Guía de Implementación Teoría y configuración de las funciones básicas de los reguladores de temperatura Zelio Control REG Zelio Control REG Revisión Fecha Autor Modificaciones 1.0 16/09/2011 Marc Casanova Primera versión Centro de Competencia Técnica

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Zelio Control REG : Funciones básicas Índice: 1. Entradas del regulador > Gama Zelio REG y entradas > Tipos de entrada y elección > Cableado entradas en Zelio REG > Configuración de entradas en Zelio REG 2. Salidas del regulador > Gama Zelio REG y salidas > Tipos de salida y elección > Cableado salidas en Zelio REG 3. Tipos y configuración de lazos de control > Control Discreto (On/Off) > Control PID > Control PID Fuzzy Logic > PID Self Tuning > Control PID2 > Función auto-tuning (AT)

Contenidos Entradas del regulador Salidas del regulador Tipos y configuración de lazos de control

1.1 Gama Zelio REG y entradas Tabla gama Zelio REG y tipos de entrada compatibles por cada dispositivo: REG 24 REG 48 REG 96 Tipo de entrada PT100 Termopar J,K,R,B,S,T,E,N,PLII Tensión 1…5V Corriente 4…20mA 0…5V, 1…5V, 0…10V, 2…10V 0…20mA, 4…20mA

1.2 Tipos de entrada y elección La elección de un tipo de entrada / sensor depende de: El rango de temperaturas a medir La precisión requerida El tiempo de respuesta necesario Un proceso se considera rápido cuando puede haber una variación de su valor del +/-10% respecto al fondo de escala en un periodo de tiempo menor a 0.5s. El entorno de instalación Las sondas PT100 son precisas y recomendables para aplicaciones cuyo rango de temperaturas está entre -200ºC y 600ºC. Son fáciles de instalar. Sin embargo, no son adecuadas para aplicaciones con tiempos de respuesta rápidos. Las sondas tipo termopar son adecuadas para temperaturas por encima de los 1000ºC y/o en proceses rápidos. Su instalación es más complicada (requieren una compensación fría).

1.2 Tipos de entrada y elección

1.3 Cableado entradas en Zelio REG Entradas tipo PT100 a 3 hilos: REG24 y REG48 REG96 Sonda PT100 Sonda PT100

1.3 Cableado entradas en Zelio REG Entradas tipo termopar: REG24 y REG48 REG96 Termopar K Termopar K El usuario debe asegurarse de que está respetando la polaridad de la sonda (borna 17 positivo y borna 18 negativo).

1.3 Cableado entradas en Zelio REG Entradas tipo tensión / corriente: REG24 y REG48 REG96 + - + 250 Ohmios 250 Ohmios - Para las entradas de corriente es necesario colocar entre las bornas + y – una resistencia de 250 Ohmios (incluída en la caja del producto).

1.4 Configuración de entradas Mediante Zelio Control Soft 1) Ejecutar el programa 2) Escoger el modelo de Zelio REG a configurar 3) Seleccionamos el menú ‘SET Ch 6’ de entre todas las pestañas: Los siguientes pasos (del 3 en adelante) sólo son válidos para Zelio REG 48/96. Para modelos REG24 ver slide 13 (parámetros y pantallas son distintos)

1.4 Configuración de entradas 4) Escoger el tipo de sonda conectada a la entrada En caso de escoger tipo termopar es necesario activar la unión de compensación fría mediante el parámetro: 5) Seleccionar el número de dígitos de la medida (decimales del valor) 6) Ajustar el rango de temperatura a medir (mínimo - Pvb y máximo - PvF) 7) Configurar la unidad de temperatura (grados Celsius ó Farenheit)

1.4 Configuración de entradas En caso de tener un Zelio REG24 los parámetros correspondientes son: 1) Escoger el tipo de sonda conectada a la entrada mediante el parámetro P-n2 (en caso de escoger tipo termopar es necesario activar la compensación fría mediante el parámetro rCJ) 2) Seleccionar el número de dígitos de la medida con el parámetro P-dP(decimales del valor) 3) Ajustar rango de temperatura a medir (mínimo – P-SL y máximo – P-SU) 4) Configurar unidad de temperatura (grados Celsius ó Farenheit) con P-F

1.4 Configuración de entradas Mediante el display del regulador: 1) Mantener pulsado SEL hasta que aparezcan los menús ‘Ch x’: Al mantener pulsado SEL desde el display principal aparece una primera pantalla. Hay que continuar manteniendo el botón pulsado hasta que aparece la imagen de encima.

