Equipo de Ciclo Orgánico Rankine Controlado desde Computador (PC), con SCADA y Control PID TORC

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1 Equipamiento Didáctico Técnico Equipo de Ciclo Orgánico Rankine Controlado desde Computador (PC), con SCADA y Control PID TORC Sistema SCADA de EDIBON y CONTROL PID incluido Técnica de Enseñanza usada 5 6 Caja-Interface de Control Cables y Accesorios Manuales 3 Tarjeta de Adquisición de Datos 4 Computador (no incluido Software para: en el suministro) - Control - Adquisición de Datos - Manejo de Datos *El suministro mínimo siempre incluye: (Computador no incluido en el suministro) 1 Equipo: TORC. Equipo de Ciclo Orgánico Rankine Características importantes: Sistema SCADA con Control Avanzado en Tiempo Real y Control PID. Control Abierto + Multicontrol + Control en Tiempo Real. Software de Control EDIBON específico, basado en Labview. Tarjeta de Adquisición de Datos de National Instruments (50 KS/s, kilo muestras por segundo). Ejercicios de calibración, incluidos, que enseñan al usuario cómo calibrar un sensor y la importancia de comprobar la precisión de los sensores antes de realizar las mediciones. Compatibilidad del equipo con un proyector y/o una pizarra electrónica, que permiten explicar y demostrar el funcionamiento del equipo a toda la clase al mismo tiempo. Preparado para realizar investigación aplicada, simulación industrial real, cursos de formación, etc. El usuario puede realizar las prácticas controlando el equipo a distancia, y además es posible realizar el control a distancia por el departamento técnico de EDIBON. El equipo es totalmente seguro, ya que dispone de 4 sistemas de seguridad (mecánico, eléctrico, electrónico y por software). Diseñado y fabricado bajo varias normas de calidad. Software opcional CAL, que ayuda al usuario a realizar los cálculos e interpretar los resultados. Este equipo se ha diseñado para poder integrarse en futuras expansiones. Una expansión típica es el Sistema SCADA NET de EDIBON (ESN) que permite trabajar simultáneamente a varios estudiantes con varios equipos en una red local. CONTROL ABIERTO + MULTICONTROL + CONTROL EN TIEMPO REAL Productos Gama de Productos Equipos 5.-Energía y 9.-Termodinámica y Termotecnia ISO 9000: Gestión de Calidad (para Diseño, Fabricación, Comercialización y Servicio postventa) Certificado Unión Europea (seguridad total) Página 1 Certificados ISO y Esquema de Ecogestión y Ecoauditoría (gestión medioambiental) Certificado Worlddidac Quality Charter y Miembro de Worlddidac

2 INTRODUCCIÓN El ciclo de Rankine es un ciclo termodinámico que tiene como objetivo la conversión de calor en trabajo, constituyendo lo que se denomina un ciclo de potencia. El ciclo orgánico de Rankine (ORC) es en esencia un ciclo de Rankine, pero el vapor de agua se sustituye por un fluido orgánico. En el ORC se consigue utilizar menores temperaturas con una alta eficiencia, consiguiendo extraer calor de los gases de escape de motores de combustión interna, de otra fuente de calor residual o de cualquier proceso con una temperatura de 150ºC mínimo, por ejemplo de la energía geotérmica. El principio de funcionamiento del ORC es: 1. El fluido orgánico líquido es bombeado al evaporador, donde se transforma en gas.. Pasa a través de una turbina. 3. Finalmente, se transforma en líquido en el condensador y el ciclo comienza de nuevo. El Equipo de Ciclo Orgánico Rankine, Controlado desde Computador (PC) TORC permite a los estudiantes estudiar el proceso completo y los componentes de un ciclo Rankine orgánico, así como las principales variables que intervienen en el proceso. DESCRIPCIÓN GENERAL El fluido de trabajo (refrigerante R-45fa) se evapora aplicando una fuente de calor. Primeramente el refrigerante es impulsado mediante una bomba controlada desde computador (PC) a través de un intercambiador de placas (precalentador) por el que circula en contracorriente el agua de red calentada en el condensador del ciclo. Seguidamente el fluido orgánico de trabajo pasa a través de dos intercambiadores de placas que constituyen el evaporador del ciclo, por los cuales circula agua sobrecalentada a 150ºC (fuente de calor), que es impulsada por una bomba. El agua sobrecalentada se genera en una caldera con una resistencia, la cual se puede controlar a través del computador (PC), mediante un control PID, indicando el valor de consigna al cual se desea calentar el agua. Una vez cedido el calor, a la salida del segundo intercambiador el agua sobrecalentada retorna a la caldera. En este circuito cerrado de agua sobrecalentada se dispone de una válvula de purga, circuito de bypass y purgadores para eliminar el aire del circuito. El vapor de fluido orgánico, cuando alcanza las condiciones de trabajo, se expande en la turbina, generando una potencia eléctrica, la cual es medida. A la salida de la turbina el fluido orgánico se condensa usando un flujo de agua en un intercambiador de placas. El agua de red calentada en el proceso de condensación del fluido orgánico de trabajo se hace pasar por el precalentador para el aprovechamiento del calor residual. El condensado se acumula en un depósito intermedio, con dos actuadores de nivel. Cuando el nivel es suficiente, el fluido orgánico se bombea nuevamente hacia atrás y se cierra de esta forma el ciclo termodinámico. Las fuentes de enfriamiento y calentamiento no están directamente en contacto con el fluido de trabajo ni con la turbina. Este Equipo Controlado desde Computador se suministra con el Sistema de Control desde Computador (SCADA) de EDIBON, e incluye: el propio Equipo + una Caja-Interface de Control + una Tarjeta de Adquisición de Datos + Paquetes de Software de Control, Adquisición de Datos y Manejo de Datos, para el control del proceso y de todos los parámetros que intervienen en el proceso. DIAGRAMA DEL PROCESO Y DISPOSICIÓN DE LOS ELEMENTOS DEL EQUIPO 8 actuadores y 1 sensores controlados desde cualquier computador, y trabajando simultáneamente CONTROL ABIERTO + MULTICONTROL + CONTROL EN TIEMPO REAL Página

