Resumen MÓDULOS ATD - SISTEMAS DE ADQUISICIÓN Y TRANSMISIÓN DE DATOS Autor: Rojas Moreno, Felipe. Director: Santamaría Navarrete, Eduardo. Entidad Colaboradora: ICAI-Universidad Pontificia Comillas y SISTENA. RESUMEN DEL PROYECTO El proyecto “Módulos ATD – Sistemas de adquisición y transmisión de datos” que se presenta, es un trabajo en el que se consolidan las diferentes disciplinas formativas adquiridas en el transcurso de mis estudios. Para ello, en este proyecto se estudia los sistemas de adquisición de datos y el control distribuido de procesos industriales ya que estos sistemas permiten integrar toda la flexibilidad propia de las comunicaciones con procesos y ambientes de la industria que requieren una permanente innovación. Para llevar a cabo un control eficaz sobre un determinado proceso, se hace necesario captar una serie de datos para, posteriormente, analizarlos, tratarlos, almacenarlos y llevar a cabo una presentación clara y eficaz de la evolución de dicho proceso. El principal objetivo de este proyecto es el diseño de módulos ATD que son unos equipos que permiten, combinados con un ordenador tipo PC o bien con un autómata programable (PLC), la realización de un sistema de adquisición de datos y control distribuido de forma sencilla. Para su combinación con un ordenador o autómata programable, los módulos ATD diseñados disponen de una comunicación serie de datos RS-485. Mediante el uso de programas específicos de ordenador o autómata programable se puede realizar el control centralizado de cualquier instalación o proceso. El equipo está basado en un microcontrolador programable, para que su funcionamiento pueda adaptarse a las distintas características y particularidades del proceso o instalación y cambie según las necesidades requeridas. La comunicación con los módulos ATD se ha diseñado para su realización mediante el protocolo MODBUS RTU. Esta elección se ha basado en que es un protocolo de comunicaciones estándar que goza de gran disponibilidad para la conexión de dispositivos electrónicos industriales. Resumen Figura 1: Esquema del Sistema de adquisición y transmisión de datos Se han diseñado 7 tipos de módulos ATD distintos compuestos de entradas y salidas, tanto analógicas como digitales y que permiten realizar el control de cualquier planta o proceso de forma completa y eficaz: ATDD - 8 entradas digitales ON/OFF. Permite la adquisición de datos de contactos cerrados o abiertos, señales de presostatos, termostatos y todo tipo de sensores con salida de contactos, de forma que tanto localmente como mediante la conexión serie, en el ordenador se pueda visualizar el estado de dichos contactos. ATDM - 4 salidas digitales. Permite el envío, desde el ordenador o autómata, de señales de marcha o paro de maquinaria, encendido o apagado de iluminación y, en general, el gobierno eléctrico de cualquier elemento de una instalación. ATDA - 4 entradas analógicas. Permite la adquisición de medidas de cualquier magnitud física que se mida mediante un transductor de salida eléctrica (presiones, temperaturas, humedad). ATDO - 4 salidas analógicas. Permite el envío de señales analógicas de control, como por ejemplo, la actuación de una válvula proporcional o el posicionamiento en un grado de apertura de una compuerta proporcional. ATDDM - 4 entradas digitales y 2 salidas digitales. Permite actuaciones locales de las salidas cuando se produzcan cambios en las entradas. ATDAM - 2 entradas analógicas y 2 salidas digitales. Se puede utilizar como un regulador autónomo con salidas todo/nada. La forma de regulación P, PI, PD ó PID, así como sus correspondientes parámetros, se pueden programar en el Resumen módulo o bien desde el ordenador. Ejemplos de utilización pueden ser la regulación de apertura de compuertas en climatizadores o regulación de válvulas de 3 puntos. ATDAO - 2 entradas analógicas y 2 salidas analógicas. Se puede utilizar para la regulación de compuertas o válvulas proporcionales. La forma de regulación P, PI, PD ó PID, así como sus correspondientes parámetros, se pueden programar en el módulo o bien desde el ordenador. Los módulos ATD se han diseñado para permitir la actuación sobre ellos así como la visualización de parámetros. La actuación sobre los módulos se realiza mediante cuatro pulsadores (ENTER, MODO, SUBIR, BAJAR) que incorpora el diseño y que permiten modificar y acceder a parámetros y a datos para su visualización. Por su parte, la visualización se realiza mediante un display LCD que incorporan los módulos en el que se muestra su estado, sus parámetros y otros datos a los que se puede acceder, tales como la dirección de memoria o el estado de activación o desactivación de sus funciones. Todas las actuaciones que se realizan sobre el equipo quedan almacenadas en la memoria EEPROM junto con la hora en que se realiza, por lo que también disponen de un reloj de tiempo real. La alimentación del equipo se realiza a través de una fuente universal conmutada, que ha sido objeto de diseño, y de la que se obtiene una tensión de salida precisa y estable. Esta fuente proporciona un amplio rango de tensiones de entrada, desde 85 V hasta 250 V a cualquier frecuencia, lo que permite una gran flexibilidad a la hora de dónde y cómo conectar el equipo. Además, aporta a los módulos aislamiento galvánico para la protección frente a problemas de realimentación por tierra y aumentos repentinos de energía. Figura 