. Ambas comprobaciones, de carácter y de trama de mensaje son
generadas en el dispositivo maestro y aplicadas a los contenidos del mensaje antes
de la transmisión. El dispositivo esclavo comprueba cada carácter y la trama del
mensaje completo durante la recepción.
El maestro es configurado por el usuario para aguardar durante un tiempo de espera
predeterminado antes de abortar la transacción. Este intervalo es establecido para
ser lo suficientemente largo para que cualquier esclavo responda normalmente. Si el
esclavo detecta un error de transmisión, el mensaje no será tenido en cuenta. El
esclavo no construirá una respuesta para el maestro.
Así el tiempo de espera expirará y permite al programa del maestro tratar el error.
Observe que un mensaje direccionado a un dispositivo esclavo inexistente también
causará un error de tiempo excedido - time out.
Otras redes tales como MAP y Modbus Plus utilizan comprobación de trama a un
nivel por encima del contenido Modbus del mensaje. En esas redes, el campo de
comprobación LRC o CRC del mensaje Modbus no se aplica. En caso de error de
transmisión, el protocolo de comunicación específico a esas redes notifica al
dispositivo que inició la comunicación que ha ocurrido un error y le permite reintentar
o abortar de acuerdo a cómo ha sido configurado. Si el mensaje ha sido enviado,
pero el dispositivo esclavo no puede responder, puede ocurrir un error de tiempo
excedido que puede ser detectado por el programa del maestro.
XV
B.4.1 CONTROL DE PARIDAD
Los usuarios pueden configurar ios controladores para Control de paridad Par o
Impar, o Sin Control de paridad. Esto determinará cómo será iniciado el bit de
paridad en cada carácter.
Si se especifica cualquier control de paridad Par o Impar, se contabilizará la cantidad
de bits que tienen valor 1 en la porción de datos de cada carácter (siete bits de datos
para modo ACSII, u ocho para RTU). Al bit de paridad habrá de darse valor O o 1,
para que se obtenga finalmente un número par o impar, respectivamente, de bits con
valor 1.
Por ejemplo, estos 8 bits de dato forman parte de una trama de carácter RTU:
1100 0101
La cantidad de bits de valor 1 en el dato es cuatro. Si se utiliza Control de Paridad
Par, el bit de paridad de la trama debe establecerse a valor O, haciendo que la
cantidad de bits de valor 1 siga siendo un número par (cuatro). Si se utiliza Control
de Paridad Impar, el bit de paridad deberá tener valor 1, resultando una cantidad de
bits de valor 1, impar (cinco).
Cuando el mensaje es transmitido, el bit de paridad es calculado y aplicado a la
trama de cada carácter. El dispositivo receptor cuenta la cantidad de bits de valor 1 y
establece un error si no coincide la paridad con la configurada para ese dispositivo
(todos los dispositivos en la red Modbus deben ser configurados para usar el mismo
método de Control de paridad).
Obsérvese que la comprobación de paridad sólo detecta si un número impar de bits
se han alterado en una trama de carácter durante la transmisión. Por ejemplo, si se
utiliza control de paridad Impar y dos bits de valor 1 de un carácter que tiene en
origen 3 bits con valor 1, han quedado falseados (pasan a valor 0) durante la
transmisión, el resultado es todavía un cómputo impar de bits de valor 1 (y por lo
tanto el error no es detectado por este método).
Si se especifica control No Pandad, no se transmite bit de paridad y no se hace
comprobación de paridad. Se transmite un bit de paro adicional para rellenar la trama
de carácter.
B.4.2 COMPROBACIÓN LRC
En modo ASCII, los mensajes incluyen un campo de comprobación de error que está
basado en un método de Comprobación Longitudinal Redundante (LRC).
El campo LRC controla el contenido del mensaje, a excepción de los ':' del comienzo
y el par CRLF. Es aplicado con independencia de cualquier método de control de
paridad utilizado para los caracteres individuales del mensaje.