3 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS COMPLETAS (de los items principales) Con este equipo existen diferentes opciones y posibilidades: - Items principales: 1,, 3, 4, 5 y 6. - Items opcionales: 7, 8, 9, 10, 11 y 1. Permítanos describir primero los items principales (1 a 6): 1 Equipo TORC: Evaporador: Caldera de agua sobrecalentada a 150ºC de 15kW, controlada desde computador (PC) (Control PID). Incluye: Válvula de seguridad tarada a 6 Bar. Presostato de seguridad como seguridad de llenado de la caldera. Manómetro de 0-6 Bar. Termostato de seguridad (150ºC). Purgador de aire automático. Vaso de expansión. Alimentador automático regulado a 1,5 Bar. Bomba de impulsión. 3 Intercambiadores de placas: Intercambiador 1 (precalentador): 6 placas, área de transferencia de calor: 0,0480 m. Intercambiador : 0 placas, área de transferencia de calor: 0,61m. Intercambiador 3: 0 placas, área de transferencia de calor: 0,414 m. Condensador: Intercambiador de 0 placas, área de transferencia de calor: 0,70 m. Bomba de triple pistón para impulsar el fluido orgánico, con variador de potencia, controlada desde computador (PC). Turbina Scroll y generador: 1kW, 3600 r.p.m. aprox. Carga eléctrica. Depósito de condensado de fluido orgánico con dos actuadores de nivel. Depósito de almacenamiento de fluido orgánico R-45fa. Presostato de seguridad de alta presión, para evitar sobrepresiones. Equipo TORC Válvulas solenoides. Purgadores de aire. Visores a lo largo del circuito para visualizar el estado del fluido orgánico. Sensores: 13 Sensores de temperatura tipo J distribuidos a lo largo del proceso. 1 Sensor de caudal para medir el caudal de agua de refrigeración a través del condensador, rango: 1,5-30 l./min. 1 Sensor de caudal para medir el caudal del fluido orgánico a través del circuito, rango: 0,008-0,06 Kg/s. 3 Sensores de presión para medir la presión de salida del evaporador y de entrada y salida de la turbina, rango de los sensores de presión: 0-5 Bar. 1 Sensor de medida de la potencia consumida por el generador. 1 Sensor de medida de la potencia consumida por la bomba que impulsa el fluido orgánico. 1 Sensor de velocidad de la turbina. El equipo completo incluye también: Sistema SCADA con Control Avanzado en Tiempo Real y Control PID. Control Abierto + Multicontrol + Control en Tiempo Real. Software de Control EDIBON específico, basado en Labview. Tarjeta de Adquisición de Datos de National Instruments (50 KS/s, kilo muestras por segundo). Ejercicios de calibración, incluidos, que enseñan al usuario cómo calibrar un sensor y la importancia de comprobar la precisión de los sensores antes de realizar las mediciones. Compatibilidad del equipo con un proyector y/o una pizarra electrónica, que permiten explicar y demostrar el funcionamiento del equipo a toda la clase al mismo tiempo. Preparado para realizar investigación aplicada, simulación industrial real, cursos de formación, etc. El usuario puede realizar las prácticas controlando el equipo a distancia, y además es posible realizar el control a distancia por el departamento técnico de EDIBON. El equipo es totalmente seguro, ya que dispone de 4 sistemas de seguridad (mecánico, eléctrico, electrónico y por software). Diseñado y fabricado bajo varias normas de calidad. Software opcional CAL, que ayuda al usuario a realizar los cálculos e interpretar los resultados. Este equipo se ha diseñado para poder integrarse en futuras expansiones. Una expansión típica es el Sistema SCADA NET de EDIBON (ESN) que permite trabajar simultáneamente a varios estudiantes con varios equipos en una red local. Página 3

