Sistema de Control en lazo cerrado de la Velocidad de un Motor AC Trif

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Sistema de Control en lazo cerrado de la
Velocidad de un Motor AC Trifásico .
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INTEGRANTES

• WILSON CAPOTE
• JOHANA CORDOBA
• ALEXANDER GAVIRIA
• ROSMYR ARTEAGA

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CONTENIDO

• Descripción del Proyecto
• Objetivo general y específicos
• Justificación
• Marco referencial (Redes industriales, Variadores
  de velocidad de Motores, Taco dinamo, Familia PLC
  Nais, Pantallas ATM, Sistemas SCADA)
• Diseño del proyecto (especificaciones de
  funcionamiento, Diagrama de bloques funcionales,
  entradas y salidas del sistema, controladores y
  supervisores, diagrama funcional del sistema,
  diagramas eléctricos de conexionado, Herramientas
  Software del sistema, Grafcet 1 y 2 del programa
  de control)
• Desarrollo del Proyecto (Metodología de
  Desarrollo de una aplicación con Control FPWIN
  PRO, Configuración de la comunicación con Control
  FP WEB Server, Configuración de las pantallas
  ATM, Desarrollo de una Aplicación con P-CIM)
• Implementación del Proyecto (Diagrama detallado
  de conexión, descripción detallada para el
  montaje del sistema con fotos o diagramas)
• Pruebas de Funcionamiento (Listado de pruebas de
  funcionamiento, pruebas realizadas y respuestas
  del sistema, modificaciones hechas)
• Conclusiones y observaciones

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DESCRIPCION DEL PROYECTO

• En este proyecto se debe diseñar e implementar un
  sistema de control análogo en lazo cerrado para
  controlar la velocidad de un Motor AC trifásico
  utilizando un variador de velocidad comandado por
  un PLC de gama media de la serie Nais de Aromat
  realimentado por un DINAMOTACOMETRICO
• EL PLC es el encargado de regular la velocidad
  del motor AC por medio del variador de velocidad
  y mediante la programación de un algoritmo de
  control llamado PID (control Proporcional-Integral
  -Derivativo).

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Descripción .
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II.OBJETIVO GENERAL

• Diseñar e implementar un sistema para el control
  de la velocidad de un motor trifásico AC por
  medio de lógica programada usando un PLC y un
  sistema de supervisión.

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OBJETIVO ESPECIFICO

• Revisar y analizar la información relacionada al
  proyecto
• Determinar la instrumentación industrial
  requerida con base en información técnica
• Estructurar el proyecto de automatización
• Alistar los componentes a utilizar y revisar su
  información técnica (tacodinamo y su
  acondicionamiento de señal, variador de
  velocidad, motor AC trifásico, PLC, pantalla ATM,
  circuitos convertidores de voltaje a corriente,
  el software del sistema)
• Implementar el sistema y realizar pruebas de
  funcionamiento

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III.JUSTIFICACION

• La realización de este proyecto permitirá
  afianzar los siguientes aspectos
• Las ventajas de usar lógica programada
• Usar tecnologías de automatización aplicables en
  la industria
• Realizar proyectos de automatización siguiendo
  una metodología
• Brindar soluciones a un problema industrial
• Trabajar en equipo
• Usar las TICS Formación a partir de la
  elaboración de un proyecto

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IV. MARCO REFERENCIAL
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REDES INDUSTRIALES

• Las redes de comunicaciones industriales deben su
  origen a la fundación FieldBus (Redes de campo).
  La fundación FieldBus, desarrollo un nuevo
  protocolo de comunicación, para la medición y
  control de procesos donde todos los instrumentos
  puedan comunicarse en una misma plataforma.
• Tipos de redes (bus, anillo, estrella)
• Redes industriales estandares (Fieldbus, Canopen,
  Modbus, CAN, Asi, etc)
• Diagrama de una red industrial
• Piramide CIM

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VARIADOR DE VELOCIDAD

• Los variadores de velocidad son dispositivos
• empleados para controlar la velocidad de
  motores eléctricos, estos son capaces de manejar
  motores monofásicos bifásicos y trifásicos, por
  lo cual son muy útiles en procesos industriales
  en donde se requiere tener un control estricto
  sobre la rotación del motor.
• Tipos de variadores
• Referencias comerciales
• Ventajas y desventajas de usarlos

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CONTROLADORES LOGICOS PROGRAMABLES(PLC).

