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Control de Temperatura en Calentador mediante Diferentes Estrategias
¿Para qué sirve esto?
En aquellos procesos complejos donde existen múltiples variables a controlar que se ven impactadas por las variables que el operador manipula o bien por condiciones inherentes al proceso, como disturbios o restricciones, o incluso por la instrumentación y elementos finales de control conectados al sistema, es necesario implementar estrategias de control que permitan mantener al proceso en las condiciones más estables posibles de manera que contribuyan a los objetivos de producción deseados.
El objetivo de este desarrollo es mostrar cómo se puede mejorar el desempeño de la temperatura en un calentador al implementar diferentes estrategias de control, Simple (control Básico), Control anticipativo (Feedforward) y Control en Cascada. Este tipo de estrategias de control son comúnmente usadas en prácticamente todas las industrias ya que se puede implementar en todas aquellas donde el control de la temperatura se realice a través del flujo de vapor.
¿Esto me resulta útil?
Dado que las exigencias de usuarios finales por mantener la planta estable, produciendo a los mejores costos, resulta de gran valor ocuparse de implementar estrategias que contribuyan a esto, su configuración deberá ser ágil, repetible, y que el mantenimiento permita identificar y solucionar fallas en el menor tiempo posible. El uso de herramientas ya probadas y listas para su uso, garantizan este tipo de requerimientos.
De manera general, algunos beneficios en el uso de estas configuraciones son:
- Optimizar el tiempo de desarrollo de estrategias de control y pantallas de operación
- Garantizar la homologación y repetibilidad a nivel gráfico desde una interfaz local
- Facilitar la familiarización y adopción de un ambiente operativo basado en estándar ISA 101
Tenga en cuenta: deberá aceptar los Términos y Condiciones para cada descarga.
¿Necesita ayuda?
Si necesita ayuda con alguna aplicación o tiene comentarios acerca del Innovation Center, por favor contáctenos.
¿Cómo puedo hacerlo funcionar?
El desarrollo de la configuración presentada se basó en:
- Uso de plantilla para Estación de Ingeniería con los siguientes aplicativos:
- FactoryTalk Services platform software, version 6.31.00
- FactoryTalk Linx software, version 6.31.00
- FactoryTalk View Studio Enterprise software, version 13.00.00
- Studio 5000 Logix Designer® application, version 36
- FactoryTalk Logix Echo, version 3.00.00
- Process library versión 5.10.01
- Módulos de Entradas Analógicas 5094-IF8H
- Módulos de Entradas Analógicas 5094-OF8H
- Instrumentación HART de Endress+Hauser
Los componentes físicos, así como la configuración de las estrategias de control pueden cambiar en una implementación real, ya que dependerá de requerimientos específicos de la industria, aplicación y de necesidades del proceso, pero el uso de los elementos en este desarrollo pueden ser la base para configuraciones particulares. En este proyecto se declaran los componentes de hardware, pero se dejarán inhibidos para no generar alarmas por falta de este.
Enlaces de interés
Guía de Implementación
La estación donde se desarrolle la aplicación deberá contener todos los aplicativos mencionados anteriormente.
Una opción para garantizar la compatibilidad es el uso de las plantillas de Rockwell, puede usarse la imagen de un PASSC (Process Automation System Server Consolidado)
Paso 01
En la carpeta Steam Heater Control Backups, seleccionar el archivo Steam Heater Control.ACD para restaurar el proyecto en Logix Designer de Studio5000.
Notará que se ha usado en la configuración:
- Controlador Control Logix 1756-L83EP en v36
- Módulos de E/S con HART, familia FLEX 5000
- Instrumentación Endress+Hauser
- Estrategias de control de Proceso en v5.10
heater-temperature-control-by-different-strategies_Fig. 1. Proyecto en Logix Designer
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Paso 02
Crear un controlador emulado en FactoryTalk Logix Echo para hacer pruebas, agregar, modificar o remover las estrategias de control, se sugiere hacerlo basado en el archivo Steam Heater control. ACD mencionado anteriormente.
heater-temperature-control-by-different-strategies_Fig. 2. Vista de Controlador emulado en FactoryTalk Logix Echo
Descargar el proyecto al controlador y poner en modo RUN.
heater-temperature-control-by-different-strategies_Fig. 3. Vista de Proyecto en Logix Designer
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Paso 03
Restaurar la aplicación Steam Heater Control.apb desde FactoryTalkView SE Application Manager.
heater-temperature-control-by-different-strategies_Fig. 4. Aplicación en FactoryTalk View Studio
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Paso 04
Ejecutar el cliente para la visualización en línea de la aplicación.
heater-temperature-control-by-different-strategies_Fig. 5. Aplicación en FactoryTalk View Studio
Una vez que la aplicación inicia, se muestra la vista general de las estrategias para control de temperatura en un Calentador de Vapor, de donde se podrá hacer navegación hacia el nivel 2, a través de la barra de navegación.
heater-temperature-control-by-different-strategies_Fig. 6. Vista general para navegar a estrategias de Control (Nivel1)
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Paso 05
Navegar a cada una de las pantallas que muestran diferentes estrategias de control: Simple, Anticipativo (Feedforward) o en Cascada.
heater-temperature-control-by-different-strategies_Fig. 7. Vista del Control Simple del calentador (Nivel 2)
heater-temperature-control-by-different-strategies_Fig. 8. Vista del Control Feedforward del calentador (Nivel 2)
heater-temperature-control-by-different-strategies_Fig. 9. Vista del Control en Cascada del calentador (Nivel 2)
Nota: Observará que en las carátulas de los objetos globales que representan los equipos, existen fallas, esto es debido a que las referencias de entrada y salida (transmisores de Temperatura, Flujo y válvula regulatoria, no existen físicamente).
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Paso 06
Navegación y operación a través de caratulas de las estrategias de control.
Asegurarse de colocar en el modo de operación adecuado, según las pruebas que deseen hacerse:
- Command Source: Operator
- Loop Mode: Auto, para manipular Setpoint
- Loop Mode: Manual, para manipular la salida
heater-temperature-control-by-different-strategies_Fig. 10. Vista de la caratula de los diferentes bloques (Nivel 4)
Observar las diferentes tendencias embebidas en las pantallas para analizar el comportamiento de cada tipo de estrategia, en todos los casos, la variable a controlar es la temperatura a través del flujo de vapor, pero cada una ofrecerá comportamientos diferentes y mejoras en desempeño sin requerir una inversión mayor.
Control de Temperatura en Calentador mediante Diferentes Estrategias
Versión 1.0 - Abril de 2025
