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[ES] Este trabajo de fin de grado tiene como objetivo la selección de los accionamientos necesarios para los subsistemas de excavación y propulsión de un prototipo de Tuneladora TBM a escala, el diseño del sistema eléctrico para la alimentación, maniobra, protección de la maquinaria, como también la implementación de un control basado en el autómata programable S7-1200 utilizando el protocolo Profinet y el protocolo Modbus RTU para la visualización y operación remota del proceso mediante un sistema SCADA. A modo de evaluar los resultados, se implementará una simulación utilizando un cuadro de control de máquinas y un sistema SCADA PC. Palabras clave: Instalacion eléctrica de baja tensión, automatización, control de máquinas, comunicaciones industriales, programación de autómatas, SCADA, accionamientos eléctricos, Tunelado., [EN] This final degree project aims at the selection of the drives necessary for the propulsion and excavation subsystems of a prototype of a scale model of a TBM tunnel boring machine, the design of the electric system for feeding, maneuvering, protection of the machinery, as well as the implementation of a control based on the S7-1200 programmable automaton using the Profinet protocol and the Modbus RTU protocol for the remote visualization and operation of the process through a SCADA system. In order to evaluate the results, a simulation will be implemented using a machine control panel and a SCADA PC system. Keywords: Low voltage electrical installation, automation, machine control, industrial communications, automaton programming, SCADA, electric drives, Tunneling.

[ES] El presente TFM se basa en el control mediante una autómata programable S7-1500 de dos plataformas elevadoras que disponen dos accionamientos eléctricos diferentes, uno emplea un motor de inducción y otro un motor sincrónico de imanes permanentes ambos alimentados por sus respectivos convertidores. El autómata lee los sensores de piso, finales de carrera, botonera y además se le dota de un sistema SCADA el cual contiene la botonera de cabina. El automata contempla 3 modos de funcionamiento: - Manual: Cada motor funciona de manera independiente y se le puede dar un piso independiente. Este modo se puede utilizar tanto en la botonera, en el SCADA como en la Web. - Automático o Comparación: Ambos motores funcionan a la vez y el piso de destino solicitado es el mismo para ambos. Este modo también será posible ser utilizado en la botonera, SCADA y web. La botonera tiene un interruptor que hace posible seleccionar entre el modo manual o automático. - Mantenimiento y configuración: En este modo se puede monitorizar el comportamiento del programa. Sera posible variar la cantidad de pisos y velocidad de los motores. Este modo será accesible mediante SCADA y Web. Además, mediante el feedback proporcionado por encoders se calculará la posición exacta del ascensor y se implementará una curva de aceleración y desaceleración.

[ES] El presente Trabajo Fin de Máster se basa en la digitalización de un puesto de prácticas de accionamientos eléctricos del Departamento de Ingenieria Eléctrica mediante la automatización de dicho puesto, empleando un automata programable y una pantalla HMI que sirva de interfaz con el usuario final, en este caso el alumno. El control permitirá el modo manual y automatico, encargandose del conexionado y lectura de los diferentes sensores electro-mecanicos y convertidores de potencia que se encargan del control del accionamiento. Permitiendo seleccionar diferentes tipos de aplicaciones industriales que se emularan en dicho banco con el fin de poder observar el comportamiento del accionamiento., [EN] This Master¿s Final Project is based in the digitalization of a practice workstation from Electrical Drives at Electrical engineering Department throw the automatization of this workstation, using a programable automata and an HMI screen who works as user interface whit the final user, in this case one student. The control will allow the manual and automatic control, taking care of the connection and reading of the different electromechanical sensors and power converters that control the drive. Allowing to select different types of industrial applications that will be emulated in said bench in order to be able to observe the behavior of the drive.

