pci-1101_clase nº2_controladores en procesos industriales

8/16/2019 Pci-1101_clase Nº2_controladores en Procesos Industriales

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PCI-1101

Interpretación de control deprocesos industriales

Controladores en procesos

industriales



Controladores industriales



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



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.



Los controladores industriales son eléctricos, electrónicos,hidráulicos, neumáticos o alguna combinación de éstos.

Controladores



23

°

21

°

22

°

Valor Deseado (Set Point)

Valor existente

COMPORTAMIENTO DE UN SISTEMA

DE CONTROL



ENTRADAS Y SALIDAS DEL CONTROLADOR



Tipos de variables



Señal analógica



Señal digital



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.



ENTRADAS Y SALIDAS DEL CONTROLADOR



Clasificación de los Sistemas deControl



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



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



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



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



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



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



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.



CONTROL ON -OFF



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



El control On/Off o de dosposiciones



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



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



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%



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%

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