manual de instrucciones estación didáctica para control de caudal y
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1. gt 4 I q d JOS ALEJANDRO OCAMPO AGUIBRE yi 5 Aet zm NL LN i u ms A gt 14 UIS HERNANDO PULGARIN AGUIRRE gt DL GICA DE PEREIRA CNOLOGIA ZATR NICA Utilizacion prevista La estaci n que se describe en el presente manual esta prevista para fines de formacion de estudiantes de los programas de ingenieria tecnologia y tecnico de Mecatronica de la Universidad Tecnologica de Pereira en aplicaciones de las teorias de control de procesos y fue concebida unicamente con ese fin La facultad o programa a cargo de la formaci n y o los docentes deber n velar por que los estudiantes respeten las disposiciones de seguridad que se describen en este manual TABLA DE CONTENIDO INTRODUCCION smo uuu 6 1 1 Contenidos didacticos AAA TTL 7 152 INGICACIONES IMPONANIES a ANG 8 1 3 URESPONSADINGAG del uSUarl0 uuu uu uu uu u uu ra 8 1 4 Responsabilidad del estudiante 8 1 5 Riesgo en la utilizaci n del sistema de la estaci n did ctica 8 1 6 Responsabilidades y utilizaci n prevista 9 2 INDICACIONES DE SEGURIDAD uuu uu u u uu arena dE tasted nente 9 2 1 Miglcaciones gelleldles ier but deri dust teri ieri duni den2. c Canales de una sola terminal 8 Max Voltaje de Entrada Analogica 10V Rango de Voltaje Maximo 10V 10V Precision Maxima del Rango de Voltaje 138 mV Max Voltaje de Entrada Analogica 5V Rango de Voltaje Maximo 0V 5V Precisi n M x del Rango de V 7 mV tapir 10 gt kapat 1 e 2 5 2 5 e 2 a e e e p 2 6 LU e e e e e 5 o LA E QP Universidad Tecnol gica de Pereira r Inaenier a ECATRONICA DIAGRAMA DE BLOQUES DIAGRAMA DE BLOQUES ESTACION DIDACTICA PARA CONTROL DE CAUDAL Y NIVEL COMPUTADOR PROGRAMACION GRAFICA EN LABVIEW Tanque Principal E Select Signals Litros Tanque Principal Perror in ino errc Selector Input n 123 Signals Out F n koms sss zs ss task out Tanque Auxiliar a Litros Tanque Segundario 123 Select Signals Signal Out EEE Grafico de Se alef 43 uea i LI LI D x Select Caudal Signals Signal Out Paty E aana Universidad Tecnol gica I Ier uer IO de Pereira MECATRONICA PROGRAMACION GRAFICA EN LABVIEW noenieria MECATRONICA Bomba de Agua 1 155 FI AL AAA DADA AN DAA ttu u q a valvula Conexion Tanques HEIC FI E t i
3. n de cadenas de medici n para formar circuitos de regulaci n An lisis de tramos de regulaci n Utilizaci n de unidades de regulaci n Puesta en funcionamiento Puesta en funcionamiento de un equipo de t cnica de procesos Puesta en funcionamiento de un circuito regulador Localizaci n de fallos Localizaci n sistem tica de fallos en un sistema de t cnica de procesos Controlar el funcionamiento efectuar el mantenimiento y la reparaci n de equipos de t cnica de procesos 1 2 Indicaciones importantes Para la utilizacion segura y exenta de fallos la estacion didactica es indispensable conocer las indicaciones y normas de seguridad basicas El presente manual contiene las indicaciones de seguridad mas importantes para el uso correcto y fiable de esta Todas las personas que trabajan con la estacion didactica deberan respetar las indicaciones de seguridad Adicionalmente deber n respetarse las reglas y prescripciones de prevenci n de accidentes v lidas en el lugar de la utilizaci n 1 3 Responsabilidad del Usuario El usuario se compromete a permitir el uso de la estaci n did ctica nicamente a personas que cumplan las siguientes condiciones Personas que conocen las normas de seguridad en el puesto de trabajo y de prevenci n de accidentes y que han sido instruidas en la utilizaci n de la estaci n did ctica Personas que han le do y entendido el capitulo dedicado al tema de la s
4. Sharing KnowledgeBase Request Support Help Getting Started with LabVIEW List of All New Features Q Find Examples A Find Instrument Drivers Find LabVIEW Add ons Abrir el archivo TanqueAgua v5 avi con el programa LabView Como se indica en la imagen donde aparecer el siguiente pantallazo ros Tanque Segundario D Valvula de Vaciado Tanque 1 3 Valvula Vacisdo Tanque 2 Servo j 5 7 2 Configurar valores iniciales Se configuran valores iniciales en la ventana de icono de rango de salida cambiando el valor output high de 100 00 a un valor de 5 y el valor de output low de 100 00 por 5 00 output range output high 500 salida a analogica output EE Auxiliar se deben de habilitar cambiar de estado los botones de accionamiento de los actuadores haciendo clic dos veces en cada boton Caudal PID gains output range 0698 1 1214 output high qm 0 4 4 16 B proportional gain Kc 0 2 18 E 500 Salida analogica Li LI integral time Ti min 10 010 outputlow 0 Nivel derivative time Td min 0 000 Tanque Principal Tanque Auxiliar Us 6 Grafico de Se ales 67 5 5 5 4 4 4 3 3 3 2 2 35 1 1 1 0 2 0 E Litros Tanque Principal Litros Tanque Segundario Voltage 0 Analogo 0 Bomba de Agua El a Valvula Conexion Tanques Valvula de Vaciado Tanque 1 Valvula Vaciado Tanqu
