AUTOMATIZACIÓN DEL VEHÍCULO MILITAR “LANZADOR …

1

ESCUELA POLITECNICA DEL EJÉRCITO

DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

CARRERA DE INGENIERIA EN ELECTRÓNICA, AUTOMATIZACIÓ N Y

CONTROL

PROYECTO DE GRADO PARA LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO EN I NGENIERIA

AUTOMATIZACIÓN

DEL VEHÍCULO MILITAR

“LANZADOR MÚLTIPLE TATRA”

CRYSTIAN FABRICIO MUÑOZ FLORES

Director Ing. Danny Sotomayor

Co-Director Ing. Raúl Haro

SANGOLQUI – ECUADOR

2009

2

CERTIFICACIÓN

Ing. Danny Sotomayor Ing. Raúl Haro

DIRECTOR CODIRECTOR

3

AGRADECIMIENTO

El autor expresa sus agradecimientos a: A Dios por la vida y la salud. A mi Familia y a todas aquellas personas que me acompañaron a lo

largo de la carrera y en la culminación de este trabajo de grado.

Al Director y codirector de tesis por su colaboración en esta etapa

final de la carrera.

A mis compañeros, profesores y en general a la comunidad

universitaria de la ESPE por la experiencia vivida en esta institución.

4

DEDICATORIA

Con mucho cariño y amor, para quienes me guiaron a vivir digno, con

la frente en alto; quienes encaminaron mi vida, me dieron ojos,

sabiduría, corazón y valentía, y siempre me enseñaron a vivir para

poder ayudar a los demás, si a ellos mis padres, todos mis años de

estudios hasta el momento y por ellos estoy aquí.

“Dios, Luis Muñoz y Gina Flores”

5

PRÓLOGO

En este proyecto se estudia e implementan dispositivos tanto

electrónicos como electro-mecánicos que permiten el control de

movimiento automático del paquete guía, de la recargadora, el

posicionamiento por un GPS, los grados de inclinación en el eje

vertical y horizontal con un inclinómetro1, la interfaz gráfica para el

control y monitoreo local y remoto de cada subsistema implementado.

1 Sensor que brinda información de la inclinación en dos ejes

6

ÍNDICE

CERTIFICACIÓN ................................................................................................................................................. 2

AGRADECIMIENTO............................................................................................................................................ 3

DEDICATORIA ..................................................................................................................................................... 4

PRÓLOGO ............................................................................................................................................................. 5

ÍNDICE ................................................................................................................................................................... 6

CAPITULO 1........................................................................................................................................................ 10

ESTUDIO, ANÁLISIS E IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA MOTR IZ DEL PAQUETE GUÍA ........ 10

1. OPTIMIZACIÓN E IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE GENERACIÓN ELÉCTRICA.............. 10 1.1. OPTIMIZACIÓN E IMPLEMENTACIÓN............................................................................................ 11 1.2. HARDWARE......................................................................................................................................... 15 1.2.1. SERVO DRIVE....................................................................................................................................... 16 1.2.1.1. CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DEL SERVO DRIVE SVA-2300...................................................... 16 1.2.1.2. CONFIGURACIÓN DEL SERVO DRIVE ............................................................................................... 18 1.2.1.3. COMPROBACIÓN DE FUNCIONAMIENTO DEL SERVO SISTEMA ......................................................... 20 1.2.1.4. COMANDOS PARA CONFIGURACIÓN INICIAL DEL SERVODRIVE ....................................................... 21 1.2.2. SERVO MOTOR.................................................................................................................................... 23 1.2.2.1. CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DEL SERVO MOTOR SVM-230..................................................... 24 1.3. INSTALACIÓN Y PRUEBAS DE MOTORES Y CONTROLADORES.............................................. 24 1.3.1. INSTALACIÓN DE SERVO MOTORES PARA CONTROLAR EL PAQUETE GUÍA........................................... 25 1.3.1.1. SISTEMA DE ACOPLES SERVO MOTOR – REDUCTORES.................................................................... 26 1.3.1.2. CAPACIDADES IMPORTANTES DEL TORQUE DEL SERVO MOTOR....................................................... 28 1.3.2. INSTALACIÓN DE SERVO DRIVES SVA-2300....................................................................................... 29 1.3.3. PRUEBAS DE SERVO DRIVES Y SERVO MOTORES PARA CONTROLAR EL PAQUETE GUÍA...................... 31 1.4. SOFTWARE........................................................................................................................................... 32 1.4.1. SURESERVO PRO................................................................................................................................ 32 1.4.1.1. REQUERIMENTOS DE LA PC..................................................................................................... 32 1.4.1.2. VERSIONES SOPORTADAS DE SERVO-DRIVES.................................................................... 33 1.4.1.3. PASOS PARA CREAR HOJA DE CONFIGURACIÓN DE SERVO DRIVE EN EL SOFTWARE SURESERVO

PRO 33 1.5. DISEÑO DE ACOPLES Y SOPORTES PARA MOTORES ................................................................. 38 1.5.1. DISEÑO DE ACOPLES Y SOPORTES PARA MOTORES............................................................................. 38 1.6. DISEÑO E INTERCONEXIÓN ENTRE GENERADOR, CONTROLADORES Y MOTORES .......... 39

CAPITULO 2........................................................................................................................................................ 41

AUTOMATIZACIÓN DEL SISTEMA DE POSICIONAMIENTO DEL P AQUETE GUÍA DEL LANZADOR MÚLTIPLE TATRA. ........................... ........................................................................................ 41

2.1. HARDWARE......................................................................................................................................... 41

7

2.1.1. INCLINÓMETRO ................................................................................................................................... 41 2.1.2. GPS..................................................................................................................................................... 42 2.1.2.1. DIAGRAMA DE TERMINALES PARA COMUNICACIÓN RS-232 ........................................................... 44 2.1.3. INSTALACIÓN DE SENSORES: GPS E INCLINÓMETRO PARA ELEVACIÓN Y DEFLEXIÓN.......................... 44 2.2. DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DEL SOFTWARE DE CONTROL Y MONITOREO, QUE

POSICIONE EL PAQUETE GUÍA AUTOMÁTICAMENTE EN BASE A DATOS DE ELEVACIÓN Y

DEFLEXIÓN...................................................................................................................................................... 47 2.3. CONFIGURACIÓN DE PANTALLA TOUCH PANEL ....................................................................... 50 2.3.1. CONFIGURACIÓN DE LA TOUCH PANEL EA7-T12C............................................................................. 51 2.3.2. CONFIGURACIÓN DE LA COMUNICACIÓN ENTRE EL PANEL Y EL PLC .................................................. 54

CAPITULO 3........................................................................................................................................................ 59

ESTUDIO Y ANÁLISIS DE LA AUTOMATIZACIÓN DEL SUBSIST EMA DE RECARGA DEL LANZADOR MÚLTIPLE................................................................................................................................... 59

3.1. ANÁLISIS DE REPARACIÓN Y MODERNIZACIÓN DEL SISTEMA HIDRÁULICO DE LA

RECARGADORA ................................................................................................................................................. 59 3.2. VERIFICACIÓN DE PARÁMETROS TÉCNICOS DE MOTORES Y CONTROLADORES PARA DECIDIR SI

ES NECESARIO SU REEMPLAZO ...................................................................................................................... 64 3.2.1. MOTOR ELÉCTRICO DE EMPUJE DE LA RECARGADORA ............................................................................... 64 3.2.2. RECTIFICADOR TRIFÁSICO NO CONTROLADO............................................................................................ 65 3.2.3. ELECTRO VÁLVULAS HIDRÁULICAS.......................................................................................................... 68 3.3. VERIFICACIÓN DE SENSORES MECÁNICOS Y MAGNÉTICOS PARA LIMITAR MOVIMIENTOS DE LA

RECARGADORA ................................................................................................................................................. 70 3.4. ESTUDIO DEL DISEÑO DEL SOFTWARE DE CONTROL Y MONITOREO, QUE COLOQUE AUTOMÁTICAMENTE LA

RECARGADORA EN POSICIÓN DE ALIMENTACIÓN........................................................................................................ 72

CAPITULO 4........................................................................................................................................................ 76

DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DEL SUBSISTEMA DE TELEMETR ÍA............................................... 76

4.1. TELEMETRÍA ....................................................................................................................................... 76 4.2. CONFIGURACIÓN DE LOS EQUIPOS PARA EL ENLACE REMOTO ............................................ 77 4.2.1. RADIO MODEM ................................................................................................................................. 77 4.2.2. CONFIGURACIÓN................................................................................................................................. 78 4.3. MONITOREO Y CONTROL DE VARIABLES COMO ELEVACIÓN Y DEFLEXIÓN..................... 79 4.4. SEGURIDAD Y TOPOLOGÍA DE LA RED ........................................................................................ 82 4.4.1. DISEÑO DE LA RED (TOPOLOGÍA)................................................................................................... 82 4.5. TRANSMISIÓN DE DATOS Y PARÁMETROS AL PROCESADOR PRINCIPAL .......................... 83 4.5.1. TRANSFORMACIÓN DE COORDENADAS GEOGRÁFICAS A UTM ........................................................... 84 4.5.1.1. PASOS PARA CONVERSIÓN DE COORDENADAS GEOGRAFICAS A UTM ....................... 85 4.5.1.2. PASOS PARA OBTENER EL ARCOTANGENTE ...................................................................... 88 4.6. COMUNICACIÓN MODBUS RTU ...................................................................................................... 90 4.6.1. QUE ES MODBUS.................................................................................................................................. 90 4.6.2. PARA QUÉ ES USADO........................................................................................................................... 91 4.6.3. ALMACENAMIENTO EN MODBUS.......................................................................................................... 91 4.6.4. TABLA DE DIRECCIONES DEL PLC DIRECT-LOGIC 205 CON CPU(H2-WPLC3) .................................. 93 4.6.5. QUE ES EL ID DEL ESCLAVO ............................................................................................................... 93 4.6.6. QUE ES EL CÓDIGO DE FUNCIÓN.......................................................................................................... 94 4.6.7. QUE ES EL CRC................................................................................................................................... 94 4.6.8. FORMATO DE COMANDOS Y RESPUESTA.............................................................................................. 95 4.6.9. TIPOS DE DATOS.................................................................................................................................. 95 4.6.10. ORDEN DE BYTE ENVIADOS................................................................................................................. 97 4.6.11. TRAMA TOTAL ENVIADA CON MODBUS RTU ...................................................................................... 97

CAPITULO 5...................................................................................................................................................... 102

DISEÑAR EL CENTRO DIRECTOR DE TIRO COMPUTARIZADO . ...................................................102

8

5.1. DISEÑO DEL SOFTWARE DE CALCULO Y POSICIONAMIENTO DE LOS PARÁMETROS DE

TIRO 102 5.1.1. EJECUCIÓN DEL SOFTWARE DE MONITOREO Y CONTROL.................................................................... 102 5.1.2. CONTROLES DEL CENTRO DIRECTOR DE TIRO.................................................................................... 104 5.2. DISEÑO DE LA INTERFAZ DE MONITOREO Y CONTROL ADICIONADA CON LA NUEVA

COMUNICACIÓN........................................................................................................................................... 112 5.3. HARDWARE....................................................................................................................................... 116 5.3.1. SENSOR GNAV-IMU........................................................................................................................ 116 5.3.1.1. IMPLEMENTACIÓN DEL PROGRAMA DE LECTURA Y PROCESAMIENTO DEL SENSOR GNAV .......... 119 5.3.1.2. CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL SENSOR................................................................................ 122

CAPITULO 6...................................................................................................................................................... 124

PRUEBAS DEL PROYECTO........................................................................................................................... 124

6.1. MOVIMIENTO DE LA TORRETA DE DISPARO.......................................................................................... 124 6.2. COMUNICACIÓN ENTRE EL PLC Y EL TOUCH-PANEL EA7-T12C .......................................................... 125 6.3. COMUNICACIÓN REMOTA ENTRE EL PLC Y EL CDT.............................................................................. 126

CONCLUSIONES.............................................................................................................................................. 127

RECOMENDACIONES .................................................................................................................................... 130

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.............................................................................................................. 131

ANEXO 1 ............................................................................................................................................................ 133

ANEXO 2 ............................................................................................................................................................ 134

ANEXO 3 ............................................................................................................................................................ 140

ANEXO 4 ............................................................................................................................................................ 141

ANEXO 5 ............................................................................................................................................................ 148

ANEXO 6 ............................................................................................................................................................ 149

ANEXO 7 ............................................................................................................................................................ 150

ANEXO 8 ............................................................................................................................................................ 151

ANEXO 9 ............................................................................................................................................................ 152

ANEXO 10 .......................................................................................................................................................... 153

ANEXO 11 .......................................................................................................................................................... 154

ANEXO 12 .......................................................................................................................................................... 155

ÍNDICE DE FIGURAS ...................................................................................................................................... 156

ÍNDICE DE TABLAS ........................................................................................................................................ 159

GLOSARIO ........................................................................................................................................................ 160

9

10 CAPITULO 1 ESTUDIO, ANÁLISIS E IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA MOTRIZ DEL PAQUETE GUÍA

CAPITULO 1

ESTUDIO, ANÁLISIS E IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA MOTR IZ

DEL PAQUETE GUÍA

1. OPTIMIZACIÓN E IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE

GENERACIÓN ELÉCTRICA.

Antecedentes

El vehiculo de artillería TRATA normalmente viene dotado con un generador

eléctrico de 3 KVA, que gira a 1500 r.p.m. y genera 48 VDC2, el cual se encuentra

montado en la parte media del vehiculo.

2 Voltaje de Corriente Directa


Figura. 1.1. Ubicación del generador

Este generador posee una polea acoplada a su eje, la cual por medio de bandas se

conecta con un eje ubicado en la parte inferior del vehiculo, este eje transmite el

movimiento del motor hacia el generador.

La energía producida del generador se conecta por medio de un cable hacia la caja

de distribución Y1, para distribuir la energía por medio del cable B55 el cual se

conecta en la caja m6, para alimentar a las amplidinas3 y al motor de recarga.

1.1. OPTIMIZACIÓN E IMPLEMENTACIÓN.

La implementación de un sistema de generación eléctrica que cumpla los

requerimientos para la alimentación de la recargadora es indispensable.

Por tal motivo, se decidió utilizar un Servo4 Sistema (Servo Drive y Servo Motor),

que nos permite realizar el movimiento de la carga controlando: su velocidad, torque

y/o aceleración, y el arranque de dichos motores.

3 Reguladores de Campo Magnético 4 Denominación del tipo de motor


El uso de servo sistemas no producen picos de corriente al iniciar el movimiento

de los servo motores, evitando consumos altos de energía, desgaste de conectores y la

activación de protecciones.

El servo sistema escogido es el Servo Drive SVA-2300 y su Servo Motor SVM-

230, los cuales cumplen con los requerimientos de torque y velocidad principalmente,

y que se explicarán mas adelante.

El antiguo generador se cambió por un generador trifásico de frecuencia 60Hz y de

aproximadamente 10KVA que abastecerá la alimentación del Servo Drive SVA-2300

de Automation Direct .

La ubicación del nuevo Generador se localiza en el mismo lugar del generador

antiguo y de igual manera se le transmite el movimiento por medio de poleas a través

de bandas acopladas a eje que se encuentra por debajo del vehículo y que transmite el

movimiento del motor.

Se ha optado por la instalación de un generador eléctrico de marca STANFORD de

10KVA con voltaje de línea de 220 voltios.


Figura. 1.2 Generador eléctrico trifásico STANFORD

Para su instalación se colocarán acoples y soportes mostrados en las figura 1.3,

1.4 y 1.5


Figura. 1.3. Cobertor lateral del Generador

Figura. 1.4. Base para sujeción del Generador al chasis


El Generador finalmente queda instalado, su vibración es mínima y mantiene su

operabilidad dentro de los rangos requeridos.

Figura. 1.5 Generador eléctrico trifásico STANFORD con acople de polea

Para lograr el movimiento del eje, se diseñó varios acoples como se muestran en la

figura. 1.5

1.2. HARDWARE.


1.2.1. Servo drive.

El Servo Drive, es un amplificador especial eléctrico utilizado para un servo motor de

potencia. Supervisa señales de retorno del motor (encoder5) y las ajusta continuamente para

evitar posibles desviaciones.

Un servo Drive recibe señales de mando de un sistema de control a través de

comunicación serial o de señales discretas, amplifica la señal, y transmite corriente eléctrica a

un servo-motor con el fin de producir movimiento proporcional a la señal. Normalmente el

comando representa una señal de velocidad, posición y torque. Un sensor de velocidad

(encoder) adjunto al servo motor, informa al motor de la velocidad real a la unidad servo. La

unidad servo luego compara la velocidad real de motor con el mando de velocidad de motor.

A continuación, modifica la frecuencia de voltaje al motor a fin de corregir cualquier error en

la velocidad, de igual manera para comandos par o de posición.

Los servo sistemas pueden ser utilizados en el mecanizado CNC, automatización de

fábricas, y robótica, entre otros usos. Su principal ventaja sobre los tradicionales motores DC

o AC es la adición de realimentación de información del motor. Esta información puede ser

usada para detectar el movimiento no deseado, o para garantizar la exactitud del movimiento

comandado. La información es en general brindada por un encoder de algún tipo.

