Diseño e implementación de un módulo de control de nivel de líquido usando un variador de velocidad sinamics V20 y arduino para la adquisición de señales mediante comunicación Modbus RTU y TCP

Abstract

En la industria actual, la adquisición de señales eléctricas, la comunicación de estas usando estándares de comunicación industrial y su uso para realizar sistemas de control automático son herramientas presentes en todas las industrias de la automatización y control, orientadas a satisfacer los requerimientos de la industria moderna. El presente trabajo buscó una estrategia de control óptima para un sistema de suministro de agua utilizando un variador de velocidad Sinamics V20 conectado al motor de una bomba centrífuga. El control del sistema está a cargo del PLC Siemens S7 – 1200. El sistema consta de un tanque de suministro para agua de altura H(t), el nivel del tanque se mide con un sensor ultrasónico que entrega el valor real del nivel en el reservorio. La comunicación entre el PLC y el variador se hizo mediante el protocolo MODBUS RTU, así mismo, la señal de nivel será procesada por un microcontrolador Arduino y este a su vez se comunica con el PLC a través del protocolo de comunicación MODBUS TCP, siendo en ambos casos el PLC el maestro y el variador y el controlador Arduino esclavos. Adicionalmente, se desarrolló un HMI que permite el monitoreo en tiempo real de los parámetros del sistema, así como el cambio de la consigna y creación de ventanas de iteración amigables para el monitoreo del módulo. Para poder encontrar la mejor estrategia de control, se realizaron pruebas experimentales en el módulo, obteniendo repuestas óptimas tanto para cambios en la referencia de tipo escalón como a perturbaciones dentro del sistema. Palabras Claves: Control de nivel de agua, MODBUS, RTU, TCP, variador de velocidad, Arduino, PLC.