control de procesos [modo de compatibilidad

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  • 7/21/2019 CONTROL DE PROCESOS [Modo de compatibilidad

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    INTRODUCCIN AL CONTROL DEPROCESOS

    PROYECTO MECATRONICO II

    Ing. Marcelo Quispe Ccachuco

  • 7/21/2019 CONTROL DE PROCESOS [Modo de compatibilidad

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    INTRODUCCION A SISTEMAS DECONTROL / MQC

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    INTRODUCCIN

    La Ingeniera de Control tiene por objetivo comprender y controlarprocesos con el fin de proporcionar productos y servicioseconmicos tiles para la sociedad.

    Se basa en los fundamentos de la teora de la realimentacin y elanlisis de sistemas lineales, e integra los conceptos de las teorasde redes y de comunicacin.

    El control de un proceso industrial por medios automticos en lugarde manuales se conoce como automatizacin. Este concepto esbsico para las industrias con el fin de mejorar su productividad sindescuido del medio ambiente.

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    DISEO DE SISTEMAS DE CONTROL

    El diseo es un proceso en el que el anlisis y la creatividaddesempean un papel fundamental.

    Diseo es el proceso de concebir o inventar las formas, partes y

    detalles de un sistema para lograr un objetivo especfico. Un factor importante en un diseo realista es el tiempo, lo cual es

    una ventaja competitiva.

    Las herramientas de software permiten realizar diseos realizablese implementables en el menor tiempo.

    El procedimiento de diseo es iterativo y flexible.

    A continuacin se presentan los pasos a seguir.

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    DEFINICIN DEL PROBLEMA

    ESPECIFICACIONES DE DISEO

    MODELADO

    DISEO DEL CONTROLADOR

    SIMULACIN

    ELECCIN DE LA TECNOLOGA

    IMPLEMENTACIN

    TEST

    EXPLOTACIN

    PROCESO DE DISEO DE SIST. DE CONTROL

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    DEFINICIN DEL PROBLEMA

    Comprensin general del problema. Conocimiento de la fsica del proceso. Anlisis de datos del proceso. Contexto del proceso: De que otros

    procesos depende y en cuales influye.

    Tipos de variables y sus caractersticas:

    Variables a controlar.

    Variables sobre las que actuar para llevar al proceso alcomportamiento deseado. Perturbaciones que pueden presentarse.

    Aspectos econmicos, sociales, ambientales.

    DEFINICIN DEL PROBLEMA

    ESPECIFICACIONESDE DISEO

    MODELADO

    DISEO DEL CONTROLADOR

    SIMULACIN

    ELECCIN DE LATECNOLOGA

    IMPLEMENTACIN

    TEST

    EXPLOTACIN

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    ESPECIFICACIONES DE DISEO

    Definiciones de las especificaciones. Objetivo del sistema de control.

    Rangos de accin del sistema de control

    (tiempos, errores, caractersticas de frecuencia)

    Traducir las especificaciones a la terminologa del ControlAutomtico: Especificaciones temporales ( tiempos de establecimiento,de retardo, de pico mximo, ndices de funcionamiento,

    porcentaje de sobreimpulso, entre otros). Especificaciones frecuenciales ( ancho de banda, mrgenes

    de ganancia y de fase, etc.). Error estacionario.

    DEFINICIN DEL PROBLEMA

    ESPECIFICACIONES

    DE DISEO

    MODELADO

    DISEO DEL CONTROLADOR

    SIMULACIN

    ELECCIN DE LATECNOLOGA

    IMPLEMENTACIN

    TEST

    EXPLOTACIN

  • 7/21/2019 CONTROL DE PROCESOS [Modo de compatibilidad

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    MODELADO

    Suposiciones vlidas de trabajo delproceso ( clculo del estado de operacin ).

    Obtencin de un modelo simplificadoapto para aplicar las tcnicas de diseo(generalmente aplicando tcnicas de simulacin.

    Mediante aplicacin de leyes fsicas y/o tcnicas deidentificacin.

    Validacin previa del modelo ( mediante simulacin ).

