Diseño e implementación de bloques de control predictivo basado en modelos para procesos industriales de una planta multipropósito

Abstract

Actualmente el controlador más utilizado en la industria es el PID por su facilidad de uso y por controlar la mayoría de los procesos. Por otro lado, el segundo más utilizado es el controlador predictivo por tener un mejor rendimiento de control con respecto al PID dándole a las empresas una mayor productividad a sus procesos. Por ello las industrias de automatización han desarrollado módulos y plataformas de control en respuesta a las mejoras y requerimientos del mercado. Sin embargo, estos son altamente costosos lo cual dificulta su adquisición por parte de todas las empresas para maximizar sus ganancias. Además, estas tecnologías de control predictivo son sistemas cerrados para alguna modificación, mejora o réplica en procesos similares pues protegen el diseño de cada fabricante, y a pesar de tener aproximadamente una década presente en el mercado aún no se ha desarrollado tecnología a bajo costo que permita adquirirlo por empresas de bajo poder adquisitivo que busquen mejorar la productividad de sus procesos. Por eso la motivación de este trabajo es diseñar e implementar bloques de control predictivo basado en modelos para procesos industriales presentes en la mayoría de los procesos de las empresas. Este trabajo también abarca estrategias de control validando su aplicación para procesos de control avanzado como lo realiza un PID o tecnologías de un control predictivo industrial. El diseño de estos bloques de control predictivo basado en modelos controla procesos de flujo, nivel, presión y temperatura. Posteriormente estos controladores son utilizados para realizar estrategias de control en cascada, razón y para un proceso multilazo de nivel y temperatura. Por otro lado, se controlan los mismos procesos usando el bloque de control PID industrial de Rockwell denominado PIDE para comparar los resultados del rendimiento de control con ambos controladores. El resultado obtenido es un toolbox de control predictivo basado en modelos similar a los existentes desarrollado por las grandes marcas de automatización como Rockwell, pero a menor costo y con un lenguaje de programación abierto. Los modelos matemáticos de los procesos se obtuvieron experimentalmente de la Planta Industrial Multipropósito para Control e Instrumentación, las lógicas de control se realizaron en un PLC ControlLogix del Módulo Industrial Multipropósito para Control y Supervisión del Laboratorio de Automatización en la Universidad de Ingeniería y Tecnología – UTEC y adicionalmente se desarrolló la identificación experimental de sistemas dinámicos para extrapolar la aplicación del diseño de los bloques de control predictivo basado en modelos a cualquier otro tipo de proceso existente.