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F-ES / dpto. / nombre11/03/2002 13:27proyecto1. F-ES / dpto. / nombre11/03/2002 13:27proyecto2 SISTEMA Es todo proceso, dispositivo o situación cuyo comportamiento.

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1 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto1

2 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto2 SISTEMA Es todo proceso, dispositivo o situación cuyo comportamiento es susceptible de cambio ante determinadas variables. CONTROL DE PROCESOS: CONCEPTOS BÁSICOS MODELO Es la representación matemática del comportamiento del sistema. Se basa en la relación de las señales de entrada-salida.

3 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto3 CONTROL DE PROCESOS: CONCEPTOS BÁSICOS SEÑALES Transmiten la información del sistema (entradas - salidas) Deben conocerse para poder realizar el modelo de control Según el tipo de información se dividen en: discretas analógicas PERTURBACIONES Son las señales que no se pueden medir, son impredecibles.

4 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto4 ¿Qué queremos? 1.Cuando el estado deseado se desvíe de lo que queremos a causa de una interferencia, el control debe actuar rápidamente para restituir el estado anterior. 2.La vuelta al estado anterior a la interferencia debe ser con las mínimas desviaciones posibles. 3.El sistema de control debe mantener la salida dentro de unos límites. CONTROL DE PROCESOS: CONCEPTOS BÁSICOS

5 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto5 SISTEMA Abrir válvula Aumentar temperatura CONTROL DE PROCESOS: CONCEPTOS BÁSICOS

6 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto6 Comportamiento estático La relación entre las variables de entrada y las variables de salida de un sistema técnico en su condición de estado estable. Comportamiento dinámico Las señales de entrada y salida cambian durante el funcionamiento del equipo (arranque, parada, perturbaciones...) Las relaciones entre estos cambios de señales en relación con el tiempo se conocen como comportamiento dinámico. CONTROL DE PROCESOS: CONCEPTOS BÁSICOS

7 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto7 Tiempo de respuesta lento (Calentamiento de agua). CONTROL DE PROCESOS: CONCEPTOS BÁSICOS

8 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto8 Tiempo de respuesta rápido (Control de caudal) CONTROL DE PROCESOS: CONCEPTOS BÁSICOS

9 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto9 Bomba Motor de corriente continua Entrada: Tensión ( V) Salida: Caudal ( l/min) CONTROL DE PROCESOS: CONCEPTOS BÁSICOS

10 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto10 Caudalímetro Entrada: Caudal (0, l/min) Salida: Frecuencia ( Hz) CONTROL DE PROCESOS: CONCEPTOS BÁSICOS

11 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto11 COMPONENTES: SENSORES Y ACTUADORES Los actuadores transforman las señales eléctricas de control en magnitudes físicas. Los sensores transforman las magnitudes físicas del sistema en señales eléctricas o mecánicas que proporcionan información al sistema de control. Digitales (sensores) Analógicos (transductores)

12 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto12 Válvulas Para regular y controlar el flujo de un sistema de tuberías. Regulan variando su resistencia al caudal que las atraviesa. asiento correderabola COMPONENTES: ACTUADORES

13 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto13 pistón mariposa servocontrol Válvulas diafragma COMPONENTES: ACTUADORES

14 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto14 Válvulas Los fabricantes dan las características de sus productos basándose en unos parámetros preestablecidos. En válvulas se utiliza el caudal nominal estándar, dando como resultado de las pruebas el factor kv (engloba tamaño y carrera). La relación de kv y la salida se denomina curva característica, y puede ser lineal o de igual porcentaje. COMPONENTES: ACTUADORES

15 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto15 Bombas centrífugas Proporcionan la energía al circuito. aspiración centrífuga Cámara semicerrada Fuerza centrífuga como impulsión Limitaciones de altura de impulsión y de aspiración Grandes caudales a poca presión Líquidos viscosos, con partículas en suspensión. Puede aparecer cavitación Necesidad de válvula antirretorno Velocidad constante o como elemento regulador COMPONENTES: ACTUADORES

16 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto16 Bombas de pistones Cámara cerrada Pequeños caudales a alta presión Diafragma para medios agresivos COMPONENTES: ACTUADORES

17 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto17 Bombas lobulares Impulsión suave Presiones bajas Peristálticas para dosificación, no tienen contacto con el medio. De tornillo para materiales viscosos COMPONENTES: ACTUADORES