5. de los emisores Sensor de presi n Margen de medicion de diferencial Rotametro 180 350 mV senales 15 225 Hz 4 CONSTRUCCI N Y FUNCIONAMIENTO La estaci n did ctica tiene una interfaz elaborada en software LabView donde se programa un nivel deseado y la regulaci n con detectores y actuadores an logos El control de llenado funciona mediante una v lvula servo controlado que brinda una apertura proporcional Los tanques se alimentan y se interconectan entre s mediante una electrov lvula de dos v as Se llenan una cantidad determinada litros con el l quido proveniente del dep sito de principal hasta el nivel deseado oe pueden tratar las siguientes funciones de regulaci n PID regulador de nivel funci n principal 4 1 Composicion estacion didactica np 7 8 14 22 23 16 20 S CCAA EN 13 11 12 La estaci n didactica compuesta de Detectores o 2sensores diferenciales de presion 22 23 o 1 Rotor flow 14 o 2 Puntos de conexi n sensores diferenciales de presi n 16 y 17 Actuadores o 1 Bomba de agua centrifuga 13 o 3 electrov lvulas dosificadoras de 2 2 vias 6 7 y 8 o 1 V lvula servo controlada 5 o 4 V lvulas manuales 9 10 11 y 12 o 1 V lvula anti retorno 15 Componentes adicionales o Tarjeta electr nica de conexi n 18 o Interfaz gr fica en computador elaborada en LabVIEW Unidades de Control o Unidad de control
6. did ctica para control de caudal y nivel Hedacci n del documento final DESARROLLO DEL PROYECTO Universidad Tecnol gica de Pereira Ingenier a MECATROMICA Universidad sa Tecnol gica J q de Pereira MECATRONICA naenieri h ADAPTACION VALVULA SERVO CONTROLADA Universidad Tecnol gica de Pereira AMONICA MEC 2 A D A LOON Inaenier a MECATR NICA MONTAJE FINAL s Universidad Tecnol gica de Pereira CARACTERIZACION SENSOR DE PRESION e Multimetro Fluke Multimetro Goldstar cantidad agua en llenado en mili vaciado en mili llenado en mili vaciado en mili mililitros ml voltios mV voltios mV voltios mV voltios mV 3800 269 8 302 6 270 3 302 5 4000 273 4 306 4 273 9 306 7 4200 277 4 309 7 277 7 310 1 Tecnol gica de Pereira MECATRONICA EX N U1 A V 12 VDC C1 A 25 CN ES SENSOR DE PRESION lt TEXT gt lt TEXT gt 0 1 lt gt C2 ANEN Tax Universidad Tecnol gica de Pereira Inaenier a MECATR NICA SENSOR DE CAUDAL Materiales Descripcion Acero Polipropileno hidrostaticamente Cuerpo estable Vidrio reforzado a Teflon HALL EFFECT SENSOR ORI PARTIAL SENDS A VOLTAGE PULSE CUTAWAY WIHEACH PASS OF Presiones de pt MAGNETIC FIELD Operacion Des
7. n de la estaci n did ctica estando defectuosos los sistemas de seguridad o si los sistemas de seguridad y protecci n no fueron montados correctamente Desatender las indicaciones incluidas en el presente manual en relaci n a la puesta en funcionamiento utilizaci n mantenimiento equipamiento de la estaci n did ctica Control deficiente de partes del equipo sujetas a desgaste Ejecuci n incorrecta de reparaciones La estaci n que se describe en el presente manual est prevista exclusivamente para fines did cticos de formaci n en materia de teor as de control de procesos y fue concebida nicamente con ese fin La facultad a cargo de la formaci n y o los docentes que la imparten deber n velar por que los estudiantes respeten las disposiciones de seguridad que se describen en los manuales correspondientes 2 INDICACIONES DE SEGURIDAD 2 1 Indicaciones generales Los estudiantes unicamente deberan trabajar con la estacion en presencia y bajo la vigilancia de un docente o monitor Tener debidamente en cuenta las indicaciones incluidas en las hojas de datos contenidas en los anexos correspondientes a cada uno de los elementos y en especial todas las indicaciones correspondientes a la seguridad 2 2 Electricidad Las conexiones el ctricas y de sensores s lo deber n establecerse estando desconectada la corriente el ctrica en la estaci n did ctica Utilizar nicamente baja tensi n de maximo 12 V DC Util
8. que detecten la cantidad del l quido Nota Los detectores de presi n diferencial se utilizan para consultar el nivel m nimo a m ximo del l quido en los dep sitos Condiciones Los detectores de presi n diferencial deben recibir corriente el ctrica por medio del cable USB de la regleta de conexiones La unidad de alimentaci n de corriente debe estar conectada Procedimiento Montar los detectores de presi n diferencial y acoplar en los puntos de medici n habilitados para este fin Llenar los dep sitos con l quido hasta un nivel de 1 litro Tomar lectura de voltaje en la ventana de la interfaz gr fica de LabView correspondiente a cada tanque Llenar los dep sitos con l quido hasta un nivel de 6 litro Tomar lectura de voltaje en la ventana de la interfaz gr fica de LabView correspondiente a cada tanque Abrir la ventana de Windows de labView diagrama de bloques configurar los valores Edit View Project 9 l File Operate Tools E Hi Show Block Diagram PID gains Tile Left and Right Ctrl T Tile Up and Down Propo Full Size Ctrle 1 TanqueAgua v5 vi Nivel derivativi 2 TanqueAgua v5 vi Block Diagram Deseado 6 L All Windows Litros Tanque Principal Voltage 5 56745 En la pantalla que aparecer detener la ejecuci n del programa de control y dar clic en bloque DAQ Assistant Oper