Eí campo LRC es un byte, conteniendo un valor binario de ocho bits. El valor LRC es
calculado por el dispositivo emisor, que añade el LRC al mensaje. El dispositivo
receptor calcula el LRC durante la recepción del mensaje y compara el valor
calculado con el valor recibido en el campo LRC. Si los dos valores no son iguales,
resulta un error.
El valor LRC se calcula sumando entre sí los sucesivos bytes del mensaje,
descartando cualquier acarreo y luego complementando a dos el valor resultante. Se
realiza sobre el contenido del campo de mensaje ASCII excluyendo el carácter ' : ' de
comienzo del mensaje y excluyendo el par CRLF de final de mensaje.
En la lógica de programación de consoladores, la función CKSM calcula el LRC en
base al contenido del mensaje.
B.4.3 COMPROBACIÓN CRC
En modo RTU, los mensajes incluyen un campo de comprobación de error que está
basado en un método Comprobación de Redundancia Cíclica (CRC). El campo CRC
controla el contenido del mensaje completo. Se aplica con independencia de
XVII
cualquier método de control de paridad utilizado para los caracteres individuales del
mensaje.
El campo CRC es de dos bytes, conteniendo un valor binario de 16 bits. El valor CRC
es calculado por el dispositivo emisor, que añade el CRC al mensaje. El dispositivo
receptor calcula el CRC durante la recepción del mensaje y compara el valor
calculado con el valor recibido en el campo CRC. Si los dos valores no son iguales,
resulta un error.
Para calcular el valor CRC Modbus se precarga un registro de 16 bits, todos ellos a
1. Luego comienza un proceso que toma los sucesivos bytes del mensaje y los opera
con el contenido del registro y actualiza éste con el resultado obtenido. Sólo los 8 bits
de dato de cada carácter son utilizados para generar el CRC. Los bits de arranque y
paro y el bit de paridad, no se tienen en cuenta para el CRC.
Durante la generación del CRC, se efectúa una operación booleana OR exclusivo
(XOR) a cada carácter de 8 bits con el contenido del registro. Entonces al resultado
se le aplica un desplazamiento de bit en la dirección de bit menos significativo (LSB),
rellenando la posición del bit más significativo (MSB) con un cero. El LSB es extraído
y examinado. Si el LSB extraído fuese un 1, se realiza un XOR entre el registro y un
valor fijo preestablecido (*). Si el LSB fuese un O, no se efectúa un el XOR.
Este proceso es repetido hasta haber cumplido 8 desplazamientos. Después del
último desplazamiento (el octavo), el próximo byte es operado XOR con el valor
actual del registro y el proceso se repite con ocho desplazamientos más, como se ha
descrito mas arriba y así con todos los bytes del mensaje. El contenido final del
registro, después de que todos los bytes del mensaje han sido procesados, es el
valor del CRC.
Cuando el CRC es añadido al mensaje, primero se añade el byte de orden bajo
seguido del byte de orden alto.
XVIII
En la lógica de programación de consoladores, la función CKSM calcula el CRC en
base al contenido del mensaje. Para aplicaciones con ordenadores, se acompaña un
ejemplo detallado sobre la generación del CRC, en el Apéndice C.
(*) El valor preestablecido es A001 hex, correspondiente al polinomio
generador CRC16 ^Inverso', que es el que se aplica al CRC Modbus.
B.5 DATOS Y FUNCIONES DE CONTROL
B.5.1 FORMATOS DE FUNCIONES MODBUS
B.5.1.1 Cómo son expresados los valores numéricos
A menos que se especifique otra cosa, los valores numéricos (tales como
direcciones, códigos, o datos) se expresan como valores decimales en el texto de
esta sección. Son expresados como valores hexadecimales en los campos del
mensaje de las figuras.
B.5.1.2 Direcciones en los Mensajes Modbus
Todas las direcciones en los mensajes Modbus son referenciadas a cero. La primera
unidad de cada tipo de dato es direccionada como parte número cero.
Por ejemplo: La bobina conocida como 'bobina 1 'en un controlador programable es
direccionada como bobina 0000 en el campo de dirección de un mensaje Modbus.
