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Automatismos y control. Sistemas básicos de control industrial




Enviado por Pablo Turmero



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    CONTROL INDUSTRIAL Manipulación indirecta de las
    magnitudes de un sistema denominado PLANTA a través de
    otro sistema llamado CONTROLADOR o SISTEMA DE CONTROL. El
    objetivo de un sistema de control es el de gobernar la respuesta
    de una planta, sin que el operador intervenga directamente sobre
    sus elementos de salida. Dicho operador manipula
    únicamente las magnitudes denominadas de consigna y el
    sistema de control se encarga de gobernar dicha salida a
    través de los accionamientos. 1

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    Planta o proceso de fabricación Sensores Actuadores
    Sistema de Control Información Consignas Operador
    Informaciones Órdenes Entradas Salidas 2

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    EJEMPLO DE CONTROL INDUSTRIAL: Tª DE UN HORNO La temperatura
    del horno se mide con un termómetro. Este es un
    dispositivo analógico cuyo valor se digitaliza con un
    conversor A/D que permite que, a través de un interfaz, la
    temperatura sea leída por un ordenador. El ordenador,
    gracias a una entrada programada, produce una salida a
    través de un interfaz que, convenientemente amplificada
    actúa sobre un relé. Este relé permite
    encender y apagar el calefactor del horno. 3

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    CONTROL INDUSTRIAL: CLASIFICACIÓN Control en Lazo Abierto
    Control en Lazo Cerrado Según la información que
    recibe el sistema de control: Sistemas Analógicos Sistemas
    Digitales Sistemas Híbridos Analógicos-Digitales
    Según la naturaleza de las señales que intervienen
    en el proceso: Control de Procesos Continuos Control de Procesos
    Discretos Según el sistema de producción que se
    quiere controlar: Centralizado Distribuido Según la
    distribución de los elementos de control: 4

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    CONTROL INDUSTRIAL: LAZO ABIERTO Vs LAZO CERRADO LAZO ABIERTO
    LAZO CERRADO Se mantiene una relación determinada entre la
    salida y la entrada de referencia, comparándolas y usando
    el error (diferencia) como medio de control. La salida no tiene
    efecto sobre la acción de control. Así, en estos
    sistemas, a cada valor de referencia le corresponde una
    operación fija. El sistema de control no reacciona ante
    las perturbaciones. El sistema de control reacciona ante las
    perturbaciones corrigiéndolas. CONTROL SISTEMA consigna
    perturbación salida CONTROL SISTEMA perturbación
    salida consigna + – 5

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    CONTROL INDUSTRIAL: LAZO ABIERTO Vs LAZO CERRADO Sistema de
    Control Accionamientos Planta Elementos de Señal
    Señales de Control Respuesta Energía Elementos de
    Potencia Señales de Consigna No recibe ningún tipo
    de información del comportamiento de la planta Sistema de
    Control en Lazo Abierto 6

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    CONTROL INDUSTRIAL: LAZO ABIERTO Vs LAZO CERRADO Sistema de
    Control en Lazo Cerrado Sistema de Control Accionamientos
    Elementos de Señal Señales de Control Respuesta
    Energía Elementos de Potencia Señales de Consigna
    Interfaces Sensores Entradas Salidas Señales de
    Realimentación Planta 7

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    CONTROL INDUSTRIAL: LAZO ABIERTO Vs LAZO CERRADO LAZO ABIERTO
    LAZO CERRADO Poco sensible a perturbaciones externas y a las
    variaciones internas de los parámetros del sistema. Es
    mucho mas sencillo crear un sistema estable. Permite emplear
    componentes de menor precisión y coste. El exceso de
    corrección puede introducir oscilaciones en el sistema
    (inestabilidad). Necesita componentes muy precisos y costosos. Es
    muy sensible a perturbaciones externas. 8

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    CONTROL INDUSTRIAL: SIST. CONTINUOS Vs SIST. DISCRETOS CONTROL DE
    PROCESOS CONTINUOS CONTROL DE PROCESOS DISCRETOS Las industrias
    manufactureras originaban largas cadenas de producción.
    Motor del diseño de grandes tableros de relés Las
    industrias de proceso continuo fueron el Motor del desarrollo de
    la instrumentación y el control automático En los
    procesos continuos la principal fuente de información es
    la medida de las variables del proceso Objetivo: mantener bajo
    control las variables del proceso Elementos básicos de
    control: reguladores (PD, PI, PID,…) Auge: años 60 (con
    el auge de la teoría de control automático) En los
    procesos discretos adquiere mayor relieve la información
    procedente del trabajo de las personas: diseños,
    órdenes de fabricación… Objetivo: disminuir al
    máximo los tiempos muertos y manejar etapas en paralelo.
    Auge: años 70 (con los avances en electrónica e
    informática) 9

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    CONTROL INDUSTRIAL: SIST. CONTINUOS Vs SIST. DISCRETOS CONTROL DE
    PROCESOS CONTINUOS CONTROL DE PROCESOS DISCRETOS El sistema de
    control se encarga de controlar eventos y tiempos. La
    ingeniería de control de procesos se encargará de
    determinar la acción de control más apropiada para
    un determinado proceso (ON/OFF, P, PI, PID,…). Ejemplos de
    variables a controlar: temperatura, presión, humedad,
    PH,… Ejemplos de variables a controlar: cantidad, acabado,
    productividad,… 10

