Monitoreo Y Control

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE TECÁMAC

DIVISIÓN DE ELECTRÓNICA Y AUTOMATIZACIÓN

TÉCNICO SUPERIOR UNIVERSITARIO EN MECATRÓNICA, área AUTOMATIZACIÓN

“MONITOREO Y CONTROL DE UN SISTEMA INTELIGENTE DE AHORRO DE ENERGÍA ELÉCTRICA”

REPORTE TÉCNICO DE ESTADÍA PROFESIONAL

PRESENTA(N):

DÍAZ DÍAZ EFREEN

MENDOZA HERNÁNDEZ ISMAEL

PEREZ MIGUEL ELIEL ISAAC

MIGUEL LÓPEZ LUIS FERNANDO

ASESORES:

ACADÉMICO: MTRO. JOSÉ HUMBERTO VARGAS ALCALÁ

INDUSTRIAL: LIC. GERARDO JIMENEZ ALVARADO

EMPRESA: INSTALACIONES Y PROYECTOS EMPRESARIALES S.A. DE C.V.

GENERACIÓN: MAYO 2013- AGOSTO-2013

TECÁMAC, EDO. DE MÉXICO, MAYO 2013

INDICE

INTRODUCCION 1

METODOLOGIA 2

PRANTEAMIENTO DEL PLOBLEMA 3

JUSTIFICACION 3

OBJETIVOS 4

OBJETIVO GENERAL 4

OBJETIVOS ESPECIFICOS 4

CAPITULO I GENERALIDADES DE LA EMPRESA 5

1.1ANTECEDENTES HISTORICOS DE LA EMPRESA 6

1.2MISION 6

1.3VISION 6

CAPITULO II AHORRO DE ENERGIA ELECTRICA 7

HISTORIA 8

2.1 AHORRO DE ENERGIA ELECTRICA EN LA INDUSTRIA 9

2.2 MOTORES 10

2.3 COMPRESORES 11

2.4 BOMBEO 12

2.5 VARIADORES DE VELOCIDAD 13

2.6 FACTOR DE CARGA 13

2.7 FACTOR DE POTENCIA 13

CAPITULO III MONITOREO Y CONTROL 16

MONITOREO Y CONTROL 17

PLC HORNER 19

INTRODUCCION 19

UNIDAD DE PROGRAMACION 23

FUENTE DE ALIMENTACION 23

UNIDAD CENTRAL DE PROCESO 23

MEMORIAS 24

MEMORIA INTERNA 25

PROGRAMA 29

ÁREA DE COMPRESORES 30

TORRE DE ENFRIAMIENTO. 31

SUBESTACIÓN 32

PRENSAS 33

TUBULADORAS 34

AREA DE ARMADORAS 35

CALANDRIA 36

CORTADORAS 37

MOLINOS 38

CALDERAS 39

NITRÓGENO 40

TRANSDUCTORES 41

¿Qué es un Transductor? 41

SENSORES 43

SENSOR. 47

APLICACIONES. 48

RELEVADORES 48

PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO 49

CONTACTORES 50

Carcasa 50

Electroimán 50

Bobina 50

Núcleo 51

Espira de sombra 51

Armadura 51

Contactos 51

CAPITULO IV COMUNICACIÓN PC-PLC 53

SISTEMA HMI 54

HISTORIA 54

CONECTIVIDAD 57

ARQUITECTURA 58

APLICACIONES 59

INTERFAZ DE ENTRADA 62

EXPANSIÓN DE E/S 65

CSCAPE 66

INTERFAZ DEL OPERADOR 66

LENGUAJE DE PROGRAMACION CSCAPE 68

SCADA 68

INTERFAZ HUMANO MAQUINA 71

COMPONENTES DEL SISTEMA 72

UNIDAD DE TERMINAL REMOTA (RTU) 72

ESTACION MAESTRA 73

INFRAESTRUCTURA Y METODOS DE COMUNICACION 74

DISPOSITIVOS DE CAMPO Y CABLEADO 75

EnvisionRV 82

CONCLUSIONES 84

GLOSARIO 86

BIBLIOGRAFIA 89

RESUMEN

En este reporte se describe el problema del consumo no regulado de energía eléctrica en la Industria Nacional a causa de la inadecuada planificación u optimización de recursos de acuerdo a un plan maestro de desarrollo. La falta de una estructura integral para monitorear, controlar y optimizar el proceso con una herramienta que permita establecer diferentes niveles de prioridades ha ocasionado una falta de competitividad en los mercados internacionales.

