Automatización y Control del Proceso sobre Planta Didáctica de Mezclado Térmico Automatizada Mediante un Sistema de Control Distribuido
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En los últimos años el control de los procesos se ha incrementado, haciendo presencia en distintos entornos industriales, como en los procesos de control de nivel y temperatura en tanques de mezcla de gases y líquidos con características especiales, dependiendo de la aplicación del proceso. En esta investigación, fueron llevadas a cabo las actividades de mantenimiento, automatización, y el control de nivel y temperatura para un proceso de mezcla industrial. El mantenimiento fue realizado para dar disponibilidad a los equipos de campo, siendo necesaria la limpieza de tuberías, y el reemplazo de los elementos defectuosos. Además, se implementó la automatización del proceso de mezcla a través del DCS Honeywell HC900, permitiendo la implementación de parada en el estado inicial, modo reparación, de producción normal, parada de emergencia, entre otros, mediante el lenguaje de bloque de funciones (FBD). Se implementó un sistema SCADA para la supervisión del sistema en tiempo real y el monitoreo de alarmas por fallas en sensores y actuadores. Por último, se implementó un sistema de control que tiene como objetivo mantener la temperatura y el nivel del agua en los puntos de consigna establecidos. Los controladores fueron diseñados como sistemas SISO (Single Input- Single Output) debido a la fuerte correlación de las variables acopladas establecidas. (H/Qc y T/Qh). Los modelos de proceso se establecieron mediante pruebas experimentales por superposición y aproximaciones a los datos obtenidos con la Toolbox "SisoTool" del software Matlab. El proceso industrial se realizó en condiciones reales integrando la automatización del sistema y los controladores de temperatura y nivel diseñados.
Se validó el control del proceso de mezcla mediante su implementación en tiempo real, garantizando los valores de tiempo de asentamiento y sobreimpulso deseados, además de rechazar la perturbación generada por los caudales acoplados. Los datos de control se obtuvieron mediante DCS. El DCS se encargó de automatizar el proceso, permitiendo la supervisión a través del sistema SCADA y la operación automatizada en condiciones seguras, siendo clave el mantenimiento correctivo y preventivo al momento de garantizar el funcionamiento de los elementos de la planta y poder supervisar las variables del proceso.
Abstract
Processing control has increased in recent years, being presented in many industrial processes, as the mixing process of gas and liquids for level and temperature control of a tank with specific features provided depending on the application of the process. In this research, the maintenance, automation, and temperature and level control for an industrial mixing process were developed. Maintenance was realized to guarantee the safety of the process, being necessary to clean the pipes, and replacing elements present with failures. Besides, an automation process using the GEMMA and GRAFCET guidelines was implemented through a Honeywell HC900 DCS, allowing the implementation of stops in the initial state, preparation mode, normal production, emergency stop, among others, being programmed in function block diagram language. A SCADA system was implemented for real-time supervision of the system and display of alarms caused by sensors or actuators failures. Finally, a control system that aims to maintain the temperature and level of the water at the setpoints established was implemented. The controllers were designed as SISO systems due to the strong correlation of the coupled variables established (H/Qc and T/Qh). Process models were established through experimental tests by superposition and approaching the data got with the toolbox SISOTOOL of the software Matlab. The industrial process was carried out under real conditions by integrating the automation of the system and the temperature and level controllers designed.
The control of the mixing process was validated through its implementation in real-time, guaranteeing the desired settling and overshoot time values, in addition to rejecting the disturbance generated by the coupled flows. Control data were obtained by DCS. The DCS was in charge of automating the process, allowing supervision through the SCADA system and automated operation in safe conditions, corrective and preventive maintenance being key when guaranteeing the operation of the plant elements and being able to supervise process variables.
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Citación
Parra Camacho, L. C. y Rodríguez Bayona, A. F. (2022). Automatización y Control del Proceso sobre Planta Didáctica de Mezclado Térmico Automatizada Mediante un Sistema de Control Distribuido. [Trabajo de Especialización, Universidad Santo Tomás]. Repositorio Institucional.