Embed Size (px)
Citation preview
1
SEMINARIO
OPERACION DE ACTUADORES ROTORK
Y SU SISTEMA DE CONTROL REMOTO PAKSCAN
INTRODUCCION
Dentro de las políticas de servicio ROTORK y de Automatización Ltda como su
representante oficial en Colombia está el entrenamiento en todos los niveles para el
personal técnico de nuestros clientes, mediante conferencias en el lugar que el
seleccione y la asesoría técnica relacionada con la instalación, ajuste y puesta en
operación, diagnóstico y solución de fallas en el funcionamiento de los diferentes
tipos de actuadores ROTORK y su sistema PAKSCAN involucrado con el fin de
asegurar un servicio óptimo y confiable.
El PAKSCAN es un sistema de control supervisorio de dos hilos, de alta integridad,
el cual controla mecanismos tales como bombas, válvulas solenoides y actuadores
para válvulas(MOV).
Este seminario suministra la información necesaria para la operación de los
actuadores ROTORK serie A e IQ y las Estaciones Maestras (Master Station)
PAKSCAN I, PAKSCAN II Y PAKSCAN IIE pertenecientes al bucle cerrado de
dos hilos.
Esta recopilación se divide en cinco secciones :
La primera sección da una descripción de los diferentes tipos de válvulas que
usualmente se motorizan y de los diferentes tipos de actuadores que cumplen con
ésta función.
La segunda sección está centrada en la descripción de los actuadores ROTORK
rango A E IQ y se da detalladamente una explicación de las partes que lo componen
y de los accesorios con los cuales se puede configurar, diagnosticar y controlar.
La tercera parte describe el modo de operación de los actuadores rango A e IQ
manualmente o por medio de la potencia eléctrica.
2
La cuarta parte describe el funcionamiento básico de los sistemas PAKSCAN y sus
diferentes versiones.
La quinta parte describe el sistema de control de actuadores PAKSCAN IIE, así
como de sus partes importantes que lo constituyen. El sistema básico está compuesto
por una Master Station hasta con 240 unidades de campo (Field Control Unit)
conectadas entre sí por un par de hilos trenzados y apantallados, formando entre sus
extremos un lazo cerrado partiendo desde el puerto uno (P1) de la Master Station y
regresando al puerto dos de la misma (P2) después de recorrer las FCUs instaladas.
Este sistema básico puede ampliarse para poder controlar mas actuadores utilizando
un computador unido a las diferentes estaciones maestras por puertos RS232C.
3
I. DESCRIPCION
El adelanto y desarrollo logrado en los últimos tiempos exigen de la industria la
mayor optimización de sus resultados. En este tipo de actividad, se ha logrado
aumentar el rendimiento de la productividad, mejorando los sistemas que intervienen
en los procesos de elaboración y manejo de productos, siendo un componente muy
importante de estos sistemas los elementos que regulan y controlas gases y otros
fluidos, tales como son las válvulas en sus diferentes tipos y diseños.
En el control automático de los procesos industriales la válvula juega un papel muy
importante en el ciclo de regulación . Realiza la función de variar el caudal
comportándose como un orificio de área variable (0 % - 100 % en cierre y apertura
completa respectivamente).
Las válvulas por si solas, aún siendo un elemento primordial como se describe
anteriormente, para el manejo de los fluidos, no serian tan efectivas si además de
cumplir la función asignada, no son capaces de responder, al recibir o generar
señales, las cuales son necesarias para sincronizar todo el proceso de producción,
haciendo cumplir secuencias previamente establecidas.
Con el advenimiento de los dispositivos que motorizan las válvulas,
automatizándolas, se puede lograr lo que en la práctica sería imposible sin el
concurso de estos mecanismos. El dispositivo en cuestión es lo que comúnmente
llamamos ACTUADOR U OPERADOR de válvulas.
A. TIPOS DE VALVULAS A MOTORIZAR.
Las válvulas a motorizar pueden ser de varios tipos según sea el diseño del cuerpo y
el movimiento del obturador.
1. Válvulas con movimiento del obturador paralelo a su eje.
4
Fig. No 1. Fig. No 2.
Las válvulas en las que el obturador se mueve en la dirección de su propio eje se
clasifican como se especifica a continuación :
a) Válvula de compuerta. Ver fig. No 1.
b) Válvula de Caras paralelas. Ver fig. No 2.
c) Válvula de globo. Ver fig. No 3.
d) Válvula de diafragma. Ver fig. No 4.
Fig. No 3 Fig. No 4
5
En todas estas válvulas se puede montar el actuador directamente sobre ellas, con
excepción de aquellas situaciones en que el par requerido por la válvula, es mayor
que el proporcionado por el actuador, así como en los que el diámetro del vástago es
mayor que aquel que por diseño pueda ser aceptado por este, en cuyo caso debe ser
utilizada una caja mecánica intermedia del tipo IB e IS.
2. Válvulas con movimiento circular del obturador.
Las válvulas en las que el obturador tiene un movimiento circular se clasifican como
se describe a continuación :
a) Válvula de bola. Ver fig. No 5.
b) Válvula de mariposa. Ver fig. No 6.
c) Válvula de macho. Ver fig. No 7.
d) Válvula damper (mampara). Ver fig. No 8.
e) Válvula de doble bloqueo y purga. Ver fig. No 9.
Fig. No 5 Fig. No 6
Estas válvulas son llamadas típicamente de 90º o cuarto de vuelta y todas requieren
de una caja intermedia del tipo IW para convertir el giro de 360 º del actuador a 90º
requerido, excepto la válvula de doble bloqueo y purga que por su diseño presenta
interiormente el mecanismo que genera este movimiento.
6
Así como hay diferentes tipos de válvulas también existen diferentes tipos de
actuadores.
ROTORK es una empresa cuya principal actividad es la fabricación y diseño de
actuadores para la industria petroquímica, oleoductos, plantas de generación
eléctrica, sistemas de distribución de gas y agua, plantas de tratamiento de aguas
sucias y todas las industrias en las que líquidos y gases son transportados a través de
tuberías. Estos actuadores se diseñan para ser operados por electricidad, aire u otros
fluídos.
Fig. No 7 Fig. No 8
7
Fig. No 9
B. TIPOS DE ACTUADORES ROTORK
Dependiendo del medio utilizado para generar la energía motriz, los actuadores se
clasifican de la siguiente manera :
1. Actuadores neumáticos series SP y P.
fig. No 10.
Las series P y SP consisten de un cilindro neumático acoplado a un mecanismo
llamado yugo Escocés. El aire presurizado actúa sobre el área de la superficie del
pistón interior del cilindro para producir una fuerza lineal, que es trasladada como
torque rotativo a través del yugo Escocés. Este torque actúa sobre un arco de 90º y
puede ser el mejor actuador para operar válvulas de mariposa o plug.
Hay dos tipos básicos de actuadores :
a) Actuador de doble acción (DA)
El actuador es de doble acción cuando el aire presurizado es utilizado en la dirección
de apertura y cierre. Ver fig. No 10.
b) Actuador con retorno por resorte (SR)
Este actuador utiliza el aire presurizado para mover la válvula en una dirección
únicamente. El resorte suministra el movimiento en la otra dirección. Ver fig. No 10.
2. Actuadores hidráulicos serie H.
8
Fig. No 11.
Los actuadores hidráulicos son en su diseño similares a los neumáticos (pistón -
cilindro) pero la energía para su movimiento es suministrada por una bomba de
aceite.
Ver fig. No 11.
3. Actuadores serie VPSU.
Este actuador es un operador de válvula manual (operación local) que suministra los
interruptores límites para su señalización remota. Ver fig. No 12.
Fig. No 12.
4. Actuadores eléctricos.
9
La electricidad suministra el único medio económico y práctico de transmisión de
señales de control y datos del estado de la planta a través de grandes distancias. Esta
también suministra el medio universal para el almacenamiento y procesamiento de
datos por medio del computador.
El actuador eléctrico utiliza como elemento motríz principal un motor eléctrico
monofásico o trifásico de jaula de ardilla. El eje del motor termina en un conjunto
sinfín-corona que le transmite el movimiento a una caja de engranajes.
ROTORK suministra los siguientes tipos de actuadores eléctricos :
a) Actuadores serie PA.
Los actuadores electroneumáticos tipo PA combinan las ventajas del actuador
eléctrico con la facilidad del respaldo de energía almacenada en su forma más
sencilla : Aire o gas comprimido a 80 - 100 Psi. Ello suministra una única opción de
emergencia por medio del motor neumático de respaldo acoplado directamente al eje
del motor eléctrico. El motor neumático en por tanto ejercitado cada vez que el
motor eléctrico opera normalmente y como consecuencia es lubricado por medio del
sistema filtro - lubricador ubicado en la línea de aire suministrada en el actuador y
que será acoplada a la línea de alimentación del motor neumático. Ver fig. No 13.
Fig. No 13.
b) Actuador serie Q.
