Servicio Nacional de aprendizaje SENA PROGRAMACIÓN BANCO CONTROL DE PROCESOS PID
Tecnólogo en automatización industrial
Instructor: Ing. John Jairo Piñeros C.
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1. IDENTIFICACION DE LAS ACTIVIDADES
REGIONAL: META CENTRO DE FORMACIÓN: Industria y Servicios de V/cio FECHA: 3-OCT-2011
PROGRAMA DE FORMACIÓN: Automatización Industrial Código: 150586
PROYECTO Bancos De Practica Para El Laboratorio De Instrumentación y Procesos Industriales
COMPETENCIA ASICIADA 290201082 - Gestionar la automatización y el mantenimiento de máquinas y procesos industriales
RESULTADOS DE APRENDIZAJE:
Realizar montajes con equipos para automatización.
Levantar planos y esquemas de máquinas y procesos industriales automatizados, de acuerdo a las normas técnicas
PLANTA DIDACTICA No. 1
2. INTRODUCCIÓN En general, cuando las cargas son motores que accionan máquinas u otros tipos de receptores que requieren un funcionamiento automático o semiautomático, o cuando la orden de funcionamiento se les debe impartir desde un lugar distinto al de su instalación se requiere de un conocimiento amplio en el montaje y puesta en marcha de aparatos de maniobra eléctricos.
3. PLANTEAMIENTO DE LAS ACTIVIDADES Y ESTRATEGIAS DE APRENDIZAJE
Realizar el control de nivel, presión y temperatura en la planta didáctica No. 1 mediante lógica cableada y/o programada aplicando las normatividad vigente en Colombia (RETIE, NTC2050 e ISA–5.1), colocando a prueba la capacidad de análisis, diseño y ejecución del aprendiz, preparándolo para enfrentar problemas reales presentes en la industria. 4. LISTA DE CHEQUEO ACTIVIDADES
No. LISTA DE CHEQUEO CUMPLE SI/NO
1 Realiza planos eléctricos y diagramas P&ID, mediante software de diseño asistido por computador, en concordancia con las normas NTC2050 e ISA–5.1.
2 Caracteriza los instrumentos, válvulas y dispositivos eléctricos presentes en la planta didáctica con fichas técnicas realizadas por el fabricante.
3 Realiza cálculos técnicos de volumen, caudal y presión de los tanques presentes en la planta didáctica graficando en el tiempo cada una de las variables y utilizando unidades del sistema internacional.
4 Realiza montaje para el control de nivel, temperatura y presión de la planta de acuerdo con los parámetros solicitados en la presente guía.
5 Utiliza la pinza amperimetrica para la medición de tensión, corriente y continuidad
6 Realiza un listado de instrumentación, tuberías y dispositivos eléctricos de la planta de acuerdo con las normas y simbología ISA–5.1
7 Realiza informes técnicos de acuerdo con los formatos establecidos en clase por el instructor.
8 Utiliza elementos de protección personal acordes a la tarea a realizar
9 Cumple con los protocolos para el manejo de los residuos generados durante la operación de la planta didáctica.
OBSERVACIONES:
NOMBRE APRENDIZ FIRMA FIRMA INSTRUCTOR
NOMBRE APRENDIZ FIRMA
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ISOMETRICO BANCO CONTROL DE PROCESOS
DIAGRAMA P&ID BANCO CONTROL DE PROCESOS
TK100
P100
LV100APIT
100
FE
FIT
101
LCV100C
I103
TK101
TT
103
LCV101
LS
100
SZ
100
PLC
1
FY
101
AS
LSH
101
LSL
101
TK102
LIT
101
P102
LCV103A
LCV103B
LCV102B
LCV103C
LCV100B
LSH
102
LSL
102
R
LV100DDESFOGUE
TT
102
TIC
102
PLC
2
4-20mA
PLC
1
PLC
1
Lazo
control
Flujo
Circuito agua
Caliente
Lazo
control
Presión
Lazo
control
Nivel
Lazo control
Temperatura 1
PLC
1
0-10V
3-15PSI
4-20mA 4-20mA
0-10V
PROCESO
CIRCUITO DE
LLENADO Y
DESAGUE
Lazo control
Temperatura 2
RELE
OH
MIO
S
mV
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BANCO CONTROL DE PROCESOS
La maqueta didáctica para el control de cuatro variables cuenta con interacción de cinco (5) lazos de control donde
se manejan cada una de las variables. Estas se encuentran identificados bajo las normas de la Sociedad Americana
de Instrumentación (ISA), concretamente la norma ISA-S5.1-84.
