Manual de práctica control avanzado

Vista previa del material en texto

Instituto Tecnológico de la Laguna 
 
 
Materia: Control de Procesos 
 
 
Docente: MC. Nazle Edith Herrera Carrillo 
 
 
Especialidad: Ingeniería Mecatrónica 
 
 
Actividad: Manual de prácticas 
 
 
 
Unidad 3 
 
 
Alumnos: 
Abril Andrea Facio Esqueda – 19131199 
Erick Daniel Villa Gutiérrez – 19131277 
Eduardo Antonio Rodríguez Guerra – 19131252 
Jesús Norberto de la Cruz Gutiérrez – 19131190 
Francisco Javier Salinas Contreras – 19131262 
 
 
 
 
13 de noviembre de 2023 Torreón, Coahuila 
 
¡La práctica de Control de Razón fue la de nosotros, si la tenemos revisada! 
Hojas de Firmas 
Eduardo 
 
Norberto 
 
Abril 
 
Javier 
 
 
Práctica 1: Control de Razón 
Metodología: 
En primer lugar, fue necesario realizar el código de Arduino para poder usar el sensor 
ultrasónico en el PLC, para convertir la lectura digital en lectura análoga, lo que hace 
ese programa es mapearnos la lectura. Luego fue necesario hacer el programa en TIA 
Portal donde usaremos NORM_X el Valor Mínimo es de 0 Volts y el Valor Máximo es de 
13824 que representan los 5 Volts que se usan en el Arduino. Luego en el bloque 
SCALE_X es importante tener en cuenta el volumen del recipiente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Después de todo esto se utilizan diferentes memorias para identificar los colores que 
realizaremos y estas se enlazarán con la pantalla HMI que usaremos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Se usa una pantalla HMI donde se asignan las variables del PLC que usaremos como 
botones para el llenado del recipiente de acuerdo con el color deseado. 
 
 
Observaciones: 
Es importante tomar en cuenta el tamaño de los recipientes a implementar porque de 
ahí se basa el código de Arduino que se proporcionó con el fin de saber las medidas 
exactas para así empezar a trabajar en el programa de TIA Portal. 
 
Conclusiones 
Eduardo Antonio Rodríguez Guerra 
Muchas veces vemos dentro de la industria algún proceso donde una variable actúe 
en función de otras, ahora sí somos capaces de comprender la razón presente entre 
dichas variables, podemos usar un solo controlador para regular todas esas variables 
y garantizar una respuesta óptica. Además, que es mucho más fácil de programar y 
aplicar. 
 
Jesús Norberto de la Cruz Gutiérrez 
El control de razón fue el primero en ser explicado, y aquí es donde se aprendió que 
debe tener ciertas características, una de ellas es que una variable debe estar en 
función de otra, o sea que si una variable cambia la otra edita su valor para que el 
resultado siga siendo el mismo, se puede ver esto por ejemplo en el proceso de 
mezclador de pintura, como se trató esta práctica. 
 
Abril Andrea Facio Esqueda 
Es una estrategia de control que se utiliza para mantener una relación específica entre 
dos variables de proceso. Esta estrategia es esencial en industrias donde la relación 
entre variables es crítica para la calidad del producto o la eficiencia del proceso. 
También, contribuye a mejorar la consistencia, la precisión y la seguridad en una 
variedad de aplicaciones industriales clave, desde la producción química hasta la 
generación de energía. 
 
Francisco Javier Salinas Contreras 
En esta práctica vimos cómo implementar un control de razón, el cual nos da el valor 
deseado mediante proporciones, esto dependiendo del resultado, que en nuestro 
caso fueron intensidad de colorea o variaciones de color, fue sencillo de implementar 
y es un buen sistema de control. 
 
 
 
