Para entender rapidamente este importante paso que será crear un Proyecto de Instrumentación desde 0 podrias ya haber aprendido a Configurar por primera vez un PLC S7-1200 Siemens y tambien Configurar y Escalar Entradas Analógicas 4-20mA en PLC S7-1200 Siemens

OBJETIVO DEL PROYECTO

A traves de un "Experimento" se realizará un Secado de Biosolidos provenientes de Plantas de Tratamientos de Aguas Servidas.....Pero que Significa esto?

Toda la materia proveniente de Planta TAS (Tratamiento Aguas Servidas) debe someterse a cierta temperatura para su secado y posterior "reutilización"; es decir lo que se busca es aprovechar la temperatura que dentro de un Invernadero es mas elevada que en el exterior, en estricto rigor debiese secar mas rapido? pero ojo hay que considerar lo siguiente:

• Dado que se almacenará material relativamente toxico, se concentrarán otros tipos de gases en nuestro invernadero, en este caso Amoniacos-NH3; Acido Sulfhidrico-H2S ; Compuestos Organicos Volatiles-COVs


• Dentro de un Invernadero siempre hay 2 variables muy importantes; Humedad (%) y Temperatura (°C)


• Se proyectan equipos Eléctro-Mecanicos en el proceso como Extractores, Ventiladores, Ventanas Automatizadas, Portones, Equipos de Seguridad

INFORMACION DE INGENIERIA

Todos los proyectos siempre pueden ser de mejores caracteristicas, en este caso es un "Proyecto Piloto" es decir se realiza un experimento en donde participan Ingenieros, Prevencionistas, Quimicos, etc; es decir el proyecto de Instrumentación debe ser amigable con Operadores y Profesionales ya que de la configuración del ingeniero a cargo se tomarán datos y desiciones futuras

Documentación Importante de Ingenieria

• Planos Eléctricos de Fuerza
• Planos Eléctricos de Control
• Planos de Instrumentación e Interconexión
• Especificaciones Técnicas de todos los equipos
• Programación de PLC
• Programación de SCADA-HMI
• Puesta en Marcha

ELECCION DE EQUIPOS

Como en todo proyecto de Control, elegir un PLC siempre es un verdadero desafio considerando el precio, dificultad, confiabilidad, entre otros, recuerda Aprende a Elegir un PLC Aqui para este caso elegimos un PLC S7-1200 de Siemens; Porque? Robusto, Confiable, Software accesible y suficiente para este proyecto

En nuestro levantamiento de todas las cargas definimos

• 8 Entradas Digitales
• 12 Salidas Digitales
• 14 Entradas Analógicas 4-20mA
• 1 Pantalla HMI Weintek (Ethernet)

Siempre para entender bien debemos reconocer todos los elementos importantes del Contról eléctrico como:

• Interruptores Termomagneticos Monofásicos o Trifásicos
• Contactores o Relés Eléctromecanicos
• Protecciones de Motores como Relés Térmicos o Relés de Asimetria
• Pulsadores, Botoneras, Conmutadores

Creamos nuestro diagrama unilineal en donde aparecen todas nuestras cargas de alimentación eléctrica, es muy importante

Descargar Plano de Diagrama Unilineal en PDF

Diagrama Unilineal General Eléctrico Proyecto Instrumentación

Lo proximo seria crear un Sistema de Control Eléctrico

Descargar Plano Diagrama de Control en PDF

Diagrama de Control Eléctrico Proyecto Instrumentación

Como en todo proyecto eléctrico dibujamos la distribución de las cargas

Descargar Plano Distribución Fuerza PDF

Plano de Distribución Equipos de Fuerza

Se podria decir hasta el momento que ya tenemos muy claro los equipos eléctricos de Fuerza y Control

VARIABLES Y EQUIPOS

Lo primero es lograr identificar nuestras variables importantes del proceso la cual se busca medir:

• Temperatura - °C
• Humedad - %H
• Amoniaco (NH3) - PPM
• Acido Sulfhidrico (H2S) - PPM
• Compuestos Organicos (COVs) - PPM

Es muy importante siempre tomar en consideración antes de elegir un instrumento caracteristicas técnicas importantes como:

• Temperatura Ambiente: La Temperatura (°C) máxima a la cual puede estar sometido un Sensor
• Humedad: La Humedad (°%) máxima a la cual puede estar sometido un Sensor
• Hermiticidad: Siempre es bueno proteger un sensor de agua o hermeticidad
• Polvo o Suciedad: Los Sensores a veces son tan delicados que lugares con IPxx influyen directamente en como el Sensor trabajará

ELEGIR PLC

En nuestro levantamiento de todas las cargas definimos

• 8 Entradas Digitales
• 12 Salidas Digitales
• 14 Entradas Analógicas 4-20mA
• 1 Pantalla HMI Weintek (Ethernet)

PERO hay algo importante a considerar.... nuestro PLC tiene todas las Salidas Digitales usadas y no alcanzan para todas nuestras Cargas; Agregamos otro Modulo de Salidas a Relay por ende elegimos del PLC un nuevo Modulo... recuerda que tambien te enseñamos como Aprender a Elegir un PLC Aqui, nuestro PLC Correctamente podria verse así:

Descargar Plano Arquitectura de PLC PDF

El Hardware con el que diseñamos nuestro PLC es:

