Objetivos Utilizar los equipos y herramientas del laboratorio
para controlar una planta de nivel. Establecer la
comunicación entre la planta, el PLC y el controlador, con
Labview. Generar un aporte al contenido didáctico del
Laboratorio de Instrumentación industrial.
Estación RT 450 Montaje anterior Montaje final
Válvula de Control con posicionador
electroneumático Esquema de funcionamiento del
posicionador
Característica de Flujo Característica
instalada
Controlador industrial ABB
PLC Klockner Moeller
Labview Control Toolkit
Comunicación en la industria
Modelo OSI y Profibus
Profibus DP Capa física
Capa de Enlace – FDL Fieldbus data link
DP-V0. Transferencia cíclica de datos, diagnóstico
de estaciones, soporte de interrupciones, ficheros GSD. DP-V1.
Agrega comunicación acíclica de datos. DP-V2.
Permite comunicación entre esclavos.
OPC (Ole for Process Control)
La tecnología OPC se implementa en base a la arquitectura
cliente/servidor. El cliente solicita o llama al servidor, y el
proceso de comunicación básicamente consiste en la
codificación y decodificación de los datos para el
traspaso de datos entre el cliente y el servidor.
Implementación
Controlador Industrial
TABLA INSTRUMENTO Operación Remota Asignación
automática de los módulos Comunicación a
través de Profibus Dirección de Profibus esclavo
TABLA AI DEFINITION AI01 es una señal de corriente de 4 a
20 mA. Correspondencia lineal entre la señal de 4 a 20 mA
y el canal de entrada. Dimensión de AI01 %. Rango = 0 a
100 TABLA AO DEFINITION Q01 es una señal de 4 – 20
mA TABLA LOOP 1 Se configura al controlador como tipo lazo
simple, de salida continua y característica manual
directa. Se define al controlador como tipo PI, en donde la
variable controlada es la entrada. Se define una sola
señal de entrada, el error y el Set point, y el
número de decimales. Ruteo de señal de entrada y
salida. Definimos un solo setpoint local. Se configura el tipo de
Operación Manual y automática.
Desarrollo de interfaz Variables de Red de lectura Variablesde
Red de escritura – Configuración de Red Profibus – Enlace
a través de OPC
Comunicación de parámetros
OPC Cliente
PID en el PLC
Control con LabView Adquisición de datos
Parámetros de respuesta.
Escalón de SP: 50 a 60%, Kp=1, Ciclo=1.51ms Escalón
de SP: 50 a 60%, Kp=3 Escalón de SP: 50 a 60%, Kp=4
Escalón de SP: 50 a 60%, Kp=5
Escalón de SP: 50 a 60%, Kp=15 Escalón de SP: 50 a
60%, Kp=35
Escalón de ?SP = 10% Kp=5, Ti=0,5 min Mp=17,5% , ts=90s,
tolerancia= +-5% Escalón de ?SP = 10% Kp=5, Ti=5min Mp=5%,
ts=30s, tolerancia= +-5%
Respuesta con Kp=5, Ti=0,5. Respuesta con Kp=5, Ti=5
ABB PLC Labview
Controlador Industrial: Tiempo de ciclo de CPU : 50 ms Control en
el PLC: Tiempo de escaneo de señal de entrada (3ms) +
tiempo de ciclo de instrucción (5ms) = 8ms Control en
Labview: Tiempo de escaneo del PLC (3ms) + tiempo de ciclo de
Profibus (1 esclavo * (317bits de overhead + 11bits/byte*(40
bytes de entrada-salida))/1500Kbits/s = 0.5ms) +tiempo de update
de Labview (1ms)= 5ms
CONCLUSIONES La planta de nivel utilizada en este
proyecto, es un sistema físico en donde se hace necesario
un control por realimentación, debido a que un control
manual (el cual consistiría en obtener niveles deseados
fijando una apertura de válvula predeterminada), posee las
limitaciones de vulnerabilidad frente a perturbaciones y una
constante de tiempo en lazo abierto muy grande. Al finalizar este
proyecto se puede verificar que los objetivos comunes de las
redes industriales son: la reducción en los costos de
cableado, facilidad de expansión de conexiones futuras,
opción de mayor transporte de información de los
instrumentos, el control descentralizado (el control y
procesamiento de señales se reparte entre varios
dispositivos), y el monitoreo general de un proceso. El
uso del OPC ha permitido trabajar con varias herramientas de
hardware y software de distintos fabricantes, de una manera
transparente y confiable. La sintonía de los
parámetros PID constituye una tarea que involucra el
conocimiento general del comportamiento de la planta y la
influencia particular de cada uno de los parámetros en la
respuesta del sistema. El contenido didáctico de la
estación de entrenamiento Gunt RT 450, básicamente
abarca tres aspectos: Instrumentación (conexión de
sensores, acondicionamiento de señal), Comunicación
industrial (Profibus, OPC, tarjetas de adquisición), y
Control de procesos (análisis general de sistemas
físicos, sintonía de reguladores).
La comunicación en modo acíclico de Profibus DP,
permite disminuir el tiempo de ciclo del bus, puesto que ciertos
parámetros sólo se transmitirán cuando el
usuario lo requiera, reduciendo así el número de
bytes por ciclo que se transportan. El software Labview
constituye una herramienta completa para el diseño y la
implementación del control de un proceso, abarcando todo
las etapas involucradas: adquisición de señales,
identificación de sistemas, análisis de sistemas,
diseño de controlador, simulación y control en
tiempo real.
RECOMENDACIONES Se recomienda hacer pruebas a los equipos
e instrumentos, para la verificación de los valores de los
parámetros indicados en la placa, puesto que los manuales
pueden contener errores. Cuando se pretende controlar una planta,
es indispensable realizar pruebas de la magnitud de los efectos
que acarrean los cambios en las entradas del sistema. Se deben
plantear aplicaciones que involucren el aprovechamiento de todas
las funcionalidades del PLC y el controlador industrial.
Implementar diferentes formas de comunicación, como por
ejemplo: Red de PLC´s mediante el protocolo Suconet, propio
del PLC Klockner Moeller. Publicación en la Web de un
panel frontal de un VI. Configuración de OPC remoto. Usar
un sensor de presión en la planta de nivel, como una
variante de la forma de sensar el nivel; estudiar el control en
cascada caudal – nivel. Proceder a hacer una limpieza
periódica del sistema de tuberías y reservorio del
tanque, y hacer una prueba utilizando refrigerante anticorrosivo
como líquido de trabajo, para de esa manera evitar el
óxido.