4 Especificaciones Técnicas Completas (de los items principales) TORC/CIB. Caja-Interface de Control: La Caja-Interface de Control forma parte del sistema SCADA. Caja-Interface de Control con diagrama del proceso en el panel frontal, con la misma distribución que los elementos en el equipo, para un fácil entendimiento por parte del alumno. Todos los sensores, con sus respectivas señales, están adecuadamente preparados para salida a computador de -10V. a +10V. Los conectores de los sensores en la interface tienen diferente número de pines (de a 16) para evitar errores de conexión. Cable entre la caja-interface de control y el computador. Los elementos de control del equipo están permanentemente controlados desde el computador, sin necesidad de cambios o conexiones durante todo el proceso de ensayo. Visualización simultánea en el computador de todos los parámetros que intervienen en el proceso. Calibración de todos los sensores que intervienen en el proceso. Representación en tiempo real de las curvas de las respuestas del sistema. Almacenamiento de todos los datos del proceso y resultados en un archivo. Representación gráfica, en tiempo real, de todas las respuestas del sistema/proceso. Todos los valores de los actuadores pueden ser cambiados en cualquier momento desde el teclado, permitiendo el análisis de las curvas y respuestas del proceso completo. Todos los valores de los actuadores y sensores y sus respuestas se muestran en una misma pantalla en el computador. TORC/CIB Señales protegidas y filtradas para evitar interferencias externas. Control PID en tiempo real con flexibilidad de modificaciones de los parámetros PID desde el teclado del computador, en cualquier momento durante el proceso. Control PID y on/off en tiempo real para bombas, compresores, resistencias, válvulas de control, etc. Control PID en tiempo real de los parámetros que intervienen en el proceso simultáneamente. Control proporcional, control integral y control derivativo, basado en la fórmula matemática real del PID, mediante cambio de los valores, en cualquier momento, de las tres constantes de control (constantes proporcional, integral y derivativa). Control abierto permitiendo modificaciones, en cualquier momento y en tiempo real, de los parámetros que intervienen en el proceso, simultáneamente. Posibilidad de automatización de los actuadores que intervienen en el proceso. Tres niveles de seguridad, uno mecánico en el equipo, otro electrónico en la interface de control y el tercero en el software de control. 3 DAB. Tarjeta de Adquisición de Datos: La Tarjeta de Adquisición de Datos forma parte del sistema SCADA. Tarjeta de Adquisición de Datos PCI Express (National Instruments) para ser alojada en un slot del computador. Bus PCI Express. Entrada analógica: Número de canales= 16 single-ended ú 8 diferenciales. Resolución=16 bits, 1 en Velocidad de muestreo hasta: 50 KS/s (kilo muestras por segundo). Rango de entrada (V)= 10V. Transferencia de datos=dma, interrupciones, E/S programadas. Número de canales DMA =6. Salida analógica: Número de canales=. Resolución=16 bits, 1 en Máx. velocidad de salida hasta: 900 KS/s. DAB Rango salida(v)= 10 V. Transferencia de datos=dma, interrupciones, E/S programadas. Entrada/Salida digital: Número de canales=4 entradas/salidas. Frecuencia muestreo de los canales: 0 a 100 Mhz. Temporización: Contador/temporizadores=4. Resolución: Contador/temporizadores: 3 bits. 4 TORC/CCSOF. Software de Control y Control PID+Adquisición de Datos+Manejo de Datos: Los tres softwares forman parte del sistema SCADA. Compatible con los sistemas operativos Windows actuales. Simulación gráfica e intuitiva del proceso en la pantalla. Compatible con los estándares de la industria. Registro y visualización de todas las variables del proceso de forma automática y simultánea. Software flexible, abierto y multi-control, desarrollado con sistemas gráficos actuales de ventanas, actuando sobre todos los parámetros del proceso simultáneamente. Control PID analógico y digital. Menú para la selección del PID y del punto de consigna requeridos en todo el rango de trabajo. Manejo, manipulación, comparación y almacenamiento de los datos. Velocidad de muestreo hasta 50 KS/s (kilo muestras por segundo). Sistema de calibración de los sensores que intervienen en el proceso. Permite el registro del estado de las alarmas y de la representación gráfica en tiempo real. TORC/CCSOF Análisis comparativo de los datos obtenidos, posterior al proceso y modificación de las condiciones durante el proceso. Software abierto, permitiendo al profesor modificar textos, instrucciones. Passwords del profesor y del alumno para facilitar el control del profesor sobre el alumno, y que permite el acceso a diferentes niveles de trabajo. Este equipo permite que los 30 alumnos de la clase puedan visualizar simultáneamente todos los resultados y la manipulación del equipo durante el proceso usando un proyector o una pizarra electrónica. 5 Cables y Accesorios, para un funcionamiento normal. 6 Manuales: Este equipo se suministra con 8 manuales: Servicios requeridos, Montaje e Instalación, Interface y Software de Control, Puesta en marcha, Seguridad, Mantenimiento, Calibración y Manual de Prácticas. Referencias de1 a 6 son los items principales: TORC + TORC/CIB + DAB + TORC/CCSOF + Cables y Accesorios + Manuales están * incluidos en el suministro mínimo para permitir el funcionamiento completo. Página 4

5 EJERCICIOS Y POSIBILIDADES PRÁCTICAS PARA REALIZAR CON LOS ITEMS PRINCIPALES 1.- Demostración del Ciclo Orgánico de Rankine (ORC)..- Medición del calor aportado por el evaporador. 3.- Determinación de la eficiencia de un Ciclo Orgánico de Rankine (ORC). 4.- Determinación de balances de energía en el evaporador y en el condensador. 5.- Determinación de la eficiencia de la turbina. 6.- Realizar balance de energía. 7.- Medición de la potencia eléctrica generada. 8.- Estudio de la influencia del caudal de fluido orgánico y de las temperaturas en la generación de potencia eléctrica. 9.- Estudio del consumo de vapor específico de la turbina Medida de la velocidad de la turbina El Sistema de Control desde Computador con SCADA y Control PID permiten una simulación industrial real Este equipo es totalmente seguro ya que dispone de dispositivos de seguridad mecánicos, eléctricos/electrónicos y de software Este equipo puede usarse para realizar investigación aplicada Este equipo puede usarse para impartir cursos de formación a Industrias, incluso a otras Instituciones de Educación Técnica Control del proceso del equipo TORC a través de la interface de control, sin el computador Visualización de todos los valores de los sensores usados en el proceso del equipo TORC. - Usando PLC-PI pueden realizarse adicionalmente 19 ejercicios más. - El usuario puede realizar otros ejercicios diseñados por él mismo. Posibilidades prácticas adicionales: 11.- Calibración de los sensores. Otras posibilidades que pueden realizarse con este equipo: 1.- Varios alumnos pueden visualizar simultáneamente los resultados. Visualizar todos los resultados en la clase, en tiempo real, por medio de un proyector o una pizarra electrónica Control Abierto, Multicontrol y Control en Tiempo Real. Este equipo permite intrínsecamente y/o extrínsecamente cambiar en tiempo real el span, la ganancia; los parámetros proporcional, integral y derivativo, etc. SERVICIOS REQUERIDOS - Suministro eléctrico: trifásico, 380V./50 Hz. ó 08V./60 Hz., 0 kw. - Suministro de agua y desagüe. - Computador (PC). TORC: DIMENSIONES Y PESOS Equipo: -Dimensiones: 500 x 900 x 1800mm. aprox. -Peso: 450 Kg. aprox. Caja-Interface de Control: -Dimensiones: 490 x 450 x 470 mm. aprox. -Peso: 0 Kg. aprox. Página 5