Es un actuador eléctrico de suministro monofásico para operación de válvulas de
cuarto de vuelta ON \ OFF. Se utiliza en válvulas de menos de tres (3) pulgadas o
que requieran bajo torque (máximo 100 Lb x Pie). Ver fig. No 14.
10
Fig. No 14.
c) Actuador serie AQ.
El actuador ROTORK serie AQ es utilizado en válvulas de cuarto de vuelta. Estos actuadores son herméticos y a prueba de explosión y utilizan un operador para el
movimiento directo de 90º. Para su funcionamiento utiliza un suministro trifásico o
monofásico y también puede ser accionado con corriente directa DC. Ver fig. No
15.
Fig. No 15.
d) Actuador serie A.
El actuador eléctrico rango A es un actuador multivueltas utilizado para válvulas de
compuerta o de cuarto de vuelta. Ver fig. No 16.
11
Sus distintos modelos los describimos a continuación :
i) Actuador Sincroset.
Este actuador consta de los siguientes elementos :
• Motor
• Caja de engranaje bañada en aceite, volante y embrague.
• Mecanismo de interruptores de límite y par.
• Bornera de conexiones.
El actuador eléctrico Sincroset es energizado por una fuente trifásica. Sin embargo
puede ser suministrado para operación con corriente directa DC y disponible para los
casos en que la operación de la válvula deba ser mantenida aún en el evento de un
fallo de energía (a través de una UPS). Este actuador puede ser conectado a una
fuente, a un suministro de reserva para emergencias, asegurándose de esta manera su
operación.
El actuador no incluye ningún elemento para el control y arranque del motor. El
usuario debe diseñar un arrancador trifásico, con inversor automático de giro y de
acuerdo a la potencia del motor.
ii) Actuador Rango A Sincropak 1400 y 1600.
El actuador Sincropak incluye todos los elementos del Sincroset y adicionalmente
dispone de un arrancador integral y de una estación local de operación. Por lo tanto
para su control solo es requerido llevar el suministro trifásico.
Fig. No 16.
12
El actuador Sincropak 1400 es del tipo electromecánico : contactores y relés.
El actuador Sincropak 1600 es electrónico : dispone de una tarjeta electrónica para
desarrollar todas las funciones de control.
Los actuadores ROTORK rango A se suministran en los siguientes tamaños de
acuerdo a la potencia del motor : 7 / 11 / 13 / 14 / 16 / 30 / 40 / 70 / 90 / 91AR / 95A.
e) Actuador serie NA, nuclear clase 1.
Fig. No 17.
El actuador Sincroset ha sido cuidadosamente desarrollado, calificado y
acondicionado para realizar trabajos seguros en plantas de energía nuclear,
particularmente en aquellas que envuelven reactores de agua liviana. Ver fig. No 17.
f) Actuador serie M / ML.
13
Fig. No 18.
El actuador serie M es utilizado en válvulas de control proporcional, donde se
requieran múltiples arranques del motor en ambas direcciones.
Su diseño es similar al del actuador rango A, excepto que su motor está capacitado
para soportar hasta 1200 arranques en un minuto. Ver fig. No 18.
g) Actuador serie G.
14
Fig. No 19.
El actuador de la serie G es un actuador de alta velocidad utilizado en válvulas de
cuarto de vuelta y lineales muy grandes. Ver fig. No 19.
h) Actuador serie IQ.
Fig. No 20.
15
El actuador eléctrico ROTORK IQ es el más reciente desarrollo tecnológico en el
campo de la motorización de válvulas.
Es un actuador multivueltas, de características mecánicas (torque, velocidad)
similares a las del actuador rango A. Ver Fig. No 20.
La principal ventaja del actuador IQ es la de utilizar un principio NO INTRUSIVO
para su operación, calibración y configuración. Esto significa que no es necesario
quitar ninguna tapa para ajustar el actuador.
La calibración y configuración del nuevo actuador IQ se realiza mediante un HAND
HELD o Control Remoto de Infrarrojos. El HAND HELD no requiere de ninguna
conexión física al actuador, y desde una distancia no mayor a 0.75 mts permite
acceder la configuración del actuador.
Con estas nuevas características el actuador ROTORK IQ es totalmente hermético,
con protección aún mayor contra el polvo y la humedad y garantizado para operación
en áreas clasificadas.
Los límites en el ajuste (utilizando el HAND HELD) del límite de par y fin de
carrera son los siguientes :
Rangos de vueltas de 0.5 a 100000, con una resolución de 15º de giro a la salida del
actuador.
Rango del par : del 40 al 100% del par nominal.
Durante el desasiento de la válvula y en los arranques en mitad del recorrido, se
realiza una inhibición electrónica de la limitación del par para vencer la inercia. Un
circuito de protección desenergiza el motor si no se detecta movimiento una vez
transcurrido un cierto tiempo desde que se le da un comando.
Los actuadores ROTORK rango IQ se suministran en los siguientes modelos, de
acuerdo a la potencia entregada, así :
7 / 11 / 13 / 14 / 16 / 30 / 40 / 70 / 90 / 91 / 95 IQ.
En el caso que nos ocupa dedicaremos nuestra atención a los actuadores eléctricos
series A e IQ de ROTORK.
16
II. DESCRIPCION DEL ACTUADOR ROTORK SERIE IQ
A. IDENTIFICACION DE PARTES DEL ACTUADOR SERIE IQ.
Ver fig. No 21.
1. Compartimiento de terminales.
El compartimiento de terminales, sellado independientemente, asegura la integridad
del equipo eléctrico y electrónico, aún con la tapa del compartimiento de terminales
quitada para el cableado en campo. El actuador dispone en el compartimiento de
terminales de tres entradas roscadas con las siguientes alternativas :
1 x M40 y 2 x M25 rosca métrica.
1 x 1 ½ “ y 2 x 1 ¼ “ ASA NPT
1 x PG29 y 2 x PG16
2. Controles Locales.
El actuador lleva dos (2) selectores, Uno (botón Rojo) para la selección Local /
Remoto / Fuera de Servicio o parada, que puede fijarse con candado en cada
posición y el otro (botón Negro), para el control de Apertura / Cierre. Los selectores
son no intrusivo y actúan sobre relés “Reed Switches” internos.
3. Visualizador de cristal liquido.
El visualizador de cristal liquido con iluminación posterior muestra de forma digital
la posición de la válvula en incrementos del 1%. Usando el HAND HELD de
infrarrojos del IQ, se pueden calibrar los interruptores limites, ajustar el par, definir
el sentido de giro, tener diagnósticos de fallas, etc. Todo esto se puede visualizar a
través de esta pantalla de cristal liquido.
Adicionalmente, junto a la pantalla se encuentran los siguientes Leds indicadores :
Ver fig. No 22.
17
Fig. No 22.
(1) Led Rojo de indicación de válvula abierta.
(2) Led Amarillo de indicación de válvula en mitad de recorrido.
(3) Led Verde de indicación de válvula cerrada.
(5) Led Rojo de indicación de confirmación de señal de luz infrarrojo.
(6) Sensores de luz infrarrojo.
La función del color puede ser invertido si se requiere.
Al energizar el actuador, su pantalla de cristal liquido es iluminada en la parte
posterior con una luz ámbar, y uno de los Leds de indicación estará iluminado
dependiendo de la posición. La pantalla mostrará el porcentaje de apertura o el
símbolo del recorrido.
La fig. No 23 muestra el Led Rojo iluminado y el símbolo que significa Abierta.
La fig. No 24 muestra el Led Amarillo iluminado y la válvula en mitad del recorrido.
La fig. No 25 muestra el Led Verde iluminado y el símbolo que significa Cerrada.
Fig No 23 Fig. No 24 Fig. No 25
Cuando el suministro de energía se pierde, la pantalla de cristal liquido es energizada
por una batería y continua mostrando la posición del actuador aún si este se mueve
manualmente. Sin embargo la batería no energiza la luz posterior de la pantalla ni los
Leds de indicación. La pantalla tampoco obedece las ordenes del HAND HELD.
4, 5 y 12. Motor Eléctrico.
El motor es trifásico del tipo de jaula de ardilla, aislamiento clase F y diseño especial
proporcionando un elevado par y baja inercia (produce el par máximo casi de
inmediato y cuando se desconecta se detiene casi al instante). Este motor es para un
servicio de 15 minutos con un factor de utilización del 25% al 33% del par nominal,
con una elevación de temperatura que no exceda la permitida para la clase de
aislamiento B, con voltajes estándar de 380, 415, 500, 660, voltios a 50 Hz, 230,
18
460, 575 voltios a 60 Hz. La protección contra el sobre calentamiento se realiza por
medio de un termostato incrustado en el bobinado (detecta la temperatura real del
bobinado independientemente de la temperatura ambiente, optimizando el
comportamiento del motor), que puede anularse cuando se opera un comando de
ESD.
El bobinado sensor situado en el estator mide el par producido mediante un circuito
de estado sólido, compensado por variación de la temperatura, eliminando la
necesidad de arandelas elásticas, levas, palancas e interruptores presentes en el
actuador rango A.