9. un on off si no que su medida cambia en el tiempo Estos sensores miden las variables f sicas con las cuales las personas est n familiarizados pero raramente piensan en ellas como senales indispensables variables como la temperatura la luminosidad humedad entre muchas otras all es cuando el control de procesos toma un papel decisivo ya que es el que dictamina como interpretar esas senales de manera l gica sistem tica y anal tica para dar soluci n a esos problemas en la industria y o la academia Cualquier Ingeniero o Tecn logo Mecatr nico deber estar en capacidad de enfrentarse a esa clase de problemas pero para afrontar esos retos de la industria el Ingeniero que alguna vez fue estudiante debe haber realizado un correcto proceso de aprendizaje con dosis exactas de teor a y pr ctica para poder relacionar el conocimiento cient fico almacenado en los libros y guiado por el docente observar c mo se contrastan con la realidad en un proceso f sico real y para eso se requieren de los equipos necesarios para poder realizar los experimentos sensores y actuadores que interact en con las variables f sicas presentes en toda industria El sistema para la ensenanza de la automatizaci n y t cnica de procesos la estaci n did ctica para el control de caudal y nivel fue concebido para la utilizaci n en funci n de diversos niveles de estudio y requisitos profesionales Los equipos y elementos de la estaci n permiten un estudio
10. y perfeccionamiento profesional cercano a la realidad imperante en las plantas de producci n La estaci n did ctica es un sistema apropiado para adquirir las siguientes cualificaciones profesionales fundamentales Competencia profesional en relaciones humanas Competencia profesional en materias t cnicas Competencia profesional en relaci n con m todos Esta cualificaci n se rige por criterios aplicables en la pr ctica Adicionalmente se aprende a trabajar en equipo en cooperaci n con los dem s y adem s se adquieren conocimientos en materia de organizaci n Mediante proyectos de estudio se pueden abordar cada una de las siguientes fases Planificaci n Montaje Programaci n Puesta en funcionamiento Funcionamiento y utilizaci n 1 1 Contenidos did cticos Los contenidos did cticos est n clasificados seg n los siguientes sectores Mec nica Construcci n mec nica de una estaci n did ctica Tecnica de procesos Entender y crear diagramas de flujo y documentaci n Montaje de tubos para unir componentes de la t cnica de procesos An lisis de sistemas Electrot cnica Cableado correcto de componentes el ctricos Tecnica de detectores y sensores Utilizaci n correcta de detectores Medici n de magnitudes no el ctricas de la t cnica de procesos y de regulaci n Tecnica de regulaci n Principios b sicos de la t cnica de regulaci n Ampliaci
11. y regulaci n 18 o Tarjeta adquisici n de datos NI 6008 18 Elementos pasivos o Tuber as 19 o Acoples para tuber a 20 Tanque principal 3 2 Tanques dosificadores 1 y 2 Perfileria de aluminio 21 Fuente de poder y control integrada 18 Cables USB OOO 4 1 1 Montaje estacion didactica Antes de llenar el tanque principal se debe verificar que todas las conexiones de las tuberias y los actuadores se encuentren ajustadas y que la valvula mecanica se encuentre cerrada El tanque principal se debe llenar como m nimo con 20 litros de agua que garantizan que los tanques dosificadores van almacenar el liquido necesario de operaci n y que de ser necesario de utilizar los niveles maximos de estos la bomba centrifuga de agua nunca va trabajar en vacio 4 1 2 La bomba El bombeo del l quido esta a cargo de la bomba centrifuga que transporta el fluido desde el tanque principal a los tanques dosificadores o de trabajo La bomba centrifuga no debe funcionar en seco por ello debe llenarse el dep sito principal y abrir la valvula mecanica que los interconecta antes de poner en funcionamiento la estacion didactica 4 1 3 Indicaciones de seguridad y La bomba centr fuga se conecta y desconecta mediante una conexi n digital La bomba no debe funcionar en seco Para conectar la bomba deber consultarse el esquema de distribuci n el ctrico Deber n tenerse en cuenta la hoja de datos de la bomba y l