1.2.1.1. Características principales del Servo Drive SVA-2300.

MODELO SVA-2300

Voltaje de Alimentación Trifásico

Rango de Voltaje y Frecuencia 170~255V

5 Sensor para detectar y controlar movimiento


50/60Hz ±5%

Corriente de Entrada 13.6 A – 3kW

Peso 3.9Kg

Rango de Velocidad 0 a 5000rpm

Pulsos tipo Pulso + Dirección, A fase + B fase en

cuadratura,

Pulso CCW + pulso CW

Resolucion del encoder 10000ppr

Interface de Comunicación RS-232 / RS-485 / RS-422 / Modbus

ASCII & RTU hasta 115k Baud

Storage Temperature -20° to 65°C (-4° to 149°F)

Humidity 0 to 90% (sin-condensación)

Protection IP 20

Agency Approvals CE; UL en (U.S. y Canada)

Tabla 1.1. Características del Servo Drive SVA-2300

En este sistema es posible controlar el torque o momento, la velocidad o la posición del

eje del motor. Cada motor puede tener un freno junto con el servo y el accionamiento tiene,

como accesorios, cables de longitud a partir de 10 hasta 60 pies.

El torque en el eje puede ser controlado por medio de una señal analógica de -10 a +10

Voltios o por medio de valores predefinidos colocados dentro de la memoria en el

accionamiento.

La velocidad del eje del motor puede ser controlada por medio de una señal analógica

de -10 a +10 Voltios o por medio de valores predefinidos colocados dentro de la memoria en

el accionamiento.


La posición del eje (el ángulo) puede ser controlada por medio de señales de pulsos y

dirección, o por medio de valores predefinidos dentro del accionamiento.

Es posible leer y escribir datos por medio de una comunicación serial MODBUS RTU6, que

puede alcanzar hasta 115.2 kbps, lo que permite controlar torque, velocidad o posiciones.

El accionamiento genera un sistema trifásico de frecuencia variable y 220 VAC. El

motor tiene una frecuencia nominal de 200 Hertzios y el control se basa en un

microprocesador de alta velocidad. Todos los accionamientos deberían usar el bloque de

terminales ASD-BM-50 (tarjeta para control por señales discretas), excepto si se usa como

opción MODBUS.

El eje del motor no tiene chaveta7, esto es, el eje es totalmente cilíndrico y deben ser

usados acoplamientos especiales.

Este sistema se alimenta con 220 Voltios trifásicos, en 50 o 60 Hertz. La entrada de

corriente alterna se transforma en corriente continua. por medio de diodos.

El accionamiento tiene 2 fuentes de poder internas, que generan 12 y 24 VCC, 12 Voltios para

uso de señales analógicas unipolares en el control analógico.

1.2.1.2. Configuración del Servo Drive.

El accionamiento se basa en un microprocesador que tiene inteligencia para cualquier

modo, para ejecutar los algoritmos de control vectorial para modelar el motor, para procesar el

escalamiento de las entradas y de las salidas, y otras funciones, incluyendo el engranaje

electrónico, filtrado, comunicaciones de MODBUS, etc.

6 Protocolo de transmisión Serial Binaria 7 Destaje en el Eje del motor


La manera de configurar el servo para un modo específico es seleccionar los Parámetros,

incorporados por las teclas frontales o por comunicaciones MODBUS, a los parámetros que se

agrupan en 5 grupos, el grupo 0 a 4. El accionamiento almacena en memoria (sobre todo en

memoria EEPROM, con algunas excepciones) los parámetros correspondientes para modelar

el control del vector del motor. Ésta es la razón por la que es necesario identificar, por medio

de un código, en el parámetro P1-31, cual es el tipo de motor.

A continuación se presenta un diagrama de las diferentes interconexiones entre todos

los artículos que componen el sistema Sureservo.

Figura 1.6 Interconexiones al Servo Drive


Figura 1.7 Display y Botones Frontales del Servo Drive

1.2.1.3. Comprobación de Funcionamiento del Servo Sistema.

Al energizar el SISTEMA, va a aparecer el error ALE14. Ésto es normal.

Las teclas frontales las usamos para ir al parámetro P1-31 y seleccionar el código del motor.

Para hacer esto, presiono la tecla MODE para mostrar en el visor el parámetro P0-00 y

luego presiono una vez la tecla NEXT para mostrar P1-00; a continuación se usa la tecla

∆ para ir al parámetro P1-31, presionándola varias veces o manteniendo la presión hasta

obtener este valor.

Cuando el visor muestre P1-31, entonces presionamos la tecla Enter; en este momento

se puede cambiar el contenido del parámetro P1-31, al código del servo motor que se este

usando. Obviamente se puede configurar un valor diferente para el motor que se esté usando,

para nuestro caso ponemos 31. Luego Apagamos y encendemos el accionamiento para

permitir que se almacenen los nuevos parámetros.


La acción siguiente es ir al parámetro P2-30. Para hacer esto, presionamos la tecla

MODE y luego 2 veces la tecla NEXT para mostrar P2-00; a continuación use la tecla ∆ para

ir al parámetro P2-30, presionándola varias veces o manteniendo la presión hasta obtener este

valor.

Cuando el visor muestre P2-30, presionamos la tecla Enter; el visor mostrará el valor 0;

en este momento se puede cambiar el contenido del parámetro P2-30 a 1.

El motor comienza "a zumbar", mostrando que el motor está energizado y no se podrá

girar el eje fácilmente con la mano.

Después, presionando la tecla MODE para mostrar el parámetro y después presionamos

la tecla NEXT 2 veces para mostrar P4-00; y luego la tecla ∆ para ir al parámetro P4-05,

presionándola 5 veces para llegar a ese parámetro.

Cuando el visor muestra P4-05, la tecla Enter; el visor mostrará un número 20, que es

valor por defecto de la velocidad JOG (20 rpm); una vez en este punto se puede cambiar el

contenido del parámetro o dejarlo como está; la tecla Enter se presiona una vez para

almacenar la velocidad escogida, si se realizó el cambió; se verá el texto JOG en el visor.

Cuando se mantiene apretada la tecla ∆ el motor gira en una direción; y cuando se mantiene

apretada la tecla ∇ , el motor gira en la otra dirección o reversa.

Para salir de la operación JOG, se presiona la tecla Mode una vez. Entonces se puede

apagar y encender el accionamiento para colocar automáticamente P2-30 en 0, para habilitar

las entradas al accionamiento.

1.2.1.4. Comandos para configuración inicial del ServoDrive.

Una vez ya comprobado el funcionamiento del Servo Sistema procedemos a setear los

siguientes parámetros:


P1-31 = 31 Servo Motor SVM-230(B) y Drive SVA-2300

P1-15 = XX Primer Registro de posicionamiento por Revoluciones vía MODBUS

P1-16 = XX Primer Registro de posicionamiento por Pulsos vía MODBUS

P1-33 = 0 Posicionamiento Absoluto

P1-34 = XX Configura tiempo en la curva de aceleración (0-20,000 ms)

P1-35 = XX Configura tiempo en la curva de desaceleración (0-20,000 ms)

P1-36 (JT) = XX Configura suavidad en la curva de aceleración/desaceleración (0-

10,000 ms)

P2-36 = 5000rpm máxima velocidad angular para primeros registros de

Posicionamiento

Tabla 1.2 Registros a Configurar Inicialmente

Figura 1.8 Curva de tiempo de Aceleración y desaceleración


Figura 1.9 Gráfica de tipo de Posicionamiento

En la página 31 “Pasos para Crear Hoja de Configuración de Servo Drive en el

Software SureServo PRO”, nos permitirá guardar los últimos comandos para que el

movimiento de la torreta sea a velocidad constante independiente de la carga que soporta el

servo motor.

Los detalles de los registros del Servo Drive para configurar el Tipo de Comunicación

Modbus RTU, y el registro que ordenará el movimiento pueden ser analizadas en el Anexo 2

y en la página 31 “Pasos para Crear Hoja de Configuración de Servo Drive en el Software

SureServo PRO”

1.2.2. Servo Motor.

El motor de imán permanente es básicamente un motor síncrono con frecuencia variable

en el estator. Las corrientes generadas por el accionamiento generarán el torque en el eje para

cualquier modo de operación. Esta corriente se regula con una realimentación en el

accionamiento.

Obviamente, el motor funciona conjuntamente con el encoder para definir la posición

del rotor. Ésta es una de las razones de porque el motor y el encoder deben trabajar juntos.


El encoder es de tipo incremental en cuadratura que trabaja con 5 Voltios y puede detectar con

funciones internas, hasta 10.000 pulsos por cada revolución del eje. El accionamiento detecta

los 4 bordes de los pulsos generados por el encoder. Este permite que se determine

instantáneamente, el número y fracción de las revoluciones, empezando desde cero cuando el

Servo Drive es energizado, ya que el registro que muestra el número de revoluciones y

fracciones de una vuelta completa del eje del motor son consideradas cero.

Estos 2 valores cambian con cualquier cambio de la posición del eje del motor, en

cualesquiera de los modos. Obviamente, este conteo permite que el accionamiento determine

la velocidad en todo momento. La medida de la corriente permite que se determine el torque

en cada momento.

1.2.2.1. Características Principales del Servo Motor SVM-230.

SERVO MOTOR SVM-230

Eje Sin Chaveta

Inercia Media

Torque promedio (N.m) 14.3

Máximo Torque (N.m) 35.8

Máxima Velocidad (rpm) 3000

Corriente Promedio (A) 17.4

Temperatura de Operación 0 to 40oC (32oF to 104oF)

Aprobación CE; UL recognized (U.S. and Canada)

Tabla 1.3 Características del Servo Motor SVM -230

1.3. INSTALACIÓN Y PRUEBAS DE MOTORES Y CONTROLADORES.


1.3.1. Instalación de Servo Motores para controlar el paquete guía.

Para mover el paquete guía se utiliza dos Servo motores SVM-230 de un promedio de

Torque de 14.3 N-m, los cuales se encuentran montados en la parte inferior del paquete guía,

estos motores se sujetan por medio de bridas8 metálicas ancladas a dos reductores.

Los reductores son equipos mecánicos, los cuales permiten variar las r.p.m. de entrada

de un sistema, entregando a la salida del sistema un número menor de r.p.m. sin sacrificar la

potencia del sistema.

Sistema Antiguo

(Amplidinas)

Figura. 1.10. Amplidina

8 Acoples para sostener al motor


Sistema Nuevo

(Servo Motores)

Figura. 1.11. Servo Motor SVM-230, Brida y acople para eje sin chaveta

Se reemplazó los motores anteriores ya que el control se lo hará con Servo-Drives y de

hecho obligadamente se necesitan Servo Motores, para el control de posicionamiento

automático del paquete guía.

1.3.1.1. Sistema de Acoples Servo Motor – Reductores.

Figura. 1.12. (desde la izquierda) Reductor, Acople para eje, Acople eje sin chaveta, Brida y Servo Motor


Para la instalación del servo motor se necesita establecer consideraciones mecánicas en

el lugar donde va a operar, como la brida va ha ser usada, dimensionamiento de la máquina

que se va a controlar, y el acoplamiento o chaveta a ser colocada en los ejes, tanto del servo

motor como de la máquina.

Se Conecta el accionamiento a una alimentación de 220 Voltios entre L1 y L2 y entre R,

S y T en el accionamiento.

L1 y L2 corresponden al voltaje de control; R, S y T es la parte de potencia.

Figura 1.13 Conexión de Alimentación al Servo Drive y Servo Motor


Se conecta el cable del motor a los terminales UVW del Servo Drive. Y se usa un

código de colores como rojo para la fase U, blanco por la fase V y gris para la fase W, que

debe corresponder al color de cada conductor. Si no se conecta correctamente, el motor tiende

a girar en sentido errado, y la referencia del encoder será diferente, por lo tanto el

accionamiento generará un error, y a veces, el servo motor comienza a girar sin parar cuando

el servo drive no esta conectado correctamente.

Algunos detalles de esto se muestran en la siguiente gráfica.

Figura 1.14 Conexiones al Servo Drive

1.3.1.2. Capacidades importantes del torque del servo motor.

• El servomotor puede entregar hasta 300% del torque nominal


• El torque intermitente es la razón entre torque a ejercer en la carga,

para torque nominal, por lo tanto no se debe llegar a este valor para

evitar daños irreversibles en el Servo Drive. El torque intermitente

tiene un tiempo limitado para cada servo motor.

1.3.2. Instalación de Servo Drives SVA-2300.

Previo a la configuración de ServoDrives y su verificación de funcionamiento al

comunicarse con el PLC, la instalación de los equipos en el vehículo es un aspecto

importante, para mantener al ServoDrive operando bajo las características que recomienda el

fabricante, entre estas tenemos:

SITIO DE INSTALACIÓN LIBRE DE LUZ DIRECTA DEL SOL,

LIBRE DE LÍQUIDOS CORROSIVOS,

Y LIBRE DE GAS INFLAMABLE

TEMPERATURA DE OPERACIÓN 0 a 55 Grados Centígrados

HUMEDAD 0 a 90% (sin condensación)

Tabla. 1.4. Recomendación del Fabricante del Ambiente de Operación del Servo Drive

• Para el montaje del Drive en forma vertical y de la manera que tenga la capacidad de

disipar todo el calor de su interior.


Figura. 1.15. Posición a colocar el Servo Drive

• Mínimas características para colocar el un ambiente cerrado el Servo Drive

Figura. 1.16. Mínimas distancias para Funcionamiento del Servo Drive

Los Drives, se han colocado en forma vertical, y sostenidos por tornillos debajo de la

torreta de disparo. A continuación se muestra las dimensiones dadas por el fabricante del

Servo Drive SVA-2300


Figura. 1.17. Dimensiones de Fábrica del Servo Drive

1.3.3. Pruebas de Servo Drives y Servo Motores para controlar el paquete

guía.

Para el control de los Servo Motores se hizo un estudio y análisis de toda la información

del Servo Drive que es el controlador de toda la funcionalidad que me brinda un sistema

Servo.

El movimiento del paquete guía no tiene inconvenientes, pese a estar cargado con los 40

cohetes, la velocidad es la misma cuando el paquete guía esta completamente cargado, o

cuando esta vacío.


Los Servo Drive, funcionan sin arrojar errores y la comunicación con el

PLC vía Modbus RTU, se desempeña sin percances.

1.4. SOFTWARE.

1.4.1. SureServo PRO.

Se necesita el Software SureServo PRO, para la configuración de Servo Drives de

AutomationDirect, y es diseñado para permitir conectividad entre PC y la familia SureServo

Drives, con las siguientes funciones:

• Carga/Descarga de configuraciones del Servo Drive

• Crea nuevas configuraciones del Servo Drive

• Edita las configuraciones del Servo Drive desde la PC

• Archiva/Guarda múltiples configuraciones en la PC

• Sintoniza lazos de Control

• Visualiza en tiempo real los parámetros de funcionamiento

• Visualiza fallas ocurridas

• Imprime la configuración realizada.

1.4.1.1. REQUERIMENTOS DE LA PC.

SureServo PRO correrá en PCs que tengan las siguientes características:

• Windows 2000 Professional & Server, Windows XP Pro SP1 o SP2, o

Windows 2003 Server


• Internet Explorer 4.0 o mayor (para soporte de ayuda HTML )

• 16-24 Mb de memoria disponible

• 16 Mb de espacio de disco duro

• Poseer puerto serial RS-232 o puerto USB (deberá usar cable USB-RS232 de

Automation Direct).

1.4.1.2. VERSIONES SOPORTADAS DE SERVO-DRIVES.

SureServo PRO trabajará con todos los modelos de SureServo Drives con firmware

version 2.001 o mayores.

SureServo Drives con firmware versión 2.1xx requiere SureServo Pro Version 3.1.0 o

mayor.

1.4.1.3. Pasos para Crear Hoja de Configuración de Servo Drive en el

Software SureServo PRO.

1. Instalación del Software SureServo PRO

2. Abrir el Programa, y clic en Start New Configuration

3. Seleccionamos las opciones mostradas en la siguiente figura 1.18 que muestra

nuestro caso


Figura. 1.18. Pantallas al iniciar Software SureServo PRO

4. En P1-01=0101 para configurar un posicionamiento por valor en registros y no

por pulsos; por registros me permite almacenar un valor tanto en revoluciones y

pulsos por revolución, y en posicionamiento por pulsos su movimiento es como su

nombre lo indica respondiendo a una señal cuadrada donde cada pulso gira un

determinado numero de pulsos preprogramados.


Figura. 1.19. Pantalla de Configuración del tipo de control en el Servo Drive para el movimiento del Servo Motor

5. P2-10=0 Para mantener desabilitado al ServoDrive y posteriormente se lo enviará

desde el PLC el valor de 1 para habilitarlo.


Figura. 1.20. Registros P2.XX a configurar en el ServoDrive

P2-13 = 008 mantenemos desactivado el gatillo de disparo y cuando enviemos las

coordenadas del servo Motor, se moverá si está activada esta señal.

P2-14 = 107 mantenemos desactivada la parada de Posicionamiento, si desearíamos frenar el

movimientose lo cambiaría a 007

P2-16 = 122 y P2-17 = 123 condiciones por defecto del fabricante.


Figura. 1.21. Registros P2.XX a configurar en el ServoDrive

7. En parámetros de comunicación, observamos las características de la comunicación

serial configuradas para el ServoDrive y que de hecho el PLC debe hablar su mismo idioma.


