regulador sipart dr21 control de regulación de … · 6.5.- ajuste manual de un regulador...

Departament d’Educació

Electricitat/Electrònica

INTRODUCCIÓN AL CONTROL CON REGULADOR SIPART DR21

Realizado por: Miguel A. González José L. Tortajada

IES SEP COMTE DE RIUS Fecha: 18/01/2007

Versión: 2.1 Página: 1/29 Fichero: Sipart

REGULADOR SIPART DR21

Control de regulación de temperatura

00. Objetivos

01. Concepto de mando y regulación

02. Estructura de un sistema de regulación y control.

03. Sistemas de regulación.

04. Control de temperatura.

IES SEP COMTE DE RIUS

DE TARRAGONA




PRÓLOGO Esta documentación forma parte de una serie de manuales que un grupo de profesores de tres institutos de educación secundaria de Catalunya, como son:

IES-SEP Comte de Rius de Tarragona IES Palau Ausit de Ripollet (Barcelona)

IES-SEP La Garrotxa de Olot (Girona) han estado experimentando con diferentes materiales incluidos dentro de la temática de la automatización, el control y las comunicaciones industriales. Este equipo de profesores, formaron un grupo de trabajo, llamado EDCAI (Experimentación y Documentación en Control y Automatización Industrial), reconocido tanto por el Departament d’Educació de la Generalitat de Catalunya como por la empresa Siemens, con unos objetivos tan sencillos como claros y que se basaban en la realización de documentación realizada por profesores/as para profesores/as, y que además, pudiese servir como manual para los alumnos, esto quiere decir que se ha intentado realizar una documentación que sea fácil de seguir con unas explicaciones paso a paso de los diferentes procesos a realizar, para de esta manera poder alcanzar el objetivo propuesto en cada ejercicio. Este grupo de trabajo continúa trabajando en cada uno de los temas para poder ir actualizando día a día esta documentación, es por ello, que nos podéis enviar vuestras sugerencias a través de la información que encontrareis en la web dedicada a este grupo de trabajo y que desde aquí os invitamos a participar.

www.iespalauausit.com/edcai/edcai.php Esperamos que el esfuerzo y dedicación que hemos realizado pueda ayudar a mejorar vuestra labor educativa.

Los profesores del grupo de trabajo EDCAI Realizado por: Miguel A. González José L. Tortajada






INDICE DE CONTENIDOS 1.- OBJETIVOS. ............................................................................... 4

2.- SISTEMA DE CONTROL............................................................ 4

3.- CONCEPTO DE MANDO Y REGULACIÓN. .............................. 4 3.1.- CIRCUITO DE MANDO. ...................................................... 5 3.2.- CIRCUITO DE REGULACIÓN. ............................................ 6

4.- ESTRUCTURA DE UN SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO REGULADO..................................................... 7

4.1.-DESCRIPCIÓN DE CADA BLOQUE. ................................... 7 5.- SISTEMAS DE REGULACIÓN. .................................................. 9

5.1.- CONTROL PROPORCIONAL P. ......................................... 9 5.2.- CONTROL PROPORCIONAL INTEGRAL PI. ................... 11 5.3.- CONTROL PROPORCIONAL DERIVATIVO PD. .............. 12 5.4.- CONTROL PROPORCIONAL INTEGRAL DERIVATI-

VO PID. ............................................................................. 13 6.- CONTROL DE TEMPERATURA MEDIANTE REGULA-

DOR SIPART DR21. ............................................................... 14 6.1.- CONEXIONADO................................................................ 15 6.2.- OPERACIÓN. .................................................................... 18 6.3.- RESETEADO DE PARÁMETROS:.................................... 19 6.4.- CONFIGURACIÓN. ........................................................... 20 6.5.- AJUSTE MANUAL DE UN REGULADOR PID. .................. 22

7.- CONSTRUCCIÓN DE UNA MAQUETA PARA TEMPE-RATURAS............................................................................... 23

8.- OTRAS APLICACIONES DE REGULACIÓN........................... 26 8.1.- CONTROL DE CAUDAL. ................................................... 26







1.- OBJETIVOS.

