Diseño y implantación del sistema de control para un reactor de espera y una centrífuga de una planta farmacéutica

Proyecto de Fin de Carrera Ingeniero Industrial Diseño y implantación del sistema de control para un reactor de espera y una centrífuga de una planta farmacéutica MEMORIA Autor: Jordi Rivero Coll Director: Josep M. Fuertes i Armengol Convocatoria: Febrero 2005 (plan 94) Febrero 2005 (plan 94) Ingeniero Industrial Jordi Rivero Coll Escola Tècnica Superior d’Enginyeria Industrial de Barcelona Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 1 Resumen La presente memoria de proyecto abarca el diseño y la implantación de un sistema de control para un conjunto formado por una centrífuga farmacéutica, su correspondiente reactor de espera de suministro de producto y todo el conjunto de elementos que forman parte del conjunto (válvulas, bombas, motores, sensores de nivel, termostatos, presostatos,...), de una empresa farmacéutica. El sistema de control se desarrolla a partir de las especificaciones funcionales y del conjunto de señales digitales y analógicas de entrada y salida a controlar en la planta, información facilitada por la empresa farmacéutica. El acceso a las señales tiene como posibles opciones las configuraciones punto a punto en el controlador o bien por medio de un bus de campo DeviceNet. El controlador consiste en un PLC (controlador programable por lógica) que se coordina y comunica con un DCS (sistema de control distribuido) de rango superior, que tiene por responsabilidad el control total de la planta y la configuración de aplicaciones SCADA (Control de supervisión y adquisición de datos) del conjunto de la instalación y en particular, del sistema controlado. La metodología utilizada para el desarrollo del sistema de control ha consistido en el diseño del controlador a partir del conjunto de señales del sistema; el diseño de diagramas funcionales o grafcets (Graphe de commande etape-transition) para cada fase del proceso del reactor y la centrífuga; el desarrollo del programa de control y de la comunicación con el sistema distribuido superior de control; la validación del programa desarrollado mediante simulaciones; y la implantación final del controlador en la planta farmacéutica. Como resultado de la implantación del controlador en planta se consigue el control en automático de las fases del proceso de centrifugación y el control del nivel y de la temperatura del reactor de espera gracias al programa de control desarrollado, y la visualización del proceso en el sistema SCADA de la planta gracias a la comunicación establecida entre el PLC y el DCS. Al mismo tiempo, la comunicación establecida permite la intervención y manipulación directa sobre los elementos del conjunto reactor-centrífuga desde la ventana SCADA del DCS. Pág. 2 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 3 Sumario RESUMEN ________________________________________________________ 1 SUMARIO _________________________________________________________ 3 GLOSARIO________________________________________________________ 5 1. INTRODUCCIÓN _________________________________________________ 7 1.1. Objetivos del proyecto ..................................................................................... 7 2. MÁQUINAS CENTRÍFUGAS ________________________________________ 9 2.1 Aplicaciones y tipos de máquinas centrífugas ................................................ 9 2.1.1 Centrífugas farmacéuticas...................................................................................10 3. ESPECIFICACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL ______________________ 13 3.1. Origen del proyecto........................................................................................ 13 3.2. Metodología de desarrollo ............................................................................. 14 3.3. Especificación funcional del sistema de control ............................................ 16 3.3.1. Fases del proceso a controlar .............................................................................18 3.4. Señales del sistema de control...................................................................... 21 4. DISEÑO DEL CONTROLADOR - PLC _______________________________ 27 4.1. Tipo y características del controlador utilizado.............................................. 27 4.2. Selección de módulos para la conexión de señales al PLC ......................... 29 4.3. Asignación de señales a los módulos del PLC ............................................. 36 4.4. Diseño del controlador en el software de control .......................................... 42 4.5. Bus de campo - Red DeviceNet .................................................................... 45 4.5.1. Características generales de una red DeviceNet ...............................................49 4.5.2. Configuración de la red DeviceNet para el sistema de control...........................59 5. DISEÑO DEL PROGRAMA DE CONTROL____________________________ 73 5.1. Diseño de diagramas funcionales - Grafcets ................................................ 73 5.1.1. Ejemplo de grafcet para una fase del sistema de control...................................76 5.2. Programación del sistema de control ............................................................ 83 5.2.1. Metodología y instrucciones de programación ...................................................83 5.2.2. Estructura del programa de control .....................................................................93 5.2.3. Enclavamientos generales de seguridad ......................................................... 104 5.2.4. Mapeado de señales ........................................................................................ 110 5.2.5. Control de válvulas, bombas y motores ........................................................... 117 5.2.6. Control del elemento rascador ......................................................................... 132 5.2.7. Control del elemento simulador de nivel UFKR............................................... 137 5.2.8. Gestor de recetas batch desde el DCS Delta V............................................... 145 Pág. 4 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica 5.2.9. Control de temperatura del reactor K3600. Diseño del PID .............................151 5.2.10. Ejemplo de programación de una fase del sistema de control ........................158 6. SIMULACIÓN Y IMPLANTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL _________ 159 6.1. Simulación del sistema de control............................................................... 159 6.1.1. Metodología de simulación................................................................................160 6.1.2. Ejemplo de simulación de una fase de control .................................................169 6.1.3. Simulación con gestor batch .............................................................................173 6.2. Implantación en planta del sistema de control ............................................ 179 6.2.1. Configuración de la red DeviceNet....................................................................179 6.2.2. Descarga del programa de control en el PLC...................................................181 6.2.3. Verificación del funcionamiento de elementos..................................................182 6.2.4. Lanzamiento de fases........................................................................................189 7. ESTUDIO ECONÓMICO__________________________________________ 191 8. IMPACTO AMBIENTAL __________________________________________ 195 CONCLUSIONES _________________________________________________ 197 AGRADECIMIENTOS ______________________________________________ 199 BIBLIOGRAFÍA___________________________________________________ 201 Referencias bibliográficas ..................................................................................... 201 Bibliografía complementaria.................................................................................. 202 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 5 Glosario El presente documento contiene una serie de términos abreviados cuyo significado se detalla en la siguiente lista: - AI Æ Analog Input (entrada analógica) - AO Æ Analog Output (salida analógica) - CPU Æ Central Procesing Unit (unidad central de proceso) - DCS Æ Distributed Control System (Sistema control distribuido) - DI Æ Digital Input (entrada digital) - DO Æ Digital Output (salida digital) - E/S Æ Entradas/Salidas físicas al PLC - GRAFCET Æ Graphe de commande etape-transition - PID Æ Regulador Proporcional-Integral-Derivativo - PLC Æ Programable Logic Controller (Controlador programable por lógica) - RAM Æ Random Acces Memory (Memoria de acceso aleatorio) - SCADA Æ Supervisory Control And Data Acquisition (Control de supervisión y adquisición de datos) Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 7 1. Introducción El proyecto tiene como objeto el diseño de un nuevo controlador para una centrífuga de una nueva línea de centrifugación de la planta de fabricación de antibióticos de una empresa farmacéutica. En la actualidad, la planta de producción de antibióticos cuenta con tres líneas de síntesis, terminadas en tres centrífugas, dos líneas de secado y una línea de envasado. El control de estas líneas se realiza mediante un sistema DCS, en concreto DeltaV de Emerson Management, responsable de la síntesis, secado y envasado, y que se comunica con tres autómatas SLC500 de Rockwell responsables de la espera y del proceso de centrifugación, de cada una de las líneas de síntesis existentes. El proyecto de ampliación implica la creación de una cuarta línea de síntesis, terminada al igual que las existentes en una centrífuga. La nueva línea será controlada igualmente por el sistema Delta V, comunicando con un nuevo autómata SLC500 responsable del control de la nueva centrífuga. 1.1. Objetivos del proyecto La presente memoria de proyecto abarca el diseño, la configuración, la programación y la implantación de este nuevo autómata SLC500 de Rockwell para la nueva línea de centrifugación a implementar, que incluye el control del estado y de las fases de producción de la propia centrífuga y de su reactor de espera de alimentación de producto, así como la configuración de la comunicación de información con el DCS de la planta, responsable asimismo del desarrollo del sistema Scada de la planta. El sistema de control a implementar mediante el SLC500 pretende los siguientes objetivos: - Control de las fases del proceso de centrifugación en automático - Control de nivel del reactor de espera previo a la centrífuga - Control de temperatura del reactor de espera - Control de los procesos químicos del reactor de espera - Comunicación con el DCS para el correcto funcionamiento del sistema Scada Pág. 8 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 15 - Pruebas previas de comunicación entre el PLC y su programa de control con el DCS Delta V, consistentes en el intercambio de información de estado del proceso y de los elementos, manipulación manual de los elementos desde la ventana Scada del DCS y lanzamiento de fases de control mediante el gestor de recetas batch y verificación de su correcto desarrollo. - Puesta en marcha en planta del sistema de control. Verificación del correcto funcionamiento de cada uno de los elementos desde el programa de control del PLC y comprobación que las fases de producción se desarrollan según la voluntad de los responsables de producción del cliente, realizándose modificaciones en planta del programa en caso de ser requerido. En planta se lleva a cabo también la configuración de los elementos de la red DeviceNet, mediante el software RSNetWorx de configuración, y el software RSLinx de comunicaciones. Esta configuración será descargada al escáner de DeviceNet del PLC para que interactúe y lleve adecuadamente el control de todos estos elementos. Pág. 16 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica 3.3. Especificación funcional del sistema de control La empresa farmacéutica donde se lleva a cabo la implantación del sistema de control de la centrífuga y su reactor de espera de alimentación de producto, facilita la especificación funcional del proceso a controlar, detallado fase a fase, así como una base de datos del conjunto de señales del proceso a controlar. El listado de señales aparece en la especificación funcional. En la especificación funcional se detalla cada una de las fases del proceso de producción y control del sistema a estudio, con todo el proceso y procedimiento a seguir e implementar en el programa del controlador. El sistema está basado en un autómata Allen Bradley SLC 500/04 de Rockwell, (donde se programan las fases de control), según indicaciones de la empresa farmacéutica, que impone este tipo de controlador al ser el mismo con el que trabajan en otras líneas de la planta. El autómata comunica mediante la red DH+ de Allen Bradley y una tarjeta de comunicaciones o interfaz modelo 1770-KF2 con el sistema de control distribuido (DCS) de la planta, en este caso una red Delta V, encargada del control global y del sistema Scada. Todos los autómatas de la planta están integrados en la red DH+, con interfaces de comunicación DH+ al DCS. El control de las centrífugas se lleva a cabo con un autómata o PLC en lugar de con el propio sistema DCS encargado del control global de la planta, debido a su mayor velocidad de respuesta, dato importante al tratarse la centrifugación de un proceso crítico y de riesgo. La posibilidad de una rápida respuesta ante situaciones de emergencia que ofrece un autómata de este tipo, es el motivo que inclina a adoptar esta solución de control. Se repite la misma arquitectura empleada en las centrífugas anteriores, por lo tanto se instala un nuevo armario de control que contiene un autómata SLC500 con conexión a la red DH+ ya existente, con módulos de entradas y salidas digitales, entradas y salidas analógicas, donde se conectan las señales del proceso a controlar. La red DH+ comunica todos los PLCs de planta y permite desde una sala de control tener acceso a cada uno de sus programas de control, con la posibilidad de llevar a cabo modificaciones en línea o bien comprobar el estado de un proceso. Parte de las señales del sistema de control, en concreto las del conjunto de bombas y motores que forman parte de él, no son conectadas directamente al armario del autómata según indicaciones de la empresa farmacéutica, sino que son integradas en un bus de campo, en concreto una red DeviceNet. Este aspecto debe considerarse en el momento del diseño del autómata, puesto que es necesario un módulo de comunicación con esta red. La estación Scada es compartida con el resto de la planta, con opción batch para el control de lotes y edición de recetas. La red DeltaV es quien lleva a cabo el lanzamiento de las fases del proceso en la centrífuga, así como la escritura de los valores de los parámetros generales y parámetros de fase requeridos por el programa del PLC, en los bits y words de comunicación Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 17 habilitados para tal efecto. En la estación Scada se visualiza el estado del nuevo sistema reactor-centrífuga, con pantallas diseñadas por los responsables del DCS Delta V y gracias a la comunicación de información que se establece con el PLC. Para el reactor y la centrífuga existen unos parámetros generales de funcionamiento. En la especificación funcional del proceso se detallan cuales son estos parámetros. Como se ha comentado, el valor de éstos es introducido en el Scada de Delta V, que escribe el valor en los bits y words del programa de control del PLC habilitados y acordados para ello, mediante la interfaz de comunicación. Así mismo las fases pueden requerir valores específicos de funcionamiento. De esta forma cada vez que se lance una fase, Delta V debe aportar también los parámetros requeridos por el PLC para dicha fase. Un aspecto importante a considerar de la especificación funcional facilitada es la existencia de enclavamientos de seguridad en el desarrollo de la producción. Cuando se cumplen ciertas condiciones de estado en alguno de los elementos o señales de la instalación, enclavan el estado o la actuación de otros ciertos elementos. Estas condiciones tienen prioridad absoluta respecto el propio proceso en si de la fase que esté activa o en marcha en esa situación, por lo que se debe establecer una jerarquía en el programa de control que haga prevalecer estas actuaciones. El sistema de control a diseñar afecta a los siguientes equipos de la instalación: - Centrífuga K3800 - Reactor de espera K3600 de alimentación a centrífuga - Depósito K3810 de limpieza de la centrífuga - Tanque componente 1 (KT040A) - Tanque componente 2 - Red agua proceso - Tanque componente 2 lavado (KT100A) Pág. 18 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica 3.3.1. Fases del proceso a controlar El sistema a controlar se compone de varias secuencias y fases, claramente definidas en la especificación funcional del sistema de automatización, centradas en los 2 elementos básicos del sistema: el reactor K3600 y la centrífuga K3800. En la centrífuga K3800 se realiza la centrifugación de la suspensión procedente del reactor. La centrifugación de un lote se reparte en varias cargas, que reciben el nombre de ciclos de centrifugación. En cada ciclo se efectúan unas operaciones de carga, lavados y descarga de producto. La centrífuga se alimenta del reactor de espera K3600. El objetivo es evitar en lo posible la mezcla de lotes. No es un proceso continuo, ya que el reactor no trabaja permanentemente lleno, sino que va trabajando lote a lote. De todas formas, puede quedar un pequeño resto entre lote y lote. Intentar centrifugar hasta apurar el reactor puede suponer una importante pérdida de tiempos. La automatización del producto se compone de las siguientes fases: 1) Inicialización K3600 Æ El objetivo es situar el reactor de espera en condiciones de trabajo óptimas evitando mezclas explosivas. Con el reactor vacío y su agitador parado, se desplaza el oxígeno de su interior con un barrido de nitrógeno, en primer lugar de 2Bar y finalmente con nitrógeno a 20mBar. 2) Llenado K3600 Æ En esta operación se llevan a cabo dos secuencias: Ejecución, donde se implementa propiamente la operación de llenado, y Supervisión, donde se implementa un control siempre activo de las condiciones de la operación Llenado. En esta fase la comunicación con DeltaV determina si se puede llevar a cabo o no el llenado del reactor desde el reactor K3500. Delta V gestiona el uso de todos los reactores externos en planta y es quien determina si existe disponibilidad para que el reactor K3500 intervenga en el sistema K3600/K3800. 