6 PRINCIPALES PANTALLAS DEL SOFTWARE SCADA y Control PID Pantalla principal I II IV V III I Controles principales. II III IV Displays de los sensores, valores en tiempo real, y parámetros extra de salida. Sensores: ST= Sensor de temperatura. SC= Sensor de caudal. SP= Sensor de presión. SW= Vatímetro. SV= Sensor de velocidad. Controles de los actuadores. Actuadores: AB= Bomba. AR= Resistencia de calentamiento. AP= Interruptor de presión. AVS= Válvula solenoide. AN= Interruptor de nivel. Selección de canales y otros parámetros para la configuración de las gráficas. V Displays de las gráficas en tiempo real. Software de Calibración de los Sensores Ejemplo de pantalla El profesor y los estudiantes pueden calibrar el equipo, utilizando una clave. El profesor puede recuperar su propia calibración, usando la clave. Página 6

7 ALGUNOS RESULTADOS TÍPICOS Visualización de gráficos de los sensores frente al tiempo. En la pantalla se observa la evolución con el tiempo de la temperatura de entrada al condensador (ST-11) y la temperatura de salida del condensador (ST-1). Control PID de la resistencia de calentamiento de la caldera de agua sobrecalentada, AR-1. El control se hace sobre ST-8, temperatura de entrada al conjunto del evaporador. Se fijan 140ºC como valor de consigna para que el agua sobrecalentada a la entrada del conjunto del evaporador tenga esta temperatura y ceda su calor al fluido orgánico, R-45fa. Página 7

8 Algunos resultados típicos Cuando el fluido orgánico (R-45fa) alcanza las condiciones mínimas de trabajo en la turbina se cierra el bypass y se abre AVS-1 para permitir el paso del fluido orgánico a la turbina y que comience a generar potencia eléctrica. Conociendo la potencia de la bomba de impulsión, la potencia generada por la turbina y calculando el calor cedido por la caldera, se puede calcular el rendimiento del Ciclo Rankine Orgánico. A medida que se aumenta el caudal de fluido orgánico en sus condiciones óptimas para generar trabajo en la turbina, aumentan las revoluciones de giro de ésta y la turbina genera más potencia eléctrica. Página 8

9 ESPECIFICACIONES TÉCNICAS COMPLETAS (de los items opcionales) Adicionalmente a los items principales (del 1 al 6) anteriormente descritos, podemos ofrecer, como opcionales, otros items del 7 al 1. Todos estos items tratan de proporcionar más posibilidades para: a) Configuración Industrial. (PLC) b) Configuración para Educación Técnica y Vocacional. (CAI y FSS) c) Configuración para Educación Técnica y Vocacional y/o Educación Superior. (CAL) d) Opciones de Expansiones Multipuesto. (Mini ESN y ESN) a) Configuración Industrial 7 PLC. Control Industrial usando PLC (incluye el Modulo PLC-PI más el Software de Control PLC-SOF): -PLC-PI. Módulo PLC: Caja metálica. Diagrama del circuito en el panel frontal del módulo. Panel frontal: Bloque de entradas digitales (X) y salidas digitales (Y): 16 entradas digitales, activadas por interruptores y 16 LEDs de confirmación (rojos). 14 salidas digitales (a través de conector SCSI) con 14 LEDs de aviso (verdes). Bloque de entradas analógicas: 16 entradas analógicas (-10 V. a + 10 V.)( a través de conector SCSI). Bloque de salidas analógicas: 4 salidas analógicas (-10 V. a+ 10 V.) (a través de conector SCSI). Pantalla táctil: Alta visibilidad y múltiples funciones. Funciones de recetas, display gráfico y mensajes desplazables. Listado de alarmas. Función multilenguaje. Fuentes True type. Panel trasero: Conector de suministro eléctrico. Fusible de A. Conector RS-3 a computador (PC). Conector USB.0 a computador (PC). Interior: Salidas: 4 Vcc, 1 Vcc, -1 Vcc, 1 Vcc variable. PLC Panasonic: Alta velocidad de procesos de 0,3 s. por instrucci ón básica. Capacidad de programa de 3 K pasos. Entrada de alimentación: (100 a 40 V CA). Entrada CC: 16 (4 V CC). Salida relé: 14. Contador de alta velocidad. Control PID multi-punto. Módulos Panasonic de entradas/salidas digitales y entradas/salidas analógicas. Cable de comunicación RS3 a computador (PC). Dimensiones: 490 x 330 x 310 mm. aprox. Peso: 30 Kg. aprox. -TORC/PLC-SOF. Software de Control del PLC: Para este equipo en particular, siempre incluido con el suministro del PLC. El software se ha diseñado usando Labview y sigue el procedimiento de funcionamiento del equipo y conectado con la Caja-Interface de Control utilizada en el Equipo de Ciclo Orgánico Rankine Controlado desde Computador (TORC). Equipo Caja-Interface de Control Tarjeta de Adquisición de Datos Software para: - Control - Adquisición de Datos - Manejo de Datos CONTROL PLC PLC-SOF. Software de Control 1.- Control del proceso del equipo TORC a través de la interface de control, sin el computador..- Visualización de todos los valores de los sensores usados en el proceso del equipo TORC. 3.- Calibración de todos los sensores incluidos en el proceso del equipo TORC. 4.- Manejo de todos los actuadores que intervienen en el proceso del equipo TORC. 5.- Realización de diferentes experimentos, de forma automática, sin tener delante el equipo. (Este experimento puede ser decidido previamente). 6.- Simulación de acciones externas en los casos en que no existan elementos hardware. (Por ejemplo: test de depósitos complementarios, entorno industrial complementario al proceso a estudiar, etc.). 7.- Uso general y manipulación del PLC. 8.- Aplicación del proceso del PLC para el equipo TORC. PLC-PI. Módulo PLC. Prácticas para ser realizadas con PLC-PI: Página Estructura del PLC Configuración de las entradas y salidas del PLC Posibilidades de configuración del PLC. 1.- Lenguajes de programación del PLC Diferentes lenguajes estándar de programación del PLC Nueva configuración y desarrollo de nuevos procesos Manejo de un proceso establecido Observar y ver los resultados y realizar comparaciones con el proceso del equipo TORC Posibilidad de crear nuevos procesos relacionados con el equipo TORC Ejercicios de programación del PLC Aplicaciones del PLC propias de acuerdo con las necesidades del profesor y del alumno.

