Programa PLC  de Mezcla Continua en el Reactor Tanque

Programa PLC de Mezcla Continua en el Reactor Tanque

Descripción del problema

En este artículo vamos a automatizar un reactor continuo de tanque agitado de una planta química. Se implementará con PLC utilizando un diagrama de escalera.

Solución del problema

Hay tres parámetros que se deben controlar en el reactor: Temperatura, caudal y nivel del tanque.

La mejor manera de controlar la temperatura en la industria es mediante un controlador de temperatura PID como se muestra en la imagen.

Se requiere una medición de nivel continua. Para procesar los datos, se realizan las conversiones necesarias en función del requisito de salida deseado.

Necesitamos lo siguiente para este sistema:

Sensor de nivel capacitivo - Mide continuamente el nivel en el tanque sin importar si el tanque está abierto o cerrado. El sensor viene junto con el transmisor que funciona con una señal eléctrica estándar de 4 ... .20 mA conectada a la entrada analógica del PLC que procede la conversión de la señal eléctrica estándar 4 ... 20 mA del sensor de nivel en señal digital.

Si el sensor no tiene un transmisor, se debe realizar una calibración para lograr una señal de 4 mA para el nivel bajo y una señal de 20 mA para el nivel alto.

Módulo de entrada analógica de PLC - Convierte señal eléctrica en números de 16 bits equivalentes. Entonces, cuando la entrada al módulo es 4mA, el módulo registra 0000h en el registro y cuando la entrada al módulo es 20mA, el módulo registra FFFFh. Esta conversión la realiza internamente el convertidor A-to-D del módulo. O simplemente podemos decir que convierte la señal eléctrica 4...20mA en señal digital equivalente. 

Bloques de operación - Se utiliza para captar y convertir señal eléctrica de 4...20mA en registros. Los módulos analógicos de PLC se utilizan para realizar esta conversión.

Módulo de salida analógica de PLC - Convierte la señal digital en señal eléctrica de corriente equivalente para operar el circuito de alimentación que varía la salida en consecuencia, para impulsar el elemento de control final. En este ejemplo son bombas centrífugas.

Convertidor de Corriente a Presión - Convierte la señal de corriente en una señal neumática equivalente a 3-15 psi (0,2 - 1 bar) y ajusta la apertura de la válvula.

Válvula de Llenado - La válvula se abre cuando el nivel de líquido es inferior al nivel preestablecido. Funciona con una señal neumática estándar de 3-15 PSI (0,2 - 1 bar).

Lista de entradas/salidas

Palabras de memoria

%MW0 - El valor de la señal digital según el nivel actual en el tanque.
%MW1 - El valor de la señal digital de 1 centímetro de nivel en el tanque.
%MW2 - El valor preestablecido de la señal digital.

Bits de memoria

%M0 - BOBINA_BIT - Bobina auxiliar de ciclo encendido

Lista de entradas digitales

%I0.0 - STOP - Pulsador de parada 
%I0.1 - START_ - Pulsador de marcha
 

Lista de salidas digitales

%Q0.0 - MEZCLADORA - Motor de mezcladora 
  

Lista de entradas analógicas

%IW1.0 - SENSOR_NIVEL - Sensor de nivel
  
Lista de salidas analógicas
 
%QW1.0 - I_P_CONVERTIDOR - Convertidor de Corriente a Presión
 

Diagrama de escalera de PLC de Mezcla Continua en el Reactor Tanque

 

Descripción del programa 

En esta aplicación, utilizamos PLC Modicon M221 y programa EcoStruxure Machine Expert - Basic para la programación.

Rung0

Cuando se cierra el contacto %I0.1 (START_), la bobina auxiliar %M0 (BOBINA_BIT) se activa. La bobina %M0 permanece activada ya que el contacto de la bobina está en paralelo con el contacto %I0.1. De esta forma el sistema se activa y se puede volver a detener abriendo el contacto %I0.0 (STOP). 

Cuando se presiona el pulsador de marcha, el sistema se inicia y se detiene al presionar el pulsador de parada.

Rung1

Cuando el contacto de salida auxiliar %M0 se activa, la bobina de salida %Q0.0 (MEZCLADORA) también se activa .

La mezcladora se activa junto con la iniciación del sistema.

Rung2

El bloque de operación se utiliza para asignar el valor actual de la señal digital del sensor de nivel %IW1.0 SENSOR_NIVEL) a la palabra de memoria %MW0. El valor que se captura está en el rango de 0 a 32767.

Rung3

El bloque de operación se usa para calcular el valor de la señal digital de 1 cm. En este ejemplo la altura del tanque es de 400 cm. El valor que queremos se puede calcular dividiendo el valor %MW0 por 400 (32767 / 400). Este valor se asigna a la palabra de memoria %MW1. El valor que obtenemos es 82 redondeado.

Rung4

El bloque de operación se utiliza para calcular el valor preestablecido, es decir, el valor del nivel que queremos mantener en el tanque. El nivel que queremos mantener en el tanque es de 370 cm. El valor que queremos obtener se puede calcular multiplicando el valor de %MW1 por 370. El valor de la señal digital del valor preestablecido es 32800. Este valor se asigna a la palabra de memoria %MW2.

Rung5

El bloque de operación se utiliza para asignar el valor preestablecido %MW2 a Convertidor de Corriente a Presión %QW1.0 (I_P_CONVERTIDOR) de la válvula de control de lleando que convierte la señal eléctrica de corriente en una señal neumática equivalente de 3-15 PSI y ajusta la apertura de la válvula.

La conversión digital a analógica del valor de palabra de memoria %MW2 se realiza dentro de procesador del módulo de salida analógica de PLC y el Convertidor de Corriente a Presión recibe la corriente equivalente en mA.

(Rung1, Rung2, Rung3 and Rung4 cuentan con toda la conversión necesaria para mantener un nivel en el tanque.)

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Nota: Este artículo solo tiene fines educativos o de referencia y es posible que el programa no esté completo.

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