Este documento describe el proyecto de instalación de un nuevo sistema de control y visualización para la planta de destilación de alcohol de CODANA. El proyecto incluyó la selección e implementación de equipos de última generación para mejorar la eficiencia del proceso, garantizar la calidad del producto y eliminar impurezas. Se implementó un sistema de control redundante basado en un PLC Allen-Bradley ControlLogix 5561 con software RSLogix 5000 y un HMI Intouch para el monitoreo del proceso.

2. INTRODUCCION
La realización del proyecto comprendió en la
selección, instalación y puesta en marcha de un
nuevo sistema de control y visualización del
proceso de la planta de destilación de Alcohol de
CODANA.

3. OBJETIVOS
 Asegurar la eficiencia del proceso, disminuyendo
tiempos en paradas y en controles manuales.
 Utilizar equipos de última generación en el control y
monitoreo del nuevo sistema.
 Garantizar la calidad del producto en todas las etapas
del proceso.
 Eliminar o disminuir al mínimo el grado de congéneres
en el producto.

4. INFORMACION DEL PROYECTO
CAPITULO I
Proceso de elaboración de alcohol.
CAPITULO II
Análisis y diseño de sistema de control.
CAPITULO III
Monitoreo del proceso.
CAPITULO IV
Instrumentación y lazos de control PID.

5. CAPITULO I
DESCRIPCION DEL PROCESO PARA
ELABORAR ALCOHOL

6. COLUMNAS DE DESTILACION DE
ALCOHOL
 DESTROZADORA C-512.
 HIDROSELECTORA C-536.
 RECTIFICADORA C-540.
 DESMETILIZADORA C-550.

7. DESTROZADORA C-512
 En esta columna se introduce el vino. Realiza
una separación de todas las impurezas no
volátiles, que consisten básicamente en materia
orgánica y sales minerales, los vapores
alcohólicos extraídos tienen una concentración
aproximada de 70 a 90º GL. El agua eliminada
conteniendo todas estas impurezas es lo que se
llama vinaza.

8. COLUMNA DESTROZADORA C-512

9. HIDROSELECTORA C-536
 La columna hace un lavado del alcohol con el fin
de realizar la separación de los compuestos
menos volátiles, basándose en que la mezcla de
pentanoles, propanol, isobutanol, etc. que se
forma no es miscible con el agua. El alcohol sale
por la parte inferior de la columna, con un grado
alcohólico de 10-15º GL, casi limpio de
impurezas volátiles excepto metanol.

10. COLUMNA HIDROSELECTRORA

11. RECTIFICADORA C-540
 Esta columna también llamada concentradora
eleva el grado alcohólico desde 10-15 hasta 96º
GL y completamente limpio de impurezas como
los aceites isopropanol, amidas , aminas, con la
excepción del metanol. Hasta hace unos años,
este era el alcohol comercial.

12. COLUMNA RECTIFICADORA

13. DESMETILIZADORA C-550
En esta columna también llamada como repase
final, se produce la separación del metanol y el
etanol. El alcohol entra por la parte superior,
concentrándose el metanol en la cabeza de la
columna de donde se extrae. El alcohol se saca
por la parte inferior de la columna, limpio de
impurezas y con un grado de 96,5º GL.

14. COLUMNA DEMETILIZADORA

15. CAPÌTULO II
ANALISIS Y DISEÑO DEL SISTEMA DE
CONTROL Y COMUNICACIÓN REDUNDANTE
UTILIZANDO UN PAC CONTROL LOGIX 5561
MANEJADO CON EL SOFTWARE DE
PROGRAMACION RSLOGIX 5000.

16. NECESIDADES Y REQUERIMIENTOS
DEL SISTEMA DE CONTROL
 El proceso de destilación de alcohol es un
proceso crítico donde se requiere que el control
sea un sistema confiable, seguro, veloz y sin
perdidas de comunicación.
 El ambiente en el proceso contiene líquidos y
gases inflamables.
 Monitoreo continuo en tiempo real de variables
como temperaturas, presiones, flujos y niveles.
 Flexibilidad para modificaciones y posibles
ampliaciones del sistema de control.

17. Criterios para la selección del PAC
ControlLogix 5561
 Combinación de múltiples redes de comunicación y
módulos de entradas salidas sin restricción.
 Amplio rango de módulos de entradas/salidas
analógicos y digitales, las que demande el tipo de
aplicación.
 Capacidad de diferentes niveles y tipos de
redundancia.
 Múltiples lenguajes de programación.
 Equipos con seguridad intrínseca.
 Alta velocidad de comunicación y procesamiento.