10 b) Configuración para Educación Técnica y Vocacional 8 TORC/CAI. Sistema de Software de Enseñanza Asistida desde Computador (PC). Este completo paquete de software incluye dos Softwares: INS/SOF. Software de Administración de la Clase (Software del Instructor) y TORC/SOF. Software de Enseñanza Asistida desde Computador (Software del Alumno). Este software es opcional y puede usarse adicionalmente a los items (1 a 6). Especificaciones Técnicas Completas (de los items opcionales) Este completo paquete de software consta del Software del Instructor (INS/SOF) totalmente integrado con el Software del Alumno (TORC/SOF). Ambos están interconectados para que el Profesor conozca, en todo momento, cual es el conocimiento teórico y práctico de los alumnos. - INS/SOF. Software de Administración de la Clase (Software del Instructor): El Instructor puede: Organizar a los alumnos por clases y grupos. Crear fácilmente nuevas entradas o eliminarlas. Crear bases de datos con información del alumno. Analizar los resultados y realizar estadísticas comparativas. Generar e imprimir informes. Detectar los progresos y dificultades del alumno....y muchas otras facilidades. Software del Instructor - TORC/SOF. Software de Enseñanza Asistida desde Computador (Software del Alumno): Explica como usar el equipo, como realizar los experimentos y qué hacer en cualquier momento. Este Software contiene: Teoría. Ejercicios. Prácticas guiadas. Exámenes. Software del Alumno Para más información ver el catálogo de CAI. Pulsar en el siguiente link: /products/catalogues/es/cai.pdf 9 TORC/FSS. Sistema de Simulación de Fallos. El Sistema de Simulación de Fallos (FSS) es un paquete de software que simula diferentes fallos en cualquier Equipo Controlado desde Computador de EDIBON, siendo muy útil para el nivel de Educación Técnica y Vocacional. Ejemplo de algunas pantallas El modo "FAULTS" consiste en provocar una serie de fallos en el funcionamiento normal del equipo. El alumno debe encontrarlos y solucionarlos. Hay varios tipos de fallos, que se pueden englobar en los siguientes bloques: Fallos que afectan a las medidas de los sensores: - Se aplica una calibración incorrecta. - No-linealidad. Fallos que afectan a los actuadores: - Intercambio de canales de los actuadores en algún momento de la ejecución del programa. - Reducción de la respuesta de un actuador. Fallos en la ejecución de los controles: - Inversión de la actuación en controles ON/OFF. - Reducción o aumento de la respuesta total calculada. - Se anula la acción de algunos controles. Fallos on/off: - Se pueden incluir diferentes fallos on/off. Para más información ver el catálogo de FSS. Pulsar en el siguiente link: /products/catalogues/es/fss.pdf Página 10

11 10 Especificaciones Técnicas Completas (de los items opcionales) c) Configuración para Educación Técnica y Vocacional y/o Educación Superior TORC/CAL. Software de Aprendizaje Asistido desde Computador (Cálculo y Análisis de Resultados). Este Software de Aprendizaje Asistido desde Computador (CAL) está basado en Windows. Es sencillo y muy fácil de usar, específicamente desarrollado por EDIBON. Es un software muy útil para el nivel de Educación Superior. En clase CAL ayuda a realizar los cálculos necesarios para sacar las conclusiones correctas de los datos obtenidos durante la realización de las prácticas y experimentos. CAL computa los valores de todas las variables que intervienen y realiza los cálculos. Permite la opción de representaciones gráficas e impresión de resultados. Entre las opciones de gráficas, cualquier variable se puede representar contra cualquier otra. Gran variedad de representaciones gráficas. Ofrece una gran variedad de información tal como el valor de constantes, factores de conversión de unidades y tablas de derivadas e integrales. Cálculos Información del valor de las constantes, factores de conversión de unidades y tablas de derivadas e integrales Para más información ver el catálogo de CAL. Pulsar en el siguiente link: /products/catalogues/es/cal.pdf Opciones de representación gráfica 11 Mini ESN. Sistema Mini Scada-Net de EDIBON. d) Opciones de Expansiones Multipuesto El sistema Mini Scada-Net de EDIBON (Mini ESN) permite que hasta 30 alumnos trabajen simultáneamente con un Equipo Didáctico en cualquier laboratorio. Es útil tanto en Educación Superior como en Educación Técnica y Vocacional. El sistema Mini ESN consiste en la adaptación de cualquier Equipo Controlado desde Computador con SCADA y Control PID de EDIBON, conectado en una red local. Este sistema permite ver/controlar el equipo de forma remota desde cualquier computador (PC) de la red en la clase, a través del computador principal conectado al equipo. Así pues, el número de posibles usuarios trabajando con el mismo equipo es superior a la forma de trabajo más usual (a menudo sólo uno). Características principales: - Permite hasta 30 alumnos trabajar simultáneamente con el Equipo Controlado desde Computador con SCADA y Control PID de EDIBON, conectado en red local. - Control abierto + Multicontrol + Control en Tiempo Real +Multipuesto. - El instructor controla y explica a todos los alumnos al mismo tiempo. - Cualquier usuario/alumno puede trabajar realizando control/ multicontrol y visualización en tiempo real. - El instructor puede ver en el computador (PC) lo que está realizando cualquier usuario/alumno en el equipo. - Comunicación continua entre el instructor y todos los usuarios/ alumnos conectados. Ventajas principales: - Permite una comprensión más fácil y más rápida. - Este sistema le permite ahorrar tiempo y gastos. - Expansiones futuras con más equipos de EDIBON. Para más información ver el catálogo de Mini ESN. Pulsar en el siguiente link: /products/catalogues/es/mini-esn.pdf Mini ESN. Sistema Mini Scada-Net de EDIBON Equipo de Ciclo Orgánico Rankine (TORC) Caja- Interface de Control Computador 30 Puestos Central de Alumno del Instructor CONTROL ABIERTO + MULTICONTROL + CONTROL EN TIEMPO REAL + MULTIPUESTO RED LOCAL 1 EQUIPO = hasta 30 ALUMNOS pueden trabajar simultáneamente Software de Control desde Computador: Control + Adquisición de Datos + Manejo de Datos Software Mini Scada-Net Nota: El sistema Mini ESN puede ser usado con cualquier equipo controlado desde computador de EDIBON. 1 ESN. Sistema Scada-Net de EDIBON. Este equipo puede integrarse, en un futuro, en un Laboratorio Completo con varios equipos y varios alumnos. Para más información ver el catálogo de ESN. Pulsar en el siguiente link: /products/catalogues/es/units/energy/esn-alternativeenergies/esn-alternative_energies.pdf Página 11