[ES] Actualmente, el empleo de motores asíncronos en la industria se encuentra ampliamente generalizado. En consecuencia, es de utilidad diseñar un sistema de control con el objetivo de automatizar este tipo de máquinas eléctricas. De este modo, el presente Trabajo Final de Grado es responsable de implementar una etapa fundamental en dichos sistemas de control como es la realimentación de posición y velocidad. Además, se pretende realizar un registro de los datos asociados a la posición y velocidad angular del eje de un motor asíncrono. En particular, empleando el microprocesador ESP32 se procederá a obtener las lecturas de posición y velocidad para posteriormente registrar ambas lecturas a través del diseño de una aplicación Android, permitiendo la representación gráfica en tiempo real tanto de la posición como de la velocidad angular. Esta aplicación para dispositivos móviles, además de la visualización de ambos registros de posición y velocidad, permitirá realizar un análisis de los datos mediante el cálculo de las velocidades máxima y mínima y la obtención de la frecuencia y el paso de muestreo. Adicionalmente, para facilitar el estudio de los datos visualizados mediante cualquier software de cálculo se implementará la funcionalidad de poder modificar la frecuencia de muestreo entre unos valores predefinidos y, además, será posible almacenar los registros de posición y velocidad mediante el envío de estos datos a través de correo electrónico o mediante el almacenamiento de éstos en cualquier servicio de almacenamiento en la nube que esté instalado en el dispositivo. Finalmente, se implementará la visualización de la velocidad angular en una pantalla LCD. Esta última funcionalidad permite, por ejemplo, visualizar la velocidad del eje del motor eléctrico cuando se están realizando pruebas en el banco de ensayos., [CA] Actualment, la utilització de motors asíncrons en la industria es troba àmpliament generalitzat. En conseqüència, és d’utilitat dissenyar un sistema de control amb l’objectiu d’automatitzar aquest tipus de màquines elèctriques. D’aquesta manera, el present Treball de Fi de Grau és responsable d’implementar una etapa fonamental en els citats sistemes de control com és la realimentació de posició i velocitat. A més, es pretén realitzar un registre de les dades associades a la posició i velocitat angular de l’eix de un motor asíncron. En particular, fent ús del microprocessador ESP32 es procedirà a obtenir les lectures de posició i velocitat per a posteriorment registrar ambdues lectures mitjançant el disseny d’una aplicació Android, permetent la representació gràfica en temps real tant de la posició com de la velocitat angular. Aquesta aplicació per a dispositius mòbils, a més de la visualització d’ambdós registres de posició i velocitat, permetrà realitzar una anàlisi de les dades mitjançant el càlcul de les velocitats màxima i mínima i l’obtenció de la freqüència i el pas de mostreig. Addicionalment, per a facilitar l’estudi de les dades visualitzades mitjançant qualsevol software de càlcul s’implementarà la funcionalitat de poder modificar la freqüència de mostreig entre uns valors predefinits i, a més, serà possible emmagatzemar els registres de posició i velocitat mitjançant l’enviament d’aquestes dades a través de correu electrònic o mitjançant l’emmagatzemament d’aquestes en qualsevol servici d’emmagatzematge en el núvol. Finalment, s’implementarà la visualització de la velocitat angular en una pantalla LCD. Aquesta última funcionalitat permet, per exemple, visualitzar la velocitat de l’eix del motor elèctric quan s’estan realitzant probes en el banc d’assajos., [EN] Nowadays, the use of asynchronous motors in the industry is widely widespread. Consequently, it is useful to design a control system in order to automate this type of electrical machines. In this way, the present work is responsible for implementing a fundamental stage in these control systems such as position and speed feedback. In addition, it is intended to record the data associated with the position and angular velocity of the axis of an asynchronous motor. In particular, using the ESP32 microprocessor, the position and velocity readings will be obtained to later record both readings through the design of an Android application, allowing the real-time graphical representation of both position and angular velocity. This application for mobile devices, in addition to displaying both position and velocity registers, will allow an analysis of the data by calculating the maximum and minimum speeds and obtaining the sampling frequency and the sampling period. Furthermore, in order to facilitate the study of the data displayed by means of any calculation software, the functionality of being able to modify the sampling frequency between predefined values will be implemented and, in addition, it will be possible to store the position and speed records by sending these data via email or by storing them in any cloud storage service that is installed in the device. Finally, the visualization of the angular velocity on an LCD screen will be implemented. This last functionality allows, for example, to visualize the speed of the electric motor’s axis when tests are being carried out on the test bench.

