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Tesis previa a la obtención del título de: INGENIERO ELECTRÓ

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Transcript of Tesis previa a la obtención del título de: INGENIERO ELECTRÓ

CONTENIDO
INTRODUCCIÓN
Tesis previa a la obtención del título de: INGENIERO ELECTRÓNICO

TEMA:

DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN DE UN SISTEMA SCADA, SUPERVISADO POR EL SOFTWARE INTOUCH Y CONTROLADO POR UN PLC SIMATIC S7, VÍA INTERFAZ ETHERNET. PARA LA UNIDAD EDUCATIVA “GONZALO CORDERO CRESPO” (QUITO).

AUTORES:

GEOVANNY ORLANDO ACOSTA RIVADENEIRA
ALEX MAURICIO GUALOTUÑA VILLAVICENCIO

DIRECTOR:

CARLOS GERMÁN PILLAJO ANGOS

Quito-2014

Introducción
Justificación
Objetivos
Situación Inicial
Diseño e Implementación
Análisis Económico
Conclusiones
Recomendaciones
U.E. Gonzalo Cordero Crespo fundada en el año de 1972 y es parte del Movimiento de educación integral y promoción social Fe y Alegría.

No registra mantenimiento hace 12 años aproximadamente.

Normas de funcionamiento establecidas por el Cuerpo de Bomberos del Distrito Metropolitano de Quito y la Norma Ecuatoriana de la Construcción.

Implementación Sistema de Control y Monitoreo para los Sistemas implementados.
JUSTIFICACIÓN

Falta de garantías que presta la Institución en lo que respecta al sistema eléctrico, debido al deterioro que muestran por carencia de mantenimiento en las mismas, de igual manera, la iluminación no es la recomendada para realizar actividades dentro de los salones de clase. Se busca que al finalizar el proyecto se tenga un control automatizado del sistema eléctrico instalado, optimizar el uso de los equipos de audio existentes y brindar una mayor seguridad a los usuarios ante posibles riesgos de incendios e intrusos. El área donde está situada la infraestructura es amplia y conviene que todos los sistemas instalados puedan ser monitoreados utilizando un Sistema SCADA y controlarlo mediante un Interfaz Hombre-Máquina (HMI).

OBJETIVOS
Diseñar e implementar un sistema SCADA para control de iluminación, seguridad, comunicación del personal y registro de consumo energético, supervisado por el Software Intouch y controlado por el PLC Simatic, vía interfaz Ethernet. Para la Unidad Educativa ¨Gonzalo Cordero Crespo¨ (Quito).
Diseñar los planos eléctricos de iluminación, control y fuerza de la institución e implementar el Hardware del sistema SCADA a controlar.

Implementar un sistema de seguridad para la institución y generar un sistema de comunicación con el personal.

Desarrollar el programa de control en el PLC Simatic S7 para manejo del sistema SCADA.

Análisis Costo-beneficio del sistema implementado versus el sistema anterior.

Ubicado al Sur de Quito en el Sector “la Colmena” entre las calles Cabo Vinueza y Jarmijó.

cuenta con 15 aulas, 4 SSHH, bar, enfermería, oficinas, canchas de opción múltiple y sala de profesores divididos en tres bloques.

560 Alumnos y 22 docentes.

Jornada matutina y vespertina de 07:00 a 19:00

SITUACIÓN INICIAL
Planos Iniciales
Levantamiento obra civil hace 43 años
Nivel de iluminación
Iluminancia es la cantidad de lux que incide sobre una superficie determinada, se mide en Lux (lx).

NEC establece: Aulas y oficinas-300lx; espacios públicos-200 lx.
Eficiencia Energética
VEEI
Optimización del uso del consumo eléctrico sin que afecte condiciones en la calidad de vida.

NEC establece como VEEI máx.: aulas=4; oficinas=6; espacios públicos=10.

DISEÑO E IMPLEMENTACIÓN
SISTEMA DE ILUMINACIÓN
CIRCUITOS DERIVADOS ELÉCTRICOS
SISTEMAS DE SEGURIDAD
PLANOS ELÉCTRICOS
AUTOMATIZACIÓN
Circuitos derivados son conductores de un circuito entre el dispositivo final de protección y la/las salidas.

Salidas de los circuitos pueden considerarse como cargas continuas y no continuas.

Zonas vulnerables:
- Oficina principal
- Centro de cómputo
- Sala de profesores
- Parqueadero

Tipos de sensores:

La automatización es un sistema donde se transfieren las tareas realizadas por operadores humanos a un conjunto de elementos tecnológicos.