Figura. 1.22. Registros P3.XX para la comunicación con el Servo Drive

1.5. DISEÑO DE ACOPLES Y SOPORTES PARA MOTORES.

1.5.1. Diseño de Acoples y Soportes para Motores.

Para la sujeción de los Servo motores, se diseñaron Bridas de Acero ST-40 de forma

adecuada, para poder manipular su interior, el acople entre ejes tanto del Servo Motor como

del reductor, los cuales se unen por medio de otro acople para eje sin chaveta como se muestra

en la figura 1.23.


Figura. 1.23. Acoples de Acero al eje del Generador

ST-40, Y ST-37 son tipos de acero con los cuales fueron fabricados los elementos mostrados

en la figura 1.23

1.6. DISEÑO E INTERCONEXIÓN ENTRE GENERADOR,

CONTROLADORES Y MOTORES.

El diseño eléctrico de interconexión entre generador, controladores y motores

realizado en el Software Orcad, de la figura 1.24 y Anexo 1, muestra cada parte requerida

para la instalación, comprensión y/o detección de fallas, necesarias para efectuar el disparo

y movimiento de la torreta, por lo tanto se especifica el nombre de cada conector, los

cuales podrá ver con mas detalle en los anexos.


Figura. 1.24 Diagrama Eléctrico de Interconexión entre Generador, Controladores y motores

Descripción de los bloques

BLOQUES DESCRIPCION

BLOQUE 1 Servo Motores para elevación y deflexión de la Torreta

BLOQUE 2 Generador Trifásico-220V fase y 60 Hz, 10 KVA

BLOQUE 3 Tabla de especificación de cables y sensores del diagrama

BLOQUE 4 PLC-DirectLogic205 con sus módulos para el control

BLOQUE 5 GPS e Inclinómetro necesarios para sistema de punteria

BLOQUE 6 Servo Drives de elevación y deflexión para control de Servo

Motores

BLOQUE 7 Touch Panel para el control desde la cabina

Tabla. 1.5. Descripción del Diagrama Eléctrico de la figura 1.24

41 CAPITULO 2 AUTOMATIZACIÓN DEL SISTEMA DE POSICIONAMIENTO DEL PAQUETE GUÍA DEL LANZADOR MÚLTIPLE TATRA.

CAPITULO 2

AUTOMATIZACIÓN DEL SISTEMA DE POSICIONAMIENTO DEL

PAQUETE GUÍA DEL LANZADOR MÚLTIPLE TATRA.

La automatización del sistema de posicionamiento del paquete guía, corresponde a

un movimiento rápido a velocidad constante y preciso, en elevación y deflexión del

mencionado paquete, que se podrá controlar de forma remota (CDT9) y local (Vehículo

Tatra10), tomando en cuenta su inclinación y rangos permitidos de posición del

paquete guía para poder disparar al blanco localizado.

2.1.HARDWARE.

2.1.1. Inclinómetro.

Dispositivo digital que permite medir la inclinación en grados de dos ejes, y

transmitirlos con un Protocolo de Comunicación Serial RS-232.

Trabaja con una resolución de ± 0.01º, repetibilidad menor a 0.05º, tiempo de

respuesta es menor 0.5 segundos y su equivalente en milésimas es:

9 Centro director de tiro 10 Nombre del Lanzacohetes Militar de Artillería


Resolución: 0.177 milésimas.

Repetibilidad: < 0.885 milésimas

Tiempo de Respuesta: < 0.5 seg

Imagen 2.0. Inclinómetro instalado en el Vehículo “Tatra”

Los parámetros de la comunicación serial para la recepción, necesarios para la

toma de los datos enviados por el inclinómetro son:

Tasa de Bits por segundo: 9600

Número de Bits de Datos: 8

Número de Bits de Parada: 1

Paridad: ninguna

2.1.2. GPS.


Sistema de Posicionamiento Global es un Sistema Global de Navegación

por Satélite que permite determinar en todo el mundo la posición de un objeto,

una persona, un vehículo o una nave.

El GPS funciona mediante una red de 27 satélites (24 operativos y 3 de

respaldo) en órbita sobre el globo, a 20.200 km, con trayectorias sincronizadas

para cubrir toda la superficie de la Tierra. Cuando se desea determinar la

posición, el receptor que se utiliza localiza automáticamente como mínimo tres

satélites de la red, de los que recibe señales indicando la posición y el reloj de

cada uno de ellos. Con base en estas señales, el aparato sincroniza el reloj del

GPS y calcula el retraso de las señales; es decir, la distancia al satélite. Por

"triangulación" calcula la posición en que éste se encuentra. La triangulación en

el caso del GPS. Conocidas las distancias, se determina fácilmente la propia

posición relativa respecto a los tres satélites. Conociendo además las

coordenadas o posición de cada uno de ellos por la señal que emiten, se obtiene

la posición absoluta o coordenada real del punto de medición.

El GPS utilizado es el CW45A, el cual contiene un conversor interno

DC/DC11 y un microprocesador que me permite los tipos de comunicación

serial RS-232, RS-422 y USB, diseñado específicamente para la adquisición y

el seguimiento de satélites en zonas de señal débil como en follaje denso y

dentro de edificios de estructuras grandes.

Los parámetros de la comunicación serial para la recepción, necesarios

para la toma de los datos enviados por el inclinómetro son:

Tasa de Bits por segundo: 9600

Número de Bits de Datos: 8

Número de Bits de Parada: 1

Paridad: ninguna

11 Relación de transformación entre corrientes directas


Imagen 2.1. Fotografía del GPS

2.1.2.1.Diagrama de terminales para Comunicación RS-232.

Figura 2.0. Pines del GPS para Comunicación RS-232

2.1.3. Instalación de sensores: GPS e inclinómetro para elevación y deflexión.

Para saber la localización del Vehículo Tatra y realizar correcciones para la

ubicación del paquete guía según la inclinación que posea el vehículo, es

necesario la instalación de un GPS, y un Inclinómetro respectivamente, en

el lugar adecuado y sin sufrir daños al momento del disparo. Por lo tanto

tomando en cuenta todos estos requerimientos se los ha colocado en el


paquete guía, como se muestra en la Figura. 2.1

Figura. 2.1 Lugar de instalación del GPS e Inclinómetro

Su conexión y diagrama eléctrico hacia el PLC se muestra a continuación en la Figura

2.2 y Anexo 3


Tabla.2.0 Descripción de elementos

CONECTORPOTENCIA

SLOT #1

d3

_E

CO

NE

CT

OR

PO

TE

NC

IA

CN

2

d2

_D

UVW

GPS

d2

_E

UVW

SE

RV

O M

OT

OR

EL

EV

AC

IÓN

d5_GPSEN

CO

DE

R

d3

_D

SE

RV

O D

RIV

E

EL

EV

AC

IÓN

SLOT #3

GENERADOR TRIFÁSICO

PLCA

B

C

CN3

A

B

C

RST

d7d6

d1_D

d8

d4

CN3

SERVO MOTORDIRECCIÓN

d8

SE

RV

O D

RIV

E

DIR

EC

CIÓ

N

d5_INCLINÓMETRO

d1

_E

ENCODER

CN

2

RST

INCLINOMETRO

Figura 2.2 Diagrama Eléctrico GPS, Inclinómetro y Servo Sistemas al PLC

FISICAS Dimensiones del sensor 101mm (longitud) x 91mm

(ancho) x 43mm (alto)

Voltaje Aplicado 6.5-18V DC

Temperatura de operación -40°C a +75°C

Humedad 5% a 95% sin condensación

Sensibilidad Adquisición -185dBW

Interfaces Serial RS232, RS422 y USB tasa de baudios programable hasta los 38400

Protocolos NMEA 0183, ASCII y RTU


2.2.DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DEL SOFTWARE DE CONTROL Y

MONITOREO, QUE POSICIONE EL PAQUETE GUÍA

AUTOMÁTICAMENTE EN BASE A DATOS DE ELEVACIÓN Y

DEFLEXIÓN.

El control y monitoreo del sistema de posicionamiento, requiere de sensores de

liberación y de Posición de elevación y dirección, los cuales posee el sistema antiguo, y

que se los utiliza para el control, también se necesita procesamiento matemático que

relacione las milésimas a mover el paquete guía con las revoluciones que el Servo

motor debe dar, y por último el envío de información serial MODBUS a los registros

del Servo Drive, el cual debe estar previamente configurado.

A continuación se muestra un diagrama de Bloque que muestra cada parte del

programa que reside en el PLC DirectLogic-205 del vehículo Tatra, y que

mencionaremos el bloque indicado que es el Posicionamiento.


Figura 2.3 Diagrama de Bloque de Programas en el PLC

Al ingresar al bloque mencionado de posicionamiento, se procede a verificar en

orden la lógica mostrada en la figura 2.4, en el anexo 4 se encuentra en detalle la

programación del PLC con respecto al Posicionamiento


Figura 2.4 Diagrama de Flujo de Lógica del Posicionamiento

Al leer las coordenadas, en milésimas, el programa efectúa la conversión de estos

datos a revoluciones y pulsos, que debería enviar el PLC al Servo Drive, con lo cual se


efectúa una regla de tres, con los datos de revoluciones y pulsos leídos con sus

respectivas milésimas mostradas en el indicador del paquete guía, llegando a tomar los

siguientes datos y la siguiente conversión:

2110 Revoluciones del Servo Motor llevan a 3000 milésimas al Paquete guía

Ahora también necesitamos las cifras decimales y como tenemos 10000 pulsos por

revolución se ejecuta el siguiente algoritmo, ejemplo si ingresamos 5 milésimas el total

de revoluciones me da 3,5166667, por lo que tendríamos:

Asignamos el resultado a una variable tipo entero:

Para los pulsos tenemos:

Lo anterior hace mención a la lógica del PLC, pero se necesita tener una Interfaz

HMI12, la cual se realizó en un Touch-Panel, el mismo que se utilizó para la

automatización del lanzamiento de Cohetes en la Primera Fase de la tesis

“Automatización del Lanzador Múltiple TATRA”, año 2 009-2010.

2.3.CONFIGURACIÓN DE PANTALLA TOUCH PANEL.

12 Interfaz hombre máquina

3000

2110_Re ×= ingresadasmilésimasvoluciones

3Re =voluciones

)10000__(Re)10000_tan_(Re ×−×= EnteravolucionesteFlovolucionesPulsos


2.3.1. Configuración de la Touch Panel EA7-T12C.

La programación del Touch-Panel se la realizó en el Software C-more

versión 2.00 al cual se lo debe configurar para el tipo de pantalla y tipo de

comunicación con el PLC a conectarse, por lo tanto a continuación se presentan

las pantallas capturadas para su mejor entendimiento:

Figura 2.5 Ingreso al Software C-more


Figura 2.6 Ingreso a Configuración del Touch-Panel

Previo a lo indicado en la anterior figura 2.6, aparece la siguiente ventana para

configuración de la pantalla a usar.


Figura.2.7. Pantalla de configuración del panel maestro

Número FUNCIÓN

1 Panel Type: Se introduce el modelo de Panel

utilizado, EA7-T12C

2 Start Screen Number: Sirve para seleccionar la

ventana que deseamos que se muestre inicialmente

3 Start Screen Saver (30-150): Se utiliza para ahorrar

energía después de un tiempo determinado, se

puede configurar en el rango desde los 30 a 150

minutos, con 0 se deshabilita.

4 Default Language Number: se utiliza para

seleccionar el idioma con el que se desea trabajar

con 1 por defecto toma ingles.

5 Display Large Key Pad On Panels: Se utiliza para

agrandar los números del teclado que se utiliza

para introducir una contraseña

6 Alarm Save To: Se utiliza para seleccionar el

espacio de memoria en el cual se va almacenar los


datos de las alarmas

7 Message Save To: Se utiliza para seleccionar el


datos de las mensajes

8 Capture Save To: Se utiliza para seleccionar el


datos que se capturan

9 Frame Style: Se utiliza para seleccionar el estilo de

los marcos de los botones de la pantalla.

10 Beep: Se utiliza para que produzca sonido cada ves

que se oprime un botón de la pantalla

11 Message long file Storage: Se utiliza para

almacenar grandes archivos de mensajes durante

un número de días determinados

12 Alarm long file Storage: Se utiliza para almacenar

grandes archivos de alarmas durante un número de

días determinados

13 Alarm displays time (seg): Se utiliza para

configurar el tiempo en el que se muestra una

alarma

14 Alarm list size: Se utiliza para introducir el tamaño

de las listas de alarmas

Tabla.2.1 Descripción de elementos de la pantalla del panel maestro

2.3.2. Configuración de la comunicación entre el Panel y el PLC.


Figura.2.8 Pantalla de configuración de comunicación de la pantalla con el PLC

Número DESCRIPCIÓN

1 PLC Protocol: Se utiliza para configurar el tipo de protocolo usado en la comunicación,

para este proyecto se utiliza el protocolo Entivity Modbus RTU (H2-WinPLC)

2 PLC slave number (1-247): Se utiliza para indicar el número de PLCs esclavos que se van

a conectar con el panel, para nuestro caso se coloca el número 1

3 Baud Rate: Se configura la tasa de Baudios, para nuestra comunicación utilizamos 9600

baudios

4 Parity: Se utiliza para configurar la paridad, para nuestra comunicación no se utiliza

5 Stop Bit: Permite configurar el número de Bits de parada, para nuestra comunicación

utilizamos un bit

6 Control RTS: Permite utilizar un control RTS, esto para ampliar dos redes a cuatro redes.

7 Requiere CTS: Permite habilitar la opción de CTS

8 Select RS-485: Permite seleccionar el puerto de comunicaciones RS-485, no aplica.

9 PLC Protocol: RTU siglas que significan unidad de transmisión remota

10 Registers per message: Seleccionamos el número de registros utilizados por mensajes,

para nuestro caso configuramos con 64.


11 Coil13s per message: Hace referencia al número de lazos que se utiliza por mensajes, para

nosotros utilizamos 64 lazos.

12 Timeout Time: Es el tiempo que transcurre desde que se envía un paquete, hasta recibir la

confirmación de llegada del mismo, por parte de receptor.

13 Poll time: Se utiliza para configurar el tiempo que se demora en retomar una

comunicación, para nuestro sistema colocamos el valor de 0 por defecto

14 Think and do map file: Permite cargar las variables utilizadas en el PLC hacia la pantalla,

se carga archivos de extensión .map

Tabla.2.2 Descripción de elementos de la pantalla para configurar la comunicación

La interfaz HMI consta actualmente de todos los controles y visualizadores,

necesarios para controlar y verificar todo el sistema de posicionamiento, que para

futuro se omitirán ciertos objetos que son innecesarios en el entrenamiento o combate

militar.

13 Su traducción al español es bobina, representa la activación de salidas a relé


Figura 2.9 Pantalla de Control de Posicionamiento del Paquete Guía

Descripción de los bloques

BLOQUES DESCRIPCION

BLOQUE 1 Muestran las revoluciones y pulsos (10000 pulsos por revolución) que

girarán los servo motores resultado de la operación matemática realizada

en el PLC

BLOQUE 2 Visualización si Seguro de liberación de Dirección esta activado

BLOQUE 3 TextBox que me permite ingresar milésimas de dirección si y solo si

encender servo motores (variable)y los seguros de liberación (variables)

están activadas (rango -810 a 2110 milésimas)

BLOQUE 4 Permite Activar los Servo Motores para su posicionamiento

BLOQUE 5 Permite configurar los Servo Drives para poder leer registros de las

revoluciones de los servo motores.

BLOQUE 6 Ordena al PLC en modo de lectura para obtener el valor de los registros

especificados del Servo Drive

BLOQUE 7 Visualización de registros de las revoluciones de los Servo Drives.


BLOQUE 8 Lectura del inclinómetro tanto elevación como deflexión

BLOQUE 9 Visualización si Seguro de liberación de Elevación esta activado

BLOQUE 10 Parada de Emergencia que detiene todo proceso del PLC hasta que sea

desactivado

BLOQUE 11 Activa el modo recarga posicionando el Paquete Guía a 3000 milésimas

en movimientos predefinidos para evitar daños del sistema mecánico

BLOQUE 12 Paso final para el movimiento, al activarla se mueve según las milésimas

ingresadas en elevación y deflexión.

BLOQUE 13 Regresa a la pantalla inicial cuando se enciende el Touch Panel

Tabla 2.3 Tabla de Descripción de la figura 2.9.

59 CAPITULO 3 ESTUDIO Y ANÁLISIS DE LA AUTOMATIZACIÓN DEL SUBSISTEMA DE RECARGA DEL LANZADOR MÚLTIPLE.

CAPITULO 3

ESTUDIO Y ANÁLISIS DE LA AUTOMATIZACIÓN DEL

SUBSISTEMA DE RECARGA DEL LANZADOR MÚLTIPLE

3.1. ANÁLISIS DE REPARACIÓN Y MODERNIZACIÓN DEL SISTEMA HIDRÁULICO DE LA RECARGADORA.

El sistema hidráulico de recargadora de cohetes, posee una Bomba Hidráulica

se engrana con la transmisión del Vehículo así como también, dos cilindros para

elevación y dos cilindros para giro, los cuales pueden ser manipulados de forma

manual, o automática como se menciona en la primera fase del proyecto.

Por lo tanto, al activarse la bomba hidráulica, el control de los cilindros es a

través de dos válvulas de tres posiciones con activación eléctrica con retorno a

muelle hacia la posición media, como se muestran en las figuras 3.9 y 3.10, los

cuales muestran el diagrama Hidráulico con los cuales el sistema opera, tanto para

elevación como para giro.