[ES] Sin duda las máquinas de accionamientos eléctricos son una de las piezas claves en la industria y hasta en nuestra vida diaria, más aún si tenemos en cuenta el reciente auge de los vehículos eléctricos. Es esta la razón por la que se ha decidido poner en marcha un proyecto que implementará un control de realimentación de corriente vectorial por orientación por campo. El proyecto está pensado que para implementarse en el futuro en un banco de ensayos y se pueda usar para mostrar a los alumnos el funcionamiento de este sistema de control. Aunque en este TFG solo se realizará una parte de este proyecto En este TFG se medirán las corrientes de un motor asíncrono y se realizarán los cálculos necesarios para transformar la información en una señal útil que pueda realimentarse al control. Estas medidas y cálculos se realizarán con un microcontrolador. Pero además de implementar un sistema de control es necesario contar con una interfaz que nos permita interactuar con el control, para esto se ha decidido usar un dispositivo móvil gobernado por el sistema operativo Android, que es con diferencia el sistema operativo más usado para dispositivos móviles. Con la aplicación desarrollada se podrá tanto enviar órdenes al sistema de control como mostrar los datos calculados por el microcontrolador en un histórico. Así pues, los puntos clave de este TFG son:  Programar un microcontrolador para que capture la señal de corriente de las fases del estator y del rotor de una máquina de inducción y la procese para convertirla en la señal de realimentación del sistema de control por orientación de campo.  Programar una aplicación de Android que pueda comunicarse con el microcontrolador para hacer de interfaz gráfica, recibiendo las órdenes del usuario para captura de corrientes y enviándolas al microcontrolador y recibiendo de éste los datos capturados y mostrándolos de forma visual al usuario.  Construir el prototipo que nos permita llevar el proyecto la práctica, integrando senso, [EN] Electric machines have become one of the most important elements of the industry and even of our daily life, even more if we keep in mind the continuous growth of the electric vehicle market. This is the main reason why we have decided to develop a project that consists on a feedback control system of vector current, a Field oriented control, to be precise. It is planned to implement this project on a test bench so the students can use it on the future and learn from it. Although only one part of the feedback control system will be covered in this final degree project. In this final degree project we will measure the current of an asynchronous motor and operate to transform the measurements in the feedback information the control system uses. This measures and operations will be made with a microcontroller. But a graphic interface is also needed to communicate with the microcontroller. We will use a mobile device running the Android OS to accomplish this, as Android is by far the most used OS on mobile devices. The application that we will develop will be able to send orders to the control system and also receive the information the microcontroller calculates and show it in a plot. The main aspects of this final degree project are:  Programming a microcontroller so it can measure the stator and rotor phase currents of an inductive machine and calculate with them the feedback signal for the Field oriented control system.  Programming an Android application that will communicate with the microcontroller so it can be the graphical interface. It will receive the orders from the user and send them to the microcontroller and also receive the captured data of the microcontroller and show it in a plot to the user.  Building the prototype so that the project can be put into practice. To build the prototype we will need to integrate current sensors and prepare connections with the inductive motor, external measuring devices and the microcontroller, [CA] Sens dubte les màquines d'accionaments elèctrics són una de les peces claus en la indústria i fins en la nostra vida diària, més encara si tenim en compte el recent auge dels vehicles elèctrics. És esta la raó per la qual s'ha decidit posar en marxa un projecte que implementarà un control de realimentació de corrent vectorial per orientació per camp. El projecte està pensat que per a implementar-se en el futur en un banc d'assajos i es puga usar per a mostrar als alumnes el funcionament d'este sistema de control. Encara que en este TFG només es realitzarà una part d'esta projecte. En este TFG es mesuraran els corrents d'un motor asíncron i es realitzaran els càlculs necessaris per a transformar la informació en un senyal útil que puga realimentar-se al control. Estes mesures i càlculs es realitzaran amb un microcontrolador. Però a més d'implementar un sistema de control és necessari comptar amb una interfície que ens permeta interactuar amb el control, per a açò s'ha decidit usar un dispositiu mòbil governat pel sistema operatiu Android, que és amb diferència el sistema operatiu més usat per a dispositius mòbils. Amb l'aplicació desenrotllada es podrà tant d'enviar ordes al sistema de control com mostrar les dades calculats pel microcontrolador en un històric. Així, doncs, els nuclis d'este TFG són:  Programar un microcontrolador perquè capture el senyal de corrent de les fases de l'estator i del rotor d'una màquina d'inducció i la processe per a convertir-la en el senyal de realimentació del sistema de control per orientació de camp.  Programar una aplicació d'Android que puga comunicar-se amb el microcontrolador per a fer d'interfície gràfica, rebent les ordes de l'usuari per a captura de corrents i enviant-les al microcontrolador i rebent d'estes les dades capturats i mostrant-los de forma visual a l'usuari.  Construir el prototip que ens permeta portar el projecte la pràctica, integrant sensors de corrent, preparant les connexions amb el motor i amb apar

[ES] El TFG contempla el desarrollo de un sistema de control de inversor basado en microcontrolador para un banco de ensayos de accionamientos eléctricos El sistema debe estar basado en un microcontrolador tipo ESP32 o similar y el desarrollo debe contemplar: *desarrollo y pruebas de un algoritmo de control con realimentación de velocidad/posición/corriente *desarrollo y pruebas de un algoritmo de modulación por ancho de pulso por vector espacial *desarrollo de la interfaz de visualización local (LCD) *desarrollo del la interfaz de transmisión de datos para operación remota (tablet-PC), *desarrollo de una App Android para operación remota y registro de datos y gráficos históricos de operación

Tema de Accionamientos avanzado de la asignatura de Automatización.

This work shows two automated production systems in the electric drives laboratory at the university of Camagüey, to become laboratories sets, geared to the needs of modern industry. Production systems were electrically coupled to a PLC, so you can regulate speed and working regime using frequency converters. Finally the paper presents the possibility to interact with a SCADA which monitors the system in real time using a personal computer automation of different tasks that correspond to simulations of real technical problems. In addition, we developed a manual that allows the use of automated laboratory system in a manner which ensures blended teaching present and future., En el presente trabajo se muestra como fueron automatizados dos sistemas productivos existentes en el laboratorio de accionamiento eléctrico de la universidad de Camagüey para que se convirtieran en puestos de laboratorios acordes a las necesidades de la industria moderna. Los sistemas productivos fueron acoplados eléctricamente a un PLC, con esto, se les puede regular la velocidad y el régimen de trabajo con ayuda de convertidores de frecuencia. Por último el trabajo presenta la posibilidad de interactuar con un SCADA que supervisa en tiempo real con ayuda de una computadora personal diferentes tareas de automatización que se corresponden con simulaciones de problemas técnicos reales. Además se desarrolló un manual que permite la utilización del sistema de laboratorio automatizado de manera semipresencial lo que garantiza la docencia presente y futura.