1.4 Configuración de entradas 2) Buscar mediante los cursores el menú ‘Ch 6’: 3) Mantener pulsado SEL para entrar en el menú y cambiar los parámetros relativos al tipo de entrada (PvT), rango medido (Pvb-PvF) y cantidad de dígitos de la lectura (Pvd): Los parámetros PvU (unidad temperatura) y rCJ (unión de compensación fría) sólo son accesibles desde el Zelio Control Soft. Para cambiar de parámetro dentro del menú utilizar los cursores. Para editar el valor de un parámetro pulsar SEL. Para modificar su valor utilizar los cursores. Para validar el cambio pulsar SEL nuevamente.

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2. 1 Gama Zelio REG y salidas Tabla gama Zelio REG y tipos de salidas por cada dispositivo: REG 24 REG 48 / REG 96 Tipo de salida Relé 220 Vac, 30Vac/DC 3A Estado sólido 24Vdc, 20mA, 850 Ohmios Analógica 4-20mA (600 Ohmios) Cantidad salidas 1 salida relé; ó 1 salida estado sólido; ó 1 salida analógica de corriente 2 salidas relé; ó 1 salida relé + 1 salida estado sólido; ó 1 salida analógica de corriente; ó 1 salida estado sólido + 1 salida analógica corriente

2. 2 Tipos de salida y elección Los reguladores Zelio REG disponen de salida tipo: Estado sólido para controlar relés de estado sólido de potencia Salida de corriente para controlar drivers analógicos (válvulas...) Relé electromecánico para controlar cargas resistivas (control discreto con baja frecuencia de conmutación) +

2. 3 Cableado salidas en Zelio REG En función del regulador hay disponibles una o dos salidas en las siguientes bornas: Función calentar Función enfriar

2. 3 Cableado salidas en Zelio REG Función calentar Función enfriar

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3. Lazos de control Tabla resumen lazos de control en función del tipo de proceso: Características Proceso On/Off PID PID Fuzzy PID Self Tuning PID2 Proceso con bajo consumo u operación ocasional Proceso con alto consumo Proceso continuo calentamiento/enfriamiento Cambios de consigna frecuentes y baja sensibilidad a la variación Proceso con arranques/paros regulares

3. Lazos de control Los reguladores pueden actuar en base a 5 lazos de control: Control Discreto (On/Off): control de sistemas simples o elementales (la precisión no es importante) Control PID: el regulador opera en modo PID (acción Proporcional – Integral – Derivativa). Los parámetros se pueden configurar manualmente o mediante autoajuste (auto-tuning  ajuste PID automático). Control PID con lógica Fuzzy: limita la consigna durante el control si se excede, incluído cuando hay cambios de consigna en procesos lentos. Control PID self tuning: proceso de control en el que los parámetros del PID son recalculados automáticamente cuando hay un cambio de consigna. Es una buena elección cuando hay cambios de parámetros frecuentes. Control PID2: este control evita los efectos de sobrepuntas del valor de consigna en dispositivos con arranques y paros regulares. Pulsar sobre cada uno para ver el detalle del lazo de control y su configuración en los reguladores Zelio Control REG

3.1 Control Discreto (On/Off) En el control discreto la salida conmuta entre estado ON (100%) y OFF (0%) dependiendo del valor del proceso (PV: Process Value) y la consigna (SV: Set Value). El valor de histéresis (hys) es configurable: Modo reverse (inverso) (control calentamiento) Modo forward (directo) (control enfriamiento) Valores demasiado pequeños de histéresis pueden provocar que la salida conmute de forma contínua si PV y SV están en un rango de valores cercano Salida Proceso Control Salida Proceso Control

3.1 Control Discreto (On/Off) Los parámetros para configurarlo (Zelio Ctrl Soft) en el regulador son: En Zelio REG24 En Zelio REG48/96 Ajustar parámetro P en 0 Valor de histéresis en % Selección modo operación (0: modo inverso, 2: modo directo) Escoger menú PId Ch 2 Ajustar parámetro P en 0 Modo operación rv-- : OUT1 modo inverso no-- : OUT1 modo directo rvno : OUT1 inverso OUT2 directo norv : OUT1 directo OUT2 inverso rvrv : OUT1 y OUT2 inverso nono : OUT1 y OUT2 directo Valor de histéresis en %