Erick Daniel Villa Gutiérrez 
El desarrollo de esta práctica permitió tener un conocimiento claro sobre el control de 
razón. Gracias a la dinámica de esta actividad como equipo nos pudimos informar de 
todo el conocimiento que abarca esta tecnología, sus alcances, sus características y 
sus aplicaciones en el mundo real, esencialmente la industria. Es posible visualizar su 
funcionalidad en aplicaciones de mezclas de reactivos y en el control de proporciones, 
los cuales son procesos muy comunes en casi todas las industrias, pues siempre se 
trabaja con recursos y con la manera de producir más producto y de mejor calidad 
utilizando la menor cantidad de materia prima. Gracias al desarrollo de las prácticas 
se comprendió la importancia de realizar ordenadamente los manuales para que su 
entendimiento fuese completo para todas las personas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Práctica 2: Control de Nivel por Sobreposición 
Metodología: 
El Ethernet Shield se montó sobre la placa Arduino. Se realizó el código en Arduino para 
leer la variable censada y convertirla a un valor manipulable. Para esto fue necesario 
descargar algunas librerías (Ethernet, Modbus, ModbusIP y SPI). Una vez cargados los 
programas en PLC y Arduino se conectaron ambos por el cable ethernet. El sensor 
puede moverlo en el rango de 15-18 cm para mantenerlo en estado ideal, de lo 
contrario se accionaban los indicadores correspondientes. Se conectaron 3 leds con 
resistencias de 330 Ω en los pines que requeríamos. Se hizo el programa 
correspondiente en TIA Portal donde se conectaban las variables usadas en Arduino 
con el programa para poder realizar las acciones deseadas. 
Observaciones: 
No hubo necesidad de hacer alguna corrección adicional ya que la explicación estaba 
completa y no tuvimos ningún fallo al momento de la revisión. 
 
Conclusiones 
Eduardo Antonio Rodríguez Guerra 
Esta práctica fue la que más me gustó, para comenzar, lograr comunicar un Arduino 
con un PLC para enviar información o sea antes había trabajado en enviar voltajes, o 
quizás señales sencillas, pero usar uno de los protocolos vistos en clase voló mi 
imaginación las aplicaciones no tienen límites como aplicarlo con espere entre 
muchas otras. Ahora lo que abarca la técnica de control sobreposición mi fue del todo 
 
mi favorita ya que solo es ideal para variables críticas. Y usamos una variable para la 
corrección de otra. 
 
Jesús Norberto de la Cruz Gutiérrez 
En la práctica de sobreposición se ha realizado esta estrategia para controlar la 
medición de nivel de un tanque, el cual se pudo observar que si mantiene el nivel 
adecuado. Gracias a qué se utilizaron varios controladores que trabajan en conjunto 
para ajustar las variables del sistema. 
 
Abril Andrea Facio Esqueda 
Esta práctica fue algo sencilla ya que el manual estaba bien explicado y nos daba 
facilidad de saber cómo se iba desarrollando la práctica por lo que entendí como 
enlazar Arduino y el PLC de manera sencilla, gracias a la programación pudimos 
entender como fue que funciona esta técnica de control y poder aplicarlo en algo más 
grande. 
 
Francisco Javier Salinas Contreras 
Esta práctica fue bastante sencilla, debido a que el objetivo del control se 
sobreposición era mantener el nivel de un tanque, dependiendo de las medidas se iban 
activar las bombas, ya sea que el líquido faltara o excediera la marca, lo más complejo 
fue hacer el enlace entre Arduino y el PLC. 
 
Erick Daniel Villa Gutiérrez 
Este control permite tener un manejo capaz de delimitar a una variable, cuestión 
necesaria a la hora de manejar variables en industrias. Fue bueno seguir trabajando 
con el trabajo simultaneo entre el Arduino y el PLC. Gracias a los LEDs indicadores 
nos pudimos dar una idea de cómo funciona este tipo de control, siendo una forma 
práctica de realizar la actividad, evitando utilizar más recursos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Práctica 3: Control Precalculada 
Metodología: 
En esta práctica primero se realizó el programa en Arduino que trata de la dirección de 
un motor que simula el peligro al trabajar sobre la planta que es simulada en el 
programa de TIA Portal, en Arduino se hizo el uso de un sensor de distancia y se 
hicieron diferentes casos if donde nos dice si la distancia es de 15 cm, el led se apaga 
y el motor se detiene, esto nos indica que es zona de riesgo, el otro caso es si distancia 
es menor a 15 cm, el motor cambia de direcciónen caso de que la primera advertencia 
no haya sido escuchada. Se hicieron las conexiones adecuadas para el motor DC, 
puente H (controla la dirección), el led y el sensor ultrasónico. Después de todo esto, 
fue necesario hacer uso de TIA Portal, no fue necesario un gran código, simplemente 
el uso de una línea donde el led conectado al PLC representa la comunicación que hay 
entre el controlador y la planta, si éste se enciende es porque él no hay ningún riesgo 
encontrado por el controlador. 
 
 
Observaciones: 
Podemos decir que esta practica fue sencilla a comparación de otras anteriores, al 
principio no sabíamos que era la función del controlador, pero conforme vimos el 
funcionamiento nos dimos cuenta para que nos podía servir en un futuro. 
 
