Bogotá - Ingeniería - Maestría en Ingeniería - Automatización Industrial · 2025
Implementación de tecnologías de industria 4.0 y sintonización de lazos de control de los procesos del laboratorio de Instrumentación, Supervisión y Control (LISC)
En este trabajo se implementan metodologías en el laboratorio enfocadas a la industria 4.0, utilizando la infraestructura actual con el fin de migrar los datos de los diferentes instrumentos mediante un sistema SCADA desarrollado de manera local y remota desde un servidor en la nube los cuales funcionan como enlace y distribuidor desarrollado con comunicación enfocada en el internet de las cosas (MQTT-Message Queuing Telemetry Transport) para monitorear las variables desde cualquier dispositivo final configurado a la dirección IP asignada por el servidor en la nube. Adicionalmente se realiza la caracterización y sintonización del lazo temperatura utilizando diferentes técnicas de diseño implementados con el Controlador Lógico Programable (PLC). Los resultados de este trabajo es un punto de partida para el desarrollo de sistemas robustos para el monitoreo remoto y optimización de los diferentes procesos de la industria colombiana enfocados en industria 4.0 a partir de la estructura tradicional de automatización (Texto tomado de la fuente).
Texto completo 111 páginas con texto de 114
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Contenido
- de comunicación IoTp. 21
- Estructura Laboratorio de Instrumentación Supervisión y Control (LISC)p. 23
- Estructura de automatización local y remotap. 26
- 1.1.1 Estructura SCADA localp. 27
- 1.1.2 Servidor SCADA en la nubep. 28
- Técnicas de Sintonización de Controladoresp. 31
- Sintonización de Controladoresp. 31
- 2.1.1 Diseño mediante Lugar Geométrico de las Raíces (LGR)p. 32
- 2.1.2 Sintonización Ziegler-Nicholsp. 34
- 2.1.3 Sintonización Cohen Coonp. 35
- Sistema SCADA y metodologías de industria 4.0 implementadas en LISCp. 38
- Diseño de sistema SCADA LISC localp. 40
- Implementación de sistema de supervisión (SCADA) en la nube (IoT) LISCp. 46
- 3.2.1 Servidor remoto IBMp. 47
- 3.2.2 Comunicación MQTTp. 50
- Implementación chatbot IBM Watson Assitantp. 51
- 3.3.1 Definición de entradas para interacción de asistentep. 52
- 3.3.2 Estructuración de dialogo asistentep. 54
- Desarrollo en Node-RED para manipulación de variablesp. 56
- 3.4.1 Comunicación Local y MQTT de variables LISCp. 56
- 3.4.2 Definición de variables globales Node-REDp. 59
- 3.4.3 Bot de verificación Telegramp. 61
- Modelado y Control de Lazo Temperaturap. 66
- Modelado de lazo temperaturap. 67
- 4.1.1 Respuesta del sistema temperaturap. 67
- 4.1.2 Función característica lazo temperaturap. 69
- Sintonización Lazo de Temperaturap. 71
- 4.2.1 Respuesta Lugar Geométrico de las Raícesp. 72
- 4.2.2 Respuesta Sintonización Ziegler-Nicholsp. 74
- 4.2.3 Respuesta Sintonización Cohen Coonp. 77
- Conclusiones y Recomendacionesp. 81
- Conclusionesp. 81
- Recomendacionesp. 83
- A. Anexo: Descripción y caracterización tanque HT-01p. 85
- Instrumentaciónp. 85
- A.1.1. Transmisor de temperatura TT-04p. 85
- A.1.2. Controlador de Temperaturap. 86
- A.1.3. Controlador de Potencia Watlow DB30p. 86
- Pruebas experimentales y caracterizaciónp. 87
- Diseño de Controladoresp. 89
- A.3.1. Diseño Lugar Geométrico de las raíces (LGR)p. 89
- A.3.2. Sintonización Ziegler-Nicholsp. 93
- A.3.3. Sintonización Cohen-Coonp. 94
- B. Anexo: Configuración Node-REDp. 97
- Configuración Node-REDp. 97
- Definición de variables globalesp. 100
- Configuración Chatbot Telegramp. 103
- C. Anexo: Información Adicionalp. 106
- Sistema SCADA típico [7]p. 23
- Laboratorio Instrumentación, Supervisión y Control (LISC)p. 24
- Estructura laboratorio LISCp. 24
