Informe 3 Lab de IPIdocx Revisado

7/26/2019 Informe 3 Lab de IPIdocx Revisado

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UNIVERSIDAD DE SANTIAGODEPARTAMENTO DE INGENIRA ELCTRICA

Experiencia 3: Adquisiciny Anlisis de DatosLaboratorio de IPI

Felipe Pas

Camilo Ziga

3 de Junio de 2015


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ContenidoIntroduccin .................................................................................................................................................3

Objetivos ......................................................................................................................................................3

Desarrollo .....................................................................................................................................................4

P&ID de la planta ......................................................................................................................................4

Diagrama de conexiones del DAQ y configuraciones..................................................................................6

Programa de LabVIEW ...............................................................................................................................9

Fotos del resultado final .......................................................................................................................... 13

Conclusiones ............................................................................................................................................... 15


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Introduccin

En el siguiente informe se desarrolla un sistema de alarma para una planta de nivel, la idea es

sencilla en la planta debe controlarse el nivel y para ciertos niveles se deben encender leds de

modo que avisen cuando la planta est llegando a niveles crticos ya sea en el rango minino o

mximo.

Para poder llevar esto a cabo, se realiz un programa hecho en el software Labview el cual tiene

por fin tomar datos de la tarjeta adquisidora de datos NI-DAQ6008 luego toma estos datos y los

compara con los niveles de voltaje que se relacionan de lo obtenido en la altura del agua en el

estanque.

Objetivos

Objetivo general.

Implementar lo revisado en las sesiones llevadas a cabo en el Laboratorio, correspondientes a

LabVIEW, lazo instrumental y adquisicin de datos.

Objetivo especfico.

Con lo visto en las sesiones implementar unos sistemas de alarmas, con uso de leds.


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Desarrollo

P&ID de la planta

A continuacin se presenta el P&ID de la planta, tal como se vio en el laboratorio se tiene los estanque,

vlvulas, los elementos de control de nivel, bombas, etc.

Figura 1: P&ID de la planta

Como se puede ver en el diagrama se tiene el estanque TK-A en donde se desea medir y controlar la

variable de nivel de agua. El agua se enva desde el sumidero TK-M en primer lugar mediante una vlvula de

control, la cual recibe la seal de salida del dispositivo de control automtico y manipula la variable bajo

control, en este caso el flujo de lquido. Esta vlvula de control est conectada a una vlvula solenoide de

220 VAC(ya que est en contra el sentido del a caudal) y la cual permite el flujo del lquido. Luego se tiene la

bomba la cual enva el lquido hacia los estanques que se encuentran en la parte superior. Finalmente ya

teniendo el agua en el estanque se cuenta con otra vlvula solenoide la cual permite el flujo de salida del

lquido hacia el sumidero, esta vlvula es de 24 VACya que est a favor del sentido del caudal.


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Luego tenemos el control de la planta, el cual muestra el conexionado elctrico del proceso:

Como podemos ver existe una fuente de 24 volts DC que sirve para energizar los instrumentos del lazo. Un

convertidor P/I (presin/corriente) conectado a un ampermetro, el que permitir medir la corriente en el

lazo, seguido de esto tenemos una resistencia de 250 ohms y paralelo a esta se encuentra el dispositivo

DAQ. Finalmente se conecta a las entradas del controlador PID, mientras que las salidas se conectan a un

convertidor I/P (corriente/presin), el cul entregara la presin necesaria para manipular la vlvula de

entrada de fluido.

Figura 2: Circuito de control de la planta


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Fig A

Diagrama de conexiones del DAQ y configuraciones

A continuacin se presenta el diagrama de conexiones que se hizo para tomar los datos de voltaje en la

resistencia y las conexiones respectivas del DAQ al protoboard con leds y resistencias

250 ohm

L-HH L-H L-V L-L L-LL

250 ohm 250 ohm 250 ohm 250 ohm

ANALOG

DAQ

DIGITAL

GND P0.5 P0.4 P0.3 P0.2 P0.1

AI.5 AI.1

CONTROLADOR

Fig 3 Diagrama de Conexiones

Fig.4. B

Fig. 4 (a) Entradas Anlogas, (b) Salidas Digitales


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Las entradas anlogas del DAQ son conectadas con el controlar, de donde se adquirirn los datos y

las variaciones de nivel del lquido del estanque, las entradas utilizadas son AI.1 y AI.5. Las Salidas

del DAQ que se ocupan para este caso son cinco, que irn a un protoboard y conectadas a

resistencias de 250 ohms y leds (2 amarrillos, 2 rojos y 1 verde). Otra salida es la tierra que iraconectada con los ctodos de los leds cerrando el circuito. El DAQ finalmente es conectado por

puerto USB a un computador.

En cuanto a las configuraciones del programa, para la lectura de datos mediante bloque

correspondiente que se muestra en la siguiente seccin del informe, se tiene la siguiente

configuracin:

Figura 5: Configuracin bloque de lectura


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En cuanto a las configuraciones de los bloques de escritura, tambin presentados en la siguiente

seccin se tiene la siguiente configuracin

Figura 6: Configuracin bloque de escritura

Es importante destacar que segn los puertos conectados en el DAQ se hicieron las

configuraciones de entrada y salida en los bloques de escritura y lectura. En nuestro caso

particular para la lectura se configuro para Dev3/ai1 y para el caso de las escrituras se tiene

Dev3/line0/port1-5 segn corresponda.


