Pci-1101_clase Nº2_controladores en Procesos Industriales
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PCI-1101
Interpretación de control deprocesos industriales
Controladores en procesos
industriales
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Controladores industriales
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Control de procesos
• La regulación o manipulación de variables que influencian en el
comportamiento de un proceso de una forma determinada para obtener
un producto con una calidad y una cantidad deseadas de una manera
eficiente
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El controlador compara el valor real de la variable de salida (variable
manipulada) de un proceso con la entrada de referencia (variablemedida o controlada), determina la desviación y produce una señal
de control que reducirá la desviación a cero o a un valor pequeño.
Desviación: es la diferencia entre el valor de la variable medida y el
setpoint
La manera en la cual el controlador automático produce la señal de
control se denomina acción de control
ControladoresDispositivo que ejecuta un algoritmo de control. Dicho algoritmo
compara el valor de una variable medida (entrada al controlador), con
un valor de referencia (setpoint), el resultado del algoritmo involucrará
ajustar la salida del controlador, para que la variable medida alcance el
valor de referencia.
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Los controladores industriales son eléctricos, electrónicos,hidráulicos, neumáticos o alguna combinación de éstos.
Controladores
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23
°
21
°
22
°
Valor Deseado (Set Point)
Valor existente
COMPORTAMIENTO DE UN SISTEMA
DE CONTROL
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ENTRADAS Y SALIDAS DEL CONTROLADOR
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Tipos de variables
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Señal analógica
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Señal digital
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Señales analógicas y digitales
• Cuando un equipo electrónico nos muestra una información, puede
hacerlo de forma analógica o de forma digital.
• Analógica quiere decir que la información, la señal, para pasar de un valor
a otro pasa por todos los valores intermedios, es continua.
•
La señal digital, en cambio, va “a saltos”, pasa de un valor al siguiente sinpoder tomar valores intermedios.
Una señal analógica es continua, y puede tomar infinitos valores.
Una señal digital es discontinua, y sólo puede tomar dos valores o estados: 0y 1, que pueden ser impulsos eléctricos de baja y alta tensión, interruptores
abiertos o cerrados, etc.
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ENTRADAS Y SALIDAS DEL CONTROLADOR
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Clasificación de los Sistemas deControl
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LAZO CERRADO: Se compara la entrada y la salida y usa ladiferencia (error) como acción de control; se requiere por tanto de
una realimentación, la cual genera posibilidad de inestabilidad.
LAZO ABIERTO: Acción de control independiente de la salida; para
su buen desempeño se requiere de una buena calibración; si el proceso
a controlar es estable, no hay riesgo de inestabilidad.
SE PUEDEN CLASIFICAR SEGÚN LA ACCIÓN DE CONTROL
Clasificación de los Sistemas de Control
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TIPOS BÁSICOS DE CONTROL DE PROCESOS:
Control Manual
Control Automático
Interviene directamente la mano del hombre en la acción de control.Ejemplo: Válvula manual a la salida del tanque de riego.
No se requiere la intervención ni la supervisión del hombreEjemplo: Control de Temperatura del contenedor de agua caliente.
Es aquel en el que la salida no influye sobre la acción de control.Su esquema básico es:
Control a Lazo Abierto
SISTEMA DEREGULACIÓN
PROCESOSALIDAENTRADA
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TIPOS BÁSICOS DE CONTROL DE PROCESOS:
Se produce cuando la salida del sistema vuelve a ingresar alsistema para la acción de control. Este esquema se llama
retroalimentación permite el control automático de un sistema.
El esquema básico del Control a Lazo Cerrado es:
Control a Lazo Cerrado
SISTEMA DE REGULACION
SISTEMA, PROCESO, OBJETO SALIDAENTRADA
PerturbacionesObservación
Señal de
Medición
Influencia
Señal de
Regulación
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DE ACUERDO A LA FUENTE DE ENERGÍA del elemento que genera
la acción de control:
Neumáticos (Aire a presión).
Hidráulicos (Aceite o agua a presión).
Eléctricos - Electrónicos (Corriente eléctrica).
DE ACUERDO A COMO SE GENERA LA ACCIÓN DE CONTROL a
partir del error:
Todo - Nada (ON - OFF). Proporcional (P), Integral (I), Proporcional Integral (PI),
Proporcional, Derivativo (PD), Proporcional Integral Derivativo (PID).
