Automatización con sistema de control distribuido comercial de una maqueta de prácticas

Abstract

El abanico de objetivos que abarca la realización de este trabajo es bastante amplio. En primer lugar, adquirir los conocimientos de los principales elementos de monitorización y control que suelen presentarse en un proceso químico industrial. Así mismo, el estudio y la comprensión para hacer uso de las herramientas que permitan gestionar dichos elementos ya sea en simulación como en una planta real. Los procesos industriales modernos no serían posibles de realizar sin la incorporación de los elementos de monitorización y control. La sensorización de los procesos y el control automático de los mismos siguen suponiendo retos para la mejora del rendimiento, calidad y seguridad de los mismos. La complejidad de las instalaciones industriales y la diversidad de los posibles procesos que involucran, hace necesario en muchas ocasiones disponer de herramientas de simulación que permitan estudiar y desarrollar soluciones de control o formar a los operarios encargados de su vigilancia. En el perfil de un ingeniero en electrónica y automática industrial resulta fundamental disponer de los conocimientos básicos que le permitan establecer la idoneidad de un determinado sensor, diseñar y sintonizar lazos de control o elegir un determinado actuador. Para ello debe estar capacitado para establecer la estrategia de control adecuada al mismo, simular el comportamiento del proceso e indicar la forma de llevar a la práctica la solución. Así, en base a estas señalizaciones y sabiendo que los reactores tipo Batch requieren de una gran operación manual, y que el control automático de la temperatura se hace difícil, se ha optado para este trabajo por un sistema de control distribuido (DCS) para el control de la planta piloto, con el fin de solucionar este problema. Señalar que la selección de este sistema de control se debe también a otros aspectos, los cuales serán comentados en el punto 5 de este trabajo. Con todo esto, el resultado que se espera es el siguiente: -Transmitir información, ideas, problemas y soluciones a un público tanto especializado como no especializado. -Capacidad de resolver problemas con iniciativa, toma de decisiones, creatividad, razonamiento crítico y de comunicar y transmitir conocimientos, habilidades y destrezas en el campo de la Ingeniería Industrial. -Capacidad para diseñar, gestionar y operar procedimientos de simulación, control e instrumentación de procesos industriales. -Establecer las necesidades de sensorización de un proceso industrial determinando las variables que deben ser medidas así como la instrumentación indicada para dicha medida.  -Determinar las variables que deben ser objeto de control, las variables que pueden ser manipuladas y diseñar los lazos de control necesarios para el funcionamiento del proceso. -Construir un simulador de aquellas partes del proceso que puedan ser de interés con el objeto de comprobar el funcionamiento de los lazos de control diseñados -Utilizar la simulación con el objeto de sintonizar los parámetros de los lazos de control para conseguir un punto de funcionamiento adecuado. -Establecer las condiciones para la puesta en marcha de las soluciones desarrolladas en el proceso y especificar los índices de funcionamiento para hacer un posterior análisis del mismo. -Determinar los parámetros del proceso o diseñar experimentos que puedan llevar a una identificación de los mismos. Para abordar todos los objetivos que se plantean en este trabajo se llevarán a cabo una multitud de tareas. Una de ellas es la utilización del sistema de control distribuido (DCS) “Delta V” de Emerson para realizar las tareas de control. Se pretende controlar el lazo de control de la línea de fluido caliente: control de nivel, control de caudal y control de temperatura. Se realizarán varios experimentos cambiando las condiciones y se establecerán una serie de resultados y análisis, así como unas conclusiones sobre los mismos. Cabe señalar que antes de comenzar con el lazo de control, hay que realizar dos tareas obvias e imprescindibles: adecuación del software de la planta (es decir, que el controlador esté correctamente instalado) y comprobación del correcto funcionamiento de todos los sensores y actuadores que se van a utilizar. Se diseñará también un sistema de monitorización y control (SCADA) para una visualización óptima del proceso. Dicho SCADA incluirá gráficos de control y seguimiento y pantallas de alarma, además de mostrar el funcionamiento de la planta piloto. Se desarrollará un simulador de la planta piloto, de forma que simule el comportamiento de dicha planta, con el fin de que se puedan realizar simulaciones del proceso antes de una posible puesta en marcha de la planta piloto. Servirá también para realizar pruebas, ver cómo afectaría al proceso un posible cambio de condiciones… Finalmente, se realizará como anexo al trabajo una memoria de prácticas, planteando distintos casos prácticos sobre el lazo de control automatizado, con el fin de que los estudiantes de la Universidad Politécnica de Cartagena puedan realizar prácticas con la planta piloto