12. 10 A 909101920 0 9 0 9 09 91 9 09 09 00 10 ao II 11 2 4 Techica de plo esoS veu anaa vv aea kadu 11 3 DATOS TEGNIC0SZu uu umu aaa aaa adin 12 4 CONSTRUCCI N Y 12 4 1 Composici n estaci n did ctica 13 4 1 1 Montaje de estaci n did ctica 14 eau de e a 14 4 1 3 Indicaciones de seguridad 15 4 2 Control de nivel de Ilenado eee 15 4 2 1 Sensor de presi n diferencial 15 ES TOL tieltO sut AEK o 16 4 2 9 BlecltoValvila2 2 VIAS uu unu y uu iS 16 4 2 4 V lvula servo controlada sosesc 17 4 3 Indicaciones de seguridad 17 AA Tarjeta de CONCXIONCS u u u 18 b PUESTA EN FUNCIONAMIENT O u u u L L u do a a dad daj dede edendi upa sa 18 g1 ONO MAD 19 o2 GOMPFODACION VISIfal uu uu lluy e asa 20 5 3 Conexiones de cable rr 20 Cone M ea ln o ENG E NE EN Na E 21 39 2 COME
13. 3 Conexiones de cables 5 3 1 Conexi n digital Establecer una conexi n con el cable USB entre el computador y la tarjeta de adquisici n de datos NI 6008 5 3 2 Conexi n anal gica Establecer una conexi n entre el panel de conexi n USB con los sensores y la v lvula servo controlado adicional la conexi n entre la bornera de conexi n de los actuadores 5 4 Llenado y vaciado Desconectar la alimentaci n de tensi n y desenchufar la unidad de alimentaci n el ctrica Verificar si los tubos est n conectados correctamente a los componentes respectivos Cerrar la v lvula de drenado Llenar el dep sito principal con maximo 20 de agua corriente limpia Secar salpicaduras de agua y ajustar racores si se presentan fugas Conectar la alimentaci n de tensi n en la unidad de 120 V AC Abrir v lvula manual del dep sito principal El deposito principal se vacia cuando se bombea el liquido hacia los tanques de dosificacion cuando se abre la valvula manual de drenado para verter el liquido fuera de la estacion didactica Nota El equipo siempre deber vaciarse totalmente si no se va a utilizar durante algun tiempo 5 5 Alimentacion de tension La estaci n recibe 120 VAC max 5 A a trav s de una unidad de alimentaci n 5 6 Ajuste de sensores de Presion Los dos detectores de presi n diferencial tienen la funci n de comprobar el nivel de llenado Los detectores deber n ajustarse de tal manera
14. Con la estacion modular port til se pretende tener una herramienta did ctica de sencilla para el estudio tecnicas de control procesos industriales que involucren la variacion de parametros como caudal y nivel La estructura de la estacion propuesta es modular en cualquier momento al manejo de otras variab temperatura presion y pH pera que pueqa ampliarse es del proceso tales como Este tipo de dispositivos son ideales para realizar pr cticas y comparaciones con el trabajo real de planificaci n de procesos con aplicaciones pr cticas regulaci n niveles de llenado y caudal MECATR NICA B squeda de informaci n necesaria para la realizaci n del diseno de una estaci n did ctica para control de caudal y nivel Diseno consecucion de los elementos equipos partes necesarias para construcci n de una estaci n did ctica para control de caudal y nivel Construcci n de una estaci n did ctica para control de caudal y nivel de un sistema de regulacion para la estacion didactica para control de caudal nivel Implementacion de una tarjeta de adquisicion de datos convencional para el manejo de las variables de nivel y caudal Implementaci n de una interfaz para la visualizaci n el control de las se ales adquiridas sim en el computador la automatizaci n de una estaci n did ctica para control de caudal y nive od y validar el sistema a trav s de pruebas de la estaci n
15. Cr AL Valvula de Vaciado Tanque 1 HEF p a 1 4 4 2 Universidad Tecnol gica de Pereira PROGRAMACION GRAFICA EN LABVIEW Nivel Deseado 10 A ingenier a MECATRONICA u Select Signals be Selector Input Signal Out dam x 022 7 6 Voltage Analogo b l123 Tanque Principal q ece LE Litros Tanque Principal gt 123 output range salida analogica E PIO pJi b 123 PID gains Universidad Tecnol gica de Pereira PROGRAMACION GRAFICA EN LABVIEW Caudal output range PID gains 15 1 1 r 2 output high r i 05 I 5 proportional gain Kc r 1 000 E 2 Pees 3 integral time Ti min 0 010 output low 49587 Nivel derivative time Td min 0 001 M 210 00 Tanque Principal Tanque Auxiliar 6 G Grafico de Se ales 6 2 i 4 ape pd it TT tro Aoi ni 5 LI pidikan 52 so 4 4 8 4 rg T _ i 3 D X x d 7 i 02 59 25 967 p m 02 59 30 967 p m 2 08 02 2013 09 02 2013 1 1 Time 1 Poto Liz 0 pe Litros Tanque Principal Litros Tanque Segundario Voltage 3 57515 0 76488 Analogo 3 89868 Bomba de Aqua Valvula Conexion Tanques Valvula de Vaciado Tanque 1 Valvula Vaciado Tanque 2 Servo Go uj TG ej Universidad T
