Desarrollo de un sistema de diagnóstico de fallos utilizando redes de petri aplicado a un proceso industrial

Este proyecto de grado presenta una metodología para la gestión de riesgos en procesos industriales mediante la integración de redes de Petri (PN), (HAZOP) y la gestión de alarmas ISA 18.2. Se modeló una unidad de craqueo catalítico en Visual Object Net++ para simular estados normales y de falla, co...

Full description

Autores:
Cordero Santamaria, Sylvia Alejandra
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2024
Institución:
Universidad Autónoma de Bucaramanga - UNAB
Repositorio:
Repositorio UNAB
Idioma:
spa
OAI Identifier:
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Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/20.500.12749/30942
Palabra clave:
Mechatronic
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Automatic control
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Computer simulation
Industrial process control
Petri nets
Mecatrónica
Control automático
Modelos matemáticos
Teoría de los juegos
Simulación por computadores
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description Este proyecto de grado presenta una metodología para la gestión de riesgos en procesos industriales mediante la integración de redes de Petri (PN), (HAZOP) y la gestión de alarmas ISA 18.2. Se modeló una unidad de craqueo catalítico en Visual Object Net++ para simular estados normales y de falla, con transiciones derivadas de las evaluaciones de riesgo HAZOP (matriz RAM). La PN se tradujo manualmente a GRAFCET y se implementó en Siemens TIA Portal a través de lógica Ladder, lo que demuestra la interoperabilidad entre el modelado teórico y la programación industrial de PLC. Una comunicación OPC LabVIEW-TIA Portal a través de KEPServerEX permitió la supervisión en tiempo real. Los resultados validaron la eficacia de la PN en el diagnóstico de fallos, mientras que la HMI cumplió con la norma ISA 18.2 para el manejo de alarmas. Este enfoque tiende un puente entre el modelado académico y la implementación industrial, lo que pone de relieve la necesidad de herramientas automatizadas de conversión de PN a PLC.
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Este enfoque tiende un puente entre el modelado académico y la implementación industrial, lo que pone de relieve la necesidad de herramientas automatizadas de conversión de PN a PLC.CONTENIDO 5 INTRODUCCIÓN 11 1 OBJETIVOS 12 Objetivo general 12 1.2 Objetivos específicos 12 2 ESTADO DEL ARTE 13 3 MARCO TEÓRICO 15 3.1 Redes de Petri 15 3.1.1 Conceptos básicos: 15 3.1.2 Propiedades: 15 3.1.3 Notación vectorial: 16 3.1.4 Estados de un sistema: 16 3.1.5 Matriz de incidencia: 16 3.2 Descripción del proceso 17 3.2.1 Variables del proceso 21 3.3 Normativa ISA 18.2 26 3.3.1 Identificación de riesgos 27 3.3.2 HAZOP 30 4 DESARROLLO DEL PROYECTO 31 4.1 Análisis de Riesgos del Proceso 31 4.1.1 Matriz de Valoración de Riesgos del proceso 32 4.1.2 HAZOP 33 4.2 Red de Petri 35 4.3 Transición del modelo de Petri al diagrama Grafcet 39 4.3.1 Aplicación de normas GRAFCET (IEC 60848) 39 4.4 Programación en TIA Portal 45 4.5 LabView 47 5 METODOLOGÍAS APLICADAS 50 5.1 Metodología para identificación de fallos en procesos industriales 50 5.2 Metodología para desarrollar red de Petri a partir de datos del proceso 51 5.3 Metodología para integrar la red de Petri con los fallos del proceso 52 CONCLUSIONES 55 REFERENCIAS 57 ANEXOS 60PregradoThis thesis presents a methodology for industrial process risk management by integrating Petri Nets (PN), Hazard and Operability Study (HAZOP), and ISA 18.2 alarm management. A catalytic cracking unit was modeled in Visual Object Net++ to simulate normal and fault states, with transitions derived from HAZOP risk assessments (RAM matrix). The PN was manually translated to GRAFCET and implemented in Siemens TIA Portal via Ladder logic, this shows interoperability between theoretical modeling and industrial PLC programming. A LabVIEW-TIA Portal OPC communication via KEPServerEX enabled real-time monitoring. Results validated the PN’s effectiveness in fault diagnosis, while the HMI complied with ISA 18.2 for alarm handling. This approach bridges academic modeling with industrial implementation, highlighting the need for automated PN-to-PLC conversion tools.Modalidad Presencialapplication/pdfspahttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/co/Abierto (Texto Completo)Atribución-NoComercial-SinDerivadas 2.5 Colombiahttp://purl.org/coar/access_right/c_abf2Desarrollo de un sistema de diagnóstico de fallos utilizando redes de petri aplicado a un proceso industrialDevelopment of a fault diagnosis system using Petri nets applied to an industrial processIngeniero MecatrónicoUniversidad Autónoma de Bucaramanga UNABFacultad IngenieríaPregrado Ingeniería MecatrónicaIMK-1789info:eu-repo/semantics/bachelorThesisTrabajo de Gradohttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1finfo:eu-repo/semantics/acceptedVersionhttp://purl.org/redcol/resource_type/TPMechatronicAlarm managementAutomatic controlMathematical modelsGame theoryComputer simulationIndustrial process controlPetri netsMecatrónicaControl automáticoModelos matemáticosTeoría de los juegosSimulación por computadoresControl de procesos industrialesISA 18.2HAZOPGestión de alarmasRedes de petriH. Li, W. Wang, Q. Li, L. Fan, and P. Huang, “Early fault warning of spindle based on the adaptive weighted fuzzy Petri net,” ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition, Proceedings (IMECE), vol. 13, 2018, doi: 10.1115/IMECE2018-86042C. Fernando Agudelo Gómez Dirigido por, D. D. Francisco Morant Anglada Eduardo Quiles Cucarella Valencia, and S. del, “UNIVERSIDAD POLITECNICA DE VALENCIA”S. Zambrano Contreras, R. Tarantino Alvarado, S. Aranguren Zambrano, and C. Agudelo Gómez, “CRITICAL FAILURE IDENTIFICATION METHODOLOGY IN INDUSTRIAL PROCESSES BASED ON OPERATIONAL RELIABILITY TECHNIQUES”J. W. Vásquez-Capacho, G. Perez-Zuñiga, Y. Muñoz, and A. Ospino, “An additional layer of protection through superalarms with diagnosis capability,” CT&F - Ciencia, Tecnología y Futuro, vol. 10, no. 1, pp. 45–65, Jun. 2020, doi: 10.29047/01225383.168I. A. 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