Modulo De Control De Nivel

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERÍA INDUSTRIAL

INFORME DE LABORATORIO DE AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL

TEMA :

MÓDULO DE CONTROL DE NIVEL

DOCENTE : ING.QUISPE ROJAS JULIO

ALUMNO : NUÑEZ HUAMAN WALDIR

CICLO : VII

Pimentel, Noviembre de 2014

I. DESCRIPCION GENERAL DEL MODULO DE NIVEL

2.1 Medición de Nivel

El nivel es una variable muy importante en los procesos ya que está vinculada a la operación del equipo, al inventario, la logística y los costos. Lo más común es designar con nivel a la posición de la interface líquido-gas o sólido-gas.

Pero también se suele medir y controlar la interface líquido-líquido y líquido-sólido.

No existe algo así como “un medidor universal” que sea aplicable a todos (o la mayoría) de los casos. Cada situación debe ser cuidadosamente analizada, ya que existe un sinnúmero de condiciones a tener en cuenta como tipo de sólidos o fluido, agresividad física o química, existencia de espuma, ángulos de talud en sólidos, etc.

2.3 Tipos de medición de nivel

a). Medidores Continuos

Consiste en monitorear en tiempo real el nivel del tanque de almacenamiento.

Tecnologías de medición

RADIOMÉTRICO:

Se utiliza tanto para medición continua o discreta. El transmisor no entra en contacto con el material ni con el recipiente, tanto fuera o dentro de él. Se utiliza en contenedores de materiales o líquidos inflamables, venenosos o agresivos.

ULTRASÓNICO:

Se usan para la medición continua de nivel, suelen montársela través de la parte superior del recipiente o tanque.

Consiste en emitir un pulso de energía que viaja a la velocidad del sonido en el espacio de vapor que se encuentra por encima del líquido o polvo.

HIDROSTÁTICO:

Es utilizado para medición continua de nivel en tanques que contengan líquidos o barros, en la industria química, farmacéutica y alimenticia, como también en tratamiento de agua y aguas residuales.

MAGNETOSTRICTIVOS:

El medidor de nivel NMT de Kobold es un sensor contador controlado por flotador muy exacto para niveles de censado continuo.

El principio de medición se basa en la medida del tiempo de eco. Un alambre magnetostrictivo está tensado en el tubo de medición. Los pulsos de corriente se transmiten a través del alambre, generando así un campo magnético anular alrededor del alambre.

RADAR:

Los medidores radar a dos hilos ofrecen las ventajas de no tener partes móviles y no haber contacto con el líquido que se mide. La medición no se ve afectada por la temperatura, presión y densidad del producto.

b). Interruptores de Nivel.

Nos permiten saber el estado del nivel como mínimo y máximo.

Tecnologías de medición

PALETA ROTATIVA:

Los monitores de nivel de paleta rotativa sirven como interruptores límite para los materiales macizos, polvorientos, y granulados.

MEMBRANA:

Los monitores de nivel de la membrana permiten control económico del nivel de productos macizos en recipientes de almacenaje. Pueden ser utilizados para indicar estados llenos y vacíos y demanda de la carga para productos macizos, polvoriento y granulado

MAGNÉTICO:

Los interruptores de nivel magnéticos se utilizan para monitorear y controlar niveles de líquidos en recipientes. El flotador que se desliza, en el tubo contiene un imán de anillo cuyo campo magnético conmuta el contacto sellado de una manera no contactante

FLOTADORES:

Los esquemas de control de nivel se pueden implementar con por lo menos dos flotadores, donde uno funciona como contactor mínimo, y el otro como contactor máximo. El flotador contiene un cilindro hueco o una bola con un interruptor de mercurio integrado o micro contactó.

II. OPERACIÓN DEL MÓDULO DE NIVEL

A). MODO DE CARGA AUTOMATICA:

En este modo, el sistema inicia ubicando la válvula proporcional en la posición totalmente abierta, durante este tiempo de abertura de la válvula se desactivara el botón de control de la válvula proporcional por un tiempo de 35 segundos. Al darle la orden de inicio, el sistema empieza a bombear el líquido al tanque a una velocidad controlada. Una vez que se ha alcanzado el nivel del líquido predeterminado (setpoint leído con el sensor de nivel ultrasónico).