16. XION AMalOGI Cd uo uu Res RD RR RR 21 OA Llenado y Vacio 21 9 5 Alimentacion de TENSION usina dev Desde et Deed Sagan Sage adega 22 5 6 Ajuste de sensores de presi n 22 57 Qargacdelprograma de COMMU Oh s ucc uu u a 28 b ZA tile LabVIEW 2011 ona unukuna ushu 28 5 7 2 Configurar valores iniciales sss u uuu ds 29 o 7 9 Colrer programa de sss syao anaa aspas ansa sea 31 5 7 4 Configurarnivel del tanque deseado 32 5 5 CC ENA ee aa E 32 5 9 Obtenci n de resultados rr 33 RESUMEN El programa de Mecatronica de la Universidad Tecnologica de Pereira actualmente carece de herramientas para manejar medir y controlar las variables del control de procesos y produccion automatizada dichas variables son ampliamente estudiadas de forma teoricas en Control o Instrumentacion pero no hay soporte fisico necesario para la realizacion de practicas que faciliten y refuercen el proceso de aprendizaje realizando observaciones de que los modelos matematicos de los sistemas vistos en clase aplicandose y visualizandose esa teoria en el sistema fisico tangible A trav s de este proyecto se pretende realizar el dise o y construcci n de un m dulo did ctico para controlar dos de las variables que se pueden presentar en los procesos industriale
17. as correspondientes normas de seguridad 4 2 Control de nivel de llenado La estaci n de llenado incluye las siguientes soluciones t cnicas para controlar el nivel de llenado Detectores de presi n diferencial En los dep sitos de dosificaci n o trabajo en la parte inferior Interfaz gr fica elaborada en LabView con nivel deseado 4 2 1 Sensor de presi n diferencial El sensor de presi n diferencial mide el nivel de llenado en el dep sito de dosificaci n Este sensor se ajusta de tal modo que si el nivel es bajo la tensi n es peque a y si aumenta el nivel tambi n aumenta la tensi n 4 2 2 Sensor rotametro Este sensor mide el caudal enviado por la bomba centrifuga desde el dep sito principal hacia los tanques dosificadores entregando una senal en tren de pulsos con una frecuencia entre 15 Hz hasta 225 Hz 4 2 3 Electrovalvulas 2 2 vias Las electrovalvula de 2 2 vias de accionamiento directo se monta en la tuberia PEALPE mediante racores interconectando los tanques dosificadores y en las salidas de estos 4 2 4 Valvula servo controlada Las valvula servo controlada se monta en la tuberia PEALPE mediante racores interconectando los tubos y se conecta el cable USB de control a la caja de conexiones 4 3 Indicaciones de seguridad Deber n tenerse en cuenta la hoja de datos de la electrov lvula de 2 2 v as y las correspondientes normas de seguridad Deber regularse el nivel del l q
18. ase and reverse polarity Most powerlines deliver AC voltage Terminal Con ra Differ Click to expand the Channel List to view details on the virtual channels Timing Settings Order The order of the virtual channel in the scan You can move a virtual Utilizar la f rmula para hallar la pendiente de una recta o utilizar el archivo suministrado llamado Parametrizar Tanque Ingresar los valores tomados en las lecturas de llenado de 1 y 6 litros Units Pre Scaled Volts gt Cay Inicio Insertar Dise o de pagina Formulas Datos Revisar Vista e Con Calibri Ju AA D E Austar texto General E 53 Copiar E Pegar ER EE i y 9 31 558 Form 9 Copiar formate IN Z sich AT 5 al Combinar y centrar 000 TENER Portapapeles la Fuente lu Alineaci n N mero lu H18 v 4 794 x 14 671 scaling Parameters Slope Intercept 4 794 14 671 Resulting Equation Y 4794 14 6571 Linear Scale Use a linear scale to scale values using the equation y mx b where xis pre scaled value and y is a scaled value For example suppose you want to relate prescaled values to scaled values according to the linear scale y 22xt Where x is a prescaled value and y is a scaled value For input operations if the device acqui
19. ate Tools Window os em 3 85 vale 15pt Ap Tanque Principal Select Signals t DAQ Assistant x Tanque Auxiliar stop T d gt timeout s E Litros Tanque kesi Grafico de Se ales ia See Signals3 Signal Out output range ne NE Hacer clic derecho con el mouse en el bloque Assistent escoger la opci n de propiedades Visible Items Help Examples Description and Tip Breakpoint Tanque Auxiliar DAQmx Data Acquisition Palette gt pem Replace gt Open Front Panel Size To Text View As Icon Convert to NI DAQmx Task Generate NI DAQmx Code nas En la pantalla que aparece seleccionar el sensor deseado y dar clic en el Icono de propiedades o 9 d x Undo Redo Run Add Channels Remove Channels at Express Task Connection Diagram 5 a Measuring Voltage Most measurement E devices are designed for Configuration Triggering measuring or reading voltage Two common Channel Settings voltage measurements are DC and DC voltages are useful for measuring phenomena that change slovdy with time such as Signal Input Range temperature pressure Scaled Units or strain Custom AC voltages on the other hand are waveforms that constantly increase decre
