Laboratorio virtual remoto para el control de la planta multiprocesos

Abstract

La planta multiprocesos, como su propio nombre indica, es un sistema en el cual se pueden llevar a cabo varios procesos a la vez, tales como el control de temperatura mediante resistencias térmicas e intercambiadores de calor, o el control de nivel. Se trata de un sistema muy atractivo desde el punto de vista académico, pues pone de manifiesto comportamientos propios de sistemas de control presentes en la industria actualmente, además de dar la posibilidad a los alumnos de poner en práctica técnicas de control multivariable, y trabajar con un sistema que presenta retardo en ciertos procesos. El proyecto que aquí se describe pretende continuar el Trabajo de Fin de Grado “Laboratorio Virtual para el Control de la Planta Multiprocesos Basado en LabView”. En él, se consiguió controlar el sistema presentado mediante el Software LabView, y se realizó la creación de una interfaz gráfica tanto para identificación como para el control del sistema. En este trabajo, el objetivo es poder controlar el sistema de una forma similar mediante el navegador web de forma remota. Para ello, se hará uso de la herramienta Easy JavaScript Simulations (EJSS), un software desarrollado específicamente para la implementación de laboratorios remotos. De forma previa a la conexión con LabView, y también al trabajo en EJSS, se ha desarrollado un modelo de parámetros distribuidos en Matlab para modelar el comportamiento del sistema. Este modelo consiste en un conjunto de ecuaciones diferenciales que son capaces de modelar el fenómeno de transporte de masa asociado a la medida de temperatura, así como su comportamiento dinámico. Por otro lado, también modela el nivel del depósito ante los cambios en la válvula que determina el caudal de agua que circula por la planta. Uno de los objetivos del trabajo es que los usuarios finales puedan trabajar de una forma totalmente local, es decir, que puedan simular y controlar el sistema solamente con EJSS, sin necesidad de LabView ni de la planta real. Por ello, una vez ajustados los parámetros del modelo en Matlab, éste se ha implementado en EJSS. Para validar su correcto funcionamiento, se han comparado los resultados obtenidos tanto en EJSS como en Matlab para comprobar que coinciden. Una de las ventajas principales de EJSS es que permite conectarse de una forma relativamente sencilla con LabView mediante un protocolo de comunicación también desarrollado con el mismo fin. El protocolo “Remote Interoperability Protocol” permite comunicar variables de lectura y escritura entre LabView y EJSS. Los programas desarrollados en el anterior proyecto en LabView serán configurados para ejercer como servidores en la conexión, mientras que EJSS será el cliente que se conecte al servidor para leer y escribir variables del mismo. En un primer momento, EJSS se ha conectado con el LabView basado en modelos, para comprobar que funciona de la forma esperada. Después, se realizará la conexión del EJSS con el LabView corriendo en la planta, completando así el objetivo de controlar la planta mediante EJSS de forma remota.

The multiprocess plant, as its own name says, is a system in which several processes can occur at the same time, such as the temperature control by using termic resistances and heat exchangers, or the level control. It is a very attractive system from the academic point of view, as it shows typical behaviours from control systems present in the industry today, in addition to giving the possibility to the students to practice multivariable control techniques, and working with a system which shows delays in some processes. The proyect described here pretends to continue the Final Degree Project “Laboratorio Virtual para el Control de la Planta Multiprocesos Basado en LabView”. In it, it was achieved to control de system through LabView Software, and a graphic interface was made for identification as well as for control. In this work, the objective is to be able to control the system in a similar way through the web browser remotely. For this, the tool Easy JavaScript Simulation (EJSS) will be used, which is a software specifically developed for the implementation of remote laboratories. Previous to the conection with Labview, and also to the work in EJSS, a distributed parameters model has been developed in Matlab to model the behaviour of the system. This model consists of a set of diferential equations which are able to model the mass transportation phenomenon associated to the temperature measurement, as well as its dynamical behaviour. On the other hand, the level in the tank, when subject to movements in the valve which determines the water flow, is also modelled. One of the objectives of the work is that end-users can work in a completely local mode, this is, that they can simulate and control the system with EJSS only, without the need of LabView or the real plant. For this reason, once the paremeters in Matlab have been chosen, the model has been implemented in EJSS. To validate its correct operation, the results in EJSS have been compared to the ones in Matlab to make sure they are the same. One of the main advantages of EJSS is that it allows to be connected with LabView in a relatively easy way through a communication protocol also developed with the same aim. The protocol ‘Remote Interoperability Protocol’ allows to communicate read and write variables between LabView and EJSS. The programs developed in the last proyect in LabView will be configured to run as servers in the connection, while EJSS will be the client which connects to the server to read and write variables. At first, EJSS has been connected to Labview in which the models are programmed, to make sure it works as expected. Later, the connection between EJSS and LabView running in the plant will be done, achieving this way the objective of controlling the system through EJSS remotely.