• Aplicar los conocimientos teóricos sobre reguladores. • Saber diferenciar entre mando y regulación. • Entender qué es un sistema de control automático. • Saber identificar las diferentes variables que actúan. • Comprender para qué sirve un regulador. • Distinguir las diferentes formas de regulación. • Aprender a conexionar y configurar un regulador. • Conectar y ajustar un lazo de control.

2.- SISTEMA DE CONTROL. En todos los procesos es necesario controlar, regular o mantener constantes algunas magnitudes, como pueden ser: la presión, el caudal, el nivel, la temperatura, la velocidad, etc. Por lo tanto, un sistema de control automático, es un conjunto de dispositivos diseñados para controlar y/o regular un proceso. Para ello compara la variable de salida del proceso con la variable de referencia, determina una desviación o error y produce una señal intentando reducir a cero la desviación producida. Las variables se pueden clasificar en dos tipos:

• variables internas: dependen del proceso e indican su estado. • variables externas: no dependen del proceso, pero sirven para

corregirlo. 3.- CONCEPTO DE MANDO Y REGULACIÓN. Veamos brevemente cómo funcionan y cuales son sus principales diferencias. Los sistemas de control los podemos subdividir en dos grupos:







3.1.- CIRCUITO DE MANDO. También se le conoce más familiarmente como sistema de control de lazo abierto.

• Son aquellos sistemas en los que se dan órdenes a través del elemento de mando sin tener influencia directa de cómo está la variable de salida del sistema.

• Por lo tanto, si existiera una perturbación externa o interna (aumento o disminución de temperatura, de revoluciones, etc...) el sistema por sí sólo no sería capaz de corregirse.

Su diagrama de bloques: z PERTURBACIONES

FLUJO DE ENERGIA

ENTRADA SALIDA x VALOR CORRECCIÓN y FLUJO DE SEÑAL Ejemplo de control manual de temperatura de un horno: ELEMENTO DE MANDO ELEMENTO

ELEMENTO MANDO

HORNO

ELEMENTO AJUSTE

SISTEMA PROCESO

DE AJUSTE SENSOR DE TEMPERATURA ELEMENTOS DE MEDIDA

TE

INDICADOR DE TEMPERATURA TI







3.2.- CIRCUITO DE REGULACIÓN. A este circuito se le denomina sistema de control de lazo cerrado.

• Estos sistemas tienen información ininterrumpidamente de las variables a controlar o regular.

• Comparan constantemente con la variable de referencia. • Definen la desviación producida. • Proporcionan la señal de corrección para que la variable de salida

se ajuste al valor deseado. Su diagrama de bloques: z PERTURBACIONES ENTRADA SALIDA X FLUJO DE VALOR DE SEÑAL CORRECCION Y E M w

ELEMENTO REGULADOR

MAGNITUD REFERENCIA

COMPARADOR

ELEMENTO AJUSTE

PROCESO

CONVERTIDOR DE MEDIDA

FLUJO DE ENERGIA







Ejemplo de control de temperatura de un horno en lazo cerrado: 4.- ESTRUCTURA DE UN SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO REGULADO. Teniendo en cuenta que es sistema de control de lazo cerrado, su diagrama de bloques será el dibujado anteriormente. Como la finalidad de esta documentación es poder controlar la temperatura de un sistema determinado, plantearemos el desarrollo para la siguiente aplicación: Mantener la temperatura de un horno eléctrico mediante el regulador Sipart DR21 de Siemens. 4.1.- DESCRIPCIÓN DE CADA BLOQUE. • PROCESO: Saber qué se quiere controlar y de qué tipo serán las

magnitudes.

Nuestro caso será mantener la temperatura de un horno eléctrico a un valor determinado, por lo tanto la magnitud a controlar será la temperatura.







• ACTUADOR: Se escogerá el elemento adecuado para realizar el

proceso. Como la finalidad es calentar, se elegirá una resistencia eléctrica.

También se escogerá un ventilador para ayudar a corregir la temperatura.

