Prof: Dr. Francisco Cubillos M Depto Ingeniería Quimica - USACH Programa en Instrumentación y Control de Procesos - Universidad de Santiago de Chile

Capítulo 1 Introducción al control de procesos Capítulo 2 Teoría de sistemas dinámicos lineales Capítulo 3 Sistemas en lazo cerrado Capítulo 4 Controladores No Convencionales >>>>>> Uso de un simulador<<<<< Programa en Instrumentación y Control de Procesos - Universidad de Santiago de Chile

LAZO CERRADO O FEEDBACK O RETROALIMENTADO DINAMICA Y CONTROL DE PROCESOS d u Gp Y=f(u,d) LAZO ABIERTO d u Gp Y=f(d) LAZO CERRADO O FEEDBACK O RETROALIMENTADO Programa en Instrumentación y Control de Procesos - Universidad de Santiago de Chile

CONTROLADOR PROCESO E. FINAL SENSOR PODEMOS DISTINGUIR 3 ELEMENTOS BASICOS VALOR DESEADO REFERENCIA O SET-POINT CONTROLADOR PROCESO E. FINAL SENSOR ENTRADAS SALIDAS Programa en Instrumentación y Control de Procesos - Universidad de Santiago de Chile

Componentes que se distinguen en un proceso automatizado Interfase -operador T A CB v1 v2 Comunicación Actuadores Sensores control Elemento Final Programa en Instrumentación y Control de Procesos - Universidad de Santiago de Chile

ELEMENTO DE MEDICION O SENSORES Son dispositivos que permiten la medición o detección de la propiedad a controlar. Corresponde al elemento clave del lazo ya que : Si se puede medir  se puede controlar Si falla entonces el lazo no se puede utilizar Tema muy amplio y de constante evolución tecnológica debido a los avances en la electrónica, biotecnología, nuevos materiales, etc. El desarrollo de nuevos sensores es una industria que reporta muchos $$$$ En revistas especializadas se publican las tecnologías para medir las propiedades mas importantes (F,T,P,A, etc) y guías de selección Perry cap-22 Temas asociados: Calibración, “ruido”, reconciliación. Programa en Instrumentación y Control de Procesos - Universidad de Santiago de Chile

Válvulas motorizadas, reóstatos, Variadores de frecuencia (rpm) Elemento Final de Control : Dispositivo que modifica la variable manipulada, habitualmente flujo o energía Válvulas motorizadas, reóstatos, Variadores de frecuencia (rpm) Tema importante: Dimensionamiento de válvulas de control Programa en Instrumentación y Control de Procesos - Universidad de Santiago de Chile

COMUNICACIONES Dispositivos y protocolos que permiten transmitir y entender las señales entre los distintos elementos del lazo. Las mas comunes son : TRANSMISORES (Transmiter) : Convierten la señal de un sensor en otra señal factible de ser transmitida a distancia con seguridad y eficiencia. CONVERSORES: Convierten señales de diferente tipo (Análogas-digitales-pulsos, frecuencia) PROTOCOLOS DE COMUNICACIÓN Neumática ( 3 -15 psig) Corriente (4-20 mA) otros mas recientes : FiedlBus, HART, Modicon, TCP/IP, OPC Programa en Instrumentación y Control de Procesos - Universidad de Santiago de Chile

CONTROLADORES Dispositivo o sistema que especifica el valor (o el cambio) en la variable manipulada en función del valor deseado (referencia o set-point) para la variable controlada. Distinguimos: Valor deseado: Referencia, set-point o consigna para la VC Ley de Control : El algoritmo matemático usado en el controlador Modo de Operación : Manual o Automático Programa en Instrumentación y Control de Procesos - Universidad de Santiago de Chile

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LOS OBJETIVOS DE LOS SISTEMAS DE CONTROL SEGURIDAD PROTECCION AMBIENTAL PROTECCION A LOS EQUIPOS DEL PROCESO OPERACIÓN ESTABLE PRODUCTOS EN ESPECIFICACION OPTIMIZACION DE LA OPERACIÓN MONITOREO DIAGNOSTICO Programa en Instrumentación y Control de Procesos - Universidad de Santiago de Chile