18 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto18 Bombas de reacción La impulsión se realiza por aspiración del fluido con la ayuda de un medio propelente ( 1: agua, aire, vapor...) También se utilizan para generar vacío por aspiración. COMPONENTES: ACTUADORES

19 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto19 Temperatura – termómetros de resistencia Resistencia de Platino o Níquel Precisos (-200ºC a 800ºC) Basados en el cambio de resistencia debido a la temperatura (corriente fija -> cambio de tensión) Pt100 Pt500 COMPONENTES: SENSORES

20 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto20 Temperatura - termopares Basados en el efecto termoeléctrico La unión debe referenciarse, pues depende del material y de la temperatura de trabajo. Delicados a la hora de conectar (bornas especiales) Medida de temperatura en hornos, maquinaria... COMPONENTES: SENSORES

21 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto21 Temperatura – PTC. NTC Termistores Elementos semiconductores La resistencia varía con la temperatura PTC – R aumenta con T NTC – R disminuye con T Alta sensibilidad Grandes tolerancias NTC PTC Protección de circuitos eléctricos, motores... COMPONENTES: SENSORES

22 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto22 Caudal - volumétricos Miden el volumen que los atraviesa y lo transforman en r.p.m o frecuencia Para amplios rangos de caudal y viscosidad COMPONENTES: SENSORES

23 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto23 Caudal – presión diferencial Miden la diferencia de presión del líquido al atravesar una sección menor de tubo (V aumenta y P disminuye) COMPONENTES: SENSORES

24 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto24 Caudal – Área variable Denominados rotámetros Observación visual directa (oscilaciones, paralaje...) El peso del indicador se equilibra con el caudal del flujo que lo rodea. COMPONENTES: SENSORES

25 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto25 Nivel - digitales Digitales (flotadores, ópticos, conductividad, capacitivos...) COMPONENTES: SENSORES

26 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto26 Nivel - analógicos Llamados también transmisores de nivel COMPONENTES: SENSORES

27 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto27 Presión Analógicos (transductores de presión) Digitales (presostatos, vacuostatos) COMPONENTES: SENSORES SDE1 SDE5 PEV

28 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto28 COMPONENTES: SIMBOLOGÍA ACTUADORES Actuador manual Actuador diafragma Actuador motorizado válvula controlador Controlador PI Válvula con actuador de diafragma y posicionador incorporado La representación se atiene a normas DIN 1946, 2429,

29 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto29 COMPONENTES: SIMBOLOGÍA SENSORES La representación se atiene a normas DIN 1946, 2429, Sensor temperatura ajustable visualizador Sensor nivel Sensor caudal Sensor presión Transductor presión-salida eléctrica Transductor corriente-salida neumática

30 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto30 La información (entradas y salidas) se transmite mediante señales estandarizadas COMPONENTES: SEÑALES Eléctricas mA (preferiblemente) mA V -10 V V RELÉ (libre de potencial) Termopares La utilización de cada tipo de señal dependerá de la aplicación y su entorno (distancias, interferencias,....)

31 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto31 REGULACIÓN La regulación de un sistema pretende mantener ciertos parámetros del mismo dentro de unos márgenes deseables para el proceso. La regulación de sistemas se dividirá en: Regulación sin realimentación (lazo abierto) Regulación con realimentación (lazo cerrado)

32 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto32 Un sistema en lazo abierto es, básicamente, un control manual. Confiamos en la respuesta del sistema en función de comportamientos anteriores. No tenemos información del resultado de la acción (La variable de salida no influye en la variable de entrada) -Ducha -Consigna manual: más caliente o más frío -Perturbación: -Abren al agua fría:te escaldas -Abren el agua caliente: te congelas -Lavavajillas -Consigna manual: programa de lavado -Perturbación: Vajilla MUY sucia y poco jabón o abrillantador REGULACIÓN: CONCEPTOS

33 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto33 Un sistema en lazo cerrado es un control automático. Cuando, en un proceso, la variable regulada es continuamente supervisada y comparada con la variable de referencia. Según el resultado de la comparación, la variable de entrada cambia para ajustar la salida al valor deseado. Aparece el concepto de realimentación. -Horno -Consigna: Temperatura deseada -Resultado: Temperatura real (medida) -Acción: Calentar o enfriar -Perturbación: -Abren la puerta:baja la temperatura REGULACIÓN: CONCEPTOS