12 INFORMACIÓN DE PEDIDO El suministro mínimo siempre incluye: 1 Equipo: TORC. Equipo de Ciclo Orgánico Rankine. TORC/CIB. Caja-Interface de Control. 3 DAB. Tarjeta de Adquisición de Datos. 4 TORC/CCSOF. Software de Control y Control PID + Adquisición de Datos + Manejo de Datos. 5 Cables y Accesorios, para un funcionamiento normal. 6 Manuales. Items principales (siempre incluidos en el suministro) * IMPORTANTE: Bajo TORC nosotros siempre suministramos todos los elementos para un funcionamiento inmediato: 1,, 3, 4, 5 y a) Configuración Industrial PLC. Control Industrial usando PLC (incluye el Módulo PLC-PI más el Software de Control PLC-SOF): - PCL-PI. Módulo PLC. - TORC/PLC-SOF. Software de Control del PLC. b) Configuración para Educación Técnica y Vocacional TORC/CAI. Sistema de Software de Enseñanza Asistida desde Computador (PC). 9 TORC/FSS. Sistema de Simulación de Fallos. c) Configuración para Educación Técnica y Vocacional y/o Educación Superior 10 Items opcionales (suministrados bajo petición específica) TORC/CAL. Software de Aprendizaje Asistido desde Computador (Cálculo y Análisis de Resultados) d) Opciones de Expansiones Multipuesto Mini ESN. Sistema Mini Scada-Net de EDIBON. ESN. Sistema Scada-Net de EDIBON. Página 1

13 ESPECIFICACIONES DE CONCURSO (de los items principales) Equipo TORC: Evaporador: Caldera de agua sobrecalentada a 150ºC de 15kW, controlada desde computador (PC) (Control PID). Incluye: Válvula de seguridad tarada a 6 Bar. Presostato de seguridad como seguridad de llenado de la caldera. Manómetro de 0-6 Bar. Termostato de seguridad (150ºC). Purgador de aire automático. Vaso de expansión. Alimentador automático regulado a 1,5 Bar. Bomba de impulsión. 3 Intercambiadores de placas: Intercambiador 1 (precalentador): 6 placas, área de transferencia de calor: 0,0480 m. Intercambiador : 0 placas, área de transferencia de calor: 0,61m. Intercambiador 3: 0 placas, área de transferencia de calor: 0,414 m. Condensador: Intercambiador de 0 placas, área de transferencia de calor: 0,70 m. Bomba de triple pistón para impulsar el fluido orgánico, con variador de potencia, controlada desde computador (PC). Turbina Scroll y generador: 1kW, 3600 r.p.m. aprox. Carga eléctrica. Depósito de condensado de fluido orgánico con dos actuadores de nivel. Depósito de almacenamiento de fluido orgánico R-45fa. Presostato de seguridad de alta presión, para evitar sobrepresiones. Válvulas solenoides. Purgadores de aire. Visores a lo largo del circuito para visualizar el estado del fluido orgánico. Sensores: 13 Sensores de temperatura tipo J distribuidos a lo largo del proceso. 1 Sensor de caudal para medir el caudal de agua de refrigeración a través del condensador, rango: 1,5-30 l./min. 1 Sensor de caudal para medir el caudal del fluido orgánico a través del circuito, rango: 0,008-0,06 Kg/s. 3 Sensores de presión para medir la presión de salida del evaporador y de entrada y salida de la turbina, rango de los sensores de presión: 0-5 Bar. 1 Sensor de medida de la potencia consumida por el generador. 1 Sensor de medida de la potencia consumida por la bomba que impulsa el fluido orgánico. 1 Sensor de velocidad de la turbina. El equipo completo incluye también: Sistema SCADA con Control Avanzado en Tiempo Real y Control PID. Control Abierto + Multicontrol + Control en Tiempo Real. Software de Control EDIBON específico, basado en Labview. Tarjeta de Adquisición de Datos de National Instruments (50 KS/s, kilo muestras por segundo). Ejercicios de calibración, incluidos, que enseñan al usuario cómo calibrar un sensor y la importancia de comprobar la precisión de los sensores antes de realizar las mediciones. Compatibilidad del equipo con un proyector y/o una pizarra electrónica, que permiten explicar y demostrar el funcionamiento del equipo a toda la clase al mismo tiempo. Preparado para realizar investigación aplicada, simulación industrial real, cursos de formación, etc. El usuario puede realizar las prácticas controlando el equipo a distancia, y además es posible realizar el control a distancia por el departamento técnico de EDIBON. El equipo es totalmente seguro, ya que dispone de 4 sistemas de seguridad (mecánico, eléctrico, electrónico y por software). Diseñado y fabricado bajo varias normas de calidad. Software opcional CAL, que ayuda al usuario a realizar los cálculos e interpretar los resultados. Este equipo se ha diseñado para poder integrarse en futuras expansiones. Una expansión típica es el Sistema SCADA NET de EDIBON (ESN) que permite trabajar simultáneamente a varios estudiantes con varios equipos en una red local. TORC/CIB. Caja-Interface de Control: La Caja-Interface de Control forma parte del sistema SCADA. Caja-Interface de Control con diagrama del proceso en el panel frontal. Los elementos de control del equipo están permanentemente controlados desde el computador. Visualización simultánea en el computador de todos los parámetros que intervienen en el proceso. Calibración de todos los sensores que intervienen en el proceso. Representación en tiempo real de las curvas de las respuestas del sistema. Todos los valores de los actuadores pueden ser cambiados en cualquier momento desde el teclado, permitiendo el análisis de las curvas y respuestas del proceso completo. Señales protegidas y filtradas para evitar interferencias externas. Control PID en tiempo real con flexibilidad de modificaciones de los parámetros PID desde el teclado del computador, en cualquier momento durante el proceso. Control PID en tiempo real de los parámetros que intervienen en el proceso simultáneamente. Control proporcional, control integral y control derivativo, basado en la fórmula matemática real del PID, mediante cambio de los valores, en cualquier momento, de las tres constantes de control (constantes proporcional, integral y derivativa). Control abierto permitiendo modificaciones, en cualquier momento y en tiempo real, de los parámetros que intervienen en el proceso, simultáneamente. Tres niveles de seguridad, uno mecánico en el equipo, otro electrónico en la interface de control y el tercero en el software de control. DAB. Tarjeta de Adquisición de Datos: La Tarjeta de Adquisición de Datos forma parte del sistema SCADA. Tarjeta de Adquisición de Datos PCI Express (National Instruments) para ser alojada en un slot del computador. Entrada analógica: Canales= 16 single-ended ú 8 diferenciales. Resolución=16 bits, 1 en Velocidad de muestreo hasta: 50 KS/s (kilo muestras por segundo). Salida analógica: Canales=. Resolución=16 bits, 1 en Entrada/Salida digital: Canales=4 entradas/salidas. TORC/CCSOF. Software de Control y Control PID + Adquisición de Datos + Manejo de Datos: Los tres softwares forman parte del sistema SCADA. Compatible con los estándares de la industria. Software flexible, abierto y multi-control, desarrollado con sistemas gráficos actuales de ventanas, actuando sobre todos los parámetros del proceso simultáneamente. Control PID analógico y digital. Menú para la selección del PID y del punto de consigna requeridos en todo el rango de trabajo. Manejo, manipulación, comparación y almacenamiento de los datos. Velocidad de muestreo hasta 50 KS/s (kilo muestras por segundo). Sistema de calibración de los sensores que intervienen en el proceso. Permite el registro del estado de las alarmas y de la representación gráfica en tiempo real. Software abierto, permitiendo al profesor modificar textos, instrucciones. Passwords del profesor y del alumno para facilitar el control del profesor sobre el alumno, y que permite el acceso a diferentes niveles de trabajo. Este equipo permite que los 30 alumnos de la clase puedan visualizar simultáneamente todos los resultados y la manipulación del equipo durante el proceso usando un proyector o una pizarra electrónica. Cables y Accesorios, para un funcionamiento normal. Manuales: Este equipo se suministra con 8 manuales: Servicios requeridos, Montaje e Instalación, Interface y Software de Control, Puesta en marcha, Seguridad, Mantenimiento, Calibración y Manual de Prácticas. Página 13