La activación de cada posición requiere la activación de cuatro señales para

cubrir todos sus movimientos posibles como son:


Figura.3.1 Primera posición de la plataforma recargadora

Posición inicial en la que ninguna electro válvula esta activada. Figura 3.1

Figura.3.2 Segunda posición de la plataforma recargadora

Se activa solo la Electro-válvula para subir plataforma. Figura 3.2

Figura. 3.3. Tercera posición de la plataforma recargadora

Se activa solo la Electro-válvula de giro a la derecha Figura 3.3


Figura. 3.4. Cuarta posición de la plataforma recargadora

Se activa solo la Electro-válvula de giro a la Izquierda Figura 3.4

Figura. 3.5. Paquete guía a 180º de su posición normal

Figura. 3.6. Quinta posición de la plataforma recargadora

Se activa la señal empuje del motor de recargadora Figura 3.6


Figura. 3.7. Sexta posición de la plataforma recargadora

Se activa la señal retorno del motor de recargadora Figura 3.7

Figura. 3.8. Séptima posición de la plataforma recargadora

Se activa solo la Electro-válvula de bajar la plataforma Figura 3.8


Figura. 3.9. Diagrama del sistema de elevación de la recargadora


Figura. 3.10. Diagrama del sistema de Giro de la Recargadora

El sistema Hidráulico de recargadora tiene sus cuatro señales de control de 12

V, tanto para subida/bajada y derecha/izquierda de la plataforma de recargadora, y

su bomba hidráulica están en funcionamiento normal, por lo que se mantendrán los

mismos sistemas, a los cuales se les deberá dar mantenimiento para evitar

taponamiento del paso del hidráulico por las mangueras, o fugas de la misma por

deterioro de sus conexiones.

3.2. VERIFICACIÓN DE PARÁMETROS TÉCNICOS DE MOTORES Y CONTROLADORES PARA DECIDIR SI ES NECESARIO SU REEMPLAZO.

3.2.1. Motor Eléctrico de Empuje de la recargadora.

El motor eléctrico de empuje de la recargadora que se encuentra actualmente


en el sistema, se alimenta con tensión de corriente contínua. Se recomienda

mantener el mismo motor, alimentarlo a través de una rectificación trifásica de

potencia del generador Standford, para obtener tensión de DC, controlada por un

circuito conmutador para cambiar la dirección de giro del motor.

3.2.2. Rectificador Trifásico No Controlado.

Se considera rectificador porque se emplea como semiconductor al diodo, y es,

no controlado, ya que no es posible controlar la potencia de salida.

Las fases del generador se conectarán en un puente de diodos trifásico, como el

que se muestra en la figura 3.11 .

Figura. 3.11. Puente Trifásico No Controlado

Cada diodo conduce si se polariza, y en esta configuración cada 3

π de las

ondas, conducen solo dos diodos, así hasta completar 2π :

0 D3 ,D6

3

π

D2, D3

3

2π

D5, D2

π D4, D5

3

4π

D1, D4


3

5π

D6, D1

2π D3, D6 Tabla. 3.1 Conducción de Diodos de la Figura 3.11.

Figura. 3.12. Período de conducción de cada Diodo

Obteniendo una frecuencia de rizado de 360 Hz, que son el resultado de

60Hz de la frecuencia del generador por 6 lóbulos (mostrados con color negro en

la figura 3.13), que se obtienen de la rectificación trifásica durante los 2π de

cualquier fase. El valor medio y Rms que genera este rizado por tanto será:

AVmed

ondaladeamplitudAA

Vmed

dwtwtsenoAVmed

×=

=∴×=

×= ∫

95483.0

___3

)(3 3

2

3

π

π

π

π


( )

AVrms

dwtwtsenoAVrms

×=

×= ∫

95577.0

)(3 3

2

3

2

π

ππ

999121.0=Vrms

Vmed Relación entre valor Medio y RMS

Figura. 3.13. Voltaje de rizado obtenido y valor medio de salida

La tensión que circula a través del puente trifásico es una tensión de línea por lo

tanto tenemos que :

VrmsA ×= 3

El dimensionamiento de la potencia de los Diodos a colocar se hará de

acuerdo a las especificaciones técnicas del motor, que se lo analizará cuando se

desee hacer la implementación de la recarga automática, y que por motivo de

estudio no se ha podido analizar hasta el momento por decisión del CICTE.

De acuerdo a la potencia consumida del motor eléctrico de la recargadora, se

deberá tomar en cuenta la cantidad de corriente que circule por el puente trifásico,


y según el valor escoger cables, diodos y elementos de protección del sistema.

Si la alimentación del motor es menor de los 120 VDC, el voltaje trifásico del

generador se disminuirá a través de transformadores, antes de ingresar al puente de

rectificación trifásico.

3.2.3. Electro Válvulas Hidráulicas.

Las Electro-Válvulas Hidráulicas, como se mencionó, me permiten el paso

del hidráulico a los cilindros, se activan con señales de 12V y tienen una resistencia

de la bobina de 3 ohmios, por lo que el consumo de corriente por cada una es de al

menos 4 Amperios. Su funcionamiento es estable y no necesita ser reemplazado, se

los activará desde el PLC pero no en forma directa, sino a través de relés debido a

la potencia que estas consumen.


Figura. 3.14. Ubicación y Conexión de las electroválvulas

PINES CONECTOR C16 (SUBIR)

PINES CONECTOR C14

1 1 2 4

PINES CONECTOR C15

(IZQUIERDA) PINES CONECTOR C14

1 5 2 4

PINES CONECTOR C17

(BAJAR) PINES CONECTOR C14

1 4 2 7


PINES CONECTOR C18 (DERECHA)

PINES CONECTOR C14

1 4 2 6

3.3. VERIFICACIÓN DE SENSORES MECÁNICOS Y MAGNÉTICOS PARA LIMITAR MOVIMIENTOS DE LA RECARGADORA.

Los sensores que limitan el movimiento de la recargadora, me permiten saber

cuando la plataforma llega a una posición deseada, por lo tanto se encontraron los

sensores de fin de carrera mostrados en la figura 3.15.

La descripción de cada sensor se encuentra en la tabla 3.2, son sensores tipo

pulsador de activación mecánica, que se cierran al presionarlos y permiten el paso

de la corriente a través de los Conectores Cxx que se mencionan.


Figura. 3.15. Ubicación de sensores de fin de Carrera de la Recargadora

CONECTOR DESCRIPCIÓN

C23 Se activa cuando la plataforma de recarga se encuentra en la posición inicial (Figura 3.1)

C26 Se activa cuando la plataforma de recarga se encuentra en la posición final a la DERECHA (Figura 3.3)

C38 Se activa cuando la plataforma de recarga se encuentra en la posición final EMPUJE (Figura 3.6)

C36 Se activa cuando la plataforma de recarga se encuentra en la posición inicial SIN EMPUJE (Figura 3.7)

C25-C24 Se activa cuando la plataforma de recarga se encuentra en la posición final SUBIR (Figura 3.2)

Tabla. 3.2. Descripción de Sensores de fin de carrera de la Figura 3.15


3.4. Estudio del diseño del software de control y monitoreo, que coloque automáticamente la recargadora en posición de alimentación.

El operador tiene la posibilidad de posicionar el paquete guía y la recargadora

de forma automática para recargar cohetes, la cual se comandará desde el touch

panel y su programación residirá en el PLC.

El control y monitoreo automático de recargadora, nos ayudará con la

información necesaria para saber su posición, así como también tener acceso a una

parada de emergencia en caso de cualquier falla en el proceso de recarga de

cohetes.

La lógica a seguir para el movimiento automático se muestra a continuación

en el Diagrama 3.1, y la programación del PLC se la deberá realizar de acuerdo a

los sensores mencionados anteriormente, y basados en el Diagrama 3.1.



Diagrama 3.1 Lógica para recarga automática

Como se mencionó anteriormente, en el Touch-Panel se monitorea y activará

la recarga automática de cohetes, visualizando en que posición se encuentra la

plataforma de recarga y que sensores de fin de carrera se van activando.

Figura. 3.16. Pantalla Inicial del Touch Panel

Integración con el hardware y software de los otros subsistemas.

Localizar los sensores y características del motor


Figura. 3.17. Pantalla de la Recarga Automática

NUMERO DESCRIPCIÓN

1 Sensores de fin de carrera de Posicionamiento de la

Recargadora

2 Botón de Parada de Emergida, detiene todo proceso

3 Palanca para iniciar el proceso de Recarga

4 Visualización del lugar donde se encuentra la Recargadora

5 Permite el regreso a la pantalla inicial del Touch Panel

Tabla. 3.3. Descripción de la Figura 3.16

76 CAPITULO 4 DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DEL SUBSISTEMA DE TELEMETR ÍA

CAPITULO 4

DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DEL SUBSISTEMA DE TELEMETR ÍA

4.1. TELEMETRÍA.

Esta tecnología nos permite el envío de la información a distancia

hacia el operador del sistema. La palabra telemetría procede de las palabras

griegas tele ("lejos") y metron ("medida").

El envío de información hacia el operador en un sistema de telemetría

se realiza típicamente mediante comunicación inalámbrica, aunque también se

puede realizar por otros medios (teléfono, redes de ordenadores, enlace de

fibra óptica, etcétera).

En el PLC del vehículo TATRA, se instaló un radio MODEM para una

comunicación inalámbrica a una distancia de 200 metros, con el Centro

Director de Tiro (CDT), el cual puede comandar el disparo y el

posicionamiento del paquete guía del vehículo TATRA, así como también se

encarga de procesar y enviar las coordenadas militares, para un ataque efectivo

y rápido al blanco.


4.2. CONFIGURACIÓN DE LOS EQUIPOS PARA EL ENLACE

REMOTO.

4.2.1. Radio MODEM.

Para establecer comunicación entre uno o más vehículos TATRA

con el CDT, deben estar equipados con Radio MODEMS, que son

dispositivos destinados a aplicaciones en las que es necesario transmitir

la señal vía radio, como por ejemplo interconexión de ordenadores a

través de LAN o MAN inalámbricas, envío y recepción de mensajes,

telemetría, etc.

Se realizó una selección del Radio MODEM a utilizarse, tomando en

cuenta que debe cumplir los siguientes requerimientos:

- Topología Multipunto.

- Distancia de transmisión en línea de vista mayor a 300m

- Interfase de comunicación Serial RS-232.

- Voltaje máximo de alimentación 24V

Figura 4.1. Radio MODEM

Tomando en cuenta estos parámetros se selecciono el Radio MODEM

marca XStream-PKG X09-019PKI-RA, se muestra en la tabla 4.1 sus

especificaciones.


Especificaciones X09-019PKI-RA

Radio Frecuencia 902-928 MHz

Control de Frecuencia FM directo

Topología de Red Punto-Punto

Punto-Multipunto

Interfase de Comunicación Serial RS 232/485/422

Velocidad de Transmisión 1200-57600 baudios

Voltaje de Alimentación 5-30VDC

Corriente 60mA máxima

Forma de Onda Cuadrada Ternaria

Frecuencia Máxima de Respuesta 100 KHz

Peso 250g

Condiciones Ambientales

Temperatura de Ambiente:

Temperatura de Almacenamiento:

Humedad:

10 - 70° C

-25- 85° C

35 - 85%

Tabla 4.1. Especificaciones del Radio MODEM XStream-PKG X09-019PKI-RA

4.2.2. Configuración.

Los radios módems están configurados para trabajar en una

topología Maestro-Esclavo, donde el Maestro o Base “B” está ubicado

en el CDT y los esclavos o Remotos “Rn” en cada tablero de control

principal, con una velocidad de transmisión de 9600 baudios.


Figura 4.2. Configuración de Radio Modems

El módulo Base puede establecer una comunicación

bidireccional con todos los módulos esclavos, mientras estos

solamente con la base, y no entre ellos. Se puede configurar el número

de intentos de transmisión, una vez que la información sea recibida se

eliminan los demás intentos. Para configurar los radios es necesario

enviar los siguientes parámetros:

Figura 4.3. Parámetros de Configuración

Notar que el parámetro ATDT del modulo base acepta como dirección

global a todos los módulos remotos y ATRR es el número de retransmisiones

del paquete, cuando un módulo está transmitiendo a la base los demás esclavos

son ignorados.

4.3. MONITOREO Y CONTROL DE VARIABLES COMO ELEVACIÓN

Y DEFLEXIÓN.

El CDT debe recibir los datos de elevación y deflexión del Paquete Guía

del Vehículo Tatra, para ingresarlos en el software de cálculo y

posicionamiento de los parámetros de tiro, que se explican en el capítulo 5.

El PLC del Vehículo “TATRA”, recibe los datos del inclinómetro a

través del puerto B del Slot-3 H2-SERIO, como se muestra en la figura 4.4.


Figura 4.4. Conexión del Inclinómetro al PLC

El PLC recibe la trama14 serial a 9600 baudios, ninguna paridad, 8 bits

de datos, y 1 bit de parada, en su programa standard 7 (figura 4.5), el cual

separa toda la trama recibida y la almacena en sus variables flotantes:

- PV_elevación

- PV_deflexion

14 Denominación del conjunto de bits a transmitir


Figura 4.5. Ubicación del Programa para Adquisición de Datos del Inclinómetro

Figura 4.6. Variables donde se almacena el valor adquirido del Inclinómetro

Como el CDT es el dispositivo maestro, es quien decide

cuando realizar la petición, por lo tanto al hacer clic en el botón

“Conexión MODBUS” de la interfaz de monitoreo y control,

automáticamente se realizará la petición al dispositivo


Seleccionado leyendo todas las variables que se explican en

Transmisión de datos y parámetros al procesador principal.

4.4. SEGURIDAD Y TOPOLOGÍA DE LA RED.

La topología de la red, es una topología Maestro/Esclavo, donde el

CDT es el Maestro, y/o sus, esclavos los vehículos comandados “TATRA”

El Protocolo Modbus opera de la misma que la topología

Maestro/Esclavo, y opera sobre la capa de aplicación empleado sobre RS-

232, RS-422, RS-485 o TCP/IP. La principal ventaja es su simplicidad y es

ampliamente usado en procesos de control de sistemas SCADA15.

Los protocolos están diseñados para ser eficientes y determinísticos, pero

no seguros. Tradicionalmente la “seguridad por oscuridad” es su mejor

protección al ser protocolos muy especializados. Esto nunca ha sido buena idea,

debido a la progresiva migración hacia protocolos estandarizados y bien

documentados.

Casi ningún protocolo de comunicación industrial incorpora en su

especificación mecanismos de seguridad y MODBUS RTU no es la excepción.

Esto hace que desde el punto de vista de la intrusión, la confidencialidad o la

integridad, las redes SCADA sean inseguras por su propia naturaleza.

4.4.1. Diseño de la RED (TOPOLOGÍA).

15 Denominación de un control local y remoto


La topología maestro/esclavo, muestra una conexión en

estrella, en la cual el CDT (Centro Director de Tiro) es el

punto central, controla y manipula a los puntos conectados

en la Topología.

Como los vehículos militares TATRA, podrán comunicarse y ser

controlados a distancia, se enlazarán al CDT por medio de radio

módems, de a cuerdo a la topología anteriormente mencionada,

quedando de la siguiente manera como se muestra en la figura 4.7

Figura 4.7. Red Scada. CDT y vehículos TATRA.

4.5. TRANSMISIÓN DE DATOS Y PARÁMETROS AL PROCESADOR

PRINCIPAL.

Para establecer la comunicación remota entre un PC (CDT), y el

dispositivo de Control PLC, en el Vehículo TATRA, se necesita establecer

un protocolo de comunicación eficaz, rápido y sencillo, y que sea


compatible con la tecnología de los Modems mencionados que se posee.

Debido a los requerimientos del monitoreo remoto, y a la

flexibilidad de futuros cambios para un sistema SCADA, se implementó el

protocolo de comunicación MODBUS RTU que se detalla mas adelante.

Una vez establecida la comunicación Modbus RTU, el PLC envía

sus datos de localización, (“X”,”Y”) coordenadas UTM, para lo cual se

realizó la conversión en el PLC de las coordenadas geográficas enviadas

por el GPS. También se transmite todos los registros necesarios para el

disparo remoto como se detalla en el capítulo 5, interfaz de enlace remoto.

El envío de dichos parámetros le permite al CDT (Centro Director

de Tiro), calcular y transmitir las milésimas en elevación y deflexión para

que el Vehículo TATRA, destruya el Blanco.

4.5.1. Transformación de Coordenadas Geográficas a UTM

El Procedimiento para la transformación de coordenadas Geográficas a

UTM, se lo investigó en el Internet, con la finalidad de encontrar un

procedimiento sencillo y que sea entendible al programador sin muchos

conocimientos de cartografía o geodesia.

Para dicha transformación existen varios métodos, pero en esta tesis se

implementó el método de fórmulas de Coticchia-Surace, el cual es un método

fácil de programar. Dichas ecuaciones fueron planteadas por Alberto Cottichia

y Luciano Surace en el “Bolletino di Geodesia e Science Affini”, y a ellos se


debe la deducción de las ecuaciones que se utilizan. La precisión que se puede

obtener es alrededor del centímetro cuando se utilizan suficientes decimales.