El gran avance de la tecnología digital, la computación y las tecnologías de información no hace afirmar que en la actualidad todos los sistemas de control modernos están soportados por plataformas computacionales. Con la tecnología digital podemos realizar algoritmos de control mas sofisticados, reconfigurarlos a medida que los procesos evolucionan con el tiempo. Los sistemas son más poderosos, flexible y baratos que sus predecesores eléctricos o neumáticos. Programa en Instrumentación y Control de Procesos - Universidad de Santiago de Chile

IO Comp de control PID CONSOLA - DCS D/A Los computadores de control guardan las estrategias de control de cada uno de los lazos, los tiempos de muestreo, las secuencias de puesta en marcha, paradas de emergencia, etc. La comunicación con el proceso puede ser muy variada, con diferentes protocolos y arquitecturas. Programa en Instrumentación y Control de Procesos - Universidad de Santiago de Chile

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¿Y LOS FUNDAMENTOS DE CONTROL Programa en Instrumentación y Control de Procesos - Universidad de Santiago de Chile

DINAMICA DE PROCESOS Estudia la respuesta de los sistemas con el tiempo cuando se alteran sus variables externas o parámetros internos. La mayor parte de los procesos físicos son DINAMICOS En los sistemas bajo control automático el aspecto dinámico es fundamental para diseñar sistemas que tengan una respuesta estable y rápida. La Teoría y el estudio del desempeño de los sistemas de control se hace siempre en un contexto dinámico. Programa en Instrumentación y Control de Procesos - Universidad de Santiago de Chile

Aca ven respuestas dinamicas 50 100 150 200 -1 -0.5 0.5 1 time controlled variable Kc = 0.62 Kc = 1.14 Kc = 1.52 Un proceso puede responder de diferentes maneras y llegar a un mismo unto de equilibrio Programa en Instrumentación y Control de Procesos - Universidad de Santiago de Chile

Experimentos dinamicos Datos históricos La dimanica de un proceso la podemos conocer mediante diferentes alternativas . Conocimiento previo Experimentos dinamicos Datos históricos Modelos matemáticos de regresión Modelos matemáticos teoricos con solución exacta Modelos matemáticos con solución númérica Solución de un sistema análogo. Programa en Instrumentación y Control de Procesos - Universidad de Santiago de Chile

Modelación dinámica de procesos Modelo Matemático (Eykhoff, 1974) “Una representacion de los aspectos esenciales de un sistema existente (o un sistema a ser construido) que representa conocimiento de utilidad”   Programa en Instrumentación y Control de Procesos - Universidad de Santiago de Chile

Usos de Modelos Matemáticos Mejorar la comprensión de los procesos Optimizar diseño y condiciones de operación Para diseñar y mejorar estrategias de control Entrenamiento de personal Planificación de operaciones Paradas y puesta en marcha Programa en Instrumentación y Control de Procesos - Universidad de Santiago de Chile

SIMULACION DINAMICA DE PROCESOS MODELO : Versión simplificada de un proceso capaz de emular su comportamiento frente a diversas situaciones SIMULACION : Proceso de experimentar con un modelo para extraer conclusiones Al sistema completo utilizado considerando modelo accesorios, controladores y equipos anexos se le denomina SIMULADOR”. Programa en Instrumentación y Control de Procesos - Universidad de Santiago de Chile

Estructura de un Simulador Dinámico SIMULADORES DINAMICOS Los simuladores dinámicos son programas computacionales especializados en la solución de sistemas basados en ecuaciones diferenciales ordinarias. ( ISIM, ACSL, DASSL, SIMULINK) Estructura de un Simulador Dinámico Modulo de incorporación del modelo Interfaz de especificación de parámetros de simulación ( Xo, t final , algoritmo de integracion, paso, tolerancias, etc) Interfaz de salida de resultados (Graficos, archivos, Web) Programa en Instrumentación y Control de Procesos - Universidad de Santiago de Chile

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