34 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto34 ESTABILIDAD Un sistema estable conseguirá que la variable regulada (X) esté siempre muy próxima a la consigna (W) ( Sistema Estable ) Dependiendo del ajuste, pueden aparecer oscilaciones transitorias ( Sistema Estable ) Un mal ajuste dará lugar a oscilaciones continuas o muy prolongadas en el tiempo ( Sistema Inestable ) Un sistema inestable puede dañar los elementos de control o estropear el resultado del proceso. En la práctica, los sistemas de regulación en lazo cerrado deben ser estables. REGULACIÓN: CONCEPTOS

35 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto35 REGULACIÓN: CONCEPTOS

36 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto36 Un regulador compara el valor medido (valor actual, variable de proceso, PV) con el valor deseado (Consigna, Setpoint, SP) y, a continuación, emite la variable manipulada (Controller output, CO) Cada sistema requiere un tipo de regulación diferente. Hay dos tipos: Acción continua Acción discontinua (ON-OFF) REGULACIÓN: CONCEPTOS

37 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto37 Acción discontinua La variable manipulada tiene valores preestablecidos El regulador típico discontinuo es el termostato La variable manipulada cambia cíclicamente, apareciendo un fenómeno oscilatorio (Hunting) Acción continua La variable manipulada cambia continuamente en función de la desviación del sistema. REGULACIÓN: CONCEPTOS

38 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto38 Acción discontinua Regulación de dos puntos (ON - OFF) 0% o 100% de potencia de control Control sencillo, sin pretensiones. Error limitado por la banda proporcional REGULACIÓN: CONCEPTOS

39 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto39 La regulación ON-OFF, o de dos posiciones REGULACIÓN: CONCEPTOS

40 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto40 Acción continua La salida puede tomar infinidad de valores intermedios (resolución) El error será mínimo Ajuste complicado (parámetros P,I,D) REGULACIÓN: CONCEPTOS

41 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto41 El suelo radiante utiliza sistemas de regulación continua (PID) mediante termostatos digitales. REGULACIÓN: APLICACIONES

42 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto42 Process Value (PV, X) Variable de proceso o variable regulada. Es el valor actual (medido) de la salida. El valor instantáneo de la variable regulada se denomina valor real. Aquí sería el volumen de agua del depósito. REGULACIÓN: VARIABLES DEL SISTEMA

43 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto43 Controller output (CO, Y) Variable de control o variable manipulada. Es el valor de la variable que modifica las condiciones de trabajo (variable regulada) En el ejemplo, sería la corriente que controla la elevtroválvula. REGULACIÓN: VARIABLES DEL SISTEMA

44 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto44 Setpoint (SP, W) Valor deseado o consigna. Es el valor teórico que queremos que alcance la variable regulada. REGULACIÓN: VARIABLES DEL SISTEMA

45 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto45 Disturbance (Z) Interferencia La variable regulada debe mantenerse en el valor de la variable de referencia. Siempre aparecerán perturbaciones no deseadas que modifican la evolución de la salida. Necesidad de un control automático. REGULACIÓN: VARIABLES DEL SISTEMA

46 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto46 Deviation (e, Xd) Desviación o error Diferencia entre el valor deseado (SP, referencia) y el valor real, PV (variable regulada). REGULACIÓN: VARIABLES DEL SISTEMA

47 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto47 TIPOS DE REGULACIÓN Todos los sistemas reaccionarán de una manera determinada y diferente. La respuesta dependerá del diseño o composición de la máquina o sistema, y no puede modificarse sin modificar el sistema. (el truco estará en determinar esta respuesta temporal para poder manejarla) Tres componentes en función de su comportamiento: Proporcional, P Integral, I Derivativo, D

48 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto48 TIPOS DE REGULACIÓN: Respuesta temporal El tiempo que tarda en reaccionar la variable de salida ente un cambio en la variable de entrada se denomina Tiempo de respuesta. El tiempo de respuesta determinará los parámetros de regulación. Un tiempo de respuesta lento (temperatura, nivel) requerirá una regulación lenta Un tiempo de respuesta rápido (caudal, presión, posición) requerirá una regulación ágil. En función del tiempo de respuesta se configurará el tipo de regulación necesario: P, I, PI, PD, PID

