Projecte de desenvolupament d’un sistema de monitorització i gestió de càrregues elèctriques en una nau industrial

Abstract

Aquest Treball de Final de Màster presenta el disseny i la implementació d’un sistema de monitorització i gestió de càrregues mitjançant un PLC d’alta disponibilitat aplicat a una instal·lació industrial. El projecte s’emmarca en un entorn real, corresponent a una nau industrial alimentada des de xarxa elèctrica i grup electrogen, on es requereix garantir la continuïtat operativa i la protecció del sistema davant situacions de dèficit de potència. L’objectiu principal del treball és desenvolupar un sistema de desllastre automàtic de càrregues capaç de desconnectar i reconnectar consums de manera esglaonada, segons criteris de prioritat, quan la instal·lació opera amb potència limitada. Per assolir aquest objectiu, s’ha dissenyat un armari de control basat en un PLC ABB AC500 d’alta disponibilitat amb arquitectura redundant, comunicacions industrials Modbus TCP i una interfície HMI per a la supervisió i configuració del sistema. El treball inclou una anàlisi prèvia dels fonaments teòrics del desllastre de càrregues i dels sistemes de control d’alta disponibilitat, així com la definició detallada de l’arquitectura del sistema, el disseny de l’armari de control, la configuració del hardware i el desenvolupament del programari de control. Finalment, es presenten simulacions funcionals que permeten validar el comportament del sistema en diferents escenaris operatius, incloent-hi la pèrdua d’escomesa principal, la reconnexió progressiva de càrregues i la gestió de fallades de comunicació. Els resultats obtinguts demostren que la solució proposada garanteix una resposta ràpida i fiable davant situacions crítiques, millora la seguretat operativa de la instal·lació i aporta una eina flexible i escalable per a la gestió energètica en entorns industrials.

This Master’s Thesis presents the design and implementation of a load monitoring and management system based on a high-availability PLC applied to an industrial installation. The project is framed within a real industrial environment, corresponding to a facility supplied both from the electrical grid and by a generator set, where ensuring operational continuity and system protection under power deficit conditions is required. The main objective of this work is to develop an automatic load shedding system capable of disconnecting and reconnecting loads in a staged manner, according to priority criteria, when the installation operates with limited available power. To achieve this objective, a control cabinet has been designed based on an ABB AC500 high-availability PLC with a redundant architecture, industrial Modbus TCP communications, and an HMI interface for system supervision and configuration. The work includes a preliminary analysis of the theoretical foundations of load shedding and high-availability control systems, as well as a detailed definition of the system architecture, the design of the control cabinet, the hardware configuration, and the development of the control software. Finally, functional simulations are presented to validate the system behavior under different operating scenarios, including the loss of the main power supply, the progressive reconnection of loads, and the management of communication failures. The results obtained demonstrate that the proposed solution ensures a fast and reliable response under critical conditions, improves the operational safety of the installation, and provides a flexible and scalable tool for energy management in industrial environments.