Conclusiones 
Eduardo Antonio Rodríguez Guerra 
Me agrado está técnica ya que permite eliminar las perturbaciones que podrían dañar 
a mi sistema por ejemplo dentro de la práctica de la foto resistencia podríamos medir 
la luz del ambiente con otra foto resistencia a fin de mejorar el rendimiento de la 
primera fotorresistencia sin importar el ambiente donde se use. 
 
Jesús Norberto de la Cruz Gutiérrez 
El control precalculada calcula las pequeñas variaciones que llegan a pasar antes de 
que sucedan. Por lo que la planta se debe conocer muy bien, pero no funcionara tan 
 
bien en entornos dinámicos. Esta práctica fue sencilla de realizar, aunque todo el 
programa fue hecho en Arduino la idea se entiende por completo. 
 
Abril Andrea Facio Esqueda 
Esta técnica de control fue sencilla a comparación de las demás ya que todo el control 
fue realizado en Arduino y Tia Portal solamente simulaba la planta por lo que no fue 
gran complicación porque ya sabemos como funciona el programa principal, al 
principio no sabíamos la funcionalidad de este programa, pero conforme fuimos 
avanzando nos dimos cuenta de la importancia de saber aplicarlo en algún proceso 
industrial. 
 
Francisco Javier Salinas Contreras 
En esta práctica enlazamos el Arduino con el PLC mediante las entradas analogías, fue 
sencillo, la mayor parte de la programación fue en Arduino y simplemente se basaba 
en crear condiciones y dependiendo si se cumplían o no tenía una consecuencia. 
 
Erick Daniel Villa Gutiérrez 
Esta práctica permitió que tuviéramos un conocimiento nuevo sobre un control que 
nos permitiera anticipar el comportamiento de una variable, algo que es bastante útil 
para el manejo adecuado de los recursos en un proceso. Gracias también a esta 
práctica seguimos trabajando en conjunto entre la tarjeta Arduino y el PLC. Si bien, la 
parte de programación de Tia Portal fue simple, el funcionamiento de forma general 
tiene un buen alcance, ya que mucho de la funcionalidad recaía en el programa de 
Arduino. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Práctica 4: Control Multivariable 
Metodología: 
Para esta práctica trabajamos con un simulador donde tenemos válvula de llenado y 
vaciado. Primero, se utilizará un CONT-C para programar el PID de esta válvula de 
llenado. Este CONT-C no se programará en un Main, sino en un Cyclic Interrump 
(porque este PID cuantas más tasas de muestreo recoja por segundo, mejor, y el CI va 
más rápido que un main). 
 
Se utilizó un PID_COMPACT para asignar 
el control PID de esta válvula, igual que la 
anterior, aunque con unos parámetros un 
tanto diferentes, cumplen la misma 
función. Este PID_COMPACT al igual que 
el CONT C, va en el mismo bloque Cyclic 
Interrump. 
La diferencia y al mismo tiempo la razón 
por la que usamos dos bloques diferentes 
para la elaboración de esto es que, 
utilizan, aunque el mismo proceso final, 
ósea un PID, diferentes datos de entrada 
lo que facilita que estos no se confundan 
entre sí, PID_COMPACT. 
 
PARA REALIZAR EL FACTORY: 
En el Factory las señales van de 0 a 10 v (es un número entero entre 0 y 10). Realizar un 
Main donde se realicen las conversiones de valores del Tia Portal al Factory. Por lo que 
hay que realizar una tabla de variables con datos reales, se tienen que realizar 
diferentes conversiones para poder introducir las variables directamente. 
 
Observaciones: 
Aquí no hubo necesidad de hacer conexiones físicamente por lo que hicimos uso de 
IO Factory donde se hace la simulación de como funcionaría el PID en este caso, hasta 
ahora es el ejemplo más claro donde lo podemos aplicar, no hubo muchas 
complicaciones al momento de hacerla. 
 
 
 
Conclusiones 
Eduardo Antonio Rodríguez Guerra 
Así como tenemos el control de razón ideal para controlar muchas variables en función 
de una. Tenemos el control multivariable que sirve para controlar muchas variables 
con un mismo controlador permitiendo una retroalimentación mejor, donde las 
señales de salida se obtienen en simultáneo teniendo en cuenta la interacción entre 
estás. 
 