3) Agitación K3600 Æ Arrancar el agitador del reactor cuando éste ha alcanzado un nivel de producto determinado. 4) Espera K3600 Æ Operación que permite esperar un tiempo y/o temperatura y/o presión y/o confirmación operador antes de realizar cualquier operación según convenga. 5) Control temperatura K3600 Æ Activa el control continuo de temperatura del reactor. Este control se desarrolla en las fases ‘Regulación temperatura K3600’ y ‘Control temperatura sin regulación K3600’ 6) Inicio centrifugación K3600 Æ Fase que inicia la centrifugación del reactor, permitiendo antes una espera por temperatura y/o confirmación de operario 7) Espera fin de lote K3600 Æ Finaliza el envío de producto a la centrífuga cuando se recibe desde ésta la orden de finalizar lote. Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 19 8) Carga agua K3600 Æ Controla el llenado del reactor con agua 9) Carga componente 1 K3600 Æ Controla el llenado del reactor con componente 1 10) Carga componente 2 K3600 Æ Controla el llenado del reactor con componente 2 11) Reflujo K3600 Æ Refluye un tiempo deseado la masa de reacción por motivos sintéticos 12) Destilación K3600 Æ Destilar la cantidad deseada de disolvente para concentrar la masa de reacción. Habitualmente se realiza con vacío moderado. 13) Control temperatura sin regulación K3600 Æ Activa el servicio de calor, para destilaciones o reflujos, con una apertura fija de la válvula CV K36501 14) Trasvase desde K3600 Æ Operación para trasvasar producto al tanque KT100A 15) Carga componente 2 húmeda K3600 Æ Controla el llenado del reactor con componente 2 húmeda 16) Inicialización K3800 Æ Tiene como objetivo situar la centrífuga en condiciones de trabajo. Se realizan una serie de tests de equipos y se inertiza con nitrógeno la centrífuga para evitar mezclas explosivas. 17) Espera inicio centrifugación K3800 Æ Sincroniza el centrifugado con el llenado del reactor proveniente de K3500. Tiene como objetivo evitar el mezclado de los lotes. 18) Llenado K3800 Æ Operación para llenar la centrífuga con un buen nivel de carga en el mínimo tiempo posible. 19) Escurrido K3800 Æ Escurrir la torta después de una fase de llenado o lavado. 20) Lavado K3800 Æ Lavar con un disolvente a elegir la torta en la centrífuga. 21) Escurrido final K3800 Æ Su objetivo es secar al máximo la torta antes de sacar el producto de la centrífuga. 22) Rascado Æ Vaciar a un contenedor todo el producto escurrido y lavado que hay en la cesta de la centrífuga. 23) Rotura torta Æ Eliminar la capa residual de producto después de un rascado que queda en el interior de la centrífuga. Durante esta fase, el rascador debe estar permanentemente entrado. El soplado con N2 debe esperar a tener el rascador en la posición correcta. 24) CIP Æ Lava la centrífuga con el disolvente que sea necesario para que pueda realizarse en su interior un cambio de producto en un nuevo ciclo de llenado. Las fases definidas anteriormente son las fases principales del sistema aunque no las únicas. Al mismo tiempo se programan otras secuencias, que se encuentran siempre operativas o que Pág. 20 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica deben cumplir algún tipo de requisito para iniciarse, en muchos casos proporcionado por alguna de las fases principales. Son las siguientes: a) Vaciado matraz K3840 Æ Vacía el matraz K3840 según su nivel y turbidez. b) Paro centrífuga K3800 Æ Produce el paro total de la centrífuga, al finalizar el paro de la operación de inicialización, o al producirse alguno de los enclavamientos definidos en las especificaciones. Mientras se ejecuta esta secuencia de parada no se puede ejecutar ninguna otra operación. c) Preparar recipiente recogida sólidos Æ Sitúa el recipiente de recogida de sólidos en condiciones de acoplarlo a la centrífuga en la fase de rascado y rotura torta, evitando que éste pueda ocasionar mezclas explosivas en la centrífuga. d) Regulación de la temperatura del K3600 Æ Esta fase es activada por la operación Control temperatura K3600. Su objetivo es mantener una temperatura constante en el reactor de espera K3600 para facilitar la centrifugación, mediante la recirculación de fluido refrigerante o calefactor. Asimismo permite activar el servicio de frío o calor en función de la consigna solicitada al reactor. e) Regulación de la inertización de la K3800 Æ Mantiene el nivel de inertización durante el funcionamiento de la centrífuga K3800. f) Preparación depósito K3810 Æ Prepara el depósito de componente 1/agua para el proceso de lavados de la centrífuga. g) Regulación de la inertización del K3600 Æ Mantiene el nivel de inertización durante el funcionamiento del reactor K3600. h) UFKR Æ Lleva a cabo el control del funcionamiento del UFKR i) Control temperatura sin regulación en K3600 Æ Abre la válvula de control de regulación a una posición fija con el circuito de +110ºC vigilando la temperatura del reactor. j) Funcionamiento cíclico de la bomba de grasa que lubrica la centrífuga Æ Rutina que implementa el funcionamiento cíclico de la bomba de grasa. Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 21 3.4. Señales del sistema de control La empresa farmacéutica para la que se desarrolla el proyecto de control, facilita una base de datos con todas las señales de entrada y salida que deben ser controladas por el programa de control del PLC. En esta base de datos se detalla toda la información referente a estas señales: con su correspondiente nomenclatura en el sistema y programa de control, elemento al cual pertenece, tipo de señal del cual se trata, estado en reposo del elemento, una breve descripción de la señal, rango de valores entre el que se mueve la señal con sus correspondientes unidades (para señales analógicas), y una indicación de si se trata o no de una señal de seguridad intrínseca. Este último aspecto incide en el diseño del cuadro eléctrico del PLC. Las señales de seguridad intrínseca no conectan directamente en los módulos de los slots del controlador, sino que se hacen pasar por unas barreras intermedias de seguridad, especialmente desarrolladas para el control del tipo de elementos de la instalación a estudio. El resto de señales de noseguridad, bien conectan directamente con el PLC o han sido filtradas previamente por otras barreras en alguno de los cuadros eléctricos propios de la empresa farmacéutica. La nomenclatura utilizada para distinguir el tipo de señal es la siguiente: - AI Æ analog input (entrada analógica) - DI Æ digital input (entrada digital) - AO Æ analog output (salida analógica) - DO Æ digital output (salida digital) El estado en reposo del elemento es de utilidad en el momento de llevar a cabo la programación de las diferentes fases del proyecto. Por ejemplo, para el caso concreto de las válvulas, es necesario saber cual es su estado en reposo en el momento en que se da alguna instrucción de cierre o abertura, ya que la salida digital debe actuar en función de este estado. Por ejemplo, si se da la orden de abrir una válvula, pero esta válvula en reposo ya está abierta, no se deberá activar la salida digital, porque lo que haría sería cerrar esa válvula. Esta lógica de programación se analiza en más detalle en el apartado 5.2.5-Control de válvulas, bombas y motores. Se observa como entre estas señales de control hay detectores de final de carrera para las válvulas, sensores y detectores de nivel, confirmaciones de marcha, caudalímetros, pulsadores, sensores y detectores de presión, temperatura, velocidad..... Todas estas señales aparecen en algún momento u otro en la especificación funcional de la automatización del proceso, por lo tanto deben ser adecuadamente conectadas al PLC, para que el programa de control actúe eficazmente. Según la tabla 3.4.1, el total de señales que intervienen en el sistema de control es: Pág. 22 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica - 16 señales AI - 121 señales DI - 64 señales DO - 1 señal AO TAG I/O TYPE ESTADO REPOSO SERVICIO ATISAH_K38708 AI OXIGENO RESIDUAL EN INERTIZACION AT_K38601 AI TURBIDEZ DEL DISOLVENTE EN K3840 CM_K38001 AI VELOCIDAD ROTACION CENTRIFUGA K3800 ES_K386172 AI NIVEL UFKR CENTRIFUGA K3800 FQT_K36601 AI CONTADOR DISOLVENTE A REACTOR K3600 FQT_K38614 AI CONTADOR DISOLVENTE DE LAVADO A K3800 LT_K36601 AI NIVEL REACTOR K3600 LT_K38600 AI NIVEL DEPOSITO K3810 PT_K36601 AI PRESION REACTOR K3600 PT_K38601 AI PRESION INTERNA CENTRIFUGA K3800 ST_K38601 AI VELOCIDAD VIBRACION CENTRIFUGA TT_K36605 AI TEMPERATURA REACTOR K3600 TT_K38602 AI TEMPERATURA RODAMIENTOS DELANTE TT_K38603 AI TEMPERATURA RODAMIENTOS DETRÁS XSO_K36011 AI MOTOR AGITACION REACTOR K3600 XSO_K38001 AI MOTOR CENTRIFUGA K3800 CV_K36501 AO ABIERTA VALVULA CONTROL FLUIDO TÉRMICO CM_K38001_MAX DI SOBREVELOCIDAD CENTRIFUGA K3800 CM_K38001_PARADA DI CENTRIFUGA K3800 PARADA ES_K38603 DI PUERTA CERRADA CENTRIFUGA K3800 ES_K386042 DI BLOQUEO PUERTA CENTRIFUGA K3800 PINZA ABIERTA ES_K386043 DI BLOQUEO PUERTA CENTRIFUGA K3800 PINZA CERRADA ES_K386044 DI DETECTOR INDEP. PUERTA BLOQUEADA K3800 ES_K386050 DI DESACTIVADO RASCADOR CENTRIFUGA SALIDO ES_K386051 DI DESACTIVADO RASCADOR CENTRIFUGA ENTRADO ES_K386052 DI DESACTIVADO RASCADOR CENTRIFUGA POSICIÓN CIP ES_K386062 DI SISTEMA ROTURA TORTA CENTRIFUGA K3800 ENTRAD ES_K386063 DI SISTEMA ROTURA TORTA CENTRIFUGA K3800 SALIDO ES_K386171 DI UFKR OK CENTRIFUGA K3800 FISH_K38710 DI CAUDAL MAXIMO N2 A JUNTAS CENTR. K3800 FISL_K38710 DI CAUDAL MINIMO N2 A JUNTAS 1 CENTR. K3800 FISL_K38711 DI CAUDAL MINIMO N2 A JUNTAS 2 CENTR. K3800 FISL_K38712 DI CAUDAL MINIMO N2 A JUNTAS 3 CENTR. K3800 FSAL_K36601 DI DETECTOR CAUDAL FSL_K38709 DI CAUDAL MINIMO INERTIZACION HS_K38705 DI PARO EMERGENCIA K3800 HS_K38707 DI PREPARAR CARRO INERT_INI_K38 DI INICIO INERTIZACION CENTRIFUGA K3800 INERTIZADA_OK_K38 DI CONFIRM. CENTRIFUGA K3800 INERTIZADA LAHH_K38614 DI NIVEL MAXIMO MATRAZ K3840 LSAHH_K36601 DI NIVEL SEGURIDAD REACTOR K3600 LSAHH_K38601 DI NIVEL SEGURIDAD DEPOSITO K3810 LSH_K38601 DI NIVEL DE MAXIMO CENTRAL HIDRAULICA LSH_K38606 DI NIVEL VACIAR MATRAZ K3840 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 23 TAG I/O TYPE ESTADO REPOSO SERVICIO LSL_K38600 DI NIVEL DE MINIMO CENTRAL HIDRAULICA LSL_K38606 DI NIVEL VACIAR MATRAZ K3840 PAH_K38603 DI PRESION ALTA CENTRAL HIDRAULICA (MANIOBR.) PARADA_K38001 DI MOTOR CENTRIFUGA K3800 PISAH_K38708 DI PRESOSTATO REGULACION INERTIZACION PISAL_K38708 DI PRESOSTATO REGULACION INERTIZACION PSL_K38601 DI DESACTIVADA PRESION MINIMA CENTRIFUGA K3800 ST_K38601_TEST_OK DI TEST ESTATICO OK VIBROCONTROL K3800 ST_K386011 DI DESEQUILIBRIO K3800 PREALARMA ST_K386012 DI DESEQUILIBRIO K3800 ALARMA TSH_K38602 DI TEMPERATURA MAXIMA CENTRAL HIDRAULICA XSA_K38001 DI MOTOR CENTRIFUGA K3800 XSC_K36011 DI MOTOR AGITACION REACTOR K3600 XSC_K36021 DI BOMBA FONDO REACTOR K3600 XSC_K36031 DI BOMBA ENTRADA FLUIDO TERMICO A K3600 XSC_K38001 DI MOTOR CENTRIFUGA K3800 XSC_K38041 DI BOMBA HIDRAULICA CENTRIFUGA K3800 XSC_K38111 DI MOTOR AGITADOR DEPOSITO K3810 XSC_K38421 DI BOMBA VACIADO MATRAZ K3842 XSL_K38001 DI MOTOR CENTRIFUGA K3800 ZSC_K36301 DI VALVULA VACIADO REACTOR K3600 ZSC_K36302 DI BARRIDO CON N2 FONDO REACTOR K3600 ZSC_K36304 DI ENTRADA COMPONENTE 1 A REACTOR K3600 ZSC_K36305 DI VALVULA CARGA AGUA PROCESO ZSC_K36306 DI ENTRADA COMPONENTE 2 A REACTOR K3600 ZSC_K36307 DI VALVULA CARGA DIRECTA/BOLAS K3600 ZSC_K36311 DI VALVULA VENTEO ZSC_K36312 DI LIMPIEZA CON AGUA FONDO REACTOR K3600 ZSC_K36326 DI VALVULA VENTEO (SIST. VACIO) ZSC_K36328 DI VALVULA SALIDA AGUA REFRIG. DE K3608 ZSC_K36330 DI VALVULA A CONDENSADOR K3608 ZSC_K36331 DI VALVULA SALIDA PRODUCTO ZSC_K36332 DI VALVULA RECIRCULACION PRODUCTO ZSC_K36334 DI VALVULA SALIDA COMPONENTE 2 ZSC_K36351 DI NITROGENO INERTIZACION K3600 ZSC_K36352 DI BARRIDO INERTIZACION K3600 ZSC_K36360 DI FLUIDO TERMICO -20 A K3600 ZSC_K36361 DI FLUIDO TERMICO +25 A K3600 ZSC_K36362 DI FLUIDO TERMICO +110 A K3600 ZSC_K36363 DI SALIDA FLUIDO TERMICO -20 ZSC_K36364 DI SALIDA FLUIDO TERMICO +25 ZSC_K36365 DI SALIDA FLUIDO TERMICO +110 ZSC_K38003 DI DISOLVENTE K3840 A RECUPERACION ZSC_K38305 DI VALVULA VENTEO ROTURA TORTA ZSC_K38307 DI NITROGENO ROTURA TORTA ZSC_K38313 DI VALVULA VENT. BARRIDO CARRO DESCARGA ZSC_K38314 DI ENTRADA AGUA A DEPOSITO K3810 ZSC_K38316 DI VACIADO DEPOSITO K3810 ZSC_K38318 DI ENTRADA COMPONENTE 1 A DEPOSITO K3810 ZSC_K38320 DI VALVULA ESCURRIDOS CENTRIFUGA ZSC_K38321 DI CIP DET RÁS ZSC_K38322 DI CIP DELANTE Pág. 24 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica TAG I/O TYPE ESTADO REPOSO SERVICIO ZSC_K38323 DI CIP ENTRADA INUNDACION ZSC_K38324 DI LIMPIEZA SENSOR UFKR ZSC_K38341 DI VALVULA SALIDA SOLIDOS ZSC_K38350 DI VALVULA RECIRCULAR DISOLVENTE ZSC_K38500 DI VALVULA REG. PRESIÓN INERTIZACION ZSO_K36301 DI VALVULA VACIADO REACTOR K3600 ZSO_K36302 DI BARRIDO CON N2 FONDO REACTOR K3600 ZSO_K36304 DI ENTRADA COMPONENTE 1 A REACTOR K3600 ZSO_K36305 DI VALVULA CARGA AGUA PROCESO ZSO_K36306 DI ENTRADA COMPONENTE 2 A REACTOR K3600 ZSO_K36307 DI VALVULA CARGA DIRECTA/BOLAS K3600 ZSO_K36311 DI VALVULA VENTEO ZSO_K36312 DI LIMPIEZA CON AGUA FONDO REACTOR K3600 ZSO_K36326 DI VALVULA VENTEO (SIST. VACIO) ZSO_K36328 DI V ALVULA SALIDA AGUA REFRIG. DE K3608 ZSO_K36330 DI VALVULA A CONDENSADOR K3608 ZSO_K36331 DI VALVULA SALIDA PRODUCTO ZSO_K36332 DI VALVULA RECIRCULACION PRODUCTO ZSO_K36334 DI VALVULA SALIDA COMPONENTE 2 ZSO_K36351 DI NITROGENO INERTIZACION K3600 ZSO_K36352 DI BARRIDO INERTIZACION K3600 ZSO_K36360 DI FLUIDO TERMICO -20 A K3600 ZSO_K36361 DI FLUIDO TERMICO +25 A K3600 ZSO_K36362 DI FLUIDO TERMICO +110 A K3600 ZSO_K36363 DI SALIDA FLUIDO TERMICO -20 ZSO_K36364 DI SALIDA FLUIDO TERMICO +25 ZSO_K36365 DI SALIDA FLUIDO TERMICO +110 ZSO_K38003 DI DISOLVENTE K3840 A RECUPERACION ZSO_K38305 DI VALVULA VENTEO ROTURA TORTA ZSO_K38307 DI NITROGENO ROTURA TORTA ZSO_K38313 DI VALVULA VENT. BARRIDO CARRO DESCARGA ZSO_K38314 DI ENTRADA AGUA A DEPOSITO K3810 ZSO_K38316 DI VACIADO DEPOSITO K3810 ZSO_K38318 DI ENTRADA COMPONENTE 1 A DEPOSITO K3810 ZSO_K38320 DI VALVULA ESCURRIDOS CENTRIFUGA ZSO_K38321 DI CIP DETRÁS ZSO_K38322 DI CIP DELANTE ZSO_K38323 DI CIP ENTRADA INUNDACION ZSO_K38324 DI LIMPIEZA SENSOR UFKR ZSO_K38341 DI VALVULA SALIDA SOLIDOS ZSO_K38350 DI VALVULA RECIRCULAR DISOLVENTE ZSO_K38500 DI VALVULA REG. PRESIÓN INERTIZACION ES_K386173 DO HABILITAR UFKR CENTRIFUGA K3800 ES_K386174 DO RESETAR FALLO UFKR CENTRIFUGA K3800 INERTIZADA_K38 DO CENTRIFUGA K3800 INERTIZADA INERTIZAR_K38 DO ORDEN INERTIZAR CENTRIFUGA K3800 RESET_EMERG_K38 DO DESACTIVADO RESET EMERGENCIA K3800 (POR SOFTWARE) ST_K38601_DESACT DO DESACTIVAR VIBROCONTROL K3800 ST_K38601_TESTEAR DO ORDEN TEST ESTATICO VIBROCONTROL K3800 SY_K36301 DO CERRADA VALVULA VACIADO REACTOR K3600 SY_K36302 DO CERRADA BARRIDO CON N2 FONDO REACTOR K3600 SY_K36304 DO CERRADA ENTRADA COMPONENTE 1 A REACTOR K3600 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 31 Son necesarias pues, 9 tarjetas y por tanto 9 slots o ranuras en el chasis del PLC para la conexión de todas las señales del sistema de control. Además es necesario otro slot para la CPU del controlador, donde se almacena en memoria el programa de control, así como otro slot para insertar el scanner de DeviceNet, que comunicará el programa de control con todos los elementos integrados en esta red de control. Como resultado, al requerirse un total de 11 ranuras, se adopta por un chasis de 13 slots o ranuras en el diseño del controlador. Las 2 ranuras libres podrían ser ocupadas en un futuro por otros elementos si se amplía la instalación del sistema de control Funcionamiento de los módulos analógicos El módulo convierte señales analógicas de entrada en valores binarios de 16 bits que se almacenan en la tabla de imagen de entrada del procesador SLC. El rango decimal, el número de bits significativos y la resolución del convertidor dependen del rango de entrada que se utilice para el terminal según Figura 4.2.3 [3]. El módulo secuencialmente muestrea los canales en un ciclo continuo. Cada ciclo el canal es leído por el módulo, y su valor testeado por el módulo para detectar posibles fallos (p.ej. circuito abierto, valores fuera de rango...) Si se detecta un error se escribe un bit en el estatus word del canal y su correspondiente LED parpadea en el frontal del módulo. El procesador SLC lee el valor analógico convertido del módulo en el final de su ciclo de scan, o cuando se requiere por alguna instrucción del programa de control, con una operativa tal y