14 Especificaciones de concurso (de los items principales) Ejercicios y posibilidades prácticas para realizar con los items principales 1.- Demostración del Ciclo Orgánico de Rankine (ORC)..- Medición del calor aportado por el evaporador. 3.- Determinación de la eficiencia de un Ciclo Orgánico de Rankine (ORC). 4.- Determinación de balances de energía en el evaporador y en el condensador. 5.- Determinación de la eficiencia de la turbina. 6.- Realizar balance de energía. 7.- Medición de la potencia eléctrica generada. 8.- Estudio de la influencia del caudal de fluido orgánico y de las temperaturas en la generación de potencia eléctrica. 9.- Estudio del consumo de vapor específico de la turbina Medida de la velocidad de la turbina. Posibilidades prácticas adicionales: 11.- Calibración de los sensores. Otras posibilidades que pueden realizarse con este equipo: 1.- Varios alumnos pueden visualizar simultáneamente los resultados. Visualizar todos los resultados en la clase, en tiempo real, por medio de un proyector o una pizarra electrónica Control Abierto, Multicontrol y Control en Tiempo Real. Este equipo permite intrínsecamente y/o extrínsecamente cambiar en tiempo real el span, la ganancia; los parámetros proporcional, integral y derivativo, etc El Sistema de Control desde Computador con SCADA y Control PID permiten una simulación industrial real Este equipo es totalmente seguro ya que dispone de dispositivos de seguridad mecánicos, eléctricos/electrónicos y de software Este equipo puede usarse para realizar investigación aplicada Este equipo puede usarse para impartir cursos de formación a Industrias, incluso a otras Instituciones de Educación Técnica Control del proceso del equipo TORC a través de la interface de control, sin el computador Visualización de todos los valores de los sensores usados en el proceso del equipo TORC. - Usando PLC-PI pueden realizarse adicionalmente 19 ejercicios más. - El usuario puede realizar otros ejercicios diseñados por él mismo. Página 14