La bobina 127 decimal es direccionada como bobina 007E hex (126 decimal).
E! registro mantenido 40001 es direccionado como registro 0000 en el campo de
dirección de un mensaje Modbus. El campo código de función ya especifica una
operación sobre un 'registro mantenido1. Por lo tanto la referencia '4XXXX' está
implícita.
El registro mantenido 40108 es direccionado como registro 006B hex (107 decimal).
XIX
B.5.1.3 Campos contenidos en los Mensajes Modbus
La Tabla B-3, muestra un ejemplo de un mensaje de petición Modbus. La Tabla B-4
es un ejemplo de una respuesta normal. Ambos ejemplos muestran los campos
contenidos en hexadecimai y también cómo estaría distribuido en la trama, un
mensaje en modo ASCII o en modo RTU.
La petición del maestro es una solicitud de Lectura de Registros Mantenidos, al
dispositivo esclavo con dirección 06. El mensaje solicita datos numéricos de tres
registros mantenidos, 40108 al 40110.
Observe que el mensaje especifica la dirección de comienzo como 0107 (006B hex).
La respuesta del esclavo replica el código de función, indicando que esto es una
respuesta normal.
El campo 'Cómputo de Bytes' especifica cuántas unidades de datos de 8 bits se
devuelven, muestra la cantidad de bytes de datos que vienen a continuación, bien
ASCII o RTU.
(Nota del traductor: sólo en el modo RTU coincide con el número de bytes de datos).
En el modo ASCII, este valor representa la mitad del cómputo real de caracteres
ASCII en el dato, ya que en este modo, cada dígito hexadecimai de 4 bits requiere un
carácter ASCII y por lo tanto, debe haber dos caracteres ASCII para contener cada
unidad de dato de 8 bits.
Por ejemplo, el dato; 63 hex se envía como un byte ~ ocho bits - en modo RTU (0110
0011).
El mismo valor, enviado en modo ASCII requiere dos caracteres ASCII, el ASCII £6!
(011 0110) y el ASCII '3' (011 0011). El campo 'Cómputo de bytes1 contabiliza este
dato como una sola de dato de 8 bits, con independencia del método de trama de
carácter (ASCII o RTU).
XX
B.5.1.4 Cómo Usar el Campo Cómputo de Bytes
Cuando Vds. construya respuestas en buffers, ponga en el campo correspondiente al
Cómputo de Bytes un valor igual a la cantidad de bytes de datos contenidos en su
mensaje (2 x n° de datos a enviar - byte alto y byte bajo de cada dato -).
La Tabla B-3 y B-4, muestra cómo se implementa el cómputo de bytes en una
respuesta típica.
PETICIÓNNombre del CampoCabeceraDirección del Esclavo
Función
Dirección Comienzo Alto
Dirección Comienzo Bajo
No. De Registros Alto
No. De Registros Bajo
Comprobación de ErrorTerminación
Datos del Ejemplo(Hex)
06
03
00
OB
00
03
Total Bytes:
CaracteresASCII
: (dos puntos)060300B00003
LRC (2 caract)CRLF17
Campo 8-BitsRTU
Ninguno00000110
00000011
0000 0000
01101011
0000 0000
00000011
CRC(16bÍts)Ninguno
8
Tabla B-3.- Petición del Maestro con Trama ASCII/RTU
RESPUESTANombre del CampoCabeceraDirección del Esclavo
Función
Computo de Bytes
Dato Alto
Datos del Ejemplo(Hex)
06
03
06
02
CaracteresASCII
: (dos puntos)06030602
Campo 8-BitsRTU
Ninguno0000 0110
00000011
00000110
00000010CONTINUA....
