Cómo Implementar un Bucle PID en un PLC Micro800 para Control de Proceso Preciso

Los bucles PID se usan en industrias de proceso para mantener puntos de ajuste (setpoints) como temperatura, presión y nivel dentro de límites.

Vea el video para aprender más, o desplácese hacia abajo para leer el resto del artículo.

Si es nuevo en el concepto de bucle PID, puede aprender más sobre ellos en nuestra publicación de blog "Controlador PID Explicado".

En este artículo le mostraré cómo implementar un bucle PID en un PLC Micro800 usando Connected Components Workbench y demostraré cómo el bucle PID controla el nivel en un tanque.

Programe el bucle PID

Cambiemos a Connected Components Workbench para configurar nuestro bucle PID.

En Connected Components Workbench, creo un nuevo proyecto haciendo clic en Archivo > Nuevo.

En el cuadro de diálogo Nuevo Proyecto, doy un nombre al proyecto y especifico dónde se almacenará en mi equipo. Finalmente, hago clic en Crear para crear el proyecto.

En el cuadro de diálogo Agregar Dispositivo, selecciono un PLC 2080-LC50-48QWB-SIM y hago clic en Seleccionar para agregarlo a mis selecciones. Luego hago clic en Agregar al Proyecto para agregar mis selecciones al proyecto.

En el Organizador de Proyectos, hago doble clic en Variables Globales para abrir la tabla de Variables Globales y declaro las variables que usaré en esta demostración.

Una vez declaradas las variables, cierro la tabla de Variables Globales.

Luego hago clic derecho en Programas y selecciono Agregar > Nuevo FBD: Diagrama de Bloques de Función para agregar un programa al proyecto.

Hago doble clic en el nuevo programa para abrirlo y arrastro un Bloque de Instrucción (Instruction Block) desde la Caja de Herramientas (Toolbox) a la derecha y lo suelto en el lienzo.

Hago doble clic en el Bloque de Instrucción para abrir el cuadro de diálogo Selección de Bloque de Instrucción y busco PID. En los resultados de búsqueda, selecciono el Bloque de Instrucción PID y hago clic en Aceptar para agregarlo al proyecto.

Parametrizó la interfaz de la instrucción como se muestra aquí y establezco cada una de las ganancias en la variable Ganancias (Gains) a 1.

Después de configurar la instrucción, hago doble clic en el controlador en el Organizador de Proyectos y abro la pestaña Interrupciones (Interrupts). En esta pestaña, hago clic en Agregar para agregar una interrupción.

Establezco el tipo de interrupción en STI y el programa en Prog1. Luego marco la casilla Inicio Automático (Auto Start) y configuro la interrupción para que se ejecute cada 100 milisegundos.

Finalmente, hago clic en Aceptar para guardar la configuración.

Ahora que nuestro proyecto está configurado, podemos configurar una tendencia (trend) para ver cómo se desempeña el bucle PID.

Configure una tendencia

En Connected Components Workbench, puede usar tendencias para monitorear los valores de variables a lo largo del tiempo. Si está usando Connected Components Workbench versión 22, necesitará instalar la herramienta Tendencias antes de poder usarlas.

Para configurar una tendencia, activo la pestaña Tendencias (Trends) en el Organizador de Proyectos y hago clic en Agregar Tendencia (Add Trend).

Luego hago clic en el botón más para agregar un Rastro (Trace), que es una variable a monitorear.

En el cuadro de diálogo que se abre, selecciono FLOAT_OUT_0, FLOAT_IN_0 y Setpoint como las variables a rastrear y hago clic en Agregar para agregarlas a la Tendencia.

Hago clic en Aceptar para guardar la configuración.

En la página de Tendencia, hago clic en el icono de configuración en la esquina inferior derecha y cambio la configuración del eje Y de Apilado (Stacked) a Superpuesto (Overlaid).

Ahora estamos listos para probar el proyecto y ver cómo este bucle PID controlaría un proceso real.

Pruebe el bucle PID

Para probar este bucle PID, descargo el proyecto al Simulador Micro800 y pongo el Simulador en modo Run.

Luego abro la Escena de Control de Nivel (Level Control Scene) en Factory IO.

Cuando la escena está abierta, abro la configuración del Controlador (Driver) haciendo clic en Archivo y luego Controladores. En el menú desplegable, selecciono el controlador Allen-Bradley Micro800 y hago clic en Configuración para abrir la ventana de Configuración del Controlador.

En esta ventana, establezco la Dirección IP del Host para que coincida con la dirección IP del Simulador Micro800.

Con la configuración hecha, hago clic en la flecha atrás para volver a la Configuración del Controlador y hago clic en Conectar. La marca de verificación verde indica que la escena ahora está conectada al Simulador Micro800.

Cierro la ventana de Configuración del Controlador y ejecuto la escena presionando el icono Reproducir (Play).

El Tanque comienza a llenarse, y abro ligeramente la válvula de descarga para permitir que fluya algo de agua fuera del tanque.

En Connected Components Workbench, abro la Tendencia y hago clic en el icono Reproducir para iniciarla. Puede ver en esta tendencia que el bucle PID está ajustando la Válvula de Llenado para intentar mantener el punto de ajuste objetivo.

Resumen

En este artículo aprendimos cómo configurar un bucle PID en un PLC Micro800, cómo usar una Tendencia para monitorear un bucle PID y vimos cómo un bucle PID controlaría un proceso real usando Factory IO.

En esta demostración usamos ganancias arbitrarias. En un proceso real, dedicaríamos tiempo a ajustar (tunear) el PID para asegurar que funcione bien. Desafortunadamente, como el ajuste es un tema complejo, está fuera del alcance de este artículo. Cubriremos el uso de auto-ajuste (auto-tune) para ajustar bucles PID en el curso "PID con PLCs Micro800".