Implementación de un sistema de control para regular la velocidad y posición de motores industriales utilizando el protocolo de comunicación OPC

El objetivo de este proyecto es implementar este tipo de comunicación (OPC) entre los softwares Matlab y LabView para comunicarlos con dos PLC (Siemens y Allen Bradley) que posee la UNAB, con el fin de aplicar diferentes controladores (PID, Fuzzy, LQG) a un variador de frecuencia (Siemens) acoplado...

Full description

Autores:
Villamizar Galvis, Olmer Giovanny
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2017
Institución:
Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
Repositorio:
Repositorio UNAB
Idioma:
spa
OAI Identifier:
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Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/20.500.12749/1610
Palabra clave:
Mechatronic engineering
Programmable controllers
Automatic control systems
Investigations
Analysis
Ingeniería mecatrónica
Controladores programables
Sistemas automáticos de control
Investigaciones
Análisis
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description El objetivo de este proyecto es implementar este tipo de comunicación (OPC) entre los softwares Matlab y LabView para comunicarlos con dos PLC (Siemens y Allen Bradley) que posee la UNAB, con el fin de aplicar diferentes controladores (PID, Fuzzy, LQG) a un variador de frecuencia (Siemens) acoplado a un generador y a un servomotor industrial (Rockwell) acoplado a una barra y de esta forma comparar y analizar el tiempo de respuesta que se obtenga de cada enlace de comunicación, así mismo analizar las ventajas de la comunicación OPC.
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COMUNICACIÓN OPC................................................................................................................ 12 1.1. SERVIDORES OPC............................................................................................................... 14 1.2. ESTRUCTURA DE COMUNICACIÓN.................................................................................... 15 1.3. DISEÑO DE LA RED DE COMUNICACIÓN........................................................................... 17 1.4. CONFIGURACIÓN DEL SERVIDOR OPC .............................................................................. 19 1.5. CONFIGURACIÓN SOFTWARES DE PROGRAMACIÓN ....................................................... 22 1.5.1. MATLAB..................................................................................................................... 22 1.5.2. LABVIEW.................................................................................................................... 23 2. DISEÑO DE SISTEMAS DE CONTROL.......................................................................................... 24 2.1. ESTRATEGIAS DE CONTROL.................................................................................................... 24 2.1.1. CONTROL PID ............................................................................................................ 24 2.1.2. CONTROL ÓPTIMO (LQG).......................................................................................... 25 2.1.3. CONTROL FUZZY........................................................................................................ 27 2.2. MODELADO DINÁMICO DE LOS SISTEMAS ....................................................................... 29 2.2.1. CONTROL DE VELOCIDAD DE UN MOTOR AC ........................................................... 29 2.2.1.1. MODELO DEL SISTEMA...................................................................................... 29 2.2.1.2. DISEÑO DEL CONTROLADOR PID....................................................................... 37 2.2.1.3. DISEÑO DEL CONTROLADOR LQG..................................................................... 40 2.2.1.4. DISEÑO DEL CONTROLADOR FUZZY.................................................................. 45 2.2.2. CONTROL DE POSICIÓN............................................................................................. 49 2.2.2.1. MODELO DEL SISTEMA...................................................................................... 49 2.2.2.2. DISEÑO DEL CONTROLADOR PD........................................................................ 54 2.2.2.3. DISEÑO DEL CONTROLADOR LQG..................................................................... 56 2.2.2.4. DISEÑO DEL CONTROLADOR FUZZY.................................................................. 57 3. VALIDACIÓN EXPERIMENTAL .................................................................................................... 60 3.1. INTERFACES HMI............................................................................................................... 60 3.1.1. MATLAB..................................................................................................................... 60 3.1.2. LABVIEW.................................................................................................................... 63 3.2. VALIDACION DE LAS ESTRATEGIAS DE CONTROL.............................................................. 65 3.2.1. CONTROL DE VELOCIDAD.......................................................................................... 65 3.2.1.1. CONTROL PID .................................................................................................... 65 3.2.1.2. CONTROL LQG................................................................................................... 66 3.2.1.3. CONTROL FUZZY................................................................................................ 67 3.2.1.4. INDICES DE ERROR ............................................................................................ 68 3.2.2. CONTROL DE POSICIÓN............................................................................................. 71 3.2.2.1. CONTROL PD ..................................................................................................... 71 3.2.2.2. CONTROL LQG................................................................................................... 72 3.2.2.3. CONTROL FUZZY................................................................................................ 