XXI
.... SIGUE
Dato BajoDato Alto
Dato Bajo
Dato Alto
Dato Bajo
Comprobación de Error
Terminación
2B
00
00
00
63
Total Bytes
2B00000063
LRC (2caract)
CRLF23
0010 1011
0000 0000
0000 0000
0000 0000
01100011
CRC (16 bits)
Ninguno
11
Tabla B-4.- Respuesta de un Esclavo con Trama ASCII/RTU
B.6 CÓDIGOS DE FUNCIÓN SOPORTADOS POR LOS
CONTROLADORES
El listado de más abajo muestra los códigos soportados por ¡os controladores
Modicon. Los códigos se listan en decimal.
'Y' indica que la función está soportada. [N! indica que no está soportada.
Código0102030405060708091011
12
131415
NombreLeer Estados de BobinasLeer Estados de EntradasLeer Registros MantenidosLeer Registros de EntradasForzar una única BobinaPreestablecer un único RegistroLeer Status de ExcepciónDiagnósticosProgramar 484Selección 484Buscar contador de eventos deComunic.Buscar Anotac de eventos deComunic.Programar ControladorSelección ControladorForzar Múltiples Bobinas
384YYYYYYY
NNY
Y
YYY
484YYYYYYY
YYN
N
NNY
584YYYYYYY
NNY
Y
YYY
884YYYYYYY
NNN
N
NNY
M84YYYYYYY
NNN
N
NNY
984YYYYYYY
NNY
Y
YY
Y CONTINUA....
XXII
.... SIGUE16
171819202122
2324
Preestablecer Múltiples Registros
Reportar Identificación de EsclavoProgramar 884/M84Resetear Enlace de ComunicacionesLeer Referencia GeneralEscribir Referencia GeneralEscribir con máscara en Registros4XLeer/Escribir Registros 4XLeer Cola FIFO
Y
YNNNNN
NN
Y
YNNNNN
NN
Y
YNNYYN
NN
Y
YYYNNN
NN
Y
YYYNNN
NN
Y
YNNYY
(1)
(D(D
Nota: (1) Función sólo soportada por 984-785
Tabla B-5.- Códigos de Funciones Modbus
B.6.1 RESPUESTAS DE EXCEPCIÓN
Excepto para mensajes tipo difusión, cuando un dispositivo maestro envía una
petición a un dispositivo esclavo, espera una respuesta normal
Uno de cuatro posibles eventos puede ocurrir desde la petición del maestro;
• Si el dispositivo esclavo recibe la petición sin error de comunicación y puede
manejar la petición normalmente, devuelve una respuesta normal.
• Si el esclavo no recibe la petición debido a un error de comunicación, no hay
devolución de respuesta. El programa del maestro eventualmente procesará
una condición de tiempo excedido - time out -, para la petición.
• Si el esclavo recibe la petición, pero detecta un error de comunicación
(paridad, LRC, o CRC), no hay devolución de respuesta. El programa del
maestro eventualmente procesará una condición de tiempo excedido — time
out-, para la petición.
• Si el esclavo recibe la petición sin error de comunicación, pero no puede
manejarla (por ejemplo, si la solicitud es leer un una bobina o registro
inexistente), el esclavo devolverá una respuesta de excepción informando al
maestro de la naturaleza del error.
XXIII
El mensaje de respuesta de excepción tiene dos campos que lo diferencian de una
respuesta normal;
B.6.2 CAMPO DE CÓDIGO DE FUNCIÓN
En una respuesta normal el esclavo replica el código de función de la petición original
en el campo del código de función de la respuesta. Todos los códigos de función
tienen el bit más significativo (MSB) a O (sus valores están por debajo de 80
hexadecimal). En una respuesta de excepción, el esclavo establece el MSB del
código de función a LEsto hace que el código de función en una respuesta de
excepción resulte 80 hexadecimal mas alto de lo que sería para una respuesta
normal.
Con el MSB del código de función activado, el programa de aplicación del maestro
puede reconocer la respuesta de excepción y puede examinar en el campo de datos
el código de excepción.
B.6.3 CAMPO DE DATOS
En una respuesta normal, el esclavo puede devolver datos o estadísticas en el
campo de datos (cualquier información que fuera solicitada en la petición). En una
respuesta de excepción, el esclavo devuelve un código excepción en el campo de
datos. Esto define la condición del esclavo que causó la excepción.