Para las prácticas planteadas a continuación realizar las siguientes actividades utilizando el formato de
presentación de informes propuesto en clases anteriores:
1. Programar el variador de velocidad para encender la bomba y controlar la velocidad desde el PLC (Manual
Variador) y completar la siguiente tabla:
PARAMETROS CONFIGURADOS DEL VARIADOR MICROMASTER 440
PARAM FUNCION VALOR
P0003 Nivel de acceso de usuario 1
P0004 Filtro de parámetro 0
P0010 Parámetro de puesta en marcha 1
P0100
P0304
P0305
P0307
P0310
P0311
P0700
P1000
P1080
P1082
P1120
P1121
P3900
FOTO DE LA PLACA DEL MOTOR
La selección del funcionamiento del sistema (inicio, parada, selección de programa) se realizara por medio de la
pantalla táctil en la cual se podrá visualizar el estado de las válvulas, transmisores y de las bombas (Direcciones
PLC).
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REGULACIÓN DEL CAUDAL MEDIANTE EL CONTROL DE LA APERTURA DE LA VALVULA
Para la programación del PID se deben seguir las siguientes instrucciones:
2. PROGRAMACIÓN DE LA ALARMA CÍCLICA OB 35 Y DEL BLOQUE DE ARRANQUE OB 100
2.1. BLOQUE OB35: Tal y como se puede ver en las dos siguientes imágenes, nos prepararemos para insertar el bloque OB35 en el formato KOP.
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Se debe configurar el hardware para que la alarma cíclica se ejecute cada 20 ms.
2.2. Insertaremos la función FB41 (CONT_C) que se encuentra en la librería Standard Library – PID Control
Blocks.
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A continuación, nos preguntará si queremos crear la DB de instancia asociada a esta función. Le responderemos que sí y le daremos un nombre, por ejemplo, DB41.
Tal y como lo hemos visto antes, resulta muy interesante ponerle un nombre simbólico, de este modo, todos los parámetros que guarda esta DB aparecen con el nombre simbólico.
En las entradas y salidas de esta función FB41 definiremos los parámetros necesarios; se trata de PV_PER, LMN_PER y COM_RST.
Estos parámetros constituyen, por así decirlo, la “conexión” entre el proceso, la tarjeta analógica y el regulador. Recordemos la configuración del hardware:
PV_PER = PEW752 (dirección de la entrada analógica a la que está cableado el sensor).
LMN_PER = PAW752 (dirección de la salida analógica a la que está cableado el actuador).
COM_RST = “Reset” (Bit que utilizaremos para resetear el FB). Normalmente, el bit para resetear se programa en el bloque OB100.
Los demás parámetros se podrán leer y escribir en la DB correspondiente (VER PARAMETROS).
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2.3. PROGRAMACION BLOQUE OB100: En la siguiente imagen se muestra la programación del bit necesario para resetear el regulador en el bloque OB100:
En el primer segmento, el bit M0.0 lo fijaremos en “1” (M0.0 le asignaremos el nombre simbólico “reset”).
En el segundo segmento tan solo llamaremos a la función FB41, introduciendo el valor del bit
“reset” en el parámetro COM_RST. Esta acción pone en cero los valores de salida del regulador (lo
resetea).
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En el 3.er segmento, el bit M0.0 lo fijaremos en “0”. Así, en la ejecución del bloque OB35 seguirá con su funcionamiento normal.
Después de programar todos los bloques, los transferiremos a la CPU, y comprobaremos que no nos da ningún error.
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3. PARAMETRIZACIÓN DEL REGULADOR FB41