2: Vista exterior de un módulo ATD Por último, los módulos ATD se han construido con un revestimiento de plástico industrial constituyendo un sistema de transmisión y adquisición de datos versátil, eficaz y práctico, y que proporciona un funcionamiento fiable en entornos industriales. Resumen ATD MODULES – DATA ADQUISITION AND TRANSMISSION SYSTEM Author: Rojas Moreno, Felipe. Manager: Santamaría Navarrete, Eduardo. Collaborating Entity: ICAI-Universidad Pontificia Comillas y SISTENA. ABSTRACT The “ATD Modules – Acquisition and Transmission Data Systems” project is a work where the different subjects acquired during my degree are consolidated. Therefore, in this project the acquisition of data and the distributed control of industrial processes are studied. These systems allow integrating the flexibility of communications with processes and industrial environments that need a constant innovation. To perform an efficient control over a certain process, it is necessary to recruit a series of data to analyze, treat and store it later on, in order to perform a clear and efficient presentation of the evolution of that process. The main objective of this project is the design of the ATD modules, which are equipment that combined with a computer or with a PLC, allow the realization of a distributed control data acquisition system in a simple way. For their combination with a computer or a PLC, the designed ATD modules have serial data communication RS485. Through the use of specific computer programs, the centralized control of any installation or process can be made. The equipment is based on a programmable microcontroller, so its performance can be adapted to the different characteristics and particularities of the process or the installation and it can change accordingly to the requirements. The communication with the ATD modules has been designed to be executed through MODBUS RTU protocol. This choice is based on the fact that it is a communications protocol that offers a great availability to connect industrial electronic devices. Resumen Figure1: Diagram of the acquisition and data transmission system To study the performance of the ATD modules, it has been designed 7 different types of them, consisting on analog and digital inputs and outputs, which allow controlling any plant or processes in a complete and efficient way: ATDD: digital inputs ON/OFF. It allows the data acquisition of closed or open contacts, pressure switch signals, thermostat and all kinds of sensors with contact output, so the state of those contacts can be visualized on the computer, not only locally but also using series connection. ATDM: 4 digital outputs. It allows sending signals to make working or to stop the machinery, to switch on or off of lightning, and in general, to act in the electric use of any element of the installation. ATDA: 4 analog inputs. It allows the acquisition of measurements of any physical magnitude that is measured using a transductor of electric output (pressure, temperature, humidity). ATDO: 4 analog outputs. It allows sending analog control signals, like for instante, the action of a proportional valve or the positining in a certain aperture grade of a proportional lockgate. ATDDM: 4 digital inputs and 2 digital outputs. It allows local action of the outputs when changes on the inputs happen. Resumen ATDAM: 2 analog inputs and 2 digital outputs. It can be used as an autonomous regulator with outputs all/nothing. The regulation way P, PI, PD or PID, and its corresponding parameters, can be programmed in the module or using the computer. Some utilization examples are the aperture regulation of lockgates in cooling unit or the regulation of 3 point valves. ATDAO: 2 analog inputs and 2 analog outputs. It can be used to regulate lockgates or proportional valves. The regulation way P, PI, PD or PID, and its corresponding parameters can be programmed in the module or using the computer. The ATD modules are designed to allow acting over them and to visualize parameters. On the one hand, the action over the modules is made using 4 push buttons (ENTER, MODE, UP, DOWN) that are included in the design. They allow to modify and to access to parameters and data for its visualization. On the other hand, the visualization is made using a LCD display included on the module. This display shows the state of the module, its parameters and other data that can be accesed, as memory address or the activation or deactivation state of the functions of the module. All the actions made on the equipment are stored in the EEPROM memory together with the time. Therefore, it is necessary to have a real time clock on the module. The equipment supply is also designed and it is done using a universal switching power supply that gives an output votage accurate and stable. This source gives a wide range of input voltages, from 85 V up to 250 V at any frequencies. Thus, it allows having a great flexibility to connect the equipment. Moreover, it gives galvanic insulation to the modules to protect them towards problems of feedback and sudden increases of energy. Figure 2: External view of an ATD module Finally, it has be considered that the ATD modules are made with an industrial plastic protection to be a versatile, efficient and practical transmission and data acquisition system, offering a reliable performance in industrial environments.