La tabla B-6, muestra un ejemplo de una petición del maestro y una respuesta de
excepción de un esclavo. Los campos del ejemplo se muestran en hexadecimal.
PETICIÓNByte
1234
Nombre del Campo
Dirección del EsclavoFunciónDirección Comienzo AltoDirección Comienzo Bajo
Datos del Ejemplo(HEX)
OA0104
A1 CONTINUA....
XXIV
.... SIGUE 5
67
No. Bobinas AltoNo. Bobinas BajoLRC
00014F
RESPUESTA DE EXCEPCIÓNByte
1234
Nombre del Campo
Dirección del EsclavoFunciónCódigo de ExcepciónLRC
Datos del Ejemplo(HEX)
OA81024F
Tabla B-6.~ Petición del Maestro y Respuesta de Excepción del Esclavo
En este ejemplo, el maestro direccíona una petición al dispositivo esclavo 10 (OA
hex).
Ef código de función (01) es corresponde a una operación Leer el Estado de una
Bobina.
Se devuelve el estado de la bobina en la dirección 1245 (04A1 hex). Observe que
sólo se lee una bobina, como se ha especificado en el campo de! número de bobinas
(0001).
Si la dirección de la bobina es inexistente en el dispositivo esclavo, el esclavo
devolverá la respuesta de excepción con el código de excepción mostrado (02). Eso
especifica un dato de dirección ilegal para el esclavo. Por ejemplo, si el esclavo es un
984-385 con 512 bobinas, podría devolver este código.
B.7 CÓDIGOS DE EXCEPCIÓN
Código
01
02
Nombre
FUNCIÓN ILEGAL
DATO DE
DIRECCIÓN ILEGAL
Significado
El código de función recibido en la petición no es una
acción permitida para el esclavo. Si un comando
Completar Selección de Programa fue notificado, este
código Índica que no le precedió función programa.
El dato de dirección recibido en la petición no es una
dirección permitida para el esclavo CONTINUA....
.... SIGUE
03
DATO DE VALOR
ILEGAL
XXV
Un valor contenido en el campo de datos de la petición
no es un valor admisible para el esclavo.
04 FALLO
DISPOSITIVO
ESCLAVO
Ha ocurrido un error no recuperable mientras el esclavo
estaba intentando ejecutar la acción solicitada.
05 RECONOCIMIENTO El esclavo ha aceptado la petición y está procesándola,
pero requerirá un tiempo largo para hacerlo. Esta
respuesta se devuelve para prevenir que ocurra un
error de tiempo excedido en el maestro. El maestro
puede notificar a continuación un mensaje Completar
Selección de programa para determinar si se ha
completado el procesamiento.
06 DISPOSITIVO
ESCLAVO
OCUPADO
El esclavo está ocupado procesando un comando de
programa de larga duración. El maestro debería
retransmitir el mensaje mas tarde cuando el esclavo
esté libre.
07 RECONOCIMIENTO
NEGATIVO
El esclavo no puede efectuar la función de programa
recibida en la petición. Este código es devuelto por una
petición de programación fallida, utilizando código de
función 13 ó 14 decimal. El maestro debería pedir al
esclavo diagnóstico o información de error.
08 ERROR DE
PARIDAD EN
MEMORIA
El esclavo ha intentado leer memoria extendida, pero
ha detectado un error de paridad en la memoria. El
maestro puede reintentar la petición, pero el servicio
debe ser requerido al dispositivo esclavo.
Tabla B-7.~ Códigos de Excepción
B.7.1 GENERACIÓN DE LRC
El campo Comprobación de Redundancia Longitudinal (LRC) es un byte, que
contiene un valor binario de 8 bits. El valor LRC es calculado por el dispositivo
emisor, que añade el LRC al mensaje. El dispositivo receptor recalcula un LRC
XXVI
durante la recepción del mensaje y compara el valor calculado con el valor verdadero
recibido en el campo LRC. Si los dos valores no son iguales, resulta un error.
