Implementación del gemelo digital de un proceso secuencial electro-neumático

Abstract

El aumento de la digitalización en las últimas décadas ha sido impulsado por el desarrollo de tecnologías emergentes como el internet de las cosas, el uso de la nube, la inteligencia artificial, etc. Abriendo una ventana de oportunidad para el desarrollo de aplicaciones industriales que revolucionen a todo el ciclo de vida del producto. La Industria 4.0 impulsada por Alemania es una respuesta al alza de la competitividad global para posicionarse en las tendencias tecnológicas, el eje central de esta propuesta recae en la implementación de los sistemas ciberfísicos o también llamados gemelos digitales, los cuales se pueden definir como la representación virtual y dinámica de un proceso o sistema. En este trabajo de tesis se implementa el gemelo digital de un proceso secuencial electroneumático, para el cual se desarrolló el modelo tridimensional de la plataforma, mediante la utilización de herramientas de diseño asistido por computadora con base en la información proporcionada en las hojas del fabricante. El modelo se compone de piezas, subensambles y el ensamble completo. Para describir la dinámica del sistema se propone un modelo matemático de parámetros concentrados, el modelo es implementado en Matlab Simulink, el cual es una herramienta que nos permite emular el proceso y mediante una conexión OPC, se conecta con su contraparte física. De esta manera es implementado el gemelo digital. Finalmente se realizó una prueba al modelo matemático evaluando tres escenarios. En el primer escenario se evaluó la respuesta del sistema a la expulsión y retracción del cilindro bajo condiciones favorables. En el segundo escenario se mantuvieron activas ambas electroválvulas durante cierto tiempo, con la finalidad de analizar la respuesta del sistema ante un bloqueo de la válvula de control. Finalmente, en el tercer escenario se evaluó el control y supervisión de tres cilindros de doble efecto, mediante el seguimiento de una secuencia implementada con base en la metodología GRAFCET, programada en el lenguaje SFC, bajo la norma IEC 61131-3, utilizando el software Studio 5000 Logix Designer. A partir de la evaluación del gemelo digital implementado, se pudo constatar que representa fielmente al proceso real y es posible realizar control en lazo cerrado con sistemas de control industrial en tiempo real.