18. COMPONENTES DE SISTEMA
(HARDWARE).

19. CHASIS
 Es donde residen todas las tarjetas de la familia
ControlLogix.
 Provee una alta velocidad de comunicación
entre los módulos.
 Provee una fuente de alimentación para el
backplane.
 Viene en medidas de 4, 7, 10, 13 y 17 slots.

20. CHASIS

21. CPU
 Controlador escalable capaz de direccionar
una gran cantidad de puntos de E/S.
 Múltiples controladores en el mismo chasis.
 El sistema operativo multitarea admite 32
tareas configurables que pueden priorizarse.
 En el panel frontal del procesador se
encuentra una llave para seleccionar el modo
de operatividad del controlador.

22. ControlLogix 1756-L61
CPU 1756-L61
MEMORIA RAM 2 Mbytes
MEMORIA NO VOLATIL Si
DISIPACION MAX DE
POTENCIA 3.7 W
DISIPACION TERMICA
11.9
BTU/Hora
CORRIENTE DE
BACKPLANE 0.014 A

23. MODULO DE REDUNDANCIA
 Transparencia de sincronización.
 Transparencia de la conmutación.
 Conmutación ordenada por el usuario.
 Coherencia de las salidas en la conmutación.
 Reacción ante una inminente pérdida de
alimentación eléctrica del chasis.
 Sustitución en línea del módulo de redundancia.

24. MODULO DE REDUNDANCIA
1756-SRM

25. MODULOS DE ENTRADAS Y
SALIDAS DISCRETAS
 Utiliza el modelo de conexión de red
productor/consumidor en el backplane.
 Detección de fallo a nivel de módulo (estándar) o
a nivel de punto con E/S de diagnóstico.
 Bloques de terminales extraíble con conexiones
de resorte o tornillo.
 Característica RIUP.
 Hardware de cableado(1492).

26. MODULOS DE I/O 1756-IB16

27. MODULOS DE ENTRADAS Y
SALIDAS ANALOGICAS
 Compacto, modular.
 Intrínsecamente seguro para aplicaciones
peligrosas.
 Se ahorran los largos tendidos de cableado o los
cables de múltiples núcleos en la canaleta.
 Un chasis Flex soporta hasta un máximo de
ocho módulos.
 Un máximo de 64 entradas analógicas o 32
canales de salidas analógicas por nodo.

28. MODULOS DE I/O 1797-IE8

29. MODULOS DE COMUNICACIÓN
CONTROLNET
 Para el diseño y la implementación de la red de
comunicación usada en este proyecto se
escogieron los módulos que más se adecuaban
a los requerimientos.
 1756-CNBR/E.
 1756-CN2R/A.
 1794-ACNR15.

30. MODULO1756-CNBR/E.
 Proporcionan la
redundancia de la red
CONTROLNET.
 Enclavamiento de
seguridad entre los
controladores de
ControlLogix.
 Velocidad de transmisión
de datos de 5Mbps.

31. MODULO1756-CN2R/A.
 Es quien hace posible
el intercambio de
datos con el chasis
remoto donde se
encuentran las
tarjetas de entradas y
salidas discretas en la
red redundante.

32. MODULO1794-ACNR15
 Es el que hace
posible el envío y
recepción de datos
de módulos
FlexLogix con el
resto del hardware
en la red.

33. MODULO DE COMUNICACIÓN DE
RED ETHERNET 1756-ENBT/A
 Enlace para una red Ethernet
entre controladores
ControlLogix y otros
dispositivos conectados a la
red.
 Característica RIUP.
 Actúa como adaptador para
E/S distribuidos en vínculos
Ethernet/IP remotos.
 Velocidad de comunicación de
10/100 MBPS.
 Soporta un máximo de 64
conexiones TCP/IP.

34. ARQUITECTURA IMPLEMENTADA

35. PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN
MANEJADOS POR CONTROLLOGIX
 FULL DUPLEX DF1
 DATAHIGHWAY PLUS DH+
 CONTROLNET
 ETHERNET/IP

36. HERRAMIENTAS DE SOFTWARE
PARA LA PROGRAMACION.
 RSLinx (Comunicación y configuración de redes para
equipos AB).
 RSLogix5000 ( Software de Programación de
Controladores AB).
 BOOTP-DHCP Server( Configuración de equipos con
comunicación Ethernet de AB).
 ControlFlash( Actualización de Firmware de equipos
AB).