B). MODO DE CARGA MANUAL:

En este modo, el sistema inicia ubicando la válvula proporcional en la posición totalmente abierta, pero se le permite al usuario el control total del tablero para poder realizar el llenado del tanque T2 durante este proceso. Al darle la orden de inicio, el sistema empieza a bombear el líquido, a la velocidad indicada en el potenciómetro fijada por el usuario, hacia el tanque T2. Una vez que se ha alcanzado el nivel del líquido predeterminado (setpoint leído con un switch de nivel), se trata de conservar el setpoint pese a perturbaciones que el usuario pueda realizar con la válvula manual

4.1. ESQUEMA GENERAL DEL LAZO DE CONTROL

El Módulo de Control de Nivel consta de los siguientes equipos para llevar a cabo el control de dosificación:

• 1 Bomba tipo paleta centrifuga

• 1 Válvula proporcional automática

• 1 Sensor /Transmisor de Nivel

• 1 PLC

• 1 Supervisor - Controlador HMI

• Válvulas manuales de posición tipo bola

• 1 Tablero eléctrico

• Sistema de tuberías y accesorios

El sistema de control ha sido concebido de tal forma que el PLC, empleando un algoritmo PID, se encargue de controlar y mantener el valor de consigna de la variable del proceso (Nivel). El diagrama de bloques que representa el lazo de control es mostrado en el diagrama siguiente:

4.2. OPERACIÓN DE CARGA MANUAL

Condiciones previas para la operación:

Paso 1. Verificar que el sistema se encuentre desenergizado.

Paso 2. Revisar, que los tanques se encuentren vacios y totalmente libre de impurezas.

Paso 3. Asegurarse que las válvulas V0, V2, V4, V5 y V6 estén completamente cerradas.

Paso 4. Abrir la válvula V1

Paso 5. Conectar la salida de la válvula V1 a una toma de agua y abrir para llenar el tanque de carga T1

Paso 6. Una vez llenado el tanque a un nivel entre los dos sensores de nivel bajo y alto (Para no habilitar el límite superior del tanque), cerrar la válvula V1.

OPERACIÓN:

Paso 1.Conectar la alimentación del módulo a la línea trifásica de 220 VAC.

Paso 1. Abrir el tablero de control y subir las Llaves Trifásica, termo magnéticas, el interruptor diferencial a ON y poner a START el guarda motor para energizar el sistema.

Paso 2. Cerrar el tablero y fijar el selector en LOCAL. Estas acciones fijan las condiciones necesarias para controlar el nivel controlando directamente la velocidad de la bomba desde el Potenciómetro de CONTROL MANUAL en el tablero.

Paso 3. Presionar el pulsador de ARRANQUE MANUAL para arrancar el sistema.

Paso 4. Realice el control manualmente a través del potenciómetro CONTROL MANUAL Puede Ud. llevar el sistema al nivel Deseado dentro del rango de trabajo (0 – 35 cm) de forma manual.

Paso 5. Cuando haya terminado detenga el sistema usando el pulsador PARADA MANUAL y finalmente vuelva el Selector a la posición 0.

Paso 6. Finalmente si ya no va a seguir usando el Módulo baje las llaves trifásicas, termomagnética y el interruptor a OFF para desenergizar el sistema y desconecte la toma de alimentación trifásica.

4.3. OPERACIÓN EN MODO AUTOMÁTICO

Condiciones previas para la operación:

• Verificar que el sistema se encuentre desenergizado.

• Revisar, que los tanques se encuentren totalmente vacios y libre de impurezas.

• Asegurarse que las válvulas V0, V2, V4, V5 y V6 estén completamente cerradas.

• Abrir la válvula V1

• Conectar la salida de la válvula V1 a una toma de agua y abrir para llenar el tanque de carga T1

• Una vez llenado el tanque a un nivel entre los dos sensores de nivel bajo y alto (Para no habilitar el límite superior del tanque), cerrar la válvula V1.

OPERACIÓN:

• Conectar la alimentación del módulo a la línea trifásica de 220 VAC.

• Abrir el tablero de control y subir las Llaves Trifásica, termomagnéticas, el interruptor diferencial a ON y poner a START el guardamotor para energizar el sistema.

• Cerrar el tablero y fijar el selector en REMOTO, esto arrancará el sistema inmediatamente y el PLC tomará el control del sistema de acuerdo a los parámetros que Ud. ha ingresado.

• Para salir del modo simplemente retorne el Selector a cero.

• Finalmente si ya no va a seguir usando el Módulo baje las llaves trifásicas, termomagnética y el interruptor a OFF para desenergizar el sistema y desconecte la toma de alimentación trifásica.

4.4. Supervisión y control por supervisor- controlador HMI

El HMI local es el medio que nos permite ejecutar control y supervisión de la planta de manera inmediata y siempre se encuentra activo. Este HMI tiene una pantalla en entorno LabView, la cual exhibe un programa SCADA que presenta funciones de supervisión solamente así como también nos permite realizar modificaciones de control de mando en el proceso y los parámetros de control del controlador PID.

Pantalla Principal:

Aquí se puede observar información importante sobre las condiciones actuales del sistema como lo es el nivel medido y la señal de control, también se tienen las alarmas de nivel alto y bajo, el tipo de control (Local o Remoto) y un indicador de sistema funcionando. El activar el botón STOP se cierra la aplicación en el HMI. El activar el botón EMERGENCIA se detiene el sistema así como también la aplicación en la PC.