    DEFINICIN DEL PROBLEMA

    ESPECIFICACIONES

    DE DISEO

    MODELADO

    DISEO DEL CONTROLADOR

    SIMULACIN

    ELECCIN DE LATECNOLOGA

    IMPLEMENTACIN

    TEST

    EXPLOTACIN

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    DISEO DEL CONTROLADOR

    Tcnicas de diseo: Sistemas de regulacin y/o seguimiento

    Lugar de las races.

    Tcnicas en el dominio de la frecuencia.

    PID emprico ( Ziegler Nichols, prueba y error, etc ).

    Variables de estado: control ptimo, adaptivo, etc.

    Sistemas de control secuencial

    Tcnicas combinacionales.

    GRAFCET.

    Anlisis de sensibilidad a variacin de parmetros y pert. exter.

    DEFINICIN DEL PROBLEMA

    ESPECIFICACIONES

    DE DISEO

    MODELADO

    DISEO DEL CONTROLADOR

    SIMULACIN

    ELECCIN DE LATECNOLOGA

    IMPLEMENTACIN

    TEST

    EXPLOTACIN

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    SIMULACIN

    Construccin de un modelo en el computadormediante software como MATLAB ( Simulink,Control System, State Flow, Identification, ), ocomo LabVIEW ( Control Design, Simulation,Identification, ). El modelo debe incluir efectos no

    tomados en cuenta en el diseo del controlador,como no linealidades, saturaciones, ruido,variaciones en las condiciones del entorno.

    Optimizacin: Mediante la simulacin se puedenajustar algunos parmetros del controlador ( ajustefino ) a fin de mejorar el funcionamiento.

    De ser necesario replantear de las cuatro primerasetapas, las que fueran convenientes.

    DEFINICIN DEL PROBLEMA

    ESPECIFICACIONES

    DE DISEO

    MODELADO

    DISEO DEL CONTROLADOR

    SIMULACIN

    ELECCIN DE LATECNOLOGA

    IMPLEMENTACIN

    TEST

    EXPLOTACIN

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    ELECCIN DE LA TECNOLOGA

    Sensores: Tecnologa: elctricos, mecnicos, pticos,

    ultrasonidos, Caractersticas: linealidad, precisin,

    constante de tiempo, Economa: precio, disponibilidad, mantenimiento,

    Actuadores: Tecnologa: elctricos, neumticos, hidrulicos, Caractersticas: potencia, fiabilidad, durabilidad, Economa: precio, disponibilidad, mantenimiento,

    Controlador: Sistemas de regulacin: mecnicos, electrnicos, tecnologa

    programada (microcontrolador, microprocesador, DSP). Sistemas de control secuencial: con lgica cableada (puertas

    lgicas), tecnologa programada (PLC, microcontrolador).

    DEFINICIN DEL PROBLEMA

    ESPECIFICACIONES

    DE DISEO

    MODELADO

    DISEO DEL CONTROLADOR

    SIMULACIN

    ELECCIN DE LATECNOLOGA

    IMPLEMENTACIN

    TEST

    EXPLOTACIN

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    IMPLEMENTACIN

    Entorno de trabajo: Ruidos y perturbaciones. Tipo de cableado. Protecciones (agua, trmica, corrosin).

    Ubicacin y orientacin de equipos.

    Consideraciones medioambientales.

    De ser necesario replantear la etapa anterior.

    DEFINICIN DEL PROBLEMA

    ESPECIFICACIONES

    DE DISEO

    MODELADO

    DISEO DEL CONTROLADOR

    SIMULACIN

    ELECCIN DE LATECNOLOGA

    IMPLEMENTACIN

    TEST

    EXPLOTACIN

    INTRODUCCION A SISTEMAS DECONTROL / MQC

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    TEST

    Verificacin del rendimiento del prototipo.

    Pueden encontrarse modos de funcionamiento

    insospechados, debido a que la simulacin nocoincide exactamente con la realidad.

    De ser necesario replantear de las cuatro primeras etapas, las

    que fueran convenientes.