3.1. TABLA DE SIMBOLOS: adicionar las siguientes variables en la tabla de símbolos del Simatic Manager.
SIMBOLO DIRECCION TIPO COMENTARIO PID FB41
//Variables entrada del PID para control de caudal o presion
PID AUTO ON M 0.5 BOOL activamos la subrutina del PID y la lectura de la variable por la periferia
PVPER_ON
RESET M 27.0 BOOL reset del PID en el bloque OB100 COM_RST
PID MAN M 27.1 BOOL control manual PID MAN_ON
Prop ON M 10.0 BOOL activar ganancia proporcional (P) P_SEL
Integ_ON M 10.1 BOOL activar tiempo Integral (I) I_SEL
Deriv_ON M 10.2 BOOL activar tiempo derivativo (D) D_SEL
SP CAUD/PRESION PID MD 62 REAL set point del controlador PID SP_INT
CAUD/PRES IN PID MW 50 WORD entrada del valor análogo al PID (se transfiere el valor de la variable análoga a esta memoria)
PV_PER
Prop Ganancia MD 12 REAL Ganancia variable Proporcional GAIN
tiempo integral MD 16 TIME valor tiempo integral Ti
tiempo derivativo MD 20 TIME valor tiempo derivativo TD
fact normalizacion MD 56 REAL factor de normalización PV_FAC
//Variables Salida del PID para control de caudal o presión
FY101 PQW 800 INT control apertura/cierre válvula proporcional LMN_PER
//otras variables
SP PRESION PID MD 66 DWORD set point presión
SP CAUDAL PID MD 52 REAL set point caudal
APERTURA VALVULA MD 100 REAL Escalizado del porcentaje de apertura de la válvula (HMI)
CAUDAL MD 110 REAL valor de caudal escalado para mostrar en HMI
PRESION PID AUT MD 114 REAL valor de presión escalado para mostrar en HMI
pid posicion valvula MD 196 REAL valor de apertura válvula escalado para mostrar en HMI
VEL VARIADOR MD 130 REAL velocidad de la bomba
3.2. PARAMETRIZAR EL PID (REGULADOR FB41): Tal y como se puede apreciar en todo el bloque, todo los
parámetros se pueden clasificar en dos grupos (VER EJEMPLO DE PORGRAMACION).
Los parámetros de la izquierda del bloque serán las “ENTRADAS” de la función: algunos sólo son de lectura, por
ejemplo, el valor del sensor (PV_PER), otros son de lectura y escritura GAIN (Kp), los habituales parámetros Ti y
Td, los límites, la configuración del PID, los valores de normalización etc.
En cambio, todos los parámetros de la derecha son “SALIDAS” del bloque de funciones y, en este caso, todos
serán sólo de lectura. La función nos devolverá toda la información de la regulación que esté realizando, por
ejemplo, el porcentaje de salida del regulador (parámetro LMN) o el valor de la señal analógica que va al
actuador correspondiente (parámetro LMN_PER), realizar la programación tal como se ilustra a continuación:
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Bloque OB35: Programación FB41
Bloque OB35: PARAMETRIZACION FACTOR DE NORMALIZACION: el caudal máximo es 20 Lt/min (20/100=0,2) por tal razón el factor de normalización es 0.2
Bloque OB1: inicio y Velocidad del Variador: la velocidad de la bomba debe ser constante (40 Hz), el agua debe recircular entre los dos tanques y si se alcanza el nivel máximo en el tanque superior se debe apagar la bomba.
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Bloque OB35: Escalización del caudal y porcentaje de apertura de la válvula para mostrar en HMI
3.3. CONFIGURACION PANTALLA TÁCTIL (HMI): con el objetivo de ingresar los parámetros PID se debe realizar
la configuración una pantalla táctil en donde se puedan activar e ingresar los parámetros proporcional,
integral y derivativo, (el tiempo integral debe ser ingresado con decimales) así como graficar las siguientes
variables:
Set point caudal: valor ingresado por el usuario en la HMI (Lt/min), variable MD62
Variable Controlada: Apertura de la valvula (%), variable MD196
Variable medida, Caudal: valor del FIT100 (Lt/min), variable MD110
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REGULACIÓN DEL CAUDAL MEDIANTE EL CONTROL DE LA VELOCIDAD DE LA BOMBA
Realizar la programación del PID para regular el caudal por medio de la velocidad de la bomba, se debe seguir el
procedimiento anterior, con la diferencia que la válvula estará abierta al 80% y la velocidad de la bomba será
variable entre 0 y 60Hz.
De acuerdo con los ejercicios anteriores responder las siguientes preguntas:
Cual es el efecto de la variable proporcional en un sistema PID?
Cual es el efecto de la variable Integral en un sistema PID?
Cual es el efecto de la variable derivativa en un sistema PID?
Anexar fotos de la pantalla táctil en donde se observe la sintonización realizada al PID
Los valores hallados para el control del sistema PID en los cuales el sistema fue estable fueron:
REGULACION PID GANANCIA PROPORCIONAL (Kp)
TIEMPO INTEGRAL (Ti)
TIEMPO DERIVATIVO (Td)
CAUDAL VS AREA
CAUDAL VS VELOCIDAD
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