Los ejes del motor y del sinfín son independientes para facilitar el cambio de
velocidad, además del montaje y desmontaje del motor sin necesidad de remover el
lubricante de sus engranajes internos.
6. Caja de engranajes
La caja de engranajes es sellada y es de accionamiento simple de sinfín - corona en
baño de aceite SAE 80 EP para un funcionamiento óptimo para una gama amplia de
variación de temperatura. Esta caja está provista de dos tapones de llenado / drenaje
de aceite.
7. Contador de pulsos magnéticos
El actuador está equipado con un contador de pulsos magnéticos para medir y
controlar con precisión, la carrera sin necesidad de engranajes e interruptores.
8. Volante
Es un volante de accionamiento directo (o con reductor en los tamaños grandes) para
proporcionar una operación de emergencia fiable en caso de fallo del suministro
eléctrico.
Al energizar el motor se restablece automáticamente la operación por motor.
El volante de accionamiento directo es estándar en los modelos IQ7 a IQ30. Los
tamaños IQ40 y mayores llevan un reductor con volante lateral. Este reductor es
opción extra en los tamaños IQ14 a IQ30.
9. Palanca auto / manual.
19
Consiste de un embrague automático / manual en baja velocidad que puede operarse
incluso con el motor en marcha. La operación del motor tiene prioridad a menos que,
a propósito, se fije la palanca en posición manual.
10. Base de montaje.
La gama IQ de actuadores puede ir equipada con dos tipos de bases dependiendo del
tipo de válvula en el cual va a ser instalado, así :
• Acoplamiento tipo A.
Dispone de una base equipada con un cojinete sellado para tomar el empuje
resultante de la motorización de válvulas de vástago ascendente.
• Acoplamiento tipo B.
Los actuadores son aptos para aplicaciones donde el único esfuerzo es el par, tales
como válvulas de vástago roscado que tomen su propio empuje o la motorización de
cajas reductoras. Estos acoples se subdividen a su vez en tipos B1, B2, B4
dependiendo del diseño y dimensiones del vástago a recibir.
11. Drive Bushing.
Es una tuerca de arrastre desmontable suministrada en bruto para ser mecanizada
según el vástago de la válvula.
B. EQUIPO DE CONTROL INTEGRAL.
El equipo de control integral está compuesto en sus partes principales por :
1. Módulo de potencia.
Compuesto por un par de contactores con enclavamiento eléctrico y mecánico, un
transformador para la tensión de control, un circuito de Syncrophase con la
protección contra la pérdida de una fase y una fuente interna de DC para la
operación remota.
2. Controles locales.
El actuador lleva dos selectores, uno (botón negro) para las señales de apertura y
cierre y el otro (botón rojo) para la selección de Local / Remoto / Parada o fuera de
20
servicio. Los selectores son no intrusivos y actúan sobre relés “reed switches”
internos.
3. Tarjeta de relés y entradas remotas.
Es una tarjeta con aislamiento por optoacopladores para las señales de abrir, parar,
cerrar, ESD, anulación de termostato y enclavamientos. Estas señales con negativo
como común pueden alimentarse internamente a 24 VDC o externamente con
voltajes de 20 a 120 VDC o VAC.
También posee cuatro contactos independientes y configurables para señalizar una
de las siguientes opciones : Válvula abierta, cerrada o parada a mitad de recorrido,
motor parado por torque a mitad de recorrido, actuador abriendo o cerrando (señal
continua o pulsante), motor atascado, batería descargada, operación manual.
La entrada de ESD permite que una señal activa lleve la válvula a la posición
seleccionada (abierta o cerrada) anulando cualquier orden de abrir o cerrar y
haciendo un by pass del termostato.
4. Tarjeta principal.
Es una tarjeta microprocesada que integra todas las funciones del actuador desde la
operación (local o remota) hasta la detección de fallas del mismo. Posee además el
display de cristal líquido y el receptor de infrarrojos.
El actuador IQ ROTORK básico está compuesto por los elementos anteriormente
descritos.
Según las necesidades de diseño del sistema de control para el actuador, existen otras
funciones adicionales que puede realizar el mismo. Estas funciones se hacen a través
de los siguientes módulos :
5. Unidad de campo.
La unidad de campo es parte integral del actuador y va alojada en el interior del
compartimiento eléctrico y protegida por el doble sellado. Cada unidad de campo
tiene su propia dirección y responde solo a los comandos que le envíe la estación
maestra para monitorizar y controlar el actuador respectivo.
6. Controlador Folomatic.
21
El controlador Folomatic habilita el actuador estándar para controlar la posición de
una válvula en proporción a una señal análoga de corriente o voltaje.
7. Transmisor de posición por corriente(CPT).
El CPT provee una señal análoga interna del actuador de 4-20 ma proporcional a la
posición de la válvula.
8. Transmisor de torque por corriente(CTT).
El CTT provee una señal análoga interna del actuador de 4-20 ma proporcional al
torque desarrollado por el mismo.
9. Relés de alarma.
Es un conjunto de tres relés de alarmas con las siguientes funciones :
• Relé 1 : Señal de batería baja.
• Relé 2 : Señal de termostato disparado.
• Relé 3 : Señal de control remoto seleccionado
10. Temporizador de interrupción.
Esta característica da operación por pulsos automáticos de la válvula para reducir la
velocidad efectiva del recorrido este temporizador puede ser configurado usando el
Hand Held de infrarrojos para operar sobre un porcentaje del recorrido de la válvula
en las direcciones de apertura y cierre de la válvula y la duración de cada pulso
‘ON’ y ‘OFF’ es también configurable en un rango de 1 a 99 segundos.
11. Data Logger.
El modulo Data Logger consiste de una tarjeta electrónica enchufable en la tarjeta
principal, el cual cuando es usado con el comunicador IQ, es posible obtener datos
de desempeño historicos del actuador para un análisis posterior que nos pueda dar
diagnósticos de fallas, monitoreo de condiciones e identificación del actuador.
C. ACCESORIOS.
1. Hand Held de Infrarrojos (solo para IQ)
22
Ver fig. No 26.
El empleo del Hand Held de Infrarrojos del IQ permite identificar y solucionar
rápidamente un buen número de problemas potenciales, incluyendo el error humano.
El ajuste de los interruptores de indicación, direccionamiento, la habilitación de
diferentes funciones, los enclavamientos, el ajuste del par, o las posibilidades de
alarmas son ahora un simple ajuste de apuntar y apretar un botón. La comunicación
con el actuador se realiza por tranceptor de infrarrojos que se aloja junto al
visualizador del IQ.
Una ventaja adicional del ajuste no intrusivo es la posibilidad de hacerlo en áreas
clasificadas y en operación (si las condiciones de trabajo lo permiten) sin tener que
quitar las tapas y con el actuador bajo tensión eléctrica.
Fig.No 26.
El contador de pulsos magnéticos de ROTORK le permite un ajuste exacto de los
finales de carrera, en un rango de vueltas casi infinito. El IQ puede interrogarse para
que visualice estados y alarmas tales como :
Ajuste de par.
Termostato actuado.
Control remoto seleccionado.
Motor en marcha.
Orden remota de abrir o cerrar presente.
Final de carrera de Abierto / Cerrado operado.
Válvula Abierta / Válvula Cerrada.
a) Operación del Hand Held de Infrarrojos.
Explicación de la forma de operación del Hand Held de Infrarrojos :
Nombre de la tecla. Instrucción.
23
1. Flecha Abajo.∗ Muestra la próxima función hacia Abajo.
2. Flecha Lateral.* Muestra la próxima función hacia la derecha.
3. Tecla Disminución del Valor. Muestra cambios en los valores en forma
decreciente.
4. Tecla Aumento del Valor. Muestra cambios en los valores en forma
creciente.
5. Tecla Enter. Entra la nueva opción o valor configurado.
b) Modo de operación local por Infrarrojo (si está configurado)
5. Tecla Enter Detiene el actuador.
6. Tecla Open Abre la Válvula.
7. Tecla Close Cierra la Válvula.
8. Ventana de Transmisión de luz infrarrojo
Ver fig. No 26.
Cuando un botón es presionado, el mando de infrarrojos transmite una señal
relevante al actuador por medio de pulsos de luz infrarroja y debe por lo tanto estar
directamente de frente a la ventana de indicación y a una distancia no mayor de 0.75
mts.
c) Configuración primaria a través del Hand Held de Infrarrojos.
Con el actuador montado en la válvula, energizado y con la selección del control en
local, se podrá configurar el actuador a través del Hand Held de Infrarrojos.
Presionando la tecla apropiada, se puede obtener varias funciones en el display como
sigue :
∗ Al presionar las dos teclas juntas el display del actuador retornará al modo indicación de posición.
24
50 Display de posición.
(Este puede mostrar la apertura o cierre, o una indicación de porcentaje de apertura)
P ? Password -> PC Cambio de password.
CR Configuraciones Secundarias
C1 Dirección de cierre -> C2 acción de cierre -> C3 acción de apertura
TC Ajuste de torque de cierre-> TO ajuste de torque de apertura.
