“El Año Del Diálogo y la Reconciliación Nacional” NOMBRE:
Wilmer Nicolás Querebalu Trelles Anthony Javier silva albañil
CURSO:
Control II
TEMA:
Diseño y construcción de una interfaz de control de Nivel, temperatura y flujo de agua en un tanque
PROFESOR:
Ing. Eduardo Omar Avila Regalado
FACULTAD:
Ciencias
ESCUELA:
Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones Telecomunicaciones
AÑO_2018
DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UNA INTERFAZ DE CONTROL DE NIVEL, TEMPERATURA Y FLUJO DE AGUA EN UN TANQUE El presente proyecto tiene por objetivo el diseñar y construir una interfaz de control para utilizar en prácticas, que complementen la temática desarrollada en el curso “Control II” impartido por la Escuela de Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones de la Universidad de Piura. El equipo consta de un tanque de 12 d 3 (12 litros) con una bomba centrífuga que permite, además de la descarga del agua, la recirculación con el fin f in de mantener el líquido agitado y la temperatura homogénea. Tres sensores de flujo miden los dos flujos de entrada y el flujo de salida con que cuenta el tanque, un sensor de presión se utiliza para la determinación del nivel, y un termotransistor para la medición de la temperatura. La temperatura, el nivel y el flujo se controlan por medio de dos válvulas de solenoide proporcionales, una que manipula el flujo de salida y la otra uno de los dos flujos de entrada. El calentamiento del agua puede realizarse con un calentador de inmersión dentro del mismo tanque a una potencia fija o en un tanque externo. El control automático es realizado por un computador personal corriendo bajo el sistema operativo Windows 7. Con el propósito de permitir la comunicación entre la instrumentación y el computador se ha desarrollado un conjunto transmisor – acondicionadores acondicionadores de señales, estando el transmisor basado en un microcontrolador Atmel ATmega16, y el acondicionamiento de las señales en amplificadores operacionales LM324 y transistores de mediana potencia. La interfaz requirió la creación de un programa en lenguaje C, para la operación del transmisor, y de un programa más extenso en lenguaje Visual Basic, para el cálculo de las salidas del controlador, registro de datos y manipulación por parte del usuario.
Diseño del equipo, sistema físico Variables a controlar Las variables a controlar se seleccionan utilizando varios criterios, entre ellos el equipo requerido, los servicios necesarios (electricidad, agua, vapor, aire comprimido), el costo de operación del equipo, el tamaño del equipo, ámbitos de trabajo de las variables y mucho más importante aún, la seguridad. La temperatura, el flujo volumétrico de un fluido y el nivel de líquido dentro de un tanque son variables comúnmente controladas en la industria. De las variables anteriores, quizá la variable más sencilla de ser controlada sea el flujo de líquido a través de una conducción modificado únicamente por la apertura de una válvula, válvula, así si el mismo no se ve afectado por variables variables como presión y temperatura o cuando la variación por éstas es despreciable, el nivel de dificultad para modelar el proceso es es muy bajo, bajo, obteniéndose obteniéndose un modelo modelo de primer primer orden con retardo. El control de nivel de líquido de un tanque es quizá uno de los procesos más antigu os y representativos del control automático, es muy común encontrar un esquema sencillo como el mostrado en la Figura en distintos textos especializados en control de procesos, y es que para este sistema el modelo matemático es de primer orden más integrador. La medición y control de la temperatura es fundamental en operaciones industriales y de laboratorio, dado que son pocos los procesos que no se ven afectados por esta variable, por ello la misma no se puede dejar dejar de lado lado en un equipo equipo destinado destinado al uso uso práctico. práctico. A diferencia de las dos variables anteriores, la temperatura presenta la particularidad de responder de manera más lenta, lo que la hace a su vez interesante para la práctica.
Diseño del transmisor Para mantener las variables del sistema en el valor deseado se requiere de un controlador que procese la señal de error y genere la acción debida, este controlador puede ser tanto analógico, como digital. Las ventajas de un controlador digital en comparación con uno analógico quedan aclaradas en el capítulo anterior. Ahora bien, la implementación del controlador digital se realiza mediante un computador personal ordinario, requiriendo de una interfase de comunicación con los sensores y actuadores. Para ello se diseña y construye el transmisor que realiza las operaciones de conversión analógico-adigital y digital-a-analógica, partiendo de un microcontrolador AVR ATmega16. El ATmega16 de la compañía Atmel es un microcontrolador que proporciona una solución sumamente flexible y rentable en muchas aplicaciones de control integradas. Además está soportado con extensas herramientas de desarrollo incluyendo: compiladores C, macro ensambladores, depuradores/simuladores de programas, emuladores en-circuito, y equipos de evaluación. Algunas de sus principales características son las siguientes: Microcontrolador AVR de 8-bits, de alto rendimiento, baja potencia Avanzada arquitectura RISC (computador de juego de instrucciones reducido) Rendimiento de hasta 16 millones de instrucciones por segundo a 16 MHz