El LRC se calcula sumando entre sí los sucesivos bytes del mensaje, descartando
cualquier acarreo y luego complementando a dos el valor resultante. El LRC es un
campo de 8 bits, por lo tanto cada nueva suma de un carácter que resultara ser
mayor de 255 simplemente 'hace pasar' el valor del campo por cero. Dado que no
hay un noveno bit, el acarreo se descarta automáticamente.
Un procedimiento para generar un LRC es;
1. Sumar todos los bytes del mensaje, excluyendo los 'dos puntos1 de comienzo
y el par CRLF del final. Sumarlos en un campo de 8 bits, así serán
descartados los acarreos.
2. Restar el resultado del paso anterior de FF hex (todos los bit a 1), para
producir el complemento a uno.
3. Sumar 1 al resultado del paso anterior para producir el complemento a 2.
Situando el LRC en el Mensaje.- Cuando los 8 bits del LRC (2 caracteres ASCII)
son transmitidos en el mensaje, el carácter de orden alto será transmitido en primer
lugar, seguido por eí carácter de orden bajo.
Por ejemplo, si el valor del LRC es 61 hex (0110 0001);
Direc Fuñe Comp
Datos
Dato Dato Dato Dato LRC
Hl
LRC
LO
CR LF
6 1
Tabla B-8.- Secuencia de Caracteres LRC
XXVII
B.7.2 GENERACIÓN DE CRC
El campo de Comprobación de Redundancia Cíclica es de dos bytes, conteniendo un
valor binario de 16 bits. El valor del CRC es calculado por el dispositivo emisor, el
cual añade el CRC al mensaje. El dispositivo receptor recalcula un CRC durante la
recepción del mensaje y compara el valor calculado con el valor actual recibido en el
campo de CRC. Si los dos valores no son iguales, resulta un error.
Para calcular el valor CRC Modbus se precarga un registro de 16 bits, con todos
ellos a 1. Luego comienza un proceso que toma los sucesivos bytes del mensaje y
los opera con el contenido del registro y actualiza éste con el resultado obtenido.
Sólo los 8 bits de dato de cada carácter son utilizados para generar el CRC. Los bits
de arranque y paro y el bit de paridad, no afectan al CRC.
Durante la generación del CRC, se efectúa una operación booleana OR exclusivo
(XOR) a cada carácter de 8 bits con el contenido del registro. Entonces al resultado
se le aplica un desplazamiento de bit en la dirección de bit menos significativo (LSB),
rellenando la posición del bit más significativo (MSB) con un cero. El LSB es extraído
y examinado. Si el LSB extraído fuese un 1, se realiza un XOR entre el registro y un
valor fijo preestablecido. Si el LSB fuese un O, no se efectúa el XOR.
Este proceso es repetido hasta haber cumplido 8 desplazamientos. Después del
último desplazamiento (el octavo), el próximo byte es operado XOR con el valor
actual del registro y el proceso se repite con ocho desplazamientos más, como se ha
descrito mas arriba y así con todos los bytes del mensaje.. El contenido final del
registro, después que todos los bytes del mensaje han sido procesados, es el valor
del CRC.
XXVIII
Un procedimiento para generar un CRC es;
1. Cargar un registro de 16 bits que denominaremos registro CRC, con FFFF
(todos 1).
2. XOR del primer byte - 8 bits - del mensaje con el byte de orden bajo del
registro CRC de 16 bits, colocando el resultado en el registro CRC.
3. Desplazar el registro CRC un bit a la derecha (hacia el LSB - bit menos
significativo, rellenando con un cero el MSB - bit mas significativo -. Extraer y
examinar el LSB.
4. (Si el LSB era 0): Repetir paso 3 (otro desplazamiento); (Si el LSB era 1):
Hacer XOR entre el registro CRC y el valor polínómico A001 hex (1010 0000
00000001).