• 1 CPU 1214 DC/DC/Relay Siemens S7-1200
• 2 Modulo Entradas Analógicas 4-20mA SM1231 8CH
• 1 Modulo Salidas Relay SM 1222 8CH

CONEXIONES DE CONTROL

Otro de los puntos mas dificiles es comprender correctamente las conexiones de todos los elementos del proceso; por ende desglosamos estas conexiones:

• Motores: Para este caso se usan las Salidas Digitales
• Motor Porton: Se cablea según Tarjeta Incorporada en Motor
• Transmisores: Ambos Sensores se cablean según Fabricante del Sensor/Transmisor
• Entradas Digitales: Son mas simples de cablear y son las primeras conexiones que uno aprende en un PLC

Descargar Plano Interconexiones Control PDF
Plano de Interconexiones PLC - Sensores - Control

Conexión por Fabricante de Transmisores usados en este proyecto de Instrumentación

Conexión tipica de Sensores 2-3-4 Hilos en Modulo AI S7-1200

Te recordamos que puedes aprender desde 0 Aprender por primera vez PLC S7-1200 y para estar mas preparado puedes Escalar Entradas Analógicas 4-20mA en un PLC S7 1200

Luego elegimos nuestra CPU correcta y empezamos a configurar :

Agregamos la IP a nuestra CPU

Agregamos nuestros Modulos de Expansión AI SM1231 y Salidas Relay SM1222 a nuestra CPU

Como trabajaremos con Transmisores 4-20mA; configuramos todas nuestras Entradas Analógicas de nuestros Modulos para Corriente en 4-20mA

Otro punto MUY IMPORTANTE; Configuramos de forma ordenada y entendible nuestros Sensores para ambos Modulos; a esta altura ya debiese estar TODO claro de lo que estamos desarrollando como Ingenieria

Entradas y Salidas Digitales en CPU y Modulo Salidas Relay se verian asi:

ESCALAMOS SENSORES

Uno de los puntos mas importantes es Escalar Correctamente los Sensores/Transmisores que serán muy importantes para el exito del Proyecto

Los Transmisores Draeger deben ser configurado y escalado por Especialistas, la razón es porque se hacen pruebas reales de gases; el Ingeniero en el PLC y el especialista Draeger en el Transmisor

Escalamos nuestras Entradas Analógicas Normalizando NORM y Escalando SCALE para mas detalle Escalar Entradas Analógicas 4-20mA en un PLC S7 1200

Ahora que ya tenemos claro y ordenada nuestra información Creamos las Variables de Normalizado y Escalado para cada una de nuestros 14 Sensores/Transmisores

Finalmente Normalizamos y Escalamos los Sensores 1 por 1 según el rango configurado:

• Temperatura: -20°C - 80°C
• Humedad: 0 - 100%
• Amoniaco NH3: 0 - 300 PPM
• Acido Sulfhidrico: 0 - 50 PPM
• Compuestos Org Volatiles: 0 - 50 PPM

Escalado de Sensores Amoniaco NH3-1 y NH3-2 en 0-300 PPM


Escalado de H2S-1, H2S-2; COVs-1, COVs-2; ambos 0-50 PPM


Escalado de los 4 Sensores de Temperatura en -20 y 80°C


Escalado de los 4 Sensores de Humedad en 0 y 100%

Hasta el momento ya tenemos trabajando nuestro 14 Sensores Analógicos, es hora de Monitorearlos por SCADA en una Pantalla HMI Weintek MT8070iE

EXPORTAMOS los Tags: desde TIA PORTAL

Ahora nos vamos al Software Easybuilder Pro, en caso de no tener instalado descarga el Software Como descargar y Configurar Software HMI Weintek Easybuilder Pro

Seleccionamos el PLC S7-1200 Siemens y asignamos la misma IP 192.168.0.2 que configuramos para nuestro PLC en TIA Portal

Es el momento de Importar los TAGS que exportamos desde TIA PORTAL

MONITOREAMOS SENSORES

Insertamos los bloques de NUMERIC; los cuales nos servirán para enlazar con nuestras Entradas Analógicas, IMPOTANTE Se debe insertar el VALOR FINAL ESCALADO del Sensor Correspondiente

Configuramos el formato según imagen, lo mas relevante serian los "Decimales o Enteros"; para NH3 al ser 0-300 deberiamos considerar 3 Digitos; y para otros sensores 0-50 podemos seleccionar 2 Digitos

Ejemplo de Configuración del Sensor de H2S como TAG y formato

Finalmente y para diseñar a gran escala nuestro SCADA agregamos nuestros 14 Sensores y podemos escribir en la pantalla para reconocerlos

SIMULAMOS OFF LINE y podemos ver como nuestra Pantalla HMI muestra nuestros valores finales escalados del PLC S7-1200

PLANOS ELÉCTRICOS Y CONTROL

• Diagrama Unilineal de Fuerza


• Distribución Equipos de Fuerza


• Conexionado de Control Eléctrico


• Diagrama Tablero de Instrumentación


• Distribución de Instrumentos y Equipos


• Plano Detalles de Tablero Instrumentación


• Interconexiones Detalles de Control e Instrumentación


• Arquitectura de PLC S7-1200 Siemens

DOCUMENTOS E INFORMES

• Manual de Usuario


• Especificaciones Técnicas Equipos