Implementation of Techniques of Advanced Regulatory Process Control Supported on Matlab and on the Compactlogix Platform

Abstract

Abstract. This master final work was developed in three stages, the same three parts in which this document has been sectioned. The central themes of the three parts are: Process Modeling, Regulatory Control and laboratory practices. In the stage of process modeling, four industrial processes were modeled from thermodynamic systems theory. The processes worked are a Heat Exchanger, an Industrial Furnace, a Continuous Stirred Tank Reactor and an Absorption Column. The phenomenological models were analyzed and linearized analytically. The models were subsequently implemented on Simulink and validated through simulations. Similarly, these models were emulated and validated coontrol platform CompactLogix. In the second part of this project, five classic techniques of Advanced Regulatory Control were studied and their principles of operation were analyzed and characterized. Specifically, techniques Feedforward Control, Cascade Control, Ratio Control, Override Control and Split-range Control, were worked. The advantages and fields of application of different techniques are discussed herein. Each of the strategies was applied and validated in a case study through implementation and simulation on Simulink, and by implementation and emulation on the CompactLogix platform. In the final part of the project five laboratory practices were structured. These practices aim to transferring the knowledge developed in this project by carrying out theoretical and practical exercises. This practices would be made by students of the Universidad Nacional and engineers in the area of industrial control, in future courses

Este trabajo final de maestría fue desarrollado en tres etapas, las mismas tres partes en las que ha sido seccionado este documento. Los temas centrales de las tres partes son: Modelado de proceso, Técnicas de control regulatorio y Practicas de Laboratorio. En la etapa de modelado de procesos, cuatro procesos industriales fueron modelados a partir de la teoría de sistemas termodinámicos. Lo procesos trabajados son un intercambiador de calor, un horno industrial, un reactor continuo de tanque agitado y una columna de absorción. Los modelos de base fenomenológica obtenidos fueron analizados y linealizados de manera analítica. Los modelos fueron posteriormente implementados en Simulink y validados mediante simulaciones. Igualmente, estos modelos fueron emulados y validados en la plataforma de control CompactLogix. En la segunda etapa de este proyecto, cinco técnicas clásicas de control regulatorio avanzado fueron estudiadas y sus principios de operación fueron analizados y caracterizados. Específicamente las técnicas de control por prealimentación, control en cascada, control de relación, control por sobremando y control de rango divido, fueron trabajadas. Las ventajas y campos de aplicación de las diferentes técnicas son expuestas en este documento. Cada una de las estrategias fue aplicada y validada en un caso estudio, mediante la implementación y simulación en Simulink, y mediante la implementación y emulación en la plataforma CompactLogix. En la parte final del proyecto cinco prácticas de laboratorio fueron estructuradas. Estas prácticas tienen como objetivo transmitir el conocimiento desarrollado en este proyecto mediante la realización de ejercicios teóricos prácticos. La idea es que restas practicas sean realizadas por estudiantes de la Universidad Nacional e ingenieros del área de control industrial, en futuros cursos