Implementación de un Controlador Pid Autosintonizable para Procesos Industriales Integrado a un PLC con Comunicación OPC UA

• Autores: Aquino Suarez, Rikner Raúl, Ancalle Aguilar, Emerson
• Formato: tesis de grado
• Fecha de Publicación: 2022
• Institución: Universidad Nacional de Huancavelica
• Repositorio: UNH-Institucional
• Lenguaje: español
• OAI Identifier: oai:repositorio.unh.edu.pe:unh/5308
• Enlace del recurso: https://repositorio.unh.edu.pe/handle/unh/5308
• Nivel de acceso: acceso abierto
• Materia: Automatización; Control PID; Sintonización; OPC UA; PLC; https://purl.org/pe-repo/ocde/ford#2.02.00

En este trabajo se buscó implementar un controlador PID autosintonizable para procesos industriales integrado a un PLC S7 1500 con comunicación OPC UA, para reducir el tiempo de asentamiento de las variables de manera significativa. Se usó la plataforma de TIA Portal para la implementación del servidor y cliente del controlador PID; la implementación del servidor del controlador PID se hizo en PLC Simatic S7 1500 con PID_Compact y configurado con la regla de Ziegler-Nichols, con comunicación de datos por protocolo OPC UA con el cliente implementado en WinCC Unified. Para el control de la variable temperatura se empleó la planta térmica constituido por el módulo SO 3536-8T de Lucas Nulle, y para el control de la variable nivel de líquido en tanque se empleó una planta virtual implementado en Factory IO. Para determinar la reducción del tiempo de asentamiento de las variables del proceso térmico y nivel de líquido en tanque; se variaron los factores Kp, Ti y Td del controlador PID durante la autosintonización. Para el controlador PID no sintonizado con entradas setpoint de tipo escalón, para temperatura a 50 °C y para nivel a 1500 mm, se establecieron los parámetros: Kp= 1.0, Ti= 20.00 s, Td=0.1 s y ess ≤ 2%, obteniéndose; para la variable temperatura un tiempo de asentamiento máximo de 193 s y para la variable nivel un tiempo de asentamiento máximo de 70 s. Luego de autosintonizar el controlador PID para la variable temperatura, con setpoint 50 °C se obtienen los parámetros Kp= 6.03, Ti= 0.74 s, Td=0.18 s para ess ≤ 2% siendo la respuesta del tipo sub amortiguado con un tiempo de asentamiento máximo de 54 s; para la variable nivel con setpoint 1500 mm se obtienen los parámetros: Kp= 0.80, Ti= 2.74 s, Td=0.68 s para ess ≤ 2% siendo la respuesta del tipo sub amortiguado, con un tiempo de asentamiento máximo de 42 s. En consecuencia, la reducción del tiempo se asentamiento de la variable temperatura fue superior al 60 % y de la variable nivel fue superior al 20%. Por lo que, se concluye que se implementó un controlador PID autosintonizable para procesos industriales integrado a un PLC S7 1500 con comunicación OPC UA que reduce significativamente el tiempo de asentamiento de las variables.