UNIVERSIDAD DON BOSCO – SUPERVISIÓN DE CONTROL Y ADQUISICIÓN DE DATOS

Supervisión, Control y Adquisición de Datos de unSistema de Potencia Eléctrico, por medio de CX-

Supervisor DeveloperSergio Miguel García Perez, Master Student

Computer Integrated Manufacturing, Don Bosco University, El Salvador, CAser_ga@ymail.com

Abstract – This paper includes the description of the scadasystem that has been implemented and which serves for thesupervision, control and data acquisition, in this case of electricalvariables of current phase and power factor. Implemented a systemof three-phase induction motors with capacitors simulating andalarm, which is activated when there is high current consumptionand low power factor. It also includes an Electrical NetworkAnalyzer in communication with Omron Plc. The visualization ofthe scada system is implemented in the software CX-SupervisorDeveloper.

Index Terms – Electric current. Electrical Network Analyzer.Electric power system. Industrial communication. PLC. Powerfactor. Scada system.

I. INTRODUCCIÓNoy en día, la tecnología está presente en todos losámbitos de la vida, tanto a nivel personal como anivel profesional. En este último, se puede notar que

los procesos industriales no son ajenos a los cambios, desdesus inicios con controles de tipo manual hasta hoy en díadonde basta presionar un botón y dar inicio a muchosprocesos de producción, con la ventaja de que dicha acción nonecesariamente se realiza in situ, sino que puede ser realizadaremotamente. También las aplicaciones pueden enfocarse a lasupervisión, control y adquisición de datos, por medio de uneficiente y eficaz diseño de los sistemas SCADA, para la tomade decisiones en tiempo real. Estos sistemas deben dotarse decomponentes de hardware y software acordes al procesoproductivo que junto con personal altamente calificado haránque la planta industrial o empresa, logre un posicionamiento yprestigio, sobre el promedio de las empresas del mismo ramoy que no poseen este tipo de sistemas. Por lo tanto, lossistemas SCADA se convierten en una opción técnica muyviable y al alcance de cualquier empresa de prestigio.

H

II. DESCRIPCIÓN DEL SCADALa supervisión, el control y la adquisición de datos se

realizará en un Sistema de Potencia Eléctrico, el cual constade los siguientes elementos:

(a) 3 Motores Trifásicos de Inducción de Corriente Alterna,Jaula de Ardilla.

(b) Banco de Capacitores.(c) 5 Interruptores (1 para cada motor, 1 para el banco de

capacitores y 1 de paro general).(d) Fuentes de Alimentación Trifásica.(e) PLC, en nuestro caso es un OMRON CP1H XA.

(f) Analizador de Redes, CVM NRG 96.(g) PC Laptop (ambiente Windows).La carga eléctrica del sistema, se selecciono como motores,

ya que en la industria, hay miles y miles de estos máquinaseléctricas, con lo cual se lograría en el laboratorio, una versiónmuy fiel de la realidad. Hay que recordar que, cuando haymotores funcionando en una industria la demanda de corrientees alta y el factor de potencia es bajo. Si una fábrica trabaja conmuchos motores eléctricos al mismo tiempo, verá este efectoen sus variables eléctricas y además, la facturación eléctricaserá alta, debido al alto consumo de corriente eléctrica y debidoa un bajo factor de potencia. Es por ello que para el sistema depotencia seleccionado se ha agregado el uso de un banco decapacitores, ya que cuando los tres motores estén funcionandoal mismo tiempo, la corriente de la instalación será máxima yes en ese momento que, se emitirá una alarma en el sistema,ante está situación, el operario deberá conectar el banco decapacitores, con lo cual, la corriente de la instalacióndisminuirá y además el factor de potencia se mejorará (es decir,aumentará).

Figura 1. Sistema de Potencia Eléctrico

Las variables eléctricas del sistema están siendo sensadaspor medio del Analizador de Redes, en el caso en estudio, se ledará importancia a las variables de corriente de fase y al factorde potencia.

Está medición de variables eléctricas en el Analizador deRedes, serán enviadas al PLC, por medio del puerto RS-485 yluego serán almacenadas en la PC Laptop, desde donde luegoserán enlazadas al programa de control y a la pantalla devisualización.

El programa de control que se ha diseñado es un arranquesencillo de los motores y del banco de capacitores, dichoprograma se ha elaborado en el CX-Programmer de OMRON.

La pantalla de visualización se ha editado en el CX-

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Supervisor Developer también de OMRON.

Figura 2. Sistema de Monitoreo

III. DESCRIPCIÓN DE LA COMUNICACIÓN RTU -MTU

El Analizador de Redes tiene una salida de comunicaciónserie RS-485 y utiliza el protocolo MODBUS RTU. De igualforma el PLC, tiene comunicación serie RS-485, es por elloque se utilizaron esas ventajas de ambos dispositivos paraestablecer la comunicación de datos desde el analizador hastael autómata. Finalmente, se programan las instrucciones paraalmacenamiento de datos y luego la lectura y visualización delos mismos. Para el caso en estudio, la pregunta que hace elmaestro (PLC) se edita en el espacio de memoria desde elDM32300 hasta el DM32305. El Analizador de Redes envía larespuesta y ésta se ubica en el espacio de memoria a partir delmódulo DM32350. Hay que habilitar la marca A640.00 paraestablecer la comunicación.

