Implementación de capas superiores de la pirámide de automatización en una planta piloto híbrida

Abstract

[Resumen] En este trabajo se presenta la implementación de un controlador predictivo basado en un modelo no lineal (NMPC) y un optimizador de consignas en tiempo real (RTO) a una planta piloto híbrida. La planta consta de un reactor CSTR, dos caudalímetros, una bomba, una válvula y cuatro sensores de temperatura. La reacción química se emula a partir de las medidas del proceso y el calor que esta generaría se aplica mediante resistencias eléctricas. Así, la única sustancia involucrada es agua, se conserva la hidrodinámica del proceso y se evitan los inconvenientes típicos del manejo de sustancias químicas. Se desarrolla y ajusta un modelo basado en medidas reales que luego es usado como base para el MPC y el RTO. Se hacen pruebas de seguimiento de consigna del controlador y optimización económica del RTO. El conjunto planta híbrida + MPC + RTO conforma una plataforma flexible, a la vez que realista, para evaluar técnicas de optimización avanzada donde existen discrepancias entre planta-modelo y entre modelos.

[Abstract] This work presents the implementation of a real-time optimization (RTO) and a nonlinear model predictive controller (NMPC) to a hybrid pilot plant. The plant consists of a Van de Vusse CSTR, two flowmeters, a pump, a valve, and four temperature sensors. In order to maintain the hydrodynamics and avoid typical problems with chemical substances, all the reactions are simulated. So, the only substance involved in the process is water. A calculation block simulates the chemical reaction using a model and real-time process measurements, calculating the heat generated by the reaction. This heat is applied to the reactor using two heating coils. Another model for the RTO and NMPC layers is formulated, and the parameters are adjusted using experimental measurements. Then, two experiments are carried out: trajectory tracking for the MPC, and economic optimization for the RTO. The present paper shows the advantages of using hybrid pilot plants for the study and research of advanced control strategies.