Vol. 17 Núm. 2 (2018): Revista UIS Ingenierías
Artículos

Implementación de control PID de nivel en laboratorio usando PLC Siemens S7-300

Armando Simmonds-Mendoza
Universidad del Atlántico
Nehider Cabrera-Londoño
Universidad del Atlántico
Neimir Berdugo-Barandica
Universidad del Atlántico
Javier Roldán-Mckinley
Universidad del Atlántico
Eugenio Yime-Rodríguez
Universidad del Atlántico

Publicado 2018-06-12

Palabras clave

  • Control de nivel,
  • PID,
  • S7-300,
  • instrumentación industrial

Cómo citar

Simmonds-Mendoza, A., Cabrera-Londoño, N., Berdugo-Barandica, N., Roldán-Mckinley, J., & Yime-Rodríguez, E. (2018). Implementación de control PID de nivel en laboratorio usando PLC Siemens S7-300. Revista UIS Ingenierías, 17(2), 159–178. https://doi.org/10.18273/revuin.v17n2-2018015

Resumen

Se detalla la implementación de un controlador PID didáctico para el control de nivel de agua. El hardware integra una bomba centrífuga, tuberías y elementos conectores varios, válvulas de flujo, una válvula proporcional DANFOSS, un sensor ultrasónico de nivel FLOWLINE DL10 y usando Simatic WinCC en un PLC Siemens S7-300. Los parámetros del proceso fueron determinados experimentalmente y utilizados para calcular los valores de las ganancias PID ante una entrada tipo escalón. Se dedujo la ecuación ideal del proceso, usada como planta en un modelo del sistema ideal en Simulink, y su respuesta fue comparada con la experimental. Bajo condiciones de apreciables cambios en la consigna, el control tipo proporcional P muestra el mejor desempeño representado en un rápido tiempo de respuesta. El tipo de control PID mostró ser ventajoso cuando se trata de mantener la variable controlada cerca al punto de consigna, o de seguir pequeños cambios en el set point; la abertura de la válvula requiere un poco más de tiempo para set points relativamente grandes.