En consecuencia, fue indispensable a la hora de programar utilizar variables

de coma flotante y doble precisión, así como también, series de Taylor y tablas,

para obtener el valor del arco tangente que no se tiene en un PLC, pero esto se

explicará mas adelante

El procedimiento se encuentra en el archivo Geográficas-

UTM_Hoja_A1.pdf adjunto al CD de esta tesis, por lo tanto, solo explicaré los

pasos importantes a seguir tal cual esta en el archivo mencionado.

4.5.1.1.PASOS PARA CONVERSIÓN DE COORDENADAS

GEOGRAFICAS A UTM

1. Obtenemos latitud (λ) y longitud (φ) de la ubicación a realizar la

conversión.

2. Escogemos una Elipsoide y obtenemos sus datos de semi eje mayor(a) y

menor(b)

3. Calculamos la excentricidad (e), la segunda excentricidad (é), el radio polar

de curvatura (c) y el aplanamiento (α).


a

bab

ac

b

baé

a

bae

−=

=

−=

−=

α

2

22

22

4. Con latitud y longitud convertimos los grados sexagesimales (grados,

minutos y segundos) a grados sexagesimales expresados en notación

decimal (lo que se suele denominar normalmente "grados decimales").

360060

min_

seggradosdecimalesGrados ++=

5. Una vez que tenemos la longitud y la latitud en grados decimales,

procedemos a su paso en radianes

180

_ π×= decimalesGradosRadianes

6. Calculamos el signo de la longitud, al oeste del meridiano de Greenwich

negativa

7. Calculamos el huso de la zona UTM

+= 316

__

decimalesGradosdeenteroHuso


Figura 4.8. Grafica de Explicación de Meridiano Central con respecto al Huso


8. Con el huso ya conocido, el siguiente paso es obtener el meridiano central

de dicho huso. El meridiano central es la línea de tangencia del cilindro

transverso, (λo).

1836 −×= Husooλ

9. calculamos la distancia angular que existe entre la longitud del punto con el

que operamos y el meridiano central del huso, y lo transformamos a

radianes (∆λ).

oλλλ −=∆

10. Obtenidos estos datos base para las demás fórmulas, el proceso esta

prácticamente hecho, obteniendo así las coordenadas X y Y

correspondientes al punto de interés, mostrados con mayor detalle en el

archivo pdf antes mencionado.

4.5.1.2.PASOS PARA OBTENER EL ARCOTANGENTE

Debido a la falta de la función Arco tangente en el PLC DirectLogic

205, se tenía dos opciones para su cálculo, la primera era hacer una tabla

para cada valor real, entonces sería muy grande y poco práctica, la otra

opción es la serie de Taylor, pero su inconveniente esta en la proporción

directa que existe entre el aumento del argumento y el número de términos.

La solución es intermedia, usamos una tabla pequeña para tener un

valor aproximado, y mediante un número fijo de series de Taylor le damos

precisión requerida al valor.


Por lo tanto tenemos:

Arctan(x)=w, pero w sería w = r + s.

r = valor entero del ángulo (-80, -70, -60, -50, -40, -30, -20, -10, 0, 10, 20,

30, 40, 50, 60, 70, 80)

s = la parte fraccionaria comprendida entre [0,10) grados.

Como la función es simétrica arctan (-x)=-arctan(x), entonces bastará

con los valores positivos de r. De este modo se cubre todo el rango posible

de la función arco tangente.

x r

0.000000000000000000000000000000000 0

0.176326980708464973471090386868619 10

0.363970234266202361351047882776834 20

0.577350269189625764509148780501957 30

0.839099631177280011763127298123181 40

1.191753592594209958705308071860420 50

1.732050807568877293527446341505870 60

2.747477419454622278761664026497670 70

5.671281819617709530994418439863960 80

Tabla 4.2. Valores de x = tangente (r)

Como arctan(x)=w, tenemos que x=tan(w), igual que tan(r+s)=x; por

lo tanto el valor entero según el argumento x, se lo tendría de la tabla y

sería r, para lo cual nos falta encontrar s, que se lo encuentra de la

siguiente manera:


Tan(r+s) = [tan(r) + tan(s)] / [1- tan(r) tan(s)] Por identidad

Tan(s) = [tan(r+s) - tan(r)] / [1 + tan(r+s) tan(r)] despejando

Tan(r+s) = x, es decir: tan(s) = [x - tan(r)] / [1 + x tan(r)]

Reemplazando

s = arctan ([x - tan(r)] / [1 + x tan(r)]) Despejando

s = arctan (k) Generalizando

Por Serie de Taylor

arctan(k)=k - (k^3)/ 3 + (k^5)/5 - (k^7)/7 ... + [ (-1)^n ] [ k^(2n+1) ]

/(2n+1)

para las iteraciones i=0,1,2,3... n

Escogiendo un número finito de iteracciones, arrojándonos el valor del

Arcotangente en radianes, pero este valor es “s” y debemos sumarle a “r”.

4.6. COMUNICACIÓN MODBUS RTU.

4.6.1. Que es modbus.


Modbus es un protocolo de comunicación desarrollado por

Modicon16. Es un método simple de comunicación serial entre

dispositivos electrónicos y ordenadores.

El dispositivo que solicita información es conocido como

Maestro, y quien responde a dicha petición se los denomina Esclavos.

En una red estándar Modbus, existe un maestro y hasta 247 esclavos,

cada uno con una única Dirección Esclavo de 1 a 247. El Maestro

también puede escribir la información a los esclavos.

4.6.2. Para qué es usado.

Modbus es un protocolo abierto, lo que significa que es gratis

para los fabricantes incorporar en sus equipos sin tener que pagar

regalías. Se ha convertido en un protocolo común utilizado por muchos

fabricantes ampliamente en muchas industrias. Modbus es típicamente

utilizado para transmitir señales de instrumentación y control a un

controlador principal o para la toma de datos del sistema.

4.6.3. Almacenamiento en modbus.

La información se almacena en el dispositivo Esclavo en cuatro

tablas diferentes. Dos tablas almacenan valores discretos ON/OFF

(bobinas) y otras dos almacenan valores numéricos (registros). Bobinas

y registros cada una tienen tablas de sólo lectura y tablas de lectura y

escritura. 16 Empresa y Marca de PLC´s


Cada tabla tiene valores de hasta 9999 valores, pero este rango

depende del dispositivo que se este usando en su respectiva Tabla de

Direcciones. Cada bobina es 1 bit y se asigna una dirección de datos

entre 0000 y HEX 270E (9998 decimal).

Cada registro es de 1 palabra = 16 bits = 2 bytes y la dirección también

tiene datos entre 0000 y 270E.

Coils (Bobinas)/

Registros

Dirección

del Dato

Tipo Nombre de Tabla

1-9999 0000 a 270E Lectura-

Escritura

Salidas Discreta

(Output Coils)

10001-19999 0000 a 270E Solo Lectura Entradas Discretas

30001-39999 0000 a 270E Solo Lectura Registros de Entrada

Análoga

40001-49999 0000 a 270E Lectura-

Escritura

Registros (Holding

Register17s)

Tabla 4.3. Rango del tipo de información Modbus de los Dispositivos Esclavos

Coil (Bobinas)/Registros no son puestos en el mensaje de

requerimiento ya que a cada tipo de tabla se accede con la respectiva

función que se añade en el mensaje y que se lo menciona mas adelante.

La Dirección del Dato si se la agrega al mensaje como se muestra en el

siguiente ejemplo.

Por ejemplo, el primer Holding Register es el 40001, con la

Dirección del Dato 0000. La diferencia entre dos valores es el Offset,

17 Registros de Propósito general según el tipo de dato


por lo tanto si deseo el Offset del registro 40002 será, 40002-

40001=00001.

Cada tabla tiene un diferente Offset: 1, 10001, 30001 y 40001.

4.6.4. Tabla de direcciones del PLC Direct-Logic 205 con CPU (H2-

WPLC3).

Figura 4.9. Tabla de direcciones Modbus del PLC Direct-Logic 205

4.6.5. Que es el ID del esclavo.

Cada esclavo en una red se le asigna una dirección única de 1 a

247 ese es el ID del Esclavo. Cuando el dispositivo Maestro pide los

datos, el primer byte que se envía es la dirección del Esclavo. De esta

forma, cada esclavo toma el primer byte y compara con su ID, si no es

igual desecha o no toma los siguientes datos de la Trama Modbus


4.6.6. Que es el Código de función.

El segundo byte enviado por el Maestro es el código de función.

Este número le dice al esclavo a que tabla accede y la posibilidad de

leer o de escribir en la tabla.

Código de

Función

Acción Nombre de Tabla

01 (01 hex) Lectura Salidas Discretas (Output Coils)

05 (05 hex) Escritura simple Salida Discreta (Output Coil)

15 (0F hex) Escritura múltiple Salidas Discretas (Output Coils)

02 (02 hex) Lectura Entradas Discretas

04 (04 hex) Lectura Registros de Entrada Análoga

03 (03 hex) Lectura Registros (Holding Registers)

06 (06 hex) Escritura simple Registro (Holding Register)

16 (10 hex) Escritura múltiple Registros (Holding Registers)

Tabla 4.4. Tipos de Función a acceder al esclavo Modbus

4.6.7. Que es el CRC.

CRC significa control de redundancia cíclica. Se trata de dos

bytes que se añaden al final de cada mensaje modbus para la detección

de errores. Cada byte en el mensaje se utiliza para calcular el CRC. El

dispositivo receptor también calcula el CRC y la compara con la del

dispositivo emisor. Si un bit en el mensaje se recibe incorrectamente,

El CRC será diferente, ocurriendo error en la transmisión.

El código de cálculo de CRC en detalle, se agrega al CD

entregado en esta Tesis, archivo crc.xls.


4.6.8. Formato de comandos y respuesta.

Dirección de Datos Lectura Escritura

Simple

Escritura

Múltiple

Salidas Discretas (Output

Coils) 0xxxx

ANEXO 5

ANEXO 6

ANEXO 7

Entradas Discretas 1xxxx ANEXO 8

NA NA

Registros de Entrada

Análoga 3xxxx

ANEXO 9

NA NA

Registros (Holding

Registers) 4xxxx

ANEXO 10

ANEXO 11

ANEXO 12

Tabla 4.5. Ejemplos de envío y recepción de tramas Modbus

4.6.9. Tipos de datos.

El ejemplo muestra que para el ANEXO 9 el registro 40108

contiene AE41 que convertidos a 16 bits son:

1010 1110 0100 0001

El Registro 40108 puede ser definido como cualquiera de estos de

16-bit tipos de datos:

• Entero sin signo de 16-bit (un número entero entre 0 y

65535)

El registro 40108 contiene AE41 = 44609 (conversión

hexadecimal a decimal)

• Entero con signo de 16-bit (un número entero entre

-32768 y 32767)


E41 = -20.927 (conversión hexadecimal a decimal, que si

pasa de 32.767 resta 65536)

• Una cadena de dos caracteres ASCII (2 letras escritas)

AE41 = ®A

El Registro 40108 también podría combinarse con 40109 para

formar cualquiera de los tipos de datos de 32-bits:

• Entero sin signo de 32 bits (un número entre 0 y

4294967295)

AE41 5652 = 2.923.517.522

• Entero con signo de 32 bits (un número entre

-2147483648 y 2147483647)

AE41 5652 = -1.371.449.774

• Punto flotante de 32 bits de doble precisión IEEE

Se trata de una fórmula matemática que permite a cualquier

número real (un número con decimales puntos) ser representado

por los 32 bits con una precisión de alrededor de siete dígitos.

AE41 5652 = -4,395978 E-11

• Una cadena de cuatro caracteres ASCII (4 letras escritas)

AE 41 56 52 = ® A V R

Más registros se pueden combinar para formar más cadenas ASCII.

Cada registro se utiliza para almacenar dos caracteres ASCII (dos

bytes).


4.6.10. Orden de byte enviados.

Modbus utiliza una transmisión denominada de tipo Big-endian, de

donde se envía primero el byte más significativo.

4.6.11. Trama total enviada con Modbus RTU.

En Modbus RTU, los bytes son enviados consecutivamente sin espacio

entre ellos con un espacio de hasta 3 caracteres entre los mensajes de un

delimitador. Esto le permite al software saber cuando un nuevo mensaje

se está iniciando.

Todo retraso entre octetos causará que Modbus RTU interprete el inicio

de un nuevo mensaje.

Modbus RTU envía en cada byte una cadena binaria de 8 caracteres

enmarcado con un bit de arranque y un bit de parada, haciendo que cada

byte tenga 10 bits.

Por lo tanto para el ejemplo del ANEXO 9 se enviarán 8 bytes en el

orden de izquierda a derecha, como se muestra a continuación.

11 03 006B 0003 7687

4.6.12. Implementación del Protocolo Modbus RTU

Para implementar este protocolo, se utilizó el control ActiveX

ASMBSERIAL, el cual nos permite acceder al tipo, cantidad y función


del dato, de la tabla de direcciones del dispositivo, como en la “Figura

4.8. Tabla de direcciones Modbus del PLC Direct-Logic 205”.

El Control ActiveX ASMBSERIAL, posee las siguientes funciones:

� ASMBSERIAL.AutoPollEnabled = False or True

Esta función permite la habilitación de la función

ASMBSERIAL.AutoPollInterval en milisegundos .

� ASMBSERIAL.AutoPollInterval = 50

Configura el tiempo en milisegundos para un ingreso periódico y

automático a la función ( Private Sub ASMBSERIAL_Complete(ByVal

sender As Object, ByVal e As

AxASMBSERIALLib._DASMBSERIALEvents_CompleteEvent)

Handles ASMBSERIAL1.Complete )

� ASMBSERIAL.Adapter = 3

Configura el número de puerto serial al cual esta conectado la PC para

la comunicación serial

� ASMBSERIAL.NodeAddress = 1

Es el número de nodo al cual se va accerder, va de 1 a 255 dispositivos

que se pueden conectar en una RED Modbus.

� ASMBSERIAL.CommSettings = "9600,N,8,1"

Confgura las características de transmisión de la comunicación serial

Modbus

� ASMBSERIAL.DataMode =

ASMBSERIALLib.enumAsmbserialDataMode.DATA_MODE_MB_RTU

Configura el modo de transmisión, RTU o ASCII.


� ASMBSERIAL1.Function=

Permite definir el tipo de dato a leer o escribir, teniendo las siguientes

opciones:

LECTURA de Bobinas de Salida

ASMBSERIAL.Function =

ASMBSERIALLib.enumAsmbserialFunction.FUNC_MB_READ_COI

L_STATUS

Para leer un valor según esta función, tendremos que asignarle a una

variable del mismo tipo, de la siguiente manera:

Dim Flags(100) as Boolean;

Dim i as integer;

i=0;

Flags (i) = ASMBSERIAL.GetDataBitM(i) ;

ESCRITURA de bobinas de Salida

ASMBSERIAL.Function = FUNC_MB_FORCE_SINGLE_COIL

Para escribir un valor según esta función, tendremos que asignar una


Dim Check1(100) as Boolean;

Dim i as integer;

i=0;

ASMBSERIAL.DataBit(i) = Check1(i)

LECTURA de Entradas Discretas



ASMBSERIALLib.enumAsmbserialFunction.FUNC_MB_READ_INP

UT_STATUS



Dim inputs(100) as Boolean;

Dim i as integer;

i=0;

inputs(i) = ASMBSERIAL.GetDataBitM(i)

LECTURA de REGISTROS


ASMBSERIALLib.enumAsmbserialFunction.FUNC_MB_READ_HO

LDING_REGISTERS



Dim numbers(100) as Integer;

Dim i as integer;

i=0;

numbers(i) = ASMBSERIAL.get_DataWord(i)

También según el tipo de dato a leer se tiene:

ASMBSERIAL.DataLong(i)

ASMBSERIAL.DataFloat(i)


ESCRITURA de REGISTROS


FUNC_MB_PRESET_MULTIPLE_REGISTERS


FUNC_MB_PRESET_SINGLE_REGISTER



Dim floats(100) as Single;

Dim i as integer;

i=0;

ASMBSERIAL.DataFloat(i) = floats(i)

También según el tipo de dato a leer se tiene:

ASMBSERIAL.DataWord(i) ASMBSERIAL.DataLong(i)

� ASMBSERIAL1.MemStart=

Colocamos el número donde va a empezar la lectura o escritura del Tipo

de Dato, por ejemplo si deseo leer el primer Registro del tipo contador

según la tabla de direcciones Modbus del dispositivo como en la Figura

4.8 sería:

ASMBSERIAL1.MemStart = 40001

� ASMBSERIAL1.MemQty =Colocamos la cantidad de dato/s a leer o

escribir según su tipo.

NOTA: El PLC que se someta a comunicación MODBUS, debe ser

configurado en su puerto serial como ModbusSlave.

102 CAPITULO 5 DISEÑAR EL CENTRO DIRECTOR DE TIRO COMPUTARIZADO

CAPITULO 5

DISEÑAR EL CENTRO DIRECTOR DE TIRO COMPUTARIZADO

5.1. DISEÑO DEL SOFTWARE DE CALCULO Y POSICIONAMIEN TO DE LOS

PARÁMETROS DE TIRO.

Debido a que el Centro Director de Tiro ya se lo realizó anteriormente en un

proyecto para otros vehículos militares de Artillería, y que las operaciones de los datos

leídos se procesan casi de la misma manera, se hicieron los cambios respectivos para

las condiciones del lanzacohetes “TATRA”, y se mejoró el sistema de comunicación

en rapidez y simplicidad desarrollando una comunicación MODBUS RTU entre CDT

y el PLC del vehículo, puesto que anteriormente se comunicaban con un protocolo

general de comunicación serial.