    DEFINICIN DEL PROBLEMA

    ESPECIFICACIONES

    DE DISEO

    MODELADO

    DISEO DEL CONTROLADOR

    SIMULACIN

    ELECCIN DE LATECNOLOGA

    IMPLEMENTACIN

    TEST

    EXPLOTACIN

    INTRODUCCION A SISTEMAS DECONTROL / MQC

  • 7/21/2019 CONTROL DE PROCESOS [Modo de compatibilidad

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    EXPLOTACIN

    En esta etapa se prueba al sistema en modocontinuado, permitiendo obtenerse: Estadsticas de uso Desgastes, deterioros paulatinos, tendencias Fatiga trmica, mecnica, elctrica,

    Ergonoma.

    De ser necesario replantear de las cuatro primeras etapas, lasque fueran convenientes.

    DEFINICIN DEL PROBLEMA

    ESPECIFICACIONES

    DE DISEO

    MODELADO

    DISEO DEL CONTROLADOR

    SIMULACIN

    ELECCIN DE LATECNOLOGA

    IMPLEMENTACIN

    TEST

    EXPLOTACIN

    INTRODUCCION A SISTEMAS DECONTROL / MQC

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    P&ID

    En instrumentacin y control, se emplea un sistemaespecial de smbolos con el objeto de transmitir deuna forma ms fcil y especfica la informacin. Estoes indispensable en el diseo, seleccin, operacin y

    mantenimiento de los sistemas de control.

    Un sistema de smbolos ha sido estandarizado por laISA (Sociedad de Instrumentistas de Amrica). Lasiguiente informacin es de la norma: ANSI/ISA-S5.1-1984(R 1992).

    INTRODUCCION A SISTEMAS DECONTROL / MQC

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    Las caractersticas generales de esta norma son las

    siguientes:

    a. Cada instrumento se identifica con un sistema de

    letras que lo clasifica funcionalmente y nmeros que

    identifican el lazo a que pertenece.

    b. Las letras de identificacin se subdividen en:

    -Primeras letras: identifican la variable medida con

    que se relaciona el instrumento.-Letras sucesivas: se refieren a la funcin que realiza

    el instrumento.

    INTRODUCCION A SISTEMAS DECONTROL / MQC

  • 7/21/2019 CONTROL DE PROCESOS [Modo de compatibilidad

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    INTRODUCCION A SISTEMAS DECONTROL / MQC 16

    c. Los lazos de instrumentos se identifican con una

    secuencia de nmeros que puede comenzar por el 1 o

    por cualquier nmero que incorpora informacin del

    rea de la planta a que pertenece el lazo (ejemplo: el

    lazo 401 puede significar que pertenece al rea 4).

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    Primeras Letras Letras SucesivasVariable medida Letra de

    modificacin

    Funcin de lectura

    pasiva

    Funcin de salida Letra de

    modificacin

    A Anlisis Alarma

    B Llama Libre Libre Libre

    C Conductividad Control

    D Densidad o pesoespecfico

    Diferencial

    E Tensin (fem) Elemento primario

    F Caudal Relacin

    G Calibre Vidrio

    H Manual Alto

    I Corriente elctrica Indicador

    J Potencia Exploracin

    K Tiempo Estacin de

    control

    INTRODUCCION A SISTEMAS DECONTROL / MQC

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    L Nivel Luz piloto Bajo

    M Humedad Medio o

    intermedio

    N Libre Libre Libre Libre

    O Libre Orificio

    P Presin o vaco Punto de prueba

    Q Cantidad Integracin

    R Radiactividad Registro

    S Velocidad o frecuencia Seguridad Interruptor

    T Temperatura Transmisor

    U Multivariable Multifuncin Multifuncin Multifuncin

    V Viscosidad Vlvula

    W Peso o fuerza Vaina

    X Sin clasificar Sin clasificar Sin clasificar Sin clasificar

    Y Libre Rel o computador

    Z Posicin Elemento final de

    control sin clasif.

    INTRODUCCION A SISTEMAS DECONTROL / MQC

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    Montado enTablero

    Normalmenteaccesible al

    operador

    Montado enCampo

    UbicacinAuxiliar.

    Normalmenteaccesible aloperador.

    Instrumento Discreto oAislado

    Display compartido,Control compartido.

