Real-World Applications
Company: OPIDIS (NI Alliance Partner)
Author(s): JUAN JOSE CABANA GONZALEZ
NI Product(s) Used: cRIO, LabVIEW, RealTime, FPGA
Industry: Energy
Introducción
El proyecto consiste en realizar la Automatización (adquisición de datos y control) de un Banco de Pruebas con Sales Fundidas.
El banco de pruebas está formado por un conjunto de tanques y diferentes conductos de fluido con aislamiento térmico y calentadores eléctricos, para mover y almacenar las sales fundidas. Este fluido está solidificado a temperatura ambiente , pero a partir de los 250 ºC se funde y puede ser movido de un tanque a otro por medio de bombas.
En este banco se puede estudiar el comportamiento a largo plazo de los materiales aislantes térmicos y de las formulaciones de sales fundidas.
En el banco se realizan pruebas de larga duración durante las cuales se adquieren y almacenan un conjunto de mediciones que posteriormente permiten establecer los comportamientos de los materiales estudiados.
Una vista general del banco de sales se muestra a continuación:
Figura 1. Banco de Pruebas de Sales Fundidas
El Banco de Pruebas dispone de 5 tanques uno de ellos bajo nivel y el resto elevados. El tanque a bajo nivel es el depósito principal desde el cual se llenan los tanques elevados por medio de una bomba. El vaciado es por la acción de la gravedad.
Todos los tanques tienen resistencias de calefacción para mantener las sales fundidas en las temperaturas deseadas. También disponen de sensores de nivel por radar y de sensores de temperatura multipunto (a diferentes niveles) del fluido interno.
Los tanques elevados disponen de un conjunto de 16 termopares tipo T de montaje superficial para realizar las mediciones de los materiales de aislamiento.
Todas las tuberías y válvulas disponen de resistencias de calentamiento y de medidores de temperatura para mantener las sales en estado líquido durante el llenado y el vaciado de los tanques elevados.
La temperatura del área de trabajo es superior al ambiente debido a la disipación del calor del conjunto por lo que los sistemas deben soportar temperaturas elevadas.
La Solución
Cada tanque dispone de un armario pequeño con un sistema NI Compact Rio NI-9063 que realiza las mediciones y controles asociados al tanque. Existe un NI Compact Rio central que está asociado al Tanque de Drenaje (bajo nivel) que realiza las tareas de medición y control de dicho tanque y que actúa como Data Logger y coordinador del Sistema en su conjunto.
Figura 2. Diagrama General de Sistemas
Las operaciones se realizan desde un ordenador con una interfaz HMI y donde se vuelcan los datos de las mediciones.
Los armarios de los sistemas de control de los tanques de prueba son más simples y disponen de un sistema cRIO-9063 y el armario del tanque de drenaje es más complejo y dispone de un sistema cRIO-9030.
Figura 3. A la izquierda un cRIO 9063 y a la derecha un cRIO-9030.
Todos los armarios están conectados por red ethernet a un switch ubicado en el armario del tanque de drenaje. También el ordenador PC remoto con la interfaz HMI se conecta a la red ethernet.
Todas las entradas y salidas de los armarios de los tanques de prueba se conectan por conectores lo que permite des-instalar rápidamente dicho armario para tareas de mantenimiento o para utilizarse como sistemas de medición independientes. En este caso las mediciones se almacenen en una memoria local USB.
El armario del tanque de drenaje almacena toda la información en una memoria microSD local.
Todo el sistema dispone de varios algoritmos de control PID para las resistencias de calentamiento del fluido.
La aplicación HMI de supervisión que se ejecuta en un ordenador PC externo permite la realización de las operaciones de arranque, ejecución y parada de las pruebas de los tanques de forma independiente de esta forma se pueden implementar diferentes tipos de pruebas a la vez.
Toda la programación está realizada en LabVIEW 2017
Figura 4. Aplicación de supervisión HMI
