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UNIVERSIDAD SAN FRANCISCO DE QUITO

Sistemas de Control, Supervisión y Adquisición de datos de las
plantas del laboratorio de control de la USFQ

Luis Alberto Caiza Chicaiza

Tesis de grado presentada como requisito
para la obtención del título de Ingeniero Electrónico

Quito
Mayo del 2009

2

© Derechos de autor
Luis A. Caiza
2009

3

Resumen

Este proyecto surge de unanecesidad institucional, de la Universidad San
Francisco de Quito, de implementar un laboratorio de control automático para uso
de los estudiantes de Ingeniería Electrónica, especialización control. Para cumplir
con esta expectativa, se procede a diseñar e implementar un Sistema de
Adquisición, Supervisión y Control (SCADA) de las plantas involucradas en el
laboratorio. El sistema SCADA serealizará sobre las siguientes plantas que se
encuentran en desarrollo: tanque continuamente agitado (CSTR) presurizado con
intercambio de calor, sistema de transporte basado en levitación electromagnética
(MAGLEV), domótica aplicada a un recinto y prototipo de ascensor de carga. En
el proyecto, se utiliza un controlador lógico programable Siemens S7-200 y cinco
módulos de expansión para laautomatización; y el Software de Visual Basic6
para la interfaz gráfica.

4

Abstract

This project arises from an institutional need, of the Universidad San Francisco de
Quito to implement an automatic control laboratory for its students use of
Electronic Engineering in control specialization. To meet this expectation is to
design and implement an acquisition Monitoring and Control System(SCADA) of
the plants involved in the laboratory. The SCADA system will be held on the
following plants that are in development: continuous stirred tank (CSTR) with
pressurized heat exchange, the transport system based on electromagnetic
levitation (Maglev), home automation applied to an enclosure and freight elevator
prototype. The project, using a programmable logic controller SiemensS7-200 and
five expansion modules for automation, and Visual Software Basic to the graphical
interface.

5

Tabla de contenido
Resumen

iv

Abstract

v

Tabla de contenido

vi

Lista de figuras

ix

1. CAPÍTULO 1

1

1.1

Justificación del proyecto a desarrollar

1

1.2

Definición de sistemas SCADA

1

1.2.1 Funciones de un sistema SCADA

3

1.3 Protocolosestándares

5

1.3.1 Modelo TCP/IP

6

1.3.2 Modelo OSI

7

1.3.3 Protocolo Modbus

9

1.3.4 Protocolo Profibus

9

1.3.5 Comunicación Serial

10

1.4 Sistemas SCADA de bajo costo versus sistemas SCADA Industriales

12

1.5 Sistemas a eventos discretos

14

1.6

14

Red de Petri

1.6.1 Ventajas de las Redes de Petri

16

1.6.2 Componentes fundamentales deuna Red de Petri

17

1.6.3 Ejecución de una Red de Petri

18

2. CAPÍTULO 2
2.1 Características de la CPU 226 y de los módulos de ampliación

22
22

6

2.1.1 Datos técnicos del Autómata Siemens S7-200 CPU 226
2.1.2

Áreas de memoria de la CPU 226

23

2.1.3

Módulo de ampliación EM 223

25

2.1.4

Módulo de ampliación EM 235

25

2.1.5
2.2

22

Módulo deampliación EM 231

26

Software de programación del autómata

26

2.2.1

26

2.2.2
2.3

Configuración de la comunicación
Operaciones en el lenguaje de programación KOP

27

Programa implementado en la CPU Siemens S7-200

30

2.3.1 Asignación de las direcciones M a las entradas digitales
del PLC.
2.3.2

30

Verificación de los módulos de expansión y asignación
de lasentradas analógicas a marcas en la CPU del PLC

31

2.3.3

Escalado de las entradas analógicas

36

2.3.4

Procesamiento de las alarmas

39

2.3.5

Asignación de los parámetros de los PIDs

43

2.3.6

Subrutina PULSADORES _ ASCENSOR

45

3. CAPÍTULO 3

47

3.1

Diseño del Sistema SCADA

47

3.2

Definiciones de Visual Basic 6

48

3.3

Crear un...
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