Desarrollo de controladores software en sistemas de control distribuido y su validación usando modelos simulados de planta

Abstract

La mayoría de los sistemas de I&C en las NPPs actuales están basadas en la tecnología de las décadas del 50 y 60. Sin embargo a medida que se producían avances tecnológicos en la electrónica, la industria nuclear empezó a implementar nuevas tecnologías. El advenimiento del microprocesador revolucionó los sistemas de instrumentación y control, debido a su flexibilidad en la programación y su capacidad para implementar complejas funciones. Al principio las centrales nucleares implementaron sistemas digitales de control centralizado. Como ejemplo de esto podemos citar a las centrales de tipo CANDU que utilizan una computadora central, la cual recibe todas las señales de la planta, e implementa los algoritmos de control. Esta computadora esta redundada por otra que ejecuta los mismos algoritmos de control y verifica el estado de la computadora principal. Posteriormente, los DCS (Distributed Control Ssytem) fueron ganando terreno en centrales nucleares aplicándose a sistemas no relacionados con la seguridad. Hoy el uso de los DCS se extiende a todo el sistema de control del reactor. Se pueden citar como antecedentes: el reactor de experimentación Opal construido para ANSTO en Australia, por nuestro país y la modernización del sistema de control de la central de potencia Atucha II. Siguiendo esta tendencia, se ha propuesto la utilización de un DCS para el control del reactor CAREM. El proceso de desarrollo de software que se propone presentar, es un proceso que se integra a una cadena de producción que comienza en la elaboración de requerimientos para el sistema de control, usando modelos de simulación y finaliza en la validación del control implementado. Los modelos de simulación dan un comportamiento tiempo real de la planta, sus entradas y salidas se encuentran disponibles, usando protocolos de red adecuados, para que el controlador del DCS pueda leerlas y/o escribirlas. Por otra parte se cuenta con los algoritmos de control diseñados a ser implementados en el DCS. Se mostrará el proceso de desarrollo que implementa el control de la planta en el DCS y se validará su comportamiento comparando su respuesta contra el modelo de simulación de planta y controlador. De esta manera se tendrán, para comparar las respuestas de dos sistemas, la del controlador en DCS controlando la planta simulada, contra la simulación de la planta y del controlador en la plataforma de simulación. Para el presente trabajo se cuenta con un DCS, un modelo analítico de un sistema del reactor CAREM, y su controlador implementados en MATLAB-SIMULINK (2). También se cuenta con un dispositivo de entrada/salida que, usando protocolo de comunicaciones Modbus RTU, vincula las señales generadas por el modelo de planta con el DCS.Una vez resueltas las interfaces, se procederá al desarrollo del software para implementar el control definido en el DCS. Para este trabajo, también se resolverá el problema de interfaces entre el modelo de simulación dinámica de planta y el dispositivo de entrada/salida Modbus RTU completando el código de un software específico.