LC Ajuste de límite de cierre ->LO Ajuste de límite de apertura
25
Si deseamos ingresar a configurar las funciones primarias o secundarias, cuando
estemos en la opción de password debemos oprimir la tecla enter.
Adicionalmente aparecerá la opción de calibración de los finales de carrera.
El procedimiento para la calibración es el siguiente (siempre y cuando los finales de
carrera se hagan por límite) :
Luego de los displays de ajuste de torque y después de dar flecha abajo, aparecen los
displays LC y dando flecha a la derecha LO.
Se lleva la válvula manualmente a posición total cerrada y damos enter cuando
estemos en LC.
Luego hacemos lo mismo para la posición total abierta y damos enter cuando
estemos en LO.
De esta forma, el actuador ya está calibrado para el recorrido de la válvula.
2. Pak-Tester.
Es un comprobador de unidades de campo que se utiliza para comunicarse con una
sola unidad de campo vía dos hilos. Se requiere que la unidad no esté conectada al
lazo de la Estación Maestra.
El Pak-Tester puede programar varios parámetros de la unidad de campo (unidades
de campo integrales) como por ejemplo la dirección y la rata de baudios. Me permite
además comprobar el estado del elemento que aloja la unidad de campo. Es una
herramienta muy útil para la puesta en marcha del sistema Pak-Scan.
Ver fig. No 27.
Fig. No 27.
3. Pak-Reader
Es un comprobador de Estaciones Maestras que se comunica con la Estación
Maestra por el puerto serie.
26
Usando el Protocolo Modbus se puede leer y escribir Bits y registros que permiten
controlar y motorizar la Estación Maestra y las Unidades de Campo. Es una
herramienta muy útil para cuando se esta haciendo la interfaz de comunicación con
un Host.
Ver fig. No 27.
4. Mimic Tester.
Para el diagnóstico de fallas en los módulos Sincropak IV y V se emplea una
herramienta llamada Mimic Tester. El Mimic Tester fue desarrollado para detectar
fallas a nivel del módulo electrónico y prevenir daños en el control principal. Su
función no es la de mostrar fallas a nivel de componentes. Para usar el Mimic Tester
es necesario llegar al módulo de control principal, retirando la tapa de la botonera de
control local y el conector de dicha tapa que va al módulo principal.
5. Comunicador para IQ.
Es un Hand Held Computarizado dedicado exclusivamente a los actuadores
ROTORK IQ para su interrogación, accesando sofisticados diagnósticos del
actuador y configuración vía enlace de Infrarrojos.
Para el enlace se necesita un cable que va desde el comunicador hasta la ventana del
display del actuador.
Cuando el actuador IQ posee un Data Logger opcional, la información histórica tales
como acciones del operador y perfil del torque de salida pueden ser leídos por el
comunicador IQ para posterior análisis.
El comunicador tiene entre otras las siguientes facilidades :
• Completo menú de configuración y diagnóstico.
• Posibilidad de ver y cambiar configuración.
• Diagnósticos.
• Display de estados del actuador.
• Guía para ubicación de problemas.
• Análisis histórico de acciones del operador.
• Monitoreo en tiempo real.
• Facilidad de almacenamiento de documentación.
Ver fig. No 28.
27
Fig. No 28.
6.Estación Maestra
La Estación Maestra es el elemento encargado de controlar y supervisar un conjunto
de actuadores a través de un lazo de dos hilos mediante el sistema de control remoto
PAKSCAN.
En un solo lazo se pueden controlar hasta 240 actuadores.
7. Pak-Vision.
El Pak-Vision es un paquete de software exclusivo de ROTORK utilizado como
sistema supervisorio para el sistema PAKSCAN.
En el Pak-Vision se pueden integrar varios sistemas Pak-Scan permitiendo tener en
un solo equipo la posibilidad de controlar un buen número de actuadores, bombas,
solenoides, motores, etc.
Se pueden tener pantallas de mímicos animados de los elementos involucrados, hasta
250 pantallas gráficas, manejo por mouse, listados completos, diagnósticos de cada
elemento, enclavamientos, posibilidad de dar comandos desde cualquiera de estas
pantallas, posibilidad de realizar secuencias entre los elementos, diagnósticos de las
Estaciones Maestras, visualización e históricos de alarmas, señalización de estados
de los elementos, etc.
28
III. OPERACIÓN DEL ACTUADOR ROTORK SERIE IQ
En esta sección se describirá detalladamente los procedimientos requeridos para
operar los actuadores eléctricos rango IQ en forma manual o en operación eléctrica.
Ambas operaciones son simples. Los diferentes tipos de operación que deben usarse
son los siguientes:
A. OPERACION MANUAL.
Para engranar el volante, presione la palanca Auto/Manual con la mano en la
dirección de la flecha marcada en el dorso y gire la volante para engranar el clucth.
La palanca puede ahora ser liberada y ésta retornará a su posición original.
Ver fig. No 29.
Fig. No 29.
El volante permanecerá engranada hasta que el actuador sea operado eléctricamente,
momento en el cual éste automáticamente desengranará el sistema y retornará a
movimiento por motor.
Si se requiere la palanca del cluth puede ser bloqueada en cualquiera de las dos
posiciones usando un candado de 7 mm. de diámetro.
B. OPERACION ELECTRICA.
Chequee que el suministro de voltaje aplicado coincida con el que está estampado en
la placa de características del actuador.
Al energizar el actuador no es necesario verificar la rotación del actuador por
disposición de las fases.
29
No opere el actuador eléctricamente sin chequear primero, usando el Hand Held de
Infrarrojos, que por lo menos la calibración primaria ha sido realizada.
Selección de la Operación Local /Stop/Remoto :
El selector de color rojo, más bajo, habilita el Control Local o el Remoto, asegurable
en cada una de las posiciones anteriores usando un candado con un diámetro de 7
mm.
La facilidad del Stop está también disponible. El selector puede ser asegurado en la
posición Stop para prevenir la operación eléctrica en Control Local o Remoto.
1. Control Local.
Con el selector de color rojo posicionado en Local, el botón de color negro
adyacente, puede ser girado para seleccionar Abrir o Cerrar. Para parar el actuador
gire el botón de color rojo en el sentido contrario a las manecillas del reloj.
2. Control Remoto.
Rote el selector de color rojo hacia la posición remoto. Esto permite el control
remoto únicamente para Apertura y Cierre pero el Stop Local puede sin embargo ser
utilizado.
Existen dos sistemas de control remoto :
• Por Multihilos.
• Por Sistema PAKSCAN.
El primero se hace por medio de Swiches y pulsadores que son conectados
directamente a la bornera del actuador.
El Sistema PAKSCAN puede operar los actuadores a través de varias formas :
• Desde la Estación Maestra.
• Desde el Host por medio de una interface con la Estación Maestra.
• Desde el Pak-reader a través de uno de los puertos de la Estación Maestra.
• Y desde el Pak-Vision conectándolo a una Estación Maestra.
30
IV . SISTEMAS DE CONTROL REMOTO A DOS HILOS PAKSCAN
El PAKSCAN ROTORK es un sistema de control remoto para actuadores eléctricos
de válvulas, que mediante un lazo de dos hilos de cable apantallado y entorchado
permite monitorear y controlar hasta 240 actuadores.
El PAKSCAN es una alternativa mucho más económica, segura y completa, al
sistema de control remoto multihilos convencional.
El sistema está compuesto por una unidad central de comunicación o MASTER
STATION (MS) y por unidades de campo o FIELD CONTROL UNIT (FCU)
alojadas en cada actuador. La FCU es una tarjeta electrónica microprocesada que
permite la comunicación de éste con el lazo de dos hilos.
Cada FCU tiene su propia dirección, de manera que los comandos y solicitudes de
estados enviados por la MS son recibidos e implementados solo por el actuador
apropiado.
VERSIONES DEL SISTEMA PAKSCAN
Inicialmente la MS del PAKSCAN estaba capacitada para controlar máximo 32
actuadores en un lazo de longitud máxima de 15 kilómetros. La velocidad de
comunicación estaba limitada a 1200 baudios.
Este sistema se conoce como PAKSCAN I.
En una versión posterior se mejoró la velocidad de comunicación con las FCU hasta
2400 baudios. Igualmente se introdujo el protocolo MODBUS para comunicación
con un HOST vía puerto RS-232.
Esta es la versión PAKSCAN II.
Recientemente se ha mejorado aún más la capacidad del sistema al introducir una
MS para manejar hasta 240 FCUs en un solo lazo, con velocidad de comunicación
hasta de 2400 baudios y con varios protocolos de comunicación para comunicación
con un HOST a través de puertos RS-485 y RS-232.
Esta versión se conoce como PAKSCAN IIE.
SISTEMA DE CONTROL SUPERVISORIO ROTORK PAKSCAN II
31
La Estación Maestra es la interface entre el operador y los actuadores controlados
(excepto en el caso donde el control se hace por computador, en cuyo caso, la
Estación Maestra se comporta como un simulador de interface con el computador).