• Son dispositivos electrónicos que controlan
  maquinas y procesos. Utiliza una memoria
  programable para almacenar instrucciones y
  ejecutar funciones especificas que incluyen
  activación y desactivación, temporización,
  conteo, secuencias aritméticas y manejo de
  datos. Los plc incluyen componentes que hacen la
  interfaz con los dispositivos de control de
  entrada (botones, selectores, interruptores de
  limite y nivel, sensores, entre otros.) y de
  salida (válvulas arrancadores de motores, bobinas
  de relevador, alarmas, luces, ventiladores,
  bocinas, entre otros).
• Diagrama general de la Estructura bàsica de un
  PLC (entradas, salidas, CPU, fuente de
  alimentaciòn, unidad de programaciòn)
• Gamas de PLC (Modular y compacto)

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DIAGRAMA GENERAL ESTRUCTURA DE UN PLC
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FAMILIA NAIS AROMAT

• Serie FP-X C14R, C30R, C60R, C14T, C30T, C60T
• Serie FP-e
• Serie FP-sigma
• Serie FP0
• Serie FP1/FP-M
• Serie FP2
• Serie FP3/FP-C
• Serie FP5
• Serie FP10/FP10S
• Serie FP10SH
• Serie FP2SH
• El que se va utilizar en esta practica sera la
  serie fpo

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MEDIDORES DE VELOCIDAD ANGULAR EN MOTORES

• Otras tecnologías para medir velocidad
• Es un sensor de velocidad que va unido al eje
  primario del motor , proporciona una tensión
  eléctrica en función de la velocidad del motor.
• CARACTERISTICAS TECNICAS
• referencia REO 444.
• Constante 60v/1000 rpm.
• Velocidad máxima 1000 rpm.
• Altura del eje 80mm

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Familia nais aromat
Serie FP-Sigma
Serie FP0R
Serie FP-e
Serie FP-X
Serie FP2 Modular
Serie FP2SH
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PLC NAIS AROMAT FPO

• Máx.. 64 entradas / 64 salidas transistor o 54
  salidas a relé.
• Máx.. 24 entradas análogas/ 12salidas análogas
• 2 x RS232C interfaces
• Memoria del programa 2700 a 10000 pasos
• Datos de memoria1660 a 16384 palabras.
• PROFIBUS, Ethernet TCP/IP, Modbus, S-Link,
  CC-Link
• Referencias C10RS, C14RS, C16, C16C, C32, C32C

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MODBUS BASICOS PLC NAIS
MODULO DISCRETO FP0-E16RS
MODULO ANALOGO FP0-A21
MODULO E/S TRANSISTOR FP0-E32T
FUENTE DE ALIMENTACION PSA-2
CPU FP0-C10RS
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Conformación de E/S en la CPU FP0-C10RS
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INTERFACES HMI

• Es un controlador donde se pueden supervisar
  datos y poder tener control de ellos
• Tipos de interfaces HMI
• Referencias comerciales otros facbricantes
• Fotos de diferentes pantallas

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PANTALLAS ATM

• Pantalla de programación almacenada en 8k/32k
  (EEPROM).
• Pueden ser almacenados en memoria 132/352
  mensajes.
• Puerto pass through datos pueden ser
  transferidos de ATM a PLC.
• Puerto serial (PLC) conecta de ATM. tipo RS232C
• Control e instrucciones los mensajes pueden ser
  configurados para leer/escribir datos en
  instrucciones al PLC.

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SCADA (Sistema de Adquisiciónde datos, control
y supervisión.)

