Desarrollo e implementación de un sistema de control de velocidad para motores AC con análisis dinámico

Abstract

El presente proyecto tuvo como objetivo el diseño e implementación de un sistema de control de velocidad para motores de corriente alterna (AC), se utilizó un motor Siemens 3Mot 1AV3088- 2B / 1LE1003-0DB22-2AB4-Z y un encoder 1XP8012-10 HTL 1024, integrados con un variador de frecuencia SINAMICS G120, un PLC Siemens S7-1500 y una HMI KTP700. A pesar de los avances tecnológicos, en la industria moderna especialmente en nuevas empresas o procesos en crecimiento persisten dificultades para implementar sistemas de control de velocidad precisos, estables y energéticamente eficientes. El sistema desarrollado logró un control de velocidad dinámico, rápido y confiable, adaptable a distintas condiciones operativas. Se programó un control PID mediante el bloque PID_Compact de TIA Portal, con un desempeño sobresaliente tanto en modo automático como en modo manual. La HMI permitió una visualización clara y ajustes en tiempo real de parámetros esenciales. La integración de un archivo de configuración de dispositivo para PROFINET facilitó la comunicación eficiente entre el variador y el PLC, utilizando Telegrama 1 como protocolo de intercambio de datos. La validación bajo diferentes cargas demostró que el sistema ofrece tiempos de respuesta competitivos y gran robustez, al tiempo que fortalece la formación práctica en automatización industrial dentro del entorno educativo.

Abstract The aim of this project was to design and implement a speed control system for alternating current (AC) motors. A Siemens 3Mot 1AV3088-2B / 1LE1003-0DB22-2AB4-Z motor and a 1XP8012-10 HTL 1024 encoder were used, integrated with a SINAMICS G120 frequency inverter, a Siemens S7-1500 PLC, and a KTP700 HMI. Despite technological advancements, the modern industry —especially in new companies or growing processes— still faces difficulties in implementing accurate, stable, and energy-efficient speed control systems. The developed system achieved dynamic, fast, and reliable speed control, adaptable to various operating conditions. A PID control was programmed using the PID_Compact block in TIA Portal, showing outstanding performance in both automatic and manual modes. The HMI allowed clear visualization and realtime adjustments of essential parameters. The integration of a device configuration file for PROFINET enabled efficient communication between the drive and the PLC, using Telegram 1 as the data exchange protocol. Validation under different load conditions demonstrated that the system offers competitive response times and high robustness, while also strengthening practical training in industrial automation within the educational environment.