UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS - ESPE DEPARTAMENTO DE ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA CARRERA DE INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA, AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL PROYECTO DE GRADO PARA LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO EN INGENIERÍA ELECTRÓNICA TEMA: “MIGRACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL DEL COMPRESOR DE GAS C-3121A PARA LA TURBINA DUAL LM2500 DEL SISTEMA DE GENERACIÓN ELÉCTRICA DE REPSOL - BLOQUE 16” AUTOR: ALEXIS FABIÁN LÓPEZ GONZÁLEZ SANGOLQUÍ – ECUADOR 2013 i ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA, AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL CERTIFICADO Ing. Diego Morillo, Ing. Hugo Ortiz CERTIFICAN Que el proyecto “MIGRACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL DEL COMPRESOR DE GAS C-3121A PARA LA TURBINA DUAL LM2500 DEL SISTEMA DE GENERACIÓN ELÉCTRICA DE REPSOL - BLOQUE 16”, realizado por el Sr. Alexis Fabián López González, ha sido guiado y revisado periódicamente y cumple con normas estatutarias establecidas por la ESPE, en el Reglamento de Estudiantes de la Escuela Politécnica del Ejército. Debido a que se trata de un trabajo de investigación recomiendan su publicación. El mencionado trabajo consta de un documento empastado y un disco compacto el cual contiene los archivos en formato portátil de Acrobat (PDF). Autorizan al Sr. Alexis Fabián López González que lo entreguen al Ingeniero Luis Orozco, en su calidad de Coordinador de Carrera. _____________________ _____________________ Ing. Diego Morillo Ing. Hugo Ortiz DIRECTOR CO-DIRECTOR ii ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA, AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL DECLARACIÓN DE RESPONSABILIDAD Yo, Alexis Fabián López González DECLARO QUE: El proyecto de grado denominado “MIGRACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL DEL COMPRESOR DE GAS C-3121A PARA LA TURBINA DUAL LM2500 DEL SISTEMA DE GENERACIÓN ELÉCTRICA DE REPSOL - BLOQUE 16”, ha sido desarrollado con base a una investigación exhaustiva, respetando derechos intelectuales de terceros; conforme las citas que constan al pie de las páginas correspondientes. Consecuentemente este trabajo es de mi autoría. En virtud de esta declaración, me responsabilizo del contenido, veracidad y alcance científico del proyecto de grado en mención _______________________________ Alexis Fabián López González iii ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO INGENIERÍA EN ELECTRÓNICA, AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL AUTORIZACIÓN Yo, Alexis Fabián López González AUTORIZO a la Escuela Politécnica del Ejército la publicación, en la Biblioteca virtual de la Institución el trabajo “MIGRACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL DEL COMPRESOR DE GAS C-3121A PARA LA TURBINA DUAL LM2500 DEL SISTEMA DE GENERACIÓN ELÉCTRICA DE REPSOL - BLOQUE 16”, cuyo contenido, ideas y criterios son de mí exclusiva responsabilidad y autoría. Sangolquí, Octubre de 2013 _______________________________ Alexis Fabián López González iv DEDICATORIA Este proyecto se lo dedico a mis padres, Fabián y Mariana, quienes son un pilar fundamental en mi vida y las personas que han estado conmigo siempre, cuidándome, protegiéndome y esforzándose todos los días por darme lo mejor. Gracias padres por enseñarme que a pesar de los problemas, tengo que luchar y dar lo mejor de mí para alcanzar todas mis metas. A mi hermana María Virginia, y a mi novia Bianca, por todas sus palabras de aliento cuando me encontraba lejos, por cada noche subirme el ánimo y darme fuerzas para seguir adelante. Las amo mucho. A toda mi familia, y a mis amigos, porque de una u otra forma, han sido parte de mi formación como persona y profesional, porque han compartido conmigo grandes aventuras, experiencias y sobre todo una bonita y sincera amistad. Alexis Fabián López González v AGRADECIMIENTO A Dios, por día a día brindarme la fuerza y sabiduría necesaria, por darme el valor para superar todos los obstáculos, por ser siempre mi guía y permitirme culminar con éxito y gran satisfacción esta etapa de mi vida. A mis padres, por ser siempre mi apoyo y fortaleza, por los valores inculcados, los consejos, y las palabras que me ayudan a ser mejor persona cada día. Gracias por su paciencia, esfuerzo, dedicación y su gran amor. A mi hermana, por estar a mi lado cuando lo necesitaba, por levantarme el ánimo y no dejarme caer en esta lucha, por ser un ejemplo a seguir, tanto como profesional así como persona. A una persona muy especial, mi novia Bianca, por ser mi apoyo incondicional, por compartir conmigo mis frustraciones y alegrías, por estar siempre pendiente de mí y brindarme todo su amor. A todas las personas de Repsol que hicieron grata esta dura experiencia, de manera especial al personal que integra el Departamento de Instrumentación, por darme la oportunidad y confianza de realizar este importante proyecto. Gracias por su apoyo, por compartir conmigo sus conocimientos y sobre todo su amistad. A mis profesores, cada uno de ellos dejó en mi una gran enseñanza, a mis Directores de Tesis, Ing. Diego Morillo e Ing. Hugo Ortiz, gracias por su dedicación, paciencia y por cada uno de sus consejos. De corazón gracias y este triunfo es de todos, que Diosito les bendiga. Alexis Fabián López González vi ÍNDICE DE CONTENIDOS CAPÍTULO 1.................................................................................................. 1 MIGRACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL DEL COMPRESOR DE GAS C-3121A PARA LA TURBINA DUAL LM2500 DEL SISTEMA DE GENERACIÓN ELÉCTRICA DE REPSOL - BLOQUE 16 ............................ 1 1.1. Definición del proyecto...................................................................... 1 1.2. Antecedentes .................................................................................... 1 1.3. Justificación e importancia ................................................................ 4 1.4. Alcance ............................................................................................. 5 1.5. Objetivos ........................................................................................... 7 1.5.1. General ...................................................................................... 7 1.5.2. Específicos ................................................................................. 7 CAPÍTULO 2.................................................................................................. 9 FUNDAMENTO TEÓRICO ............................................................................ 9 2.1. ¿Qué es una Migración? ................................................................... 