A continuación se muestra la ejecución del software mencionado y el control y

monitoreo.

5.1.1. Ejecución del software de monitoreo y control.

Cuando los equipos ya se encuentran encendidos se debe ejecutar el Software de la

siguiente forma:


1. Hacer doble clic en el icono del programa SCADA

Figura 5.1. Icono de ejecución 2. Hacer clic en el icono localizar piezas,

Figura 5.2. Localizar piezas

3. Hacer clic en MISION DE FUEGO para habilitar los comandos restantes

Figura 5.3. Misión de fuego

4. Ingresar el pedido de fuego o recuperar pedidos de fuego anteriores


Figura 5.4. Ingreso de datos

5. Hacer clic en abrir para cargar el mapa digital de la zona en donde se realice el

ejercicio o la maniobra.

Figura 5.5. Manejo de mapas

6. Realizar las operaciones que requiera el operador.

Si no se cumple con el orden indicado anteriormente el programa puede tener un mal

funcionamiento.

5.1.2. Controles del centro director de tiro.

El Centro Director de Tiro (CDT) evalúa la información recibida de los

observadores, determina los datos de tiro y los envía en forma de comandos de


tiro a las Baterías de tiro, directamente al controlador ubicado en cada pieza vía

inalámbrica.

Figura 5.6. Centro director de Tiro

En la figura a continuación se muestra la interfaz gráfica de usuario y en

las tablas siguientes se hace la descripción de cada uno de los controles que

forman parte de esta interfaz.


12

34

5 6 7 8

910

11

12

13

14

15

16

17

18

19202122

25

24

262728

29

23

30

31

32

Figura 5.7. Controles del Centro director de Tiro


Item Nombre Descripción

Controles de la Barra de Menús

1 Archivo Despliega el menú Archivo

2 Inicio Despliega Menú

3 Zoom Acerca o aleja un punto en el mapa

4 Conexión Localiza las piezas activas de la batería.

Controles de la Barra de Herramientas

5 Abrir Abre un nuevo mapa digital.

6 Guardar No disponible

7 Deshacer Borra el ultimo objeto dibujado

8 Rehacer Coloca el ultimo objeto dibujado

9 Mover Mueve la posición de todo el mapa

10 Acercar Zoom para acercar el mapa en el punto en el que se requiere

11 Alejar Zoom para alejar el mapa en el punto en el que se requiere

12 Autoajustar Ajusta el tamaño del mapa al original

13 Área Selecciona el área que se requiere acercar

14 Distancia Mide la distancia de un punto a otro.

15 Sistema Selecciona el Sistema de Artillería que se va a emplear

16 Tablas Se visualiza la tabla de tiro que se emplea para calculos

17 Localizar piezas Localiza las piezas activas de la batería.

18 DGT Posiciona las piezas en DGT

19 Pieza1 Posiciona la Pieza 1 en el mapa digital




23 Observador Posiciona el observador en el mapa digital

24 Blanco Posiciona el blanco en el mapa digital

25 Cerrar haz Cierra el haz de las piezas

26 Haz Paralelo Dispara las piezas con haz paralelo

27 Abrir Abre el haz de las piezas

28 Posicionar Posiciona las piezas en dirección y deflexión

29 Detener Detiene el proceso de transmisión

30 GUARDAR Guarda el tubo para movilización de las piezas

31 Este Muestra la coordenada ESTE del punto en el mapa


32 Norte Muestra la coordenada NORTE del punto en el mapa

Control para la pantalla de Correcciones

33 Desviación Indicador de corrección en Desviación en metros

34 Valor desviación Ingreso de valor para corrección en desviación

35 Desviación Izquierda Selección desviación izquierda

36 Desviación Derecha Selección desviación derecha

37 Alcance Indicador de corrección de alcance en metros

38 Alcance alargar Selección alcance alargar

39 Alcance acortar Selección alcance acortar

40 Valor alcance Ingreso de valor para corrección en alcance

41 CALCULAR Calcula las correcciones ingresadas y seleccionadas

Visualización de Correcciones

42 Coordenada Este Coordenada balística ESTE una vez realizada la corrección

43 Coordenada Norte Coordenada balística NORTE una vez realizada la corrección


44 Misión de fuego Permite acceder a la pantalla de ingreso del pedido de fuego

45 TRANSPORTE Realiza un transporte

Pantalla Indicador de Posicionamiento

52

51

53

54

55

56

59

60

INDICADOR DE POSICIONAMIENTO

PIEZAS

46

47 48

49

50

57

58

46 Pieza 1 Indica que la pieza 1 esta activa





50 Estado de las piezas Indica el estado de cada una de las piezas

51 Datos Pieza 1 Se accede a los datos de posicionamiento de la pieza 1




55 Calculo Elevación Valor de elevación calculado a imponer en la pieza 1

56 Calculo Deflexión Valor de deflexión calculado a imponer en la pieza 1

57 Elevación Elevación impuesta en la pieza

58 Deflexión Deflexión impuesta en la pieza

59 Calculo Alcance Valor de elevación calculado de la pieza 1 al blanco

60 Valor anteojo Dato impuesto del anteojo panorámico

Pantalla Misión de Fuego

61 DGT Permite ingresar la Dirección General de Tiro de la Batería

62 Pieza BASE Permite seleccionar cual es la pieza base para objeto de cálculos

63 Pieza 1 Permite acceder a ingresar coordenadas de la pieza 1




67 Este Permite ingresar la coordenada este de la pieza 1

68 Norte Permite ingresar la coordenada norte de la pieza 2

69 Altura Permite ingresar la altura de la Batería


70 Rectangulares Se elige si se va a realizar el calculo por coordenadas rectangulares

71 Polares Se elige si se va a realizar el calculo por coordenadas polares

72 Este Ingreso coordenada ESTE del blanco

73 Norte Ingreso coordenada NORTE del blanco

74 Altura Ingreso Altura del blanco

75 Azimuth Ingreso del azimuth del observador

76 ACEPTAR Retorna al menú del CENTRO DIRECTOR DE TIRO

77 Este Ingreso coordenada ESTE del observador

78 Norte Ingreso coordenada NORTE del observador

79 Altura Ingreso Altura del observador

80 Azimuth Ingreso del azimuth del observador al blanco

81 Distancia Ingreso de la distancia del observador al blanco



83 Datos almacenados Selecciona los datos de pedidos de fuego almacenados

84 Datos Nuevos Permite almacenar nuevos pedidos de fuego

85 Nombre nuevo Permite ingresar un nombre para el nuevo pedido de fuego

86 Grabar Permite almacenar en memoria los datos del nuevo pedido de fuego


Tabla 5.1. Descripción de las pantallas

5.2. DISEÑO DE LA INTERFAZ DE MONITOREO Y CONTROL A DICIONADA

CON LA NUEVA COMUNICACIÓN.

Se realizó una interfaz similar a la diseñada en el Touch-Panel, para comprobar y

controlar el funcionamiento de la comunicación MODBUS RTU implementada, para

la manipulación remota.

La comunicación anterior se remplazó totalmente, y se añadió dos botones uno

para el enlace remoto, y otro para la lectura del sensor inercial (explicado mas

adelante), eliminando todos los botones y cajas de texto que se necesitaban para la

comunicación serial inicial, como se puede ver en la figura 5.8.


Figura 5.8. Pantalla del CDT con Monitoreo Remoto

Al hacer click en (1), se recibe los datos del sensor inercial, en el programa se procesa las tramas del sensor y se obtiene el azimuth en milésimas americanas (3).


Figura 5.9. Pantalla de Control y Monitoreo Remoto para Disparo y Movimiento del Paquete Guia

NUMERO Think&Do

Variable (Tagname)

1 Rele_estado_solido_1 2 Rele_estado_solido_2 3 Diferencia_aux 4 Seg_dirección 5 Seg_elevación 6 Seg_liber_k1 7 Seg_liber_m16 8 diferencia 9 Cont_aux 10 Ingreso 11 stop 12 Disparo 13 Reset 14 revoluciones_D 15 pulsos_D

16 revoluciones_E 17 pulsos_E 18 Milésimas_D 19 Milésimas_E 20 on 21 X 22 Y 23 PV_elevación 24 PV_deflexión 26 write 27 Visualización de mensajes de lectura y

escritura MODBUS


Tabla 5.2. Variables de cada etiqueta de la Figura 5.9

Cada dirección, de los indicadores y controles, corresponde a su respectiva

tabla de dirección MODBUS del PLC utilizado y programado en el Vehículo

“TATRA” como se muestran en las siguientes Tablas diferenciadas por función de

lectura y escritura.

LECTURA DE REGISTROS

Tabla 5.3.Descripción de Variables de Lectura de la Figura 5.9

ESCRITURA DE REGISTROS

Tipo de Dato Registros Usados

por Tipo

Think&Do Variable

(Tagname)

Think&Do ID

Dirección MODBUS

Disparo F-0 4097 on F-2 4099

write F-3 4100 stop F-4 4101

Banderas (Flags)

1

reset F-6 4103 Ingreso N-8 44113-14

Diferencia_aux N-20 44137-38 Milésimas_E N-38 44173-74

Numérico (Number)

2

Milésimas_D N-49 44195-96

Tipo de Dato Registros Usados

por Tipo

Think&Do Variable

(Tagname)

Think&Do ID

Dirección MODBUS

Rele_estado_solido_1 O-48 49 Bobinas de Salida (Output Coils)

1 Rele_estado_solido_2 O-49 50

Seg_elevación I-1 10002 Seg_dirección I-2 10003 Seg_liber_k1 I-3 10004

Entradas Discreta (Input Status)

1

Seg_liber_m16 I-4 10005 Contadores 1 Cont_aux C-4 40005

PV_elevación FP-3 42055 PV_deflexión FP-4 42057

X FP-31 42111

Flotantes

2

Y FP-32 42113 diferencia N-12 44121

revoluciones_E N-28 44153 pulsos_E N-29 44155

revoluciones_D N-36 44169

Numérico (Number)

2

pulsos_D N-37 44170


Tabla 5.4.Descripción de Variables de Escritura de la Figura 5.9

5.3.HARDWARE.

5.3.1. Sensor GNAV-IMU.

El Sensor GNAV-IMU es un sistema basado en un módulo de medición

de Altitud, Posición y Encuentro del Norte por medio de GPS, así como

también la integración de tres dispositivos de medición inercial (acelerómetro,

giróscopo y magnetómetro), en caso de interrupción de las señales de

recepción de los GPS.

Esta protegido ante disparos por una capa gruesa de aluminio, y permite el

funcionamiento en ambientes ferromagnéticos como los vehículos pesados o

naves militares.

Figura 5.10. Sensor GNAV-IMU

La transmisión de información es en formato binario, de donde se

transmiten 23 Identidades y con una cantidad promedio de 30 bytes por

identidad, de forma repetitiva, por lo que se recomienda recibir los datos con la

mayor tasa de transmisión posible.


En nuestro caso nos interesa la Identidad 1, que consta de 35 bytes, entre los

cuales del 4 – 7 byte corresponden al Azimuth de 0 a 360 grados, como se

muestra en la siguiente Figura 5.11, que se encuentra en el archivo

Protocolo_GNAV.pdf adjunto en el CD de la tesis.

Figura 5.11. Información del Mensaje ID = 1 del Sensor GNAV


La Estructura del envío de cada mensaje de cada identidad es:

Byte 0 [SOH]

Byte 1 [ID #]

Byte 2 [Complemento ID #]

Byte 3 [longitud del dato LD ]

Byte 4 [Dato 0]

Byte 5 [Dato 1]

Byte 6 [Dato 2]

.

.

Byte LD + 4 (Chequeo del dato)

Chequeo= (Byte0 + Byte1 + …. + Byte LD+3)

Debido a que los datos llegan en forma cruda (cantidad de bits para

transformar), se debe hacer cálculos respectivos para obtener el tipo de dato

deseado, en nuestro caso para la lectura del azimuth debemos trasformar 4

bytes en un número de punto flotante representados de 0 a 360 grados. Por lo

tanto el procedimiento de transformación se siguió de acuerdo al estándar IEEE

para aritmética en coma flotante (IEEE 754) de precisión simple (32 bits).

Como se muestra a continuación se tiene:

Primer bit = bit de signo (0 = Positivo, 1 = Negativo)

Segundo al Noveno bit = bits para encontrar el exponente de la base.

Se transforma el octeto a decimal y restamos de 127; el resultado con signo

será el exponente de la base 2. Entonces tenemos 2 ^ (numero restado con

signo)

23 bits restantes = bits llamados mantisa18.

18 Cantidad de bits que representan el dato a convertir según su tipo


Obtenemos el valor decimal de todos los 23 bits, y dividimos para 8388608,

al resultado le sumamos 1, y tenemos la mantisa.

1 8 23 <-- tamaño e n bits=32 +-+--------+-----------------------+ |S| Exp | Mantisa | +-+--------+-----------------------+

El resultado del Punto flotante será:

FLOTANTE = SIGNO (MANTISA x (2^EXPONENTE))

Nota: los cuatro Bytes de información del azimuth, son los Bytes 4, 5, 6 y 7 de

la Identidad 1, referido con detalle en el PDF-Protocolo de Comunicación

GNAV- adjunto en el CD de la tesis.

5.3.1.1.Implementación del Programa de Lectura y Procesamiento del Sensor

GNAV

Para el desarrollo del programa de lectura y procesamiento de los datos enviados

por el Sensor GNAV, se utilizó Visual Studio 2005, en el lenguaje de

programación Visual Basic, al cual se le agrega el control ActiveX

MSCOMM32.OCX para establecer comunicación serial entre la PC y el Sensor

GNAV.

Primero configuramos el puerto de la PC para establecer comunicación con el

Sensor GNAV:

Comm1.CommPort = 1 Número del Puerto Serial que se conecta la

PC


Comm1.Settings = "38400,N,8,1" 38400 baudios, sin paridad, 8 bits, 1 bit de

parada

Comm1.RThreshold = 66

Comm1.InBufferSize = 100 Cada 100 bytes desencadena la función

OnComm

Comm1.InputMode = MSCommLib.InputModeConstants.comInputModeBinary

Modo de lectura binaria, cada octeto se

almacena en su equivalente decimal

Comm1.PortOpen() = True Se activa el puerto

Tabla 5.5. Métodos y Parámetros para Configuración del Puerto Serial

Luego en la función OnComm recibimos el dato en la variable cadena declarada de

tipo System.Array, ya que el método input del control MSCOMM32 es de ese tipo,

recibiendo un arreglo en el que cada valor corresponde al valor decimal de los

octetos de bits recibidos.

Dim cadena As System.Array

cadena = Comm1.Input

NOTA: Comm1 es el nombre del Control ActiveX MSCOMM32

En el mismo método OnComm se filtrará los mensajes que nos interesa segun la

identificación donde se encuentra el dato flotante del azimuth que necesitamos, por

lo tanto tenemos:

If cadena(0) = 1 And cadena(1) = 1 And cadena(2) = 254 Then

tome_dato(cadena(4), cadena(5), cadena(6), cadena(7)) End If

El método tome_dato recibe cuatro argumentos enteros correspondientes a

los cuatro bytes que representan el número flotante enviado por el sensor, y a los

cuales se les transforma a binario y se les procesa según el procedimiento antes

explicado en el numeral 5.3.1, estándar IEEE para aritmética en coma flotante

(IEEE 754) de precisión simple (32 bits), presentado a continuación.


Private Sub tome_dato( ByVal primero, ByVal segundo, ByVal tercero, ByVal cuarto) Dim bits(), aux(), exponente As Int16 Dim flotante, mantisa As Double Dim cont, residuo, j, division, i, valor_decimal As Integer ReDim bits(127), aux(127) arr(0) = primero arr(1) = segundo arr(2) = tercero arr(3) = cuarto For i = 0 To 3 cont = 0 valor_decimal = arr(i) If valor_decimal > 1 Then division = valor_decimal \ 2 residuo = valor_decimal Mod 2 bits(0 + (8 * i)) = residuo cont += 1 While division > 1 residuo = division Mod 2 division \= 2 bits(cont + (8 * i)) = residuo cont += 1 End While If division = 1 Then bits(cont + (8 * i)) = 1 End If End If If valor_decimal = 1 Then bits(0 + (8 * i)) = 1 End If For j = 0 To 7 aux((7 + (8 * i)) - j) = bits(j + ( 8 * i)) Next Next exponente = 0 For j = 0 To 7 exponente += aux(8 - j) * 2 ^ (j) Next exponente = exponente - 127 For j = 0 To 22 mantisa += aux(31 - j) * 2 ^ (j) Next mantisa = (mantisa / 8388608) + 1 If aux(0) = 1 Then flotante = -1 * mantisa * CDbl (2 ^ exponente) Else flotante = mantisa * CDbl (2 ^ exponente) End If TextBox2.Text = flotante End Sub


5.3.1.2.Características Generales del Sensor.

Tabla 5.6.Características Generales del Sensor GNAV-IMU

5.3.1.3.Conexión y Tipo de Datos entre PC y Sensor GNAV

El sensor GNAV viene dotado con un cable que por un extremo tiene un conector

militar que se enchufa al sensor, y a su otro extremo un conector DB-9 para la PC,

con dos cables uno rojo y un negro, para alimentación VDC (18-30 Voltios) y

tierra respectivamente.

El sensor se comunica con protocolo serial RTU, por lo tanto todos los datos tienen

que ser procesados según su tipo.

