Conceptos Esenciales en Sistemas de Control y Automatización Industrial
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Fundamentos de Sistemas de Control Automático
Un sistema automático de control es un conjunto de componentes físicos conectados o relacionados entre sí, de manera que regulan o dirigen su actuación por sí mismos, es decir, sin intervención de agentes exteriores (incluido el factor humano), corrigiendo además los posibles errores que se presenten en su funcionamiento.
Conceptos Clave en Control de Procesos
La función de transferencia de un sistema, G(s), es el cociente entre la transformada de Laplace de la señal de salida C(s) y la transformada de Laplace de la señal de entrada R(s). Las características de la función de transferencia dependen únicamente de las propiedades físicas de los componentes del sistema, no de la señal de entrada aplicada.
Un sistema estable es aquel que permanece en reposo a no ser que se excite por una fuente externa y, en tal caso, volverá al reposo una vez que desaparezcan las excitaciones. La estabilidad se puede definir de las siguientes formas:
- Un sistema es estable si su respuesta al impulso tiende a cero a medida que el tiempo tiende a infinito.
- Un sistema es estable si una entrada limitada produce una salida limitada.
La realimentación es la operación que, en presencia de perturbaciones, tiende a reducir la diferencia entre la salida y la entrada de referencia utilizando la diferencia entre ellas como parámetro de control.
Componentes Esenciales de un Sistema de Control
El regulador o controlador es el cerebro del sistema, el encargado de comparar una variable física con el valor deseado, interpretar el error o desviación y actuar para intentar anular dicho error. Mientras que la variable a controlar se mantenga en el valor previsto, el controlador o regulador no variará su señal de actuación sobre los elementos finales.
El transductor o captador es un dispositivo que adapta un tipo de magnitud física a otra.
El comparador o detector de error proporciona la diferencia entre la señal de salida deseada (entrada de consigna) y la obtenida realmente.
El accionador o actuador es el elemento que actúa sobre el proceso según la señal de mando que reciba del regulador o controlador.
Tipos de Controladores Industriales
Cuando en un controlador de acción proporcional se presenta una desviación entre la señal de consigna y el valor real, el elemento final se modifica en una cantidad proporcional al error.
Mientras el controlador proporcional es independiente del tiempo y su salida varía únicamente en función de las variaciones de la señal de error, el controlador de acción integral varía según la desviación de la señal de salida y el tiempo durante el que esta desviación se mantiene.
Los controladores de acción diferencial suministran una acción de control proporcional a la derivada de la señal de error. La salida se aplica durante un determinado tiempo en función de la variación de la medición con respecto al tiempo.
Sensores y Transductores Comunes en Automatización
Transductor inductivo y capacitivo.
El interruptor final de carrera determina la posición de un objeto o pieza móvil.
El ultrasonido se refiere a vibraciones en un medio material cuya frecuencia es superior a la perceptible por el oído humano.
El radar es un sistema para detectar, mediante el empleo de ondas electromagnéticas, la presencia y la distancia a la que se encuentran objetos que interceptan su propagación.
El termistor es un resistor variable con la temperatura, pudiendo ser de tipo PTC (Coeficiente de Temperatura Positivo) o NTC (Coeficiente de Temperatura Negativo).
El termopar consiste en la unión de dos metales distintos para cerrar un circuito. Genera una diferencia de potencial en función del aumento de temperatura.
La célula fotoeléctrica o LDR (Light Dependent Resistor) es una célula fotorresistiva cuya resistencia eléctrica depende de la luz que incida sobre ella por unidad de superficie.