49 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto49 TIPOS DE REGULACIÓN: Proporcional La salida de la variable manipulada (CO, Y) es proporcional a la desviación del sistema (e, Xd) Al ser proporcional a la desviación del sistema, sólo aparecerá si hay una diferencia entre la variable de proceso (PV, X) y la consigna (SP, W)

50 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto50 La relación entre entrada y salida es el coeficiente proporcional o ganancia proporcional Kp = Yo / Xo Kp elevada grandes cambios en el sistema -> oscilaciones Kp baja falta de regulación Siempre quedan desviaciones en el sistema TIPOS DE REGULACIÓN: Regulador Proporcional

51 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto51 Necesitamos mantener la presión de suministro de agua constante mediante un control de nivel de un depósito y una válvula de alimentación que deja entrar agua para relleno. 1.Vemos que el agua baja 100mm por debajo del nivel bueno (SP) debido al consumo. 2.Abrimos rápidamente la válvula 10 vueltas para compensar. 3.Entra agua y el nivel empieza a subir 4.El nivel sube por encima de los 50mm (sigue abierta la válvula) 5.Cerramos rápidamente la válvula, pero algo menos que antes (2 vueltas). 6.El nivel acaba por bajar (sigue habiendo consumo), y se pasa. 7.Abrimos la válvula una vuelta 8.El nivel sube más lentamente, pero acaba por pasarse 9.ETC El nivel rondará siempre el valor correcto, tendiendo a Xd=0 (no llegará) TIPOS DE REGULACIÓN: Ejemplo de Regulación Proporcional

52 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto52 Añade a su salida la desviación respecto al tiempo. Mientras hay desviación, la variable manipulada (CO, Y) se incrementa. Al aumentar la variable manipulada (CO, Y), decrece la desviación hasta que ésta se hace cero (pero se pasa). Conseguiremos llegar a un error nulo, pero la salida oscilará entorno a Xd=0. TIPOS DE REGULACIÓN: Integral

53 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto53 Integra la desviación del sistema. La velocidad de cambio de la variable manipulada, Y, es proporcional a la desviación del sistema (Xd). Problemas de oscilación o lentitud de respuesta Poco utilizados de forma aislada TIPOS DE REGULACIÓN: El Regulador Integral

54 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto54 Necesitamos mantener la presión de suministro de agua constante mediante un control de nivel de un depósito y una válvula de alimentación que deja entrar agua para relleno. 1.Vemos que el agua baja 100mm por debajo del nivel bueno (SP) debido al consumo. 2.Empezamos a abrir la válvula lentamente 3.Transcurrido un tiempo, el nivel baja más lentamente (seguimos abriendo) 4.El nivel empieza a subir, pero seguimos abriendo hasta que el nivel llega al valor correcto. Entonces dejamos de abrir. 5.El nivel sube por encima de los 100mm (sigue abierta la válvula) 6.Empezamos a cerrar la válvula de la misma manera que antes se abría. 7.El nivel sube más despacio (seguimos cerrando) y acaba por bajar (sigue habiendo consumo), cuando llega al valor correcto, dejamos de cerrar 8.ETC El nivel rondará siempre el valor correcto con oscilaciones prolongadas TIPOS DE REGULACIÓN: Ejemplo de Regulación Integral

55 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto55 Mide la velocidad con la que cambia la desviación del sistema (e, Xd) Si la desviación cambia deprisa, la variable manipulada (CO, Y) es grande (y viceversa) Un regulador D no tiene sentido (la variable Y solo aparece con un Xd diferente de cero) TIPOS DE REGULACIÓN: Derivativa

56 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto56 Necesitamos mantener la presión de suministro de agua constante mediante un control de nivel de un depósito y una válvula de alimentación que deja entrar agua para relleno. 1.Vemos que el agua baja 100mm por debajo del nivel bueno (SP) debido al consumo. 2.Si el nivel baja deprisa, abrimos rápidamente 10 vueltas 3.En cuanto el nivel comienza a subir, cerramos completamente. 4.Miramos el cambio en el nivel. 5.Si el nivel baja otra vez, repetimos. 6.ETC El nivel no se podrá ajustar, variará muy bruscamente TIPOS DE REGULACIÓN: Ejemplo de Regulación Derivativa

57 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto57 Como componente aislado: Proporcional Integral Como componente combinado: Proporcional – DerivativoPD Proporcional – IntegralPI Proporcional – Integral – DerivativoPID TIPOS DE REGULACIÓN: Combinaciones