    Funcin de Computadora

    Control LgicoProgramable

    SIMBOLOS GENERAL DE LAINSTRUMENTACIN

    INTRODUCCION A SISTEMAS DECONTROL / MQC

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    Instrumento Discreto

    Funcin de Computadora

    Control Lgico Programable

    Las lneas punteadas indican que el instrumento esta

    mondado en la parte posterior del panel el cual no esaccesible al operador

    INTRODUCCION A SISTEMAS DECONTROL / MQC

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    La identificacin funcional de un instrumento esta hecha de acuerdo a su funcin y no a su construccin. Un registrador dediferencia de presin usado para medir flujo se identifica comoFR; un indicador de presin y un switch actuado a presinconectado a la salida de un transmisor de nivel neumtico estn identificados porLIy LS, respectivamente.

    En un lazo de instrumentos, la primera letra de una identificacin funcional es seleccionada de acuerdo a la medida y a lavariable inicial y no de acuerdo a la variable manipulada. Una vlvula de control vara el flujo de acuerdo a lo dictaminadopor un controlador de nivel, esto es una LV.

    INTRODUCCION A SISTEMAS DECONTROL / MQC

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    NMERO DE IDENTIFICACIN DE LOS INSTRUMENTOSO TAG

    NUMERO DE IDENTIFICACION TIPICO ( NUMERO TAG)TIC 103T 103103TICT

    IC

    Identificacin del instrumento o nmero de etiqueta Identificacin de lazo Nmero de lazo Identificacin de funciones Primera letra

    Letras SucesivasNUMERO DE IDENTIFICACION EXPANDIDO

    10-PAH-5A10A

    Nmero de etiqueta Prefijo opcional Sufijo opcional

    Nota: Los guiones son optativos como separadores.

    Cada instrumento o funcin para ser designada est diseada porun cdigo alfanumrico o etiquetas con nmeros. La parte deidentificacin del lazo del nmero de etiqueta generalmente escomn a todos los instrumentos o funciones del lazo. Un sufijo oprefijo puede ser agregado para completar la identificacin.

  • 7/21/2019 CONTROL DE PROCESOS [Modo de compatibilidad

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    SMBOLOS DE LNEAS

    Conexin a proceso, enlace mecnico, o

    alimentacin de instrumentos.

    Seal Elctrica

    Seal Hidrulica

    Seal Neumtica

    Seal electromagntica o snica (guiada)

    Seal electromagntica o snica (noguiada)

    Seal neumtica binaria

    INTRODUCCION A SISTEMAS DECONTROL / MQC

  • 7/21/2019 CONTROL DE PROCESOS [Modo de compatibilidad

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    INTRODUCCION A SISTEMAS DECONTROL / MQC 24

    SMBOLOS DE LNEAS

    Seal elctrica binaria

    Tubo capilar

    Enlace de sistema interno (software o

    enlace de informacin)

    Enlace mecnico

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    INTRODUCCION A SISTEMAS DECONTROL / MQC 25

    ABREVIATURAS SUGERIDAS PARA EL TIPO DEALIMENTACIN

    AS Alimentacin de aire. ES Alimentacin elctrica.

    GS Alimentacin de gas. HS Alimentacin hidrulica NS Alimentacin de nitrgeno. SS Alimentacin de vapor. WS Alimentacin de agua.

  • 7/21/2019 CONTROL DE PROCESOS [Modo de compatibilidad

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    INTRODUCCION A SISTEMAS DECONTROL / MQC 26

    DESIGNACIN DE BLOQUE DE FUNCIONES

    TABLA 3

  • 7/21/2019 CONTROL DE PROCESOS [Modo de compatibilidad

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    INTRODUCCION A SISTEMAS DECONTROL / MQC 29

    El FT101 representa un

    transmisor de flujo, montado enel campo, conectado por sealeselctricas (lnea punteada) con uncontrolador indicador de flujo

    FIC101 localizado en uncontrol/display compartido.

    Una extraccin de la razcuadrada de la seal de entradaes aplicada como parte de lafuncionalidad del FIC101.

    EJEMPLO

  • 7/21/2019 CONTROL DE PROCESOS [Modo de compatibilidad

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    INTRODUCCION A SISTEMAS DECONTROL / MQC 30

    La salida del FIC101 es una sealelctrica que va a TY101 que es unaseal neumtica (lnea con dosmarcas cruzadas) haciendo a TY101un I/P (convertidor electro-

    neumtico). TT101 y TIC101 sonsimilares a FT101 y a FIC101 peroestn midiendo, indicando ycontrolando temperatura.

