Clases 1 y 2
- 1. 4/7/2020 1 SISTEMA DE CONTROL E INSTRUMENTACIÓN LICENCIATURA EN MECANICA INDUSTRIAL SISTEMAS DE CONTROL • SISTEMA ES ALGO QUE TIENE UNA ENTRADA O VARIAS QUE GENERA UNA O VARIAS SALIDAS. LOS SISTEMAS PUEDEN SER FISICOS, ECONOMICOS, MATEMATICOS, ETC. • SISTEMA DE CONTROL SE DEFINE COMO LA INTERCONEXION DE VARIOS COMPONENTES FORMANDO UN SISTEMA DE CONFIGURACION QUE PROVEE LA RESPUESTA DESEADA. 1 2
- 2. 4/7/2020 2 SISTEMAS DE CONTROL • LOS SISTEMAS DE CONTROL TIENEN UNA VARIABLE DE ENTRADA Y OTRA DE SALIDA • LA ENTREDA: ES UN ESTIMULO, LA EXCITACIÓN O EL MANDATO APLICADO A UN SISTEMA DE CONTROL, GENERALMENTE DESDE UNA FUENTE EXTERNA DE ENERGIA, USUALMENTE PARA PRODUCIR UNA RESPUESTA ESPECIFICA DEL SISTEMA DE CONTROL • LA SALIDA: ES LA RESPUESTA REAL QUE SE OBTIENE DE UN SISTEMA DE CONTROL. PUEDE SER O NO IGUAL A LA RESPUESTA IMPLICITA ESPERCIFICADA POR LA ENTRADA SISTEMAS DE CONTROL • LAZO ABIERTO: SISTEMA DE CONTROL QUE CARECE DE RETROALIMENTACION. • LAZO CERRADO: SISTEMA DE CONTROL QUE TIENE ALGUN TIPO DE RETROALIMENTACION. 3 4
- 3. 4/7/2020 2 SISTEMAS DE CONTROL • LOS SISTEMAS DE CONTROL TIENEN UNA VARIABLE DE ENTRADA Y OTRA DE SALIDA • LA ENTREDA: ES UN ESTIMULO, LA EXCITACIÓN O EL MANDATO APLICADO A UN SISTEMA DE CONTROL, GENERALMENTE DESDE UNA FUENTE EXTERNA DE ENERGIA, USUALMENTE PARA PRODUCIR UNA RESPUESTA ESPECIFICA DEL SISTEMA DE CONTROL • LA SALIDA: ES LA RESPUESTA REAL QUE SE OBTIENE DE UN SISTEMA DE CONTROL. PUEDE SER O NO IGUAL A LA RESPUESTA IMPLICITA ESPERCIFICADA POR LA ENTRADA SISTEMAS DE CONTROL • LAZO ABIERTO: SISTEMA DE CONTROL QUE CARECE DE RETROALIMENTACION. • LAZO CERRADO: SISTEMA DE CONTROL QUE TIENE ALGUN TIPO DE RETROALIMENTACION. 3 4
- 4. 4/7/2020 4 SISTEMAS DE CONTROL ACTUADOR: es un dispositivo inherentemente mecánico cuya función es proporcionar fuerza para mover o “actuar” otro dispositivo mecánico. La fuerza que provoca el actuador proviene de tres fuentes posibles: Presión neumática, presión hidráulica, y fuerza motriz eléctrica (motor eléctrico o solenoide). Dependiendo de el origen de la fuerza el actuador se denomina “neumático”, “hidráulico” o “eléctrico”. SISTEMAS DE CONTROL 7 8
- 5. 4/7/2020 5 SISTEMAS DE CONTROL PROCESO: ES RESULTADO FINAL QUE EL SISTEMA DE CONTROL DEBE DAR COMO SALIDA. DICHO OTRO MANERA; EL LUGAR O EL EQUIPO DONDE REALMENTE OCURRE LO QUE SE ESPERA OBTENER. SISTEMAS DE CONTROL Sistema SISO Sistema SIMO 9 10
- 6. 4/7/2020 6 SISTEMAS DE CONTROL Sistema MISO Sistema MIMO SISTEMAS DE CONTROL RETROALIMENTACION DEFINICIÓN: también conocida como realimentación — es un mecanismo por el cual una cierta proporción de la salida de un sistema se redirige a la entrada, con objeto de controlar su comportamiento. La realimentación permite el control de un sistema y que el mismo tome medidas de corrección con base en la información realimentada. 11 12
- 7. 4/7/2020 7 SISTEMAS DE CONTROL • Tipos de Retroalimentación • 1. Realimentación positiva: cuando sale del sistema. La cual tiende a aumentar la señal de salida, o actividad. • 2. Realimentación negativa: es la que mantiene el sistema funcionando. Devuelve al emisor toda la información que necesita para corregir la pauta de entrada. Mantiene el sistema estable y que siga funcionando SISTEMAS DE CONTROL • Tipos de Retroalimentación 3. Realimentación bipolar: La cual puede aumentar o disminuir la señal o actividad de salida. La realimentación bipolar está presente en muchos sistemas naturales y humanos. De hecho generalmente la realimentación es bipolar, es decir, positiva y negativa según las condiciones medioambientales, que, por su diversidad, producen respuestas sinérgicas y antagónicas como respuesta adaptativa de cualquier sistema. 13 14
- 8. 4/7/2020 8 SISTEMAS DE CONTROL SISTEMAS DE CONTROL 15 16
- 9. 4/7/2020 9 SISTEMAS DE CONTROL • CONTROL ANALOGO: es aquel en el que las variables a controlar y las que se procesan en el sistema se presentan de forma continua (analógica), de modo que las relaciones que aparecen entre las señales de entrada y salida son ecuaciones y funciones continuas. Esto hace que durante el proceso de análisis y síntesis se puede aplicar la teoría de la transformada de Laplace y todas sus consecuencias, como el estudio de la estabilidad de los sistemas y su optimización. SISTEMAS DE CONTROL • CONTROL DISCRETO: Los sistemas de control de tiempo discreto (STD) son sistemas dinámicos para los cuales una ó más de sus variables solamente son conocidas en ciertos instantes. • Por lo tanto, son aquellos que manejan señales discretas, a diferencia de los sistemas de tiempo continuo (STC) en los cuales sus variables son conocidas en todo momento. • El hecho de que algunas funciones del tiempo propias del STD varíen en forma discreta, puede provenir de una característica inherente al sistema, como en el caso de aquellos que trabajan con algún tipo de barrido, por ejemplo: un sistema de radar. 17 18
