FACULTAD DE INGENIERA INGENIERA ELECTROMECNICACURSO OBLIGATORIO DE SISTEMAS DE SUPERVISIN Y CONTROLTALLER #1. LABVIEW DSC COMO SCADA

1. TTULO:

MONITOREO Y CONTROL DEL NIVEL DE UN DEPSITO DE AGUA

2. INTRODUCCIN:

El programa LabVIEW puede ser usado como SCADA, para ello cuenta con un mdulo denominado DSC (Datalogging Supervisory Control), esta herramienta permite al usuario desarrollar sistemas de Adquisicin y monitoreo de datos, diseo y programacin de alarmas, control del proceso, generacin de histricos, etc.

3. OBJETIVO:

Evaluar la capacidad del estudiante para el desarrollo de una aplicacin SCADA en un proceso industrial.

4. PROPUESTA:

Para el sistema de almacenamiento de agua mostrado en la figura, se cuenta con los siguientes elementos de control y adquisicin de datos:

a. Un Depsito o tanque.b. Una vlvula de entrada tipo on/off. (EV1)c. Una vlvula de salida tipo on/off. (EV2)d. Dos indicadores de nivel (Nivel mximo y Nivel mnimo)

El sistema de funcionamiento que se desea desarrollar es el siguiente:

Si el sensor de nivel mximo (LSmax) esta encendido, la vlvula de entrada debe permanecer cerrada; de lo contrario sta debe estar abierta. Si el sensor de nivel mnimo (LSmin) esta encendido, la vlvula de salida debe abrirse; de lo contrario debe permanecer cerrada.

Figura 1. Interfaz grfico del SCADA para el sistema propuesto.

5. DESARROLLO DE LA PRCTICA

5.1 Dinmica del depsito: El nivel de agua en el depsito evoluciona segn la siguiente ecuacin diferencial:

Donde A es el rea de la seccin horizontal del depsito, dada en m2, H es el nivel de agua en el depsito, dado en m, Q representa el caudal volumtrico tanto de entrada como salida de agua que fluye por las vlvulas, dado en m3/seg.

El caudal valdr cero cuando la vlvula est cerrada y tomar un valor constante cuando la vlvula est abierta. Por otro lado, el caudal valdr cero cuando la vlvula est cerrada, pero cuando est abierta tomar un valor variable en funcin del nivel del agua en el depsito. El valor de estar dado por la ecuacin de Bernoulli en la que se considera que:

Por lo tanto, para efectos prcticos se puede considerar que el caudal de salida se comporta de la siguiente manera:

Donde K es un parmetro que depende del rea de la seccin atravesada por el flujo, la aceleracin de la gravedad y la prdida de carga en la vlvula.

5.2 Programacin grfica:

Desarrollar un fichero llamado Taller_01.vi, en cuyo panel frontal se muestre el esquema de la figura 1, luego en el diagrama de bloques, realizar todas las conexiones necesarias para lograr el objetivo propuesto; recuerde que este sistema debe construirse con las herramientas del mdulo DSC. Ver figura 2.

Figura 2. Diseo en LabVIEW de la propuesta Monitoreo del nivel de un tanque

A continuacin se detalla cada uno de los elementos del diagrama de bloques:

Botn vlvula 1, solo se usar para el control manual de la vlvula 1

Botn vlvula 2, solo se usar para el control manual de la vlvula 2

Vlvula 1: Indicador del flujo de entrada. Se tornar verde si fluye lquido, roja en otro caso

Vlvula 2: Indicador del flujo de salida. Se tornar verde si fluye lquido, roja en otro caso

Indicador del flujo a la entrada de la vlvula ; tomar un color azul si hay presencia de lquido, de lo contrario tomar un color gris.

Indicador del flujo a la salida de la vlvula ; tomar un color azul si hay presencia de lquido, de lo contrario tomar un color gris.

Indicador del flujo a la entrada de la vlvula ; tomar un color azul si hay presencia de lquido, de lo contrario tomar un color gris.

Indicador del flujo a la salida de la vlvula ; tomar un color azul si hay presencia de lquido, de lo contrario tomar un color gris.

Indicador del nivel mximo del tanque

Indicador del nivel mnimo del tanque

Depsito o tanque. Deber programarse la dinmica del proceso conforme a lo explicado anteriormente.

Para programar la dinmica del proceso, aproxime la derivada de la altura por la diferencia de alturas entre dos instantes de muestreo, como se muestra en la siguiente expresin:

Ntese que en el punto de equilibrio se cumple que:

Nota 1: Para un funcionamiento ptimo del sistema (simulacin), el estudiante deber tener en cuenta todos los detalles adicionales para que el sistema trabaje correctamente.

Nota 2: Se debe hacer un estudio bsico del mdulo DSC de LabVIEW con el fin de que el estudiante pueda utilizar dicha herramienta en el desarrollo del taller propuesto.

Nota 3: Para la simulacin del mdulo se pueden emplear funciones aritmticas y lgicas, as como los Knob o Diales para simulacin de seales.