Instrumentación y Control

Introducción

Sistemas de Control

❚ IntroducciónControl ??

❚ Sistemas de Control: Control de Procesos Servomecanismos

Operador

SISTEMADE

CONTROL

PLANTAo

PROCESO

Consigna Entrada Salida

Operador

SISTEMADE

CONTROL

PLANTAo

PROCESO

ConsignaSeñales de

mando Salida

Potencia

AC

TU

AD

OR

ES

DISPOSITIVOS DE SEÑAL DISPOSITIVOS DE POTENCIA

Lazo Abierto

Diagrama de bloques de un control de procesos

❚ Identificación de elementosProcesoMediciónDetector de errorControladorElemento de control

❚ Diagrama de bloques

Operador

SISTEMADE

CONTROL

PLANTAo

PROCESO

ConsignaSeñales de

mando

Perturbaciones

AC

TU

AD

OR

ES

Nodosuma

+ -

Señal deerror

Variable regulada

Lazo de realimentación

Salida

Lazo Cerrado

Lazo Cerrado (cont.)

MediciónP

RO

CE

SO

SISTEMA DE CONTROL

Visualizador

SENSOR ACONDICIONAMIENTO

ACTUADOR

TRANSMISOR

RECEPTOR

Señaleléctrica

Variablefísica

Señalmedida

Señalmando

Medio de

transmisión

SISTEMA DE MEDIDA

Medición

text

ADQUISICIÓNDE DATOS

PROCESAMIENTODE DATOS

DISTRIBUCIÓNDE DATOS

SISTEMA DE MEDIDA

Entrada(Valor verdadero)

Salida(Valor medido)

SISTEMA DEMEDIDA

- Temperatura - Presión - Velocidad - Luz - pH etc.

- Visualización

- Almacenamiento

- Transmisión

ENTRADAS SALIDAS

Medición

Procesador

ADQUISICIÓN DE DATOS

PROCESA-MIENTO

DE DATOS DISTRIBUCIÓN DE DATOS

Entrada SalidaSensor

Acondicio-namiento

Acondicio-namiento

ConversiónAD

ConversiónDA

Medición

Sensor1

ADCProce-sador

DAC

MU

LT

IPL

EX

OR

AN

AL

ÓG

ICO

Canal 1

Salida

Acondicinador1

Sensor2Canal 1

Acondicinador2

Sensorn

Canal n Acondicinadorn

Medición

Sensor1

DAC

PR

OC

ES

AD

OR

Canal 1

Salida

Acondicinador1

Sensor2Canal 1

Acondicinador2

Sensorn

Canal n Acondicinadorn

ADC1

ADC2

ADCn

Medición

Acondicionadorde señal detemperatura

Medio detransmisión

Sensor detemperatura

Hornoindustrial

Aislamiento

Controladorde

temperatura

Transmisor Receptor

Resistenciacalefactora

220 V

Evaluación del sistema de control

❚ Estabilidad, ❚ Regulación de estado estacionario, ❚ Regulación transitoria, ❚ Criterios de evaluación.

Respuesta amortiguadaRespuesta oscilatoria

Procesamiento analógico y digital

❚ Representación de datos, ❚ Control ON-OFF, ❚ Control analógico, ❚ Control digital,

SupervisorDirecto

❚ PLCs.

Instrumentos

❚ Ciegos: alarmas, transmisores ..❚ Indicadores: analógicos, digitales ..❚ Registradores❚ Sensores: elemento primario❚ Transmisores❚ Transductores, Convertidores❚ Receptores, Controladores

Términos

❚ Intervalo de medida (range)❚ Dinámica de medida o rangeabilidad

(rangeability)❚ Alcance (span)❚ Error

❙ Estático, dinámico, medio, absoluto, relativo❚ Incertidumbre de la medida (uncertainty)❚ Exactitud (accuracy)❚ Precisión❚ Zona muerta (dead band o dead zone)❚ Sensibilidad (sensitivity)❚ Repetibilidad (repetibility)

Características Estáticas

Salida

Magnitud a medir

Salida

Magnitud a medir

(a) (b)

Características Estáticas

Salida,Y

YS

YI

Salida a fondode escala

YS-Y

I

Campo de medidaAlcance=X

S-X

I

XI

límiteinferior

Xslímite

superior

Magnitud a medir, X

No Linealidad

Salida

Magnitud,X

XSXI

Curva real

Curvalinealizada

h2

Salida

Magnitud,X

XSXI

Curva real

Curvalinealizada

Desviaciónmáxima

(a) (b)

h1

Zona Muerta

ResistenciaT2-T3

360º0º

Zona muerta

Zona muertamα

Terminales

T1 T2 T3

α

(a) (b)

Ángulo de giro, α

mα

Características Dinámicas

y(t)G(t)

(a)

(b)

x(t)

valorfinal

valorinicial

y(t)

error(t)

t

t

t

x(t)

Características Dinámicas

x(t)

y(t)

(a) (b)

x(t)

y(t)

retraso VALOR“EXACTO”

VALOR“EXACTO”

t

t t

t

Características Dinámicas

t

t

t

t

t

t

t

t

t t

f f

Características Dinámicas

(a)

x y

x

y

y

(b)

(c)

(d)

t

t

t

Primer Orden

toleranciapermitida

por la precisión

t

ts

tr

x(t)

xF

0,9xF

0,1xF

Segundo OrdenX(t)

t

(a) (c)

t

XF

(b)

t

X(t) X(t)

XF XF

toleranciapermitida

por la precisión

t

ts

tu

x(t)

xF

xmax