La Estación Maestra recibe los comandos que le da el operador, bien sea a través de
pulsadores, contactos libres de tensión, o las órdenes que le transmite el computador
de control a través del puerto RS232C y los transmite a la FCU correspondiente, a la
vez que monitoréa su estado y condición de alarma, así como de su posición análoga
(si es aplicable) y mantiene la integridad del lazo por medio de un sistema de
LOOPBACK. El estado del actuador y del lazo se presenta al operador por medio de
la iluminación de los pulsadores correspondientes, contactos libres de tensión o por
puertos RS232C a un computador central, dependiendo del tipo de opción del
sistema.
A. CONTROL E INDICACION.
1. Estación Maestra con opción de tres pulsadores.
En éste tipo de Estación, el control de cada canal se realiza por medio de tres
pulsadores luminosos, marcados como OPEN para abrir, CLOSE para cerrar y STOP
para detener la válvula. El control de la Estación Maestra se realiza también por tres
pulsadores que son RESET para inicialización del sistema, ALARM ACCEPT para
aceptación de alarmas y LAMP TEST para comprobación del estado de las lámparas
de indicación (éste pulsador no es luminoso).
a) Pulsadores de OPEN / CLOSE.
Estos pulsadores se iluminan al pulsarlos y realizan un parpadeo lento para indicar al
operador que la orden ha sido recibida por la Estación Maestra. El parpadeo se hace
más rapido cuando se recibe información del actuador de que se ha recibido y está
ejecutando la orden. El pulsador se ilumina sin parpadeos cuando la válvula ha
alcanzado el fin de carrera correspondiente. La orden que se emite al pulsar el botón,
se memoriza por software y permanece en el sistema aún después de soltar el botón.
Ver fig. No -------.
b) Pulsador de STOP.
Este pulsador se ilumina parpadeando cuando se pulsa y desaparece el parpadeo
cuando la válvula se ha detenido en posición intermedia.
2. Estación Maestra con opción de tres pulsadores y un indicador de posición.
32
Esta opción se comporta exactamente igual que la anterior con la adición por canal
de un indicador análogo de posición que muestra porcentualmente la posición de la
válvula. Ver fig. No ----------.
3. Estación Maestra con opción de tres pulsadores y dos indicadores de posición.
En ésta opción, los pulsadores OPEN y CLOSE producen un movimiento ascendente
o descendente, según el caso, del indicador de posición deseada de la válvula. La
Estación Maestra emite a la Unidad de Campo una orden con el nuevo valor
deseado, que a su vez transmite al actuador la orden.
4. Aceptación de alarmas, reset y prueba de lámparas.
El botón de prueba de lámparas (LAMP TEST) es el único pulsador no luminoso y
cuando se pulsa produce la iluminación de todas las lámparas de la Estación
Maestra. El control de iluminación se realiza por software de modo que si funciona
correctamente proporciona una indicación de buen funcionamiento de la
Estación Maestra.
El pulsador RESET solo se ilumina en caso de fallo de la Estación Maestra o cuando
se está reconfigurando el lazo. Cuando permanece iluminado sin que se esté
produciendo la reconfiguración del lazo, es señal de fallo de la Estación Maestra y
cuando se pulsa se produce un reset de ésta. El botón de RESET debe pulsarse cada
vez que se quiera reconfigurar el lazo después de hacer una reparación de una rotura
o de cualquier modificación del mismo.
El botón ALARM ACCEPT se ilumina parpadeando cuando se produce una nueva
condición de fallo, bien sea en el actuador, en la Unidad de Campo o en el lazo de
comunicación. El pulsar este botón tiene dos efectos :
• Presenta las alarmas asociadas a cada canal de comunicación de la siguiente
manera :
Al pulsar el botón de ALARM ACCEPT se acepta la nueva condición de alarma y
cambia la función de los pulsadores OPEN, STOP, CLOSE.
El pulsador OPEN iluminado indica un fallo en el actuador.
El STOP iluminado indica fallo en la Unidad de Campo.
El pulsador CLOSE iluminado indica fallo en el lazo de comunicación.
33
V. SISTEMA DE CONTROL SUPERVISORIO ROTORK PAKSCAN IIE
A. INTRODUCCION
PAKSCAN es un sistema de control supervisorio de alta integridad, basado en
comunicación mediante un lazo de dos hilos y microprocesadores.
El sistema puede ser utilizado para controlar elementos de campo tales como :
actuadores de válvulas, solenoides, motores de bombas, mezcladores y válvulas de
control.
Proporciona un bus de comunicaciones (data highway) capaz de colectar
información digital y análoga de campo.
El sistema PAKSCAN IIE posee las siguientes características :
• Control de hasta 240 actuadores y/o elementos de campo en un solo lazo de
control de dos hilos (100 % redundante). El lazo es de 20 ma de corriente y 15
voltios DC.
• El lazo de control puede tener una longitud de hasta 20 Kms. Utiliza cable
estándar de instrumentación (dos hilos trenzados con blindaje).
• No existe restricción de distancia entre los actuadores y/o elementos de campo.
• No se requiere de estaciones repetidoras.
• Protección total contra fallas en el cableado por medio de comunicación
redundante. El sistema se reconfigura automáticamente restableciendose el control
aún cuando ocurra rotura de uno o dos de sus hilos, exista corto circuito o un
cable a tierra.
• Unidades de campo integradas en el actuador, localizadas dentro del
compartimiento hermético del mismo
• Completa redundancia de la estación maestra (Hot Standby).
• Comunicación por medio de protocolo MODBUS.
• Compatible con software PAKVISION de ROTORK.
• Comunicación por medio de RS-485 o RS-232.
• Capacidad de diagnóstico completo del actuador.
• Panel de control para el operador mediante teclado y pantalla de cristal líquido
incorporada en la estación maestra para efectos de control y diagnósticos.
• Ahorro significativo en el costo de cableado, instalación e ingeniería.
• Capacidad de integración de elementos tales como : Bombas, solenoides, motores
y actuadores de otras marcas diferentes a ROTORK.
34
La fig. No 30 muestra un esquema del sistema.
Fig. No 30.
UNIDAD DE CAMPO
La unidad de campo FCU se proporciona instalada dentro del compartimiento
hermético del actuador. Los parámetros variables tales como el direccionamiento, el
tipo de elemento que se conecta al sistema y la velocidad de comunicación, se
establecen utilizando accesorios tales como el PAKTESTER y el HAND HELD de
infrarrojos.
La unidad de campo incluye un microprocesador que cumple con funciones de
monitoréo y control a través de comunicación de datos. El uso de tecnología
avanzada asegura la confiabilidad y larga vida útil de los componentes.
El compartimiento del actuador ROTORK que aloja la unidad de campo, se
encuentra aislado de la bornera mediante una segunda barrera hermética. Con esto se
garantiza que durante la instalación y alambrado del actuador en sitio no hay ingreso
de humedad del medio ambiente. Además, se garantiza que la humedad tampoco
ingresará al compartimiento que aloja los componentes eléctricos y electrónicos, aún
cuando las entradas de los conduits lo permitieran.
El suministro de energía proviene del mismo actuador. La falla de una unidad de
campo solo causará la pérdida de control del actuador y/o elemento de campo que
ella controle, pero no afectará el resto del sistema.
35
Cada unidad de campo se identifica con una única dirección. Estas direcciones
pueden asignarse en cualquier orden en el lazo según las preferencias del usuario. El
mismo sistema dará información en cuanto al ordenamiento de las válvulas.
La unidad de campo en el actuador permite lo siguiente :
• Control del actuador : Apertura / parada / cierre / ESD.
• Monitorear los siguientes estados : Válvula abierta / parada / cerrada / abriendo
/ cerrando / posición intermedia 1 / posición intermedia 2.
• Comunicación de las siguientes alarmas : Reset (cuando exista restauración de
la energía), falla del Watchdog, falla de comunicación, trabajando en loopback
(loopback on), falla en la memoria.
• Alarmas del actuador : Control no disponible, stop local pulsado, relé monitor,
válvula atascada, válvula obstruida, falla de start / stop, operación manual,
motor en marcha después del límite, operación remota discreta ( solo IQ),
tiempo de operación excedido (solo IQ).
ESTACION MAESTRA REDUNDANTE
Incluye como estándar una pantalla de cristal líquido y un teclado para programar
los parámetros de operación y efectuar el control manual de los elementos de
campo.
La estación redundante consiste en dos estaciones gemelas que operan en modo
de respaldo en caliente (hot standby). En caso de falla de la unidad primaria, el
mando de esta se transfiere automática e instantáneamente (50 ms) a su gemela
sin intervención humana.
Características :
• Estaciones gemelas encerradas en un mismo compartimiento.
• Cambio de mando en 50 ms.
• Comunicación con HOST a través de RS-485 o RS-232.
