Rediseño E Implementacion De Un Proceso Electro Hidraulico Usado En El Laboratorio De Control Automatico De La Espol Para Controlar Velocidad Y Presion Mediante Matlab Simulink y-o Labview por Jorge Alarcon Jonathan Jaen
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Rediseño E Implementacion De Un Proceso Electro Hidraulico Usado En El Laboratorio De Control Automatico De La Espol Para Controlar Velocidad Y Presion Mediante Matlab Simulink y-o Labview por Jorge Alarcon Jonathan Jaen

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Diapositivas usadas en la Sustentación de mi tesis de grado.

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Rediseño E Implementacion De Un Proceso Electro Hidraulico Usado En El Laboratorio De Control Automatico De La Espol Para Controlar Velocidad Y Presion Mediante Matlab Simulink y-o Labview por Jorge Alarcon Jonathan Jaen Presentation Transcript

  • 1. ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORALFacultad de Ingeniería en Electricidad y Computación
    Tesis de Grado.
    “Rediseño e Implementación de un Proceso Electro-Hidráulico, usado en el Laboratorio de Control Automático de la ESPOL, para controlar Velocidad y Presión mediante Matlab-Simulink y/o Labview.”
    Jorge AlarcónCadena
    Jonathan Jaen Solórzano
  • 2. Objetivos:
    Rediseñar la planta de control de velocidad que se encuentra en el Laboratorio de Control Automático de la Facultad de Ingeniería Eléctrica y en Computación (FIEC) de la ESPOL.
    Desarrollar controles de velocidad con perturbación de carga usando la electroválvula Danfoss EV260B mediante Labview y Matlab .
    Desarrollar controles de presión mediante Labview y Matlab.
    Controlar la planta remotamente y localmente mediante los controles tanto de velocidad como presión, usando para la comunicación los módulos del cFP-2100 de National Instruments.
    Implementar prácticas para el Laboratorio de Control Automático de la ESPOL.
     