como se refleja en la Figura 4.2.4 [4]: Fig. 4.2.3 Funciones A/D de entrada analógica Pág. 32 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Configuración del módulo NI8 El módulo analógico NI8 incorpora conmutadores DIP, cuyo posicionamiento se puede seleccionar, lo que permite configurar los canales de entrada como entradas de corriente o como entradas de voltaje. La siguiente ilustración 4.2.5 [4] muestra las posiciones ON (activado) y OFF (desactivado) de los conmutadores Una vez el módulo ha sido instalado, cada canal del módulo puede ser configurado para establecer la manera cómo el canal va a operar. El canal se configura introduciendo los valores adecuados en los bits de la palabra de configuración usando el software de programación, según la tabla 4.2.1 [4]. Esta configuración es necesaria para que el valor de lectura de la entrada que reciba el PLC sea el correcto y coincida con el tratamiento al que ese valor va a ser sometido durante la programación. Fig. 4.2.4 Transferencia de datos entre el módulo y el procesador Fig. 4.2.5 Conmutador DIP Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 33 La configuración a realizar, a partir de la tabla es la siguiente: a) Input type Æ El switch DIP ha sido situado en la posición ON al trabajar con entradas de corrientes, de entre 4-20mA según indicaciones de la empresa farmacéutica. Según tabla para este tipo de señales, los 3 primeros bits de configuración deben ser configurados con los siguientes valores: Bit 2 Bit 1 Bit 0 1 0 1 b) Data format Æ En el programa de control se trabaja con valores de unidades de Tabla 4.2.1 Configuración de la palabra de salida Pág. 34 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica ingeniería de las entradas analógicas recibidas, con un escalado de valores según el rango que indica la base de datos de las señales recibida. Según la tabla los bits a configurar son: Bit 5 Bit 4 Bit 3 0 0 0 c) Open circuit Æ En circuito abierto se trabaja en escalado ascendente, por lo tanto se configuran los siguientes bits: Bit 7 Bit 6 0 1 d) Filter Frequency Æ El filtro utilizado en los circuitos eléctricos de las señales es de 20 Hz, así pues: Bit 10 Bit 9 Bit 8 0 1 1 e) Channel Enable Æ Para activar el canal correspondiente: Bit 11 1 De esta forma el word de salidas de todas las entradas analógicas que se configuran en el programa de control debe ser configurado según los valores de los bits de las tablas anteriores. Los 2 módulos de entradas analógicas 1746-NI8 se colocan en los slots 9 y 10 del chasis del PLC, por lo que los words de salida de estos slots se configuran con los valores indicados, tal y como se aprecia en la figura 4.2.6 obtenida del programa de control (tomando de ejemplo los words del slot 10): Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 35 Fig. 4.2.6 Configuración palabras de salida en RSLogix Pág. 36 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica 4.3. Asignación de señales a los módulos del PLC Decididos los módulos que se van a utilizar para configurar el controlador, y con la base de datos del conjunto de señales, el siguiente paso es asignar cada señal a un punto de conexión de las tarjetas. El programa de control se creará utilizando para cada señal, la dirección de la base de datos en el software de control que corresponda al punto de conexión asignado. Al mismo tiempo, una vez se haya diseñado el cuadro eléctrico del PLC, se entregarán sus correspondientes esquemas eléctricos a la empresa farmacéutica para que lleve a cabo la conexión de los diferentes elementos de planta y sus señales al punto de conexión del cuadro del controlador que le haya sido asignado, para que corresponda con el del programa de control y éste se desarrolle de forma adecuada actuando sobre los elementos correctos en cada caso. En primer lugar se asigna cada tarjeta a una ranura del controlador. El único requisito de diseño es que la CPU esté en la primera ranura del chasis, ya que está especialmente destinada y diseñada para ello. La distribución final llevada a cabo es la siguiente: Slot Módulo 0 CPU de 32K memoria 1 Módulo 1746-IB32 de 32 entradas digitales 2 Módulo 1746-IB32 de 32 entradas digitales 3 Módulo 1746-IB32 de 32 entradas digitales 4 Módulo 1746-IB32 de 32 entradas digitales 5 Libre 6 Módulo 1746-OB32 de 32 salidas digitales 7 Módulo 1746-OB32 de 32 salidas digitales 8 Libre 9 Módulo 1746-NI8 de 8 entradas analógicas 10 Módulo 1746-NI8 de 8 entradas analógicas 11 Módulo 1747-SDN DeviceNet Scanner 12 Módulo 1746-NO4I de 4 salidas analógicas Vista en planta del PLC con la correspondiente distribución de los módulos: Tabla 4.3.1 Distribución de módulos en los slots del PLC Fig. 4.3.1 Vista en planta del controlador Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 37 El reparto de señales se ha realizado con la siguiente metodología: Señales DI Æ Del total de 112 señales de este tipo, 23 son de no-seguridad intrínseca y 89 son de seguridad intrínseca (se hace pasar la señal por una barrera de seguridad). Para separar ambos tipos de señales, se ha asignado a una de las 4 tarjetas de señales DI, todas las que son de no-seguridad. Mientras que el resto se han asignado a las otras tres tarjetas. Estas últimas (la gran mayoría detectores de posición de válvulas) se han distribuido básicamente por orden numérico, empezando por las que pertenecen al reactor K3600 y siguiendo por las de la centrífuga K3800 Señales DO Æ De las 56 señales de este tipo, 19 son de no-seguridad y el resto de seguridad. En este caso no se pueden separar en módulos distintos, por falta de conexiones en un módulo de 32 salidas para las 37 de seguridad. Se distribuyen en primer lugar las de no-seguridad, y posteriormente las de seguridad, dejando entre ellas las conexiones que quedan libres. Todas las de seguridad pertenecen a la actuación sobre las válvulas y como en el caso anterior se han asignado por orden numérico. Señales AI Æ Se distribuyen las 14 señales de control en los dos módulos, diferenciándolos según sean o no de seguridad. Señales AO Æ Se asigna la única señal de este tipo al módulo en una posición cualquiera. La distribución final queda tal y como se aprecia en la tabla 4.3.2: SLOT NÚM. TYPE TAG I/0 EQ. SI SERVICIO 1 0 DI ES_K386171 K3800 No UFKR OK CENTRIFUGA K3800 1 1 DI ST_K386011 K3800 No NO DESEQUILIBRIO K3800 PREALARMA 1 2 DI ST_K386012 K3800 No NO DESEQUILIBRIO K3800 ALARMA 1 3 DI ST_K38601_TEST_OK K3800 No TEST ESTATICO OK VIBROCONTROL K3800 1 4 DI CM_K38001_MAX K3800 No SOBREVELOCIDAD CENTRIFUGA K3800 1 5 DI CM_K38001_PARADA K3800 No CENTRIFUGA K3800 PARADA 1 6 DI BYPASS_EMERG_K38 K3800 No LLAVE BY-PASS EMERGENCIA K3800 (RESERVA) 1 7 DI INERT_INI_K38 K3800 No INICIO INERTIZACIÓN CENTRIFUGA K3800 1 8 DI INERTIZADA_OK_K38 K3800 No CONFIRM. CENTRIFUGA K3800 INERTIZADA 1 9 DI PSL_K38601 K3800 No PRESION MINIMA CENTRIFUGA K3800 1 10 DI FISH_K38710 K3800 No CAUDAL MAXIMO N2 A JUNTAS CENTR. K3800 1 11 DI FISL_K38710 (N34) K3800 No CAUDAL MINIMO N2 A JUNTAS 1 CENTR. K3800 1 12 DI FISL_K38711 (N35) K3800 No CAUDAL MINIMO N2 A JUNTAS 2 CENTR. K3800 1 13 DI FISL_K38712 (N38) K3800 No CAUDAL MINIMO N2 A JUNTAS 3 CENTR. K3800 1 14 DI FSL_K38709 K3800 No CAUDAL MINIMO INERTIZACION 1 15 DI PISAH_K38708 K3800 No PRESOSTATO REGULACION INERTIZACION 1 16 DI PISAL_K38708 K3800 No PRESOSTATO REGULACION INERTIZACION 1 17 DI ES_K386050 K3800 No RASCADOR CENTRIFUGA K3800 SALIDO 1 18 DI ES_K386051 K3800 No RASCADOR CENTRIFUGA K3800 ENTRADO (CESTA) 1 19 DI ES_K386052 K3800 No RASCADOR CENTRIFUGA K3800 EN POSICION CIP 1 20 DI ES_K38603 K3800 No PUERTA K3800 CERRADA 1 21 DI ES_K386044 K3800 No DETECTOR INDEPENDIENTE PUERTA BLOQUEADA Pág. 38 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica SLOT NÚM. TYPE TAG I/0 EQ. SI SERVICIO 1 22 DI FA01_OK - No 24V Fuente 1 Ok 1 23 DI FA02_OK - No 24V Fuente 2 Ok 1 24 DI ERR_01 - No ERROR COLECTIVO POWER RAIL 1 1 25 DI ERR_02 - No ERROR COLECTIVO POWER RAIL 2 1 26 DI ERR_03 - No ERROR COLECTIVO POWER RAIL 3 1 27 DI FSAL_K36601 K3600 No DETECTOR CAUDAL 1 28 DI RESERVA - No 1 29 DI RESERVA - No 1 30 DI RESERVA - No 1 31 DI RESERVA - No 2 0 DI RESERVA - No 2 1 DI RESERVA - No 2 2 DI RESERVA - No 2 3 DI RESERVA - No 2 4 DI RESERVA - SI 2 5 DI RESERVA - SI 2 6 DI ZSC_K38350 K3800 SI VALVULA RECIRCULAR DISOLVENTE A K3800 CERRADA 2 7 DI ZSO_K38350 K3800 SI VALVULA RECIRCULAR DISOLVENTE A K3800 ABIERTA 2 8 DI ZSC_K36301 K3600 SI VALVULA VACIADO REACTOR K3600 CERRADA 2 9 DI ZSO_K36301 K3600 SI VALVULA VACIADO REACTOR K3600 ABIERTA 2 10 DI ZSC_K36302 K3600 SI BARRIDO CON NITROGENO REACTOR K3600 CERRADA 2 11 DI ZSO_K36302 K3600 SI BARRIDO CON NITROGENO REACTOR K3600 ABIERTA 2 12 DI ZSC_K36304 K3600 SI ENTRADA COMPONENTE 1 A REACTOR K3600 CERRADA 2 13 DI ZSO_K36304 K3600 SI ENTRADA COMPONENTE 1 A REACTOR K3600 ABIERTA 2 14 DI ZSC_K36305 K3600 SI VALVULA CARGA AGUA PROCESO CERRADA 2 15 DI ZSO_K36305 K3600 SI VALVULA CARGA AGUA PROCESO ABIERTA 2 16 DI ZSC_K36306 K3600 SI ENTRADA COMPONENTE 2 A REACTOR K3600 CERRADA 2 17 DI ZSO_K36306 K3600 SI ENTRADA COMPONENTE 2 A REACTOR K3600 ABIERTA 2 18 DI ZSC_K36307 K3600 SI VALVULA CARGA DIRECTA/BOLAS K3600 CERRADA 2 19 DI ZSO_K36307 K3600 SI VALVULA CARGA DIRECTA/BOLAS K3600 ABIERTA 2 20 DI ZSC_K36311 K3600 SI VALVULA VENTEO CERRADA 2 21 DI ZSO_K36311 K3600 SI VALVULA VENTEO ABIERTA 2 22 DI ZSC_K36312 K3600 SI LIMPIEZA CON AGUA REACTOR K3600 CERRADA 2 23 DI ZSO_K36312 K3600 SI LIMPIEZA CON AGUA REACTOR K3600 ABIERTA 2 24 DI ZSC_K36326 K3600 SI VALVULA VENTEO (SIST. VACIO) CERRADA 2 25 DI ZSO_K36326 K3600 SI VALVULA VENTEO (SIST. VACIO) ABIERTA 2 26 DI ZSC_K36328 K3600 SI VALVULA SALIDA AGUA REFRIG. DE K3608 CERRADA 2 27 DI ZSO_K36328 K3600 SI VALVULA SALIDA AGUA REFRIG. DE K3608 ABIERTA 2 28 DI ZSC_K36330 K3600 SI VALVULA A CONDENSADOR K3608 CERRADA 2 29 DI ZSO_K36330 K3600 SI VALVULA A CONDENSADOR K3608 ABIERTA 2 30 DI ZSC_K36331 K3600 SI VALVULA SALIDA PRODUCTO CERRADA 2 31 DI ZSO_K36331 K3600 SI VALVULA SALIDA PRODUCTO ABIERTA 3 0 DI ZSC_K36332 K3600 SI VALVULA RECIRCULACION PRODUCTO CERRADA 3 1 DI ZSO_K36332 K3600 SI VALVULA RECIRCULACION PRODUCTO ABIERTA 3 2 DI ZSC_K36334 K3600 SI VALVULA SALIDA COMPONENTE 2 CERRADA 3 3 DI ZSO_K36334 K3600 SI VALVULA SALIDA COMPONENTE 2 ABIERTA 3 4 DI ZSC_K36351 K3600 SI NITROGENO INERTIZACION K3600 CERRADA 3 5 DI ZSO_K36351 K3600 SI NITROGENO INERTIZACION K3600 ABIERTA 3 6 DI ZSC_K36352 K3600 SI BARRIDO INERTIZACION K3600 CERRADA 3 7 DI ZSO_K36352 K3600 SI BARRIDO INERTIZACION K3600 ABIERTA 3 8 DI ZSC_K36360 K3600 SI FLUIDO TERMICO -20 A K3600 CERRADA 3 9 DI ZSO_K36360 K3600 SI FLUIDO TERMICO -20 A K3600 ABIERTA 3 10 DI ZSC_K36361 K3600 SI FLUIDO TERMICO +25 A K3600 CERRADA 3 11 DI ZSO_K36361 K3600 SI FLUIDO TERMICO +25 A K3600 ABIERTA 3 12 DI ZSC_K36362 K3600 SI FLUIDO TERMICO +110 A K3600 CERRADA Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 39 SLOT NÚM. TYPE TAG I/0 EQ. SI SERVICIO 3 13 DI ZSO_K36362 K3600 SI FLUIDO TERMICO +110 A K3600 ABIERTA 3 14 DI ZSC_K36363 K3600 SI SALIDA FLUIDO TERMICO -20 CERRADA 3 15 DI ZSO_K36363 K3600 SI SALIDA FLUIDO TERMICO -20 ABIERTA 3 16 DI ZSC_K36364 K3600 SI SALIDA FLUIDO TERMICO +25 CERRADA 3 17 DI ZSO_K36364 K3600 SI SALIDA FLUIDO TERMICO +25 ABIERTA 3 18 DI ZSC_K36365 K3600 SI SALIDA FLUIDO TERMICO +110 CERRADA 3 19 DI ZSO_K36365 K3600 SI SALIDA FLUIDO TERMICO +110 ABIERTA 3 20 DI LSAHH_K36601 K3600 SI NIVEL SEGURIDAD REACTOR K3600 3 21 DI RESERVA K3600 SI 3 22 DI ES_K386042 K3800 SI BLOQUEO PUERTA CENTRIFUGA K3800 PINZA ABIERTA 3 23 DI ES_K386043 K3800 SI BLOQUEO PUERTA CENTRIFUGA K3800 PINZA CERRADA 3 24 DI ES_K386062 K3800 SI SISTEMA ROTURA TORTA CENTRIFUGA K3800 ENTRADO 3 25 DI ES_K386063 K3800 SI SISTEMA ROTURA TORTA CENTRIFUGA K3800 SALIDO 3 26 DI HS_K38705 K3800 SI PARO EMERGENCIA K3800 3 27 DI HS_K38707 K3800 SI PREPARAR CARRO 3 28 DI LAHH_K38614 K3800 SI NIVEL DE MAXIMO DE MATRAZ RECOGIDA CENTR 3 29 DI LSH_K38606 K3800 SI NIVEL VACIAR MATRAZ K3840 3 30 DI LSL_K38606 K3800 SI NIVEL VACIAR MATRAZ K3840 3 31 DI TSH_K38602 K3800 SI TEMPERATURA MAXIMA CENTRAL HIDRAULICA 4 0 DI LSAHH_K38601 K3800 SI NIVEL SEGURIDAD DEPOSITO K3810 4 1 DI LSH_K38601 K3800 SI NIVEL DE MAXIMO CENTRAL HIDRAULICA 4 2 DI LSL_K38600 K3800 SI NIVEL DE MINIMO CENTRAL HIDRAULICA 4 3 DI PAH_K38603 K3800 SI PRESION ALTA CENTRAL HIDRAULICA (MANIOBR.) 4 4 DI ZSC_K38003 K3800 SI DISOLVENTE K3840 A RECUPERACION CERRADA 4 5 DI ZSO_K38003 K3800 SI DISOLVENTE K3840 A RECUPERACION ABIERTA 4 6 DI ZSC_K38305 K3800 SI VALVULA VENTEO ROTURA TORTA CERRADA 4 7 DI ZSO_K38305 K3800 SI VALVULA VENTEO ROTURA TORTA ABIERTA 4 8 DI ZSC_K38307 K3800 SI NITROGENO ROTURA TORTA CERRADA 4 9 DI ZSO_K38307 K3800 SI NITROGENO ROTURA TORTA ABIERTA 4 10 DI ZSC_K38313 K3800 SI VALVULA VENT. BARRIDO CARRO DESCARGA CERRADA 4 11 DI ZSO_K38313 K3800 SI VALVULA VENT. BARRIDO CARRO DESCARGA ABIERTA 4 12 DI ZSC_K38314 K3800 SI ENTRADA AGUA A DEPOSITO K3810 CERRADA 4 13 DI ZSO_K38314 K3800 SI ENTRADA AGUA A DEPOSITO K3810 ABIERTA 4 14 DI ZSC_K38316 K3800 SI VACIADO DEPOSITO K3810 CERRADA 4 15 DI ZSO_K38316 K3800 SI VACIADO DEPOSITO K3810 ABIERTA 4 16 DI ZSC_K38318 K3800 SI ENTRADA COMPONENTE 1 A DEPOSITO K3810 CERRADA 4 17 DI ZSO_K38318 K3800 SI ENTRADA COMPONENTE 1 A DEPOSITO K3810 ABIERTA 4 18 DI ZSC_K38320 K3800 SI VALVULA ESCURRIDOS CENTRIFUGA CERRADA 4 19 DI ZSO_K38320 K3800 SI VALVULA ESCURRIDOS CENTRIFUGA ABIERTA 4 20 DI ZSC_K38321 K3800 SI CIP DETRÁS CERRADA 4 21 DI ZSO_K38321 K3800 SI CIP DETRÁS ABIERTA 4 22 DI ZSC_K38322 K3800 SI CIP DELANTE CERRADA 4 23 DI ZSO_K38322 K3800 SI CIP DELANTE ABIERTA 4 24 DI ZSC_K38323 K3800 SI CIP ENTRADA INUNDACION CERRADA 4 25 DI ZSO_K38323 K3800 SI CIP ENTRADA INUNDACION ABIERTA 4 26 DI ZSC_K38324 K3800 SI LIMPIEZA SENSOR UFKR CERRADA 4 27 DI ZSO_K38324 K3800 SI LIMPIEZA SENSOR UFKR ABIERTA 4 28 DI ZSC_K38341 K3800 SI VALVULA SALIDA SOLIDOS CERRADA 4 29 DI ZSO_K38341 K3800 SI VALVULA SALIDA SOLIDOS ABIERTA 4 30 DI ZSC_K38500 K3800 SI VALVULA REG. PRESIÓN INERTIZACION CERRADA 4 31 DI ZSO_K38500 K3800 SI VALVULA REG. PRESIÓN INERTIZACION ABIERTA 6 0 DO RESET_EMERG_K38 K3800 No RESET EMERGENCIA K3800 (POR SOFTWARE) 6 1 DO SY_K386040 K3800 No DESBLOQUEO PUERTA CENTRIFUGA K3800 6 2 DO SY_K386041 K3800 No BLOQUEO PUERTA CENTRIFUGA K3800 6 3 DO SY_K386050 K3800 No SACAR RASCADOR CENTRIFUGA K3800 Pág. 40 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica SLOT NÚM. TYPE TAG I/0 EQ. SI SERVICIO 6 4 DO SY_K386051 K3800 No ENTRAR RASCADOR CENTRIFUGA K3800 6 5 DO SY_K386061 K3800 No SISTEMA ROTURA TORTA CENTRIFUGA K3800 6 6 DO ES_K386173 K3800 No HABILITAR UFKR CENTRIFUGA K3800 6 7 DO ES_K386174 K3800 No RESETEAR FALLO UFKR CENTRIFUGA K3800 6 8 DO INERTIZADA_K38 K3800 No CENTRIFUGA K3800 INERTIZADA 6 9 DO INERTIZAR_K38 K3800 No ORDEN INERTIZAR CENTRIFUGA K3800 6 10 DO ST_K38601_TESTEAR K3800 No ORDEN TEST ESTATICO VIBROCONTROL K3800 6 11 DO ST_K38601_DESACT K3800 No DESACTIVAR SALIDAS FISICAS ALARMAS VIBROCONTROL 6 12 DO SY_K38501 K3800 No BARRIDO CENTRIFUGA K3800 CON NITROGENO 6 13 DO SY_K385041 K3800 No NITROGENO INERTIZACION K3800 6 14 DO SY_K385042 K3800 No NITROGENO INERTIZACION K3800 6 15 DO SY_K38505 K3800 No BARRIDO DEPOSITO SOLIDOS K3800 NITROGENO 6 16 DO SY_K38506 K3800 No N2 A RASCADOR K38.605 (GENERAR PELICULA N2) 6 17 DO SY_K38400 K3800 No PASO PRESION CENTRAL HIDRAULICA 6 18 DO SY_K38401 K3800 No GRASA A EJE CENTRIFUGA K3800 6 19 DO RESERVA 6 20 DO RESERVA No 6 21 DO RESERVA No 6 22 DO RESERVA No 6 23 DO RESERVA No 6 24 DO RESERVA No 6 25 DO RESERVA No 6 26 DO RESERVA SI 6 27 DO SY_K38350 K3800 SI VALVULA RECIRCULAR DISOLVENTE A K3800 6 28 DO SY_K36301 K3600 SI VALVULA VACIADO REACTOR K3600 6 29 DO SY_K36302 K3600 SI BARRIDO CON NITROGENO REACTOR K3600 6 30 DO SY_K36304 K3600 SI ENTRADA COMPONENTE 1 A REACTOR K3600 6 31 DO SY_K36305 K3600 SI VALVULA CARGA AGUA PROCESO 7 0 DO SY_K36306 K3600 SI ENTRADA COMPONENTE 2 A REACTOR K3600 7 1 DO SY_K36307 K3600 SI VALVULA CARGA DIRECTA/BOLAS K3600 7 2 DO SY_K36311 K3600 SI VALVULA VENTEO 7 3 DO SY_K36312 K3600 SI LIMPIEZA CON AGUA REACTOR K3600 7 4 DO SY_K36326 K3600 SI VALVULA VENTEO (SIST. VACIO) 7 5 DO SY_K36328 K3600 SI VALVULA SALIDA AGUA REFRIG. DE K3608 7 6 DO SY_K36330 K3600 SI VALVULA A CONDENSADOR K3608 7 7 DO SY_K36331 K3600 SI VALVULA SALIDA PRODUCTO 7 8 DO SY_K36332 K3600 SI VALVULA RECIRCULACION PRODUCTO 7 9 DO SY_K36334 K3600 SI VALVULA SALIDA COMPONENTE 2 7 10 DO SY_K36351 K3600 SI NITROGENO INERTIZACION K3600 7 11 DO SY_K36352 K3600 SI BARRIDO INERTIZACION K3600 7 12 DO SY_K36360 K3600 SI FLUIDO TERMICO -20 A K3600 7 13 DO SY_K36361 K3600 SI FLUIDO TERMICO +25 A K3600 7 14 DO SY_K36362 K3600 SI FLUIDO TERMICO +110 A K3600 7 15 DO SY_K36363 K3600 SI SALIDA FLUIDO TERMICO -20 7 16 DO SY_K36364 K3600 SI SALIDA FLUIDO TERMICO +25 7 17 DO SY_K36365 K3600 SI SALIDA FLUIDO TERMICO +110 7 18 DO SY_K38003 K3800 SI DISOLVENTE K3840 A RECUPERACION 7 19 DO SY_K38305 K3800 SI VALVULA VENTEO ROTURA TORTA 7 20 DO SY_K38307 K3800 SI NITROGENO ROTURA TORTA 7 21 DO SY_K38313 K3800 SI VALVULA VENT. BARRIDO CARRO DESCARGA 7 22 DO SY_K38314 K3800 SI ENTRADA AGUA A DEPOSITO K3810 7 23 DO SY_K38316 K3800 SI VACIADO DEPOSITO K3810 7 24 DO SY_K38318 K3800 SI ENTRADA COMPONENTE 1 A DEPOSITO K3810 7 25 DO SY_K38320 K3800 SI VALVULA ESCURRIDOS CENTRIFUGA 7 26 DO SY_K38321 K3800 SI CIP DETRÁS Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 47 ofreciendo además unas elevadas prestaciones frente a ellas. En la planta donde se ha desarrollado el proyecto se utiliza la red Data-Highway plus. Los sistemas DH y DH+ son redes de área local (LAN). Mediante estas redes se conectan controladores programables, ordenadores y otros dispositivos para que puedan comunicarse e intercambiar datos entre ellos. Comunicación en DH+ La red DH+ usa el protocolo de paso del testigo para permitir que los nodos en la red transmitan mensajes por el cable. Con el protocolo de paso del testigo, sólo el nodo que posee el testigo puede transmitir mensajes. Un nodo es el maestro durante todo el tiempo que posee el testigo. Así es como rotan los nodos para tener la maestría de la red. Cuando un nodo ha enviado todos sus mensajes o usado todo su tiempo de mantención del testigo, pasa el testigo al nodo con la siguiente dirección más alta. El paso del testigo continúa de esta manera hasta que el testigo es pasado al nodo con la dirección más baja. Cuando el nodo con la dirección más baja ha terminado con el testigo, el ciclo vuelve a empezar. Componentes: Si se tiene una red DH+, se tiene que usar conectores de estación y cables de derivación, o cadenas de margaritas para conectar los dispositivos a la red: a) Cable troncal Æ El cable troncal es el bus, o la parte central del sistema de cables de la red. La longitud del cable troncal depende de la ubicación de los nodos en su red, sin embargo, la longitud máxima es de 3050 metros. b) Cable de derivación Æ Los cables de derivación conectan los nodos al cable troncal. La longitud de los cables de derivación depende de las necesidades específicas de la red, sin embargo, cada cable de derivación no debe tener más de 30.5 metros de largo. c) Conectores de estación Æ Los conectores de estación conectan los cables de derivación al cable troncal y también unen a los segmentos del cable troncal. Una red DH+ no puede tener más de 64 nodos. Cada conector de estación en el cable troncal cuenta como uno de esos nodos, aunque no haya un cable de derivación o dispositivo conectado a ese conector estación. Pág. 48 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica c) Redes de dispositivos o DeviceNet Los principales requisitos son: - Reducción de costes y tiempo de instalación - Sustitución del cableado - Tiempo de respuesta rápido - Diagnósticos y configuración - Tecnología abierta El coste total de un proyecto de automatización tiene una parte importante en la instalación y cableado de los dispositivos. Otro aspecto importante es la reducción, incluso la sustitución del cableado. Hoy en día es posible conectar dispositivos simples a redes de comunicación, ya que incorporan en su interior la interface para la red. Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 49 4.5.1. Características generales de una red DeviceNet Como su propio nombre indica, DeviceNet es un bus estándar de campo para comunicación entre dispositivos. DeviceNet es mucho más que una simple red de sensores, gracias a que permite integrar un amplio rango de dispositivos que van desde variadores de velocidad hasta botoneras y desde PLCs hasta dispositivos neumáticos. Debido a que DeviceNet está basado en el modelo Productor/Consumidor ofrece opciones de funcionamiento basadas en eventos de tiempo (las cuales incrementan el rendimiento de la red en general). DeviceNet permite configurar en tiempo real una serie de dispositivos en red. Los parámetros de la configuración pueden ser guardados en la memoria del ordenador para posteriormente transferir la información en caso de ser necesario reemplazar algún dispositivo, también es posible reemplazar dispositivos conectados a la red en funcionamiento sin afectar las comunicaciones. Ventajas de la red DeviceNet: - Reducción del coste de instalación - Reducción del tiempo de puesta en marcha - Reducción de los tiempos de paro, los diagnósticos de dispositivos permiten diseñar estrategias de mantenimiento preventivo. - Mayor productividad y calidad en los productos, los dispositivos pueden proporcionar más información, con mayor precisión y fiabilidad - Proporciona una instalación simple y flexible que no requiere unas herramientas especiales. - Integración de un amplio rango de dispositivos. Características físicas de la red DeviceNet - Topología de bus lineal, compuesta por una línea troncal y derivaciones - Número máximo de nodos = 64 - La longitud máxima de la línea troncal está directamente relacionada con la velocidad de transmisión y del tipo de cable - La longitud máxima de la línea de derivación únicamente depende de la velocidad de transmisión. - Se pueden realizar conexiones directas a dispositivos en la línea troncal, únicamente si al extraer el dispositivo no se provocan perturbaciones en la red. Pág. 50 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica - Configuración de dispositivos en tiempo real - Extracción y sustitución de dispositivos de la red en tensión - Paquetes de datos de 8 bytes - Alimentación y señal de comunicación en el mismo cable. - Velocidad seleccionable en función de la distancia 125 Kbps ÅÆ 500m 250 Kbps ÅÆ 250m 500 Kbps ÅÆ 100m Cableado de la red DeviceNet: El sistema de cableado DeviceNet utiliza una topología de línea troncal y línea de derivación. Los dispositivos se pueden conectar mediante tres tipos de cable: a) Cable redondo grueso Æ Dimensionado para 8A con un diámetro exterior de 12.2mm, utilizado generalmente como cable troncal en una red DeviceNet. Contiene cinco conductores: un par trenzado (rojo y negro) para 24V de alimentación, un par trenzado (azul y blanco) para señal y una malla. [6] b) Cable redondo delgado Æ Dimensionado para 3A, con un diámetro exterior de 6.9mm, conecta dispositivos a la línea de derivación DeviceNet mediante tomas de conexión. También puede utilizarse como cable troncal. Contiene cinco conductores: un par trenzado (rojo y negro) para 24V de alimentación, un par trenzado (azul y blanco) para señal y una malla. [6] Fig. 4.5.1 Cable redondo grueso Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 51 c) Cable plano Æ Tiene una guía física para evitar fallos de conexión. Las tres variaciones del cable KwikLink no disponen de blindaje y contienen cuatro conductores. El cable plano se usa exclusivamente para la línea troncal. Contiene cuatro conductores: un par (rojo y negro) para 24V de alimentación y un par (azul y blanco) para señal. El cable de derivación para sistemas KwikLink es un cable gris de 4 conductores sin blindaje. Solo se utiliza con sistemas de cable plano KwikLink Color cable Identificación cable Cable redondo Cable plano Blanco CAN H Señal Señal Azul CAN L Señal Señal Desnudo Drenaje Blindaje Negro VAlimentación Alimentación Rojo V+ Alimentación Alimentación Los finales de carrera son resistencias (Figura 4.5.3) que tienen como objetivo reducir las interferencias dentro de la red. La base de la resistencia cambiará dependiendo del tipo de cable (redondo o plano) y del tipo de conector (abierto o precintado) que se utilice [6]. Tabla 4.5.1 Cableado red DeviceNet Fig. 4.5.2 Cable redondo delgado Fig. 4.5.3 Resistencia terminadora de línea Pág. 52 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Es necesario poner resistencias de 120 Ohms con una tolerancia máxima de un 5%, también se puede utilizar una resistencia de 121 Ohms con una tolerancia máxima de un 1%. Las resistencias serán de un 1/4W y se tienen que conectar directamente entre el conductor blanco y el conductor azul del cable DeviceNet. Modelo de comunicación Modelos de acceso a la red Æ El acceso a una red se puede realizar mediante: a) Modelo Cliente/Servidor (Origen/Destino) El nodo Originador envía los datos individualmente a cada nodo Destinatario. Para enviar la misma información varias veces a diferentes destinos hay que enviar el paquete de datos cada vez. La sincronización entre los nodos es compleja ya que los datos llegan a cada nodo en instantes diferentes. b) Modelo Productor/Consumidor (Multicast) Este modelo pone la información accesible a todos los componentes de la red simultáneamente. Esto provoca que múltiples nodos pueden consumir información simultáneamente y que la sincronización de nodos sea fácil. DeviceNet está basado en este modelo y soporta múltiples modos de trabajo. Modos de trabajo: a) Master/Slave (Maestro/Esclavo) Un maestro, múltiples esclavos. Los dispositivos esclavos únicamente intercambian información con el dispositivo maestro. Cuando se habla de conexiones Master/Slave se está haciendo referencia a aquel conjunto de conexiones, donde los nodos que intervienen no son libres para escoger el tipo de conexión, simplemente quiere decir que la conexión está predefinida (Figura 4.5.4 [6]). Fig. 4.5.4 Modo Master/Slave Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 53 Permite trabajar con los siguientes modelos: • modo Poll: Cuando el dispositivo recibe información (normalmente las salidas), responde inmediatamente enviando su información (normalmente las entradas) Envío de un mensaje Poll: el mensaje se dirige hacia un dispositivo esclavo únicamente, el dispositivo master debe transmitir para cada uno de los dispositivos esclavos. Respuesta de un mensaje Poll: El dispositivo esclavo enviará los datos de entrada • modo Strobe: En un mismo ciclo se envía/recibe todos los datos de E/S de todos los dispositivos de la red. b) Multimaster (Multimaestro) Más de un maestro en el mismo sistema, cada maestro tiene su grupo de esclavos. Los dispositivos esclavos únicamente intercambian información con sus maestros (Figura 4.5.5 [6]). c) Change of State (Cambio de estado) Los dispositivos producen información únicamente cuando cambia su estado. El método de trabajo es eficiente porque reduce considerablemente el tráfico en la red, los dispositivos no desperdician recursos procesando información antigua (Figura 4.5.6 [6]). Fig. 4.5.5 Modo Multimaster Fig. 4.5.6 Modo Change of State Pág. 54 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica d) Cyclic (Cíclico) Los dispositivos producen información a frecuencia determinada por el usuario. La producción cíclica es eficiente porque la información se actualiza a la frecuencia apropiada para el dispositivo y aplicación. Se reserva ancho de banda para dispositivos con cambios muy rápidos y la información muestreada a intervalos fijos proporciona un mejor determinismo (Figura 4.5.7 [6]) e) Peer-to-Peer (entre iguales) Los dispositivos se tratan como iguales, libres de intercambiar información con cualquier dispositivo cuando lo necesiten (Figura 4.5.8 [6]). Fig. 4.5.7 Modo Cyclic Fig. 4.5.8 Modo Peer-to-Peer Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 55 Módulo escáner 1747-SDN para SLC-500 en DeviceNet El módulo escáner actúa como una interface entre la red DeviceNet y el procesador SLC-500. El escáner comunica con los dispositivos DeviceNet a través de la red para: - Leer entradas desde los dispositivos - Escribir las salidas a los dispositivos - Descargar información sobre la configuración - Monitorizar el estado operacional de un dispositivo La información que se intercambia incluye: - Información de E/S de dispositivos - Información de estado - Información de configuración El escáner (Figura 4.5.9 [6]) comunica con los dispositivos que están siendo muestreados mediante mensajes Strobe, Poll, cambio de estado y cíclico. Utiliza estos mensajes para solicitar o entregar información a cada uno de los dispositivos. La información recibida desde el procesador SLC 500, o información de salida, es organizada por el escáner y enviada a los dispositivos. Para conectar el módulo escáner a la línea de derivación DeviceNet, se conecta la línea de derivación DeviceNet al conector lineal de diez pines, igualando los colores del aislamiento del Fig. 4.5.9 Módulo escáner 1747-SDN Pág. 56 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica cable con los colores mostrados en la etiqueta, y se inserta este conector de diez pines en el conector del puerto DeviceNet del módulo escáner ubicado adecuadamente en el chasis del PLC (Figura 4.5.10 [6]). Para operar el módulo es necesario conectar la alimentación eléctrica y luego configurar y programar el procesador SLC para que se comunique con el módulo. Localización y corrección de fallos del módulo y la red El indicador de estado del módulo de dos colores (verde/rojo) muestra el estado del dispositivo según tabla 4.5.2. Indica si el dispositivo tiene alimentación eléctrica y si funciona correctamente: Si el indicador Entonces Acción a realizar Apagado No hay alimentación Conectar la alimentación eléctrica Está verde El dispositivo funciona normalmente No hacer nada Parpadea verde El dispositivo necesita configuración Configurar el dispositivo Parpadea rojo Hay una configuración no válida Verificar los posicionamientos de los microinterruptores Rojo El dispositivo tiene un error no recuperable Reemplazar el módulo El canal DeviceNet tiene un indicador de dos colores (verde/rojo) de estado de la red. La siguiente tabla 4.5.3 proporciona información sobre la resolución de problemas de la red de comunicación de canal DeviceNet: Fig. 4.5.10 Conexión del módulo escáner a la línea de derivación Tabla 4.5.2 Indicador de estado del módulo escáner Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 63 Por ejemplo, para el módulo del nodo 6, dentro de la opción ‘Advanced’ se asignan los 48 bits correspondientes del módulo a partir del bit 0 del word 6, tal y como se aprecia en la imagen 4.5.13: Fig. 4.5.12 Configuración escáner 1747-SDN en RSNetWorx Pág. 64 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Se debe asegurar que en el programa de control creado en RSLogix 500, se utilizan las direcciones correctas de los elementos anteriores de la red Device Net. Dentro de los archivos de la base de datos (entrada/salida) se crean estos elementos en su dirección correspondiente, introduciendo su tag y correspondiente descripción. Así por ejemplo, para la señal XSC_K38421, asignada a la entrada 1 del módulo 1734D-IB8xOB8 del nodo 14, según el mapeado efectuado para este módulo (entre I:11.3/8 y I:11.3/16) le corresponde la posición I:11.3/9 en la base de datos del programa de control, tal y como se aprecia en la imagen 4.5.14: Fig. 4.5.13 Configuración escáner 1747-SDN en RSNetWorx (II) Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 65 b) Configuración módulo NDNA-02 / ACS 600 Standard Variador K3800: - En pestaña General, asignar Node Adress=6 - En pestaña Parameters, asignar opciones por defecto, únicamente verificando que las opciones 8 y 9 tengan la opción Basic Speed, y las opciones 6 y 7 la opción Transparent (según indicaciones de la empresa farmacéutica) - En el programa de control en RSLogix hay que llevar a cabo una pequeña programación de configuración de este módulo. Para ello se requiere la información de las tablas 4.5.7 y 4.5.8 y del gráfico de estado (Figura 4.5.15) extraídos del manual de funcionamiento de este módulo [1]. Fig. 4.5.14 Asignación de señales de DeviceNet en RSLogix Pág. 66 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Word de control (salida) del módulo variador. El bit 3 es la orden de marcha del variador (siempre con el bit 0 activo) Tabla 4.5.7 Word de control módulo ACS 600 variador velocidad K3800 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 67 Word de estado del módulo variador. El bit 2 es la confirmación de marcha del proceso. Tabla 4.5.8 Word de estado módulo ACS 600 variador velocidad K3800 Pág. 68 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Fig. 4.5.15 Máquina de estado ACS 600 variador velocidad K3800 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 69 La tabla 4.5.7, proporciona información de los bits del código de control o salidas físicas del módulo. A destacar el bit 3, que es el que activa la orden de marcha. Es la salida física utilizada en el programa de control cuando se quiere activar el motor de la centrífuga. La tabla 4.5.8 facilita la información de los bits del código de estado o entradas físicas, destacando el bit 2 de confirmación de marcha y el bit 3 de alarma del motor de la centrífuga. La figura 4.5.15 muestra el funcionamiento interno del módulo ACS. Según esta figura la programación que se lleva a cabo es la activación de las transiciones indicadas, para que pueda desarrollarse el diagrama de estado de la máquina. Cuando se activa la señal de entrada ‘Ready to switch on’ (SW bit 0), activa la señal de salida ‘Ready to operate’ (CW bit 0). El diagrama de estado sigue su curso cuando se da una orden de marcha desde el programa de control (CW bit 3 de salida) y se recibe confirmación de marcha (SW bit 2). El resto de transiciones (CW bit 1, CW bit 2, CW bit 4, CW bit 5, CW bit 6, CW bit 10) son las que se dejan permanentemente activadas por programa para que se realice el desarrollo del diagrama de estados de forma correcta. Se ha introducido esta programación en el ‘LAD200-Gestión estructuras de control elementos’ del programa de control tal y como se muestra en la imagen 4.5.16: Fig. 4.5.16 Programación en RSLogix de la configuración del funcionamiento del ACS 600 Pág. 70 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica c) Configuración módulo RDNA-01 / ACS800 AGITK3800: - En pestaña General, asignar Node Adress=8 - En pestaña Parameters, asignar opciones por defecto, únicamente verificando que la opción 6 tenga el valor 21, y la opción 7 el valor 71, para trabajar con la comunicación ‘Extended Speed Control’ requerida por la empresa farmacéutica. Según el manual de funcionamiento de este módulo [2] y su protocolo de comunicación, la distribución de bits de este módulo es la siguiente: Para las señales de salida, el bit 0 del primer word, es la salida física de orden de marcha del agitador de la centrífuga, siendo el segundo word la consigna de velocidad. Para las señales de entrada, el bit 2 del primer word, es la entrada física de confirmación de marcha. El resto de bits no serán necesarios en el desarrollo del programa de control. En el programa de control debe asignarse la dirección correcta de estos bits, justamente la que se ha asignado en RSNetWorx en la configuración del módulo Scanner. Por ejemplo, para la orden de marcha, le corresponde la dirección O:11:1/0 (Figura 4.5.17): Tabla 4.5.9 Words de control y estado módulo ACS 800 variador velocidad K3600 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 71 d) Configuración módulos 1734D-IB8xOW8-2: - En pestaña General, asignar Node Adress=12 y Node Adress=14 en los dos módulos necesarios. No hay que realizar ningún otro tipo de configuración, sólo verificar que las direcciones mapeadas en la configuración del Scanner sean las programadas en el programa de control y que las conexiones físicas de las señales en los módulos sean las previstas según la tabla. e) Configuración módulo 1791D-8B8P 8 Sink In/8 Source Out: - En pestaña General, asignar Node Adress=16. No hay que realizar ningún otro tipo de configuración, sólo verificar que las direcciones mapeadas en la configuración del Scanner sean las programadas en el programa de control y que las conexiones físicas de las señales en los módulos sean las previstas según la tabla. Fig. 4.5.17 Asignación de señales del ACS 800 en RSLogix Pág. 72 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica f) Configuración interface 1784-PCD PCMCIA Interface: - En pestaña General, asignar Node Adress=62. No hay que realizar ningún otro tipo de configuración. La tarjeta interface sólo es necesaria para configurar la red y para acceder a ella a través de un PC cuando se requiera algún tipo de modificación. Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 79 Activar inertización Mostrar mensaje “Inertizando” (ESTADO 9) Activar señal inicia secuencia inertiz. Hardware: INERTIZAR_K38 (ESTADO 9) Abrir válvula inertización N2: SV K38.504 (ESTADO 9) Abrir válvula venteo centrífuga: SV K38.500 (ESTADO 9) Abrir válvula barrido centrífuga: SV K38.501 (ESTADO 9) Comprobaciones centrifuga inertizada por software Comprobar válvula venteo centrifuga abierta ZSO_K38500 = ON (TRANSICIÓN ESTADO 9 A ESTADO 10) Resetear tiempo 1, tiempo 2, tiempo 3, tiempo 4 y tiempo 5 (ESTADO 10) Los 7 bucles de condición que vienen a continuación se tienen que ejecutar en paralelo. Si señal hardware centr. inertizando INERT_INI_K38 = 1 (DECLARACIÓN DE TIMERS) Activar tiempo 1 (cada vez que INERT_INI_K38 = 0 se retiene el temporizador) Si no hay caudal mínimo inertización: FSL_K38709 = 0 (DECLARACIÓN DE TIMERS) Activar tiempo 2 (cada vez que FSL_K38709 = 1 se resetea el temporizador) Si tiempo 2 terminado (tiempo 2 >= PG3805) (ESTADO 10 Y TRANS. DE ESTADO 10 A ESTADO 11) Alarma FA_INER_BAJO_CAUDAL “Fallo inertización por caudal N2 bajo” (ESTADO 11) Cerrar válvula inertización N2: SV K38.504 (ESTADO 14) Cerrar válvula barrido centrífuga SV K38.501 (ESTADO 14) Cerrar válvula venteo centrífuga: SV K38.500 (ESTADO 14) Desactivar INERTIZAR_K38 (ESTADO 14) Debe volver a empezarse la operación Inicialización (FIN DE FASE) Si presión baja inertización: PISAL_K38708 = 0 (DECLARACIÓN DE TIMERS) Activar tiempo 3 (cada vez que PISAL_K38708 = 1 se resetea el temporizador) Si tiempo 3 terminado (tiempo 3 >= PG3806) (ESTADO 10 Y TRANS. DE ESTADO 10 A ESTADO 12) Alarma FA_INER_BAJA_PRESION “Fallo inertización por presión baja” (ESTADO 12) Cerrar válvula inertización N2: SV K38.504 (ESTADO 14) Cerrar válvula barrido centrífuga: SV K38.501 (ESTADO 14) Cerrar válvula venteo centrífuga: SV K38.500 (ESTADO 14) Desactivar INERTIZAR_K38 (ESTADO 14) Debe volver a empezarse la operación Inicialización (FIN DE FASE) Si presión mínima centrífuga: PSL_K38601 = 0 (DECLARACIÓN DE TIMERS) Activar tiempo 4 (cada vez que PSL_K38601 = 1 se resetea el temporizador) Si tiempo 4 terminado (tiempo 4 >= PG3806) (ESTADO 10 Y TRANS. DE ESTADO 10 A ESTADO 13) Alarma FA_INER_BAJA_PRESION “Fallo inertización por presión baja” (ESTADO 13) Cerrar válvula inertización N2: SV K38.504 (ESTADO 14) Cerrar válvula barrido centrífuga: SV K38.501 (ESTADO 14) Cerrar válvula venteo centrífuga: SV K38.500 (ESTADO 14) Desactivar INERTIZAR_K38 (ESTADO 14) Debe volver a empezarse la operación Inicialización (FIN DE FASE) Si FSL K38.709 = 1 && PISAL_K38708 = 1 && PSL_K38601 = 1 (DECLARACIÓN DE TIMERS) Activar tiempo 5 (cada vez que alguna de las tres señales pase a 0 se retiene el temporizador) Si valor absoluto (tiempo 1 – tiempo 5) > 120 seg. (TRANSICIÓN DE ESTADO 10 A ESTADO 15) Alarma FA_INER_DIF_TIEMP “Fallo inertización por dif. máx. tiempo soft y hard” (ESTADO 15) Desactivar INERTIZAR_K38 (ESTADO 15) Debe volver a empezarse la operación Inicialización (FIN DE FASE) Si tiempo 5 terminado (tiempo 5 >= PG3804) AND INERTIZADA_OK_K38 = 1 (inertiz. hard OK) (ESTADO 10 Y TRANSICIÓN DE ESTADO 10 A ESTADO 16) Fig. 5.1.6 Especificación fase ‘Inicialización K3800’ (II) Pág. 80 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica En forma de grafcet el desarrollo anterior queda de la siguiente forma (Figura 5.1.7): 5 6 TF3_0.PRE=5 RES(TF3_0) TF3_0/DN 7 XSR_K38001 TF3_0.PRE=3 RES(TF3_0) TF3_0/DN 8 /XSR_K38001 XSA_K38001 9 K3800_INERT_STS=129 INERTIZAR_K38=1 /K3800_INERT SY_K38504_AUT SY_K38504_SPA /SY _K38504_ALR SY_K38500_AUT SY_K38500_SPA /SY _K38500_ALR SY_K38501_AUT SY_K38501_SPA /SY _K38501_ALR SY_K38500_PVO 10 RES(TF3_0A) TF3_0B.PRE=PG3805 RES(TF3_0B) TF3_0C.PRE=PG3806 RES(TF3_0C) TF3_0D.PRE=PG3806 RES(TF3_0D) TF3_0E.PRE=PG3804 RES(TF3_0E) TF3_0B/DN 11 K3800_INERT_STS=62 TF3_0C/DN 12 K3800_INERT_STS=63 TF3_0D/DN 13 K3800_INERT_STS=63 11 1 14 INERTIZAR_K38=0 SY_K38504_AUT /SY _K38504_SPA SY_K38501_AUT /SY _K38501_SPA SY_K38500_AUT /SY _K38500_SPA K3800_00_HELD /K3800_00_RUN 1 15 K3800_INERT_STS=64 INERTIZAR_K38=0 K3800_00_HELD /K3800_00_RUN ABS (TF3_0A.PRE-TF3_0E.PRE) > 120 1 16 TF3_0E/DN && INERTIZADA_OK_K38 Para el resto de la especificación de esta fase: Fig. 5.1.7 Grafcet fase ‘Inicialización K3800’ (II) Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 81 Centrífuga inertizada Cerrar válvula barrido centrífuga: SV K38.501 (ESTADO 16) Si presión inferior a máximo: PISAH_K38708 = 1 (CONDICIÓN EN ESTADO 17) Cerrar válvula venteo centrifuga: SV K38.500 Activar memoria K3800_INERT (ESTADO 17) Desactivar INERTIZAR_K38 (ESTADO 17) Puesta en marcha central hidráulica y bomba grasa Activar central hidráulica: SM K3804.1 (ESTADO 17) Activar memoria ACT_BOMB_GRASA = ON (ESTADO 17) Esperar central hidráulica activada SM K3804.1 = ON (TRANSICIÓN DE ESTADO 17 A ESTADO 18) Test dinámico del vibrocontrol Mostrar mensaje “Test dinámico vibrocontrol” (ESTADO 23 SIN TRANSICIÓN PREVIA) Colocar variador en automático: SM K3800.1_AUT = ON (ESTADO 23) Arrancar motor centrífuga: XSM_K38001 = ON (ESTADO 23) Consigna velocidad = 1520 rpm: XSO_K38001 = 1520 rpm (ESTADO 23) Activa tiempo 1 (20 segundos) (ESTADO 23) Si no termina tiempo 1 && ST_K38601 > 0.5 mm/s && CM_K38001 > 100 rpm (TRANSICION DE ESTADO 23 A ESTADO 24) Desactiva tiempo 1 (ESTADO 24) Mostrar mensaje “Test dinámico vibrocontrol OK” (ESTADO 24) Consigna velocidad = 100 rpm: XSO_K38001 = 100 rpm (ESTADO 24) Esperar 5 seg. (ESTADO 24 Y TRANSICIÓN DE TIMER A ESTADO 25) Resetear mensaje “Test dinámico vibrocontrol OK” (ESTADO 25) Finalizar operación (FIN DE FASE) Si tiempo 1 terminado (TRANSICIÓN DE ESTADO 23 A ESTADO 26) Detener centrífuga XSM_K38001 = OFF (ESTADO 26) Consigna velocidad XSO_K38001 = 0 rpm (ESTADO 26) Parar Grupo hidráulico SM K3804.1 (ESTADO 20 SIN TRANSICIÓN PREVIA DESDE ESTADO 26) Desactivar memoria ACT_BOMB_GRASA = OFF (ESTADO 26) Desactivar válvula inertización SV K38.504 (ESTADO 26) Cerrar válvula barrido SV K38.501 (ESTADO 26) Abrir válvula venteo SV K38.500 (ESTADO 26) Esperar PISAL K38.708 = 0 (TRANSICIÓN DE ESTADO 26 A ESTADO 27) Esperar tiempo PG3818 (ESTADO 27 Y TRANSICIÓN DE TIMER A ESTADO 28) Cerrar válvula venteo SV K38.500 (ESTADO 28) Debe volver a empezarse la operación de inicialización (FIN DE FASE) Desarrollado en forma de Grafcet:: Fig. 5.1.8 Especificación fase ‘Inicialización K3800’ (III) Pág. 82 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica 10 16 SY_K38501_AUT /SY_K38501_SPA 1 17 IF (PISAH_K38708) { SY_K38500_AUT /SY_K3800_SPA } K3800_INERT /INERTIZAR_K38 XSM_K38041_AUT XSM_K38041_SPA ACT_BOMB_GRASA XSM_K38041_PVO && XSM_K38051_PVO 18 1 23 K3800_INERT_STS=66 XSM_K38001_AUT XSM_K38001_ON XSU_K38001=1520 rpm TF3_0.PRE=20 RES(TF3_0) 20 /ACT_BOMB_GRASA XSM_K38051_AUT /XSM_K38051_SPA XSM_K38041_AUT /XSM_K38041_SPA SY_K38504_AUT /SY_K38504_SPA /SY_K38504_ALR SY_K38501_AUT /SY_K38501_SPA /SY_K38501_ALR SY_K38500_AUT SY_K38500_SPA /SY_K38500_ALR /PISAL_K38708 21 TF3_0.PRE=PG3818 RES(TF3_0) TF3_0/DN 22 SY_K38500_AUT /SY_K38500_SPA /SY_K38500_ALR K3800_00_HELD /K3800_00_RUN 1 26 ST_K38601>0,5 mm/s && CM_K38001>100 rpm 24 K3800_INERT_STS=67 XSO_K38001=100 rpm TF3_0.PRE=5 RES(TF3_0) TF3_0/DN 25 K3800_INERT_STS=0 1 TF3_0/DN 26 XSM_K38001_AUT /XSM_K38001_SPA XSO_K38001=0 20 En el Anexo A se adjuntan todos los grafcets desarrollados para cada una de las fases de control. Fig. 5.1.9 Grafcet fase ‘Inicialización K3800’ (III) Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 83 5.2. Programación del sistema de control 5.2.1. Metodología y instrucciones de programación El software utilizado para llevar a cabo el programa de control ha sido RSLogix 500, de Rockwell Software, el mismo proveedor del PLC utilizado. Se trata de una programación gráfica, en forma de escalera, de una apariencia y gestión similar a la de los grafcets creados. Dentro del menú global de comandos de este software de programación, las instrucciones utilizadas más habitualmente en el desarrollo del sistema de control son las que se reflejan en la tabla 5.2.1, donde aparece el símbolo identificativo de la instrucción y una breve descripción de su función. Símbolo Instrucción Descripción XIC Si el valor del tag o dirección de la base de datos asignada a este símbolo es 1, entonces realiza las operaciones que se encuentran a continuación en función de este valor XIO Si el valor del tag o dirección de la base de datos asignada a este símbolo es 0, entonces realiza las operaciones que se encuentran a continuación en función de este valor OTL Pone a 1 el valor del tag asignado OTU Pone a 0 el valor del tag asignado OTE El valor del tag asignado pasa a 1 mientras se cumple la condición que lo precede TON A ctiva un temporizador con el tiempo que se le asigna a Preset RES Resetea el temporizador que se asigne RTO Temporizador que retiene su valor cuando no se cumple una condición que lo precede Pág. 84 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Símbolo Instrucción Descripción EQU Cumple la condición cuando el valor asignado a A es igual al de B NEQ Cumple la condición cuando el valor asignado a A es diferente al de B GRT Cumple la condición cuando el valor asignado a A es mayor al de B LEQ Cumple la condición cuando el valor asignado a A es menor al de B ADD Suma los valores de A y B y anota el resultado en Destino SUB Resta los valores de A y B y anota el resultado en Destino MOV Mueve el valor indicado al destino deseado CPT Anota en el destino el valor del cálculo introducido en la expresión La programación se ha realizado con el siguiente procedimiento. En cada archivo de programa creado en RSLogix se programa línea a línea (rung a rung), escogiendo las instrucciones deseadas en los menús correspondientes de la barra de tareas. Normalmente en cada línea de programa se impone una condición, que es la que permite que se ejecuten las operaciones que se encuentran a continuación. Si no se cumple la condición, el ciclo de scan pasa a ejecutar la siguiente línea de programa y así sucesivamente. La figura 5.2.1 muestra un ejemplo de una línea de programa. Si se cumplen las dos condiciones iniciales (tag asignado a XIC=1 y A=B) se realizan las 3 operaciones indicadas. Las condiciones equivaldrían a las transiciones de los grafcets, mientras que las operaciones representan los estados de éstos. Si no se cumplen las condiciones no se realizan dichas Tabla 5.2.1 Comandos programación de RSLogix Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 85 operaciones y el programa sigue leyendo el conjunto de instrucciones hasta que haya una modificación de las condiciones iniciales que permita llevar a cabo la realización de ésta, en alguno de los ciclos de scan posteriores. Las condiciones iniciales pueden expresarse en forma de ‘I’ lógica o de ‘O’ lógica. En el ejemplo anterior deben cumplirse las 2 condiciones (‘I’ lógica), pero también puede darse el siguiente caso: Sólo con que se cumpla una de las 2 condiciones indicadas en la figura 5.2.2 pasan a ejecutarse los comandos asociados. Para la programación de las fases, se crea un archivo binario de estado en la base de datos para cada una de ellas. Estos bits de estado corresponderían a la numeración de cada uno de los estados de la fase en su correspondiente grafcet. Cada línea de programa de una fase, tiene como condición inicial que ese estado esté activo, para que se lleven a cabo las operaciones indicadas. Ese estado lo activa uno anterior o posterior a él. Dentro de las operaciones a realizar también debe desactivarse el estado y activar el siguiente que le corresponda según el grafcet. A modo de ejemplo: Fig. 5.2.1 Línea de programación en RSLogix (‘I’ lógica) Fig. 5.2.2 Línea de programación en RSLogix (‘O’ lógica) Pág. 86 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Según el ejemplo de la figura 5.2.3, cuando el estado 2 haya sido activado por algún otro estado, y se cumpla la condición PISAL_K38708=0 (transición posterior al estado 2 en el grafcet) se realizan las operaciones indicadas, en este caso la activación de un temporizador de tiempo aportado por N11:72 (word de DeltaV) y su correspondiente reseteo de inicialización. Al mismo tiempo se deshabilita el estado en el que se encuentra el programa y se activa el siguiente estado que corresponda. De esta forma se evita que este estado se esté ejecutando continuamente en cada ciclo de scan y se repitan las operaciones indicadas. En el ejemplo no tendría sentido que el timer fuese inicializado y reseteado cada vez que el programa RSLogix hace el ciclo de lectura de todas las líneas de programación. Un estado puede apuntar a más de un estado según las diferentes condiciones de transición que puedan aparecer. La forma de programar estas ramificaciones del grafcet sería como la que se muestra en la figura 5.2.4. En un estado nos encontramos con dos posibles transiciones. Según cuál de ellas se cumpla se realizarán unas instrucciones u otras y se accederá al estado que le corresponda según el grafcet realizado a partir de la especificación funcional del proceso: Fig. 5.2.3 Condición de estado en línea de programa Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 87 La siguiente imagen 5.2.5 muestra el fichero de estados de una fase cualquiera de la base de datos, utilizado para la programación de dicha fase. Cada word está formado por 16 bits, por lo que si la fase tiene más de 16 estados deben utilizarse más words dentro del archivo. En la imagen aparece señalado el bit B133:0/5, que corresponde al estado 5. El estado 16 del grafcet pertenecería al segundo word, en el bit B133:1/0. Fig. 5.2.4 Ramificación de estados en línea de programa Fig. 5.2.5 Words de estados en base de datos de RSLogix Pág. 88 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Instrucciones programación En esta sección se indica como se lleva a cabo la programación de todos los tipos de órdenes y comandos que aparecen en la especificación del sistema de control, así como un ejemplo gráfico extraído del programa creado, según tabla 5.2.2: Cerrar válvula/motor Se activa el bit AUT de la válvula/motor en concreto, para que el PLC tenga control sobre ella, y se desactiva el bit SPA. La rutina de funcionamiento de elementos standard 5.2.5 determinará la actuación sobre la salida física digital Abrir válvula/motor Se activa el bit AUT de la válvula/motor en concreto, para que el PLC tenga control sobre ella, y se activa el bit SPA. La rutina de funcionamiento de elementos estándar 5.2.5 determinará la actuación sobre la salida física digital Comprobar/esperar válvula/motor abierta/cerrada Debe cumplirse que el bit PVO=1 (válvula abierta) o PVC=1 (válvula cerrada). Estos valores los escribe la rutina de elementos estándar 5.2.5 a partir del valor de las entradas digitales. La instrucción se programa con el comando XIC Activar bit Mediante la instrucción OTL se pone a 1 o ON el bit deseado de la base de datos Desactivar bit Mediante la instrucción OTU se pone a 0 o OFF el bit deseado de la base de datos Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 95 9) LAD 11 – FASE 1-1 Programación de la fase ‘Llenado K3600’ a partir de la especificación de control y su correspondiente Grafcet creado. 10) LAD 12 – FASE 1-2 Programación de la fase ‘Agitación K3600’ a partir de la especificación de control y su correspondiente Grafcet creado. 11) LAD 13 – FASE 1-3 Programación de la fase ‘Espera K3600’ a partir de la especificación de control y su correspondiente Grafcet creado. 12) LAD 14 – FASE 1-4 Programación de la fase ‘Control temperatura K3600’ a partir de la especificación de control y su correspondiente Grafcet creado. 13) LAD 15 – FASE 1-5 Programación de la fase ‘Inicio centrifugación K3600’ a partir de la especificación de control y su correspondiente Grafcet creado. 14) LAD 16– FASE 1-6 Programación de la fase ‘Espera fin de lote K3600’ a partir de la especificación de control y su correspondiente Grafcet creado. 