9 2.2. Sistemas de Control en Procesos Industriales ................................10 2.2.1. Introducción ...............................................................................10 2.2.2. Controlador Lógico Programable ..............................................11 2.2.3. Lazo de control ..........................................................................13 2.2.4. Factores en el Control de Procesos ..........................................16 vii 2.3. Instrumentación dentro de un Sistema o Proceso. ..........................18 2.3.1. Definición y uso .........................................................................18 2.3.2. Instrumentos de campo y su importancia. .................................19 2.4. Generación Eléctrica - Bloque 16 ....................................................21 2.4.1. Generalidades ...........................................................................21 2.4.2. Sistema de Generación a Gas. .................................................23 2.4.3. Acumuladores de gas ................................................................25 2.4.4. Turbinas ....................................................................................26 2.4.5. Descripción del Compresor de Gas C-3121A ...........................29 CAPÍTULO 3.................................................................................................32 HARDWARE DEL SISTEMA DE CONTROL ...............................................32 3.1. Levantamiento de Información .........................................................32 3.1.1. Análisis de los Diagramas Eléctricos del Compresor de Gas ....34 3.1.2. Análisis de los Diagramas P&ID del Compresor de Gas ...........40 3.1.3. Multilin GE 369 ..........................................................................49 3.2. Requerimientos preliminares del Sistema ........................................51 3.2.1. Controlador Lógico Programable ..............................................52 3.2.2. Interfaz de Operador .................................................................53 3.2.3. Comunicación ...........................................................................53 3.3. Características de los elementos existentes en el Sistema de Control a ser reemplazado ........................................................................54 3.3.1. Características PLC General Electric ........................................54 3.3.2. Características Terminal de Operador QuickPanel. ..................55 3.4. Elementos necesarios para la Migración del Sistema de Control ....57 viii 3.4.1. Características PLC Allen Bradley ............................................57 3.4.2. Características Terminal de Operador ......................................59 CAPÍTULO 4.................................................................................................62 ANÁLISIS Y DESARROLLO DEL SOFTWARE ..........................................62 4.1. Descripción del Software utilizado en el Sistema de Control a ser reemplazado ........................................................................................62 4.2. Descripción del Software necesario para la Migración del Sistema de Control ....................................................................................65 4.2.1. Software RSLogix 5000 ............................................................65 4.2.2. Software de comunicación RSLinx ...........................................67 4.2.3. Software Factory Talk ...............................................................69 4.3. Información General para desarrollo del nuevo Software. ...............71 4.3.1. Señales de entrada y salida a ser utilizadas en el Sistema de Control ..............................................................................................72 4.3.2. Secuencia de Arranque .............................................................76 4.3.3. Set de Alarma y Shutdown para el Compresor de Gas .............78 4.3.4. Matriz Causa - Efecto ................................................................80 4.4. Elaboración programa en RSLogix 5000 .........................................80 4.4.1. Tipos de Lenguaje de Programación.........................................81 4.4.2. Creación nuevo proyecto ..........................................................82 4.4.3. Configuración módulos de entrada/salida .................................84 4.5. Estructura y descripción del Programa ............................................85 4.5.1. Rutina Principal (MainRoutine) ..................................................86 4.5.2. Subrutina EVENTOS .................................................................88 4.5.3. Subrutina LIMITES_VAR_ ANALOGICAS ................................91 ix 4.5.4. Subrutina ASIGNACION_IO_DIGITALES .................................92 4.5.5. Subrutina ASIGNACION_IN_ANALOGICAS .............................94 4.5.6. Subrutina ASIGNACION_PID ...................................................96 4.5.7. Subrutina BOCINA ....................................................................98 4.5.8. Subrutina MAQUINA_DE_ESTADOS .......................................99 4.5.9. Subrutina HOROMETRO ........................................................111 4.6. Diseño y creación HMI ...................................................................112 4.6.1. Creación nueva aplicación ......................................................112 4.6.2. Configuración de Comunicación .............................................115 4.6.3. Creación de una pantalla ........................................................116 4.6.4. Creación de objetos ................................................................117 4.6.5. Descripción HMI ......................................................................117 CAPÍTULO 5...............................................................................................131 IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA DE CONTROL ..................................131 5.1. Pruebas internas de Funcionamiento ............................................131 5.2. Implementación en campo del Sistema de Control ........................137 5.2.1. Desmontaje de los elementos a ser reemplazados .................137 5.3. Montaje nuevo Sistema de Control ................................................141 5.4. Conexión de señales al nuevo PLC ...............................................144 5.5. Pruebas de campo .........................................................................148 5.5.1. Pruebas Punto a Punto ...........................................................149 5.5.2. Pruebas de Operabilidad del Sistema .....................................152 5.5.3. Pruebas de Arranque ..............................................................155 5.6. Resultados .....................................................................................159