• Ambas estaciones gemelas se comunican con los elementos superiores para
permitir que ambas estén actualizadas con la información que proporcionan
dichos elementos. Normalmente solo una estación maestra efectuará todas las
transacciones. Si esta fallara, la estación maestra gemela de respaldo asume el
mando y repite el comando o envía la respuesta. El lazo de dos hilos comparte
ambas estaciones maestras a fin de que la estación de respaldo se mantenga
siempre en conocimiento de lo que ocurra en el campo.
36
• Existe un respaldo de operación manual de emergencia para efectuar la
transferencia de una estación maestra a otra en caso de que ocurra falla en la
transferencia automática o se desea sacar una estación de servicio.
• La estación primaria reporta el estado de disponibilidad propio y el de su
gemela. De igual manera, cualquier fallo es reportado al elemento superior de
control.
B. DESCRIPCION
1. Estación Maestra.
La Estación Maestra es un conjunto de tarjetas en formato Eurocard compuesto por
el computador en sí, la interfaz del lazo de corriente, una fuente de alimentación y
panel frontal con pantalla y teclado. La Estación Maestra se alimenta a 24 VDC y
dispone de una fuente de alimentación en alterna alojada en el mismo rack.
Un solo Eurorack de 19” y 3U de altura puede albergar hasta dos Estaciones
Maestras.
Las dos Estaciones Maestras pueden, opcionalmente, interconectarsen y funcionar
como un par redundante en el que una de ellas está en control del lazo mientras que
la otra permanece a la espera de un fallo para tomarlo ella. El paso de control de una
Estación Maestra a la otra se puede hacer manual o automáticamente.
La forma estándar de comunicación con el host es el protocolo Modbus.
Puede conectarse una impresora de alarmas en las que cada evento se identifica con
la fecha y hora de la ocurrencia.
Existen salidas por contacto libre de potencial para diferentes condiciones de alarma
y existe una entrada para un pulsador de ESD por contacto NC que al abrirse
provoca que la Estación Maestra de una orden global de ESD a todas las unidades de
campo. Las unidades de campo y los actuadores pueden configurarse para que al
recibir la orden de ESD emprendan acciones específicas, como por ejemplo cerrar la
válvula.
2. Unidades de campo.
Existe una gama de unidades de campo para la realización de las diferentes tareas. El
resumen es como sigue :
37
a) Unidad de campo integral, montada en el interior del actuador ROTORK.
b) Unidad de campo montada exteriormente en “Pakbox”, cajas o racks. La unidad
de campo puede usarse para controlar actuadores o de propósitos generales tales
como control de bombas, mezcladores, etc. Cada unidad de campo dispone de 8
entradas digitales, 4 salidas de contacto de relés conmutables, 2 entradas análogas y
1 salida análoga.
C. FUNCIONES DE LA ESTACION MAESTRA.
La comunicación entre la Estación Maestra y las unidades de campo se realiza por
un lazo de corriente de dos hilos. En operación normal la corriente circula por uno de
los hilos quedando el otro redundante.
Cada unidad de campo puede cortocircuitar los dos hilos del lazo (autobucle) siendo
este el modo que tienen para funcionar en caso de que el lazo falle. Ver fig. No 31.
Fig. No 31.
38
Estando en autobucle las dos unidades de campo adyacentes al fallo del cable, el
sistema se comunica con todas las unidades estableciendose dos lazos. Si se
produjesen dos fallos, las unidades de campo situadas entre ellos quedarían aisladas.
El fallo del lazo puede consistir en circuito abierto, cortocircuito o derivación a
tierra.
Ver fig. No 32.
Fig. No 32.
1. Funcionamiento del lazo de corriente.
La Estación Maestra es la encargada de controlar el lazo de corriente por el que se
comunica con las unidades de campo conectadas a él. La comunicación se divide en
dos partes : Configuración (cuando la Estación maestra decide si el lazo está o no
completo y donde están los fallos) y la operación normal.
a) Configuración del lazo.
El lazo se configura al restablecerse la alimentación eléctrica, cuando se detecta un
fallo en el lazo o se da una orden de configuración.
La configuración se realiza en las siguientes fases :
1) Espera a que todas las unidades de campo estén en autobucle. Tiempo
dependiente de la velocidad de transmisión.
2) Se emite una orden por el puerto A para que la unidad de campo en autobucle
diga su dirección. Así se averigua la dirección de la primera unidad de campo.
3) Se ordena a esa dirección quitar el autobucle.
4) Se repiten los pasos 2) y 3) hasta que no hayan mas unidades de campo.
5) Se intenta enviar un mensaje por un extremo del lazo y que se reciba por el otro.
Esto comprueba la integridad del lazo.
39
6) Si el lazo está completo, se acaba la configuración. Si no se ejecutan los pasos 7)
a 10).
7) Se repiten los pasos 2) a 4) desde el puerto B.
8) Se vuelve a esperar otra vez a que todas las unidades estén en autobucle.
9) Se quita el autobucle de una en una a todas las unidades de campo hasta la última.
10) Se repite el paso 5) para el puerto B.
El lazo se autoconfigurará si se encuentra una unidad de campo con dirección cero,
con una dirección ya existente en otra o con una dirección demasiado alta.
La Estación Maestra puede ordenar que se doble la velocidad de transmisión. Si ésta
posibilidad está habilitada, la Estación Maestra envía una orden global a todas las
unidades de campo para que doblen la velocidad a la que están transmitiendo una
vez se ha comprobado que el lazo esté completo.
b) Operación normal.
En operación normal, la Estación Maestra pregunta a cada unidad de campo si tiene
algún cambio de que informar. La mayoría de las veces no existen cambios de los
que informar y el tráfico del lazo es mínimo. La Estación Maestra pregunta en orden
de direcciones. Los cambios de los que se informan son variaciones en las entradas
digitales, en las alarmas o variaciones significativas de las señales análogas.
Si una unidad de campo que respondió durante el último muestreo no responde
correctamente, la Estación Maestra intentará la comunicación con ella dos veces. En
los sucesivos muestreos solo le preguntará una vez.
La Estación Maestra pregunta a todas las unidades de campo hasta la dirección más
alta que se le ha configurado. De este modo si se da alimentación a una unidad de
campo de un lazo en marcha, esta será encontrada por la Estación Maestra.
Las órdenes a las unidades de campo (abrir, parar, etc.) se entremezclan en el
muestreo.
Al final de cada muestreo se realiza una comprobación para ver si el lazo ha fallado.
Para comprobar la continuidad se envía un mensaje de prueba. El fallo de
comunicación de las últimas unidades de campo se toma como lazo roto. Si se
produce un fallo del lazo este se reconfigura automáticamente.
2. Interfaz Serie Modbus.
40
La Estación Maestra puede configurarse con dos interfaces serie Modbus o con una
interfaz Modbus y otra de impresora. En el primer caso, las dos interfaces se
comportan de manera similar.
Cada puerto de la Estación Maestra puede operar con un protocolo diferente. Los
protocolos disponibles aparecen en la pantalla de configuración.
Los dos puertos aceptan órdenes para las unidades de campo y para la Estación
Maestra misma. Cada puerto serie y el panel frontal, mantienen registros separados
de las alarmas. Esto asegura que ninguna interfaz deja de recibir las alarmas.
3. Interfaz de Impresora.
La Estación Maestra puede configurarse para que soporte una impresora serie para el
registro de alarmas. Las alarmas pueden etiquetarse con la fecha y hora del evento.
Existe una cola de impresión donde se van almacenando las alarmas a medida que se
van produciendo, a la espera de ser impresas. La cola admite 256 alarmas. Las
alarmas se imprimen con la dirección de la unidad de campo y su tag.
Se utiliza el control por hardware del enlace RS-232 entre la Estación Maestra y la
impresora.
4. Interfaz de usuario local (teclado y pantalla).
La interfaz de usuario local permite interrogar a la Estación Maestra sobre su propio
estado y diagnóstico, sobre el estado de las unidades de campo, así como enviar
órdenes a las unidades de campo y configurar algunos parámetros.
Para evitar operaciones no autorizadas es necesario que haya un “plug” insertado en
un enchufe etiquetado “Configuration” antes de que se pueda realizar cualquier
cambio.
Más adelante describiremos en detalle el uso del panel frontal.
5. Operación redundante.
Un par redundante de Estaciones Maestras está formado por dos Estaciones Maestras
completas montadas en un solo rack e interconectadas por un módulo de
conmutación.
El conmutador tiene tres posiciones, marcadas Auto, A y B. En las posiciones A o B,
se forza el control hacia una de las dos Estaciones Maestras y permite que la otra
41
pueda quitarse para reparación. En la posición Auto el sistema funciona con una de
las Estaciones con el control y la otra de respaldo.
Unos puentes en los terminales configuran por defecto cual de las Estaciones actuará
como principal y cual como respaldo.
Al conectar la alimentación, la Estación principal espera un corto período de tiempo
antes de configurar el lazo para ver si la estación de respaldo está funcionando.
Cuando se alimenta la estación de respaldo, el tiempo de espera es un poco mayor.