5. Repetir los pasos 3 y 4 hasta que se hayan efectuado 8 desplazamientos. Una
vez hecho esto, se habrá procesado un byte completo - 8 bits -.
6. Repetir los pasos 2 al 5 para el próximo byte - 8 bits - del mensaje. Continuar
haciendo esto hasta que todos los bytes hayan sido procesados.
7. El contenido final del registro CRC es el valor CRC.
8. Cuando el CRC es situado en el mensaje, sus bytes de orden alto y bajo han
de ser permutados como se describe mas abajo.
Situando el CRC en el Mensaje.- Cuando el CRC de 16 bits (2 bytes) es transmitido
en el mensaje, el byte de orden bajo se transmitirá primero, seguido por el byte de
orden alto.
Por ejemplo, si el valor del CRC es 1241 hex (0001 00100100 0001):
Direc Fuñe Comp
Datos
Dato Dato Dato Dato CRC
LO
CRC
HI
41 12
Tabla B-9.- Secuencia de byte CRC".
(1).-Tomado textualmente de:http://www.step.es/personales/durda/Download zone/Own/PI MBUS 300-RevJ-spO.pdf
ANEXO C
"ESPECIFICACIONES TÉCNICAS DEL SENSOR
DE NIVEL ULTRASÓNICO UM 30"
: UIV! 30 Uítrasonic sensor
Operatingscanning range30 ... 1300 mm
Uítrasonic sensor
Dimensional drawing
m High measurement accuracy
thanks to time-of-flight
measurement
H Independent of material shape
(including films, giass and bottíes)
B TeacrHn
B ínsensitive to dirt, dust and fog
m Operating scanning range up
to 1,300 mm• Binary outputs or analog output
AccessoriesMountingsystems_
Adjüsiments possíbleA!l types
Connection types
5-pIn, M12
127.573.5
M woX
en
Fastening ñute, width across 36 mmConnection plug M 12Control and display paneíSetting key 2Setting key 121
UM 30-11111UM 30-05111UM 30-13111
UM 30-11102
UM 30-02102
UM 30-13102
UM 30-11113
U M 30-12113UM 30-13113
i 5-pin, M 12 5-p¡n, M 12
-4
MUÍ 3 _
whti 2,,-<=:Í 5gra
M
QANC
SENSICK i SICK AG • Industria! Sensors • Germany - All rights reservad 8 010 312/12-03-03
UM30
Technlcal data ÜM 30- '11,111,
Operating scanníng range
(limiting scanning range) 30... 250 mm (350)
60 ... 350 mm (600)
200 ... 1300 mm (2QQO)
Switching outputs, reversible3)
, Q2: PNP, Vs -2 V, lma, = 500 mA
70 ms
110 msSwitching frequency 11/s
S/s6/s
Switching hysteresis 20 mm
5 mm
2.5 mm
Standby deiay 2 s
Connectlon type Plug M 12, 5-pin
Enclosure rating IP 65
Ambient temperature 6) Operation -20 °C ... +70 °C
Storage -40 °C ... +85 °CWeight 260 g
Housíng material Nickel-plated brass
•
1
i
:*
;¡
i
,t
'
i
i .
ii
i'
JJ ü'mit valúes2) Without load3> Outputs short-clrcuit protected
Detectlon ranges
4) Automatic switching between voltageand current outputs dependent on load
Current output 4 ... 20 mA:
\toltage output O ... 10 V:RL£100kíí;Vs>15V
5) OnlywithUMSO- 3: Recoveiy time32 ms according to EMC EN 50 313
$ Temperature compensaüonat-20...+50"C
Order Information
100 50
.....
—
gj3]
m
N\
;!l
i
f1
cc
i"33
O
\
-
'<
50 100
I2
^
\
1M 30-11U... .
"" I
_—
IÍIKÍI]
50
100
150
200
250
300
350
200 IDO
E
E
E
1-X
HB
^
-j
¡
i
j
,-,
íC
33
0
/X,
v\100 200
1 1UM 30-1211;
t
íi
'
50 mm
__
Ii-
(mm]
100
200
3OO
400
500
GOO
700
800 400
i
h
1-
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_*
it
\
C
/
1
-— .
