Int ern at i onal  Journ al of  P ower E le ctr on i cs a n d  Drive  S ystem   (I J PE D S )   Vo l.   11 ,  No.   4 ,  Decem be r   2020 , p p.   1767 ~ 1774   IS S N:  20 88 - 86 94 ,  DOI: 10 .11 591/ ij peds . v 1 1 .i 4 . pp 1767 - 1774       1767       Journ al h om e page :  http: // ij pe ds .i aescore.c om   Real - tim e monito ring a nd control  of  fl ow rat e in tr ansportati on  pipelines  us i ng  m atlab - ba sed i nteractiv e  GUI  and  P ID  contr oller       S. Vija y alaks hmi , C.  An ur ad h a ,  R.  C.  Il amb ir ai , Visw anat h an G an e sh   Depa rt m ent   o f  E le c tri c al a nd  Ele ct roni cs   Engi n eering,   SR M Insti t ute   of   Sci enc e   a nd  Technol ogy ,   India       Art ic le  In f o     ABSTR A CT   Art ic le  history:   Re cei ved   N ov   1 4 , 201 9   Re vised  A pr   2 6 , 2 0 20   Accepte d  J un   26 , 20 20       I n  thi s  p ape r ,   a  Matl ab   base d   GU I  and  Propotin al   In te gr al   De rv at iv e   (PID )   cont roller  is  d esigne d  to  automat i cally  reg u la t e  the   f low - rat e  of  the   ci rcu la t ing  f lui d .   Whe n   flui ds   are  tra nsport ed   over   long   dis ta nc es,   the  pre ss ure   and   f lo w  rate   have   to  be  moni tor ed   re mot el y   in  a   con trol  room.   Us ing  an  HM I  or  Control   Pan el s   the   f low  rate  can  be  in creased  o r  dec r ea sed   to  co mpe nsa te  f or  pre ss ure   dro ps  or  disturb ances.  Thi s  p ape r   at t em pts  to  dem onstra te  such  an   Industri al   Con trol  Opera t ion  in   a   s ca l ed - do wn   envi ronm ent .   A   Graphi cal  Us e r  Int erf a ce  or   GU I  is  const ru ct ed   which   ena bl es  th e  Oper at or  to  moni tor ,   as  well  as   cont ro l  an   e lectr oni ca l l y  actua ted   Control  Valve  which  ca n   ef fi ci en tl y   reg u la t e   th e  flow - rate.  Autom at i c   oper ations  have   al so  be en  im p l em en te d  using  a  PID   cont rol ler  al gori thm,   which  tr ie s  to  tr a ck  th e  Se t - point  in  Re al - t im e .   Ke yw or d s :   Actuato r   Con tr ol  Valve    GUI   M at la b   PI  C on t ro ll er    Transp or ta ti on  pip el ine     This   is an  open   acc ess arti cl e   un der  the  CC  BY - SA   l ic ense .     Corres pond in g  Aut h or :   S. Vij ayalaks hmi ,    Dep a rteme nt   of Elec tric al  and  Elec tro nics E nginee rin g,   SRM In sti tute of Sci ence  and  Tech no l ogy,   SRM Na gar, Kat ta nk ulat hur,   Chen galpatt u  Dsitric t, 60 1203, T amil   Na du,   I nd ia .   Emai l:  sh ivij i2 017@g mail .com       1.   INTROD U CTION   Global ly  wh e n  trans portin g  l arg e  volum es  of   flui ds   ov e r  l ong  distances ,  pip el ine  pro vi des  the   m os t   comme rcial ly  and eco nomica ll y  su sta ina ble  so luti on  for  tra ns po rtat ion .  T he y  fi nd w i des pread a dopti on   acro s s  al l  industries,   f rom p et r oleum  an d  f uels,  t o  s ewa ge   a nd  slu r ry,  as   well   as   c le an  water f or  i rr igati on   or d ri nk i ng   pur po ses .  O nly  re qu iri ng  a  pu mp   f or   pro vid i ng  the   press ur e   at   one  e nd,  e ffor tl ess  tra nsp ort at ion   from   re mo te   locat ion s  bec ome   possible  with  ve ry   li tt le   add it ion al   ma npower  a nd   monit or i ng.  Th u s,   pi peline  tra ns po r ta ti on   beats  t rad it io na l  opti ons   su c h  as   tr uck s ,   or   the   rail r oad,  wi th  pr ic es   of  the   f ormer   bein g  2 - 3  ti mes  le sse r.  T he   on l y  dow ns ide   with   pipe li nes   is  detect in g  t he   locat io n  of   le aks,  w hich   are   of te n  very  s ma ll   and  ha rd  to  t rack - dow n.   B ut  wit h  the   cu rr e nt  gen e rati on  of   highly  preci se  sensi ng  eq uipment,  a nd  ma chine - le ar ning   ai ded   too ls,   eve n  tha t  pro blem  is  be ing   ef fecti vely  ta ckled.  A n  ultraso nic  t yp e   fl ow  mete r   is  use d  al ong  with  l inea r   arr a y  t ran s duc er  for   meta l  pip e  s ytem   [ 1 ].  Howe ve r ,  c onc entrati on  of  bubb le   ha s  a n  ef f ect   due  t o  ultr aso nic.  