58 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto58 Engloba las características de ambos Tendremos reacciones rápidas y compensación del error, Xd El Tiempo de reposición (Reset Time) hace que el regulador sea más rápido que un regulador I. Problemas de oscilación si los valores son elevados (Kp elevada y Tr corto) El ajuste debe hacerse durante la puesta a punto TIPOS DE REGULACIÓN: PI

59 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto59 Necesitamos mantener la presión de suministro de agua constante mediante un control de nivel de un depósito y una válvula de alimentación que deja entrar agua para relleno. 1.Vemos que el agua baja 100mm por debajo del nivel bueno (SP) debido al consumo. 2.Abrimos 5 vueltas rápidamente para compensar la caída 3.Ahora abrimos lentamente para hacer subir el nivel. 4.El nivel llega al valor bueno, y dejamos de abrir. 5.Sigue entrando agua, nos pasamos. 6.Cerramos 2 vueltas rápidamente para contrarrestar la subida 7.Cerramos lentamente para bajar el nivel (hay consumo) 8.ETC El nivel se podrá ajustar a SP con rapidez TIPOS DE REGULACIÓN: Ejemplo de regulación PI

60 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto60 Engloba las características de ambos Tendremos reacciones cortas pero grandes, medidas por el tiempo de acción derivativa (Rate Time) El tiempo de acción derivativa, Td, mide la rapidez de compensación en comparación con uno de tipo P. Problemas de oscilación si D es elevado Error remanente TIPOS DE REGULACIÓN: PD

61 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto61 Necesitamos mantener la presión de suministro de agua constante mediante un control de nivel de un depósito y una válvula de alimentación que deja entrar agua para relleno. 1.Vemos que el agua baja 100mm por debajo del nivel bueno (SP) debido al consumo. 2.Abrimos 5 vueltas rápidamente para compensar la caída 3.Además, abrimos totalmente para aumentar la acción anterior y restablecer rápidamente el nivel 4.Nos pasamos 5.Cerramos 2 vueltas para compensar la subida 6.Cerramos totalmente para hacer bajar el nivel (sigue el consumo) 7.ETC El nivel no se podrá ajustar a SP TIPOS DE REGULACIÓN: Ejemplo de regulación PD

62 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto62 Engloba las características de todos Tiene en cuenta la velocidad de cambio en la desviación. El tiempo de acción derivativa, Td, indica el tiempo en el cual es más rápido que un PI. Respuesta rápida y compensación inmediata de la desviación en caso de cambios Más propenso a oscilar TIPOS DE REGULACIÓN: PID

63 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto63 Necesitamos mantener la presión de suministro de agua constante mediante un control de nivel de un depósito y una válvula de alimentación que deja entrar agua para relleno. 1.Vemos que el agua baja 100mm por debajo del nivel bueno (SP) debido al consumo. 2.Abrimos 5 vueltas rápidamente para compensar la caída 3.Seguimos abriendo lentamente para acercarnos a SP 4.Además, abrimos totalmente para aumentar la acción anterior y restablecer rápidamente el nivel (anticipación) 5.Nos pasamos 6.Cerramos 2 vueltas para compensar la subida 7.Seguimos cerrando lentamente para acercarnos a SP 8.Cerramos totalmente para hacer bajar el nivel rápidamente 9.ETC El nivel se podrá ajustar a SP rápida y eficazmente TIPOS DE REGULACIÓN: Ejemplo de regulación PID

64 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto64 ON – OFF P PI PD PID CONTROL SIMPLE NO HAY OFFSET OVERSHOOT Y HUNTING OVERSHOOT Y SEGUIMIENTO INICIALES PEQUEÑOS ESTABILIZACIÓN LENTA OFFSET SIN OFFSET ESTABILIZACIÓN LENTA RESPUESTA RAPIDA OFFSET CONTROL PRECISO EN PROCESOS CONTINUOS DIFICIL DE AJUSTAR VENTAJAS INCONVENIENTES TIPOS DE REGULACIÓN: Resultados

65 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto65 Los complejos petroquímicos hacen uso de todo tipo de sistemas de regulación. TIPOS DE REGULACIÓN: Aplicaciones