PESO 12Kg

PRECISIÓN AZIMUTH 0.5 grados

PRECISIÓN DE POSICIÓN <1.5m

PRECISIÓN PTCH Y ROLL 0.5 grados

TEMPERATURA DE OPERACIÓN -35 a 55 grados centígrados

VOLTAGE PARA OPERACIÓN 24vdc ( 18 a 32 vdc )

POTENCIA CONSUMIDA < 25W (+24vdc)

COMUNICACIÓNES RS-422 y RS-232


Figura 5.12. Conexión Sensor GNAV- PC

124 CAPITULO 6 PRUEBAS DEL PROYECTO

CAPITULO 6

PRUEBAS DEL PROYECTO

6.1. Movimiento de la Torreta de Disparo.

Al instalar, los servo-motores para elevación y deflexión de la Torreta de Disparo, se

comprobó el movimiento en dirección, moviendo la torreta 3000 milésimas según el indicador

graduado en el chasis, dando como resultado 2110 revoluciones del servo motor.

Por lo tanto si la velocidad es 5000 revoluciones por minuto, el tiempo teórico que tardaría

para llegar a 3000 milésimas sería:

segundosutosmilésimasentiempo 32,25min42,05000

2110_3000__ ===

A continuación, se muestran los tiempos tomados con la torreta sin carga y completamente

cargada con los 40 cohetes para llegar de 0 a 3000 milésimas en dirección.

TORRETA SIN

CARGA

TORRETA CON 40

COHETES

26,12 26,13

25,57 26,02

25,72 26,09

26,01 25,98

25,60 26,12


26,07 26,16

26,09 26,10

25,90 26,13

25,98 26,14

25,63 26,07

TOTAL 258,69 260,94

PROMEDIO 25,869 26,094

Tabla 6.1.Tiempos comparativos de movimiento de la torreta de disparo

Se puede observar que existe una muy pequeña variación de tiempo, que es lógico, debido al

movimiento del eje de los servo motores que tienen una rampa de subida y una rampa de

bajada, porque la velocidad debe incrementar hasta 5000 RPM y para detenerse decrementa

hasta llegar a cero; Cuando la torreta esta cargada aumenta el tiempo por el incremento de la

inercia que debe vencer el servo motor para moverse, pero de igual manera se mantiene en una

variación muy pequeña de tiempo, y es casi imperceptible.

6.2.Comunicación entre el PLC y el Touch-Panel EA7-T12C.

La comunicación entre PLC y Touch Panel, como se explicó en el capítulo 2, se configuró con

protocolo Modbus RTU, a 9600 baudios, donde el puerto serial del PLC se lo configurará

como esclavo, y están conectados a través de un cable para comunicación serial RS-232 de 3

hilos, a una distancia de 5 metros.

El tiempo de respuesta en el PLC, con respecto a cualquier cambio en los controles del Touch

Panel, es a tiempo real para nuestra aplicación, entendiéndose como tiempo real, al tiempo que

tarda en enviar la información y ejecutar dicho mando a un tiempo menor a 2 segundos, y que

en las pruebas realizadas cada acción del Touch Panel se ejecuta en menos de 1 segundo, por

lo tanto la comunicación es eficiente.


6.3.Comunicación remota entre el PLC y el CDT.

La comunicación entre PLC y el CDT, como se explicó en el capítulo 4, se implementó a

través Radio Módem marca XStream-PKG X09-019PKI-RA, con un protocolo Modbus RTU,

a 9600 baudios, donde el puerto serial del PLC se lo configurará como esclavo, y la distancia

de comunicación arrojó los siguientes datos:

Distancia entre CDT y PLC

(sin línea de vista)

Tiempo de Respuesta entre

CDT y PLC

100 metros menor a 1.0 seg.

100-300 metros menor a 1.0 seg.




Tabla 6.2.Tiempos de retardo e comunicación remota según la distancia

Para lograr dichos tiempos se modificó los parámetros de auto-poll y time-out en la

comunicación, puesto que al implementar radio-módems el retardo aumenta por la transmisión

de información con RF (radio frecuencia), llegando a comprobar que la distancia es

directamente proporcional al time-out (tiempo que se espera para recibir una respuesta del

esclavo) e inversamente proporcional con respecto al auto-poll ( tiempo que demora el

maestro para volver a hacer una petición de información automática al esclavo ).

127

CONCLUSIONES

1. La Automatización del Lanzacohetes TATRA, se encuentra completa en un 75%,

puesto que se tiene implementado el control y monitoreo Digital de:

a. Disparo

b. Posicionamiento del paquete Guía

c. Enlace Remoto

El sistema de recarga automático, es la futura implementación que se hará, previo al

estudio que se documento en esta Tesis.

2. El Estudio y Análisis del sistema motriz del paquete guía, para instalar actuadores,

protecciones, sensores y controladores necesarios para su automatización, se lo realizó

en base a: la tecnología ya implementada (PLC DirectLogic205) para el disparo

digital, y los parámetros físicos y eléctricos (Torque, Voltaje, Corriente, Potencia, etc)

para cumplir el movimiento del paquete guía, logrando un movimiento mas rápido

3. El Diseño e Implementación del programa para el posicionamiento automático de la

torreta de disparo con las variables de elevación y deflexión adquiridas en forma

digital mediante el Touch Panel, o el enlace Remoto (CDT, PC), mantiene las mismas

referencias marcadas en el chasis del vehículo, para verificar cuanto se ha movido en

elevación y deflexión en milésimas.

128

4. El Estudio y Análisis del sistema de la recargadora se basó inicialmente en la

modernización de los actuadores, protecciones y sensores, pero sus actuadores (motor

DC y ElectroVálvulas) y sus sensores (topes mecánicos de fin de carrera), se

encuentran operables y en buen estado, por lo cual se hizo el diseño para control y

alimentación de los actuadores, y un programa modelo al PLC para ejecutar el

movimiento automático de recargadota.

5. EL Estudio, Diseño y Análisis del sistema de comunicación inalámbrica recibe las

señales de control y tiene la capacidad de visualizar los parámetros de posicionamiento

del vehículo en tiempos menores a 2 segundos de retardo, en caso de estar a 1Km de

distancia, obteniendo así una comunicación en tiempo Real gracias al protocolo

MODBUS RTU implementado el cual accede directamente a los registros del PLC.

6. El Diseño del Centro Director de Tiro Computarizado, en realidad fue una

modernización para mejorar la Transmisión, y Recepción de la comunicación remota,

así como también se implemento algoritmos para leer y procesar datos del sensor

GNAV-IMU, y visualizar con mas exactitud posiciones en los mapas digitales.

7. El Procedimiento de transformación de coordenadas Geográficas a UTM, utilizado en

este proyecto, mantiene un error dependiendo de la cantidad de decimales que sea

capaz de manejar el Procesador, en nuestro caso el PLC DirectLogic 205, por la

capacidad de sus registros, presenta un error menor a 1 metro, en la coordenada X, y

un error menor a 10 metros, para la coordenada en Y, que no afectan en el propósito

militar de ataque del vehiculo.

129

8. El Programa de transformación de coordenadas Geográficas a UTM utilizado, puede

ser embebido en cualquier dispositivo capaz de procesar datos, manteniendo su

eficiencia y funcionalidad, por sus operaciones rápidas y sencillas implementadas.

9. El control ActiveX ASMBSERIAL, nos da mayor facilidad para acceder a la lectura y

escritura de datos, según la tabla de direcciones Modbus que especifican los

dispositivos asociados a este protocolo.

10. No es indispensable el uso del control ASMBSERIAL, debido a que este control se

basa en lo explicado en el capítulo 4, y que por tal motivo puede ser desarrollado dicho

protocolo en cualquier lenguaje de programación.

11. El Sensor GNAV, es un sensor de propósito militar capaz de soportar contaminación

electromagnética y altas temperaturas, indica el azimuth, inclinación en 3 ejes,

ubicación en coordenadas UTM, etc. Por lo tanto en proyectos futuros se puede

explotar mas sus funcionalidades, siguiendo el procedimiento de lectura, y

transformación de la información enviada por este sensor explicado en el Tema 5.3.1.

130

RECOMENDACIONES

1. Antes de poner en movimiento el paquete guía, verificar que los seguros mecánicos

hayan sido desactivados por el sistema neumático del vehículo.

2. Antes de activar el contactor, que permite el paso de energía del generador a los Servo

motores, verificar que la frecuencia generada este entre 57 y 63 Hz.

3. Al ejecutar el enlace Remoto desde el CDT, si existe mucho retardo y perdida de

paquetes de envío y recepción MODBUS, aumentar el parámetro “AutoPollInterval” y

el tiempo “TimeoutTrans”, debido al uso de radio MODEMS, y por lo tanto la

transmisión por radio frecuencia tiene mas retardo según la distancia e interferencia

existente.

131

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

• GNAV_IMU_Default_Baud_Rate_Change.pdf

• Conversion_UTM_Geograficas.xls

• http://usuarios.lycos.es/DPastorC/rectificadores/frames.htm

• http://www.recursosvisualbasic.com.ar/htm/vb-net/7-ejemplos-de-array-

en-vb-net.htm

• http://www.simplymodbus.ca/FAQ.htm#Modbus

132

ANEXOS.

133

ANEXO 1

134

ANEXO 2

135

136

137

138

139

140

ANEXO 3

3

GP

S -

CO

NE

CT

OR

C

GN

D

A

TX

B

D

PLC

- C

ON

EC

TO

R R

J-12

MO

DU

LO

H2-S

ER

IO S

LO

T3 P

UE

RT

O A

1. 2. 3. 4. 5. 6.

6

CA

BL

E d

5_G

PS

1.

2. C

AF

E3

. NE

GR

O4

. RO

JO5

. AZ

UL

6. V

ER

DE

CA

BLE

d5_IN

CLIN

ÓM

ET

RO

1. 2. 3. 4. 5. 6.

CO

NE

CT

OR

MIL

ITA

RD

E 6

PIN

ES

EN

EL

TA

BL

ER

O D

EC

ON

TR

OL

1

12

2

2

RX

9

5 8

CA

BL

E d

7

13

E

4

INC

LIN

ÓM

ET

RO

- C

ON

EC

TO

RD

B-1

5

TX

11

RX

15

7

3

PLC

- C

ON

EC

TO

R R

J-1

2M

OD

ULO

H2-S

ER

IO S

LO

T3 P

UE

RT

O B

TX

A.

B.

C.

D.

E.

F.

6

6,5-

18V

GN

D

GN

D

VC

C G

PS

Tx

GP

S

VC

C I

NC

LIN

T

x I

NC

LIN

G

ND

IN

CL

IN

GN

D G

PS

14

1 5

2 .

12V

3 .

GN

D9

. R

X10

. T

X11

. G

ND

CA

BLE

d4

F

10

4C

AB

LE

d6

RX

141

ANEXO 4

SUBPROGRAMAS EN EL PROGRAMA POSICIONAMIENTO

142

PROGRAMA POSICIONAMIENTO EN EL PLC

143

IDENTIFICACIÓN DESCRIPCIÓN

1 Variable tipo Flag que permite la Transmisión al ServoDrive

2 Posición donde se muestra el Tipo y Numero de Variable en el Programa

del PLC

3 Seguros de Liberación del Paquete Guía para Elevación y Deflexión

4 Variable tipo Flag que permite la Recepción del PLC

5 Variable tipo Flag que permite detener todo Proceso

6 Subrutina que permite enviar datos de la revoluciones y pulsos

7 Subrutina que envía la orden de Efectuar el Movimiento

144

PARAMETROS_E()

145

REVOLUCIONES_E()

PULSOS_E()

146


3 Dirección del Registro P1-15 Posición 1 en Revoluciones (Tabla de

Direcciones Modbus Anexos del Capitulo 1)

4 Variable Flotante donde se almacena la conversión de milésimas a

Revoluciones

5 Variable Numero donde se almacena la parte entera de la conversión

6 Entrada que evita bajar el paquete guía para evitar daños mecánicos

7 Compara las milésimas ingresadas para no permitir descender mas al

paquete guía

8 Si se ingresa un valor que haga que la torreta descienda más de dicho valor

entonces se almacena un valor predefinido.

Nota: Los valores negativos permiten elevación del paquete guía. Ej. Un

valor de -600 mayor elevación que -100

9 Variable Flag que permite descender al paquete guía a cualquier valor

cuando se selecciona recarga

10 y 14 Subrutina para escribir valores vía Modbus al ServoDrive

11 Dirección del Registro P1-16 Posición 1 en Pulsos (Tabla de Direcciones

Modbus Anexos del Capitulo 1)

12 Variable Numero donde se almacena la parte decimal de la conversión de

milésimas a revoluciones

13 Variable Numero que Transmite el valor a la dirección del Registro de

destino al ServoDrive

147

TRIGGER_E()


1 Dirección del Registro Digital Input DI-4 que hace referencia a Trigger que

activa el movimiento al Servo Motor


destino al ServoDrive (el valor de 008 es similar a poner en alto al comando

Trigger)

3 y 5 Subrutina para escribir valores vía Modbus al ServoDrive


destino al ServoDrive (el valor de 108 es similar a poner en bajo el

comando Trigger)

148

ANEXO 5

DISCRETE OUTPUT COILS 0XXXX

READ

Solicitar

Este comando solicita el estado ON / OFF discreto de las bobinas # 20 a 56 del dispositivo esclavo con la

dirección 17.

11 01 0013 0025 0E84

11: La Dirección del esclavo (17 = 11 hex)

01: La Función de Código (leer la bobina de estado)

0013: La Dirección de datos de la primera bobina a leer. (Bobina 20 – 1(offset) = 19 = 13 hex)

0025: El número total de bobinas solicitado. (bobinas de 20 a 56 = 37 = 25 hex)

0E84: El CRC (control de redundancia cíclica) para comprobación de errores.

Respuesta

11 01 05 CD6BB20E1B 45E6

11: La Dirección del esclavo (17 = 11 hex)

01: La Función de Código (leer la bobina de estado)

05: El número de bytes de datos a seguir (37 Enrollados / 8 bits por byte = 5 bytes)

CD: Coils 20 - 27 (1100 1101)

6B: Coils 28 - 35 (0110 1011)

B2: Coils 36 - 43 (1011 0010)

0E: Coils 44 - 51 (0000 1110)

1B: Coils 52 - 56 (0001 1011)

45E6: El CRC (control de redundancia cíclica).

El bit más significativo contiene a la mayor bobina. Esto muestra que la bobina 36 esta apagada (0) y la 43

prendida (1). Debido al número de bobinas solicitado, los últimos datos del byte 1B contienen la situación de sólo

5 bobinas. Los tres bits más significativos en este campo de datos son rellenados con ceros.

149

ANEXO 6


WRITE SINGLE

Solicitar

Este comando está escribiendo el contenido de la bobina # 173 a ENCENDIDA

esclavo en el dispositivo con la dirección 17.

11 05 00AC FF00 4E8B

11: La Dirección esclavo (17 = 11 hex)

05: La Función de Código (write single)

00AC: La Dirección de datos de la bobina. (bobina # 173 - 1 = 172 AC = hex)

FF00: La condición de escribir (FF00 = SI, 0000 = NO)

4E8B: El CRC (control de redundancia cíclica) para comprobación de errores.

Respuesta

La respuesta normal es un eco de la consulta, regresó después de la bobina se ha escrito.

11 05 00AC FF00 4E8B


05: La Función de Código (write single)

00AC: La Dirección de datos de la bobina. (bobina # 173 - 1 = 172 AC = hex)

FF00: La situación por escrito (FF00 = SI, 0000 = NO)

4E8B: El CRC (control de redundancia cíclica) para comprobación de errores.

150

ANEXO 7


WRITE MULTIPLE

Solicitar

Este comando está escribiendo el contenido de una serie discreta de 10 bobinas de # 20 a # 29

al esclavo con la dirección de dispositivo 17.

11 0F 0013 000A 02 CD01 BF0B


0F: El Código de Función (write múltiple, 15 = 0F hex)

0013: La Dirección de datos de la primera bobina. (bobina # 20 - 1 = 19 = 13 hex)

000A: El número de bobinas por escrito a (10 = 0A hexadecimal)

02: El número de bytes de datos a seguir (10 Coils / 8 bits por byte = 2 bytes)

CD: Enrollados 20 - 27 (1100 1101)

01: Bobinas 27 - 29 (0000 0001)

BF0B: El CRC (control de redundancia cíclica) para comprobación de errores.

El bit más significativo contiene la mayor bobina. Esto muestra la bobina 20 esta ENCENDIDA (1) y la 21 está

apagada (0). Debido al número de bobinas solicitado, los últimos datos del BYTE 01 contiene la situación de sólo

2 bobinas. Los bits no utilizados en el último byte de datos se llenarán con ceros.

Respuesta

11 0F 0013 000A 2699

11: La Dirección slave (17 = 11 hex)

0F: El Código de Función (Fuerza de múltiples bobina, 15 = 0F hex)

0013: La Dirección de datos de la primera bobina. (bobina # 20 - 1 = 19 = 13 hex)

000A: El número de bobinas por escrito a (10 = 0A hexadecimal)

2699: El CRC (control de redundancia cíclica) para comprobación de errores.

151

ANEXO 8

DISCRETE INPUT CONTACTS 1XXXX

READ

Solicitar

Este comando está solicitando el estado ON / OFF de las entradas discretas (input contacts) # 10197 a 10218

del dispositivo esclavo con la dirección 17.