Pr op or ti onal   in te gr al   de rivati ve  (PI D)   is  us ed  to  c on tr ol  f low  of   li quid  and   ve rified  w it h  lyp a npuu  st abili ty   analysis  [ 2] .   Com pr e hensi ve   co ntr ol  f or  micro   fl uid   is   impleme nted   us in g  fabrica ti on  t ech niques  [3].   A n  analyti cal   num erical   meth od   is  dev el op e d  f or   fin ding  e rro r  in  flo w  of  fluid   wh e n  it   cr os ses  t he  be nd s   for   duff e re nt  diam et ers  of  pip e   [ 4].  O utlet   pres su re   of  pip e   is   co ntr olled   wi th  P I D  c ontrol le r  us in g  Lab View   so ft war e  t oo l   [5].   Ti me  de p en de nt  met hod  for  diff e ren t  por ou s  mate rial   for  t ran s portat io n  of   flui d    is pr e sente d  [ 6].  A red uctio n al gorithm is  int rod uced f or u lt rasou nd d et ect i on of  flo w rat e [ 7] .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  1 1 , N o.   4 ,  D ecembe r   2020   :   1767   –   1774   1768   PI D   c on t ro ll er   is  us ed   f or  oi l  pip e  li ne  c ontr ol  an d  the   flo w  c onr ol  is   m on it ored   [ 8].   A  macr o  distrib uted   co ntr ol  s ys te m   usi ng  P ump,   P LC  an d  RC C  la yer s   are   de sign e d  to  c ontr ol   the  pr es sure  oil  i n  Ce ntrif ug al   P umps  [ 8] .   Re vie w  is  c onduct ed   on  micr opape r   fluid  co ntr ols  wh ic h  are   eas y  to  co ntr ol  the  fluid  flo w  [ 10].   Ce nt rifugal  pum p  i s  desig n e d  usi ng   Ha rdwar e  - In  –   L oop  (HI L)  is  de velo pe d.   P ress ur e  i nsi de  the  Pipe  is   co ntr ol le d  us in g  HIL  durin g  sta ti c  and  dynamic   m od e   [ 11] .  F uzz y  L ogic   C on tr oller  (F LC)   a nd  PID   con t ro ll er   m on it or s  a nd  co ntr ols  t he  flo w   ra te   of  petr ol  [12].  Vecto r  mat rix   co ntr ol   bas ed  press ur e   co ntr ol  is   app li ed  v a riabl e sp ee d dr i ves [13] . In  [14] a  least  co st si zi ng  is ad opte d for  reducin g pipe  s iz e.    The  cost   of  t ra ns po rtat ion  th r ough  pip el ine s   dec reases   dras ti cal ly  as  the   fl ow - rate   is  inc r eased  w hich  are  il lustrate d  in  the  Fi g ure  1.   C ompanies  in  the  pip el ine   trans portat ion  business  t hus   try  to   mainta i n  the   sh ig hest  possib le   flo w - rates ,   a nd  in vest  i n  pi pes  of  la r ge r  diamet er  as   that   helps   to   re duce   costs .  B ut  inc r ease   in  flo w - rate  p r essure  to o  inc r eases  quit e  dra mati cal ly,  espe c ia ll y  if  the  di amet er  of   t he  pip el ine  is  sm al le r as  sh ow n  i n  Fig ure  2 .  This   inc re ases  the   c han c es  of   le aka ges,  or  i n  w or st   ca ses  e xp l os io ns  wh ic h  mig ht  da mage   la rg e  portio ns   of  the  pip el ine   netw ork.  To   re med y  this ,  s ys t ems  are   instal le d  that  m on it or   the  flo w - rate  in  real   ti me  an d  regul at e  it   wh e n  the p ress ure value s  reac h  unsafe  li mit s,  and  to   r edu ce   la r ge  flu ct uations  in   the   flo w - rate f rom the  s ource e nd.             Figure  1. Cost  of  tran sportat io n versus  flo w - r at e     Figure  2. Pipel ine  press ur e  v e rsu s   fl ow - rate       Re gu la ti on  of  the  flo w - rat e  pa rameter   i s  usual ly   do ne   us i ng  el ect r on ic al ly   act ua te d  c on tr ol    valves   [15 - 17 ].  PID   c on tr ol le r  pr ov i des   the  e ff ect ive   flo w  c ontr ol  ther by  inc reas e  the   perfor mance     the  sy ste m [18 - 23] .  T his  gi ve s  the  operat or   t he  be ne fits  of  b ot h  ma nu al   as   well   as  auto m at ic   op erati ons .   Since  the  act ual  eq uip me nts  are  loc at ed  rem otely,   they  are  i nter faced  us in g  c omp uter  ba sed  sy ste ms .  A n  H M I  or   Human   M achi ne  In te rf ace   is  a  ty pe  of  to uc h - scree n  de vice  wh ic h  runs   a  GUI  i n  real  ti me  a nd  al lo ws   co ntr ol   and  m on it ori ng  op e rati ons.  The  GUI  ca n  al so   di rectl y  be   run  on  a  c omp uter.   