í
;i3
J
T
»— "
-
400 800
UM30-J3Ua.
i
1-
00 Ii
-
1m
r-*.
—
i-
—
Type
UM 30-11111
UM 30-12111
UM 30-13111
l¡m] UM 30-11112
UM 30-12112
*°° UM 30-13112
UM 30-111 13
800 UM 30-12113
UM 30-13113
Part no.6 025 6556 025 6566 025 6576 025 6606 025 6616 025 6626 025 6656 025 6666 025 667
1600
2000
2400
2BOO
I Aligned piste 500 x 500 mm
| Pipe diameter 10 mm
| Pipe díameter 27 mm
I Operating scanning rangeUmitíng scanníng range
8 010 312/12-03-03 © SICK AG • Industrial Sensors • Germany - All rights reservad SENSICK
UM 30 Ultrasonic sensor
{•»lOperatingscanning range350 ...3400 mm
Ultrasonic sensor
Dimensional drawíng
« High measurement accuracy
thanks to time-of-flight
measurement
• Independent of material shape
(including films, gtass and botties)
• Teach-in
• ínsensitive to dirt, dust and fog
m Operating scanning range up
to 3,400 mm
B Binary outputs or analog output
Adjustments ppssible
. AH types
135.5
Connecíion types
UM 30-14111
48.5
ISt
tn
M 30x1.5
Fastening ñute, width across 36 mm
Connecíion plug M 12
Control and dlsplay panel
Setting key 2
Setting key i
21
UM 30-14102 U M 30-14113
Accessories
Mounting systems5-pin, M 5-pln, M 12
blu
wht
ñ' 1
4
3
L+
M
QI.QINC
5-pin, M 12
bikj 4i.-—U.(=;
! ^,,,nbJ,"L,._,
. wbti 2
NC
M
M SENS1CK i SICK AG • Industrial Sensors • Germany • All righís reserved 8 010 312/12-03-03
UM30
Technical data UM 30-
Operating scanning range
(límiting scanning range)
Ultrasonic frequency
Resolution
Reproducibllity
Accuracy
Supply voltage Vs
Ripple
Current consumption2)
Switching outputs, reversible3)
350 ... 3400 mm (5000) [&J&
120 kHz feOSeí
Imm ¡ ¿rf
± 0.15 % of final valué iftfc^í
£ 2% of final valué
12...30VDCD &£t*~j. -m DA !*"<* ****X 1U "íí) ¡íí&i ' f
< 70 mA &»Q: 1 x PNP, Vs -2 V, lmax = 500 mA (££&
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Analog output, reversible3)4)
i, Q2: 2 x PNP, Vs -2 V. ímax = 500 mA
A: 4 ... 20 mA/0 ... 10 V
Responsetime5)
Switching frequency
Switching hysteresls
Standby delay
Connection type
Enclosure rating
Ambient temperatura 6)
Weight
Houslng material
180 ms t SS?^3/s \S&f£
50 mm I* T* '23 (
Plug M 12, 5-pin L
IP65 |
Operation -20 °C ... +70 °C i _,
Storage -40 °G ... +85 °C | <*
310 g I""™.
Nickel-plated brass | ' ,
?í£v-'
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'
W Limii valúes2) Withoutfoad3> Outputs short-círcuit protected
4) Automatic switching between voltageand current outputs dependen! on load
Current output 4 ... 20 mA:
RL<ioon,vs>Voltage output O .
±2V... 10 V:
s> Onlyxvith UM30- ^3:Recoverytimeaccording to EMV EN 50 319
$ Temperatura compensationat~20...-f50"C
Detection ranges Order information
Type
UM 30-14111
UM 30-14102
UM 30-14113
Part no.
6 025 658
6 025 6636 025 668
j Aligned píate 500 x 500 mm
| Pipe diameter 27 mm
| Operatingscanningrange
jOJümitingi scanning,range__
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