15) LAD 17 – FASE 1-7 Programación de la fase ‘Desinertización K3600’ a partir de la especificación de control y su correspondiente Grafcet creado. 16) LAD 18 – FASE 1-8 Programación de la fase ‘Carga K3600’ a partir de la especificación de control y su correspondiente Grafcet creado. 17) LAD 21 – FASE 1-11 Programación de la fase ‘Reflujo K3600’ a partir de la especificación de control y su correspondiente Grafcet creado. 18) LAD 22 – FASE 1-12 Programación de la fase ‘Destilación K3600’ a partir de la especificación de control y su correspondiente Grafcet creado. 19) LAD 23 – FASE 1-13 Programación de la fase ‘Control temperatura sin regulación K3600’ a partir de la Pág. 96 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica especificación de control y su correspondiente Grafcet creado. 20) LAD 24 – FASE 1-14 Programación de la fase ‘Trasvase desde K3600’ a partir de la especificación de control y su correspondiente Grafcet creado. 21) LAD 30 – FASE 3-0 Programación de la fase ‘Inicialización K3800’ a partir de la especificación de control y su correspondiente Grafcet creado. 22) LAD 32 – FASE 3-2 Programación de la fase ‘Espera inicio centrifugación K3800’ a partir de la especificación de control y su correspondiente Grafcet creado. 23) LAD 33 – FASE 3-3 Programación de la fase ‘Llenado K3800’ a partir de la especificación de control y su correspondiente Grafcet creado. 24) LAD 34 – FASE 3-4 Programación de la fase ‘Escurrido K3800’ a partir de la especificación de control y su correspondiente Grafcet creado. 25) LAD 35 – FASE 3-5 Programación de la fase ‘Lavado K3800’ a partir de la especificación de control y su correspondiente Grafcet creado. 26) LAD 36 – FASE 3-6 Programación de la fase ‘Escurrido final K3800’ a partir de la especificación de control y su correspondiente Grafcet creado. 27) LAD 37 – FASE 3-7 Programación de la fase ‘Rascado K3800’ a partir de la especificación de control y su correspondiente Grafcet creado. 28) LAD 38 – FASE 3-8 Programación de la fase ‘Rotura torta K3800’ a partir de la especificación de control y su correspondiente Grafcet creado. 29) LAD 39 – FASE 3-9 Programación de la fase ‘Paro K3800’ a partir de la especificación de control y su correspondiente Grafcet creado. Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 97 30) LAD 40 – FASE 3-10 Programación de la fase ‘CIP K3800’ a partir de la especificación de control y su correspondiente Grafcet creado. 31) LAD 41 - FASE 4-1 Programación de la fase ‘Vaciado matraz K3840’ a partir de la especificación de control y su correspondiente Grafcet creado. 32) LAD 42 - FASE 4-2 Programación de la fase ‘Paro centrífuga K3800’ a partir de la especificación de control y su correspondiente Grafcet creado. 33) LAD 43 - FASE 4-3 Programación de la fase ‘Preparar recipiente recogida sólidos’ a partir de la especificación de control y su correspondiente Grafcet creado. 34) LAD 44 - FASE 4-4A Programación de la fase ‘Calentar/Enfriar K3600’ a partir de la especificación de control y su correspondiente Grafcet creado. 35) LAD 46 - FASE 4-6 Programación de la fase ‘Regulación de la inertización K3800’ a partir de la especificación de control y su correspondiente Grafcet creado. 36) LAD 47 - FASE 4-7 Programación de la fase ‘Preparación depósito K3810’ a partir de la especificación de control y su correspondiente Grafcet creado. 37) LAD 49 - FASE 4-8 Programación de la fase ‘Regulación inertización K3600’ a partir de la especificación de control y su correspondiente Grafcet creado. 38) LAD 51 - FASE 4-9 Programación de la fase ‘Control temperatura sin regulación K3600’ a partir de la especificación de control y su correspondiente Grafcet creado. 39) LAD 52 - FASE 4-4B Programación de la fase ‘Selección glicol K3600’ a partir de la especificación de control y su correspondiente Grafcet creado. 40) LAD 53 - FASE 4-4C Programación de la fase ‘Control válvulas temperatura K3600’ a partir de la especificación de control y su correspondiente Grafcet creado. Pág. 98 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica 41) LAD 58 - FASE 4-10 Programación de la fase ‘Funcionamiento bomba grasa K3800’ a partir de la especificación de control y su correspondiente Grafcet creado. 42) LAD 60 – STI-CAUDAL Cálculos efectuados para determinar la interrupción o no de la integración del caudal 43) LAD 61 – ILK_DET Se programa la detección y generación de enclavamientos según especificaciones de control. Se detalla en el apartado 5.2.3 44) LAD 62 – ILK_ACT Se programan las actuaciones de los enclavamientos sobre los elementos de la planta según especificaciones de control. Se detalla en el apartado 5.2.3 45) LAD 69 – RESUM_DATA Recopilación de datos de temperaturas, contadores... obtenidos en algunas fases que pueden ser útiles para el desarrollo de otras fases del propio programa. 46) LAD 72 - FASE 4-19 Programación de la fase ‘Regulación de reflujo’ a partir de la especificación de control y su correspondiente Grafcet creado. 47) LAD 197 – MAP_I Mapeado de las entradas físicas al PLC. Se desarrolla en el apartado 5.2.4 48) LAD 198 – MAP_O Mapeado de las salidas físicas del PLC. Se desarrolla en el apartado 5.2.4 49) LAD 199 – MAP DELTAV Mapeado de los bits y words de comunicación entre el PLC y DeltaV. Se desarrolla en el apartado 5.2.4 50) LAD 200 – ESTR-CRTL Incluye la siguiente programación: - Bucle de control y actuación de elementos estándar (válvulas, bombas y motores) Comentado en el apartado 5.2.5 - Control de Set Point de velocidades en reactor y centrífuga - Consigna control temperatura reactor K3600 - Control apertura válvula SV_K38400 - Control del variador de la centrífuga ACS600 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 99 51) LAD 201 – PID Gestión del PID que regula la temperatura del reactor K3600. Se comenta en el apartado 5.2.9 52) LAD 241 – CI_K3600 Programación de las condiciones iniciales que rigen y condicionan el lanzamiento de cada una de las fases que implican al reactor K3600 53) LAD 242 – CI_K3800 Programación de las condiciones iniciales que rigen y condicionan el lanzamiento de cada una de las fases que implican a la centrífuga K3800 54) LAD 243 – CI_ETC Programación de las condiciones iniciales que rigen y condicionan el lanzamiento de cada una de las fases adicionales del sistema. 55) LAD 251 – TSTP3600 Complementa la programación del lad ‘Gestor3600’. Sirve para comprobar que el número de parámetros y número de fase que escribe Delta V para lanzar una fase, coincide con el esperado por el PLC. En el caso que no fuera así daría un error en el desarrollo del grafcet del ‘Gestor K3600’. Se comenta en 5.2.8 56) LAD 252 – TSTP3800 Complementa la programación del lad ‘Gestor3800’. Sirve para comprobar que el número de parámetros y número de fase que escribe Delta V para lanzar una fase, coincide con el esperado por el PLC. En el caso que no fuera así daría un error en el desarrollo del grafcet del ‘Gestor K3800’. Se comenta en 5.2.8 57) LAD 253 – TSTPETC Complementa la programación del lad ‘GestorETC’. Sirve para comprobar que el número de parámetros y número de fase que escribe Delta V para lanzar una fase, coincide con el esperado por el PLC. En el caso que no fuera así daría un error en el desarrollo del grafcet del ‘Gestor ETC’. Se comenta en 5.2.8 Pág. 100 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Base de datos A lo largo del desarrollo del programa de control se han ido creando los diferentes archivos dentro de la base de datos que han sido necesarios para la correcta programación del sistema de control, con el conjunto de tags utilizados. De entrada, al iniciar un nuevo programa en el software RSLogix 500 aparecen por defecto un archivo de datos de cada uno de los diferentes tipos que ofrece este software de programación: - Archivo de señales de entrada (O0) - Archivo de señales de salida (I1) - Archivo de estado (S2) - Archivo de datos binario (B3) - Archivo de temporizadores (T4) - Archivo de contadores (C5) - Archivo de control (R6) - Archivo de datos integrales (N7) - Archivo de datos flotantes (F8) Estas carpetas se pueden apreciar en la estructura arbolada del programa de control de la siguiente imagen: Fig. 5.2.10 Archivos de datos Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 101 Además de estos archivos que aparecen por defecto se pueden ir creando de nuevos, pulsando sobre la carpeta ‘Data Files/New’, donde aparece una ventana donde se puede escoger el tipo de fichero que se desea crear, asignarle un nombre (file y name) y el tamaño de este archivo (elements), tal y como se aprecia la figura 5.2.11: De todos los ficheros de datos que se han creado algunos han sido genéricos para el programa de control, mientras que algunos se han creado especialmente por algún motivo y para tener acceso a ellos con más claridad y facilidad, o bien para clasificarlos con cierto orden. Destacan entre todos estos ficheros los siguientes: - O0 SALIDA Æ Archivo de salidas al PLC. Se configura y asignan señales según los módulos utilizados y su asignación a los slots del PLC realizada, según apartado 4.3 - I1 ENTRADA Æ Archivo de entradas al PLC. Se configura y asignan señales según los módulos utilizados y su asignación a los slots del PLC realizada, según apartado 4.3 - N9 UFKR_PARAM Æ Archivo de datos para el control del elemento UFKR - N10 TO_DV Æ Archivo para la transmisión de información del PLC al DCS Delta V. Toda la información que deba ser gestionada por Delta V o visualizada por Scada debe escribirse en este fichero en el programa del PLC para que pueda acceder a ella el DCS a través de la interface de comunicación. Fig. 5.2.11 Creación de un nuevo archivo de datos Pág. 102 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica - N11 FROM_DV Æ Archivo para la transmisión de información del DCS Delta V al PLC. Todos los datos que sean necesarios en el programa de control para su desarrollo y que deban ser aportados por el DCS, se escriben en este fichero, al igual que las órdenes de intervención directa sobre los elementos. - N12 PAR_FASES Æ Archivo creado para la escritura de datos necesarios en el lanzamiento de fases del programa de control desde el gestor de recetas batch de Delta V. - N17 PFSE3800, N18 PFSEETC, N84 PFSE3600 Æ Archivos auxiliares a N12, donde se copian los valores de los parámetros escritos por DeltaV en N12, según sean fases de reactor, centrífuga o fases etc, para su manipulación y uso durante el desarrollo de la fase en ejecución. En la programación de fases, los parámetros se toman de estos archivos, ya que el gestor los copia en ellos según su correspondiente grafcet. - N40 NPK3600, N41 NPK3800, N42 NPETC Æ En estos archivos se introducen el número de parámetros que requiere cada una de las fases del programa de control. Cuando se lanza una fase desde el gestor de Delta V, se escribe el número de parámetros de fase en uno de los words habilitados para ello. En el gestor de comunicación, hay una rutina ‘Test de parámetros’ donde se compara si coinciden ambos números, el escrito por DCS, con el introducido en el PLC en estos archivos. - B60 ENCLAV_K38, B91 ENCLAV_K36 Æ Archivos binarios donde se asignan bits de activación de los diferentes enclavamientos de la especificación funcional. - T61 T_ENCLAV_K38, T92 T_ENCLAV_K36 Æ Archivos de temporizadores utilizados en la detección de enclavamientos (LAD 61) - T76 TEMP_K36 Æ Temporizadores utilizados en las fases de control del reactor K3600 - B98 XGESTOR36, B102 XGESTOR38, B104 XGESTORETC Æ Archivos binarios de estado del desarrollo de los gestores batch. - B99 CTRLK3600, B103 CTRLK3800, B105 CTRLETC Æ Archivos binarios de control, estado y comunicación entre el PLC y el gestor de cada una las fases del programa de control. - De B110 a B164 Æ Archivos binarios de estado, uno para cada una de las fases del sistema de control. El bit de estado se hace coincidir con el que se le ha asignado en su correspondiente grafcet. - B200 CTRL_STD Æ Archivo binario donde a cada word de 16 bits se le asigna una válvula, bomba o motor. Cada bit con un significado concreto. Se utiliza para llevar a Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 103 cabo el control de todos estos elementos a partir de la rutina indexada creada en el LAD200 y desarrollada en el apartado 5.2.5 - B204 CTRL_SPEC Æ Se utiliza para el tratamiento de consignas de velocidad, tanto para el agitador del reactor como para la centrífuga. - B226 CTRL_SPII Æ Se utiliza para el control de temperatura del reactor. - N228 PID_DATA Æ Utilizado para los parámetros del PID para el control de temperatura del reactor. Durante el desarrollo del programa de control se van creando tags y archivos de datos en la base de datos cuando así se requiera. Pág. 104 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica 5.2.3. Enclavamientos generales de seguridad En la especificación funcional del sistema de control aparece un listado de enclavamientos de seguridad. Cuando se cumplen ciertas condiciones, deben realizarse una serie de pasos y operaciones con tal de mantener y asegurar la seguridad del sistema de control y de los elementos que forman parte de él. Estas condiciones están claramente definidas y deben tener absoluta prioridad en la programación del PLC y por tanto en su actuación sobre los elementos. Por lo tanto en LAD 2-Principal se ejecuta la subrutina al final del ciclo de scán, de esta forma la actuación sobre los elementos de las diferentes fases queda en función de las condiciones que impongan finalmente los enclavamientos de seguridad. Dichos enclavamientos afectan tanto al reactor de espera como a la centrífuga, así como al conjunto de elementos que forman parte del sistema. Las condiciones que activan estos enclavamientos son los siguientes: a) Reactor K3600: - Enclavamiento si nivel máximo de llenado del reactor alcanzado según detector de nivel - Enclavamiento si presión máxima del reactor superada según parámetro - Enclavamiento si presión mínima del reactor superada según parámetro - Enclavamiento por temperatura máxima del reactor superada según parámetro - Enclavamiento por temperatura mínima del reactor superada según parámetro - Enclavamiento si fallo de entrada de caudal durante llenado - Enclavamiento si reflujo detenido - Enclavamiento válvulas circuito térmico de refrigeración b) Centrífuga K3800: - Enclavamiento si presión centrífuga por debajo de presión de inertización - Enclavamiento si concentración oxígeno superior a parámetro - Enclavamiento si nivel máximo de llenado del matraz K3840 alcanzado según detector - Enclavamiento por puerta cerrada y bloqueada - Enclavamiento si presión máxima de la central hidráulica según detector - Enclavamiento si nivel aceite depósito hidráulico alto o bajo según detector - Enclavamiento si temperatura aceite depósito hidráulico alto según detector - Enclavamiento si falta de caudal de N2 a juntas eje centrífuga - Enclavamiento por velocidad excesiva de la centrífuga - Enclavamiento si excesivas vibraciones en la centrífuga - Paro de emergencia - Enclavamiento de velocidad de la centrífuga si rascador introducido Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 111 - Detectores de posición abierta de válvulas. El mapeado activa el bit INO (válvula abierta) del correspondiente elemento en el archivo B200 mientras recibe señal de la DI correspondiente. Este valor influye en la actuación del programa de control sobre este elemento a partir del Lad200-‘Gestión estructuras elementos estándar’. - Entradas analógicas. Se recibe un valor de intensidad comprendido entre 4 y 20mA correspondiente a esa señal analógica. En este apartado se escala el valor recibido dentro del rango de valores especificado en la base de datos facilitada por la empresa farmacéutica. Con este valor escalado es con el que se opera posteriormente en la programación de las fases de control. A modo de ejemplo: Fig. 5.2.18 Mapeo detector posición cerrada de una válvula Fig. 5.2.19 Mapeo detector posición abierta de una válvula Fig. 5.2.20 Mapeo de una entrada analógica Pág. 112 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica El valor de la señal entrada analógica PT_K38601, asignada a la entrada I:9.2 proporciona un valor comprendido entre 4 y 20mA. Esta función SCP de RSLogix escala este valor dentro del rango que se introduzca, en este caso entre 0 y 500 mbars según especificaciones de la base de datos (tabla 3.4.1). El valor escalado se guarda en un word que se le asigne, en este caso N7:17, PT_K38601_ENG. Al mismo tiempo se copia este valor a un word de N10, para que DeltaV disponga de también de esta información para la configuración de las ventanas de la estación Scada. b) Mapeado de salidas del PLC (LAD 198) En este LAD del programa de control se realiza el mapeado de todas las salidas físicas del PLC, es decir, éstas se activan en el momento que así lo indique el bit intermedio o auxiliar utilizado en el programa de control con el que guarda la oportuna relación. Este lad o archivo de programa es una de las últimas rutinas en ejecutarse en cada ciclo de scan del software de control. De esta forma se asegura que se escribe sobre las salidas el valor más actualizado posible procedente del resto de fases o rutinas. Las señales de salida que se mapean son: - Electroválvulas: Cuando el bit OUT del correspondiente elemento en el archivo de datos B200 está activo, pone en marcha la salida física del PLC que abrirá o cerrará la válvula (según estado en reposo de la válvula). - Motores/bombas: Cuando el bit OUT del correspondiente elemento en el archivo B200 está activo, pone en marcha la salida física del PLC que activará la bomba o