The   GUI  is  c onstr ucted  i n  M at la b wit h vi rtual  dials an d kno bs  a nd  bu tt on s  that a re i nterf ace d wit h fiel d  eq uipme nts [24 ,  25].       2.   PID CO NTR OLE R    On e  of  the  m os t  co mm on l y  us e d  cl os e d - l oop  c on t ro l  al gorithms  us e d  for  I ndus t rial   Au t om at io n  world wide  is  t he  P ID   al gorithm  [25 ].   A  P I D  c on tr oller  is  impleme nted  by  basical ly  cal culat ing   t hr ee  separ at e   par a mete rs  s uc h  as  the  Pro portio nal,  the   In te gr al   a nd  the  De rivati ve   ga in  c onsta nts  in  real  ti me,  an d  gen e rati ng  a   C on t ro l  sig nal  wh ic h  a   f unct ion  of  these   ga in  values.  T he   co ntr oller  me asur e s  the   value  of  a   sy ste m  var ia ble,  know n  as  th e  Pr oce ss  Va ri able  (PV) ,  an d  com par es  it   w it h  the  desire d  value,   know n  as  the  Set  P oin t  (S P ) .  T he  dif fer e nc e  bet ween  th e  tw o  is  t he  e rror  sig nal,  de no te d  by  e (t).  This   er ror  te rm  is   mu lt ipli ed wit h t he path  gai n  c on sta nts  ( K p ,  K d   an d   K i )  t o det ermine  the  O utp ut Res ponse .   The  ta s k  of  t he  C on t ro ls  E ng i neer  is  to   tun e   the  c ontr oller,  so  as  t o  get  t he   m ost   su it able  performa nce  from  t he  s ys te m .  T he  P rop or ti on al   Gain   k p   de te rmin es   ho w   ag gr es sively ,  or  co ns e rv at iv el y  the   con t ro ll er   with   res pond  t o  a n  input.  A  la rg e   k p  makes   the  s ys te m  faster ,  but  wit h  inc reas ed  Overs hoot.   And  a   P - c on tr oller  with  only  Pr oport ion al   Gai n  will   al way s  ha ve  a   la rg e  non - zer o  ste ady   sta te   er ror.   T his  mea ns  the  Sy ste m   ca n  ne ver  f ully   rea ch   the   Set   point   (S P )  value .   Th is  is  where   the   I nteg ral  gain   comes   in .  W orkin g  al on e  it   is  ve r y  slo w  a nd   un us a ble,  but  a  PI   -   co ntr oller   with  pro pe rly   tun e d  k p   a nd   k p   value  is  inc red i bly  rob us t,  a nd  wil l  ensure  ze ro  s te ady   sta te   e rror.  But  t his  im pro ved   pe rformance  c om e s  at   a  pr ic e  of  in creased   ov e rs hoot and  sy ste m  os ci ll at ion s . Thus  t he deri vative G ai n  k d   is re qu ir ed , which do e sn 't  actual ly consi d er t he  value   of   the   e rror  sig nal,   a nd  i ns te ad   wor ks  on   the   Ra te   of   cha nge  of  t he  e (t)   te rm .  It  prov i des   minimal   impetus , whe n PV  =  SP, a nd the  der i vative  of the  e(t)  term  is almost ze r o.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Real - ti me m on i torin g and c on trol of fl ow  ra t e in tr an s porta ti on   pip el ines   us in g  M atla b   …   ( S. Vij ay alak sh mi )   1769       Figure  3. Re spon s e  of   PV t o  s te p  cha nge        But  durin g  init ia l  op erati ons,  wh e n  P V  is  le sser  tha n  SP,   t he   Der ivati ve  Con t ro ll er  trie s  t o  flat te n  the   e(t)   cu rv e   by  da mp in g  the   for ce  a pp li ed .  Th is  esse ntial ly  e li minate s  the   overs hoot,   wh ic h  is   bu t   a   deca ying   Sinu s oi d  f unct ion as s how n  i n Fi gure  3. Fi gure  4  s hows   bl oc k diag ram of   PI D  contr oller.           Figure  4. Bl oc k  diag ram  of P ID   co ntr oller       In   ce rtai n  s ys te ms  w he re  the  Plant  Mo del  is  know n,   tra diti on al   le a d - la g  c ompen sat ors  ar e  know n  t o  pro vid e  mu c h  bette r  pe rformance,   w he n  com par e d  t o  poorl y  tu ned  P I D  c on t ro ll ers .   Since   the  c ontr oller  fo c us es   on  t he   fee db ac k  l oop,  an d  no  stric t   knowle dge  of   the  s ys te m  is   re qu ire d,  f rom  a  C on tr ol  S ys te ms   sta ndpoint,   th e  pe rforma nce   rem ai ns  stric tl y  reacti ve ,  a nd  that   is  a   big  co mpr om i se  in   certai n  crit ic a l   app li cat io ns .  P oorly  t un e d  c ontr ollers  are  know n  f or  hi gh  ov e rs hoot,  sl ow  reacti on  ti m es,  or  e ven   ho rr ible   os ci ll at ion s t ha t can act ually  da mage  t he  act ua ti ng  me m ber .       