Es un elemento electrónico diseñado para controlar procesos secuenciales, y su lenguaje de programación acapara operaciones como contactos en serie, paralelo, contadores, temporizadores, desplazamientos, funciones aritméticas, comunicaciones, entre otros.

Tablero de Control
Ubicado junto al acceso principal de la Institución.
En su interior se encuentran ubicados los equipos y elementos encargados de controlar los sistemas implementados.
Interfaz Hombre-Máquina (HMI)
El HMI permite el control y monitoreo del sistema instalado, dicho dispositivo, brinda una mayor eficacia en el tiempo de respuesta ante posibles problemas o alertas que se puedan generar en el sistema eléctrico y de seguridad debido a que se muestra la situación en tiempo real.

Controlador
Sistema SCADA
Permite el monitoreo y la supervisión del sistema implementado.
Relación entre nivel de control y nivel de gestión.
Software utilizado es Wonderware Intouch.
Funciones:
- Monitoreo del sistema eléctrico, detección de humo y detección de intruso.
- Registro de Históricos
- Comunicación con el personal.

Comunicación dispositivos de control
Topología tipo Estrella.
Comunicación Ethernet.
Velocidad de transmisión 100 Mbps.

Comunicación PLC - INTOUCH
Servidor OPC-SERVER S7-200
Servidor lee estado de variables en DB del PLC
Datos leídos son almacenados en un archivo de Microsoft Excel
Software Intouch realiza comunicación DDE con Microsoft Excel para leer las variables obtenidas del PLC
Variables monitoreadas se muestran en ventanas gráficas entendibles al usuario

Comunicación con el Personal Docente
Mensajes pre grabados en formato .wav
Activados en el Software a través del comando Playsound registrado mediante sentencia de código en el WindowsScript

ANÁLISIS ECONÓMICO
CONCLUSIONES
Se ha realizado una reingeniería previa para la elaboración de los Planos Eléctricos de la Unidad Educativa Gonzalo Cordero Crespo, no existe una referencia anterior para el diseño por lo que fue necesario tomar medidas en campo de la infraestructura y realizar los respectivos cálculos para: diseño de iluminación, tableros eléctricos y tomacorrientes con el fin de garantizar y cumplir las normas establecidas en la Norma Ecuatoriana de Construcción.

Se aprecia que es factible la implementación de un Sistema SCADA para el control y monitoreo de los sistemas eléctricos, debido a los beneficios presentados en aspectos de: confort, seguridad y ambiente. Además, al ser un prototipo aplicado al sistema educativo, no es necesario el pago de licencias de Software que representan un costo elevado.

Se ha implementado un sistema de detección de humo monitoreado que brinda mejores resultados comparado a sistemas puntuales, ya que ofrece mayor rapidez en tiempos de respuesta ante posibles siniestros, además que es monitoreado por el operador desde un punto, al igual que activa una salida sonora de manera automática.

Se ha implementado un HMI, que es una pantalla monocromática donde, de igual manera se ha diseñado pantallas simples y de fácil comprensión, a diferencia del Intouch, desde el HMI se supervisará y controlará todo el sistema eléctrico, es decir, en caso de posibles alertas se logra actuar de manera pronta mediante la activación o desactivación de los sistemas implementados.
El beneficio de implementar el sistema es mayor comparado al sistema existente anteriormente, ya que brinda no solo beneficios económicos sino también mejora la calidad en aspectos de seguridad, confort y medio ambiente.
Se ha realizado un sistema de comunicación automático mediante el Software Intouch, donde se encuentran configurados previamente los mensajes más comunes utilizados en el interior y la base de datos de todo el personal docente y administrativo, para que el operador pueda transmitir de manera ágil cualquier información.

RECOMENDACIONES
El centro de cómputo no cuenta con una fuente de respaldo (UPS) en caso de suspensión de energía eléctrica, que permita apagar de manera adecuada los equipos existentes, sería importante adquirir un UPS de 10KVA, el cual abastecerá de manera adecuada a todo el centro de cómputo.
Realizar un mantenimiento preventivo trimestral en el sistema eléctrico para precautelar el funcionamiento del mismo.

 Hacer una comparación entre Hardware y Software que brinden similares características para el control automatizado del sistema eléctrico que puedan en un futuro brindar mejores beneficios a la institución.
Impulsar jornadas de capacitación a toda la comunidad educativa referente a los posibles riesgos del mal uso de los sistemas eléctricos y cómo prevenir fallas en el mismo, así como también fomentar la campaña difundida por el Gobierno nacional referente a la optimización de recursos energéticos en el Ecuador.
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