Definiciones Clave y Estructura de los Lazos de Control

Conceptos Fundamentales en Sistemas de Control

Definiciones Básicas

• PLANTA: Conjunto de piezas y componentes que tienen un objetivo determinado.
• PROCESO: Conjunto de operaciones que suceden para obtener un fin determinado.
• SISTEMA: Conjunto de elementos y dispositivos que actúan para realizar un control.
• PERTURBACIONES: Señales indeseadas que intervienen en el funcionamiento del sistema. Pueden ser internas (si se generan dentro del sistema) o externas. Constituyen una señal de entrada.
• ENTRADA DE MANDO (Señal Excitadora): Señal excitadora del sistema que es independiente del mismo.
• SELECTOR DE REFERENCIA: Elemento que se coloca para tener una referencia. Es la unidad que establece el valor de la entrada de referencia. Se calibra en función del valor deseado en la salida del sistema.
• ENTRADA DE REFERENCIA: Señal producida por el selector de referencia.
• SALIDA (Variable Gobernada): Cantidad que debe mantenerse en un valor fijado de antemano. Se considera la variable gobernada.
• SEÑAL ACTIVA (Señal de Error): Señal que es la diferencia entre la señal de referencia y la señal realimentada.
• SISTEMA DE BUCLE CERRADO: Sistema en el que la salida afecta la entrada, de tal manera que mantiene el valor de salida deseado.

Componentes Clave del Sistema de Control

El controlador o regulador es el elemento que dota de personalidad al sistema de control.

Elementos de Regulación y Actuación

• Elemento de Control y Regulación (El Cerebro)

  Es el cerebro de un bucle de control, encargado de comparar una variable física con el valor deseado. Puede actuar para anular algún error.

• Unidad de Control o Controlador

  Se encarga de analizar la información que le envían los sensores, tomar decisiones y dar órdenes.

• Señales de Control o Activa (Acción de Potencia)

  Gobiernan las acciones de potencia que actúan sobre equipos, plantas o procesos. Llevan a cabo el aporte energético sobre el sistema. Son producidas a partir de las señales de referencia y de realimentación.

Elementos de Medición y Conversión

• Transductores

  Transmiten información de su entrada a su salida, adoptando un tipo de energía más conveniente para ser utilizada. Se utilizan en aplicaciones industriales para convertir una señal de cualquier naturaleza en eléctrica.

• Señal de Referencia Adaptada

  Es adaptada para ser comparada en el detector de error o comparador con la señal de realimentación.

• Captadores

  Es un transductor colocado en un lugar distinto del sistema. Su misión es captar información, en lugar de reaccionar a una determinada señal de mando. Recibe la información de la señal de salida y tiene como salida la señal de retroalimentación.

• Señales de Realimentación

  Producidas por sensores, intervienen en el proceso, equipo, planta o sistema. Estos convierten información física real en una señal de realimentación que es utilizada para supervisar y controlar el sistema.

• Sensores

  Dispositivos que captan información del medio y son capaces de traducir y transmitir esa información a un elemento controlado.

  Tipos de Sensores

  • Digitales: La señal de salida solo tiene dos posibles estados: bajos y altos.
  • Analógicos: La señal de salida se modifica proporcionalmente a la señal de entrada.
  • Inductivos: Utilizan un campo magnético que se modifica según la distancia a la que se encuentra un objeto metálico.
  • Capacitivos: Emplean un campo eléctrico que se modifica según la distancia a la que se encuentra el objeto.

• Comparadores

  Tienen la misión de proporcionar la señal que informa de la diferencia entre la señal de salida deseada y la que se obtiene.

Control Automático y Comportamiento Dinámico

El Control Automático es esencial en operaciones industriales como el control de presión, temperatura, etc. Estudia el comportamiento dinámico de un sistema frente a órdenes de mando o perturbaciones.

Sistemas de Control: Lazo Abierto vs. Lazo Cerrado

Sistema de Control en Lazo Abierto

Son sistemas en los que la salida no tiene efecto sobre la acción de control. La señal de salida no tiene influencia sobre la señal de entrada. Aquí es importante la variable de tiempo.

Sistema de Control en Lazo Cerrado (Realimentado)

Resulta más conveniente referenciar la señal o variable controladora e intervenir en la cadena de mando para que la variable controlada se parezca lo más posible a la señal de referencia dada por la señal de mando. Por esto es necesario realizar una realimentación de la variable de salida a la entrada. En este sistema existe una realimentación de la señal de salida.