• CONVERTIDOR DE MEDIDA: El instrumento a utilizar dependerá

de la magnitud a medir. Como la magnitud a medir es temperatura, se escogerá una termo-resistencia del tipo PT100. Hay que tener en cuenta que la PT100 proporcionará diferentes valores de resistencia que irán a un convertidor/transmisor de señal para convertirla en una señal analógica estándar del tipo 0-20 mA, 4-20mA que pueda ser enviada a distancia sin pérdida de señal. En nuestro caso el Regulador suministrado lleva incorporado un convertidor tipo SITRANS TW con salida 0-20 mA.

• COMPARADOR: Es dónde se introduce el valor de referencia y

dará una señal de salida (error) en función de la diferencia con el valor de medida. Aquí se pone el valor de temperatura deseada que es el punto de consigna PC.

Hay que tener en cuenta que el comparador está dentro del Regulador.

• REGULADOR: Es el instrumento que realmente va a controlar y

regular el proceso hasta alcanzar el valor de temperatura deseado. Utilizaremos el regulador SIPART DR 21 de SIEMENS, y será el que proporcione la señal correctora a la resistencia diciéndole cuándo tiene que calentar. También dará señal de corrección al







ventilador para que la temperatura no se dispare y se controle antes.

5.- SISTEMAS DE REGULACIÓN. Una vez conocido el proceso y cómo se pretende controlar o regular, es necesario escoger el tipo de actuador y el regulador que se crean más adecuados para poder realizar los ajustes necesarios y que el sistema pueda responder eficazmente según unas especificaciones dadas. Intentaremos dar una idea sencilla de cómo realizar los ajustes necesarios a fin de que el sistema responda de manera eficaz y pueda controlar el proceso. Los diferentes modos de funcionamiento de un lazo de control pueden ser:

• Control Proporcional. • Control Proporcional + Integral. • Control Proporcional + Derivada. • Control Proporcional + Integral + Derivada.

5.1.- CONTROL PROPORCIONAL P. • Se caracteriza porque existe una relación proporcional lineal entre

la corrección efectuada y la desviación existente entre el valor medido y el valor deseado.

Se puede expresar mediante la siguiente fórmula:

C = K*D C = corrección K = ganancia D = desviación

• BP = 100/K. A menudo se expresa la sensibilidad de un regulador/controlador mediante el concepto de “Banda Proporcional BP”, que es la inversa de la ganancia K y se expresa







en porcentaje. Expresa el porcentaje que tiene que variar el valor de medida M alrededor del punto de consigna PC.

BP = 100/K

si BP = 100 %, la K = 1, resultando que: corrección = desviación si BP = 50 %, la K = 2, resultando que: corrección = 2*desviación si BP = 200 %, la K = 0,5, resultando que: corrección = 0,5*desviación

Veamos su representación gráfica:

BP=25% BP=50% 100% BP = 100% BP = 200% 75% 50% 25% 0%

SA

LID

A %

0% 25% 50% 75% 100% DESVIACIÓN %

si la salida del regulador controla por ejemplo una válvula, es importante observar que para una BP mayor de 100% la válvula nunca se podrá ni cerrar ni abriese del todo, y si la BP es demasiado pequeña hará que una mínima desviación provoque una carrera completa comportándose casi como un todo-nada. • Es de efecto instantáneo y enérgico, pero tarda más tiempo en

estabilizarse y presenta desviaciones permanentes que se denominan offset producido por las variaciones de carga del







proceso y es la diferencia entre el punto de consigna la respuesta del sistema.

• Si se aumenta mucho la ganancia K (provoca que disminuya la

BP), hará que se disminuya el error pero no lo anulará. Aumentarán las oscilaciones y el tiempo de respuesta y el sistema se volverá inestable.

• De cara a la práctica no es conveniente aumentar mucho la K ya que puede ser peligroso para el sistema.

• Para corregir las oscilaciones se irá disminuyendo la K (aumentará la BP) hasta que éstas desaparezcan. Si en este instante la BP es muy alta significa que éste tipo de control no es el más adecuado para dicho proceso.

5.2.- CONTROL PROPORCIONAL INTEGRAL PI.