3.   RESU LT S   A ND AN ALYSIS   The  first   sta ge  of  this   mu lt i - disci plin ary  pr oject   involve d  us i ng  t he  t oo ls   avail able  in   M at la b/Sim ulink   t o  create   a  s impli fied  m od el   of   the  s ys te m,  an d  te st  the  beh a viou r  of  th e  var i ou s  para mete rs.   Tw o  set s  of m od el s  w e re c onstructed  and te ste d.   On e  was  w it hout  t he  P I  co nt ro ll er,  a nd  th eref or e  no  c orrecti on s   to  the   posit ion   of   t he   act uating   membe r,  an d  t he  oth e r  on e   with  a   pro pe r  con t ro ll er   impl ementat io n.   T he   sim ulate d  ou t pu t  is   de pi ct ed  in   Figure  5.  I n  th e  first  model  t her e   is  no  fee db ac k  c ontr oller  to   c orrect  t he  posit ion   of  the  act ua tor   wh e n  it   dev ia te s  f r om   t he  Set  point  va lue  an d  th us   th e  Ou t pu t  Re s ponse   fail s  to  ac cur at el y  t rack   t he  Set  point .  Also ,   there  is  a  la r ge   ov e rs hoot  at   the  mi dd le   of   t he   curve,  w hich   is  to  be  a voide d  as  s how n  in  Figure  6.   No w  a  PID   Con tr oller is i mp le me nted .   It  is  obvious  f r om   the  sim ulat ion   re su lt s  that   the  co ntro ll er  helps  to  el imi na te   err ors  a nd   t he  syst em  performs   op ti mall y  as   il lustr at ed  in   the   Fig ur e   7.  T he  Va r ia ble  Set  po i nt  was   bei ng  tra cked  by  the   ac tuator .  Ther e   a re   act ua ll y  tw o  co ntr oller  l oops  in   the  model.   T he   in ner  l oop  c on t ro ls   the   pos it ion   of  t he  ac tuator ,  wh il e  t he  oute r   lo op  co ntr ols  t he  pr e ssure  a nd  flo w - rate  of  the  ci rc ulati ng  f luid.   The   mai n  PID   co ntr oller   r uns  on   t he  oute r  l oop.  T he  co ns ta nt  value s  of  pa r amet ers  k p   a nd  k i   we re  deter mined  us i ng   t he   M at la b  Li ne arized   Tu ning T oo l box.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  1 1 , N o.   4 ,  D ecembe r   2020   :   1767   –   1774   1770       Figure  5. Sims cape  fluid s  m odel le d wit h  act uato r  a nd contr oller              Figure  6. S ys te m  res ponse s  w it h  no P I D  c on t ro ll er     Figure  7. S ys te m  res ponse   with P ID  co ntr oller       3.1.   Ha rd w are  de s ign   The   el ect ronic s  is   m ounted   on  a   pa nel  t hat  i s  phys ic al ly   se par at e d  from   t he  pi peline,   to   protect   the m  from  an y  le a ks.  T he  mo t or   is  co nnect ed   to   th e  Co ntr ol  Val ve   us i ng  a  sim pl e  gea r - base d  c ouplin g  as sem bly .   A   ded ic at e d  AC  to  D C  po wer   adap te r  is  al so  prov i de d,   w hi ch  co nnect s  to   the  Moto r  D r iver  m odule  w hich  su ppli es  the  m otor  w hich  has   a  fu ll - loa d  cu r ren t  dra w  of  a bout  3  Amps.  Figure  8  s how s  the  hard war e   desig n  of the s ys te m .   Water  is  ch os e n  as   the  ci rcu la ti ng   fluid  f or  the  sa ke   of  sim plici ty.  Its   flo wing  th r ough  a   pip el in e  a nd   it   passes  t hro ugh  a  dig it al   fl ow - rate  se ns or  t hat  ope rates  on  the   pri nci ple  of  Hall   Ef fect.  T his  se ns or  outp uts  the  val ue  to  a  Ardu i no  micr oc on t ro ll er.   The   Ard uino  is  int erf ace d  wit h,   a nd   is  pro gr a m med  us i ng  the  M at la b  GUI  bac ke nd  platfo rm.  It  e na bles  us  to   co ntr ol  bo t h  t he  User  I nter face   and  al s o  pro gram  the   Ard uino  from   the  same   set   of   rich   to ols.  T he   Ard uino  al s o  con t ro ls  a   hi gh  powe r  Moto r  Dr i ver   Ci rc uit  that  ta kes  i n  20  V  of  DC po wer an d dr i ves  a  high - tor que  gear e d - dc  servo m otor,  wh ic h  is s how n  in  Fig ure  9.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Real - ti me m on i torin g and c on trol of fl ow  ra t e in tr an s porta ti on   pip el ines   us in g  M atla b   …   ( S. Vij ay alak sh mi )   1771       Figure  8. Ha rdwar e   m od el   of  pip el ine          Figure  9. Ba sic   pip el ine  m ode l     3.2.   