motor. En este caso, todos son elementos de la red DeviceNet, por lo que se activa el bit correspondiente del módulo escáner de DeviceNet del PLC. El ejemplo 5.2.22 muestra la activación del motor del agitador del reactor a través del escáner 1747-SDN: Fig. 5.2.21 Mapeo de activación una válvula Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 113 - Consignas de velocidad. En el programa de control se utiliza para asignar una velocidad al agitador y a la centrífuga. En este caso se escala el valor del set point de velocidad que proceda de alguna fase de control o del propio DCS dentro del rango de funcionamiento del variador de velocidad utilizado en planta. Se detalla con más detalle dentro del apartado 5.2.1 ‘Consignas de velocidad’. Esta consigna se copia en el word de salida que le corresponda según el apartado 4.5.2 ‘Configuración de la red DeviceNet’ - Actuación sobre el resto de elementos (rascador, rotura torta, bloqueo puerta): Estos elementos son tratados como elementos estándar en B200. Según las características de cada elemento se actúa sobre la salida digital de una forma u otra. Para el caso concreto del sistema rotura torta, por ejemplo, en reposo su estado es ‘salido’. Cuando se quiera entrar se activará la salida digital a partir de la activación del bit OUT para que inicie el movimiento: Fig. 5.2.22 Mapeo de activación de un motor Fig. 5.2.23 Mapeo de asignación de consigna a K3800 Fig. 5.2.24 Mapeo de activación del sistema rotura torta Pág. 114 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica 3) Mapeado estructuras control ÅÆ Delta V (LAD 199) En este LAD del programa de control se realiza el mapeado de intercambio de información que debe o quiere transmitirse desde el PLC a Delta V y viceversa. Para tal efecto se han creado los ficheros de datos N10, N11 y N12 utilizados para este intercambio de información: - El fichero de datos N10 se utiliza para la escritura de bits o words desde el PLC y que permite al DCS obtener a través de su lectura información acerca del sistema de control (estado de los elementos, estado de las entradas o salidas físicas...) - El fichero de datos N11 es donde el DCS escribe datos y órdenes que pueden afectar al desarrollo automático del PLC y obtener el control de los elementos desde la ventana Scada. - El fichero de datos N12 se utiliza tanto de lectura como de escritura por ambas fases. Básicamente se ha configurado para la escritura de parámetros de lanzamientos de fases. a) La información transmitida del PLC a DeltaV a través de N10 se puede resumir en la siguiente: - Estados de las válvulas, bombas o motores a partir de los bits de B200 (Control elementos Standard). Se comenta en el apartado 5.2.5 ‘Control de válvulas, bombas y motores’. Permite la configuración de la visualización gráfica del estado de los elementos en la ventana Scada. - Información acerca de la activación de señales digitales de salida - Información acerca de señales digitales de entrada que no son elementos Standard. Se utilizan para mostrar en pantalla alarmas por fallos de nivel, presión, temperaturas.... Fig. 5.2.25 Mapeo de información de una salida digital a DeltaV Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 115 - Fallos de entradas analógicas - Cualquier otro tipo de información que durante el desarrollo del programa de control pueda ser interesante o necesario transmitir a Delta V. En el ejemplo siguiente (Figura 5.2.28) se transmite información acerca del cálculo que realiza el PLC sobre el UFKR. b) La información transmitida de Delta V al PLC a través de N11 se puede resumir en la siguiente: - Actuaciones sobre el control de elementos Standard B200 o sobre otros elementos, como por ejemplo el rascador. Se comenta en el apartado 5.2.5 ‘Control de válvulas, bombas y motores’. Permite la actuación manual, desde la ventana Scada, sobre los elementos del sistema a parte de la rutina propia del programa de control del PLC. - Actuaciones directas sobre salidas digitales desde Delta V: Fig. 5.2.26 Mapeo de información de una entrada digital a DeltaV Fig. 5.2.27 Mapeo de información de un fallo analógico a DeltaV Fig. 5.2.28 Mapeo de información de un valor a DeltaV Pág. 116 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Fig. 5.2.29 Mapeo de actuación sobre una salida digital desde DeltaV Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 117 5.2.5. Control de válvulas, bombas y motores Para el conjunto de válvulas, bombas y motores del proceso a controlar se crea un archivo de datos de tipo binario (Data File B200-Control elementos estándar), en la base de datos del programa de control, donde a cada word o palabra (16 bits) del archivo se le asigna uno de estos elementos. La nomenclatura para identificar cada elemento es la siguiente: - SY_K36xxx_ Æ Válvula del conjunto reactor K3600, donde ‘xxx’ es el número identificativo de la válvula - SY_K38xxx_ Æ Válvula del conjunto centrífuga K3800, donde ‘xxx’ es el número identificativo de la válvula - XSM_K36xxx_ Æ Bomba o motor del conjunto reactor K3600, donde ‘xxx’ es el número identificativo de la bomba o motor - XSM_K38xxx_ Æ Bomba o motor del conjunto centrífuga K3800, donde ‘xxx’ es el número identificativo de la bomba o motor Para cada elemento se dispone de los 16 bits de su correspondiente word, que nos facilitan información de sus características o estado. A cada uno de estos bits se le asigna una función en concreto, que permite el correcto control del elemento. La nomenclatura utilizada en cada bit y su correspondiente función para el desarrollo del programa de control es la siguiente: - SY_K36xxx_AUT (bit 0) Æ Modo Automático 1: Control pertenece al PLC (automático) 0: Control manual o de DeltaV - SY_K36xxx_ALR (bit 1) Æ Alarma 1: Elemento en alarma 0: Elemento sin alarma - SY_K36xxx_SPA (bit 2) Æ Set point automático (en modo automático) 1: Orden de actuación sobre el elemento (por defecto abrir válvula, activar motor...) 0: No actuación sobre el elemento (por defecto cerrar válvula, desactivar motor) - SY_K36xxx_SPM (bit 3) Æ Set point manual (en modo manual) 1: Orden de actuación sobre el elemento (abrir válvula, activar motor) 0: No actuación sobre el elemento (cerrar válvula, desactivar motor) Pág. 118 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica - SY_K36xxx_OUT (bit 4) Æ Salida física 1: Salida física activa 0. Salida física desactiva - SY_K36xxx_PVC (bit 5) Æ Process value válvula cerrada/motor inactivo 1: Válvula cerrada / motor inactivo (estado) 0: Válvula no cerrada / motor no inactivo (estado) - SY_K36xxx_PVO (bit 6) Æ Process value válvula abierta/motor activo 1: Válvula abierta / motor activo (estado) 0: Válvula no abierta / motor no activo (estado) - SY_K36xxx_INC (bit 7) Æ Entrada física válvula cerrada/motor inactivo 1: Entrada física válvula cerrada / motor inactivo activa 0: Entrada física válvula cerrada / motor inactivo inactiva - SY_K36xxx_INO (bit 8) Æ Entrada física válvula abierta/motor activo 1: Entrada física válvula abierta / motor activo activa 0: Entrada física válvula abierta / motor activo inactiva - SY_K36xxx_STA (bit 9) Æ Elemento estable 1: Elemento estable 0: Elemento no estable - SY_K36xxx_NVR (bit 10) Æ No ver finales de carrera 1: No ver finales de carrera 0: Ver finales de carrera - SY_K36xxx_ILK (bit 11) Æ Interlock o enclavamiento activo 1: Interlock activo 0: Interlock no activo - SY_K36xxx_ACK (bit 12) Æ Reconocimiento de alarmas 1: Reconocimiento activo 0: Reconocimiento no activo - SY_K36xxx_SFC (bit 13) Æ Elemento sin finales de carrera 1: Elemento sin finales de carrera 0: Elemento con finales de carrera - SY_K36xxx_MOT (bit 14) Æ Elemento tipo 1: Tipo motor 0: Tipo válvula - SY_K36xxx_VNO (bit 15) Æ Válvula normalmente abierta 1: Normalmente abierta 0: Normalmente cerrada Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 119 Los 3 últimos bits son los únicos a los que se les asigna un valor fijo, y caracterizan al elemento en cuestión, en función de la información que facilita la empresa farmacéutica en la base de datos de señales del proceso. Para cada elemento creado en B200 debe comprobarse en la base de datos la información que pertenece a los bits 13, 14 y 15 e introducir el valor adecuado para el correcto funcionamiento del programa de control. El valor del resto de los bits de cada elemento vendrá dado por los requerimientos del programa de control en cada momento concreto. Una visión general de este archivo de datos B200 creado en RSLogix 500, con las nomenclaturas pertinentes introducidas, se observa en la figura 5.2.30: En la fila superior de la pantalla se aprecia la numeración de los bits (de 0 a 15) correspondientes a cada una de las palabras de la columna izquierda, con su correspondiente estado en ese preciso instante. En la parte inferior aparece la dirección en la base de datos del bit seleccionado, así como su nombre y descripción introducidos. Fig. 5.2.30 Archivo de datos B200 - Válvulas, bombas y motores Pág. 120 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Rutina de control y actuación Para el control y gestión de todos estos elementos se ha creado una rutina o bucle de funcionamiento, que controla su estado y actuación sobre la salida digital en función de sus características, requerimientos del programa de control y del estado de las señales de las entradas digitales, en cada ciclo de scan. Esta rutina está siempre activa y facilita la programación de las fases de control del conjunto reactor-centrífuga, en las que continuamente se está actuando sobre estos elementos. Como se comenta en el apartado 5.2.1, a nivel de programación se actúa sobre estos elementos activando el bit _AUT y el _SPA en caso de querer abrir la válvula o activar el motor, o bien desactivando _SPA si lo que se desea es cerrar la válvula o parar el motor. La rutina creada es la que llevará el control en sí del elemento. Cada válvula dispone en general de 2 entradas digitales al PLC, con detectores de posición cerrado o abierto (finales de carrera), y una salida digital de actuación sobre la bobina de la válvula. Las bombas y motores disponen de 1 entrada digital, de confirmación de marcha, y de una salida digital de actuación sobre el elemento. El procedimiento lógico que sigue dicho bucle creado es el siguiente (ver líneas 000-022, LAD200Gestión estructuras de control elementos en Anexo C): - Línea 000-001 (Figura 5.2.31) Mediante un word ‘Indice’ (N7:22 inicializado a 0) se inicia una rutina indexada. Se copia el valor de la palabra de estado del elemento de B200 a un fichero auxiliar B3 donde se realizan las operaciones. - Línea 002-003 (Figura 5.2.32) Como en la línea anterior se copian en unos ficheros auxiliares, el valor de unos temporizadores característicos de cada elemento introducidos en T201 y T202. Indican el tiempo máximo de respuesta una vez han Fig. 5.2.31 Control válvulas, bombas y motores (I) Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 127 Entradas y salidas digitales Los detectores de final de carrera activan la correspondiente entrada digital al PLC. La lectura de estas entradas se realiza en el LAD 197-Mapeado entradas PLC ÅÆ Estructuras de control (apartado 5.2.4) del programa de control. Para el caso de las válvulas la comunicación se realiza de la siguiente forma: Fig. 5.2.41 Control válvulas, bombas y motores (XI) Fig. 5.2.42 Mapeo detectores de posición de una válvula Pág. 128 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Cuando se activa la entrada digital correspondiente al final de carrera abierto/cerrado de una válvula en concreto, pone a 1 el bit INO (válvula abierta) o INC (válvula cerrada) en el bit correspondiente de la palabra asignada al elemento en cuestión en la base de datos del control de estos elementos (Data File B200) para su posterior gestión en la rutina de funcionamiento LAD200 comentada anteriormente. La actuación sobre la salida digital para abrir o cerrar una válvula comunica con el programa de control del PLC a través del LAD198 (Estructuras control ÅÆ Mapeado Salidas PLC), según la siguiente figura: El bit OUT de la gestión del elemento activa la salida digital, cuando sea necesario. A nivel de programación de las diferentes fases de control del proceso únicamente se actúa de la siguiente forma: a) Abrir válvula Æ Activar AUT y SPA b) Cerrar válvula Æ Activar AUT y desactivar SPA c) Esperar válvula cerrada Æ Esperar PVC=1 d) Esperar válvula abierta Æ Esperar PVO=1 El resto de operaciones (entradas, salidas, alarmas....) las realiza el bucle de control de gestión de estructuras comentado anteriormente, de esta forma no es necesario programar estas operaciones cada vez que se las requiere. Fig. 5.2.43 Mapeo de actuación sobre una válvula Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 129 Comunicación con DeltaV Existe un intercambio de información y de órdenes referentes al estado y actuación de cada elemento entre el PLC y DeltaV. Para cada válvula se envían 6 bits de información del PLC a Delta V. Estos datos se escriben en el archivo binario de datos N10-Valores enviados de PLC a DeltaV, con la siguiente nomenclatura: - SV_K36xxx_ZSC Æ Válvula cerrada - SV_k36xxx_ZSO Æ Válvula abierta - SV_K36xxx_SPV Æ Set point - SV_K36xxx_ZF Æ Fallo (alarma) - SV_K36xxx_ILK Æ Interlock activo - SV_K36xxx_MOD Æ En modo DeltaV Para una bomba o motor son 5 los bits que se envían: - SM_K36xxx_HS Æ Confirmación marcha - SM_K36xxx_SMP Æ Set point - SM_K36xxx_HF Æ Fallo (alarma) - SM_K36xxx_ILK Æ Interlock activo - SM_K36xxx_MOD Æ En modo DeltaV Desde el controlador DeltaV se puede conocer en todo momento el estado de cada uno de los elementos, y puede realizarse una correcta configuración del elemento en el sistema Scada. El valor de estos bits proviene del estado del correspondiente elemento en B200. Para esta escritura de información se utiliza el LAD199-Mapeo estructuras control ÅÆ DeltaV (apartado 5.2.4), A modo de ejemplo para una válvula cualquiera: Pág. 130 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Según figura 5.2.44 se informa a DeltaV del estado de las entradas digitales (abierto/cerrado), del set point del elemento (abrir válvula en caso de estar activo), de la alarma y de su posible enclavamiento. Si no está en modo automático se informa también a DeltaV. Al mismo tiempo DeltaV puede intervenir sobre el control de los elementos. Para cada elemento, DeltaV nos proporciona 4 bits en el archivo binario N11-Valores enviados de DeltaV a PLC, con la siguiente nomenclatura: - SV_K36xxx_SY Æ Petición marcha - SV_K36xxx_MON Æ Petición modo DeltaV - SV_K36xxx_NV Æ No ver - SV_K36xxx_ACK Æ Reconocimiento de alarmas Fig. 5.2.44 Mapeo de información de una válvula a DeltaV Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 131 Esta escritura de información se realiza también en el LAD199-Mapeo estructuras control ÅÆ DeltaV (apartado 5.2.4) A modo de ejemplo para una válvula cualquiera: Se observa en la figura 5.2.45 como DeltaV puede pues: - Activar el Set point manual de la válvula. - Solicitar el control del elemento con MON, con lo cual se desactiva AUT y entra en estado manual y control desde Delta V. - Activar la opción NVR (no ver finales de carrera) - Activar ACK (reconocimiento de alarmas) De esta forma DeltaV puede adquirir el control de los elementos si fuera necesario, desactivando el bit AUT, activando el bit SPM para manipular la válvula, activar por ejemplo la opción NVR para no considerar los finales de carrera si fuese necesario y activar ACK para desactivar la posible alarma que haya podido aparecer. Fig. 5.2.45 Mapeo de actuación sobre una válvula desde DeltaV Pág. 132 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica 5.2.6. Control del elemento rascador El elemento cuchillo rascador es otro de los elementos especiales utilizados en el sistema de control y facilita el proceso de extracción de material de la centrífuga. Para su correcto control y funcionamiento se ha llevado a cabo una programación específica que gestiona su operativa. Al igual que con las válvulas, bombas y motores se han definido una serie de bits y words para su gestión: - SY_K38605_ALR  Rascador en alarma - SY_K38605_ACK  Reconocimiento de alarmas - SY_K38605_AUT  Rascador en automático - SY_K38605_NVR  No ver finales de carrera - SY_K38605_ILK  Rascador enclavado - SY_K38605_BIT2  Set point en modo manual - SY_K38605_BIT1  Set point en modo manual - SY_K386050_OUT  Extraer rascador - SY_K386051_OUT  Entrar rascador - SY_K38605_PVV (Word)  Posición real rascador - SY_K38605_SPV (Word)  Consigna posición Para todos estos bits existe un mapeado de información con Delta V similar al efectuado en el caso de válvulas y motores, especialmente para ALR, ACK, AUT, NVR y ILK (LAD199Mapeado Delta V). Los bits BIT1 y BIT2 se han creado para dar una consigna de posición desde Delta V cuando el elemento está en control manual, mientras que los 2 últimos bits (OUT) son los que activan las correspondientes salidas físicas digitales, según se deba entrar o sacar el rascador (LAD198-Mapeado salidas PLC). Los words PVV y SPV se utilizan en cálculos intermedios de programación para determinar la operativa a seguir en cada caso. El rascador tiene 3 detectores de posición, con su correspondiente señal de entrada digital al PLC (entrado, CIP, y salido) y dos actuadores de salida (entrar y sacar rascador). Para la programación se definen 3 posibles consignas de posición: - 1  entrado - 3  posición CIP - 5  salido y 5 posiciones reales del rascador: - 1  detector entrado - 2  posición intermedia entre entrado y CIP - 3  detector posición CIP Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 133 - 4  