• La acción integral hace que la salida del regulador varíe a una velocidad que es proporcional a la desviación o señal de error.

• Con el control PI primeramente se pierde rapidez frente a una variación y luego consigue una mejor respuesta para estabilizar al sistema. Es de acción lenta y progresiva.

• Corrige totalmente la desviación (offset) provocada por la acción proporcional.

• Consiste en ir aumentando en el tiempo la señal de corrección, repitiendo un número de veces por minuto la acción correctora propia del control proporcional.

• La ecuación resultante:

BP 1 1 BP * = Ti = TR 100 Ti TR 100 100 TR = Ti si K =100/BP TR = K * Ti BP







Ti = tiempo integral y cuanto menor sea más efecto tiene la acción integral.

TR= tiempo de reajuste. Es el tiempo que debe transcurrir para que la salida del regulador por efecto de la acción integral se iguale a la salida por efecto de la acción proporcional.

El Ti y el TR se expresan en minutos/repetición o segundos/repetición.

• Los reguladores PI sirven tanto para aplicaciones rápidas como

lentas . En el primer caso suele ser necesario ajustar BP en un valor alto y el TR en un valor bajo. En el segundo caso ocurre lo contrario. Si fuera necesario ajustar tanto BP como TR en valores altos nos indicaría que el proceso será difícil de regular.

5.3.- CONTROL PROPORCIONAL DERIVATIVO PD.

• Se caracteriza por generar una señal que no depende del valor absoluto del error sino de la velocidad de cambio del mismo en el tiempo.

• La señal tarda menos en llegar al punto de referencia, ya que la banda proporcional es más pequeña.

• Produce un efecto anticipativo, es decir tiende a corregir el error en el momento que detecta que éste tiende a cambiar, por lo tanto responde más rápidamente y acelera la respuesta.

• Gracias a la acción derivativa disminuye el número de oscilaciones ya que la constante de tiempo se hace más pequeña.

• La salida responde a la siguiente ecuación:

100 de 100 Y = e + TD si K = BP dt BP 1 1 de Si TA = TD Y = ( e + TA ) K K dt







TD = tiempo derivativo, y cuanto mayor sea más efecto tendrá la acción derivativa.

TA = tiempo de avance, y es el tiempo en que se avanza la salida por el efecto derivativo a la acción proporcional. Se expresa en “minutos de anticipación”y representa en minutos, el tiempo que la acción derivada se anticipa a la proporcional.

• La acción derivativa NO debe utilizarse en procesos en los que la

señal de medida tenga cambios bruscos porque puede producir oscilaciones repentinas. Por lo tanto se utilizará en procesos lentos.

5.4.- CONTROL PROPORCIONAL INTEGRAL DERIVATIVO PID.

• El regulador PID combina simultáneamente las tres acciones

anteriores y podrá efectuar una buena regulación de cualquier proceso.

• Las características se pueden resumir de la siguiente manera:

La acción proporcional varía la posición del actuador proporcionalmente a la desviación.

La acción integral varía la posición del actuador a una velocidad proporcional a la desviación y anula el offset.

La acción derivativa varía la posición del actuador proporcionalmente a la velocidad de cambio del valor de salida.

• Ajuste manual mediante el método Ziegler-Nichols. Cuando el proceso está a su temperatura normal de funcionamiento:

Poner el Tiempo Integral Ti a su máximo valor y el Derivativo a OFF.

Ignorar el hecho de que la temperatura pueda no coincidir exactamente con el punto de consigna.







Si la temperatura es estable, reducir la banda proporcional BP justo hasta que la temperatura empiece a oscilar. Si la temperatura ya está oscilando, aumentar la banda proporcional hasta que cese de oscilar. Permitir el tiempo suficiente entre cada ajuste para que se estabilice el lazo. Anotar el valor de la banda proporcional y el período de oscilación “T”

Ajustar los valores de los parámetros BP, Ti y Td de acuerdo con los cálculos dados en la siguiente tabla:

Tipo de control

Banda Proporcional

BP

Tiempo integral

Ti

Tiempo DerivativoTd

Solo Proporcional

2 x BP Muy alto OFF

Control P+I 2,2 x BP 0,8 x T OFF Control P+I+D 1,7 x BP 0,5 x T 0,12 x T

• Otra forma para el ajuste manual por tanteo ver apartado 6.5.