Ha rd w are  res ults   Ele ct ro nic  hardw a re  ci rc uit  is  de picte d  in  F igure  10.  The  op e rato r  intera ct s  with  the  s yst em  by  us i n g  this  G UI  Co nt ro l  Panel   as  s how n  i n  Fi gur e  11.   T he  T og gle  s witc h  puts  the   sy ste m  i n  ei the r  open - l oop  or  M a nu al   Mo de,  w her e   the   Dis crete  Kno b  give s  use rs   di rect   co ntr ol  of  the   act uato r,  or  A uto mati c  or  cl os e d - loop  m ode  where  the   us e r  ha s  to  on l y  sel ec t  the  Set  po i nt  us in g  t he  Fl ow - rate  Co ntr ol  K nob,  an d  t he   PID   al gorithm  does   al l  the  w ork .  The  Ga ug e   dis plays   the  value ,  w hich   is  mea su re d  by  the   Fl ow  Se ns or.   Th e  two   Ardu i nos  c ommu nicat e  with   each   oth e r  t o  exc ha ng e   Anal og  data   us in g  a   basic  RC   filt er  ba sed   D AC  t hat  conve rts the  P W M   ou t pu t  of  the Ar du i no to Anal og sig nals .             Figure  10. Elec tro nics  ha r dw a re frit   zi ng  ci rc uit     Figure  11. G UI  impleme ntati on       3.2.1. Open L oop  R espo n se   The  sy ste m   is  op e rated   in   op en - l oop  or  M a nu al   Mo de  i niti al ly.  He re  t he  op e rato r  has   di rect  co ntr ol   of  the  act uato r,  an d  c on t ro ls   the  Pe rce ntage  Op e ning  of  the   Co ntro l  Val ve .  But  i n  op e n - loop  mode  t he  s ys te m   cannot  react  t o  distu r ban ce s   and   t he  opera tor  ha s   to  ma nual ly  co ntr ol  the  fl ow - rate  w hich  is  il li strat ed  in     the Fig ure  12.   The  operat or  c an  s witc h  t o  t he   A utomat ic   or   cl os e d  lo op  c ontr ol  m od e   by   flipp i ng  the   To gg le   switc h  in  the  G U I.   T he   PID  al gorith m  r un s  i n  the  f ie ld  side  A rdui no   de vice  an d  it   receive s  the  Setpo i nt  val ue  from  the  Re m ote   sid e  A r du i no,  a nd   the   real - ti me  PV  val ues   f rom  th e  Flo w  Se ns or.   Te n  it   does  Set po i nt  T r ackin g  and D ist urban c e Rej ect ion  in  re al - ti me. F ig ur e 13 s hows  the  close d  lo op r e sp onse .   In it ia ll y  it   is   e sta blished  th at   the   s ys te m   pe rforms  a s  e xpe ct ed  with  a  c onsta nt   Set  point  value,  set   us in g  the  M at la b  bas ed  GUI.   It  can  e ven   r ej ect   small   disturbances  i n  fl ow - rate  int rod uced   by  va r yin g  t he   so urce  press ure.  A fter   this  a   typ ic al   ste p  i nput  wa s  giv e n  t o  th e  s ys te m  by  c ha ng i ng  the   Set   po i nt  f rom   ab ou t   11   L/mi n  to  23  L/mi n,  an d  even   t he n  the  sy ste m  perfor ms  as  ex pecte d.   T he  la r ge  overs hoot  is  a  r esult  of  imper fect  tu nin g  of  the  c on t ro ll er,  a nd  ca n  be  easi ly  el imi nated  by  ev en  fi ner   tu ni ng  w hich  is  de picte d  in     the Fig ure  14.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  1 1 , N o.   4 ,  D ecembe r   2020   :   1767   –   1774   1772         Figure  12. O pe n  lo op s ys te m  r esp on se     Figure  13. Clo sed  l oop  s ys te m r es ponse           Figure  14. Syst em  res ponse   w it h  ste p  i nput       3.2.2. Co m pa ri s on s   with   PLC  Sim ulat i on   PLC la dder  lo gi c w as  buil t an d  te ste d usi ng the S ie me ns Lo go s oft  PLC  Simulat or s of t wa re.    Since  i ndus tri es  dema nd  m or e   r obust   s olu ti ons,   PLCs   are  pr e ferre d  ov e r   micr oc ontrolle rs.  As  a   pro of - of - c once pt  the  Distu rb a nce  Re je ct ion  and  Setp oin t  tr ackin g  c on ce pt s  of  this  projec t  wer e  im plem ented   in  the Simulat or.  P LC  la dder   log ic   is sh own   in  the   Fig ur e   15 .  Th e  sim ulator   res pons e matc hes  th e  res pons e  of   the  act ual  S ys t em  Ha rdwa re  as  it   dem on st r at ed  aut om at ic   Set  point  trac king,  but  not  without  the  li mit at ion s  of t he Dem o v ersio n of t he  L ogosoft s oft wa re.   The   true   a pp li cat ion   of  t his  easi ly  scal able   project   li es  in   impleme ntin g  a  SCA DA  ba sed  G UI  that   can  c ommu nic at e  with   a  PLC   an d  ass ociat ed   anal og  IO  c omp on e nts   in   th e  fiel d.  Fig ur e   16  s hows   the   s et po int  trackin g  i n   P L C si mu la to r.             Figure  15. PL C l add e r  lo gic     Figure  16. Set point  trac king  i n PLC   sim ulator       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
