Sistema informático interactivo para el control de los niveles de líquidos en tanques mediante sensores

Surge de la necesidad de realizar un Sistema de medición de niveles en tanques industriales. La Empresa Control I, solicito un modelo para dicho sistema. La empresa no contaba con un ningún proceso de medición para sus tanques. Tipos de solución: integrando hardware + software.

RESEÑA HISTORICA

El proyecto que presentamos cumple con la función de censar líquidos, para este caso el agua como líquido de referencia, en depósitos (tanques de plástico), mediante una tarjeta de adquisición de datos, la misma utiliza un software de computadora que permite visualizar el contenido del líquido en 3D. INTRODUCCIÓN

Ciertas empresas carecen de sistemas de visualización de sus procesos. El 65% de las empresas tienen problemas de calibración y fugas. Evitar Riesgos a los operadores, por contacto físico con otros tipos de líquidos. Aporte importante para tipos de industrias donde se utiliza tanques. laboratorios farmacéuticos, industrias químicas, las fábricas de bebidas. etc.

INTRODUCCIÓN

“ Medir el nivel de un líquido contenido en un tanque en intervalos pre-establecidos mediante un algoritmo de lógica difusa para el control automático de llenado de tanque y visualizarlo en 3D ”

Objetivo general del proyecto

Mejorar el control de calidad del proceso de llenado de los Tanques, realizando auto calibración en cada llenado. Aplicar la inteligencia artificial para mejorar el proceso de llenado de los tanques y evitar errores en el proceso. Automatizar el proceso de llenado de tanques de plástico, utilizando como líquido de referencia el agua. Mostrar al usuario en intervalos pre-establecidos una nueva experiencia en visualización por computador 3D.

Objetivos específicos

Estructura general del proyecto

El análisis para la solución del proyecto se realizo en las siguientes partes:

Hardware: Sensor (“Acústico”) Tarjeta de adquisición de datos. Medios de comunicación de datos. Software Obtención de los datos (-> Lógica difusa) Dibujar los datos. Resultado final.

Análisis

Para el diseño de la arquitectura de nuestro proyecto se basa en tres grandes partes

Parámetros de entrada globales Diseño en hardware Diseño de software

DISEÑO

Parámetros de entrada globales

Diseño de hardware

Diseño de software

Ultrasonido hace referencia a las frecuencias arriba de 20KHz (limite de sonido audible). La generación y lectura de ultrasonido se hace a través de dos unidades piezoeléctricas en donde una de ellas es el emisor y la otra el receptor de ondas El ultrasonido es aplicado comúnmente en detectores de movimiento, medidores de distancia, diagnostico médico, limpieza, pruebas no destructivas (para detectar imperfecciones en materiales), soldadura entre otras más.

Especificaciones de diseño del sensor en la tarjeta AD

Especificaciones de diseño del sensor en la tarjeta AD

Especificaciones de diseño usando MICRO 16F873A

Los microcontroladores PIC16f873A poseen un conversor analógico digital de 10 bits de resolución y 5 canales de entrada. La resolución que tiene cada bit procedente de la conversión tiene un valor que es función de la tensión referencia Vref, de acuerdo a la siguiente formula:

Convertidor analógico digital

Salida al LCD Hitachi

En la transmisión asíncrona por cada carácter se envía al menos 1 bit de inicio y 1 bit de parada así como opcionalmente 1 bit de paridad. Esta es la razón de que los baudios no se correspondan con el número de bits de datos que son transmitidos Para transmitir un carácter en nuestra tarjeta de adquisición será:     1 bit inicio + 8 bits datos + 1 bit paridad + 1 bits parada =11 bits. Como cada carácter posee 8 bits de datos serán transmitidos 874 * 8 = 6992 bits de datos por segundo.

Comunicación serial mediante USART y norma RS232

Diagrama de estados, firmware y algoritmo para el programa principal

Comunicación serial mediante USART y norma RS232

Interfaz serial con MAX-232

Librerías y clases multimedia. Elemento ViewPort3D. Elemento ModelVisual3D Clase MeshGeometry3D Tipos de materiales. Elemento ProjectionCamera. Iluminación de la escena Transformación.

Modelamiento 3D del tanque

Modelamiento 3D del tanque Viewport3D ModelVisual3D MeshGeometry3D DiffusseMaterial ProjectionCamera DirectionalLight Transformación

Representación de datos

Detalle: Maestro – esclavo Sensor TAD Maestro Esclavo $I124.5 F 24 49 31 32 34 2e 35 30 46

Es basado en la Experiencia. Usualmente, el operador expresa sus estrategias de control lingüísticamente como un conjunto de reglas de toma de decisiones

Tecnología de lógica difusa

Y traducido en lenguaje de reglas difusas seria: SI NIVEL es VACIO o NIVEL es MEDIO entonces MANTENER PRENDIDA BOMBA SI NIVEL es MEDIO o NIVEL es CASILLENO entonces MANTENER PRENDIDA BOMBA SI NIVEL es CASILLENO o NIVEL es LLENO entonces MANTENER PRENDIDA BOMBA SI NIVEL es LLENO entonces APAGAR LA BOMBA

Tecnología de lógica difusa

Funciones de membrecía y Diseño de las funciones de membrecía Fuzzificacion

Funciones de membrecía y Diseño de las funciones de membrecía Defuzzificacion

La función de membresía se encarga de indicar el estado de la altura correspondiente al envió de datos del sensor. Si del sensor se obtiene valores próximos a llenarse el tanque, la función me membrecía indicara el estado on/off. Control por función de membresía

Esquema de Control Fuzzificacion Defuzzificacion NIVEL REGLAS HEURISTICAS ON /OFF ENTRADA SALIDA

Se implemento un cronometro interno, para el control de tiempo de llenado. Contamos con una base de Conocimientos (Base de datos) .

Control por función de membresía

BASE DE CONOCIMIENTOS (SENSOR DAÑADO) Modo Automático. El sensor emite valores erróneos El sensor esta averiado Consiste en consultar el histórico de la base de conocimientos “base de datos” de los tiempos de llenado de los procesos anteriores realizados. Modo Emergente. Cuando se sobrecarga los procesos o conflictos. Creación de Hilos para facilitar el manejo de los procesos. Solución para procesos de llenado automático.

Esquema de Modo Automático

Esquema de Modo Emergente

Implementación

Diseño en Proteus

Placa Impresa de TAD

Tarjeta de Adquisición de Datos

Tarjeta de Adquisición de Datos + Sensor

ESTA PRESENTACIÓN CONTIENE MAS DIAPOSITIVAS DISPONIBLES EN LA VERSIÓN DE DESCARGA