  • 7/21/2019 CONTROL DE PROCESOS [Modo de compatibilidad

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    INTRODUCCION A SISTEMAS DECONTROL / MASB 31

    Todas las entradas y salidas estncableadas al PLC que es accesibleal operador. (diamante dentro de uncuadrado con una lnea horizontal).

    La letra Y indica un evento,estado, presencia. La letra Irefiere a que la indicacin estprovista, y la letra C significa queel control se lo toma desde esteaparato.

  • 7/21/2019 CONTROL DE PROCESOS [Modo de compatibilidad

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    INTRODUCCION A SISTEMAS DECONTROL / MQC 32

    Las salidas del TIC101 estn

    conectadas va enlace de sistemainterno de software deinformacin (lneas con burbujas) aun Set Point (SP) de FIC101 para

    formar un control estratgico encascada. Un YIC tpico est provisto de una

    vlvula ON/OFF que es controlada

    por una vlvula solenoide y esalimentada con switches limitadorespara indicar las posiciones (ZSH)abierto y (ZSL) cerrado. 3-4

  • 7/21/2019 CONTROL DE PROCESOS [Modo de compatibilidad

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    Instrumentos de campo y de panel

  • 7/21/2019 CONTROL DE PROCESOS [Modo de compatibilidad

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    INTRODUCCION A SISTEMAS DECONTROL / MQC 34

    PIC127

    FR

    128

    PR

    129

    TRC

    130

    TAH

    131

    EJERCICIO: Describa el siguiente diagrama

  • 7/21/2019 CONTROL DE PROCESOS [Modo de compatibilidad

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    INTRODUCCION A SISTEMAS DECONTROL / MQC 35

    OBJETIVO DEL CONTROL DE PROCESOS

    Es mantener en un determinado valor de operacin las variablesdel proceso, tales como temperaturas, presiones, flujos, entreotras.

    Todo proceso es de naturaleza dinmica y siempre est sujeto acambios y si no se emprenden las acciones pertinentes, lasvariables no cumplirn con los valores de diseo.

    Las variables del proceso se relacionan con la calidad de losproductos, ndices de produccin, seguridad y contaminacinambiental.

  • 7/21/2019 CONTROL DE PROCESOS [Modo de compatibilidad

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    INTRODUCCION A SISTEMAS DECONTROL / MQC 36

    VARIABLES DEL PROCESO

    Variables controladas: Son aquellas que deben mantenerse enun rango de variacin acotado, con el fin de que los productoscumplan con las normas de calidad, costo, cantidad, etc. Si elrango de variacin es pequeo, el objetivo es mantener lavariable controlada prxima a una referencia.

    Variables manipuladas: Son aquellas que pueden variarse con elfin de mantener las variables controladas en rangospredefinidos.

    Perturbaciones: Son variables que varan en el tiempo en formaindependiente. Afectan a las variables controladas.

  • 7/21/2019 CONTROL DE PROCESOS [Modo de compatibilidad

    37/62

    INTRODUCCION A SISTEMAS DECONTROL / MQC 37

    VARIABLES DEL PROCESO

    PROCESO

    Perturbaciones (z)

    Variables

    manipuladas (u) Variables

    controladas (y)

  • 7/21/2019 CONTROL DE PROCESOS [Modo de compatibilidad

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    INTRODUCCION A SISTEMAS DECONTROL / MQC 38

    EFECTO DE LAS VARIABLES MANIPULADAS Y DELAS PERTURBACIONES

    Cambios en las variables manipuladas o en las perturbacionesoriginan alteraciones en las variables controladas. Estasalteraciones pueden ser de dos tipos: transitorias opermanentes.

    Los efectos transitorios, aunque desaparecen con el tiempo,pueden generar problemas de rebalses, sobrecargas, prdidasde calidad, etc.

    La respuesta permanente o estacionaria indica con queprecisin la variable controlada sigue a la referencia.