In t J  P ow Elec   & Dri S ys t   IS S N:  20 88 - 8 694       Real - ti me m on i torin g and c on trol of fl ow  ra t e in tr an s porta ti on   pip el ines   us in g  M atla b   …   ( S. Vij ay alak sh mi )   1773   4.   CONCL US I O N   A  c omplet el y  automate d  cl ose d - l oop  flo w - rate  co ntr ol  syst em  is  imple mented   us i ng  op e n - sou rce   Ardu i no  mic rocon t ro ll er,   a nd  a  M at la b  base d  GUI  is   buil t  to  interact   wit h  the   s ys te m.   A  el ect r o - mec han ic al   act uator   is  desi gn e d  that  act s  as  a  mo t or iz e d  flo w - c on t r ol  va lve  an d  ca n  re gu la te   the  flo w - rate  of  pip el in es  in  real - ti me,  w hilst   pro vid in g  re mo te   Mon it ori ng  capa bili ti es  us in g  t he  GUI .  T he  scal able   natu re  of   t he  project   makes   it   a   des irable  i n  a  la rger  Ind us tria l  S et up .   Also,   t his  project   has   pro vid e d  the   in vo l ved  st ud e nt s  with   gr eat   le ar ning   opportu niti es  in  a  wide  var ie ty  of   t opic s,  incl ud i ng  Act uato r  D esi gn,  G UI   ba ckend   pro gr am min g,   PI D  Co ntr oller s and t un i ng fu nd a mental s,  as  well  as  basics  of G l ob al   Pipel ine Tr a nsp or ta t ion .       REFERE NCE S   [1]   Nguyen,   T.  H.  L . ,   &  Park ,   S,  “M ult i - Angle  Li qu i d  Flow  Mea sureme nt  Us ing  Ultr asonic   L ine ar  Ar ray   Tra nsduc er,”   Sensors ,   vol. 20, no. 2, pp  388 ,   2 020.   [2]   Raz var z,  Sina ,   Cristóba l   Varga s - Jaril lo ,   R ahe l eh   Jafa r i,  and   Ale xande r   Gegov.  " Flow  cont rol   of   flui d  in  p ipe l ines   using PID c ont r oll er . "  IE EE A c c ess ,   vol .   7 ,   pp .   2 5673 - 25680,   20 19.   [3]   Li m ,   Hos ub,   Ali   Tur ab  Ja fry,  an d  Jinke e  Lee,   “F abr icati on ,   Flow  Control,   and   Ap pli c at ions   of  Mi cro flui d ic  Paper - Based  Analy ti c a l  Devi ce s, ”  Mo lecule s ,   vol .   24 ,   n o.   16 ,   pp .   2869 ,   2019.   [4]   Songs ong  Zha ng,   Baoh uan   Su,  Jianm in  Li u,   Xuemi n  Li uc ,   Guol i  Qi,   Ya jun  Ge,   “Ana lysis  of  flo w  cha ra ct er isti cs   and  flow  me asu rem en t  a cc ur ac y   of  e lbow  with  diffe ren t  di amet ers, ”  IO P  Conf .   Serie s:  Earth   an d  Environm ent al   Sci en ce ,  vol .   11 3,   no .   1 ,   pp .   012 231,   2018 .   [5]   Ent e za ri ,   Ahma d,   and   Ahmad   Afifi.  “A   PID   f or  ne edle   val v e   outpu t   pre ss ure   con trol  bas ed   on  servo   mo tor   &  La bVIEW , ”   Int e rnational   Con fer enc e   on  Know l edge - Based   Eng ine ering   and   In novat ion   (KB EI) ,   pp .   0151 - 0155 .   IEE E ,   2017 .   [6]   Cumm ins,  Br ia n   M.,   Ruk esh  Ch int hap at l a,  Franc es  S.  L igl er ,   and   Glenn  M.   W al k er.   “Time - d epe n dent   mode l   for   flui d  f low  in   por ous m ateri a ls wi th  multipl e  por e s iz es, ”   Ana ly t ic a l  ch emistry,   vol .   89,   no .   8 ,   pp .   43 77 - 4381,   2017 .   [7]   Zhou,  Quan,  et  al .   “Re sea r ch   o n  mud   flow   ra t e  me asur em en t  me thod   base d   o n  con ti nuous  D opple r   ult r asoni c  wave , ”   Int ernational  Journal   of   Optic s,   2017 .   [8]   E. B.   Priyank a   a nd  C.   Mahe sw a ri,  “Par am e te r   Monitori ng  and   Control   During   Petrol   Tra nsport at ion   Us ing  PL C  B ase d  PID   Cont roll er ,”   Journal   of  App li ed   R ese a rch  and  Tec hnol ogy ,   vo l.  4,   no.   2 ,   pp .   125 - 131 ,   2 016.   [9]   Ning  W ei,   Xiao chun  Li,   Qian   Wa ng,   Shua i   Ga o,   “ Budge t - type  te chno - ec onom i c  mode l   fo r   onshore  CO2   pip el i ne   tra nsporta ti on  in   China,”  Inte rnat ional   Journal  of   Gr ee nhouse  Gas   Control ,   vol .   51 ,   pp .   176 - 192 ,   2 016.   [10]   Jeong,   Seong - G eun,  Jongmin  Ki m,   Si   Hyung  Jin ,   Ki - Su  Park ,   an d  Chang - Soo  Lee.  “Flow  cont rol   in   pape r - base d   mi cro f lui di c  d e vic e   for   aut o m at i c  mul t iste p   assays:  A  fo cu sed  mi n ire v ie w, ”  Korean   Jour nal  of   Chemi c al   Engi ne ering,   vol .   33 ,   no .   10 ,   pp .   2761 - 2770,   201 6.   [11]   Le von  Gevorko v,   Val ery   Vodov ozov,   Tonu  L ehtla  and   Zoja  R au d. ,   “PLC - Based  Hardware - in - th e - Loop  Simul at or   of  a  C ent r ifuga l   Pump,”  Int ernati onal  Con fe ren ce   on   Pow er  En gine ering ,   Ene r gyand  E le c tric  Dr iv es ,   I EE E ,   p p.   491 - 496,   2015 .   [12]   Bhanda re ,   De ep a  Shivs hant ,   and   N.  R.   Kulk arn i ,   “Per form anc es  eva lu at ion   and  c ompa rison  of  PI D  cont roller  and  fuz zy   logic   con tr oll er   for   pro ce ss   li quid   l eve l   control, ”   2015   15 th   I nte rnational   Co nfe renc e   on   Control,  Aut omat ion   and  Syste ms   (IC CAS) ,   pp .   1347 - 1352.   IE EE ,   201 5.   [13]   Vale ry   Vodovoz ov,   Zoja   Raud   a nd  L evon   Gevor kov,   “PLC - Base d  Press ure   Contr ol  in   Multi - Pum p  Appli ca t ions,”   in  E le c tric al ,   Co ntrol  and  Comm unic ati on   Eng in ee ring ,  Vol .   9 ,   N o.   1 ,   pp   23 - 29,   2 015.   [14]   Ta im oo r  As im,  Rake sh  Mishra ,   Suman  Pradha n   and  and   Kuldip   Ubbi,   “A   Study   on  Opti mal  Siz ing  of  Pip el in e   Tra nsporting  Eq ui - size d  Par ti cu l at e  Solid - Li qu id   Mixture , ”  Journ al  of  Ph ysic s:  C onfe renc e  Seri es ,   vol.   364 ,   no .   1,   pp.   012072 ,   201 2.   [15]   Ahmad  Entez a ri ,   and  Ahmad  Af ifi ,   “ A  PID   for  Nee dle   Va lve   O utput   Press ure   Control   Based   on   Servo  Motor  &   La bVIEW , ”   Int e rnational   Con fer enc e   on  Know l edge - Based   Eng ine ering   and   In novat ion   (KB EI) ,   pp .   0151 - 0155 .   IEE E ,   2017 .   [16]   Jagdish  B.   Ma ndhar e  and  Sha rad   P.  Jadh av,   “L abVi ew  base d  PI  Control l er   for  a  Le ve l  C ontrol   Sys te m , ”   Inte rnational   Co nfe ren c e  on   Advance d  Comput in g ,   2014 .   [17]   So - Nam  Yun,  Young - Bog  Ham  and  Hae ng - Bong  Shin,  “Pr oporti onal  Fuel   Flow  Control   Valve   for  Di ese l  Vehic l e,”  2008   I nte rnational   Co nfe renc e  on   Con trol,   Aut omation   and  Syst ems ,  I E EE ,   pp.   94 - 98,   2 008.   [18]   Sale e m,   As hra f ,   Hisham  Sol im a n,   Sere in   Al - R a trout ,   and   Mos te fa  Mesbah .   "D esign  of  a  fr ac t i onal   ord er  PID   cont roller  wi th  appl i ca t ion  to   a n  induc t ion  motor  drive , "  Tur ki sh  Journal  of   E lectric al   Eng ine er ing  &  Comput er   Sci en ce s,   vol. 26 ,   no .   5 ,   pp .   2768 - 2778,   2018 .   [19]   Pati l,  N.  A. ,   an d   G.  V.  La kh eka r ,   “De sign  of  PI D  cont roller  for  ca sca d e  con trol   proc ess  using  ge net i c  al gor it hm , "   Inte rnational   Co nfe renc e  on   Intel li gent Computi n g  and  Control   Sy stems (ICICCS) ,   pp.   1089 - 1095 .   I EE E ,   2017 .   [20]   Xu,  Li ng ,   and   Feng  Ding ,   “De si gn  of  the  PID   c ontrol ler  for   ind ustria l   proc esses  base d   on  the  st abi lity  ma rgin , ”   Chine se   Con trol   and  De ci sion C onfe renc e  (CCD C) ,   pp .   3300 - 33 04.   IE EE ,   2016 .   [21]   Mati n,   Far zi n,   Hami d   Cher aghi,  Nasi m   Sobhan i,  Farz in  Pi lt an ,   and  Mary am  Ra hma ni ,   “Re se arch  on   PID - Based   Minim um  Ru le   Bas e  Fuzzy  Co ntrol ler  in  Ac ti v e  Joint  Den ta l   Automa ti on , ”   In te rnational   Jour nal  of  Gr id  and   Distribute d  Com puti ng,   vol .   9 ,   n o.   6 ,   pp .   315 - 33 8,   2016 .   [22]   Nishant  Kumar ,   Niti n  Shar ma ,   “ I mprove   Perfor m anc e   of  PV   Sys t em   by   PID   Cont roll er ,”   Inte rnat i onal   Journal   of   Sc ie n ce,  Eng ineering  and  Te chn ology ,   vol .   2 ,   no .   4,   2016.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