3.1 Control Discreto (On/Off) Los parámetros para configurarlo (Zelio REG) en el regulador son: Acceder al menú Ch 2 de configuración: Ajustar el parámetro P a 0.0, histéresis (hYS) y modo de control (para los reguladores REG24 buscar el parámetro P-n1): Desde la pantalla principal mantener pulsado hasta acceder a los menús Ch x Mediante la tecla se navega entre los diferentes menús Ch x Una vez seleccionado el menú Ch 2 mantener pulsado para acceder a sus parámetros Una vez dentro del menú Ch 2 navegar entre los parámetros mediante las teclas Para modificar su valor pulsar , editar el parámetro con los cursores y pulsar SEL nuevamente para validar

Tiempo establecimiento 3.2 Control PID La evolución típica de un proceso puede graficarse de esta forma: Tiempo establecimiento Banda muerta SV : consigna (Setpoint Value) PV : valor proceso (Process Value) Overshoot (sobrepico) Perturbación Tiempo Valores

P correcta = Respuesta correcta y poco offset 3.2 Control PID El principio del control PID se basa en realizar tres acciones correctivas sobre el error del proceso. El error viene dado por la diferencia entre el valor de consigna (Set Value) y el valor medido de retorno del proceso (Process Value). Éstas tres acciones correctivas son: Acción Proporcional (P) Acción Integral (I) Acción Derivada (D) Efectos de la acción P sobre la respuesta del proceso: P demasiado baja = Oscilaciones P demasiado alta = Lentitud en lograr la consigna y Offset respecto a la misma P correcta = Respuesta correcta y poco offset

3.2 Control PID Efectos de la acción I sobre la respuesta del proceso: Efectos de la acción D sobre la respuesta del proceso: La acción integral ayuda a corregir la desviación (con el proceso estable) entre el valor de consigna y el valor real del proceso SV SV Sólo acción P Acción P+D PV PV Perturbación Externa Perturbación Externa La acción derivada permite hacer frente de forma más eficaz a cualquier perturbación externa

3.2 Control PID Efecto P+I+D sobre la respuesta del proceso: La combinación de las tres acciones proporciona el control óptimo del proceso La función de autoajuste (auto-tuning) realiza un cálculo automático de los mejores valores de cada acción para un proceso determinado. Un último ajuste manual permite optimizar al máximo la respuesta del proceso

3.2 Control PID Los parámetros para configurarlo (Zelio Ctrl Soft) en el regulador son: En Zelio REG24 En Zelio REG48/96 Ajustar tipo de control en PID Ajustar parámetros PID en valores distintos de 0 Escoger menú SyS Ch 7 Ajustar tipo de control en PID Escoger menú PId Ch 2 Ajustar parámetros PID en valores distintos de 0

3.2 Control PID Los parámetros para configurarlo (Zelio REG) en el regulador son: Acceder al menú Ch 7 de configuración: Ajustar el parámetro CTrL en PID mediante las teclas Acceder al menú Ch 2 Ajustar el parámetro los parámetros del PID a valores distintos de 0 Desde la pantalla principal mantener pulsado hasta acceder a los menús Ch x Mediante la tecla se navega entre los diferentes menús Ch x Una vez seleccionado el menú Ch 7 mantener pulsado para acceder a sus parámetros

3.3 Control PID Fuzzy Logic El control Fuzzy actúa como filtro para atenuar / suavizar las transiciones entre la acción de calentar y enfriar Se utiliza para optimizar la conmutación de las salidas de calor y frío en función del valor de consigna y de esta manera evitar sobrepicos (overshootings) Principio de la lógica Fuzzy Hot Cool Este control hace que el cambio entre la acción de calentar y enfriar se realice de forma progresiva

3.3 Control PID Fuzzy Logic Los parámetros para configurarlo (Zelio Ctrl Soft) en el regulador son: En Zelio REG24 En Zelio REG48/96 Ajustar tipo de control en FUZY Ajustar parámetros PID en valores distintos de 0 Escoger menú SyS Ch 7 Ajustar tipo de control en FUZY Escoger menú PId Ch 2 Ajustar parámetros PID en valores distintos de 0

3.3 Control PID Fuzzy Logic Los parámetros para configurarlo (Zelio REG) en el regulador son: Acceder al menú Ch 7 de configuración: Ajustar el parámetro CTrL en FUZY mediante las teclas Acceder al menú Ch 2 Ajustar el parámetro los parámetros del PID a valores distintos de 0 Desde la pantalla principal mantener pulsado hasta acceder a los menús Ch x Mediante la tecla se navega entre los diferentes menús Ch x Una vez seleccionado el menú Ch 7 mantener pulsado para acceder a sus parámetros