  • 3. Planta de Control de Velocidad
    Inicilamente la planta de control de velocidadestabaconformadapor los siguienteselementos.
    • Motor Trifásico de Inducción de jaula de Ardilla
    • 4. Variador de Frecuencia Micromaster 420
    • 5. Taco generador
    • 6. Bomba hidráulica
    • 7. Targeta de Adquisicion de Datos DAQ
    Mejoras:
    • Reservorio y Cañerias
    • 8. Perturbaciones
    • 9. Presión
    • 10. cFP-2100: Encendido/Apagado, Manipuleo de señales
  • Elementos
    constituyentes
  • 11. Electrovalvula Danfoss EV260B
    Transductor de Presión Danfoss MBS3000
    Válvula de Seguridad
    cFP-2100
  • 12. Proceso Electro-Hidráulico para controlar Velocidad y presión
    Mejorasrealizadas:
    • Cañerias de Bronce
    • 13. Reservorio de AceroInoxidable
    • 14. Electroválvula Danfoss EV260B
    • 15. Transmisor de Presión Danfoss MBS300
    • 16. Valvula de Seguridad
    • 17. cFP-2100 y sus Módulos
    • 18. Circuito de Control: Temporisador
    Relays
  • 19. Circuito de control y fuerza
  • 20. CFP-2100 de national instruments
    • El manejo remoto de la planta se logra debido a que la comunicación del cFP al control es por medio del protocolo OPC.
    • 21. El manejo de la planta en forma remota es el resultado de un trabajo complementario de tesis de grado, denominados ¨Análisis y adaptación de la tecnología de Control Abierto de Procesos (OPC) al Laboratorio de Control Automático de la Facultad de Ingeniería Eléctrica y Computación¨
    Caracteristicas:
    • Adquisicion y envio de datos de maneraremota.
    • 22. Modulos de relays y de envio y recepcion de señalesanalogicas y digitales.
  • CFP-RLY-421
    Caracteristicas:
    • Módulo de salida de relés.
    • 23. 8 canales de relés.
    • 24. LEDs indicadores de estados de relé
    • 25. Contactos normalmente abiertos.
    • 26. El encendido y apagado de la planta se lo realiza por medio del Canal 1 de modulo cFP-RLY-421.
  • cFP-AO-210
    Caracteristicas:
    • Módulo de salidas analógicas de voltaje.
    • 27. 8 salidas de 0 -10 V.
    • 28. Indicadores de sobrecorriente.
    • 29. Operación de -40 a 70 ºC.
    • 30. La Señal de Voltaje de 0 a 10 Vdc enviada al Variador es proporcionada por el canal 1 del módulo de salidas analógicas cFP-AO-210.
  • cFP-AO-200
    Caracteristicas:
    • Módulo de salidas analógicas por corriente
    • 31. 8 salidas de 0 - 20 ó 0 - 20 mA.
    • 32. 0.5 mA de sobre rango.
    • 33. La modulación de apertura de la Electroválvula se la realiza a través del Canal Canal 0 del cFP-AO-200.
  • cFP-AI-100
    Caracteristicas:
    • 8 entradas analógicas de voltaje y corriente.
    • 34. 11 rangos de voltaje de entrada: 0 - 1 V, 0 - 5 V, 0 - 15 V, 0 - 30 V, ± 1 V, ± 5 V, ± 15 V, ± 30 V, 0 – 20 mA, 4 – 20 mA y 20 mA.
    • 35. El Taco Generador (Sensor de Velocidad) y el transductor de Presionson sensados con el Canal 1 y Canal 2 del modulo cFP-AI-100 respectivamente.
  • Measurement & Automation
  • 36. Control
    de
    velocidad
  • 37. Descripción del Control de Velocidad.
    La velocidad en el Sistema Electro-Hidráulico es una función del voltaje del Motor y de la carga.
    Se usaran dos estrategias de control que son:
    • Servo Control: Referencia Variable, Carga Fija.
    • 38. Control Regulador: Referencia Fija, Carga Variable.
    • El motor es controlado mediante el Variador de Frecuencia Micromaster 420 de Siemens, resive 0 a 10 Voltios - envia de 0 a 1600 RPM.
    • 39. Medimos la velocidad del motor con el Tacogenerador, produciendo en susterminalesuna tensión proporcional a esa velocidad instantánea, 360 revoluciones por voltios
    • 40. Las perturbaciones en el sistema son producidaspor la electrovalvula, la quegenera un torque de freno al motor haciendo que disminuya su velocidad.
    • 41. Esta caída de velocidad debe ser corregida por la acción del controlador.
  • Modelo Matemático
    Los modelos matemáticos de plantas o procesos son obtenidos mediante dos técnicas fundamentales:
    • ModelamientoTeorico.
    A partir de leyes físicas se encuentra la función de transferencia. Las leyes son normalmente en la forma de ecuaciones diferenciales, la relación entre las señales de entrada y salida son también una ecuación diferencial. Esta última se puede transformar con la ayuda de la Transformada de Laplace para obtener la función de transferencia. El modelado teórico se utiliza sobre todo en procesos a través de los cuales, y de manera sencilla, se pueden llegar a las leyes físicas que relacionan las señales de entrada y salida .
    • Identificación Experimental.
    A partir de diferentes experimentos prácticos se encuentra la función de transferencia para diferentes procesos.
  • 42. Identificación
    del
    Sistema de
    Velocidad
  • 43. Puntos de operación
    Velocidad 600RPM  3.7 V
    Presion 27 PSI  8.85 mA
  • 44. Encendido / apagado del sistema
    electro-hidraulico
  • 45. Control de Motor y monitoreo de velocidad
  • 46. señal de carga
  • 47. Determinación de filtro y tiempo de muestreo
  • 48. Determinacion del modelomatematico
    Mediante servo control
    Velocidad : TrenPulsos 600 -700 RPM
    Presion : Constante 27 PSI  8.5 mA
  • 49. Determinacion del modelomatematico
    Mediante control regulador
    Velocidad : Constante 600 RPM
    Presion : TrenPulsos 15 a 55 PSI  6 mA a 10 mA
  • 50. Diseño del controlador
    Ingresando el comando SISOTOOL(G,C,H,F).
    Especificaciones de
    Funcionamiento:
    Ts = 0.2 [seg]
    S.P <= 5%
    Ess = 0%
  • 51. Implementación del Control de
    Velocidad mediante Matlab-Simulink
    Servo Control
    Control Regulador
  • 52. Implementación del Control de
    Velocidad mediante labview
  • 53. Implementación del Control de
    Velocidad mediante labview
    SERVOCONTROL
    CONTROL REGULADOR
  • 54. Control
    de
    PRESION
  • 55. Análisis del sistema de presión
    La Presión en el Sistema Electro-
    Hidráulico es una función de la Corriente de la Electroválvula, voltaje del Motor y Temperatura del aceite Hidráulico.
  • 56. Descripción del Control de presión.
    Se usaran dos estrategias de control que son:
    • Servo Control: Referencia Variable, Carga Fija.
    • 57. Control Regulador: Referencia Fija, Carga Variable.
    El control está diseñado de tal manera que se pueda mantener la presión en un valor deseado; es decir punto de trabajo mediante la modulación de la apertura de la electroválvula. Se desea que este punto de trabajo se mantenga a pesar de existir perturbaciones externas, como cambios de velocidad del motor y variaciones de temperatura del aceite hidráulico.
  • 58. Identificación
    del
    Sistema de
    presión
  • 59. Puntos de operación
    La Presión en el Sistema Electro-Hidráulico es una función de la Corriente de la Electroválvula, voltaje del Motor y Temperatura del aceite Hidráulico.
    Presion: 27 PSI  8.85 mA
    Velocidad: 600 RPM  3.7 V
    Temperatura: 37 C
  • 60. Encendido / apagado del sistema
    electro-hidraulico
  • 61. Entrada Electroválvula y salida de Presión
    Tren de PulsosAmplitud: 8. 6– 8.9mA  25 – 30 PSI
    Periodo: 3 Segundos
    Acondicionador Corriente –PSI  P = (9107.128861*I) - 35.850796079.
  • 62. Encendido de Motor e Indicador de Velocidad
    Voltaje Motor  600 RPM  3.7 V
  • 63. Determinación de filtro y tiempo de muestreo
    Señal de Presion con Ruido.
    Señal de Presion con Filtro.
    El tiempo del sistema de presión es aproximadamente de 0.8 segundos
    Tiempode Muestreo: 0.003 Segundos
  • 64. Determinacion del modelomatematico
  • 65. Diseño del controlador
    Ingresando el comando SISOTOOL(G,C,H,F).
    Especificaciones de funcionamiento:
    Ts = 0.8 [seg]
    S.P = 2%
    Ess = 0%
  • 66. Implementación del Control de
    Presión mediante Matlab-Simulink
    Servo Control
    Control Regulador
  • 67. Implementación del Control de
    Presión mediante labview
  • 68. Implementación del Control de
    Presión mediante labview
    SERVOCONTROL
    CONTROL REGULADOR
  • 69. Demostración