            IS S N :   2088 - 8 694   In t J   P ow  Ele c  &  Dr i   S ys t ,   V ol .  1 1 , N o.   4 ,  D ecembe r   2020   :   1767   –   1774   1774   [23]   Kadu,   C.   B. ,   an d  C.   Y.   Pat il ,   " Design  and  I mpleme n ta t ion  of  St abl e   PID   Contro ll er   for  Int eract i ng  Le v el   Con tro l  Sys te m, "  Pro ce d ia  Computer  S cienc e ,   vo l. 79, pp .   737 - 746 ,   2016 .   [24]   Sahaj   Saxen a,   Pala k  Anmo l ,   Yogesh  V.  Hote,   “ Us er - Friend ly  Matlab  Base d  Graphi cal  Us er  Inte r face  for   Perform ance   Analysis  of   Con t rol  Sys tem, ”  20 15   Int ernati onal   Conf ere nc e  on   Computer   and   Computat iona l   Sci en ce s ,   pp.   26 - 31,   2015 .   [25]   Y.  Peng,   J.  Luo,  J.  Zhua ng ,   C.   Wu,   "M ode l  r ef ere nc e  fu zz y   ad apt iv e  PID   con t rol  and   i ts  appli ca t ions  in   typica l  industri al process es, ”  2008   IEEE   Inte rnat ional   C onfe renc e  on   Au tomati on  and   Logis ti cs ,  IEEE ,   pp .   896 - 90l ,   2008 .       BIOGR AP HI ES OF  A UTH ORS         S.  Vija ya la kshm i  recei v ed  her   Bac he lor  of  En gine er ing  Degre e  in  E lectr i ca l   and  Elec tron ic s   Engi ne eri ng   fro m  Madr as  Uni ver sity  in  th e  yea r  2000,   Ma ster  of  Engi n eering  in  Pow er  El e ct roni cs  and   Industri al  Driv es  in   the  ye ar   2006  and   com p le t ed  h er   Ph.D   in  2019 .   She   is  cur ren t ly  worki ng  as  an   As sistant   Profess or  in   the  Depa r tm en t  of  El e ct r ic a l  a nd  Elec tron ic s   Engi ne eri ng,   SR M  Instit ut e  of   S ci en ce  and   T ec h nology,  Tamil n a du,   Ind ia .   She   h as  publi shed  ma ny  pap ers  in  Inte rna ti ona l  jou rna ls.  Her  area  of  int er est  is  Po wer  El e ct ron ic s  and  Rene wab le  ene rgy  sys tems.       C. Anuradha   re c ei ved   her   B achel or   of  Engi n ee ring   Degr ee  in  E lectr i cal  a nd  Elec troni cs  Engi ne eri ng   fro m  Madra s   Univ ersit y  in  the  ye ar  2004   and   Master   o f  Engi ne eri ng  in  Pow er   El e ct roni cs  and   Drive s  in   the  ye a r  2010.   She   is c u rre ntl y   working   as  an   As sistant  P rofe ss or  in   th e   Depa rtment   of   E lectr i ca l   and   E lectr oni cs  E ngine er ing,  SR M  Instit ute   of   Scie nc e  and  Te chno logy,   Tamil nadu ,   Indi a.  She  is  cu rre n tl y  pursuing  her   Ph. D.  in  DC  to  DC   conve rt er.  Her  are a   of interest  i s E lectr i cal  Driv es  and El ec tr ic v ehi c le s.       R. C. Il am bir ai   r e ce iv ed  her   Mast er  degr ee   in   20 04,   from  SA STRA  Univer sity,   Ta milnadu  and   Bac he lor’s  degr ee  in  200 2  fro m   Madra s  Univ eris ty,   T amilna du ,   India .   She   is  cur ren tl y   working   as  an  As sistant   Profess or  in  the  Depa rt me nt   of   El e ct r ic a l  and   El e ct roni cs  Enginee ring ,   SR M  Instit ute  of   Science   and  Technol ogy,   T amilna du ,   India.  Cur ren t ly   she  is  pursuing  her   r ese arc h   in   the   fi el d  of  dc - dc  power   conv e rte rs.  Her  o the r   fie lds  of  in te re st  inc lud es  ren e wable   en erg y  resourc es,   dc   dri ves  and  hyb rid  p ower  conv ert ers .       Visw ana tha n   Ga nesh  is   a   Stud en t  cur ren tl y   study ing  B .   Tech   E E E  in   SR M  Institute   of   Scie n ce   and  Technol og y,   K at t ankul a th ur,   Tamil n adu,  Indi a.  He   h a s  al so   par ti c ip at ed   in   ma ny  Inte rna ti ona l  C onfe ren c es  and   al so  pub li shed   pape rs   in  many  Inte rn at ion al  Journals .   His   Resea rch   intere s ts a re   Smar t  grid ,   En erg y  Man ag em en t, Power  Sys te ms, El e ct r ic a l   Mac hin es.         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.