15 7 ESPECIFICACIONES DE CONCURSO (de los items opcionales) a) Configuración industrial PLC. Control Industrial usando PLC (incluye el Módulo PLC-PI más el Software de Control PLC-SOF): -PLC-PI. Modulo PLC: Caja metálica. Diagrama del circuito en el panel frontal del módulo. Bloque de entradas digitales (X) y salidas digitales (Y): 16 entradas digitales. 14 salidas digitales. Bloque de entradas analógicas: 16 entradas analógicas. Bloque de salidas analógicas: 4 salidas analógicas. Pantalla táctil. PLC Panasonic: Alta velocidad de procesos de 0,3 s. Capacidad de programa de 3K pasos. Contador de alta velocidad. Control PID multi-punto. Módulos Panasonic de entradas/salidas digitales y entradas/salidas analógicas. -TORC/PLC-SOF. Software del Control del PLC: Para este equipo en particular, siempre incluido con el suministro del PLC. Prácticas para ser realizadas con PLC-PI: 1.- Control del proceso del equipo TORC a través de la interface de control, sin el computador..- Visualización de todos los valores de los sensores usados en el proceso del equipo TORC. 3.- Calibración de todos los sensores incluidos en el proceso del equipo TORC. 4.- Manejo de todos los actuadores que intervienen en el proceso del equipo TORC. 5.- Realización de diferentes experimentos, de forma automática, sin tener delante el equipo. (Este experimento puede ser decidido previamente). 6.- Simulación de acciones externas en los casos en que no existan elementos hardware. (Por ejemplo: test de depósitos complementarios, entorno industrial complementario al proceso a estudiar, etc.). 7.- Uso general y manipulación del PLC. 8.- Aplicación del proceso del PLC para el equipo TORC. 9.- Estructura del PLC Configuración de las entradas y salidas del PLC Posibilidades de configuración del PLC. 1.- Lenguajes de programación del PLC Diferentes lenguajes estándar de programación del PLC Nueva configuración y desarrollo de nuevos procesos Manejo de un proceso establecido Observar y ver los resultados y realizar comparaciones con el proceso del equipo TORC Posibilidad de crear nuevos procesos relacionados con el equipo TORC Ejercicios de programación del PLC Aplicaciones del PLC propias de acuerdo con las necesidades del profesor y del alumno. b) Configuración para Educación Técnica y Vocacional 8 TORC/CAI. Sistema de Software de Enseñanza Asistida desde Computador (PC). Este completo paquete de software consta del Software del Instructor (INS/SOF) totalmente integrado con el Software del Alumno (TORC/SOF). - INS/SOF. Software de Administración de la Clase (Software del Instructor): El Instructor puede: Organizar a los alumnos por clases y grupos. Crear fácilmente nuevas entradas o eliminarlas. Crear bases de datos con información del alumno. Analizar los resultados y realizar estadísticas comparativas. Generar e imprimir informes. Detectar los progresos y dificultades del alumno. - TORC/SOF. Software de Enseñanza Asistida desde Computador (Software del Alumno): Explica como usar el equipo, como realizar los experimentos y qué hacer en cualquier momento. Este Software contiene: Teoría. Ejercicios. Prácticas guiadas. Exámenes. 9 TORC/FSS. Sistema de Simulación de Fallos. El Sistema de Simulación de Fallos (FSS) es un paquete de software que simula diferentes fallos en cualquier Equipo Controlado desde Computador de EDIBON. El modo "FAULTS" consiste en provocar una serie de fallos en el funcionamiento normal del equipo. El alumno debe encontrarlos y solucionarlos. Hay varios tipos de fallos, que se pueden englobar en los siguientes bloques: Fallos que afectan a las medidas de los sensores: - Se aplica una calibración incorrecta. - No-linealidad. Fallos que afectan a los actuadores: - Intercambio de canales de los actuadores en algún momento de la ejecución del programa. - Reducción de la respuesta de un actuador. Fallos en la ejecución de los controles: - Inversión de la actuación en controles ON/OFF. - Reducción o aumento de la respuesta total calculada. - Se anula la acción de algunos controles. Fallos on/off: - Se pueden incluir diferentes fallos on/off. Página 15

16 10 11 Especificaciones de concurso (de los items opcionales) c) Configuración para Educación Técnica y Vocacional y/o Educación Superior TORC/CAL. Software de Aprendizaje Asistido desde Computador (Cálculo y Análisis de Resultados). Este Software de Aprendizaje Asistido desde Computador (CAL) está basado en Windows y es sencillo y muy fácil de usar. En clase CAL ayuda a realizar los cálculos necesarios para sacar las conclusiones correctas de los datos obtenidos durante la realización de las prácticas y experimentos. CAL computa los valores de todas las variables que intervienen y realiza los cálculos. Permite la opción de representaciones gráficas e impresión de resultados. Entre las opciones de gráficas, cualquier variable se puede representar contra cualquier otra. Gran variedad de representaciones gráficas. Ofrece una gran variedad de información tal como el valor de constantes, factores de conversión de unidades y tablas de derivadas e integrales. Mini ESN. Sistema Mini Scada-Net de EDIBON. El sistema Mini Scada-Net de EDIBON (Mini ESN) permite que hasta 30 alumnos trabajen simultáneamente con un Equipo Didáctico en cualquier laboratorio. El sistema Mini ESN consiste en la adaptación de cualquier Equipo Controlado desde Computador con SCADA y Control PID de EDIBON, conectado en una red local. Este sistema permite ver/controlar el equipo de forma remota desde cualquier computador (PC) de la red en la clase, a través del computador principal conectado al equipo. Características principales: - Permite hasta 30 alumnos trabajar simultáneamente con el Equipo Controlado desde Computador con SCADA y Control PID de EDIBON, conectado en red local. - Control abierto + Multicontrol + Control en Tiempo Real + Multipuesto. - El instructor controla y explica a todos los alumnos al mismo tiempo. - Cualquier usuario/alumno puede trabajar realizando control/multicontrol y visualización en tiempo real. - El instructor puede ver en el computador (PC) lo que está realizando cualquier usuario/alumno en el equipo. - Comunicación continua entre el instructor y todos los usuarios/alumnos conectados. Ventajas principales: - Permite una comprensión más fácil y más rápida. - Este sistema le permite ahorrar tiempo y gastos. - Expansiones futuras con más equipos de EDIBON. El sistema básicamente consistirá en: El sistema se usa con un Equipo Controlado desde Computador (PC). - Computador (PC) del Instructor. - Computadores (PCs) de los Alumnos. - Red local. - Adaptación del Equipo-Interface de Control. - Adaptación del Software del Equipo. - Webcam. - Software Mini ESN para el control de todo el sistema. - Cables y accesorios requeridos para un funcionamiento normal. d) Opciones de Expansiones Multipuesto * Especificaciones sujetas a cambio sin previo aviso, debido a la conveniencia de mejoras del producto. REPRESENTANTE: C/ Del Agua, 14. Polígono Industrial San José de Valderas LEGANÉS. (Madrid). ESPAÑA. Tl.: FAX: WEB site: Edición: ED01/15 Fecha: Marzo/015 Página 16

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