6.- CONTROL DE TEMPERATURA MEDIANTE REGULADOR SIPART DR21. El regulador es un aparato electrónico que, basándose en unos parámetros programables, estabiliza el valor de una variable física, que puede ser una presión, un caudal, un nivel, una temperatura… Para ello compara el valor real de la variable (llamada “X” o medida), con el valor deseado (llamado W o punto de consigna), cuantifica la diferencia existente entre ambas (error), y elabora la señal correctora (y) con la que podrá regular y estabilizar el proceso a la temperatura deseada.







6.1.-CONEXIONADO. La medida de temperatura se realizará con una Pt100 a 4 hilos. Este sensor se conecta a un transmisor de señal para poder convertirla en una señal analógica estándar del tipo 0-20 mA, ó 0-24 mA y que pueda ser enviada a distancia sin pérdida de señal. También se puede utilizar una Pt100 a 3 hilos, teniendo en cuenta que se tiene que puentear el borne 3 y 4, o una PT100 a 2 hilos, uniendo por un lado el borne 1 y 2 y por el otro el 3 y 4. El transmisor utilizado será el Convertidor SITRANS TW para montaje en perfil, y viene programado para enviar la señal analógica al valor de 0-20 mA que es la que llegará al regulador. Este dato es importantísimo, porque habrá que decirle al regulador de qué tipo será el sensor de temperatura y qué valores de intensidad le enviará el convertidor. Estos datos se colocarán en el regulador en el apartado 6.4.- configuración, en el nivel de selección “StrS”. Realizado por: Miguel A. González José L. Tortajada






El esquema de conexionado será el siguiente:

El regulador será el SIPART DR21, que mandará los pulsos de calentamiento a un relé de estado sólido, que a su vez alimentará con una tensión de 230V a la resistencia eléctrica de calentamiento, y para enfriar los pulsos se aplicarán a un ventilador.

También se ha colocado un interruptor a parte para poder controlarlo de forma independiente, por si en alguna ocasión se considera oportuno su utilización. Por ejemplo, generar una anomalía, perturbación, caso que se puede dar en la realidad, que mientras esté calentando la resistencia exista una pérdida de calor en el sistema, ya sea por fugas, deterioro de elementos o mal funcionamiento del proceso en un momento determinado, y entonces poder hacer que funcione simultáneamente el ventilador para ver cómo responde el regulador. Evidentemente, la respuesta estará condicionada por las características internas de los diferentes elementos utilizados, como por ejemplo la potencia de calentar y de enfriar.







El lazo de corriente está alimentado por el transmisor SITRANS, este ha sido programado mediante cable con un pc, indicándole que el sensor es una Pt100, que la señal será de 0-20 mA, y el rango de temperatura. El relé de estado sólido nos permite conectar una resistencia de gran potencia. Con el equipo de entrenamiento, al tener hechas las conexiones internamente entre transmisor y regulador, el montaje será el siguiente:







Miguel A. González José L. Tortajada



Realizado por:

6.2.-OPERACIÓN. En el catálogo de Siemens encontramos información precisa de que es cada uno de los indicadores y botones del regulador.




6.3.- RESETEADO DE PARÁMETROS: Realizado por: Miguel A. González José L. Tortajada






6.4.- CONFIGURACIÓN. Siguiendo el siguiente proceso, podemos cambiar los parámetros del regulador: Mantendremos los parámetros del ajuste de fábrica o lo que es lo mismo los parámetros después del reseteado, y variaremos solo los siguientes valores, teniendo en cuenta que son orientativos, puesto que dependerá de la características de los componentes que se hayan elegido: Realizado por: Miguel A. González José L. Tortajada






• OnPA: Lista de parámetros online. Parámetros que determinan el funcionamiento del proceso y pueden ser modificados sin limitar el servicio del regulador.

