Optimización del desempeño del algoritmo de un sistema de control de filtro de armónicos mediante uso de control modules

Abstract

Este trabajo de suficiencia describe la optimización de la lógica de programación de un Sistema de Control de Filtro de Armónicos (HFC) en la minera chilena Pelambres (Salamanca). El sistema original, desarrollado en un contenedor (POU) con programación gráfica de bloques (Diagram, FBD), presentaba un consumo de memoria y tiempo de ejecución que podían ser mejorados. El objetivo principal fue rediseñar el programa para optimizar el desempeño del PLC (Controlador Lógico Programable) que ejecuta el algoritmo. Se empleó una metodología experimental y comparativa, se migraron las secciones más extensas del programa a contenedores “Control Modules”, una extensión del estándar IEC 61131-3 y utilizando lenguaje ST (Texto Estructurado) se procede a reemplazar la lógica anterior. El proceso incluyó la creación de los nuevos contendores de programa, y de la declaración de variables parámetros que reemplazarían las variables internas, realizando depuraciones continuas para asegurar la equivalencia funcional. Aunque la simulación de descarga con el programa SoftController no permitió medir el tiempo real de ejecución, la validación final se realizó mediante la descarga de ambas versiones (original y migración) en un PLC real de marca ABB, línea AC800M, modelo PM851. Los resultados mostraron mejoras significativas en rendimiento. Se logró la reducción del 40.81% en espacio de parámetros, 22.10% en el tamaño total de la aplicación, y una ligera reducción del 0.30% de la memoria dinámica. El tiempo de ejecución, por otro lado, se redujo de 104ms a 101ms, que representa una mejora del 2.88%. Estas mejoras derivadas del cambio de tipo de contenedores, programación y reorganización de la lógica, permiten una mayor eficiencia y la posibilidad de implementar algoritmos más complejos o usar equipos de menor capacidad para ejecutar las mismas tareas.

This proficiency work describes the programming optimization of the logic of an Harmonic Filter Control (HFC) system in the chilean mining company Pelambres, in Salamanca. The system was originally developed in a graphical language (Block Diagram, FBD) and container (Diagram). It was identified that the implementation consumed memory space and presented execution times, both improvable. The main objetive was to redesign the program to optimize the performance of the PLC (Programmable Logic Controller) where the algorithm runs. An experimental and comparative methodology was used. The graphical programming sections, as well as the most extensive one, specifically the one implemented in FBD in the Diagram container, were selected for migration. The migration was performed in Control Module containers, an extension of the IEC 61131-3 standard, and using ST (Structured Text) to replace the previous logic. The process included the creation of new program containers and the declaration of parameter variables that would replace the internal variables, performing continuous debugging to ensure funtional equivalence. Although the download simulation with the SoftController program did not allow actual execution time to be measured, the final validation was performed by downloading both versión (original and migration) to a real PLC, ABB brand, AC800M line, model PM851. The results showed significant performance improvements. The parameter space was reduced by 40.81%, the total application size by 22.0%, and a slight 0.30% reduction in dynamic memory. Execution time, on the other hand, was reduced from 104ms to 101ms, representing a 2.88% improvement. These improvements, derived from the change in container type, scheduling, and logic reorganization, allow for greater efficiency and the possinility of implementing more complex algorithms or using lower-capacity equipment to execute the same tasks.