AFM020P Equipo educativo y de enseñanza para la formación en control de procesos: Banco de regulación multivariable1 Descripción general del producto
1.1 Visión general
El control de procesos es la abreviatura de "control automático del proceso de producción", constituyendo una parte fundamental de la tecnología de automatización. Por lo general, hace referencia a los procesos productivos en sectores como el petrolero, químico, eléctrico, metalúrgico, industria ligera, materiales de construcción, energía nuclear, entre otros. En los procesos de producción industrial modernos, la tecnología de control de procesos desempeña un papel cada vez más importante para lograr indicadores técnicos y económicos óptimos, mejorar los beneficios económicos y la productividad laboral, optimizar las condiciones de trabajo y proteger el medio ambiente.
En el contexto de la automatización y los sistemas de información de la industria de procesos —entendidos como eje central—, hemos diseñado y fabricado un sistema de equipos clave para el control de procesos, destinado a laboratorios profesionales de enseñanza práctica integral, estableciendo así una base de ingeniería práctica para las principales especialidades del sector.
El diseño de esta unidad de formación es racional y versátil; no solo satisface los requisitos de enseñanza experimental de asignaturas especializadas y cursos profesionales relacionados (tales como automatización industrial, control automático, etc.), sino que también resulta idóneo para que los estudiantes de posgrado realicen investigaciones y desarrollos sobre temas específicos.
1.2 Características
1. Adopta una estructura de perfiles industriales de aluminio, con un diseño transparente y una interfaz abierta. Este sistema permite una instalación de sobremesa (tipo escritorio), ofreciendo una ubicación flexible; la mesa de operaciones cuenta con un espacio habilitado para la colocación de un ordenador.
2. El producto utiliza una estructura de sobremesa con un diseño de bastidor de aleación de aluminio. Los módulos del objeto de control y del sistema de control presentan un diseño modular y separable: pueden combinarse para funcionar conjuntamente en la estación de trabajo o utilizarse de forma independiente según sea necesario. Por ejemplo, al acoplar el sistema de control a diferentes módulos de carga simulada (tipo caja colgante), el equipo puede transformarse en un dispositivo de entrenamiento en PLC, aumentando considerablemente la flexibilidad de uso del equipo.
3. La interfaz de entrada/salida del dispositivo ofrece una excelente compatibilidad. Tanto la unidad de accionamiento como la unidad de control PLC adoptan un formato de módulo colgante, lo que permite su fácil sustitución. Estos módulos pueden funcionar como cargas para circuitos electrónicos o como objetos de ejecución para el sistema de control PLC, permitiendo además su ampliación y actualización según las necesidades.
4. Incorpora componentes industriales de uso generalizado para la medición de temperatura, caudal, nivel de líquido y presión, los cuales pueden utilizarse para la detección y calibración de sensores.
5. Permite aplicar el concepto de control por división de tiempo (time-sharing) para la adquisición simultánea de dos o tres parámetros; por ejemplo, un conjunto de medición de caudal y un conjunto de medición de temperatura. El sistema de objetos adopta una construcción íntegramente en aleación de aluminio, integrando conceptos de ingeniería con una perspectiva estética. Al concebir el sistema de objetos, se han aplicado procesos y equipos propios de laboratorios experimentales profesionales, dando como resultado la creación de un moderno laboratorio de demostración.
6. El dispositivo de control básico permite completar programas de capacitación en control de procesos, posibilitando la implementación del control de cinco parámetros fundamentales —caudal, temperatura, presión, nivel de líquido y composición—, así como funciones de regulación PID; de este modo, permite alcanzar los objetivos de una amplia variedad de prácticas docentes.
7. Incorpora una bomba de agua de baja presión; la salida de dicha bomba dispone de un circuito con válvula de regulación y un circuito directo, los cuales pueden seleccionarse para su uso en función de los requisitos específicos de cada experimento.
8. El cableado de todos los sensores e instrumentos se canaliza hacia un panel de terminales; esto permite seleccionar los circuitos de sensores requeridos según los datos necesarios, así como configurar de manera flexible la combinación de sensores e instrumentos en función del contenido experimental.
9. La interfaz de entrada/salida del dispositivo ofrece una excelente compatibilidad. Tanto las unidades de accionamiento como la unidad de control principal presentan un diseño modular tipo "caja colgante", lo que facilita su sustitución. Estas unidades pueden utilizarse como cargas para circuitos electrónicos, o bien actuar como objetos de ejecución para sistemas de control PLC, permitiendo además su ampliación y actualización según sea necesario.
10. El sistema de control eléctrico emplea un PLC AB 2080-LC50, el cual integra módulos de expansión analógica y otros dispositivos asociados, constituyendo una configuración estándar y ampliamente utilizada en el control de procesos para equipos industriales de pequeña escala.
5 Experimentos completos
(1) Experimento de medición del nivel de líquido
(2) Experimento de control de presión
(3) Experimento de control de temperatura
(4) Experimento de control de caudal
(5) Experimento de control PID de parámetros de caudal
(6) Experimento de control PID de parámetros de temperatura
(7) Experimento de control PID de parámetros de calidad del agua
(8) Experimento de control PID de parámetros de presión
(9) Experimento de control PID de parámetros de nivel de líquido
(10) Experimento de adquisición de señales de temperatura y bucle de comparación
(11) Experimento de bucle de comparación para la adquisición de señales de caudal
(12) Experimento de bucle de comparación para la adquisición de señales de presión
(13) Experimento de bucle de comparación para la adquisición de señales de nivel de líquido
(14) Práctica con sistemas de control de bucle simple
(15) Experimento de control del nivel de líquido en el tanque
(16) Experimento de determinación del control de temperatura del agua en estado estático
(17) Experimento de determinación del control de temperatura del agua en estado dinámico
(18) Determinación del caudal de la válvula eléctrica
(19) Experimento de control de la descarga de la bomba de velocidad variable
(20) Experimento de determinación del control de presión del tanque
(21) Experimento de protección contra fugas de presión en el tanque de agua
(22) Experimento de comprensión, composición de esquemas de control y conexión de la estructura de hardware del dispositivo de detección y control de procesos
(23) Experimento de ajuste operativo y configuración de parámetros de instrumentos, sustitución de instrumentos, etc.
(24) Calibración de sensores (ajuste del punto cero y del rango)