posición intermedia entre CIP y salido - 5 detector salido En la programación de las diferentes fases del proceso, cuando se pretende mover el rascador, sólo se activa su correspondiente bit AUT (para asegurar el control del elemento desde el PLC) y se le asigna una consigna de posición (1,3,5) al word SY_K38605_SPV, mientras que cuando se espera la confirmación de posición se compara el valor deseado (1,3,5) con el que nos proporciona el word posición real SY_K38605_PVV. Para el resto de operaciones del rascador se crea un LAD de operativa propia (LAD8-Tornillo rascador), rutina siempre activa, que es quien lleva la gestión de las entradas y salidas digitales en función de los valores de posición y consigna que se le proporcionen. Se detalla a continuación la metodología que sigue este proceso: Para la gestión manual del rascador desde Delta V éste debe desactivar el bit AUT mediante el mapeado y asignar una consigna de posición mediante BIT1 y BIT2 comentados anteriormente. En caso que BIT1 esté activado implica consigna de posición 5 (salido). BIT2 activado implica consigna de posición 1 (entrado) y ambos activados implican consigna 3 (CIP). Esta combinación de valores se acuerda con los programadores de Delta V: If (AUT=0) if (BIT1=1 && BIT2=0) then {SPV=5} if (BIT1=0 && BIT2=1) then {SPV=3} if (BIT1=1 && BIT2=1) then {SPV=1} Fig. 5.2.46 Control del rascador (I) Pág. 134 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Una vez asignada una consigna de posición (desde DeltaV en modo manual o desde alguna fase del programa en modo automático) las siguientes líneas deciden la actuación de las salidas físicas: a) Si la consigna es 1 (entrado) y la posición es mayor a 1 (no entrado), se activa la salida física ‘entrar rascador’ según figura 5.2.47 If (SPV=1 && PVV>1) then {entrar rascador} b) Si la consigna es 3 (CIP) y no está en detector CIP:  Si posición es mayor a 3 (fuera de CIP) activar salida física ‘entrar rascador’  Si posición es menor a 3 (dentro de CIP) activar salida física ‘sacar rascador’ If (SPV=3 && /POSICIÓN CIP) If (PVV>3) then {entrar rascador} If (PVV<3) then {sacar rascador} Fig. 5.2.47 Control del rascador (II) Fig. 5.2.48 Control del rascador (III) Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 135 c) Si la consigna es 5 (salido) y la posición es menor a 5 (no salido), se activa la salida física ‘sacar rascador’ (Fig. 5.2.49) If (SPV=5 && PVV<5) then {sacar rascador} El siguiente paso es determinar cual es la posición real del rascador. En caso de que se reciba alguna señal de entrada al PLC de posición, se asigna directamente a PVV esa posición: En el caso que el rascador esté en movimiento pero aún no haya activado ningún detector de presencia en las 3 posiciones, se le asigna una posición intermedia, las posiciones 2 y 4 comentadas anteriormente. La posición 2 indica un estado de transición entre la posición entrado y posición CIP, mientras que la posición 4 indica una transición entre la posición salido Fig. 5.2.49 Control del rascador (IV) Fig. 5.2.50 Control del rascador (V) Pág. 136 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica y la posición CIP. Con las diferentes combinaciones posibles entre la posición real PVV en estados con detector y la actuación de las 2 salidas físicas se determinan estas posiciones intermedias. Si se encuentra en posición 5 o 3 con la salida física ‘entrar rascador’ activada, la siguiente posición adquirida es 4 y 2 respectivamente. Asimismo, si la posición real es 1 o 3, con la salida ‘sacar rascador’ activa, la posición que adquieren es 2 y 4 respectivamente. Estas combinaciones se aprecian en la figura 5.2.51: Fig. 5.2.51 Control del rascador (VI) Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 143 activadas sean las de escurrido o lavado (Fig. 5.2.59): Según especificaciones: ‘Debe realizar una medida cada PUFKR001, en su defecto cada SCAN, y realizar una media de PUFKR003 ciclos. Éste será el valor que se comparará según la consigna con los parámetros de nivel (3,4 o 5) y dará FUE_OK si está por debajo’ Tomada la medida del ciclo, y hecha la media con los valores anteriores (valor que proviene del LAD4), se compara este valor con el aportado por la consigna de nivel comentado en la imagen anterior. SI la media es inferior a la consigna y la media obtenida se ha realizado a partir de un total de valores válidos superior a PUFKR003, se activa el bit FUE_OK. (Fig. 5.2.60) Fig. 5.2.59 Control funcionamiento UFKR (VII) Fig. 5.2.60 Control funcionamiento UFKR (VIII) Pág. 144 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Cálculo de la media UFKR Este cálculo se realiza en LAD 4. Mediante un bucle, se van sumando los valores válidos que provienen de LAD 3 en un word auxiliar. Mientras el contador de valores sumados es inferior a PUFKR003 (número de ciclos para hacer media), el programa se mantiene dentro del bucle. Una vez el número de valores sumados alcanza PUFKR003, se sale del bucle y se realiza la media con el valor suma obtenido y el número de ciclos considerado para realizar tal suma. Los últimos pasos en la programación de este elemento se concentran en el aspecto de la limpieza del UFKR. Según especificaciones: ‘A cada cambio de consigna de UFKR debe abrirse la válvula de limpieza del UFKR SV K38.324 durante PUFKR007 segundos. Al finalizar los segundos la válvula debe cerrar y esperar PUFKR008 segundos. Una vez pasado este tiempo indica UFKR_FIN = 1 durante un par de scan de programa y debe iniciar las medidas.’ Para desarrollar este proceso, se sigue una metodología similar a la seguida durante el desarrollo del programa de control en lo que se refiere al control de válvulas. Cuando la consigna es diferente a la anterior (al finalizar el ciclo de scan, se guarda el valor de la consigna en un bit consigna_anterior), se abre la válvula indicada durante el tiempo PUFKR007 introducido en un temporizador. Finalizado el tiempo se cierra la válvula y se temporiza nuevamente PUFKR008 segundos, antes de activar finalmente el bit UFKR_FIN. Para el desarrollo de estos pasos se ha utilizado un archivo de estados, para seguir la secuencia correctamente. Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 145 5.2.8. Gestor de recetas batch desde el DCS Delta V Para el lanzamiento de recetas batch y fases desde Delta V al PLC, se utiliza una metodología desarrollada en anteriores proyectos y con unos resultados óptimos. Por lo tanto, únicamente se adapta esta filosofía al proyecto sin realizar modificaciones significativas. Existe una estructura de árbol o grafcet, creada en anteriores proyectos, que permite la programación de este proceso. Lo único que se realiza en el proyecto actual es adaptar este grafcet a las necesidades actuales, por lo que se crean 3 modelos diferentes, uno para el lanzamiento de las fases del reactor, otro para el lanzamiento de las fases de la centrífuga y finalmente otro para el lanzamiento de fases etc. Estos 3 modelos deben ser posteriormente programados en el programa de control. Este método consiste en la escritura y intercambio de información entre Delta V y el PLC, evaluando las condiciones que permiten o no llevar a cabo el lanzamiento de una fase concreta, así como la posibilidad de detectar errores, o de abortar, detener o reiniciar la fase si el operador lo requiere desde la pantalla Scada. El proceso que se sigue, a partir del grafcet existente es el siguiente (se toma como modelo el gestor del reactor K3600; centrífuga y fases etc. siguen el mismo procedimiento): - Se utilizan 2 parámetros de información del PLC a Delta V, K3600_STAT y K3600_FALLO que permiten informar del estado de la situación de la fase así como del posible error que se haya producido (con valores acordados en anteriores proyectos). - Para el lanzamiento de fases y su manipulación desde el Scada se utilizan una serie de words de la base de datos con el siguiente significado: 1) N12:0 (K3600_CMD)  Word desde donde Delta V manipula y guía el proceso de la fase. Los valores utilizados y su significado son los siguientes: 0  Reposo 10  Write parameters (escritura valor parámetros) 20  Run (Arranque) 30  Hold (Detener) 40  Abort (Abortar) 50  Restart (Reiniciar) 60  Acknowledge alarms (Reconocimiento de alarmas) 70  Reset parameters (Reseteo valores de parámetros) 2) N12:1  Número identificativo de fase a la que se aplica la receta 3) N12:2 a N12:12  Valores de los parámetros necesarios para la fase 4) N12:13  Suma de todos los valores de los parámetros anteriores Pág. 146 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica - El gestor se inicia con una comprobación de las condiciones iniciales de las fases y con el reseteo de los parámetros K3600_STAT y K3600_FALLO, y se escriben los valores de los parámetros de fase en sus words correspondientes desde Delta V, como se aprecia en la figura 5.2.61: 1 0 FLL 1000, #K3600_OP, 13 K3600_STAT = 0 K3600_FALLO = 0 K3600_CMD = 10 (transmision parametros) 1 TGR3600.PRE = 10 RES(TGR3600) / K3600_ARRANCADO TEST PARAMS K3600 (JSR 251) 510 11 12 TGR3600 K3600_ASK = K3600_BASE_ASK JSR CONDICIONES_INICIALES (241) IF NINGUN_ESTADO THEN ESTAT = 0 FALLO = 0 ESTADO = 0 ENDIF - Se inicia un timer de 10 segundos y se realiza una comprobación de la escritura de parámetros. El PLC tiene programada una suma de los parámetros escritos por DeltaV (LAD251-TSTP3600, donde se generan los bits K3600_CKSUM_OK y K3600_OP_OK). Se comprueba que esta suma coincide con la escrita en el word N12:13. - Si la suma es correcta y el número de fase (N12:1) está dentro del rango de número de fases para el reactor, se sigue el desarrollo del gestor, copiando los valores en words auxiliares de la base de datos. En caso que finalizados los 10 segundos, se observe un error en la suma de valores o en el número identificativo de fase, se escribe el correspondiente error en K3600_FALLO y será el operador de Delta V quien decida abortar la fase (K3600_CMD=40) o bien reconocer el error y lanzarla de nuevo (K3600_CMD=60), como se observa en la figura 5.2.62 Fig. 5.2.61 Grafcet gestor batch (I) Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 147 1 TGR3600.PRE = 10 RES(TGR3600) / K3600_ARRANCADO TEST PARAMS K3600 (JSR 251) K3600_CKSUM_OK && K3600_OP_OK 2 CPY. PARAM OP K3600 K3600_OP_ORIG = K3600_OP_CURS IF K3600_OP_CURS = 100 THEN K3600_OP_CURS = 0 3 K3600_STAT = 100 K3600_FALLO = 0 K3600_CKSUM_OK && / K3600_OP_OK && TGR3600.DN 10 K3600_STAT = 101 K3600_FALLO = 2 / K3600_CKSUM_OK && TGR3600.DN 11 K3600_STAT = 101 K3600_FALLO = 3 9 K3600_CMD = 40 (abort) 12 K3600_CMD = 60 (ack alarmas) 0 K3600_CMD = 40 (abort) 12 K3600_CMD = 60 (ack alarmas) 0 114 6 - En el estado 3, se puede dar orden de arranque o run (K3600_CMD=20), o bien abortar la fase (K3600_CMD=40). En caso de estar en run, según se cumplan o no las condiciones iniciales de fase, y se mantenga o no el valor de número identificativo de fase inicial (no se haya reescrito desde DeltaV este valor), el gestor se desarrolla de formas diferentes, según figura 5.2.63: 3 K3600_STAT = 100 K3600_FALLO = 0 K3600_CMD = 20 && K3600_OP_ORIG = K3600_OP_CURS && ( CI[K3600_OP_CURS] || K3600_ARRANCADO ) K3600_CMD = 20 && K3600_OP_ORIG <> K3600_OP_CURS K3600_CMD = 40 (abortar fase) 8 9 4 14 Fig. 5.2.62 Grafcet gestor batch (II) Fig. 5.2.63 Grafcet gestor batch (III) Pág. 148 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica - En este punto entran en juego los bits creados para cada fase del programa de control que hacen referencia al estado de las fases: Start, Run, Held, Hold, Abort, Complete.... La escritura sobre estos valores desde el gestor, y la lectura de los valores que sobre ellos se escriben en la fase en ejecución, permiten la comunicación entre el programa del PLC y el gestor batch del Scada, permitiendo la intervención de éste sobre la fase, con la escritura sobre el word K3600_CMD del valor deseado para actuar sobre el proceso tal y como se desee. La estructura de grafcet creada anteriormente y programada en el actual programa de control es la siguiente (Fig. 5.2.64): 4 START[K3600_OP_CURS] / COMPETE[K3600_OP_CURS] / HELD[K3600_OP_CURS] / RUN[K3600_OP_CURS] K3600_P_ABRT = P_ABRT[K3600_OP_CURS] K3600_P_HOLD = P_HOLD[K3600_OP_CURS] 9 K3600_STAT = 101 K3600_FALLO = 4 COMPLETE[K3600_OP_CURS] 5 / COMPLETE[K3600_OP_CURS] / START[K3600_OP_CURS] K3600_STAT = 20 HELD[K3600_OP_CURS] K3600_CMD = 0 (reposo) 0 K3600_CMD = 60 (ack alarmas) 3 K3600_CMD = 40 (abort) 12 5 133 6 3 RUN[K3600_OP_CURS] || COMPLETE[K3600_OP_CURS] || HELD[K3600_OP_CURS] || K3600_P_HOLD && K3600_CMD = 30 || K3600_P_ABRT && K3600_CMD = 40 13 K3600_STAT = 10 K3600_ARRANCADO 7 8 K3600_P_HOLD && K3600_CMD = 30 (hold) K3600_P_ABRT && K3600_CMD = 40 (abort) Fig. 5.2.64 Grafcet gestor batch (IV) Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 149 Si la fase se está ejecutando correctamente una vez dada la orden de arranque, el gestor se situará en el estado 13, hasta que reciba desde el PLC la instrucción ‘Complete’ para indicar que ha finalizado la fase lanzada. En ese caso se accede al estado 5, desde donde el gestor está listo para un nuevo lanzamiento. Durante la ejecución la fase se puede abortar o bien retener y se accede a nuevos estados. 3 14 K3600_STAT = 40 K3600_FALLO = 1 K3600_CMDS = 60 (ack alarmas) 3 K3600_CMDS = 40 (abort) 12 6 / START[K3600_OP_CURS] / HOLD[K3600_OP_CURS] / HELD[K3600_OP_CURS] K3600_STAT = 40 7 / START[K3600_OP_CURS] HOLD[K3600_OP_CURS] K3600_FALLO = 5 K3600_STAT = 30 8 / START[K3600_OP_CURS] ABORT[K3600_OP_CURS] K3600_STAT = 50 K3600_CMD = 60 (ack alarmas) 3 K3600_CMD = 40 (abort) 8 HELD[K3600_OP_CURS] || / RUN[K3600_OP_CURS] || K3600_CMD = 40 && K3600_P_ABRT (abort) HELD[K3600_OP_CURS] || / RUN[K3600_OP_CURS] || K3600_CMD = 0 12 / HELD[K3600_OP_CURS] / HOLD[K3600_OP_CURS] / RUN[K3600_OP_CURS] || K3600_STAT = 60 K3600_CMD = 0 (reposo) 0 13 910 11 14 6 13 13 3 Para que el programa del gestor sea genérico para todas las fases, se utiliza una programación indexada. Es decir, el valor del word K3600_OP_CURS (número identificativo de fase) cuyo valor se escribe del word N12:1 al inicio del gestor, apunta al bit del word de estado de fase (run, start, hold,...) correspondiente a la fase en concreto, Fig. 5.2.65 Grafcet gestor batch (V) Pág. 150 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica según el archivo de la base de datos creada. Así, según el ejemplo de la figura 5.2.66, el word B99:3 pertenece al estado ‘Hold’ de las fases de K3600. En concreto su bit 9 (número identificativo de fase) pertenece a la fase ‘Carga de disolventes’: Fig. 5.2.66 Base de datos del gestor de fases Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica Pág. 151 5.2.9. Control de temperatura del reactor K3600. Diseño del PID Un regulador PID por válvula proporcional lleva a cabo el control de temperatura del reactor. Una operación básica de la especificación funcional activa el control de este lazo. Los elementos de planta que componen este lazo son los siguientes: - TT K36.605  Transmisor de temperatura redundante del reactor - SV K36.360  Válvula de entrada glicol –20 a cámara reactor - SV K36.363  Válvula de salida glicol –20 de cámara reactor - SV K36.361  Válvula de entrada glicol +25 a cámara reactor - SV K36.364  Válvula de salida glicol +25 de cámara reactor - SV K36.362  Válvula de entrada glicol +110 a cámara reactor - SV K36.365  Válvula de salida glicol +110 de cámara reactor - CV K36.501  Válvula reguladora glicol en cámara reactor - SM K3603.1  Bomba aceleradora glicol en cámara reactor En la imagen 5.2.67 se puede apreciar el circuito regulador de temperatura del reactor, en concreto en la parte inferior derecha, en color verde. La conducción de entrada se alimenta del glicol a una de las tres temperaturas disponibles, según cuál sea la válvula abierta de alimentación según instrucciones del programa de control. La bomba SM K36031 impulsa la Fig. 5.2.67 Circuito regulador temperatura K3600 Pág. 152 Diseño y implantación del sistema de control para una centrífuga farmacéutica entrada de este glicol al reactor, cuya salida viene regulada por la válvula CV K36501 de apertura proporcional. Esta apertura es regulada por un PID del programa de control, en función de la consigna de temperatura aportada y de la temperatura real del reactor que indica la entrada analógica al PLC procedente del sensor TT K36605. La siguiente figura 5.2.68 muestra el funcionamiento de un PID. Cuanto mayor es el error o diferencia entre la consigna o set point y la variable del proceso, en este caso la temperatura real del reactor, mayor es la variable de salida del PID. La salida del PID actúa en este caso sobre la válvula de control de fluido térmico de apertura proporcional, de forma que tiende a igualar la variable de temperatura real del sistema con la consigna impuesta. Las operaciones básicas ‘Control temperatura del K3600’ y ‘Regulación temperatura del K3600’ de la especificación funcional, programan el control de abertura y cierre de las válvulas de entrada y salidas de los tres tipos de glicol, en función de la temperatura del sensor del reactor, de la temperatura de consigna aportada, y de otra serie de parámetros de fase aportados desde DeltaV, tales como temperaturas de cambio de fluido o nivel mínimo del reactor para iniciar control de temperatura. Todos estos parámetros se aportan en el lanzamiento de la fase ‘Contol temperatura K3600’. Las variaciones de la temperatura del reactor se producen debido a este flujo de glicol en su interior y a la acción de la válvula reguladora de salida de glicol. La acción de esta válvula viene dada por el PID. Fig. 5.2.68 Funcionamiento general de un PID