Este documento describe una práctica de LabVIEW para simular un sistema SCADA de control de nivel de un depósito de agua. El sistema consta de un depósito con dos válvulas controladas por sensores de nivel máximo y mínimo. El objetivo es programar la lógica de control de las válvulas y la dinámica del nivel del depósito usando LabVIEW.

1. 4º curso de Ingeniería de Telecomunicación. Laboratorio de Control por Computador.
Práctica 3: Labview como Scada
1. Introducción
El programa Labview puede ser usado como SCADA, ya que permite
la supervisión, adquisición y el tratamiento de datos que provienen de
un proceso.
2. Objetivo
En esta práctica se pretende poner de manifiesto la capacidad de
Labview para ser usado como SCADA. Para ello se propone como
ejemplo el control de nivel de un depósito de agua.
Figura 1: Interfaz gráfico del SCADA para el control de nivel de un depósito de agua.
El sistema está compuesto por un depósito, una válvula de entrada
controlada por un sensor de nivel (Nivel-Max), y una válvula de salida
controlada por otro sensor de nivel (Nivel-Min), tal y como se muestra
en la figura 1.
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El esquema de funcionamiento que se pretende implantar es el
siguiente:
- Si el sensor de Nivel-Max está encendido, la válvula de entrada
debe cerrarse (si está apagado debe estar abierta).
- Si el sensor de Nivel-Min está encendido, la válvula de salida
debe estar abierta (si está apagado debe estar cerrado).
3. Desarrollo de la práctica
3.1 Dinámica del depósito
El nivel de agua en el depósito evoluciona según la ecuación
diferencial
dH
A = Qe − Qs
dt
donde A es el área de la sección horizontal del depósito (m2), H es el
nivel de agua en el depósito (m), y Q representa el caudal
volumétrico (m3/s) de agua que fluye por las válvulas.
El caudal Qe valdrá cero cuando la válvula1 esté cerrada y tomará un
valor constante cuando la válvula esté abierta. Por otro lado, el
caudal Qs valdrá cero cuando la válvula2 esté cerrada, pero cuando
esté abierta tomara un valor variable en función del nivel de agua en
el depósito. El valor de Qs vendrá dado por la ecuación de Bernoulli
1
en la que se considera que P + ρ gh + ρ v = cte. Por lo tanto, a efectos
2
2
prácticos se puede considerar que el caudal Qs = K H , donde K es
un parámetro que depende del área de la sección atravesada por el
flujo, la aceleración de la gravedad y de la pérdida de carga en la
válvula.
3.2 Programación gráfica
Partiendo del fichero practica3.vi, en cuyo panel frontal se muestra
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el esquema de la figura 1, hacer las conexiones necesarias en el
diagrama de bloques para conseguir el objetivo marcado.
Figura 2: Diagrama de bloques inicial.
A continuación se detalla cada uno de los elementos del diagrama de bloques
inicial
boton_valvula1 : Sólo se usará para el control manual de la válvula1
boton_valvula2 : Sólo se usará para el control manual de la válvula2
valvula1 : Indicador del flujo de entrada.
Se le asocia el color verde si está abierta y el rojo si está cerrada.
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valvula2: Indicador del flujo de salida.
Se le asocia el color verde si está abierta y el rojo si está cerrada.
tubo1 Indicador a la entrada de la válvula1.
Se le asocia color verde si el agua fluye a través de él, y el rojo en caso
contrario.
tubo1_cont Indicador a la salida de la válvula1
Se le asocia color verde si el agua fluye a través de él, y el rojo en caso
contrario.
tubo2 Indicador a la entrada de la válvula2.
Se le asocia color verde si el agua fluye a través de él, y el rojo en caso
contrario.
tubo2_cont Indicador a la salida de la válvula2.
Se le asocia color verde si el agua fluye a través de él, y el rojo en caso
contrario.
Nivel-Max Indicador del nivel máximo.
Nivel-Min Indicador del nivel mínimo.
Depósito Indicador del nivel del depósito.
Deberá programarse la dinámica del depósito conforme a lo explicado en
la sección anterior. Aproxime la derivada de la altura por la diferencia de
alturas entre dos instantes de muestreo, de tal forma que la expresión
H k +1 − H k
H = Qe − K H k
Tm
2
Q 
Nótese que en el punto de equilibrio se cumple que H =  e  .
*
K
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