20. cripcion D 200 PSIG 82 2 C temperatura del l quido Cuerpo de o anan ASE Polipropileno 100 PSIG a 82 2 temperatura del l quido L A MAGNETIZED ROTOR 100 C E E E _ Polipropileno 90 C Viscosidad Max 200SSU 45a24VDC 12mA Operacion Descripcion y o CARACTERIZACION Ab b ka AAK A rro ME m 98 Ht n n 1 E E h l gt Universidad Tecnol gica Ingenier a de Pereira MECATRONICA wa 2k ATEKT RE 1k TEXT T 4 AA 1k CRYSTAL TEXT LIA E OSC1 CLKIN REONT OSCACLKOLT RE E FB2 Rb T RADIAND FB3PGM Vk RATAN RAZIANZAREF ICWREF RBS RBE PGC RAS TOCKIICI OUT REZPGD RASIAN4ISSICZOLT pe REDTIOSONTICKI RED AMSRD RCITIOSMCCP2 lk AMBAR RC2ICCP1 REZIANTICS RCASCKISCL REOA SDISDA pp TH ROSISDO EER RCBTHICK LMOTEL RCTRXIDT STENTS RR RIO 1k RD PSP E RDI PSP Frecuencionetro RDQPSP2 RD3iPSP3 FREC 434 RD4PSP4 RDSPSPS R12 RD amp PSPB gt gt gt a Tk RDF PSP TEXT gt PICIBFSTTA FTEXT R14 1k lt TEXT UTA of We 57042 Universidad E Tecnol gica de Pereira Nn O e n Ica MECATROMICA TARJETA DE ADQUISICION DE DATOS NI USB 6008 USB 779026 01 Windows
21. e 2NSe OFF 0 Litros Tanque Principal Litros Tanque Segundario Voltage o o Analogo Agua Valvula Conexion Tanques Valvula de Vaciado Tanque1 Valvula Vaciado Tanque ZYServo El OFF 3 E OFF 0 Litros Tanque Segundario 0 Valvula Conexion Tanques Valvula de Vaciado Tanque1 Valvula Vaciado Tanque Servo me me ey 5 7 3 Correr programa de control Para iniciar el programa de control de la estaci n did ctica de da un clic en la parte superior de la venta donde seguido cambiara de color un indicador rojo indicando que el programa est en ejecuci n ANOTE PID gains Help 5 7 4 Configurar nivel del tanque deseado En el icono correspondiente a nivel deseado se desplaza la barra indicadora de nivel O hasta posici n desea de llenado maximo 6 l donde se desea que se realice el control de nivel Caudal PID gains 0698 1 1214 0 204 1618 0 Litros Tanque Segundario 11 764 8 93815 Litros Tanque Principal 0 Bomba de Agua Valvula Conexion Tanques Valvula de Vaciado Tanque 1 Valvula Vaciado Tanque 2 Servo EE E s 0 Litros Tanque Segundario 0 25162 0 859031 Bomba de Agua Valvula Conexion Tanques Valvula de Vaciado Tanque1 Valvula Vaciado Tanque 2 Servo ej oj tS 5 8 Inicio de llenado Para realizar el inicio del llenado al nivel deseado se ejecuta el programa se selecciona el nivel y se da clic
22. ecnol gica de Pereira MECATRONICA Se dise y construy un sistema did ctico de control de procesos de nivel y caudal como una herramienta el aprendizaje del control y la automatizaci n la cual es mucho m s econ mica que sus hom nimas en el mercado colombiano Se utilizaron las herramientas disponibles por fabricantes de componentes para facilitar el dise o mec nico del sistema siempre velando por que sea modular para poder realizar experimentos de manera flexible explorando diversas formas de lograr el mismo resultado llegando a una experiencia cercana a la industria MECATRONICA Se implement una interfaz gr fica en el programa de LabView para la visualizaci n y el control de se ales adquiridas por la tarjeta NI USB 6008 Se comprob que el uso de las tarjetas de adquisici n de datos convencional y comercial facilitan el reto de realizar un sistema SCADA para los diferentes procesos de automatizaci n ahorran tiempo y esfuerzos ya que su entorno de programaci n LabView intuitivo y f cil se pueden realizar complejos proyectos sistema se puso a prueba y para las personas que lo usaron fue f cil determinar que estaban haciendo entendiendo el concepto de control aprendiendo lo que esto es y la importancia que tiene en la industria Universidad Tecnol gica de Pereira F MECATR NICA
23. eguridad y las advertencias contenidas en el presente manual Deber controlarse regularmente si el personal trabaja aplicando los correspondientes criterios de seguridad 1 4 Responsabilidades del estudiante Todas las personas a las que se encomend el trabajo la estaci n did ctica deber n comprometerse a lo siguiente antes de iniciar el trabajo Leer el cap tulo dedicado al tema de la seguridad y las advertencias contenidas en el presente manual Respetar las normas b sicas de seguridad en el puesto de trabajo y de prevenci n de accidentes 1 5 Riesgos en la utilizaci n del sistema de la estaci n did ctica La estaci n did ctica ha sido concebida recurriendo a la tecnolog a en el mercado y respetando las normas de seguridad t cnica No obstante es posible que existan riesgos que pueden poner en peligro la integridad f sica y la vida del usuario o de terceras personas o que se produzcan danos en la m quina o en otros bienes materiales La estacion didactica unicamente debera utilizarse respetando las siguientes condiciones Utilizacion prevista Utilizacion en perfecto y seguro estado tecnico 1 6 Responsabilidades y utilizacion prevista Deber eliminarse de inmediato cualquier fallo que pueda reducir el nivel de seguridad Casos de utilizaci n no prevista de la estaci n didactica Montaje puesta en funcionamiento utilizaci n y mantenimiento incorrectos de la estaci n did ctica Utilizaci