La conexión que une ambas estaciones permite el paso de pulsos de control que son
utilizados por la estación principal para evitar que la de respaldo tome el control del
lazo.
Otras conexiones permiten la transferencia de datos que facilitan que la información
de la de respaldo esté actualizada y cada una compruebe el buen funcionamiento de
la otra.
El cambio de control ocurre automáticamente si la de respaldo detecta un fallo en la
principal o cuando se recibe una orden de cambio desde el host o desde el panel
frontal. La de respaldo tiene su base de datos actualizada y no necesita configurar el
lazo.
El host puede comprobar la Estación que tiene el control y el funcionamiento de
ambas leyendo unos bits en la base de datos de la Estación Maestra.
La Estación Maestra soporta distintos modos de comunicación serie con el host. Las
dos Estaciones pueden tener la misma o diferentes direcciones Modbus. Sus puertos
RS-485 les permiten conectarse unidas en una misma línea de comunicación al host
o pueden tener líneas separadas para su conexión al host. Una opción de
configuración establece si la de respaldo debe o no responder a las preguntas del
host.
D. INTERFAZ DE USUARIO LOCAL
1. Panel Frontal.
La Estación Maestra IIE está basada en tarjetas Eurocard montadas en un rack de
19”.
El rack contendrá todos o algunos de los elementos de la fig. No 33.
42
Fig. No 33.
El rack puede alojar tarjetas adicionales que se encargan de convertir el puerto de
comunicación RS232 a RS485 o viceversa.
La fig. 34 muestra y explica como está conformado el panel frontal de la Estación
Maestra.
2. Pantalla y teclado.
43
La fig. 35 muestra en detalle la pantalla y el teclado mostrando las funciones de sus
teclas.
3. Estructura del menú.
Cada página ofrece al usuario opciones o la posibilidad de ir a otra página. Estas
páginas y la estructura del menú se muestra en la fig. No 36.
Menú principal Ordenes Estación Maestra
Menú principal de Diagnóstico Menú principal de configuración
Diagnóstico de puertos Configuración
Puertos
Diagnóstico del Lazo Configuración Lazo
Mapa de Ucs Configuración Tags
Diagnóstico Redundantes Fecha Y hora
Menú Ppal de Ucs Fallos Comunicación
Estado UC
Actuadores
Datos secundarios de UC
MENU para Volver Estado UC de
Propósito General
Fig. No 36.
A continuación describiremos las páginas más importantes dentro del menú de la
Estación Maestra.
44
a) Estado de la Estación Maestra.
Tag de la Estación Master MSTAG001
Estado Status=LB OFF ESD
Alarmas Alarms=P
Opciones 1>M/S 2>Field Units
Esta es la pantalla que aparece al conectar la alimentación.
Tag de la Estación : Es la identificación de la Estación configurable por el usuario.
Línea de estados : Línea donde se indica si existen autobucles o ESD.
El estado de autobucle se indica así :
LB OFF : Ninguna unidad de campo en autobucle.
LB ON : Hay fallo en el lazo y alguna unidad en autobucle.
LB busy : Aparece mientras se configura el lazo.
ESD : La estación Maestra está en modo ESD, o sea, el contacto está
abierto.
Línea de alarmas : Indica si la Estación Maestra tiene alarmas con el siguiente
código :
F : Fallo de memoria.
P : Reset por conexión a la alimentación.
Auto LB : Se ha producido una configuración automática del lazo.
Ordenes disponibles :
CLEAR : Aceptar alarmas.
1 : Ir al menú de la Estación Maestra.
2 : Ir a las páginas de estado de las unidades de campo.
b) Menú de la Estación Maestra.
1>Reset Loop 9>ESD
3>Change Master
4>Diagnostic 5>Setup
45
Esta pantalla muestra las ordenes y opciones disponibles para la Estación Maestra.
1 : Orden de reconfigurar el lazo. Se usa después de solucionar una avería en el
mismo.
3 : Abandona el control y permite que la otra estación lo tome(solo en pares
redundantes).
4 : Ir al menú de diagnósticos.
5 : Ir al menú de configuración. Esta opción solo está disponible si el “plug” de
configuración está enchufado.
9 : Envía orden de ESD a todas las unidades.
MENU : Volver al último menú.
Después de presionar cualquiera de las teclas 1, 3 o 9, aparece en la pantalla un
mensaje pidiendo la confirmación, por ejemplo, al pulsar la tecla 1 para configurar el
lazo aparece la siguiente pantalla :
Reset loop command
LOAD to confirm
CLEAR to cancel
La tecla LOAD lo confirma y la tecla CLEAR lo cancela.
c) Menú de Diagnósticos.
S/W Type :0124 V :2.2
Actividad Puerto 1 1>Port 1 Rx Tx
Actividad Puerto 2 2>Port 2 Rx Tx
Actividad del Lazo 3>Loop 1 4> Coms. Entre pares
La primera línea muestra el tipo de software y versión instalado en la Estación
Maestra.
En las actividades de los puertos, RX y TX aparecen cada vez que se transmite o
recibe un mensaje.
46
El número que aparece en actividad del lazo es la dirección de la última unidad de
campo que envio un mensaje de cambio de estado. En un sistema con
funcionamiento normal, éste número cambia períodicamente.
Ordenes disponibles :
1 : Ir a la página de diagnósticos del puerto 1.
2 : Ir a la página de diagnósticos del puerto 2.
3 : Ir a la página de diagnósticos del lazo.
4 : Ir a la página de comunicación entre estaciones (solo en pares redundantes).
MENU : Volver al último menú.
Para usar las pantallas de diagnósticos de puertos es necesario estar familiarizados
con el protocolo. Su finalidad es ayudar al establecimiento de la comunicación serie
con un host haciendo que la Estación Maestra nos indique lo que cree estar
recibiendo, permitiendo que se compruebe con la especificación del protocolo si los
mensajes son o no correctos.
La pantalla de diagnóstico del lazo nos proporciona ayuda para la puesta en marcha y
encontrar fallas en el lazo de corriente.
Reconfigure command Razón de la última configuración
Loop open circuit Fallo encontrado
Loopbacks at 5 6 Direcciones del fallo o autobucle
1>FCU map mapa del lazo
Razón de la última configuración nos dice el motivo por el que se produjo ésta.
Puede ser uno de los siguientes :
• Power on reset (Conexión de la alimentación eléctrica).
• Fault found (Se encontró fallo en el lazo).
• Reconfigure command (Recibida orden del operador o del host).
• Doubling failed (Fallo de comunicación al doblar la velocidad).
Si ocurre un fallo, el mensaje puede ser uno de los siguientes :
• Loop open circuit (lazo abierto).
• Loop short circuit (lazo en cortocircuito).
• Zero address (encontrada dirección 0).
• Address to high xx (dirección demasiada alta xx).
47
• Duplicate address xx (dirección duplicada xx)
Si ocurre un fallo, el mensaje en la tercera línea puede ser uno de los siguientes :
• Loopbacks at xx yy (fallo entre las direcciones xx y yy).
• Position xx (dirección alta o 0 en xx).
• Positions xx yy (posiciones con dirección duplicada).
Ordenes disponibles :
1 : Ir a la página del mapa de FCUs.
MENU : Volver al último menú.
La pantalla del mapa de unidades de campo muestra la información sobre las
unidades de campo detectadas durante la configuración del lazo. La línea superior
indica la posición física en el lazo, la segunda línea la dirección y la tercera, el
puerto que la controla. Si no hay autobucle, el puerto A las controla a todas. Además
se muestra el número de fallos de la unidad.
Posición Física Loop Position =110
Dirección FCU Address = 96
Puerto de control Port = A Fails = 5 No. de Fallos de coms
Tipo de Unidad Type = Act S/W = 2.4 Versión del software
La última línea muestra el tipo de unidad de campo y la versión de software de dicha
unidad. Estos tipos de unidad pueden ser :
• Act. : Actuador excepto IQ.
• IQ : Actuador IQ.
• GP : Unidad de campo de propósitos generales.
Ordenes disponibles :
: Up (a la unidad de campo siguiente).
: Down (a la unidad de campo anterior).
MENU : Volver al menú anterior.
La pantalla de la redundancia de diagnóstico en caliente da información sobre las
comunicaciones entre las dos Estaciones Maestras. Su finalidad es ayudar en las
pruebas y en el diagnóstico de fallos.
48
Inter - Unit Comms
Clock OK Data Ok
Watchdog Lo
Timeouts 0 CHK 0
Las etiquetas “clock”, “data”, y “watchdog” se refieren a las señales que las
interconectan. La indicación correcta es :
Para la principal :
Clock = OK
Data = HI o LO
Watchdog = HI o LO
Para la unidad redundante :
Clock = OK
Data = OK
Watchdog = OK
d) Menú de Configuración.
Configuración del puerto 1>Port 1 2>Port 2
Configuración del lazo 3>Loop Options
Dirección de la Unidad 4>Unit Address= 1
Tags de la Unidad de campo 5>Tag Names 6>Time Hora
Estos menús solo pueden activarse si el “plug” de configuración está enchufado.