3.4 PID Self Tuning Con este modo de control los parámetros del control PID (acciones P, I y D) son calculadas automáticamentes cada vez que: Hay un cambio de consigna (Set Value) Hay una perturbación externa Se da alimentación al regulador Es recomendable cuando, debido al proceso, es necesario cambiar frecuentemente de parametrización PID en cada inicio de ciclo El control PID, PID2 y PID Fuzzy Control ofrecen más precisión El control PID Selg Tuning encaja especialmente en procesos en los cuales: Hay un pico de temperatura al inicio Hay un pico de temperatura al cambiar la consigna Cuando la salida del regulador es inestable

3.4 PID Self Tuning La función Self Tuning no se ejecuta si: El regulador se encuentra en modo STOP El regulador trabaja en lazo de control discreto (On/Off) Si la función auto-tuning está siendo usado Si aparece un error en el controlador En modo calor/frío (2 salidas) Si uno de los parámetros P, I, D ó At ha sido ajustado manualmente El regulado trabaja en modo manual La función Self Tuning se detiene si: La consigna se modifica (modo generador SV, SV externo ó rampa SV) Si la función no se completa después de un periodo de 9 horas

3.4 PID Self Tuning Los parámetros para configurarlo (Zelio Ctrl Soft) en el regulador son: En Zelio REG24 En Zelio REG48/96 Ajustar tipo de control en SELF Escoger menú SyS Ch 7 Ajustar tipo de control en SELF

3.4 PID Self Tuning Los parámetros para configurarlo (Zelio REG) en el regulador son: Acceder al menú Ch 7 de configuración: Ajustar el parámetro CTrL en SELF mediante las teclas Desde la pantalla principal mantener pulsado hasta acceder a los menús Ch x Mediante la tecla se navega entre los diferentes menús Ch x Una vez seleccionado el menú Ch 7 mantener pulsado para acceder a sus parámetros

3.5 Control PID2 El modo PID2 permite evitar sobrepicos (ovsershoots) en el proceso pese a marchas y paros frecuentes durante el control ON OFF Cerrado Abierto SV PV Valor Proceso (PV) t Evita overshoots Arranque/paro Proceso Lazo de control Este modo de operación introduce un algoritmo que evita errores de cálculo del PID incluso cuando el lazo de control está abierto (proceso en paro) Cuando se usa el modo PID2 la función de auto-tuning debe ser lanzada para ajustar los parámetros del PID

3.5 Control PID2 Los parámetros para configurarlo (Zelio Ctrl Soft) en el regulador son: En Zelio REG24  Modo de control no disponible En Zelio REG48/96 Escoger menú SyS Ch 7 Ajustar tipo de control en PID2

3.5 Control PID2 Los parámetros para configurarlo (Zelio REG48/96) en el regulador son: Acceder al menú Ch 7 de configuración: Ajustar el parámetro CTrL en PID2 mediante las teclas Desde la pantalla principal mantener pulsado hasta acceder a los menús Ch x Mediante la tecla se navega entre los diferentes menús Ch x Una vez seleccionado el menú Ch 7 mantener pulsado para acceder a sus parámetros

3.6 Función auto-tuning (AT) La función de autoajuste puede usarse con el modo de control PID, PID lógica Fuzzy ó PID2 Se puede usar dos modos de auto-tuning: normal o sin sobrepico de consigna Durante el AT el regulador trabaja en modo (On/Off). Por tanto evitar su uso en procesos con respuesta rápida SV PV Consigna t Cálculo AT SV – 10% FS Control PID Inicio AT Modo sin sobrepico de consigna (Método relé u Oscilaciones) SV PV Consigna t Cálculo AT Fin AT Control PID Inicio AT Modo normal (escala)

3.6 Función auto-tuning (AT) Antes de utilizar la función de auto-tuning es necesario configurar: El tipo de entrada Los valores máximo y mínimo del valor del proceso La cantidad de decimales de la medida El filtro en la entrada del valor medido del proceso El tiempo de ciclo para las salidas OUT1 y OUT2 No estar en modo manual No realizar ningún cambio de consigna durante el proceso Los parámetros resultantes del AT se guardan en memoria para mantener su valor frente a pérdidas de alimentación. En caso de que la pérdida se produzca antes de concluir el proceso de autoajuste, la función deberá ser iniciada de nuevo La media para estabilizar el 80% de los procesos es de 4 horas

3.6 Función auto-tuning (AT) Para ejecutar la función de auto-tuning seguir éste procedimiento: La función AT sólo puede ser ejecutada desde el display del regulador

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