Jesús Norberto de la Cruz Gutiérrez 
Esta práctica fue más sencilla por el hecho de ser en simulación únicamente, sin 
embargo, fue donde mejor entendido quedo lo que sirve el PID, ya que incluso se 
podían editar los valores de las ganancias y ver como se comportaba la planta, que 
aun que se mantuviera el nivel de agua en la posición deseaba oscilaba mucho, no era 
tan estable, entonces se editaban las ganancias para que se comportara mejor. 
 
Abril Andrea Facio Esqueda 
A pesar de que haya sido una simulación, se tuvo que hacer todo el código en Tia Portal 
y fue algo complicado realizar el PID, pero supimos cómo hacerlo ya que contábamos 
con las bases necesarias, nos dimos cuenta de la importancia que es saber que 
salidas y variables debemos utilizar para evitar errores. 
 
Francisco Javier Salinas Contreras 
Esta práctica fue creo la más difícil debido a la programación de los PID, ya que esta 
cuenta con dos, uno a la entrada y otro a la salida, una ventaja que tuvimos fue que 
todo esto fue simulado, pero es interesante ver cómo podemos tener varios 
controladores 
 
Erick Daniel Villa Gutiérrez 
Considero que esta es una de las prácticas más realistas realizadas, puesto que en 
una industria se desarrolla al mismo tiempo uno o varios procesos, y estos contienen 
múltiples variables que están en constante cambio. Esta fue una práctica bastante 
completa, contó con cierta dificultad pues conlleva de muchos elementos, sobre todo 
en la parte de los controladores PID, fue muy interesante trabajar con un sistema de 
visualización aparte, que permitiera una experiencia realista del cambio y control de 
las variables. 
 
 
 
Práctica 5: Control Cascada 
Metodología: 
Para esta práctica se hizo uso de dos PLCs donde uno será el maestro y el otro el 
esclavo, primero en el PLC maestro se escala el valor del sensor LM35 y se hace el PID 
con los datos que se obtienen con el Cycle Interrupt donde el SetPoint del PID es la 
entrada escalada del potenciómetro y la entrada será la normalizada del LM35, se 
hacen ciertas configuraciones para el PID como los valores altos y bajos. Después se 
hizo la configuración del PLC esclavo donde se reciben los datos del maestro, el 
controlador va a ocasionar que el motor y el led prendan y apaguen de manera 
constante dado que lucha para controlar la temperatura justo a los grados que el 
SetPoint indique. 
 
Observaciones: 
Como equipo concluimos que fue algo complicado hacer la conexión de los dos PLC 
ya que no tenían las mismas versiones o funcionaban de manera distinta pero después 
de todo se pudo lograr el objetivo de manera exitosa. 
 
Conclusiones 
Eduardo Antonio Rodríguez Guerra 
El control de cascada, si conocemos las perturbaciones que van a provocar estragos 
al sistema podemos colocar controladores a fin de evitar que pongan en peligro el 
desempeño del sistema, aumenta la estabilidad y vuelve la respuesta más rápida, y 
mejora rendimiento del lazo. Cerrado en lo particular me parece la mejor técnica de 
control ya que las perturbaciones una vez que implementamos nuestro sistema son 
fáciles de distinguir, es así como podemos verla aplicada en la industria automotriz, 
textil, agropecuaria entremuchas otras 
 
Jesús Norberto de la Cruz Gutiérrez 
Lo complicado de esta práctica fue enlazar un PLC a otro (maestro-esclavo) cada uno 
con su controlador. El principal supervisaba y ajustaba los valores del controlador 
secundario para obtener una salida deseada, teniendo resultados excelentes y 
aplicando correctamente lo que es el controlador en cascada. 
 
 
 
 
Abril Andrea Facio Esqueda 
Pude notar la complejidad que es enlazar un PLC con otro ya que muchas veces no 
tienen los controladores necesarios para hacer ese ajuste, por lo que se tiene que 
buscar una manera más sencilla, pero una vez que pudimos lograr ese paso, la 
programación fue algo extensa, pero pudimos entender cómo funciona esta técnica 
de control. 
 
Francisco Javier Salinas Contreras 
En esta práctica se buscaba crear un control de temperatura mediante un maestro-
esclavo utilizando dos PLC y un PID, que para mí lo más complicado fue realizar la 
conexión de maestro esclavo, que una vez lograda lo demás es bastante sencillo. 
 
Erick Daniel Villa Gutiérrez 
Considero que la parte más complicada de esta práctica fue el desarrollo de la 
conexión entre ambos PLCs, pues era necesario considerar ciertos valores y 
parámetros al realizar la configuración. Si bien solo se controla una variable, esta llega 
a tener una gran mejora en su precisión y una mayor estabilidad.