37. CAPITULO III
DESCRIPCION DE MONITOREO DEL PROCESO
PARA LA DESTILACION DE ALCOHOL Y
COMUNICACIÓN DEL SISTEMA

38. NECESIDADES DE UN SCADA
 Alto numero de variables.
 Información en tiempo real.
 Facilitar operaciones en planta.
 Acceso de información para toma de decisiones tanto
operativas(mantenimiento) como gerenciales.
 La complejidad del proceso hacen que la mayoria de las
acciones sean iniciadas por un operador.

39. INTOUCH 10.0

40. COMPONENTES DE INTOUCH.
 APLICATION MANAGER

41. COMPONENTES DE INTOUCH.
 WINDOWS MAKER

42. COMPONENTES DE INTOUCH.
 WINDOWS VIEWER

43. CARACTERISTICAS DE INTOUCH.
 Versatilidad y facilidad de uso.
 Librería completa de símbolos y gráficos.
 Animación grafica.
 Escalabilidad de un simple nodo HMI a un sistema
de visualización integral.
 Compatibilidad reversa completa.

44. HERRAMIENTAS Y APLICACIONES
DE INTOUCH.
Recipe Manager
 Manejo de Recetas a través de InTouch.
SQL Access
 Acceso, modificación, creación y borrado de
tablas de bases de datos.
Histórico de 8 plumas
 Mostrar 8 variables simultáneamente.
Symbol Factory
 Alrededor de 800 gráficos en 21 categorías
industriales

45. SOFTWARE PARA ADQUISICION DE
DATOS Y VISUALIZACION.
 InTouch. 10.0
 DASABCIP 3.5.

46. DESTROZADORA C-512

47. HIDROSELECTORA C-536

48. RECTIFICADORA C-540

49. DESMETILIZADORA C-550

50. CAPITULO IV
INSTRUMENTACIÓN y PID.

51. ¿ POR QUE ES NECESARIO
CONTROLAR UN PROCESO ?
 Incremento de la productividad.
 Alto costo de mano de obra.
 Seguridad.
 Mejorar la calidad .
 Reducción de tiempo de manufactura.
 Certificación (mercados internacionales).

52. CONTROLADOR PID

53. BLOQUE DE FUNCION PIDE (PID
ENHANCED)
 Regulador PID real con ajuste independiente de
GAIN, TI, TD.
 Acción de control directa e inversa.
 Modalidades de servicio: Manual, Detenido,
Automático y Override.
 Conmutación manual/automático sin brusquedad.
 Limitación de magnitudes de posicionado en la
modalidad de servicio Automático.
 Alarmas de desviación High-Low.

54. BLOQUE DE FUNCION PIDE (PID
ENHANCED)

55. ECUACIONES DEL BLOQUE PIDE
 GANANCIAS DEPENDIENTES:
BIAS
E







1
 
*
   C 
t
t
CV K E E t T
d
T
i



0
DONDE:
 Kc: Ganancia del controlador.
 Ti: Tiempo de reposición (minutos/repetición).
 Td: Tiempo derivativo (minutos).
 CV: Variable de control.
 E: Error

56. ECUACIONES DEL BLOQUE PIDE
 GANANCIAS INDEPENDIENTES:
BIAS
E

    
p i 
t
t
CV K E K E t Kd

0
DONDE:
 Kp: Ganancia proporcional(adimensional).
 Ki: Ganancia Integral (1/seg).
 Kd: Ganancia Derivativa (seg).

57. INSTRUMENTACIÓN
Actualmente la industria moderna requiere de
instrumentación de control y medición, para
optimizar sus procesos productivos.

58. INSTRUMENTACION INSTALADA EN
EL PROCESO.
MEDICION DE TEMPERATURA.
RTD TST 41N y los indicadores/transmisores TMT142

59. INSTRUMENTACION INSTALADA EN
EL PROCESO.
MEDICION DE PRESION.
PMP75

60. INSTRUMENTACION INSTALADA EN
EL PROCESO.
MEDICION DE NIVEL
PMD75

61. INSTRUMENTACION INSTALADA EN
EL PROCESO.
MEDICION DE FLUJO
PROMASS 83F15.

62. CONCLUSIONES.
 Con el software InTouch 10.0, el operador tiene una
poderosa herramienta para el monitoreo del todo el
proceso desde el ingreso de vino hasta el
almacenamiento de alcohol etílico.
 Comunicación fiable, determinista y robusta y veloz
como lo es ControlNet, además de que se la implemento
esta red en redundancia.
 La redundancia en control proporciona la seguridad de
que se tiene gobierno sobre el proceso en todo instante.
 Protección contra explosiones basado en el criterio de
prevención.
 Uso de instrumentos de última tecnología nos asegura
una correcta y fiable lectura de las variables del proceso