- Instrumentación instalada Laboratorio LISCp. 25
- Esquema arquitectura tradicional SCADA [9]p. 26
- Estructura LISC local para monitoreo de variablesp. 27
- Estructura clientes MQTTp. 28
- Estructura de sistema de supervisión para monitoreo en la nubep. 29
- Estructura de sistema en lazo cerradop. 31
- Estructura lazo cerrado controlador PIp. 32
- Respuesta del sistema con entrada escalón con retardo [17]p. 36
- Propuesta de supervisión laboratorio LISC IoT [18]p. 39
- Pantalla de Inicio SCADA LISC para los usuarios local y remotop. 40
- Estructura Servidor Localp. 41
- Ventana principal SCADA LISCp. 42
- Pantalla de ajuste de Válvulasp. 43
- Bomba de recirculación P-001p. 43
- Lazo de Temperaturap. 44
- Ventana de instrumentosp. 45
- Alarmasp. 46
- Estructura Ignition en VPCp. 47
- Características de servidor en nubep. 48
- Nombre y asignación de IP flotantep. 49
- Ignition Gateway instalado en la nubep. 49
- Configuración MQTT Ignition [26]p. 50
- Definición de Intenciones laboratorio LISCp. 53
- Definición de Entidades laboratorio LISCp. 54
- Estructura de diálogop. 55
- Chat de verificación laboratorio LISCp. 55
- Estructura de variables LISC en Node-REDp. 57
- Variables lazo de temperaturap. 57
- Variables de presión y flujop. 58
- Configuración de servidor LISC_CLOUD Node-REDp. 59
- Dirección de tag comunicación MQTTp. 59
- Definición de variable global PV07p. 60
- Definición de variables globales LISCp. 61
- Vinculación de Bot Telegram con Node-REDp. 62
- Enlace entre Watson Assistant y Node-REDp. 63
- Ejemplo envío de solicitud para variable global FV03p. 64
- Envío de respuesta al chatbotp. 65
- Lazo de temperaturap. 44
- Caracterización de lazo temperatura [14]p. 68
- Respuesta al paso tanque HT-01 con 10 % de potenciap. 68
- Respuesta de sistema a una entrada paso [13]p. 70
- Respuesta función de transferencia temperatura HT-01p. 71
- Respuesta método LGRp. 73
- Acción de control LGRp. 73
- Respuesta método Ziegler-Nicholsp. 76
- Acción de control Ziegler-Nicholsp. 76
- Respuesta método Cohen Coonp. 79
- Acción de control Cohen Coonp. 79
- Sensor de temperatura TC 10p. 85
- Control de potencia trifásicop. 86
- Resistencia calefactora trifásicap. 87
- Experimentación 30 % de potenciap. 88
- Experimentación 15 % de potenciap. 88
- Experimentación 10 % de potenciap. 89
- Región de diseño - Lugar geométrico de las raíces sistemap. 91
- Valor de Ki aproximadop. 91
- Respuesta transitoria – Método Lugar geométrico de las raícesp. 92
- Respuesta transitoria – Método Ziegler-Nicholsp. 94
- Respuesta transitoria – Método Cohen Coonp. 96
- Módulo Ignition en Node-REDp. 97
- Ignition nube ventana principalp. 98
- Asignación de API Token y contraseñap. 99
- Configuración servidor remoto Node -REDp. 99
- Ejemplo de tags configuradosp. 100
- Dirección de tag LV-06 desde Ignition servidor gateway,p. 100
- Módulo Telegramp. 103
- Nodo receiverp. 104
- Nodo Function para extraer mensajep. 104
- Nodo conexión Node-REDp. 105
- Configuración de variable FV-03p. 105
- Inicio video funcionamientop. 106
- Presentación de videop. 107
- Sección de controlp. 107
- Ejecución Node-Redp. 108
- Ejecución chat Telegram verificación TT-04p. 108
- Repositorio del proyectop. 109
- Reglas de sintonización Ziegler-Nichols para entrada escalón [14]p. 34
- Parámetros de sintonización Cohen Coonp. 36
- Tags lazo de temperaturap. 67
- Especificación respuesta transitoria LGRp. 74
- Sintonización Ziegler-Nichols PIp. 75
- Especificación respuesta transitoria Ziegler-Nicholsp. 77
- Sintonización Cohen Coon PIp. 78
- Especificación respuesta transitoria Cohen Coonp. 80
- Variables globales definidas instrumentos laboratoriop. 101
- Variables globales lazo temperaturap. 102
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