24. en el bot n de Bomba de Agua el programa solo se encargara de mantener este nivel deseado haciendo operar la v lvula servo controlada ya sea abriendo o cerrando si se desea llenar el otro tanque dosificador es solo dar clic en el bot n de V lvula conexi n Tanques si se requiere vaciar alguno de los dos tanque o los dos se da clic en los botones de V lvula de Vaciado Tanque 1 y V lvula de Vaciado Tanque 2 OU Caudal output range y 0698 1 1214 output high 0 4 1 6 proportional gain Kc 0 2 18 Z 15 00 salida analogica integral time Ti min 740 010 Nivel derivative time Td min d Tanque Principal Tanque Auxiliar 6 6 6 5 5 4 45 45 3 3 3 E 2 25 E E 1 0 0 a 0 31 Litros Tanque Principal Litros Tanque Segundario Voltage 2 52395 0 25162 Analogo 0 859031 de EE Conexion or de Vaciado 1 Valvula Vaciado Tanque 2 Servo l eee PID gains 08 1 12 A 0 6 14 output high 04 16 3 proportional gain Kc 02 18 5 00 salida analogica integral time Ti min 10 010 Nivel derivative time Td min 0 000 Tanque Principal Tanque Auxiliar 6 6 5 5 4 4 3 2 15 0 Litros Tanque Segundario Voltage 0 26131 Analogo 0 859031 Valvula Conexion Tanques Valvula de Vaciado Tanque 1 Valvula Vaciado Tanque 2 Servo mj Tej E 5 9 Obtencion de resultados Con la estacion didactica en funcio
25. izar nicamente conexi n de 120 VAC las conexiones nicamente Podr n ser realizarlas por una persona debidamente cualificada Asegurar la conexi n a la red el ctrica mediante un interruptor ON OFF 2 3 Mec nica Efectuar el montaje de todos los componentes de modo fijo en el panel de pr cticas del perfilado de aluminio Acceder a partes de la estaci n nicamente si no est en funcionamiento 2 4 Tecnica de procesos jDesconectar la alimentaci n de 120VAC Rellenar el dep sito con agua nicamente si no se aplica tensi n el ctrica de alimentaci n de 120 VAC Utilizar agua corriente potable limpia recomendado De esta manera la bomba podr funcionar durante m s tiempo sin ser necesario realizar un trabajo de mantenimiento La bomba no deber funcionar en vac o No utilizar agua salada l quidos sucios o l quidos viscosos en la bomba Vaciar el l quido contenido en las estaciones en el equipo antes de efectuar cambios en el tendido de los tubos Para evacuar el l quido de la estaci n abrir la v lvula de salida 3 DATOS TECNICOS PARAMETROS VALORES Alimentacion de tension para la estacion 120 VAC 5A 6 T max Entradas analogicas 8 12 bits 10 kS s Salidas analogicas 2 12 bits 150 kS s Cantidad de recipientes Margen de se ales para Bomba 0 12 VDC con On Off actuadores accionamiento del motor tension de mando 12 Electrovalvulas VDC 0 12 V Margen
26. namiento se puede proceder a realizar diversas pruebas como por ejemplo simular p rdida o disminuci n del l quido en los tanques de dosificaci n aumentar o disminuir el nivel deseado DISE O Y CONSTRUCCI N DE UNA ESTACION DIDACTICA PARA i CONTROL DE CAUDAL Y NIVEL Estudiantes Jose Alejandro Ocampo Aguirre Luis Hernando Pulgarin Aguirre Director M Sc Jose Agustin Muriel Escobar Hace cuatro semestres en el planteamiento del problema la Universidad Tecnologica de Pereira carecia de herramientas para manejar y medir las variables de control de procesos no exist an soportes fisicos y necesarios para realizar practicas A trav s de este proyecto se pretende realizar el diseno y construcci n de un m dulo did ctico para controlar dos de las variables que se pueden presentar en los procesos industriales en este caso Nivel y Caudal Dise ar construir una estaci n didactica para el control de caudal y nivel como herramienta de apoyo para el control de procesos industriales Disenar y construir una estaci n did ctica modular el control de nivel y caudal Utilizar una tarjeta de adquisici n de datos convencional para el manejo de las variables nivel y caudal e Dise ar e implementar una interfaz grafica para la visualizaci n y el control de las senales adquiridas Validar el sistema a trav s de pruebas MECATR NICA
27. ol Inicio de llenado Q Obtencion de resultados Diagrama de flujo de la estaci n didactica para control de caudal y nivel 5 1 Puesto de trabajo Para la puesta en funcionamiento de la estacion didactica se necesita lo siguiente La estacion didactica debe estar debidamente montada y ajustada Un computador port til con el programa de LabView y NI DQmx 9 3 5 instalado Archivo de ejecuci n del programa de control de la estaci n Una unidad de alimentaci n de 120 VAC 12 A Nota Todos los componentes los tubos y los cables estan identificados de modo inconfundible de modo que no es problema alguno establecer todas las conexiones 5 2 Comprobacion visual Antes de cualquier puesta en funcionamiento debera realizarse un control visual Antes de la puesta en funcionamiento de la estacion didactica revise lo siguiente Las conexiones el ctricas La conexi n el estado de las tuberias de las conexiones entre los tubos y los depositos de liquido y componentes actuadores Los componentes mecanicos y actuadores para comprobar si hay defectos visibles fisuras conexiones sueltas etc jElimine los fallos descubiertos antes de poner en funcionamiento la estaci n Para que la estaci n did ctica funcione correctamente es necesario respetar todos los pasos previstos para la puesta en funcionamiento 5