66 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto66 La sonda lambda es un dispositivo electromecánico que se coloca a la entrada de los gases del convertidor catalítico. Los impulsos eléctricos que genera son analizados por un dispositivo electrónico, que dará las señales necesarias al sistema de inyección y encendido para optimizar la calidad de los gases de escape TIPOS DE REGULACIÓN: Aplicaciones

67 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto67 La lógica difusa (FUZZY LOGIC) permite un control más cómodo que el tradicional PID. Es un conjunto de instrucciones lógicas modificadas para manejar conceptos parciales (más, menos, un poco más, un poco menos...) lógica discreta: 1= absolutamente cierto / 0 = absolutamente falso Lógica difusa: 1.00 = absolutamente cierto / 0.00 = absolutamente falso TIPOS DE REGULACIÓN: Aplicaciones

68 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto68 Estabilizadores de imagen en cámaras Reconocimiento de escritura (palmtops) Control industrial Puentes-grúa Control de aspiradoras, lavadoras... TIPOS DE REGULACIÓN: Aplicaciones

69 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto69 CONTROL INDUSTRIAL Los sistemas de control de procesos se deben representar según las especificaciones de las normas vigentes: DIN19227, 19239, simbología DIN28004diagramas de flujo para procesos

70 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto70 CONTROL INDUSTRIAL Simbología Cada elemento tiene su representación gráfica propia (más de símbolos) Todos los puntos del proyecto se identifican mediante puntos EMCS Electronic Measuring Control System block diagrams El diagrama de flujo del proceso se traza según DIN y se denomina diagrama PI (Piping and Installations)

71 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto71 CONTROL INDUSTRIAL Simbología Tipo de punto EMCS Define las características del punto: básico Regulación de procesos Controladores lógicos PLC

72 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto72 CONTROL INDUSTRIAL Terminología Las variables y etiquetas se representan mediante un círculo. TI 232 Indicación de temperatura (local) Identificador del punto de proceso depósito Si el círculo está dividido, el proceso señalado está centralizado PIC 230 Control de presión con Indicación en la consola de control

73 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto73 CONTROL INDUSTRIAL Terminología P D I C Presión (primera letra) Diferencial (letra suplementaria) Indicación (1ª letra siguiente) Control (2ª letra siguiente) Control de presión diferencial con indicación en la consola de control PDIC 230 Proceso realizado en la consola de control depósito Identificación del punto de Proceso

74 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto74 CONTROL INDUSTRIAL Terminología MEDIDA O VARIABLE DE ENTRADATRATAMIENTO PRIMERA LETRALETRA SUPLEMENTARIASIGUIENTE LETRA ADefecto, Alarma CControl automático DDensidadDiferencial EMagnitudes eléctricasSensor FCaudalMagnitud GDistancia, Longitud, Posición HManualLímite superior IIndicación KTiempo LNivelLímite inferior OIndicación SI/NO

75 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto75 CONTROL INDUSTRIAL Terminología MEDIDA O VARIABLE DE ENTRADATRATAMIENTO PRIMERA LETRALETRA SUPLEMENTARIASIGUIENTE LETRA PPresión QPropiedades del materialIntegral, Suma RRadiaciónGrabar, Imprimir S Velocidad, revoluciones, frecuencia Configuración de circuitos, Secuencia de control TTemperaturaTransmisión UMultivariable VViscosidadControl de válvula WVelocidad, masa YCálculo ZEmergencia, seguridad

76 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto76 CONTROL INDUSTRIAL Terminología Indicación local de la presión diferencial Medida de presión con indicación en consola de control Medida de nivel con indicación y alarma en consola de control

77 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto77 CONTROL INDUSTRIAL Terminología Regulación de nivel de llenado en la consola de control Regulación de temperatura Con alarma por temperatura elevada en la consola de control

78 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto78 CONTROL INDUSTRIAL Terminología Control de caudal Medida de caudal Ajuste manual de la salida

79 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto79 CONTROL INDUSTRIAL Terminología Control de temperatura Medida de temperatura Medida de nivel con alarma de nivel bajo en el controlador Salida controlada por nivel

80 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto80 CONTROLADORES INDUSTRIALES

81 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto81 CARACTERÍSTICAS CONTROLADORES INDUSTRIALES Sistemas controlados por microprocesador Especializados en regulación de procesos (temperatura, nivel, caudal, presión, velocidad...) Conectados al proceso mediante señales eléctricas estandarizadas Utilización de sensores analógicos (transductores) Algoritmos de control implementados (PID, fuzzy, autotuning) Configurables mediante módulos de adaptación Conectables a buses de comunicación

82 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto82 MODOS DE OPERACIÓN MANUAL El usuario controla la variable manipulada, Y. Para puesta en marcha y paro del sistema. En este modo, el controlador no funciona. CONTROLADORES INDUSTRIALES El cambio a modo de configuración congela la salida hasta que se termina el ajuste. AUTOMATICO El controlador gobierna la variable manipulada, Y. El controlador calcula la variable manipulada de acuerdo con su programación.