• Es una aplicación software especialmente diseñado
  para funcionar sobre ordenadores en el control de
  producción, proporcionando comunicación con los
  dispositivos de campo (controladores autónomos,
  autómatas programables, etc.) y controlando el
  proceso de forma automática desde la pantalla del
  ordenador
• Què se puede hacer con un sistema SCADA
• Ventajas y desventajas
• Referencias comerciales

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COMPONENTES DEL SISTEMA SCADA

• Los tres componentes de un sistema SCADA son
  
• Estación maestra y computador con HMI, desde la
  cual se interrogan las RTU y en la cual se cuenta
  con las funcionalidades ya descriptas para los
  HMI.
• Múltiples unidades de terminal remota (RTU),
  donde se realiza la adquisición de datos y el
  comando de los elementos finales de control.
• Infraestructura de comunicación, que permite
  vincular las diferentes RTU con la estación
  maestra.

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HMI (interface hombre-maquina)
ESTACION MAESTRA

• Se refiere a los servidores y el software
  responsable para comunicarse con el equipo de
  campo (RTUs, PLCs, etc.) en estos se encuentra el
  software HMI corriendo para las estaciones de
  trabajo en el cuarto de control.
• La estación maestra se realiza principalmente la
  tarea de recopilación y archivado de datos.

Es el dispositivo que presenta los datos a un
operador y a través del cual este controla el
proceso.
RTU (unidad terminal remota)
Es el conjunto e elementos dedicados a labores de
control y/o supervisión de un sistema. Alejados
del centro de control y comunicados con este por
algún medio.

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CIM (computer integrated manufacturing)

• Se divide en 5 partes
• ERP planificación de recursos empresariales,
  engloba la gestión de finanzas, compras ventas,
  logística.
• MES gestión de la producción, comprende la
  gestión de calidad, documentación, gestión la
  producción, mantenimiento y optimización.
• CONTROL abarca la automatización y gestión delos
  procesos.
• AUTOMATISMO Desarrollo de un proceso o
  funcionamiento de un mecanismo por si solo.
• DATOS DE PLANTA son los que envian los equipos a
  los automatismos.

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PIRAMIDE DE CIM
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RED MODBUSCON PLC NAIS
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MODBUS

• Red industrial estandarizada de acuerdo al
  estándar Modbus RTU
• Los participantes individuales de la red Modbus
  (PLCs, HMIs, controladores de temperatura,
  drivers) se pueden configurar en una red punto a
  punto o multidrop
• Velocidad de transmisión up tú 115.2Kbps
• Max. numero de estaciones 99
• Max. distancia 1,200m

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MODBUS

• Protocolo de comunicaciones situado en el nivel 7
  del Modelo OSI el cual se basa en la arquitectura
  Maestro/Esclavo o Cliente/Servidor
• Fue diseñado en 1979 por MODICON para su gama de
  PLCs
• Se ha convertido en un protocolo de
  comunicaciones estándar de la industria y es el
  que goza de mayor disponibilidad para la conexión
  de dispositivos electrónicos industriales
• Las razones por las cuales el uso de Modbus es
  superior a otros protocolos de comunicaciones
  son es público, implementación fácil y requiere
  poco desarrollo
• Maneja bloques de datos sin suponer restricciones
  

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MODBUS

• Se usa para la conexión de un ordenador de
  supervisión con una unidad remota (RTU) en
  sistemas de supervisión y adquisición de datos
  (SCADA)
• Existen versiones del protocolo Modbus para
  Puerto Serie (Modbus RTU y Modbus ASCII) y
  Ethernet (Modbus/TCP).
• Modbus RTU es una representación binaria compacta
  de los datos (generalmente datos de 8 bits)
• Modbus ASCII es una representación menos
  eficiente
• La versión Modbus/TCP es muy semejante al formato
  RTU, pero estableciendo la transmisión mediante
  paquetes de acuerdo al protocolo TCP/IP

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Módulo FP WEB - Server

• Permite la conexión de los PLCs de Panasonic a
  la red Ethernet
• Corresponde a un servidor WEB (páginas HTML,
  Email,
• Internet Browser)
• Integración de datos del PLC en páginas WEB
• El PLC puede enviar Email reconfigurados
• PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN
• Mewtocol, HTTP, SMTP, FTP, TELNET, TCP/IP, Modbus

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EtherNet Panasonic Módulo FP-Web Server