- 10. 4/7/2020 10 SISTEMAS DE CONTROL Aplicaciones del control en la industrial: La actualización y automatización de los procesos industriales ha traído como consecuencia el desarrollo de sistemas de control especializados utilizados en el control de procesos de plantas industriales. Las principales aplicaciones del control a nivel industrial son: Plantas de Fabricación Industria de la Energía Eléctrica Industria de las Telecomunicaciones Industria de los Hidrocarburos Industrias Químicas y Petroquímicas Industria Metalúrgica y Siderúrgica, Sistemas de Transporte Sector Agroindustrial Industria de Procesamiento de Alimentos Sector Servicios Públicos y Privados, Industria Automotriz. SISTEMAS DE CONTROL • La medición y el control en la industria son muy importantes. • Se tiene que tener un balance entre costes y productos finales.(relación calidad/precio). • El control automático de procesos industriales es hoy en día una actividad multidisciplinar, en la que tiene estar presente aspectos técnicos (electrónica, informática de sistemas, etc.), científicos (investigación de nuevos criterios y materiales, etc.) y económicos (mejora de los márgenes comerciales sin perder calidad y competitividad). • Los sistemas de control sofisticados del tipo de los instalados mediante complejos elementos de instrumentación, no se han creado de la noche a la mañana, aunque el auge que viven actualmente así lo pueda parecer. Son el resultado de más de cien años de trabajo de fabricantes y usuarios, quienes no han de dejado de buscar las mejores soluciones al control industrial automatizado. 19 20
- 11. 4/7/2020 3 SISTEMAS DE CONTROL •Controlador: es un programa informático que permite al sistema operativo interaccionar con un periférico, haciendo una abstracción del hardware y proporcionando una interfaz (posiblemente estandarizada) para utilizar el dispositivo. Es una pieza esencial del software (y en particular, del sistema operativo o kernel), sin la cual el hardware sería inutilizable. SISTEMAS DE CONTROL 5 6
- 12. 4/7/2020 12 SISTEMAS DE CONTROL SISTEMAS DE CONTROL • Sistema de control automático: es un caso particular del término automatización y engloba al control electrónico, por ser esta la rama técnica que ha permitido una evolución continua de la automatización industrial. • Podemos definir el control automático de procesos como: La elaboración o captación de un proceso industrial a través de varias etapas, con el uso libre de los equipos necesarios para ahorrar tiempo manual y esfuerzo mental. 23 24
- 13. 4/7/2020 13 SISTEMAS DE CONTROL SISTEMAS DE CONTROL • CAPTACIÓN: En control de procesos, esto equivale a captar la variable a través de un elemento de medida (sensor/transductor, instrumento de medida). La captación está normalmente formada por componentes locales, es decir, próximos al lugar físico donde se producen los datos de interés. • EVALUACIÓN: Consiste en atribuir la importancia adecuada a la captación hecha, de acuerdo con el algoritmo de control del proceso, es decir, por comparación entre la variable de proceso captada y el valor deseado o punto de consigna. A partir de aquí, se obtendrá una señal de corrección. • -ACTUACIÓN: Va dirigida al elemento final de control, siempre y cuando dicha actuación sea requerida. El elemento final o actuador estará en consonancia con el tipo de proceso a controlar: motor, válvula, calefactor, etc. 25 26
- 14. 4/7/2020 14 SISTEMAS DE CONTROL • HISTORIA DEL CONTROL DE PROCESOS • El control de procesos ha evolucionado históricamente hacia la consecución de un grado de automatización lo más elevado posible. Así, todo lo comentado en el punto anterior, ha estado presente a lo largo de la historia del control de procesos, siendo implementado en cada época de acuerdo a las tecnologías existentes. SISTEMAS DE CONTROL • Control Manual 27 28
- 15. 4/7/2020 15 SISTEMAS DE CONTROL • Controladores Locales • Un controlador local permite a un operador llevar el control de varios “lazos” del proceso. Como un regulador de la presión del gas doméstico, un controlador local usa la energía del proceso o el aire comprimido de la planta para ajustar la posición de una válvula de control o cualquier otro elemento final de control. Ejemplos los reguladores de presión de equipo de soldadura de oxiacetileno. SISTEMAS DE CONTROL • Control Neumático Centralizado: El desarrollo de los dispositivos de control operados neumáticamente, permitieron un notable avance en el control de procesos. Con ésta tecnología, las variables del proceso podían ser convertidas a señales neumáticas y transmitidas hacia controladores remotos. Se entraba en la confección de los denominados “circuitos neumáticos”. La interface operador-proceso mejora en el control neumático respecto del método de controladores locales. Así, se introducen pantallas que ofrecen información relevante sobre el proceso. Al tener que observar el operador varias pantallas, el número y complejidad de lazos de control que uno solo puede controlar queda limitado. 29 30