MIAC PLC – Mini Hydro Generator

Esto es una traducción del artículo MIAC PLC - MINI HYDRO GENERATOR donde muestran la capacidad de su producto MIAC.

El MIAC es un PLC low cost cuyo fundamento es simple: entradas y salidas controladas por un microcontrolador. Lo bueno de este autómata es que su "cerebro" puede llegar a ser: Arduino, Pic, dsPIC e incluso raspberry.

Para más información ver su página web: MATRIX

El MIAC es una unidad muy capaz de controlar sistemas, crear mecanismos de prueba y comunicación gracias a sus conexiones USB y CAN. También es una fracción del precio que pagaría por un PLC Siemens similar y, lo más importante, es totalmente compatible con el software Flowcode.

El MIAC cuenta con un cerebro de microcontrolador PIC reforzado que le permite alejarse por completo de la programación lógica de escalera de PLC obsoleta y pasar a la codificación basada en diagrama de flujo, C o ensamblador. El uso de MIAC con Flowcode 6 le permite lograr una funcionalidad muy avanzada en un período de tiempo muy pequeño, lo que le permite hacer mucho más. El hardware MIAC también se puede controlar directamente desde el entorno Flowcode 6 utilizando el componente esclavo USB MIAC integrado que permite un entorno de control de tipo SCADA.

Un gran ejemplo del MIAC que se está utilizando en el campo es Sri Lanka, donde cuatro unidades MIAC se han conectado en red para controlar un mini generador hidroeléctrico.

Escenario

El siguiente gráfico muestra el diseño de un pequeño valle en Sri Lanka. El río en el valle se ha utilizado durante varios años para proporcionar energía a una pequeña central hidroeléctrica que abastece al sistema de la red nacional. Una parte del flujo del río se desvía a través de un canal a lo largo del lado del valle hacia un tanque de retención. El agua del tanque luego alimenta a una turbina que genera electricidad.

Las siguientes imágenes te dan una idea de la escala del proyecto:

El problema

El generador instalado en la casa de máquinas es un generador trifásico de 800 kW que ha estado funcionando con éxito durante varios años. Sin embargo, el sistema de control para el generador es manual: siempre que se necesita energía, un operador tiene que usar la unidad hidráulica operada manualmente para alimentar agua al generador. Este sistema manual es inexacto, incurre en demoras en el uso del generador durante el arranque y significa que la energía solo se genera cuando el operador está presente.

Se consideró que un moderno sistema de control electrónico permitiría un control más preciso del generador y también permitiría que el generador devolviera electricidad a la red nacional de forma totalmente automática aumentando la eficiencia.

La imagen superior a la izquierda muestra la turbina y el generador. La imagen superior a la derecha muestra la turbina y el generador y la válvula de control hidráulico operada manualmente, junto a una nueva válvula de control hidráulico operada electrónicamente.

La solución

La solución es el sistema de control, cuyo esquema se muestra a continuación:

El agua de la compuerta se alimenta a la turbina a través de una válvula llamada "compuerta". Debido a la cantidad de agua que fluye a través de la válvula y la fuerza necesaria para abrirla y cerrarla, se utilizan sistemas hidráulicos para abrir y cerrar la válvula.

La primera sección de control necesaria es un sistema que mida la velocidad de rotación del eje de la turbina Francis y que regule la cantidad de flujo hacia la turbina. En los viejos tiempos, este circuito de retroalimentación lo proporcionaba un gobernador mecánico. Aquí, un sensor capta la velocidad de rotación del eje del generador central y se la da al primer MIAC del sistema. El MIAC controla la apertura de la compuerta y la velocidad del eje para que el generador produzca electricidad a la frecuencia correcta.

La segunda sección de control se utiliza para configurar el generador antes de la conexión a la red nacional. El MIAC aquí mide el voltaje producido por el generador y usa una salida de modulación de ancho de pulso (PWM) y un circuito de tiristor para controlar el voltaje del rotor en el generador.

La tercera sección se utiliza para sincronizar el sistema con la red nacional antes de la conexión: si la red y el generador no están en la misma fase en el ciclo de CA en el momento de la conexión, saldrán chispas. La salida trifásica del generador se reduce en voltaje y se alimenta a este MIAC que controla el disyuntor principal que conecta el generador a la red.

La sección final se utiliza para proteger el generador en caso de que ocurra una falla en la red: por ejemplo, si la tensión de la red es demasiado alta o la frecuencia cambia.

Las cuatro unidades MIAC están conectadas por un bus CAN. Las unidades MIAC en sí están alojadas en gabinetes de metal al lado del generador junto con equipos de conmutación y circuitos adicionales para la medición. La programación de las unidades se realiza en Flowcode.

Conclusión

El sistema ha estado en funcionamiento desde octubre de 2011. Una adición reciente al sistema ha sido un módulo de interfaz hombre-máquina de bajo costo que se conecta a las unidades MIAC usando CAN 2.0A, lo que permitirá un mejor control y monitoreo de todas las partes de la unidad.