Diseño e implementación de un módulo didáctico para control de nivel, temperatura y caudal mediante la red de comunicación de campo DEVICENET

Abstract

El presente documento expone el diseño e implementación de un módulo didáctico para control de nivel, temperatura y caudal de agua mediante la red de campo DeviceNet, además el módulo está compuesto por sensores que trabajan bajo la adquisición de datos en lazo de corriente de 4 ¿ 20 mA, interfaces hombre-máquina local y remoto, un controlador lógico programable y una serie de dispositivos que hacen del módulo una herramienta muy importante para que los estudiantes desarrollen sus conocimientos en el ámbito de redes industriales, instrumentación industrial, control de procesos y controladores lógicos programables. Para la elaboración de éste módulo de entrenamiento su diseño fue distribuido en los siguientes sistemas: Sistema mecánico, Sistema electrónico, Sistema eléctrico, Sistema de control. El sistema mecánico comprende el diseño de la estructura mecánica que soportará todos los dispositivos del módulo, el diseño de los tres tanques que cumplen las funciones de: reserva, para control de nivel y para control de temperatura, además del diseño del sistema hidráulico donde se determino la tubería y la bomba centrífuga utilizadas. Para estos componentes mecánicos se realizó el análisis de fatiga de los materiales bajo el criterio de Von Mises para garantizar la seguridad de operadores y equipos utilizando la herramienta SolidWork, la cual también fue utilizada para el modelamiento de toda la estación. El sistema electrónico comprende la etapa del dimensionamiento de la instrumentación necesaria para el correcto funcionamiento de la estación ya sean: sensores, actuadores y PLC, y del diseño de las interfaces que comandarán el funcionamiento del módulo. El sistema eléctrico determina el consumo de potencia de la estación, el dimensionamiento de las protecciones eléctricas, la distribución del alambrado, dispositivos de maniobra, luces indicadoras y las características necesarias para el gabinete eléctrico. El sistema de control define los tipos de controladores que fueron utilizados para los procesos de control de temperatura, nivel y caudal. Para el control de de temperatura y nivel se utilizaron controladores ON-OFF con histéresis, mientras que para el control de caudal se utilizó un control PI.