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    CONTROL INDUSTRIAL: SIST. CONTINUOS Vs SIST. DISCRETOS 11

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    CONTROL INDUSTRIAL: C. ANALOGICO Vs C. DIGITAL Señales de
    tipo continuo, con un margen de variación determinado
    Suelen representar magnitudes físicas del proceso:
    presión, temperatura, velocidad, etc Mediante una
    tensión o corriente proporcionales a su valor: 0 a 10 V, 4
    a 20 mA, etc. Sistemas Analógicos (Gp:) x(t) (Gp:) t (Gp:)
    DEPÓSITO (Gp:) SN (Gp:) Válvula de entrada (Gp:)
    Bomba de salida 12

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    CONTROL INDUSTRIAL: C. ANALOGICO Vs C. DIGITAL Señales
    todo o nada, o Señales binarias, que sólo pueden
    presentar dos estados o niveles: abierto o cerrado, conduce o no
    conduce, mayor o menor, etc. Estos niveles o estados se suelen
    representar por variables lógicas o bits, cuyo valor puede
    ser sólo 1 o 0 (álgebra de Boole). Se pueden
    distinguir dos grupos: Automatismos Lógicos: trabajan con
    variables de un solo bit Automatismos Digitales: procesan
    señales de varios bits Sistemas Digitales (Gp:) x(t) (Gp:)
    t (Gp:) x(t) (Gp:) t 13

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    CONTROL INDUSTRIAL: C. ANALOGICO Vs C. DIGITAL Procesan a la vez
    señales analógicas y digitales. Se tiende a que la
    unidad de control sea totalmente digital y basada en un
    microprocesador. Señales todo o nada en forma de bits
    Señales analógicas numéricamente
    Conversión analógico-digital (A/D).
    Conversión digital-analógica (D/A), Sistemas
    Híbridos 14

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    CONTROL INDUSTRIAL: FUNCIONES GENERALES DE UN SIST. DE CONTROL
    Procesamiento Digital Fenómeno Manipulación
    Medición SDA SDD Respuesta Entrada Potencia A/D D/A
    Sensores Accionadores ó Efectores Transductores de Salida
    Transductores de Entrada Demultiplexado Muestreo y
    retención Filtrado Acondicionamiento de señales
    Amplificación de potencia Muestreo y retención
    Multiplexado Acondicionamiento de señales Filtrado
    Preamplificación Aislamiento Linealización
    Dispositivo Sistema Máquina Proceso Organismo
    Vehículo Control lógico Tratamiento numérico
    Almacenamiento Transmisión Programas Visualización
    Comunicación 15

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    de un Sistema de Adquisición de Señales (SAD) es
    capturar las señales procedentes del proceso y
    transformarlas a un formato entendible por el computador,
    mientras que la función de un Sistema de
    Distribución de Señales (SDD) es enviar al proceso
    las señales de control generadas por el computador. La
    finalidad SDD SDA (*)Computador: “Máquina capaz de
    aceptar unos datos de entrada, efectuar con ellos operaciones
    lógicas y aritméticas y proporcionar la
    información resultante a través de un medio de
    salida” CONTROL INDUSTRIAL: FUNCIONES GENERALES DE UN SIST.
    DE CONTROL 16

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    TECNOLOGIA DE LOS SISTEMAS DE CONTROL Los automatismos han
    seguido un desarrollo parejo al avance tecnológico
    experimentado durante las últimas décadas.
    TECNOLOGIA DE AUTOMATIZACION LOGICA CABLEADA LOGICA PROGRAMADA
    NEUMATICA HIDRAULICA ELECTRICA RELES AUTOMATAS MICROCONTROLADORES
    COMPUTADORES 17

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    TECNOLOGIA DE LOS SISTEMAS DE CONTROL Las uniones físicas
    entre los elementos eléctricos (relés
    electromagnéticos, interruptores, pulsadores, etc.) se
    realiza mediante cables. En el caso de la tecnología
    neumática e hidráulica las conexiones se
    efectúan mediante tubos de acero, cobre, PVC, etc. y los
    elementos empleados son válvulas, presostatos,
    reductores,… Si bien la tecnología cableada
    eléctrica está siendo ampliamente sustituida por la
    programada, las tecnologías neumática e
    hidraúlica siguen inconvenientes : * Imposibilidad de
    realización de funciones complejas de control * Gran
    volumen y peso * Poca flexibilidad frente a modificaciones *
    Reparaciones costosas LOGICA CABLEADA 18

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    TECNOLOGIA DE LOS SISTEMAS DE CONTROL Desarrollada a partir de la
    aparición del microprocesador, hace uso de
    autómatas programables (PLC), tarjetas microcontroladas y
    computadores industriales como cerebro del sistema de control.
    Como ventajas presenta : Gran flexibilidad Posibilidad de
    cálculo científico e implementación de
    tareas complejas de control de procesos, comunicaciones y
    gestión Por citar algún inconveniente, presenta la
    necesidad de formación en las empresas de personal
    adecuado para su programación y asistencia, al tratarse de
    verdaderas herramientas informáticas; también, su
    relativa vulnerabilidad frente a las agresivas condiciones del
    medio industrial LOGICA PROGRAMADA 19

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