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ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORALFacultad de Ingeniería en Electricidad y Computación <br />Tesis de Grado.<br />“R...
Objetivos:<br />Rediseñar la planta de control de velocidad que se encuentra en el Laboratorio de Control Automático de la...
Planta de Control de Velocidad<br />Inicilamente  la planta de control de velocidadestabaconformadapor los siguienteseleme...
Variador de Frecuencia Micromaster 420
Taco generador
Bomba hidráulica
Targeta de Adquisicion de Datos DAQ </li></ul>Mejoras:<br /><ul><li>Reservorio y Cañerias
Perturbaciones
Presión
cFP-2100: Encendido/Apagado, 		        Manipuleo de señales</li></li></ul><li>Elementos <br />constituyentes<br />
Electrovalvula Danfoss EV260B<br />Transductor de Presión Danfoss MBS3000 <br />Válvula de Seguridad<br />cFP-2100<br />
Proceso Electro-Hidráulico para controlar Velocidad y presión<br />Mejorasrealizadas:<br /><ul><li>Cañerias de Bronce
Reservorio de AceroInoxidable
Electroválvula Danfoss EV260B
Transmisor de Presión Danfoss MBS300
Valvula de Seguridad
cFP-2100 y sus Módulos
Circuito de Control: Temporisador</li></ul>	 Relays<br />
Circuito de control y fuerza<br />
CFP-2100  de national instruments<br /><ul><li>El manejo remoto de la planta se logra debido a que la comunicación  del cF...
El manejo de la planta en forma remota es el resultado de un trabajo complementario de tesis de grado, denominados ¨Anális...
Modulos de relays y de envio y recepcion de señalesanalogicas y digitales.</li></li></ul><li>CFP-RLY-421<br />Caracteristi...
 8 canales de relés.
LEDs indicadores de estados de relé
Contactos normalmente abiertos.
El encendido y apagado de la planta se lo realiza por medio del Canal 1 de modulo cFP-RLY-421.</li></li></ul><li>cFP-AO-21...
 8 salidas de 0 -10 V.
Indicadores de sobrecorriente.
 Operación de -40 a 70 ºC.
La Señal de Voltaje de 0 a 10 Vdc enviada al Variador es proporcionada por el canal 1 del módulo de salidas analógicas cFP...
 8 salidas de 0 - 20 ó 0 - 20 mA.
 0.5 mA de sobre rango.
La modulación de apertura de la Electroválvula se la realiza a través del Canal Canal 0 del cFP-AO-200.</li></li></ul><li>...
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 ...
El Taco Generador (Sensor de Velocidad) y el transductor de Presionson sensados con el Canal 1 y Canal 2 del modulo cFP-AI...
Control <br />de <br />velocidad<br />
Descripción del Control de Velocidad.<br />La velocidad en el Sistema Electro-Hidráulico es una función del voltaje del Mo...
Control Regulador: Referencia Fija, Carga Variable.</li></li></ul><li><ul><li>El motor es controlado mediante el Variador ...
Medimos la velocidad del motor con el Tacogenerador, produciendo en susterminalesuna tensión proporcional a esa velocidad ...
Las perturbaciones en el sistema son producidaspor la electrovalvula, la quegenera un torque de freno al motor haciendo qu...
Esta caída de velocidad debe ser corregida por la acción del controlador.</li></li></ul><li>Modelo Matemático<br />Los mod...
Identificación <br />del <br />Sistema de <br />Velocidad<br />
Puntos de operación <br />Velocidad  600RPM    3.7 V<br />Presion   27 PSI    8.85 mA<br />
Encendido / apagado del sistema <br />electro-hidraulico<br />
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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

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

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