11 02 00C4 0016 BAA9


02: La Función de Código (leer Situación de entrada)

00C4: La Dirección de datos de la primera entrada a leer. (10197 - 10001 = 196 = C4 hexadecimal)

0016: El número total de bobinas solicitado. (197 a 218 = 22 = 16 hex)

BAA9: El CRC (control de redundancia cíclica) para comprobación de errores.

Respuesta

11 02 03 ACDB35 2018


02: La Función de Código (leer Situación de entrada)

03: El número de bytes de datos a seguir (22 Entradas / 8 bits por byte = 3 bytes)

AC: Entradas discreta 10197 - 10204 (1010 1100)

DB: Entradas discreta 10205 - 10212 (1101 1011)

35: Entradas discreta 10213 - 10218 (0011 0101)

2018: El CRC (control de redundancia cíclica).

152

ANEXO 9

ANALOG INPUT REGISTERS 3XXXX

READ

Solicitar

Este comando está solicitando el contenido del registro de entrada analógica # 30009

del dispositivo esclavo con la dirección 17.

11 04 0008 0001 B298


04: La Función de Código (leer registros de entrada analógica)

0008: La Dirección de datos del primer registro solicitado. (30009-30001 = 8)

0001: El número total de registros solicitados. (leer 1 registro)

B298: El CRC (control de redundancia cíclica) para comprobación de errores.

Respuesta

11 04 02 000A F8F4


04: La Función de Código (leer registros de entrada analógica)

02: El número de bytes de datos a seguir (1 registros x 2 bytes cada uno = 2 bytes)

000A: El contenido del registro 30009

F8F4: El CRC (control de redundancia cíclica).

153

ANEXO 10

ANALOG OUTPUT HOLDING REGISTERS 4XXXX

READ

Solicitar

Este comando solicita el contenido de los registros de analog output holding registers # 40108 a 40110 de el

esclavo con la dirección de dispositivo 17.

11 03 006B 0003 7687


03: La Función de Código (leer analog output holding registers)

006B: La Dirección de datos del primer registro solicitado. (40108-40001 = 107 = 6B hexadecimal)

0003: El número total de registros solicitados. (leer 3 registros 40108 a 40110)


Respuesta

11 03 06 AE41 5652 4340 49AD


03: La Función de Código (leer analog output holding registers)

06: El número de bytes de datos a seguir (3 registros x 2 bytes cada uno = 6 bytes)

AE41: El contenido del registro 40108

5652: El contenido del registro 40109

4340: El contenido del registro 40110

49AD: El CRC (control de redundancia cíclica).

154

ANEXO 11


WRITE SINGLE REGISTER

Solicitar

Este comando está escribiendo el contenido del un analog output holding register # 40002

al esclavo con la dirección de dispositivo 17.

11 06 0001 0003 9A9B


06: La Función de Código (Preset Registro Único)

0001: La Dirección de datos del registro. (# 40002 - 40001 = 1)

0003: El valor a escribir

9A9B: El CRC (control de redundancia cíclica) para comprobación de errores.

Respuesta

La respuesta normal es un eco de la consulta, regresó después de que el registro de los contenidos se han escrito.

11 06 0001 0003 9A9B


06: La Función de Código (Preset Registro Único)

0001: La Dirección de datos del registro. (# 40002 - 40001 = 1)

0003: El valor escrito

9A9B: El CRC (control de redundancia cíclica) para comprobación de errores.

155

ANEXO 12


WRITE MULTIPLE REGISTER

Solicitar

Este comando está escribiendo el contenido de dos analog output holding registers # 40002 y 40003 para el

dispositivo esclavo con la dirección 17.

11 10 0001 0002 04 000A 0102 C6F0


10: La Función de Código (Preset múltiples registros de 16 = 10 hex)

0001: La Dirección de datos del primer registro. (# 40002 - 40001 = 1)

0002: El número de registros de escribir

04: El número de bytes de datos a seguir (2 registros de 2 bytes cada x = 4 bytes)

000A: El valor a escribir al registro 400002

0102: El valor a escribir al registro 400003

C6F0: El CRC (control de redundancia cíclica) para comprobación de errores.

Respuesta

11 10 0001 0002 1298


10: La Función de Código (Preset múltiples registros de 16 = 10 hex)

0001: La Dirección de datos del primer registro. (# 40002 - 40001 = 1)

0002: El número de registros escritos.


156

ÍNDICE DE FIGURAS .

FIGURA. 1.1. UBICACIÓN DEL GENERADOR................................................................................................ 11

FIGURA. 1.2 GENERADOR ELÉCTRICO TRIFÁSICO STANFORD ........................................................... 13

FIGURA. 1.3. COBERTOR LATERAL DEL GENERADOR.............................................................................. 14

FIGURA. 1.4. BASE PARA SUJECIÓN DEL GENERADOR AL CHASIS ....................................................... 14

FIGURA. 1.5 GENERADOR ELÉCTRICO TRIFÁSICO STANFORD CON ACOPLE DE POLEA ............... 15

FIGURA 1.6 INTERCONEXIONES AL SERVO DRIVE.................................................................................... 19

FIGURA 1.7 DISPLAY Y BOTONES FRONTALES DEL SERVO DRIVE ...................................................... 20

FIGURA 1.9 GRÁFICA DE TIPO DE POSICIONAMIENTO............................................................................. 23

FIGURA. 1.10. AMPLIDINA................................................................................................................................ 25

FIGURA. 1.11. SERVO MOTOR SVM-230, BRIDA Y ACOPLE PARA EJE SIN CHAVETA........................ 26

FIGURA. 1.12. (DESDE LA IZQUIERDA) REDUCTOR, ACOPLE PARA EJE, ACOPLE EJE SIN CHAVETA, BRIDA Y SERVO MOTOR ............................................................................................................. 26

FIGURA 1.13 CONEXIÓN DE ALIMENTACIÓN AL SERVO DRIVE Y SERVO MOTOR ........................... 27

FIGURA 1.14 CONEXIONES AL SERVO DRIVE ............................................................................................ 28

FIGURA. 1.15. POSICIÓN A COLOCAR EL SERVO DRIVE........................................................................... 30

FIGURA. 1.16. MÍNIMAS DISTANCIAS PARA FUNCIONAMIENTO DEL SERVO DRIVE........................ 30

FIGURA. 1.17. DIMENSIONES DE FÁBRICA DEL SERVO DRIVE............................................................... 31

FIGURA. 1.18. PANTALLAS AL INICIAR SOFTWARE SURESERVO PRO ................................................. 34

FIGURA. 1.19. PANTALLA DE CONFIGURACIÓN DEL TIPO DE CONTROL EN EL SERVO DRIVE PARA EL MOVIMIENTO DEL SERVO MOTOR .............................................................................................. 35

FIGURA. 1.20. REGISTROS P2.XX A CONFIGURAR EN EL SERVODRIVE................................................ 36

FIGURA. 1.21. REGISTROS P2.XX A CONFIGURAR EN EL SERVODRIVE................................................ 37

FIGURA. 1.22. REGISTROS P3.XX PARA LA COMUNICACIÓN CON EL SERVO DRIVE........................ 38

FIGURA. 1.23. ACOPLES DE ACERO AL EJE DEL GENERADOR................................................................ 39

FIGURA. 1.24 DIAGRAMA ELÉCTRICO DE INTERCONEXIÓN ENTRE GENERADOR, CONTROLADORES Y MOTORES ..................................................................................................................... 40

FIGURA 2.0. PINES DEL GPS PARA COMUNICACIÓN RS-232 .................................................................... 44

FIGURA. 2.1 LUGAR DE INSTALACIÓN DEL GPS E INCLINÓMETRO...................................................... 45

FIGURA 2.2 DIAGRAMA ELÉCTRICO GPS, INCLINÓMETRO Y SERVO SISTEMAS AL PLC ................ 46

FIGURA 2.3 DIAGRAMA DE BLOQUE DE PROGRAMAS EN EL PLC ........................................................ 48

FIGURA 2.4 DIAGRAMA DE FLUJO DE LÓGICA DEL POSICIONAMIENTO ............................................49

FIGURA 2.5 INGRESO AL SOFTWARE C-MORE............................................................................................ 51

157

FIGURA 2.6 INGRESO A CONFIGURACIÓN DEL TOUCH-PANEL.............................................................. 52

FIGURA.2.7. PANTALLA DE CONFIGURACIÓN DEL PANEL MAESTRO.................................................. 53

FIGURA.2.8 PANTALLA DE CONFIGURACIÓN DE COMUNICACIÓN DE LA PANTALLA CON EL PLC................................................................................................................................................................................ 55

FIGURA 2.9 PANTALLA DE CONTROL DE POSICIONAMIENTO DEL PAQUETE GUÍA......................... 57

FIGURA.3.1 PRIMERA POSICIÓN DE LA PLATAFORMA RECARGADORA ........................................... 60

FIGURA.3.2 SEGUNDA POSICIÓN DE LA PLATAFORMA RECARGADORA ........................................... 60

FIGURA. 3.3. TERCERA POSICIÓN DE LA PLATAFORMA RECARGADORA ........................................... 60

FIGURA. 3.4. CUARTA POSICIÓN DE LA PLATAFORMA RECARGADORA.............................................61

FIGURA. 3.5. PAQUETE GUÍA A 180º DE SU POSICIÓN NORMAL ............................................................. 61

FIGURA. 3.6. QUINTA POSICIÓN DE LA PLATAFORMA RECARGADORA............................................. 61

FIGURA. 3.7. SEXTA POSICIÓN DE LA PLATAFORMA RECARGADORA ............................................... 62

FIGURA. 3.8. SÉPTIMA POSICIÓN DE LA PLATAFORMA RECARGADORA ...........................................62

FIGURA. 3.9. DIAGRAMA DEL SISTEMA DE ELEVACIÓN DE LA RECARGADORA.............................. 63

FIGURA. 3.10. DIAGRAMA DEL SISTEMA DE GIRO DE LA RECARGADORA......................................... 64

FIGURA. 3.11. PUENTE TRIFÁSICO NO CONTROLADO .............................................................................. 65

FIGURA. 3.12. PERÍODO DE CONDUCCIÓN DE CADA DIODO................................................................... 66

FIGURA. 3.13. VOLTAJE DE RIZADO OBTENIDO Y VALOR MEDIO DE SALIDA................................... 67

FIGURA. 3.14. UBICACIÓN Y CONEXIÓN DE LAS ELECTROVÁLVULAS ............................................... 69

FIGURA. 3.15. UBICACIÓN DE SENSORES DE FIN DE CARRERA DE LA RECARGADORA ................. 71

FIGURA. 3.16. PANTALLA INICIAL DEL TOUCH PANEL ............................................................................ 74

FIGURA. 3.17. PANTALLA DE LA RECARGA AUTOMÁTICA..................................................................... 75

FIGURA 4.1. RADIO MODEM ............................................................................................................................ 77

FIGURA 4.2. CONFIGURACIÓN DE RADIO MODEMS.................................................................................. 79

FIGURA 4.3. PARÁMETROS DE CONFIGURACIÓN ...................................................................................... 79

FIGURA 4.4. CONEXIÓN DEL INCLINÓMETRO AL PLC.............................................................................. 80

FIGURA 4.5. UBICACIÓN DEL PROGRAMA PARA ADQUISICIÓN DE DATOS DEL INCLINÓMETRO 81

FIGURA 4.6. VARIABLES DONDE SE ALMACENA EL VALOR ADQUIRIDO DEL INCLINÓMETRO... 81

FIGURA 4.8. GRAFICA DE EXPLICACIÓN DE MERIDIANO CENTRAL CON RESPECTO AL HUSO .... 87

FIGURA 4.9. TABLA DE DIRECCIONES MODBUS DEL PLC DIRECT-LOGIC 205.................................... 93

FIGURA 5.1. ICONO DE EJECUCIÓN.............................................................................................................. 103

FIGURA 5.2. LOCALIZAR PIEZAS .................................................................................................................. 103

FIGURA 5.3. MISIÓN DE FUEGO .................................................................................................................... 103

FIGURA 5.4. INGRESO DE DATOS ................................................................................................................. 104

FIGURA 5.5. MANEJO DE MAPAS.................................................................................................................. 104

FIGURA 5.6. CENTRO DIRECTOR DE TIRO.................................................................................................. 105

FIGURA 5.8. PANTALLA DEL CDT CON MONITOREO REMOTO ............................................................ 113

158

FIGURA 5.9. PANTALLA DE CONTROL Y MONITOREO REMOTO PARA DISPARO Y MOVIMIENTO DEL PAQUETE GUIA ........................................................................................................................................ 114

FIGURA 5.10. SENSOR GNAV-IMU ................................................................................................................ 116

FIGURA 5.11. INFORMACIÓN DEL MENSAJE ID = 1 DEL SENSOR GNAV............................................. 117

FIGURA 5.12. CONEXIÓN SENSOR GNAV- PC............................................................................................. 123

159

ÍNDICE DE TABLAS

TABLA 1.1. CARACTERÍSTICAS DEL SERVO DRIVE SVA-2300................................................................ 17

TABLA 1.2 REGISTROS A CONFIGURAR INICIALMENTE.......................................................................... 22

TABLA 1.3 CARACTERÍSTICAS DEL SERVO MOTOR SVM -230................................................................ 24

TABLA. 1.4. RECOMENDACIÓN DEL FABRICANTE DEL AMBIENTE DE OPERACIÓN DEL SERVO DRIVE.................................................................................................................................................................... 29

TABLA. 1.5. DESCRIPCIÓN DEL DIAGRAMA ELÉCTRICO DE LA FIGURA 1.24 ..................................... 40

TABLA.2.0 DESCRIPCIÓN DE ELEMENTOS.................................................................................................. 46

TABLA.2.1 DESCRIPCIÓN DE ELEMENTOS DE LA PANTALLA DEL PANEL MAESTRO..................... 54

TABLA.2.2 DESCRIPCIÓN DE ELEMENTOS DE LA PANTALLA PARA CONFIGURAR LA COMUNICACIÓN ................................................................................................................................................ 56

TABLA 2.3 TABLA DE DESCRIPCIÓN DE LA FIGURA 2.9........................................................................... 58

TABLA. 3.2. DESCRIPCIÓN DE SENSORES DE FIN DE CARRERA DE LA FIGURA 3.15......................... 71

TABLA. 3.3. DESCRIPCIÓN DE LA FIGURA 3.16 ........................................................................................... 75

TABLA 4.1. ESPECIFICACIONES DEL RADIO MODEM XSTREAM-PKG X09-019PKI-RA...................... 78

TABLA 4.2. VALORES DE X = TANGENTE (R) .............................................................................................. 89

TABLA 4.3. RANGO DEL TIPO DE INFORMACIÓN MODBUS DE LOS DISPOSITIVOS ESCLAVOS..... 92

TABLA 4.4. TIPOS DE FUNCIÓN A ACCEDER AL ESCLAVO MODBUS.................................................... 94

TABLA 4.5. EJEMPLOS DE ENVÍO Y RECEPCIÓN DE TRAMAS MODBUS............................................... 95

TABLA 5.1. DESCRIPCIÓN DE LAS PANTALLAS........................................................................................ 112

TABLA 5.2. VARIABLES DE CADA ETIQUETA DE LA FIGURA 5.9......................................................... 115

TABLA 5.3.DESCRIPCIÓN DE VARIABLES DE LECTURA DE LA FIGURA 5.9 .................................... 115

TABLA 5.4.DESCRIPCIÓN DE VARIABLES DE ESCRITURA DE LA FIGURA 5.9 ................................ 116

TABLA 5.5. MÉTODOS Y PARÁMETROS PARA CONFIGURACIÓN DEL PUERTO SERIAL ................ 120

TABLA 5.6.CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL SENSOR GNAV-IMU...............................................122

TABLA 6.1.TIEMPOS COMPARATIVOS DE MOVIMIENTO DE LA TORRETA DE DISPARO............... 125

TABLA 6.2.TIEMPOS DE RETARDO E COMUNICACIÓN REMOTA SEGÚN LA DISTANCIA .............. 126

160

GLOSARIO NUMERO PALABRA DEFINICIÓN

1. TATRA Nombre del Lanzacohetes Militar de Artillería 2. VDC Voltaje de Corriente Directa 3. Amplidinas Reguladores de Campo Magnético 4. Servo Denominación del tipo de motor 5. MODBUS RTU Protocolo de transmisión Serial Binaria 6. Chaveta Destaje en el Eje del motor 7. Encoder Sensor para detectar y controlar movimiento 8. Bridas Acoples para sostener al motor

9. CDT Centro director de tiro

10. Inclinómetro Sensor que brinda información de la inclinación en dos ejes

11. DC/DC Relación de transformación entre corrientes directas 12. HMI Interfaz hombre máquina 13.

Modicon Empresa y Marca de PLC´s

14. Coil Su traducción es bobina, representa la activación de salidas a relé.

15. Holding Register Registros de Propósito general según el tipo de dato 16. Trama Denominación del conjunto de bits a transmitir 17. SCADA Denominación de un control local y remoto

18. Mantisa Cantidad de bits que representan el dato a convertir según su tipo

161

FECHA DE PRESENTACIÓN: Ing. Víctor Proaño R. Msc. Director de Carrera Ingeniería en Electrónica, Automatización y Control. AUTOR

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AUTOMATIZACIÓN DEL VEHÍCULO MILITAR “LANZADOR …