Conexión OPC, identificación y control de la Planta Multiprocesos en recirculación

Abstract

La planta Multiprocesos es un sistema para la implantación y prueba de técnicas y algoritmos de control que en ocasiones se quedan en planteamientos de problemas abstractos con los que cuesta establecer relaciones al mundo real. En este Proyecto de Fin de Grado se ha realizado una actualización en el sistema de comunicaciones que tiene la planta con el usuario. Para poder implementar las técnicas y estrategias de control automático se requiere un entorno de trabajo adecuado y para ello se ha usado la comunicación OPC UA. Este sistema permite conectar el PLC que gobierna la planta con cualquier dispositivo que se desee dentro de la red Ethernet del laboratorio de Control. Posteriormente, se ha realizado una descripción detallada de los aspectos a seguir para trabajar en el entorno de Matlab. Este programa junto a su extensión Simulink, ha sido sin duda uno de los más empleados a lo largo del grado por lo que es un lugar adecuado para la implementación de las metodologías de control. Una vez se ha conseguido un espacio de trabajo adecuado, el proyecto se ha centrado en la tercera configuración de la planta que consiste en un proceso térmico de calentamiento y enfriamiento de una caudal de agua en un circuito cerrado a través del tanque de la planta. En esta configuración todavía no se ha implementado ningún sistema de control por lo que se ha obtenido un modelo lineal en variables de espacio de estados que represente las dinámicas de esta a partir del cual diseñar los parámetros necesarios para poder controlar las variables de la planta. Dicho diseño ha consistido en el cálculo de las ganancias del controlador y el observador, así como un cálculo en línea de los estados y las señales de control a los que la planta deberá converger. En último lugar, se ha probado dicha estrategia de control en el sistema real junto con su posterior análisis de los resultados obtenidos.

The multiprocesses plant is a great set on where algorithms and techniques can be implemented that occasionally remain as abstracts problems with no connection with the real world. On this project the communication system of the plant has been upgraded. To be able to implement different techniques and control strategies, a comfort working environment is required and for that purpose, the OPC UA system has been chosen. OPC UA can communicate the plant’s PLC with any other device connected to the laboratory Ethernet network. After that, it has been made a description of the different important aspects of using Matlab Workspace with the plant. This software has been, for sure, one of the mostly used along the degree and that´s why it has been chosen as the option for implementing those techniques and algorithms. Once a comfortable workspace is available, the project has been focused on the third configuration of the plant. No one has never worked on this configuration before, so the first stage has been obtaining a linear space-state variables model to describe its dynamics and design all the parameters needed to control the plant outputs. In the Design stage have been estimated the controller and the observer gains as well as the online computing of the reference states and control signals that will define the plant response. Finally, the control strategy has been tested in the real system and its results have been analyzed.