Figura 3. Configuración Comunicación PLC OMRON

Figura 4. Configuración Comunicación Analizador de Redes

IV. DISEÑO DE LA HMIUno de los grandes objetivos de nuestro caso en estudio, es

realizar la interfaz humano máquina (HMI, por sus siglas eninglés). Al haber seleccionado el PLC OMRON, los softwareasociados al mismo y que serán utilizados son:

(a) El OPC Server.(b) El CX-Programmer.(c) El CX-Supervisor Developer.En primer lugar, se deberá editar el dispositivo que se está

utilizando (PLC), el grupo de trabajo y los puntos o tags delsistema. Todo ello se hará el en OPC Server.

Figura 5. Edición de Tags en el OPC Server

En segundo lugar, se edita el programa de control (control dearranque sencillo para motores), en el CX-Programmer.

Figura 6. Circuito de Control

Una vez realizadas, las anteriores tareas, ya se está en laposición de editar y diseñar la página de visualización, la cualse realiza bajo el ambiente de CX-Supervisor Developer. Dichosoftware cuenta con una librería de gráficos en la cual, eldiseñador selecciona las diferentes opciones para darle unaspecto al diseño muy parecido a lo que en la vida real estásucediendo, así:

1. De igual forma, se deben de editar los tags que servirán deenlace para las expresiones de la visualización.

2. Se diseña la pantalla de visualización.3. Se editan una a una las diferentes animaciones.

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Figura 7. Diseño de Pantalla de Visualización

Figura 8. Pantalla de Visualización

Figura 9. Pantalla de Visualización (gráfico de Tendencia de laCorriente de Fase)

Figura 10. Pantalla de Visualización (vista del PLC)

Figura 11. Pantalla de Visualización (Vista del Analizador de Redes)

V. DISCUSIÓN DE RESULTADOSUna vez realizados los pasos anteriores, edición de tags en el

OPC SERVER, edición del programa de control en el CX-Programmer y el diseño de la visualización en el CX-Supervisor Developer, se procede a realizar las diferentespruebas en funcionamiento de la instalación elaborada.

(a) 1 Motor en Funcionamiento (M1 ó M2 ó M3).(b) 2 Motores en Funcionamiento (M1-M2 ó M1-M3 ó M2-

M3).(c) 3 Motores en Funcionamiento (M1-M2-M3).(d) Alarma (activación del Banco de Capacitores).El mayor cuidado que debe hacerse es que, dichas pruebas

deben hacerse con el PLC en línea, de lo contrario lavisualización no se hará efectiva.

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Figura 12. Pruebas del SCADA, 1 motor funcionando

Figura 13. Pruebas del SCADA, 2 motores funcionando

Figura 14. Pruebas del SCADA, 3 motores funcionando

Figura 15. Pruebas del SCADA, Banco de Capacitores funcionando

VI. CONCLUSIONESLos resultados obtenidos son óptimos en cuanto a la

aplicación de conceptos y uso de software para el sistemaSCADA.

Las necesidades no resueltas, por el volumen de informacióny de aplicaciones a realizar en los sistemas SCADA, hace queel diseño de un sistema, se vuelva versión 1.0 y con el tiempoeste se va mejorando y actualizando.

Implementar este tipo de aplicaciones se vuelve satisfactorioy retador, ya que se implementan y se relacionan una serie deconceptos de automatización, comunicaciones, diseño,evaluación económica, calidad y scada; presentes en cualquiertipo de proceso industrial.

VII. AGRADECIMIENTOSLas pruebas realizadas dentro del laboratorio, fueron gracias

al apoyo brindado por el Director del Departamento deEléctrica y su personal a cargo (Edifcio 4, CITT, UDB CampusSoyapango). Préstamo de equipo y uso de espacio, así comotoda la aparamenta necesaria para esta prueba. También unespecial agradecimiento al Director del Programa de laMaestría en Manufactura, Mg, Héctor Carías, por la asesoríabrindada para la realización de este proyecto.

REFERENCIAS[1] H. R. Carías Juárez, “Elementos de un Sistema SCADA”,Maestría en MIC, Supervisión de Control y Adquisición deDatos, Universidad Don Bosco, Marzo de 2015.

[2] A. Rodríguez Penin, A., “Sistemas SCADA, SegundaEdición, Guía de Diseño HMI”, 2007.

[3] H. R. Carías Juárez, “Aplicaciones de SCADA con CX-Supervisor Developer”, Maestría en MIC, Supervisión deControl y Adquisición de Datos, Universidad Don Bosco,Marzo de 2015.