Para ello, en la solución de esta problemática se ha desarrollado un Sistema de Adquisición de Datos y Control de Supervisión “SCADA” encargado de administrar el consumo energético de una empresa.

El sistema contribuye a limitar la demanda máxima energética de una planta para los distintos periodos de tarifarios, permite determinar la desconexión de uno o más de los elementos que no contribuyen directamente al proceso de producción inmediato, todo ello en un entorno “amigable” al usuario final.

El reporte está organizado en distintos capítulos donde primeramente se abordan aspectos tales como: Las bases que establecen el sentido de realización de este trabajo, los aspectos teóricos sobre los elementos contenidos en éste, así como la estructura de operación general que caracteriza al sistema, la programación de los dispositivos empleados. Finalmente, se presentan las pruebas realizadas, ventajas y desventajas de la integración de un sistema SCADA para la optimización del uso de la energía eléctrica, todo ello basado en el uso de un Controlador Lógico Programable (PLC. HORNER)

ABSTRACT

In this report, we describe the problem of unregulated consumption of electricity in the National Industry because of inadequate planning or optimization of resources according to a master development plan. The lack of a comprehensive framework to monitor, control and optimize the process with a tool to set different priority levels has caused a lack of competitiveness in international markets.

To do this, in the solution of this problem we have developed a Data Acquisition System and Supervisory Control "SCADA" responsible for managing the energy consumption of a company.

The system contributing to limit maxim demand energy of a plant for different tariff periods, to determine the disconnection of one or more of the elements that do not directly contribute to the immediate production process, all in a "friendly" user end.

The report is organized into chapters which primarily addresses aspects such as:

The bases that establish the sense of accomplishment of this work, the theoretical aspects of the elements contained in it, and general operation structure that characterizes the system, the devices programming used.

Finally, we present tests, advantages and disadvantages of the integration of a SCADA system to optimize the use of electricity, all based on the use of a Programmable Logic Controller (PLC. HORNER).

INTRODUCCIÓN

Es sabido que el uso de la Energía Eléctrica es una necesidad para los Seres Humanos, a tal grado de perder la noción de lo que realmente es necesario y lo que no. Por esa razón existe una alta demanda en cada pago de este factor, por lo que es necesario tomar acciones que impidan que aumente el consumo energético. Por lo que se planeo identificar y plantear alternativas de eficiencia que permitan fomentar en las empresas una adecuada planificación de su consumo eliminando todo aquello que no realiza un trabajo útil.

El sistema inteligente de ahorro de energía eléctrica, cuenta con dos módulos, un principal, uno de expansión, y conexión de tres unidades de medición de parámetros eléctricos, así mismo monitoreo de variables de proceso, en maquinas de alto consumo.

Durante el tiempo que se ha trabajado dentro de la empresa, se observo que el consumo de electricidad era variado dependiendo el día; entre semana la demanda era mayor en comparación con sábados, domingos y días festivos, así como en los diferentes horarios asignados al campo laboral; Base, Intermedio y punta. En el horario Punta se tenía una mayor demanda por lo que se planea reducir la actividad durante ese horario.

Para poder implementar este Sistema primero se recabo información acerca de lo que comúnmente se consumía dentro de la empresa en la que se deseaba instalar el Sistema, se observo que el consumo de energía era mucho más elevado de lo que se tenía contemplado así que era muy importante para la empresa que el sistema se instalara lo más pronto posible.

Este proyecto se refiere a la instalación de un Sistema Inteligente de Ahorro de Energía Eléctrica, y Monitoreo de valores eléctricos, Voltaje, Corriente, F.P., Kw, Kvar, Kwh, obteniendo estos datos con enlaces alámbricos en protocolo CSCAN máster. Consiste de un Plc Horner como cerebro central que es el que recibe todos los datos obtenidos de la planta, en cada máquina de la planta se colocarán diversos sensores (temperatura, presión, presencia, caudal) con el propósito de poder monitorear el estado en el que se encuentran operando. Se introducirá en el Plc un programa de control que contenga a cada máquina de la empresa para que cuando se obtengan los datos del monitoreo sepamos en que maquina o en qué área se está consumiendo más Energía Eléctrica y de esa forma el operario pueda desactivar alguna con el propósito de gastar menos energía.

Esto significa que cuando no se requiera que todas las maquinas estén operando, se pueden desactivar una o más según sea necesario y por el contrario si se está trabajando de una manera lenta, se pueden

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