Una plataforma educativa mecatrónica para el control multivariable del nivel de líquido: modelado, identificación e implementación distribuida de PI/PID

Abstract

Este trabajo presenta el diseño, implementación e integración experimen tal de una plataforma educativa basada en un proceso hidráulico de cuatrotanques interconectados para el estudio de control de nivel. El sistema sedesarrolla siguiendo la metodología mecatrónica VDI 2206, integrando sub sistemas mecánicos, hidráulicos, eléctricos y de software. La plataforma em plea un PLC Siemens S7-1200 para la ejecución de controladores PI y PID,con actuación proporcional mediante motores paso a paso y adquisición dis tribuida de señales a través de microcontroladores ESP32 comunicados porModbus TCP. La dinámica de los tanques se caracteriza experimentalmentemediante pruebas de respuesta al escalón, utilizadas como soporte para la sin tonización de los controladores. Los resultados experimentales muestran unaregulación estable del nivel, interacción hidráulica observable entre tanquesy un comportamiento repetible, validando la plataforma como herramientadidáctica para prácticas de control industrial.This work presents the design, implementation and experimental inte gration of an educational platform based on an interconnected four-tankhydraulic process for level control studies. The system is developed follow ing the VDI 2206 mechatronic design methodology, integrating mechanical,hydraulic, electrical and software subsystems. A Siemens S7-1200 PLC exe cutes PI and PID controllers, while proportional actuation is achieved usingstepper motors and distributed signal acquisition through ESP32 microcon trollers communicating via Modbus TCP. Tank dynamics are experimentallycharacterized using step-response tests, which support controller tuning. Ex perimental results show stable level regulation, observable hydraulic interac tion between tanks and repeatable behavior, validating the platform as asuitable tool for industrial control education.