• Para comunicación entre factoría vía Ethernet
• Usa redes existentes a nivel mundial
• Software y herramientas estándar para PC
• Control remoto, monitoreo y programación
• Se utiliza el módulo FP Web-Server
• Programación y configuración del módulo con la
  herramienta FP-WEB Configurator

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Ejemplos de aplicación

• Visualización y control remoto vía HTTP
• Presentación de datos del PLC en paginas WEB
• Programación remota del PLC vía TCP/IP
• Programación y monitoreo mediante Internet
• Envío de alarmas mediante correos electrónicos
  preconfigurados

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V. DISEÑO DEL PROYECTO
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ESPECIFICACIONES DE FUNCIONAMIENTO

• Dar las órdenes de Marcha izquierda (MI)
• Marcha
  derecha (MD)
• Paro (P) al
  variador de velocidad mediante
  interruptores dispuestos para ello.
• Para cambiar el sentido de giro del motor primero
  se debe dar la orden de Paro (P) y el cambio de
  giro deberá estar temporizado por seguridad
• Entradas por Paro de Emergencia (E) y Rearme (R)
  al producirse un problema en el sistema se
  pulsará la emergencia, el motor deberá detenerse
  inmediatamente y no tendrá efecto ninguna otra
  entrada hasta cuando se accione la entrada de
  rearme (R)
• Cambio de la velocidad del motor a través de su
  entrada de referencia o setpoint que se realizará
  a través de un potenciómetro externo y en todo
  momento el controlador actuará sobre el variador
  el cual modificará la velocidad actual del motor
  Si la carga disminuye la velocidad actual del
  motor, el controlador deberá ajustarla.

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ESPECIFICACIONES DE FUNCIONAMIENTO

• El controlador debe activar tres (3) lámparas
  luminosas de acuerdo al estado del motor L1 si
  el motor gira a la izquierda, L2 si gira a la
  derecha y L3 si el motor está parado
• Los siguientes eventos y valores deben ser
  indicados en la pantalla ATM estado del motor
  (parado, giro a la izquierda, giro a la derecha),
  estado del sistema (sistema en emergencia,
  sistema normal), valor de referencia (setpoint de
  velocidad en RPM), velocidad actual en RPM
• La pantalla ATM deberá ser configurada para
  ejercer control desde la pantalla sobre algunas
  acciones del sistema marcha a la izquierda,
  marcha a la derecha y parada del motor
• El sistema supervisor en el computador permitirá
  mostrar en un gráfico los siguientes datos valor
  de referencia (setpoint de velocidad en RPM), el
  valor del error calculado por el controlador, el
  valor medido de la velocidad del motor en RPM y
  el valor de corrección calculado por el
  controlador PID

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Modbus Cómo funciona

• Cada dispositivo de la red Modbus posee una
  dirección única
• Cualquier dispositivo puede enviar órdenes
  Modbus, aunque lo habitual es permitirlo sólo a
  un dispositivo Maestro
• Cada comando Modbus contiene la dirección del
  dispositivo destinatario de la orden
• Todos los dispositivos reciben la trama pero sólo
  el destinatario la ejecuta
• Cada uno de los mensajes incluye información
  redundante que asegura su integridad en la
  recepción
• Los comandos básicos Modbus permiten controlar un
  dispositivo RTU para modificar el valor de alguno
  de sus registros o bien solicitar el contenido de
  dichos registros
• Existe gran cantidad de Módems que aceptan el
  protocolo Modbus
• Existen implementaciones Modbus para conexión por
  Cable, Wireless, SMS o GPRS

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ESTRUCTUA DEL MODBUS
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Cómo funciona

• Cada dispositivo de la red (PLC, HMI, Panel de
  control, Driver, controlador de movimiento,
  Dispositivo E/S) puede usar el protocolo Modbus
  para iniciar una comunicación remota
• Esta comunicación puede hacerse a través de un
  enlace serie o a través de una red Ethernet
  TCP/IP
• Las pasarelas (Gateways) también permiten la
  interconexión entre varios tipos de buses o redes
  usando Modbus

