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Servicio Nacional de aprendizaje SENA PROGRAMACIÓN BANCO CONTROL DE PROCESOS PID

Tecnólogo en automatización industrial

Instructor: Ing. John Jairo Piñeros C.

Versión: 1 Página 1 de 12

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





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





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).





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.





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.





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).

../../Material%20apoyo/PID/S7-300/ACTIVIDAD%203.-%20Descripcion%20de%20la%20funcion%20%20FB41%20(CONT_C).pdf





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).





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.





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:

../../Material%20apoyo/PID/S7-300/OB35%20PROGRAMACION.pdf





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.





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





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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