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Programa de LabVIEW

A continuacin se presenta el programa para el sistma de alarma hecho en LabView

Figura 7: Programa de sistema de alarma en LabView (Diagrama de bloques)

Lo que hace este programa es en primer lugar leer los datos del DAQ, esto es posible por el bloque

DAQmx Read y el DAQmx Task (Lectura de Voltaje) los cuales se encuentran conectados entre si

en la parte superior del loop while en el programa. Adems el bloque DAQmx Read enva los datos

que lee continuamente, estos datos son enviados a distintos lados: un graficador (Waveform

Chart), unos operadores conectados con un tanque y distintos comparadores.


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Para ir de manera ms ordenada veamos el caso del graficador, este solo toma el dato que se

enva y lo grafica el tiempo real, esto es posible verlo en el panel frontal, tal como el que se

muestra ms adelante.

Luego tenemos un multiplicador, el cual hace el producto del dato que entra y un factor de 10,25 y

el resultado de esto lo resta por un sustraendo de 10,33, este dato es enviado al estanque el cual

muestra un valor muy cercano al valor que tiene el estanque en tiempo real. Se dice que es

cercano porque lo que muestra el estanque est relacionado con la lectura de voltaje el cual es

muy inestable, por lo tanto es solo una aproximacin dentro de un rango de +-2 centmetros

aproximadamente. La relacin matemtica, es decir los factores que tenemos en el estanque se

obtuvieron a partir de la ecuacin de la recta como se muestra a continuacin:

El valor mximo del nivel de la plana es 40 centmetros, en ese momento al medir con el

multitester se obtuvo un valor de 5,02 volts en la resistencia.

El valor mnimo del nivel de la planta es 0 centmetros, en ese momento al medir con el

multitester se obtuvo un valor de 1,03 volts en la resistencia.

Por lo que es valor de la pendiente es:

Aplicando la ecuacin de la recta tenemos

Siendo la variable y el valor del nivel del estanque y la variable x el valor del voltaje. Es por

esto que se realizan esas operaciones y no se enva el dato directamente al estanque.

A partir de esto mismo se pueden realizar los valores de voltajes asociados para las condiciones de

los comparadores que se discuten a continuacin. El sistema se implement de la siguientemanera:

Para la condicin de estado crtico superior (L-HH, led rojo) el nivel debe ser superior a 35

centmetros:


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Para la condicin de estado semi crtico superior (L-H, led amarillo) el nivel debe ser superior a 30 y

menor o igual que 35 centmetros:

Para la condicin de estado semi crtico inferior (L-L, led amarillo) el nivel debe ser menor a 10 y

mayor o igual que 5 centmetros:

Para la condicin de estado crtico inferior (L-LL, led rojo) el nivel debe ser menor a 5 centmetros:

Y la condicin de funcionamiento (led verde) debe ser un voltaje superior a 0,7 si bien el menor

valor ledo por el multitester fue 1,03, se toma 0,7 ya que se obtuvieron lecturas minimas cercanas

a este valor con el DAQmx Read.

Finalmente pasando a la parte de los comparadores, tenemos el dato que se envi desde DAQmx

Read hacia los comparadores. Los comparadores lo que hacen es ver si se cumple la condicin de

entrada por medio de comparadores mayor o menor que con respecto a las constantes ya

explicadas, en ciertos casos es necesario es poner dos comparadores ya que es un intervalo como

el caso cuando la planta se encuentra entre 30-35 centmetros o 0-5 centmetros; en estos casos

los comparadores se unen por una compuerta AND la cual exige que ambas condiciones se

cumplan. Luego si la condicin es cierta al salir del comparador o la compuerta segn corresponda,

el bloque DAQmx Write en conjunto con su correspondiente DAQmx Task har que el led asociado

se encienda, esto se ve plasmado en el panel de control.


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Finalmente se muestra el panel de control el cual es til al momento de poner en marcha el

programa.

Figura 6 : Programa de sistema de alarma en LabView (Panel Frontal)


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Fotos del resultado final

Para las simulaciones y el programa de alarma en Lab View se implement un juego de leds, de forma que

se pueda visualizar mejor la aplicacin de LabVIEW.

Figura 7: Respuesta a un nivel muy bajo (critico) de lquido en el estanque y respuesta de encendido Led

Rojo (segundo aviso)

Figura 8: Respuesta de nivel bajo de lquido en el estanque y respuesta de encendido led amarillo y verde

(primer aviso)


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Figura 9: Respuesta a nivel deseado del lquido en el estanque y respuesta de encendido verde

(funcionamiento normal).

Figura 9: Respuesta de nivel alto del lquido en el estanque y respuesta de encendido del led amarillo

(primer aviso)

Figura 10: Respuesta a un nivel muy bajo (critico) de lquido en el estanque y respuesta de encendido Led

Rojo (segundo aviso)


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ConclusionesEl trabajar con LabView, el DAQ y realizar el trabajo en la planta, permiti el manejo y entendimiento del

potencial que tienen estas herramientas, como tomar datos, responder con respecto a estos y poder aplicar

un sistema de alarmas o avisos, La combinacin de visualizar los datos obtenidos en una escala de tiempo,adems de poder exportar estos valores es fundamental para realizar cualquier anlisis en un proceso o

sistema. Las aplicaciones que se le puede dar a este sistema son muchas. Y aunque la visualizacin en

LabView es fcil de entender para usuario promedio, el diagrama y la programacin para aplicaciones ms

avanzadas requiere un conocimiento ms avanzado y entendimiento del funcionamiento de la planta a

instrumentar.

En el caso propuesto se cre un sistema de alarma y con el conocimiento de labView se logr medir y

visualizar una seal anloga y llevarla a una salida digital, cumpliendo con el objetivo propuesto en la sesin

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