  • 7/21/2019 CONTROL DE PROCESOS [Modo de compatibilidad

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    INTRODUCCION A SISTEMAS DECONTROL / MQC 39

    SISTEMA DE CONTROL EN LAZO ABIERTO

    Sistema de Control genrico

  • 7/21/2019 CONTROL DE PROCESOS [Modo de compatibilidad

    40/62

    INTRODUCCION A SISTEMAS DE

    CONTROL / MQC 40

    SISTEMA DE CONTROL DE LAZO CERRADO

    Sistema de Control realimentado o en lazo cerrado

    SENSOR

  • 7/21/2019 CONTROL DE PROCESOS [Modo de compatibilidad

    41/62

    INTRODUCCION A SISTEMAS DE

    CONTROL / MQC 41

    CONTROL EN ADELANTO (FEEDFORWARD)

    Cont.

    Proceso

    Perturbacin

    Ref.

    Variable manipuladaVariablecontrolada

  • 7/21/2019 CONTROL DE PROCESOS [Modo de compatibilidad

    42/62

    INTRODUCCION A SISTEMAS DE

    CONTROL / MQC 42

    CONTROL EN CASCADA

    Cont.

    Prim.

    Cont.

    Sec.

    Act. y

    subproc. Subproc.

    Sensor

    Sensor

    Perturbaciones

    R Y

  • 7/21/2019 CONTROL DE PROCESOS [Modo de compatibilidad

    43/62

    INTRODUCCION A SISTEMAS DE

    CONTROL / MQC 43

    COMPONENTES BSICOS DE UN SISTEMA DECONTROL

    Sensor: Conocido tambin como elemento primario. Mide lavariable controlada.

    Transmisor: Conocido como elemento secundario. Capta lasalida del sensor y la convierte en una seal adecuada paratransmitirla al controlador.

    Controlador: Compara el valor de la variable controlada con elvalor deseado, y segn el resultado decide que hacer paramantener la variable controlada en el valor deseado.

    Elemento de control final: Realiza la accin sobre la variable

    manipulada que mantiene a la variable controlada en el valordeseado. Tambin denominado actuador.

  • 7/21/2019 CONTROL DE PROCESOS [Modo de compatibilidad

    44/62

    INTRODUCCION A SISTEMAS DE

    CONTROL / MQC 44

    COMPONENTES BSICOS DE UN SISTEMA DECONTROL

    Convertidores A/D y D/A: En los sistemas de control digital esnecesario realizar conversin de seales para poder realizar lainterfaz entre el proceso que generalmente es analgico y elcontrolador digital. Laconversin A/D utiliza un dispositivo de muestreo y retencin

    para mantener el nivel de la seal hasta que llegue la siguientemuestra. La conversin D/A utiliza un dispositivo de retencinde datos o filtro pasabajos.

    Multiplexor: Permite acoplar varias seales a un procesador conla finalidad de compartir el tiempo del procesador entre todaslas seales que llegan a l.

  • 7/21/2019 CONTROL DE PROCESOS [Modo de compatibilidad

    45/62

    INTRODUCCION A SISTEMAS DE

    CONTROL / MQC 45

    CONTROL DIGITAL DE PROCESOS

    PROCESO

    CONTROLADOR

    Visualizador

    SENSOR A CONDICIONAMIENTO

    A CTUADOR

    TRANSMISOR

    RECEPTOR

    Sealelctrica

    Variablefsica

    Sealmedida

    Sealmando

    Medio de

    transmisin

    SISTEMA DE MEDIDA

    D/A A/DProcesador

    Digital

  • 7/21/2019 CONTROL DE PROCESOS [Modo de compatibilidad

    46/62

    INTRODUCCION A SISTEMAS DE

    CONTROL / MQC 46

    SEALES DE TRANSMISIN

    Las seales entregadas por los sensores y recibidas por losactuadores (elementos de control final) estn normalizadas.

    Seales neumticas (presin de aire): 3 a 15 psi.

    Seales elctricas o electrnicas: 4 a 20 mA, 1 a 5 V.

    Seales digitales: 8 o 12 bit (256 o 4096 niveles).

  • 7/21/2019 CONTROL DE PROCESOS [Modo de compatibilidad

    47/62

    INTRODUCCION A SISTEMAS DE

    CONTROL / MQC 47

    CONTROL REGULADOR Y SERVOCONTROL

    Regulador: Sistema de control cuya referencia semantiene fija en el tiempo.

