Diseño e implementación de un módulo educativo para el control de temperatura, empleando controladores PI, PID y Predictor de SMITH

Abstract

El desarrollo de la presente tesis está orientada a demostrar y resolver problemas que se encuentran en el control de procesos de industriales. Actualmente se requiere la optimización de los sistemas de control, es por ello que se requiere profesionales que tengan aptitudes relacionadas al dominio de la instrumentación, automatización y control de procesos, las cuales están relacionadas a la ingeniería electrónica. Debido a la necesidad de obtener módulos educativos de control que complementen la formación profesional del estudiante, se propone desarrollar e implementar un sistema de control de temperatura de un tanque de agua. Para obtener la correcta regulación de temperatura del fluido, es necesario también la implementación de un sistema de control de nivel, ya que el modelamiento matemático, el sistema de temperatura dependerá de la masa existente de agua dentro del tanque. Dicho módulo permitirá conectarse a programas de control avanzado, en el cual se podrá implementar diferentes técnicas de control, y dar un análisis diferencial entre algunos tipos de controladores, como es el caso del control PI (Proporcional – Integrador), PID (Proporcional – Integrador - Derivador) y el controlador PI dentro de la estructura del PS (Predictor de Smith). El controlador PI dentro de la estructura de un PS es usado comúnmente en sistemas que cuentan con retardos de tipo dominante. Actualmente en el mercado local existe equipos sofisticados que cumplen los requisitos para formar parte de un módulo educativo, sin embargo, estos tienen un elevado precio. Es por ello que en el presente trabajo se considera el factor económico para la elección del sistema de instrumentación. La programación del sistema de control se realizó utilizando Simulink, a través de la comunicación Modbus TCP/IP. Adicionalmente se desarrolló una interfaz de usuario, la cual permite visualizar los parámetros importantes y el comportamiento de la variable proceso, así como el control de otros factores que involucran a la respuesta del sistema de control.