Pantalla Control:

En esta pantalla se puede configurar el valor del Setpoint y de los parámetros PID, también se puede controlar el accionamiento de la perturbación al seleccionar un valor entre 80-100% y luego hacer clic en OK, además en esta pantalla podemos seleccionar quien toma el control (HMI-PC), en el caso que el HMI tenga el control el botón INICIAR/DETENER determina el inicio y fin de la operación.

4.4.1. Supervisión y control por Software SCADA sobre la PC:

A continuación se describirá la operación del programa de supervisión y control desarrollado para el módulo de Nivel SCN, este software cuenta con dos pantallas una destinada a supervisión solamente y la otra para fines de registrador y control de parámetros.

4.4.2. Pantalla del Registrador

A través de este Panel podemos observar un gráfico de tendencia de la señal de la variable controlada en este caso caudal en conjunto son el Set Point.

Además nos permite ver el valor instantáneo de la Variable de control % generado por el algoritmo PID. Asimismo nos permite ver (y modificar, si el controlador es la PC) el valor de la constantes del PID y el Setpoint, también permite ingresar perturbaciones usando la Válvula proporcional y Activar/Desactivar la grabación de los datos en la base de datos a una frecuencia de muestreo configurable.

MÍMICO: Haciendo clic sobre este botón visualizamos la pantalla donde se encuentra el mímico del sistema.

HISTORICO: Haciendo clic sobre este botón Pasamos a visualizar la 3era pantalla.

ACERCA DE…: Haciendo clic sobre este botón Pasamos a visualizar la 4ta pantalla.

INICIAR/DETENER: Haciendo clic sobre este botón iniciamos la supervisión, es decir nos conectamos al PLC y recogemos información acerca del estado y variables del sistema. Cuando el sistema se encuentra adquiriendo este botón cambia a Detener supervisión lo que nos permite desconectarnos del PLC de forma segura.

REINICIAR: Haciendo clic sobre este botón reiniciaremos las pantallas y variables que se están almacenando en memoria.

SALIR: Nos permite cerrar el software de supervisión en cualquier momento aunque es recomendable parar la supervisión antes de salir del programa.

CONTROLADOR: Este Indicador nos permite saber el modo en el que se encuentra el Software de Supervisión. La selección del modo se hace desde el HMI Local. Cuando aparece como:

• HMI: la PC actúa solo como supervisión es decir el software no nos permite modificar los parámetros de control del sistema.

• PC: La PC a través de este software puede realizar el control, es decir puede modificar todos los parámetros de control y observar como influyen en el proceso, en este caso podemos cambiar sin ninguna restricción todos los parámetros.

% Apertura de Válvula: Permite ingresar perturbaciones al sistema a través de cambios en la abertura de la válvula. Tener en cuenta que si ingresamos un valor menor a 50% podemos forzar a la bomba y reducir el tiempo de vida de esta.

CONSTANTES DEL PID Y SETPOINT: Nos permite ver y/o modificar (Si está en modo PC controlador) los parámetros de control del proceso. Es decir las constantes del algoritmo PID y el valor de consigna o Set Point.

SEÑAL DE NIVEL Y SEÑAL DE CONTROL: En esta sección se muestra indicadores digitales de la variable controlada (caudal) instantánea y el valor de la variable de control generada por el algoritmo PID.

CONFIGURACIÓN GUARDAR: Esta sección nos permite configurar la grabación de muestras a la base de datos en el disco duro, que luego podrán ser recuperados a través de la función HISTÓRICO que veremos más adelante. Las configuraciones que se pueden hacer son: Activar/Desactivar la grabación, seleccionar la tasa de muestreo y la ruta y nombre del archivo donde se grabarán los datos.

4.4.3. Pantalla del mímico del Sistema

Esta pantalla nos permite visualizar las alarmas y el estado general del Modulo de Caudal, desde aquí se puede iniciar la supervisión y reiniciar las pantallas.

REGISTRADOR: Haciendo clic sobre este botón Pasamos a visualizar la 1ra pantalla

Ver Gráficos Históricos

Haciendo clic sobre este botón nos permite recuperar y mostrar sobre un gráfico histórico el valor de la variable de proceso y el setpoint, que ha sido guardado previamente mientras se estaba en el modo supervisión y se activó la grabación. En esta pantalla, es posible configurar el tiempo de almacenamiento de la data, recuperar datos de un momento (hora y fecha) especifico, configurar el tiempo de la visualización de los datos.

OBSERVACIONES:

* Hacer el encendido

* Ver alarmas mediante las señalizaciones de las luces

III. CONCLUSIONES

Debe ser analista, detallista, trabajar con mucha precisión.

Trabajando Este Módulo de Control de Nivel permitirá que el estudiante aprenda y experimente con un sistema de control automático y autónomo de nivel mediante el uso del PLC y un sistema de supervisión por computadora de tipo SCADA.

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