Diseño e Implementación de un módulo de caudal controlado por PLC y supervisión de proceso mediante SCADA

Abstract

El presente trabajo de investigación tiene como finalidad proporcionar al Centro de Automatización del Programa Profesional de Ingeniería Mecánica, Mecánica Eléctrica y Mecatrónica (CAIME) un Módulo Didáctico de Control de Flujo de tal manera que sea funcional y utilicen el aprendizaje de quienes realizan Prácticas de Control y Procesos de Automatización. El Diseño del Módulo fue desarrollado tomando en cuenta los aspectos de Automatización y Control, en este caso existen tres componentes fundamentales los que forman un Sistema en Lazo Cerrado, El Controlador Lógico Programable (PLC) cuya función es la de controlar el Proceso, El Variador de Velocidad el cual cumple la función de Accionador y la Pantalla HMI que cumple la función de Visualización del proceso. El funcionamiento del Proceso consiste en generar un valor deseado (SET POINT) que será ingresado en el PLC, conjuntamente a ello se tendrá un valor medido proveniente del sensor de caudal, ambos valores tienen que experimentar un proceso de regulación de tal forma que el Valor Medido sea similar o casi aproximado al Valor Deseado , ante ello el PLC enviará una señal hacia el Variador de Velocidad el cual realiza el preaccionamiento de la Electrobomba la cual entrega la cantidad de fluido necesario en el sistema. El sistema utilizará un Controlador Proporcional Integral Derivativo – PID el cual será programado en el PLC, para fines del Control de Flujo. Para garantizar el correcto funcionamiento del sistema se requiere que los parámetros del Controlador PID que son las constantes Kp (Constante Proporcional) y Ti (Constante Integral) tengan los valores óptimos y de esta forma hacer que el sistema funcione acorde a las condiciones de trabajo. Para garantizar el correcto funcionamiento de la Electrobomba esta requiere tener líquido en la succión por lo que se ha utilizado un Sensor de Proximidad PNP que permita garantizar en nivel de agua a la entrada de la Electrobomba. El Módulo ha sido desarrollado considerando la Didáctica que será empleada para su Uso, Seguridad, Ergonomía y la Interacción Máquina – Operador. Teniendo en cuenta estas consideraciones el presente trabajo de investigación se divide de la siguiente manera: CAPÍTULO I “PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA” : El Capítulo inicia con la identificación del problema, cuyas interrogantes deberán ser respondidas en el proceso de la investigación, precisando con claridad del caso las variables del estudio para facilitar la desarrollo de las mismas, siendo en este caso el diseño de un Módulo Didáctico de control de CAUDAL como variable dependiente y los factores estimados de medición y control de Caudal en base al PLC como variable independiente, para luego precisar los objetivos del estudio y la hipótesis correspondiente que será contrastada con los resultados del trabajo de investigación. CAPÍTULO II “MARCO TEÓRICO”: Se ha considerado un Marco Teórico el cual está relacionado fundamentalmente a tres factores; la automatización, manejo de los controladores Lógicos programables y el control de CAUDAL. CAPÍTULO III “DISEÑO DEL MÓDULO”: En cuanto a lo referente al Diseño del Módulo se considerará el proceso de construcción del mismo y la selección y descripción de uso de los componentes que integran el diseño. CAPÍTULO IV “DISEÑO EN EL SOFTWARE Y CONFIGURACIÓN DE DISPOSITIVOS’’ Referente al diseño del programa se implementará el programa y la configuración de todo el proceso a desarrollar tanto para el PLC, El Variador de Velocidad y la Supervisión y Monitoreo mediante un Software SCADA, en este Capítulo cabe resaltar que se elaborará una guía de uso para que el proceso pueda ser controlado en circunstancias futuras y permita al usuario tener un panorama más amplio del control mediante PLC. CAPÍTULO V “PRUEBAS Y RESULTADOS”: El Capítulo V contiene un compendio de pruebas y resultados que han sido realizadas y obtenidos en el espacio de tiempo, de acuerdo al progreso de la implementación del Módulo de Control de Caudal.