83 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto83 SISTEMAS DE CONTROL CONTROLADORES INDUSTRIALES Frente a perturbaciones, el controlador debe restablecer con rapidez el equilibrio original Frente a un cambio de referencia, el sistema debe reaccionar rápidamente para alcanzar el nuevo equilibrio. Varios tipos de estructuras de control, adaptados a diferentes procesos: Consigna fija Seguimiento Cascada Proporcional

84 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto84 SISTEMAS DE CONTROL – Consigna fija (fixed setpoint) CONTROLADORES INDUSTRIALES La variable de referencia tiene un valor fijo. En sistemas diseñados para dar una respuesta rápida a perturbaciones. Controles de temperatura

85 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto85 SISTEMAS DE CONTROL – Seguimiento (Follow-up) CONTROLADORES INDUSTRIALES La variable de referencia cambia En sistemas diseñados para dar una respuesta rápida a cambios de consigna. Controles de temperatura

86 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto86 SISTEMAS DE CONTROL – Cascada (Cascade) CONTROLADORES INDUSTRIALES Utiliza dos controladores, como mínimo (maestro-esclavo) La variable de salida del controlador maestro es la entrada del controlador esclavo. En sistemas diseñados para dar una respuesta rápida a cambios de consigna y aparición de perturbaciones. Secundario: Capacidad de seguimiento de consigna Primario: Reacciona bien ante perturbaciones

87 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto87 SISTEMAS DE CONTROL – Proporción (Ratio) CONTROLADORES INDUSTRIALES Se utiliza para mantener una proporción dada entre dos cantidades El caudal q2 sirve como consigna para variar q1 y mantener la misma proporción de mezcla

88 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto88 Autotuning Basado en el ajuste del tipo Ziegler-Nichols. Cuando se activa, el autoajuste funciona en el próximo cambio de consigna y se desactiva automáticamente. Se fuerza la oscilación del sistema bajo condiciones controladas, calculando entonces los parámetros PID. CONTROLADORES INDUSTRIALES Utilidades

89 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto89 Adaptación Basado en la lógica difusa (fuzzy logic). Optimiza contínuamente los parámetros del regulador en función a unos algoritmos almacenados en su memoria. Con cada cambio de consigna (automático), se observa la respuesta transitoria y se modifican los parámetros. CONTROLADORES INDUSTRIALES Utilidades

90 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto90 Método Zieger-Nichols 1.Método práctico para la obtención de los parámetros de ajuste. 2.Configurar el regulador como regulador P (I=0, D=0) 3.Aumentar P hasta que oscile, Kcrit 4.Determinar el periodo de oscilación, Tk 5.Calcular los parámetros según la tabla CONTROLADORES INDUSTRIALES Ajuste Kp Tn Tv Regulador P 0,5 Kcrit –– ReguladorPI 0,45 Kcrit 0,85 Tk – Regulador PID 0,6 Kcrit 0,5 Tk 0,12 Tk

91 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto91 Absolutas Se utilizan para asegurar que el sistema se mantiene dentro de unos márgenes con la finalidad de proteger vidas, entorno e instalaciones. CONTROLADORES INDUSTRIALES ALARMAS

92 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto92 Relativas Se utilizan para informar al operador cuando el proceso se aparta de la consigna establecida. CONTROLADORES INDUSTRIALES ALARMAS

93 F-ES / dpto. / nombre11/03/ :27proyecto93 SISTEMA RECOMENDADO NO RECOMENDADO TemperaturaPI, PID, (P)I Presión PI, (I) D Caudal PI, PID, (I) P Nivel P, PII RotaciónP, PI, PIDI Tensióntodos PosiciónPD, PIDI CONTROLADORES INDUSTRIALES Selección


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