DE ACUERDO A LA ESTRATEGIA DE CONTROL: Centralizado - Distribuido
Ó Ú Í
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CLASIFICACIÓN SEGÚN EL TIPO DE ENERGÍA
2.- ELECTRÓNICOS1.- ELÉCTRICOS
3,. NEUMÁTICOS e HIDRÁULICOS
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SEGÚN LA GENERACIÓN DE LA ACCIÓN DE CONTROL
1.- CONTROLADOR OFF – ON
2.- CONTROLADOR PROPORCIONAL
3.- CONTROLADOR DERIVATIVO
4,. CONTROLADOR INTEGRATIVO5.- CONTROLADOR PROPORCIONAL DERIVATIVO
6.- CONTROLADOR PROPORCIONAL INTEGRATIVO
7.- CONTROLADOR PID
C
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CONTROLADOR OFF - ON
Se basa en que el controlador tiene sólo dos estados ON/OFF, abierto/cerrado,Si comparamos el Valor medido con el Valor de referencia, se toma una de las
dos posibles acciones dependiendo del signo del error
Por ejemplo, en un control de temperatura de un refrigerador:
Si la Temperatura real > T°
ref.
encender compresor Si la Temperatura real < T°ref. apagar compresor
Es de uso extendido en sistemas industriales y domésticos por ser simple y
barato.
1 Controladores On Off son na sol ción básica (al problema de control) con
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1. Controladores On-Off son una solución básica (al problema de control) con
limitaciones permanentes.
2. Existen compromisos entre comportamiento de la salida y el natural esfuerzo
de control.
3. Necesitamos ser cuidadosos para no utilizar controles muy agresivos
cuando están incluidos retardos temporales.
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CONTROL ON -OFF
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El control On/Off
• Tomemos por ejemplo, el caso de un horno eléctrico.
• La temperatura aumenta al activar las resistencias calentadoras
mediante un contactor, gobernado a su vez por un relé dentro del
controlador.
• El modo de control ON/OFF es el más elemental y consiste enactivar el mando de calentamiento cuando la temperatura está por
debajo de la temperatura deseada (SetPoint) y luego desactivarlo
cuando la temperatura esté por arriba.
•
Debido a la inercia térmica del horno la temperatura estarácontinuamente fluctuando alrededor del SetPoint.
• Este control no es el más adecuado cuando se desea una temperatura
constante y uniforme
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El control On/Off o de dosposiciones
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Control discreto o de dos posiciones
o control ON / OFF
Detector de máximo
y mínimo nivel
Electroválvula
ON/OFF
Relé
Las variables solo
admiten un conjunto
de estados finitos
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Control Proporcional o Continuo
La variable controlada, toma valores en un rango continuo, se
mide y se actúa continuamente sobre un rango de valores
del actuador
Variable
Manipulada
Variable
Controlada Referencia
LT LC
Perturbación
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Control proporcional
•
El controlador proporcional entrega una potencia que varía enforma proporcional al error (SP-PV).
• Para poner en marcha un controlador proporcional se deben
fijar los siguientes parámetros:
– La temperatura deseada SP , por ej. SP = 200°C
– La banda proporcional Pb, por ej. Pb = 10 %.
• La banda proporcional (Pb) se programa en el controlador
como un porcentaje del SP.
• banda = Pb x SP/100%
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Internamente el controlador realizará el cálculo del porcentajede salida "Out" mediante la siguiente fórmula:
Out = [ 100% * E / banda ]banda = Pb*SP/100%
Para los valores del ejemplo SP=200°C y Pb=10%, la potenciadeterminada por el control variará a lo largo 20°C abajo delSP.banda = Pb*SP/100% = 10% * 200°C / 100% = 20°C
Es decir que la banda a lo largo de la cual variará gradualmentela potencia será: 180°C...200°C.
Por ejemplo si la temperatura del horno es igual o menor de180°C, la salida de control (potencia) será 100%.Cuando la temperatura esté en la mitad de la banda, es deciren 190°C la salida será 50% :Out% = [100% * E / banda] = 100%*(200-190)/20 = 50%
Al llegar la temperatura a 200°C la salida será 0% :.Out% = [100%*(200-200)/20] = 0%