Este menú es de la siguiente forma :
Ordenes disponibles :
1 : Ir a página de configuración de puerto 1.
2 : Ir a página de configuración de puerto 2.
3 : Ir a página de opciones de lazo.
4 : Cambio de la dirección de comunicación con el host.
5 : Ir a la página de tags para las unidades de campo.
6 : Ir a la página de ajuste de la hora.
MENU : Volver al último menú.
Las pantallas 1 y 2 muestran la configuración actual de los puertos serie.
49
1>P1 Use = Host 1>P2 Use = Host
2>Generic Modbus 2>Generic Modbus
3>9600 4>Par = Odd 3>9600 4>Par = Odd
5>Standby Activa 5>Stanby Active
Acá podemos escoger el uso de los puertos entre host y printer, el tipo de protocolo a
usar, la velocidad de comunicación por el puerto serial, la paridad y la acción del
puerto cuando la Estación Maestra no actúa como principal.
Las características fijas de los puertos serie son :
Puerto 1 : RS-485.
Puerto 2 : RS-232.
Ambos puertos : Asynchronos, 8 bits/caractér , 1 bit de stop.
La pantalla 3 muestra las opciones de control que afectan el lazo. Acá se puede
seleccionar la velocidad de comunicación, el número total de FCUs y presenta la
opción de doblar o no la velocidad.
1>Loop Speed =1200 Velocidad actual
2>Number FCUs = 60 Dirección más alta
3>Doubling = ON Doble Velocidad activada
La pantalla 5 me permite cambiar los tags tanto de la Estación Maestra como de las
unidades de campo. Estos nombres de tags se muestran luego en las pantallas de
estado y se envían a la impresora de alarmas.
1>M/S Tag MSTAG001 Tag de la Maestra
2>FCU 1 Dirección de la UC
3>Tag FCUTAG01 Tag de la UC
La pantalla 6 me permite ajustar la hora, la fecha y el nivel de acceso de la Estación
Maestra.
1>Date 09/04/94
2>Time 10 :32 :00
3>Access Level 3
50
e) Menú de Unidades de Campo.
La Estación Maestra muestra la información dependiendo del tipo de Unidad de
Campo.
1) Pantalla de Estado de Unidad de Campo de Actuador.
Estado Digital OA1 ST0 MO0 FCUTAG01 Nombre del Tag
CA0 MR0 MC0 1 Dirección de la UC
Valor medido MV = 100% Alms = P Estado de alarma
Ordenes a la UC 1>0 2>C 3>S 4>DV 5> Más opciones
Códigos para estados digitales :
OA : Fin de carrera de apertura.
ST : Parado en mitad de recorrido.
MO : Motor abriendo.
CA : Fin de carrera de cierre.
MR : Motor en marcha.
MC : Motor cerrando.
LB : Unidad de Campo en autobucle.
Código de alarmas :
F : Fallo en la memoria.
P : Reset de alimentación.
C : Fallo de comunicación.
W : Reset del supervisor.
c : Control no disponible.
l : Stop local pulsado.
r : Relé monitor.
j : Válvula atascada.
o : Válvula obstruida.
s : Fallo de start / stop.
m : Operación manual.
e : Motor sigue en marcha a final de carrera.
a : Operación remota discreta (solo IQ).
x : Tiempo de operación excedido (solo IQ).
51
Ordenes disponibles :
: Up (Ir a la unidad de campo siguiente).
: Down (Ir a la unidad de campo anterior).
CLEAR : Aceptar alarmas.
1 : Envía orden de abrir.
2 : Envía orden de cerrar.
3 : Envía orden de parar.
4 : Envía orden de DV. La Estación Maestra pregunta el valor de la posición deseada
antes de enviar la orden.
5 : Ir a la segunda página (solo para IQ).
Nota : Al presionar las teclas 1, 2 o 3, aparecerá una pantalla de confirmación que
preguntará si se desea enviar la orden o cancelarla.
Cuando una unidad de campo no se comunica con la Estación Maestra aparece la
siguiente pantalla :
FCUTAG01
1
Alarm : Comms Fail
5>
2) Pantalla de estado de unidades de campo de propósitos generales :
DIN 1- 8 FCUTAG01 Tag de la UC
Entradas Digitales 00001111 1 Dirección de la UC
Analógica 1 A1 = 75% Alms = p Alarmas
Analógica 2 A2 = 50% 1>Outputs Página de ordenes
Las ocho entradas digitales se muestran como ocho “0” o “1”.
La codificación de las alarmas es como en las unidades de campo de actuador.
Para acceder a las órdenes hay que ir a la página siguiente de salidas.
52
FCUTAG01 Tag de la UC
Ordenes a relés 1>Rly 1 2>Rly 2 1 Dirección de la
UC
3>Rly 3 4>Rly 4
Salida analógica 5>Analog Out 6>
Las opciones 1 a 4 piden al usuario que seleccione “energise” o “de-energise” los
relés antes de enviar la orden.
La opción 5 pide al usuario que introduzca un valor de salida. Debe escalarse de
modo que 4095 = 100 %.
E. ESPECIFICACIONES TECNICAS
1. Estación Maestra.
Temperatura de operación : 0 a 50 ºC.
Humedad : 5 % a 95 % no condensante.
Alimentación : 90 a 264 VAC, 43 a 440 Hz.
Puertos de comunicación serie (ambos puertos) :
Formato : Asincrono.
Velocidad : 2400, 4800, 9600 y 19200.
Paridad : Par, impar o ninguna.
Bits de stop : 1.
Puerto 1 : RS485 (aislado).
Puerto 2 : RS232.
Contactos de relés : 300 ma a 24 VDC o 130 ma a 125 VAC.
2. Unidad de Campo.
Temperatura de operación : - 30 a + 70 ºC.
Temperatura de almacenamiento : - 40 a + 85 ºC.
Alimentación : 110 VAC +/- 20 %
240 VAC +/- 10 %, 50/60 Hz +/- 1 Hz.
Contactos de relés : 2A, 130 V, 60 W, 125 VA.
(Abrir, cerrar, parar, ESD)
3. Lazo de corriente.
Resistencia máxima en cortocircuito : 500 Ohmios.
Capacidad máxima : 3 uf (a 110 baudios).
Voltaje máximo aplicado : 15 V.
53
4. Tiempo de respuesta del sistema.
Las velocidades de la tabla son las velocidades reales. En un sistema completo, la
velocidad real puede ser duplicada.
La tabla muestra los tiempos de muestreo.
Baudios 60 120 180 240 110 8.4 19.4 30.3 41.2
300 3.1 7.1 11.1 15.1
600 1.5 3.5 5.5 7.5
1200 0.8 1.8 2.8 3.8
2400 0.4 0.9 1.4 1.9
Para una orden, estas se entremezclan con las interrogaciones de modo que una
orden se envía casi inmediatamente después de recibirse.
El tiempo de respuesta a una orden, por ejemplo un cambio de estado digital como
consecuencia de que un motor ha arrancado es : ½ tiempo de muestreo o 1 tiempo
de muestreo en el peor de los casos.
Baudios Tiempo (ms) 110 432
300 216
600 108
1200 54
2400 27
5. Conexiones externas.
Las conexiones del lazo y de las entradas / salidas digitales se hacen en una bornera
situada en la parte posterior de la Estación Maestra de 25 bornes.
Hay dos conjuntos de regletas y terminales, uno para cada una de las Estaciones. Si
solo hay una Estación Maestra o es un sistema redundante, solo se usará el conjunto
de la Estación Maestra A.
54
Borna n° Patilla n° Función
1 1 Relé de alarma común 2 2 Relé de Alarma NA 3 3 Relé de Alarma NC 4 4 Relé nueva alarma UC Com 5 5 Relé nueva alarma UC NA 6 6 Relé nueva alarma UC NC 7 7 Relé alarma en UC Com 8 8 Relé alarma en UC NA 9 9 Relé alarma en UC NC 10 10 Entrada ESD 11 11 Entrada ESD Común 12 12 Salida Puerto A Lazo 13 13 Entrada Puerto A Lazo 14 14 Pantalla lazo Puerto A 15 15 Salida Puerto B Lazo 16 16 Entrada Puerto B Lazo 17 17 Pantalla lazo Puerto B 18 18 Maestra 1 Principal/redun. 19 19 “ Común 20 20 Maestra 2 principal/redun. 21 21 “ Común 22 22 )Puentear si el módulo 23 23 )Conmutador no instalado 25 25 )Puentear si el módulo
55
![Aires des Lensky de l'opéra 'Eugene Onegin' [Op.24 (Act II, No.17)] · Aires des Lensky de l'opéra "Eugene Onegin" [Op.24 (Act II, No.17)] Author: Tchaikovsky, Piotr Ilitch - Arranger:](https://img.dokumen.tips/doc/110x75/6120c1309f0d5a310700a880/aires-des-lensky-de-lopra-eugene-onegin-op24-act-ii-no17-aires-des-lensky.jpg)
