AUTOMATIZACION DE REACTOR QUIMICO

Se quiere automatizar el reactor químico de la siguiente figura.

Pasos de funcionamiento:

a. Al pulsar el pulsador de arranque se introduce el reactivo alcalino.
b. Al alcanzar el nivel H2 se cierra la válvula de reactivo alcalino y se comienza a verter el reactivo ácido hasta llegar al nivel H3. Mientras se introduce los componentes de la mezcla, la válvula de escape permanece abierta.
c. Una vez alcanzado el nivel H3 se cierra la válvula de escape y comienza el proceso de calentamiento de la mezcla y el agitador comienza el proceso de movimiento.
d. Cuando el sensor de temperatura (T) alcanza los 100°C se interrumpe el proceso de calentamiento y agitación y se abre la válvula de escape y salida normal.
e. Cuando el nivel en el tanque baja por debajo de H1 se cierra la válvula de salida normal y se detiene el proceso.
f. Si en algún momento se activa el sensor de máxima presión (P), se abre la válvula de escape, se para el proceso de calentamiento y agitación, se vacía el deposito a través de la válvula de salida defectuosa hasta que el nivel baja por debajo de H1 y el sistema se va a situación de parado.
g. Una vez terminado el proceso bien sea de vaciado normal o máxima presión, es necesario dar un nuevo Start para reinicial el proceso.

Representando el funcionamiento en un diagrama de flujo nos queda:



A partir de la secuencia de funcionamiento desarrollamos la tabla de la verdad para el sistema:


TABLA DE LA VERDAD

De manera mas detallada tenemos:

A partir de la tabla de la verdad se deducen las ecuaciones que rigen el sistema y se implementan en el software Quartus II.

AUTOMATIZACION DE REACTOR QUIMICO EMPLEANDO DIAGRAMA FUNCIONES DEL SOFTWARE QUARTUS II

El software de desarrollo Quartus® II provee un ambiente del diseño completo para diseños SOPC (“system-on-a-programmable-chip”: sistema sobre un dispositivo programable). Quartus II garantiza la implementación de diseños en dispositivos ACEX® 1K, APEX™ 20K, ÁPICE 20KC, ÁPICE 20KE, APEX™ II, Excalibur™ ARM®, Cyclone™, FLEX® 6000, ENCORVAN 10K®, ENCORVE 10KA, ENCORVE 10KE, Impresión Stratix™, MAX® 3000A, MAX®7000AE, MAX®7000B, MAX®7000S, Mercury™ y Stratix™. Quartus II posee diversas herramientas que le dan soporte ante los diversos estilos de trabajo. Cuenta con un editor de texto que permite realizar diseños en cualquiera de los lenguajes AHDL, VHDL y Verilog HDL. También cuenta con un editor en entorno gráfico que permite construir diagramas de bloque a partir de diseños HDL (“Hardware Description Language”: lenguaje de descripción de hardware), adicionalmente cuenta con bibliotecas de funciones en el entorno gráfico que previenen la construcción de bloques de funcionamiento básico como compuertas lógicas, multiplexores, decodificadores, etc

Luego de compilar y sintetizar el programa procedemos a su simulación, verificando que los resultados obtenidos sean los esperados:

Ahora procedemos a implementar nuestro sistema empleando el Altera PLD Embebido modelo Flex EPF10K70RC240-4, que pertenece a la familia FLEX 10K con lógica programable. La familia FLEX 10K esta en los rangos de 10.000-250.000 compuertas típicas y expandible a procesos de tres generaciones. Cada uno de estos sobrepasa las generaciones pasadas brindando un alto desarrollo, bajo costo y bajo consumo de potencia y con una velocidad del sistema por encima de 240 MHz. Los dispositivos FLEX 10K son específicamente diseñados para acoger la demanda de encontrar dispositivos de mediana densidad para el diseño de compuertas de acarreo. La familia FLEX 10K fue la primera familia de PLD´s para implementar diseños que integran un sistema completo, sobre un dispositivo. A continuación se muestran algunas características del dispositivo:

Empleando el software Quartus II se logra el siguiente diseño para el dispositivo.

Como se puede ver es posible implementar todo la lógica de control de un sistema simple o complejo en un solo dispositivo sin mayores costos de hardware que el emplear un PLD o FPGA.