PARÁMETROS VALOR MINIMO VALOR MÁXIMO AJUSTE FÁBRICA

Ganancia proporcional cp

0,1

100

5

Tiempo de acción integral tn

1

9984

9984

Tiempo de acción derivativa tv

Off/1

2992

off

cp = Ganancia depende del proceso, un valor podría ser 3.000 tn = T. Integral depende del proceso, un valor podría ser 1000

msg. tv = T. Derivativo depende del proceso, un valor podría ser

20.00 msg Estos valores dependerán de los componentes que se hayan escogido.

• oFPA: Lista de parámetros offline. Parámetros que determinan funciones básicas: indicación valores límites... En este grupo, no variamos el valor de ningún parámetro.

• StrS: Conmutadores que determinan la estructura del aparato:

S2 = 1 (Calentar y enfriar) S3 = 0 (50 Hz) S4 = 1 (Asigna entrada 0-20 mA. Con MUF) S5 = 0 (entrada AL2) S10 = 0 (ºC) S15 = 1 (Asigna salida 4-20 mA.) S56 = 1 (asigna magnitud a la salida)







Comprobar variando el punto de consigna que el regulador se estabiliza en la nueva temperatura pedida, sin oscilaciones y en el tiempo más breve posible.

6.5.- AJUSTE MANUAL DE UN REGULADOR PID. K (Ganancia) = 100 / BP (Banda proporcional) TR (Tiempo de reajuste) = (100 / BP) TI (Tiempo integral) TA (Tiempo de avance) = (BP / 100) TD (Tiempo derivativo)

1. Inicialmente se ajusta BP y TR en los valores más altos, y TD a “off” o a un valor mínimo. Observaremos un error elevado y una cierta tendencia a anularse por la pequeña acción integral.

2. Se va reduciendo BP hasta que el proceso empiece a oscilar (BP4

en el dibujo). Nos quedamos con el valor de BP anterior (BP3 en el dibujo)

3. Disminuimos TR y provocamos un cambio en la consigna para ver cómo evoluciona la medida hasta alcanzarla. Una vez estabilizada, volvemos a disminuir TR y observamos la variación de M, cambiando en cada caso la consigna a un nuevo valor. Observamos que a medida que TR disminuye el proceso se hace más rápido y tiende a oscilar más.

4. Fijamos TR de forma que la oscilación sea pequeña y que el tiempo

de recuperación sea adecuado.







5. Ir aumentando TD y observando la respuesta. Si vemos que va

mejorando seguimos aumentando TD, hasta que no sea así. Si aún con TD muy pequeño, la respuesta empeora, se elimina la acción derivativa y nos quedamos con un regulador PI.

M

t

BP1 BP2 BP3 BP4 BP3 TR1 TR2 TR3 TR4

PC1

PC2

PC3

PC4

PC5

6. Si se ha dejado la acción derivativa, se debe intentar reducir algo más BP y TR.

7.- CONSTRUCCIÓN DE UNA MAQUETA PARA TEMPERATURAS. Creemos que es importante para realizar mediciones de temperatura tener una maqueta, con la que los alumnos puedan practicar el cableado del lazo de una manera rápida y sin riesgo.







Para ello sobre una estructura metálica colocamos los componentes: una resistencia eléctrica, un ventilador, un relé de estado sólido, un termómetro digital, y los soportes de una placa de baquelita; sobre la que se instalan los conectores rápidos, la entrada para el sensor (PT100), y el indicador del termómetro digital. También se ha colocado un interruptor para poder controlarlo de forma independiente, por si en alguna ocasión se considera oportuno su utilización. Por ejemplo, generar una anomalía, perturbación, caso que se puede dar en la realidad, que mientras esté calentando la resistencia exista una pérdida de calor en el sistema, ya sea por fugas, deterioro de elementos o mal funcionamiento del proceso en un momento determinado, y entonces poder hacer que funcione simultáneamente el ventilador para ver cómo responde el regulador. Evidentemente, la respuesta estará condicionada por las características internas de los diferentes elementos utilizados, como por ejemplo la potencia de calentar y de enfriar. Los conectores tendrán la siguiente función: Entrada sensor Interruptor Alimentación 230V. Pulsos 24V. cc para enfriar Pulsos 24V. cc para calentar Termómetro digital Realizado por: Miguel A. González José L. Tortajada