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Referencias

  1. Asociación Colombiana de Ingenieros Eléctricos, Mecánicos y Afines, ACIEM. Áreas de Formación de los Ingenieros, Capítulo 10: Formación Específica de los Ingenieros Mecánicos, 2006.
  2. K. Ogata, Ingeniería de control moderno, 3a ed. México: Ed Pearson, 1998, pp. 1-10.
  3. C. Smith y A. Corripio, Control automático de procesos, teoría y práctica, 1a ed. México: Ed Limusa, 1991, pp. 1-418.
  4. V. Alfaro, “Actualización del método de sintonización de controladores de Ziegler y Nichols”, Ingeniería, vol. 15, no. 1-2, pp. 39-52, 2005. [PDF]. Disponible en: http://eie.ucr.ac.cr/uploads/file/documentos/pub_inv/articulos/valfaro05A.pdf
  5. K. Aström and T. Hägglund, PID controllers: Theory, design and tuning, 2a ed. USA: Instr. Soc. Of America, 1995. [PDF]: Disponible en: https://aiecp.files.wordpress.com/2012/07/1-0-1-k-j-astrom-pid-controllers-theory-design-and-tuning-2ed.pdf
  6. S. Martineau et al., “Four-term bilinear PID controller applied to an industrial furnace”, Control Engineering Practice, vol. 12, pp. 457-464, 2004.
  7. A. Hoshinoa et al., “Improved PID method of temperature control for adiabatic demagnetization refrigerators,” Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, vol. 558, no. 2, pp. 536-541, Mar 2006. [PDF]: Disponible en: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0168900205024708
  8. K. Chih-Cheng, C. Chin-Wen, and F. Rong-Fong, “The self-tuning PID control in a slider–crank mechanism system by applying particle swarm optimization approach”, Mechatronics, vol. 16, pp. 513-522, Dec 2013. [PDF]: Disponible en: http://www.kyu.edu.tw/93/95paper/v8/95-032.pdf
  9. E. Richmond, “Diseño y construcción de una interfaz de control de nivel, temperatura y flujo de agua en un tanque para uso en prácticas de laboratorio”, Pregrado, Ing. Química, Univ. Rodrigo Facio, San José, Costa Rica, 2009.
  10. J. Miranda, “Aplicación de los algoritmos PID a un controlador lógico programable”, Pregrado, Ing. Eléctrica, Universidad De Costa Rica, Costa Rica, 2004.
  11. P. Mesa, “Implementación de un PLC en un sistema de regulación PID para el control de procesos de nivel, presión, temperatura, y velocidad”, Pregrado, Ing. Mecánica, Univ. Central de Venezuela, Venezuela, 2004.
  12. M. Méndez y P. Erazo, “Implementación de un banco de pruebas para el control de nivel de líquidos en el laboratorio de instrumentación industrial de la Facultad de Mecánica”, Pregrado, Ing. de Mtto., Escuela Superior Politécnica de Chimborazo, Riobamba, Ecuador, 2014.
  13. O. Ardila, “Diseño, construcción y puesta en marcha de un sistema de control multiproceso”, Pregrado, Ing. Química, Universidad de los Andes, Bogotá, Colombia, 2004.
  14. M. Gómez, G. Zabala y J. Dávila, “Uso de Labview para sistemas de control en ingeniería química”, DYNA, vol. 78, no. 169, pp. 150-157, Oct 2011.
  15. O. Gil y D. Robayo, “Diseño, construcción y control de un sistema de almacenamiento de liquidos de segundo orden”, Tecnólogo, Tecnología Eléctrica, Univ. Tecnológica de Pereira, Pereira, Colombia, 2011.
  16. C. Peñaranda, W. Silva y E. Gómez, “Instrumentación y control de nivel para un sistema de tanques acoplados en el laboratorio de control e instrumentación de E3T-UIS”, Pregrado, Dept. de Ings. Eléct. y Electrónica, Univ. Industrial de Santander, Bucaramanga, Colombia, 2014.
  17. D. Souran et al., “A Performance Comparison of Classical PID, Type-l and Type-2 Fuzzy Controller in a Three Tank Level Control System,” RoMA-IEEE Int. Symp. on Rob. and Manuf. Automation, Kuala Lumpur, Malasya, 2014, pp. 86-91.
  18. A. Ikhlef et al., “Online PID Control of Tank Level System,” EDUCON-IEEE, Abu Dhabi, United Arab Emirates, 2016, 281-284.
  19. Flow Equations for Sizing Control Valves, ISA-75.01.01, 2012.
  20. Masoneilan control valve sizing handbook- Masoneilan control valves bulletin 7(00), DRESSER, UK, 2000.
  21. V. Karade, A. Shinde, and P. Pol, “Control valve coefficiente testing,” Int. Journal of Innovative Research in Techn., vol. 2, no. 6, Nov 2015.
  22. EchoPod DL10-Ultrasonic Level Transmitter, FLOWLINE, Los Alamitos, CA, USA, 2015, pp. 1-2.
  23. A. Creus, Instrumentación Industrial, 8a ed. México: Editorial Alfaomega, 2010.
  24. Proportional solenoid valves 2-way servo-operated
  25. type EV260B, DANFOSS, Nordborg, Dinamarca, 2014, pp. 1-8.
  26. Effective visual communication for graphical user interfaces, Worcester Polytechnic Institute, USA, 2006. [PDF]. Disponible en: http://web.cs.wpi.edu/~matt/courses/cs563/talks/smartin/int_design.html
  27. D. Stone, et al., User interface design and evaluation, 1a ed. Open University Ed.: Morgan Kaufmann, 2005, pp. 1-704.
  28. Diseño de pantalla, Universidad Politécnica de Cataluña, 2010. [PDF]. Disponible en: http://www.epsevg.upc.edu/hcd/material/lecturas/pantalla.pdf