Revista Iberoamericana de Automática e Informática industrial 10 (2013) 204–215 © 2013 CEA. Publicado por Elsevier España, S.L. Todos los derechos reservados http://dx.doi.org/10.1016/j.riai.2013.03.010 Arquitectura multi-controlador con transferencia sin salto para procesos con conmutación de modos Nagore Iriondo * , Elisabet Estévez ** , Rafael Priego * , Marga Marcos * * Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática, ETSI Bilbao, UPV/EHU, Alda. Urkijo S/N, Bilbao ** Departamento de Ingeniería de Electrónica y Automática, EPS de Jaén, UJA, Campus las Lagunillas S/N, 23071, Jaén, España. Resumen Los sistemas con conmutación de modos se definen como aquéllos que pueden exhibir diferente comportamiento dinámico en función del estado en que se encuentran. Pueden por tanto ser descritos por un conjunto finito de subsistemas dinámicos y una lógica que rige la conmutación entre ellos. Una alternativa para su control es la arquitectura multi-controlador con supervisión ya que permite utilizar controladores de modo diferentes y alcanzar así múltiples objetivos de control. Pero la conmutación de controladores suele tener como consecuencia la aparición de saltos o transitorios derivados que pueden ser inaceptables. Este tipo de sistemas y problemática son frecuentes en diferentes áreas de aplicación industrial, en donde la tecnología de control más utilizada es el Controlador Lógico Programable (PLC). Es por ello que el objetivo de este trabajo es presentar un método de diseño e implementación de un mecanismo de transferencia sin salto (BT) en una arquitectura multi-modo y multi-bucle para sistemas con conmutación de modos, en PLC y en conformidad con el estándar IEC 61131-3. La estrategia BT se basa en que controladores de modos candidatos a conmutar realicen un seguimiento a los controladores activos, siendo la detección del estado de operación actual y de los posibles estados siguientes, clave en la definición de la forma de ejecución de los algoritmos de control que componen la arquitectura. Se presentan también los pasos del diseño de la arquitectura completa así como resultados experimentales que validan la arquitectura. Copyright © 2013 CEA. Publicado por Elsevier España, S.L. Todos los derechos reservados. Palabras Clave: Sistemas con conmutación de modos, Supervisión, Planificación conducida por tiempo, Bumpless Transfer, estándar IEC 61131-3 * Autor en correspondencia. Correo electrónico: nagore.iriondo@ehu.es 1. Introducción El estudio de los Sistemas Híbridos es en la actualidad un área de investigación muy activa, impulsada por el rápido desarrollo tecnológico, que permite que expertos de distintos campos como la ingeniería de control y la ingeniería de software trabajen conjuntamente en el desarrollo de herramientas para sistemas híbridos. Estos sistemas se caracterizan porque combinan dinámicas continuas y discretas, pudiéndose encontrar ejemplos en todas las áreas de la industria: en (Zambrano et al, 2010) se modela una planta de aire acondicionado solar como un sistema híbrido de configuración variable sometido a perturbaciones en su principal fuente de energía, la radiación solar. (Bhagwat et al, 2003) estudia aplicaciones de tratamiento de aguas. (Rodrigues et al, 2008) aplican estos modelos a sistemas eléctricos de potencia. Otro campo de interés es el de la industria de procesos químicos, donde es frecuente que múltiples modos de operación de una planta den lugar a múltiples regiones de operación nominales. Ejemplos de trabajos que tratan el modelado y control de procesos sometidos a cambios en las condiciones de operación pueden encontrarse en plantas de purificación de metanol (Maestri et al, 2009) o en procesos reactivos (Downs and Vogel, 1993) en el que se definen seis modos de operación en función de la relación másica entre ciertos productos reactantes. El cambio de crudo en refinerías también es ejemplo de transiciones de proceso (Gómez et al, 2010). La mayoría de estos trabajos están enfocados a la detección de fallos debidos a transiciones entre modos de operación (Fuente et al, 2007). Los sistemas con conmutación de modos son un tipo de sistema híbrido que representan a procesos industriales que operan en diferentes modos en los que las dinámicas continuas son diferentes (Sun and Ge, 2005). La diferencia de dinámicas puede ser debida tanto a aspectos inherentes o estructurales del proceso, como a condiciones de operación. Los problemas de control estudiados para este tipo de sistemas están fundamentalmente relacionados con la estabilización del control en las conmutaciones (Lin and Antsaklis, 2009), la controlabilidad y observabilidad (Gómez et al, 2010) y el control óptimo (Engell and Stursberg, 2005), (Bengea and DeCarlo, Documento descargado de http://http://www.elsevierciencia.es el 28/01/2014. Copia para uso personal, se prohíbe la transmisión de este documento por cualquier medio o formato.