Su esquema para el lazo de control es el siguiente: V = 230V/50 Hz 50-100% 0-50% CALENTAR Y1 Y2 ENFRIAR ºC V CONSIGNA V MEDIDO W 0-20mA M

TIC

M

TT

RESISTENCIA SCR

El esquema de montaje quedaría tal como se describió anteriormente:







Si no encontráramos una resistencia que nos guste, podemos unir una punta de soldador a un radiador electrónico. 8.- OTRAS APLICACIONES DE REGULACIÓN.

Serviría para ver cómo otros sistemas se regulan más rápidamente en función de los parámetros colocados, ya que un sistema que regule temperaturas es lento de controlar.

8.1.- CONTROL DE CAUDAL. Otra posible práctica seria configurar y seleccionar los parámetros para utilizar el regulador en un control de caudal. Para ello extraemos el regulador de su caja portadora y lo colocamos en un soporte de metacrilato, que incluirá los conectores rápidos para poder realizar prácticas de conexión del lazo. La conexión posterior al panel, será la siguiente:


IES

121110 9 8 7 6 5 4 3 2 1

SEP COMTE DE RIUS Fecha: 18/01/2007 Versión: 2.1

Página: 26/29 Fichero: Sipart




Para poder realizar esta práctica necesitamos montar una maqueta que incluya un depósito, una bomba de agua centrífuga, una placa orificio, y una válvula con posicionador o un I/P. Siendo el I/P un convertidor de señal eléctrica en neumática, convirtiendo la señal de 4-20mA que le envía el controlador en una señal por ejemplo de 3-15 PSI. Hay que tener en cuenta que el convertidor de señal I/P tiene que estar alimentado a una presión de 20 PSI. El esquema será el siguiente:

La placa orificio se conecta mediante dos tubos al transmisor. La señal de entrada del transmisor, la medida de caudal se conecta así:







La salida del regulador para actuar sobre la válvula es activa, no necesita alimentación suplementaria. Por lo tanto unimos directamente la salida del regulador 10:A0, con el polo positivo del I/P o del posicionador de la válvula; y 11:GND con el negativo. Una vez conectado pasamos a su programación: Partiendo del ajuste de fábrica variaremos los siguientes parámetros:

• StrS: Conmutadores que determinan la estructura del aparato: S2 = 0 (regulador tipo K) S3 = 0 (50 Hz) S4 = 3 (Asigna entrada 0-20 mA. Con MUF) S11 = 1 (Hace la raíz cuadrada) S15 = 1 (Asigna salida 4-20 mA.) S56 = 1 (asigna magnitud a la salida)

Para ajustar los parámetros de ganancia, tiempo integral y tiempo derivativo, hacemos lo siguiente:







Ponemos tn (t. integral) a un valor muy alto, por ejemplo 2000. Desactivamos tv (t. derivativo) bajamos su valor hasta que aparezca OFF. Le damos un valor alto a cp (ganancia) por ejemplo de 10, y cuando está circulando el agua por la placa orificio, vamos reduciendo su valor hasta que empiece a oscilar. Mantenemos como bueno el valor de cp antes de que se produjesen las oscilaciones. Reducimos tn y provocamos un cambio en el punto de consigna, para ver como el regulador reduce el error. Repetimos esta última operación varias veces, hasta que la reducción del error será tan rápida que producirá oscilación. Tomamos el valor que nos parezca oportuno para tn. Produciendo cambios en la consigna aumentaremos tv, si la respuesta mejora seguiremos aumentando y si no mejora o empeora (que es lo más habitual) lo anularemos. Cada maqueta, dependiendo de sus características físicas particulares tendrá unos valores adecuados. En la nuestra serían:

Cp = Ganancia depende del proceso, un valor podía ser 0.800 tn = T. Integral depende del proceso, un valor podía ser 2.000

msg. Tv = T. Derivativo se anula, llevándolo a OFF.




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