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Modbus TCP

• Estandar de comunicación global usado para
  conectar el PLC a otros PLCs de otros
  fabricantes, sistemas SCADA, OPC servers, y
  Modbus-RTU gateways
• El FP Web Server se puede configurar con las
  funciones Modbus TCP Server y Modbus TCP Cliente
• Un Modbus-TCP Server es direccionado con una
  única IP address y un Port number (por default
  502)

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FP Web con funciones Modbus TCP Server

• El FP Web Server es accesado por un cliente
  Modbus TCP tal como un sistema SCADA
• Vía Ethernet para tomar datos del PLC
• El FP Web solicita datos del PLC (protocolo
  MEWTOCOL) vía puerto serial RS232C
• El puerto serial DB-9 permite establecer una
  conexión con una unidad esclava Modbus RTU
• El Modbus TCP soporta hasta 6 conexiones cliente
  simultáneas
• El cliente Modbus TCP puede direccionar los dos
  puertos seriales del FP WEB Server
• Esta función usa la Tabla de translación
  configurable de direcciones Modbus al PLC

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FP Web con funciones Modbus TCP Server
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FUNCION A1 Modbus Modbus TCP Cliente FP WEB
Server - PLC
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Bloques funcionales del sistema .
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ENTRADAS DEL SISTEMA
NOMBRE DE LA ENTRADA TIPO (análoga/digital) FUNCION DEL SISTEMA
Velocidad del motor Análoga Velocidad del motor instantánea
Marcha a la izquierda Digital Orden discreta que hace que gire el motor a la izquierda
Marcha a la derecha Digital Orden discreta que hace que gire el motor a la derecha
Setpoint Análoga Orden para cambio de velocidad del motor
Paro Digital Orden discreta que para el motor para que cambie de giro
Paro de emergencia Digital Orden discreta que para el motor en cualquier momento debido a una falla
Rearme Digital Orden discreta que anula la orden de emergencia y el sistema espera una nueva orden
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SALIDAS DEL SISTEMA
NOMBRE DE LA SALIDA TIPO (análoga /digital) FUNCION EN EL SISTEMA
Control del variador A S1 análoga B S2 análoga CS! y S2 análoga Arranca el motor a la derecha Arranca el motor a la izquierda Para el motor
Estado del motor a la izquierda Discreta Indica que el motor gira a la izquierda
Estado del motor a la derecha Discreta Indica que el motor gira a la derecha
Estado motor parado Discreta Indica que el motor se encuentra en reposo
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SOFTWARE DE PROGRAMACION
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Software de Programación Control FPWIN Pro

• Permite programación en cinco lenguajes de
  programación (Diagrama de contactos o Ladder,
  Lista de instrucciones, Diagrama de bloques de
  funciones, Diagrama secuencial, Texto
  estructurado)
• Diseñado bajo la norma IEC 61131-3
• Programación del PLC mediante Proyectos
• Permite monitorización del programa en ejecución
• Monitoreo de variables y registros internos del
  PLC
• No tiene simulación

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DESVENTAJAS DEL SISTEMA SCADA

• En caso de falla del computador o su sistema, la
  pérdida del valor de referencia del o los lazos
  de control.
• Se requiere de personal calificado que pueda
  diseñar y modificar programas de optimización,
  con dominio de modelos físicos-económicos.

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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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SOFTWARE DE PROGRAMACION P-CIM

• P-CIM es una poderosa interface hombre maquina
  (HMI) de supervisión, control y adquisición de
  información (SCADA) que proporciona alarmas
  integradas y monitoreo de eventos así como la
  adquisición, análisis y presentación de la
  información.
• P-CIM recopila constantemente información de la
  planta en tiempo real, la almacena y procesa en
  la base de datos, evalúa y genera armas, brinda
  información a los operadores de la planta,
  supervisores y gerentes y puede emitir
  instrucciones a los PLCs en las planta.
• P-CIM contribuye a facilitar una eficiente
  fabricación al aumentar la fabricación al
  aumentar la productividad de la planta

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ARQUITECTURA DE P-CIM
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(No Transcript)
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(No Transcript)
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EDITOR DE ANIMACIONES
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COMANDOS DE ACCION
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SOFTWARE DE PROGRAMACION WEB-SERVER
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