Control de Proceso y Sistemas de Control

CONTROL DE PROCESO: Controla variables (P, T, Caudal)

SIST DE CONTROL: Conjunto de elementos que hace que otro proceso permanezca fiel al programa establecido

SEÑAL: Magnitud física variable que puede ser representada en una señal eléctrica

Tipos:

• Analógica: Número infinito de variaciones continuas en el tiempo
• Digital: Número finito de variaciones discretas de valores en el tiempo
• Digital Binaria: Dos valores, 1 y 0 (GRÁFICOS)

CONCEPTO DE SISTEMAS: Combinación de componentes que trabajan juntos para cumplir un mismo objetivo. Ejemplo: Heladera

Entradas (u) ______ (Sistema) ______ Salida (y)

MODELO DE SISTEMA: Ayuda a entender el funcionamiento de un sistema (Placa electrónica, Modelo matemático)

FUNCION DE TRANSFERENCIA: Cociente entre la entrada U y la salida Y = Señal G(s)

TIPOS DE CONTROL:

• Manual: El operador aplica las correcciones necesarias
• Automático: La corrección se realiza sin operador y es cableada
• Programada: Solución programada, se puede modificar

LAZO ABIERTO: Ninguna variable tiene efecto sobre el control. NO HAY REALIMENTACIÓN. Cualquier perturbación desestabiliza el sistema sin que este pueda responder

LAZO CERRADO: Las variables afectan al control del sistema. HAY REALIMENTACIÓN. Las variaciones son medidas y el controlador modifica la señal de control

ELEMENTOS DE UN SISTEMA DE CONTROL: Controlador - Variables para actuar - Proceso - Transmisor

ELEMENTOS DE UN SISTEMA DE MEDIDA:

Sensor primario: Mide el valor de una PV y toma una salida proporcional a esta utilizando poca energía para no producir un error en el sistema

Transductor: Transforma la magnitud medida por el sensor en una señal eléctrica

Transmisor: Convierte, acondiciona y normaliza la señal para ser procesada

TIPOS DE SENSORES:

• Por principio físico: Resistivo, Capacitivo, Inductivo, Piezoresistivo, Fotovoltaico, Electromagnético, Termomagnético, Piezoeléctrico
• Por la salida: Eléctrica (Activos, Pasivos), Mecánica
• Por la magnitud a medir: Temperatura, Presión, Caudal, Velocidad, Posición

ELEMENTOS FINALES DE CONTROL: ACTUADORES

Eléctricos (Relé, Solenoides, Motores CC y CA, Motores paso a paso)

Hidráulicos o neumáticos (Válvulas neumáticas, Válvulas de solenoides, Cilindros y válvulas piloto, Motores)

SISTEMAS ACTUALES DE CONTROL:

CLÁSICO: Control de dos posiciones (todo o nada), Proporcional de tiempo variable (PWM), Proporcional, Proporcional + Integral (PI), Proporcional + Derivado (PD), Proporcional + Integral + Derivado (PID)

En cascada, Con aprendizaje, Por lógica difusa, Digital directo (DDC), Supervisor (SPC y SCADA), Distribuida (SCD), Control jerarquizado

CLÁSICO: DOS POSICIONES: Ejemplo: Horno eléctrico. Este modo es el más elemental y consiste en activar el mando de calentamiento cuando la temperatura está por debajo de la temperatura deseada (SP) y luego desactivarlo cuando la temperatura esté por arriba. Señal binaria (on-off)

CONTROL PWM: Para poder controlar la temperatura con menos variación, se debe entregar al horno una potencia gradual. El control entrega una potencia que varía proporcional al error. Por ejemplo, si hace falta 250W de 1000W, es decir, el 25%, bastaría con tener 1 segundo activado y 3 segundos desactivado

DIFERENCIA ENTRE ON-OFF/TODO NADA (TN) Y PWM: En todo o nada no se puede manejar el ciclo, su ancho y tiene frecuencia fija. En PWM tiene una frecuencia fija y puede manejar su ancho de ciclo

CONTROL PROPORCIONAL: Entrega una potencia que varía proporcional al error. Factores: Temperatura deseada, banda proporcional (Pb) - Tolerancia del SP

CONTROL PD: Acción de velocidad. Es un control al que se le agrega la capacidad de considerar también la velocidad de acción de la variable. De esta forma, se puede "adelantar" la acción de control de mando de salida para obtener así una temperatura más estable. Por ejemplo, si la temperatura está por debajo del SP pero sube rápidamente y hay riesgo de exceder el SP, entonces el control se adelanta y disminuye la temperatura

CONTROL PI: Control proporcional + acción integral. Este corrige tomando en cuenta la magnitud del error y el tiempo que este ha permanecido. Por ello, se le programa al control una constante I que es la cantidad de veces que aumenta la acción proporcional por segundo

CONTROL PID: El lector debe estar preguntándose cómo elegir los valores de los parámetros Pb, D, I que debe introducir en su controlador PID

CONTROL DE APRENDIZAJE: Ejemplo: Caldera con sistema experto. Sería una caldera sensorada. Su fin es aprender del operador y de sus elecciones ante las circunstancias. Sensa y estudia las reacciones del operario

CONTROL LÓGICA DIFUSA: Pensamientos y razonamientos humanos (temperatura de una pieza y velocidad de un ventilador)

SPC Y SCADA: Supervisado por una computadora central