    Servocontrol: Sistema de control cuya referenciaevoluciona con el tiempo. La variable controlada debeseguir a la referencia por lo que se le denomina

    modo de seguimiento de referencia.

  • 7/21/2019 CONTROL DE PROCESOS [Modo de compatibilidad

    48/62

    INTRODUCCION A SISTEMAS DE

    CONTROL / MQC 48

    APLICACIN

    Control de temperatura en un intercambiador

    de calor

    Lq. Frio

    Ti, q

    Lq. Caliente

    T , q

    Vapor

    qV

    El objetivo es calentar el lquido y mantener-

    lo en la temperatura T, an en presencia de

    perturbaciones.

  • 7/21/2019 CONTROL DE PROCESOS [Modo de compatibilidad

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    INTRODUCCION A SISTEMAS DE

    CONTROL / MQC 49

    APLICACIN

    Control de temperatura en un intercambiador

    de calor

    Variable controlada: La temperatura T del lquido

    Variable manipulada: Se selecciona el flujo de vaporqV,

    dado que esta variable tiene efecto directo sobre la

    temperatura T.

    Perturbaciones: Las variaciones de la temperatura del

    lquido a la entrada, del flujo del lquido, de la

    temperatura del vapor. Tambin las condiciones

    ambientales, la composicin del lquido.

  • 7/21/2019 CONTROL DE PROCESOS [Modo de compatibilidad

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    INTRODUCCION A SISTEMAS DE

    CONTROL / MQC 50

    APLICACIN

    Control de temperatura en un intercambiador

    de calor mediante realimentacin

    Lq. Frio

    Ti, q

    Lq. Caliente

    T , q

    Vapor

    qV

    TT

    TC

  • 7/21/2019 CONTROL DE PROCESOS [Modo de compatibilidad

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    INTRODUCCION A SISTEMAS DE

    CONTROL / MQC 51

    INTEGRACIN DE SISTEMAS

    Los primeros sistemas de control, desarrollados a principios delsiglo XX, se basaron en componentes mecnicos yelectromecnicos (engranajes, palancas, rels, pequeosmotores).

    A partir de los aos cincuenta empezaron a utilizarse los

    semiconductores, obteniendo sistemas de menor tamao yconsumo, ms rpidos. En la dcada de los setenta, gracias al empleo de circuitos

    integrados se inicia el desarrollo de sistemas basados en

    microprocesadores. Empieza tambin el desarrollo de lascomputadoras digitales, cuyo empleo en el control de procesosquedaba restringido por su alto costo y poca facilidad deinterconexin (interfaz) con el proceso.

  • 7/21/2019 CONTROL DE PROCESOS [Modo de compatibilidad

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    INTRODUCCION A SISTEMAS DE

    CONTROL / MQC 52

    INTEGRACIN DE SISTEMAS

    La demanda en la industria de un sistema econmico, robusto,flexible, fcilmente modificable, hizo que se desarrollen losautmatas programables industriales (API) o controladoreslgicos programables (PLC).

    Los PLC actuales han mejorado sus prestaciones respecto a los

    primeros, a base de incorporar un juego de instrucciones mspotente, mejorar la velocidad de respuesta y de dotarlo de lacapacidad de comunicacin. Todo ello ha permitido suaplicacin masiva al control industrial.

    Por otro lado las computadoras se han adaptado al ambienteindustrial adicionando su capacidad de clculo y programacin,permitiendo en primer lugar la adquisicin y gestin de datos ydespus la supervisin y control de procesos.

  • 7/21/2019 CONTROL DE PROCESOS [Modo de compatibilidad

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    INTRODUCCION A SISTEMAS DE

    CONTROL / MQC 53

    INTEGRACIN DE SISTEMAS

    Actualmente en las plantas automatizadas, todos los equipos

    digitales, como PLCs, computadoras, sensores y actuadoresinteligentes estn integrados en red bajo el concepto deproduccin asistida por computadora (CIM).