28. res a L For ot L 1 Resulting Equation displays the linear equation for the scale Repetir este procedimiento para el sensor 2 Channel Settings Serisi sensor 2 rotometro Signal Input Range Scaled Units III Terminal Configuration Differential Custom Scaling sensor 2 18 fo add more channels to Timing Settings NOTA Este procedimiento se realiza cada vez que se considere necesario o se halla realizado modificaciones fisicas en los puntos de medicion de los sensores de presi n diferencial 5 7 Carga del programa de control Para realizar la carga del programa con el cual se maneja la estaci n did ctica se deben seguir las siguientes indicaciones y se debe tener como requisito instalado el programa de LabView 2011 o versiones superiores ya que versiones anteriores no son compatibles con el programa desarrollado 5 7 1 Abrir LabView 2011 A K File Operate Tools Help a cn Empty Project VI from Template C3 More News Technical Content Examples Training Resources Online Support Open 1 TanqueAgua v5 lvproj CA ATanqueAgua v5 vi C Users ALANCRADAL Desktop TESIS JAO LHP 2012 TanqueAgua v5 vi HA ATanqueAgua v4 vi m CA ATanqueAgua v3 vi CA ATanqueAgua v2 vi wi C PID Autotuning PID Offline vi HA ATanqueAgua v2 vi m H TanqueAgua v3 vi 3 Browse Discussion Forums Code
29. s en este caso Nivel y Caudal aunque la idea es realizarlo de manera modular para que m s adelante se pueda complementar con los sensores y actuadores necesarios para las variables adicionales de Presi n Temperatura pH etc y sirva de herramienta de apoyo en la pr ctica de laboratorio y trabajos de grado para los estudiantes de Mecatr nica y otros programas de la universidad Para poder llevar esto acabo se har uso de adquisici n de datos y SCADA del sistema se realiz con el software LabView y una tarjeta de adquisici n de datos de National Instrumens la cual controla y supervisa todo el sistema mediante v lvulas monoestables 1 2 y 1 v lvula proporcional servo controlada en posici n INTRODUCCION En la actualidad en un mundo globalizado e industrializado cada vez mas demandante de productos innovadores utiles y amigables con el medio ambiente es necesario saber para los Ingenieros que disenan las m quinas que producen dichos productos conocer y entender el modo en que se realiza la manufactura de estos el momento en que se empieza entender ese mundo de la automatizaci n industrial desde un enfoque Mecatr nico se inicia un entendimiento de los diferentes tipos de variables existentes las cuales merecen especial atenci n ya que a diferencia de los sensores de funcionamiento booleano encendido o apagado Existen sensores los cuales env an senales discretas o senales continuas lo cual no es tan sencillo como
30. uido contenido en el dep sito de dosificaci n En el circuito de regulaci n la v lvula servo controlada hace las veces de elemento de control El l quido se bombea desde el dep sito principal hacia el tanque de dosificaci n El nivel se detecta mediante un sensor de presi n diferencial y ese nivel deber mantenerse constante mientras que el sistema funcione de modo continuo y aunque se produzcan fallos o cambios del valor real Antes de efectuar los ajustes de los detectores deber n tenerse en cuenta la hoja de datos de los sensores de presi n y las normas de seguridad 4 4 Tarjeta de conexiones Esta tarjeta maneja toda la electronica mediante puertos USB se realiza las conexiones de los sensores de las senales y la activacion de los actuadores por regleta de bornes 5 PUESTA EN FUNCIONAMIENTO La estaci n did ctica para control de caudal y nivel se entrega Completamente instalada Ajustada para el funcionamiento como estaci n did ctica Y debidamente controlada A continuaci n se presenta un diagrama de flujo que se debe seguir para tener una buena puesta en funcionamiento ESTACION DIDACTICA PARA CONTROL DE CAUDAL Y NIVEL Preparar el puesto de trabajo Realizar comprobaci n visual Establecer conexiones mediantes cables USB Llenado Vaciado de Depositos Alimentaci n de Tensi n Ajuste de sensores de presi n diferencial Carga del programa de contr
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