73 3.2.2.4. INDICES DE ERROR ............................................................................................ 74 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES............................................................................................ 76 BIBLIOGRAFIA.................................................................................................................................... 78 ANEXO 1. CONFIGURACION SERVIDOR OPC – SIEMENS................................................................... 79 ANEXO 2. CONFIGURACION SERVIDOR OPC – ALLEN BRADLEY ....................................................... 85 ANEXO 3 CONFIGURACION SERVIDOR OPC – FESTO........................................................................ 92 ANEXO 4 CONFIGURACION DEL CLIENTE OPC – MATLAB................................................................. 97 ANEXO 5 CONFIGURACION DEL CLIENTE OPC – LABVIEW.............................................................. 100 ANEXO 6 GUÍA LABORATORIO DE REDES DE COMUNICACIÓN INDUSTRIAL # 1 ............................ 104 ANEXO 7 GUÍA LABORATORIO DE REDES DE COMUNICACIÓN INDUSTRIAL # 2 ............................ 106 ANEXO 8 GUÍA LABORATORIO DE REDES DE COMUNICACIÓN INDUSTRIAL # 3 ............................ 109 ANEXO 9 GUÍA LABORATORIO DE REDES DE COMUNICACIÓN INDUSTRIAL # 4 ............................ 112 ANEXO 10 GUÍA LABORATORIO DE CONTROL # 1 .......................................................................... 115 ANEXO 11 GUÍA LABORATORIO DE CONTROL # 2 .......................................................................... 122 ANEXO 12 GUÍA LABORATORIO DE CONTROL # 3 .......................................................................... 127 ANEXO 13 GUÍA LABORATORIO DE CONTROL # 4 .......................................................................... 133PregradoThe objective of this project is to implement this type of communication (OPC) between the Matlab and LabView softwares to communicate them with two PLCs (Siemens and Allen Bradley) owned by UNAB, in order to apply different controllers (PID, Fuzzy, LQG) to a frequency variator (Siemens) coupled to a generator and to an industrial servo motor (Rockwell) coupled to a bus and thus compare and analyze the response time obtained from each communication link, as well as analyze the advantages of OPC communication.Modalidad Presencialapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)info:eu-repo/semantics/openAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 ColombiaImplementación de un sistema de control para regular la velocidad y posición de motores industriales utilizando el protocolo de comunicación OPCImplementation of a control system to regulate the speed and position of industrial motors using the OPC communication protocolIngeniero MecatrónicoBucaramanga (Colombia)UNAB Campus BucaramangaUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería Mecatrónicainfo:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPMechatronic engineeringProgrammable controllersAutomatic control systemsInvestigationsAnalysisIngeniería mecatrónicaControladores programablesSistemas automáticos de controlInvestigacionesAnálisisVillamizar Galvis, Olmer Giovanny (2017). Implementación de un sistema de control para regular la velocidad y posición de motores industriales utilizando el protocolo de comunicación OPC. Bucaramanga (Colombia) : Universidad Autónoma de Bucaramanga UNAB[1] Implementación de controladores en Matlab y plc con comunicación opc aplicado a plantas industriales. Manuel Manyari. Febrero 2, 2008[2]Centro integrado politécnico. OPC: UN ESTANDAR EN LAS REDES INDUSTRIALES Y BUSES DE CAMPO, Obtenido en http://www.etitudela.com/entrenadorcomunicaciones/downloads/labviewintroduccionopcserver. pdf, el día 8 de enero de 2017[3] Experimental Validation of PID Based CascadeControl System through SCADA-PLC-OPC Interface. A. Lakshmi, Sangeetha B, enero 10, 2012[4] On Remote Real-time Communication between MATLAB and PLC Based on OPC Technology. Zhang Lieping, Zeng Aiqun. China. Julio 26, 2007[5] Automation of shell and tube type heat exchanger with PLC and LabVIEW. Tushar V, Shripad S, G. Jamakar. India. Mayo 28, 2015[6] Universidad del Cauca. Redes de comunicación industrial. Obtenido en: ftp://ftp.unicauca.edu.co/Facultades/FIET/DEIC/Materias/Redes%20Industriales/Redes/Conferenc ias/Capitulo%201.pdf, el día 17 de enero de 2018.[7] Matlab Toolbox OPC guide. Obtenido de https://www.mathworks.com/products/opc.html, el día 5 de enero de 2017.[8] National Instruments. Conecte LabVIEW a Cualquier PLC. Obtenido de http://www.ni.com/white-paper/7906/es/, el día 5 de enero de 2017.[9] Sistemas de control el tiempo discreto. Ogata K. Prentice Hall, 1996.[10] Model Predictive Control System Design and Implementation Using MATLAB. Wang, Liuping. Melbourne, Australia: Springer, 2009.[11] Diseño de controladores LQR/LQG para su aplicación en sistemas de pilas de combustible tipo PEM. Ali Niknezhadi, Cristian Kunusch, Carlos Ocampo-Martínez. 2010. Barcelona, España: s.n., 2010.[12] Fundamentos de robótica. Antonio Barrientos. McGrawHill, 2012[13] Leonardo J. Marín, Víctor M. Alfaro. “Sintonización de controladores por ubicación de polos y ceros”. IEEE CONESCAPAN XXVI, 2007.[14] X. Lan Li, J. Gyu y H. Shin. “Comparison and evaluation of anti-windup PI Controllers”. Journal of Power Electronics, Volume 11 No 1. Enero 2011.ORIGINAL2017_Olmer_Giovanny_Villamizar_Galvis.pdf2017_Olmer_Giovanny_Villamizar_Galvis.pdfTesisapplication/pdf4389303https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/1610/1/2017_Olmer_Giovanny_Villamizar_Galvis.pdf75ad5221c1e4d4c692eaa13c21305312MD51open accessTHUMBNAIL2017_Olmer_Giovanny_Villamizar_Galvis.pdf.jpg2017_Olmer_Giovanny_Villamizar_Galvis.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg5509https://repository.unab.edu.co/bitstream/20.500.12749/1610/2/2017_Olmer_Giovanny_Villamizar_Galvis.pdf.jpg9fb7e00739cbb3b8a63888f855d3de37MD52open access20.500.12749/1610oai:repository.unab.edu.co:20.500.12749/16102024-01-21 10:34:30.067open accessRepositorio Institucional | Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNABrepositorio@unab.edu.co

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