    Evolucin de las prestaciones de los PLC

    CIM -

    Redes -

    Visualizad. -

    Sustitucin -de rels

    1970 1980 1990 2000

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    INTRODUCCION A SISTEMAS DE

    CONTROL / MQC 54

    INTEGRACIN DE SISTEMAS

    La interconexin de los diversos componentes requiere el uso

    de sistemas de comunicacin. Una planta tpica va a tener cientos de seales diferentes a

    transmitir. As el diseo de sistemas de comunicacin y susprotocolos asociados es un aspecto cada vez ms importante de

    la ingeniera de control moderna. Esta interconexin se realiza a travs de una gama de

    dispositivos de cmputo, que incluyen DCS, PLC, PC, etc. Existen buenas razones por las que no conviene llevar todas las

    seales a un punto comn, es decir se trabaja con controldescentralizado basado en jerarquas.

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    SALA DE CONTROL

    Panel de Control Control por computador

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    INTRODUCCION A SISTEMAS DE

    CONTROL / MQC 56

    CONTROL POR COMPUTADOR

    Las seales de planta van a armarios con convertidores A/D y D/A y sonprocesadas por uno o varios computadores en forma de tarjetas alojadastambin en otros armarios de control

    D/A

    A/D

    ProcesoP

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    INTRODUCCION A SISTEMAS DE

    CONTROL / MQC 57

    DIVERSIDAD DE SISTEMAS

    Autmatas Programables

    (PLC) Secuencias yfunciones lgicas (S7,Allen Bradley,)

    SP 45PV 45.5

    Sistemas SCADASupervision, Control And

    Data Adquisition (Fix,InTouch, PI, )

    Seales decontactos y

    analgicas

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    INTRODUCCION A SISTEMAS DE

    CONTROL / MQC 58

    DIVERSIDAD DE SISTEMAS

    CONSOLAS deOPERACION- CONTROL

    AVANZADO- DMCs

    - SISTEMASDE INFORMACION

    PROCESO

    ARMARIOS DE CONTROL:

    CONTROLADORESde PROCESO + TARJETAS DE E/SANALOGICAS Y DE CONTACTOS

    LCN(RED LOCAL DE CONTROL)

    Sistemas de Control Distribuido:

    (TDC-3000, Delta-V, PCS7,..)

    SALAS

    DECONTROL

    IMPRESORAS deALARMAS

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    DIVERSIDAD DE SISTEMAS

    LABORATORIOPRODUCTOS

    CRUDOSENERGIASBALANCES

    CONSOLAS deOPERACION- CONTROL

    AVANZADO- DMCs

    - SISTEMASDE INFORMACION

    PROCESO

    ARMARIOS DE CONTROL

    CONEXIONREMOTA

    ETHERNET

    (RED GESTION DE LA PRODUCCION)

    LCN(RED LOCAL DE CONTROL)

    - CENTRAL- CENTROS REMOTOS

    OFICINAS

    Sistemas de Control de Planta

    SALAS

    DE

    CONTROL

    MANTENIMIENTOALMACEN

    SEGURIDADUSUARIOS

    IMPRESORAS de

    ALARMAS

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    INTRODUCCION A SISTEMAS DE

    CONTROL / MQC 60

    FUNCIONES DEL ORDENADOR

    SP 45PV 45.5

    SP 45PV 45.5

    Monitorizacin:Grficos, Esquemticos,Histricos, sealizacin dealarmas,...

    Supervisin: Monitorizacin,gestin de alarmas, cambio deconsignas o secuencias,sintona, ...

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    INTRODUCCION A SISTEMAS DE

    CONTROL / MQC 61

    FUNCIONES DEL ORDENADOR

    D/A, A/D

    SP 45PV 45.5

    Control Digital Directo DDC

    Control del proceso: se recibeinformacin, se calcula la

    seal de control y se enva alproceso

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    INTRODUCCION A SISTEMAS DE

    CONTROL / MQC 62

    RESUMEN

    La Ingeniera de Control est presente en todos los sistemas

    modernos de ingeniera. El control es la clave tecnolgica para lograr:

    Productos de mayor calidad Proteccin del medio ambiente Mayor rendimiento de la capacidad instalada Mayores mrgenes de seguridad

    El control es multidisciplinario (incluye sensores, actuadores,comunicaciones, cmputo, algoritmos, etc).

    El diseo de control tiene como meta lograr un nivel derendimiento deseado frente a perturbaciones e incertidumbre.