Ejemplo del control PID Aplicación Enfriar-Calentar Lazo de control realimentado Monitorea la temperatura en un tanque El controlador aplica el PID para mantener la temperatura especifica del producto en el tanque Ajusta las válvulas de entrada de agua fría y caliente
Qué es control proporcional ? Es un tipo de control más fino que el On/Off Hay una relación directa entre la variable controlada y la posición del elemento final de control Aplica si la variable controlada cambia constantemente (si no es así use On/Off) Reduce la oscilación de la variable controlada.
Términos de un control proporcional Ganancia
Banda proporcional
y
BP es la cantidad de cambio en el error (e) necesaria para producir un cambio full en la salida (O) La respuesta del controlador depende del tamaño de la banda proporcional Respuesta menos sensible: Banda amplia: Ganancia baja Respuesta más sensible: Banda angosta: Ganancia alta
Cambio de la banda-Cambio de Respuesta Proceso Temp Entrada Válvula agua fría Cerrada Abierta Gain =100/20 =5.0 0% 20% 100% P-Band = 1/5=.20=20% Salida Respuesta más sensible Banda angosta: Ganancia alta
Válvula agua fría Cerrada Abierta Gain =100/40 =2.5 0% 40% 100% P-Band = 1/2.5=.40=40% Salida Menos sensible Banda amplia: Baja ganancia 20% G=2.5 G=5.0 Cambio de la banda-Cambio de Respuesta
Diagrama del control proporcional SP PV Tiempo -300 2300 1000 1260 740 Respuesta más sensible Banda angosta (rápida)
SP PV Tiempo -300 2300 1000 1520 480 Respuesta menos sensible Banda amplia (lenta) Diagrama del control proporcional
Curvas de Respuesta del Control Proporcional
Qué es control integral ? También se conoce como offset or reset
Cuál es la función del control integral ? Es la acción de corregir el error para eliminar la desviación prolongada del setpoint asociada con el control proporcional.
Responde a la duración del error después de que el controlador ha entrado en estado estacionario
Diagrama de la acción integral (Gp:) SP? PV (Gp:) Tiempo
Error: Offset (Gp:) SP=PV (Gp:) Tiempo
Resultado de la acción proporcional Efecto de la acción integral
Cuando se usa la acción integral en un proceso Está diseñada para eliminar el error estacionario (offset)
Es aplicado cuando en el proceso existe un tiempo de retardo (por ejemplo lazos de control con respuesta lenta)
Qué es control derivativo ? También se le llama acción de velocidad o rata Similar al cambio de aceleración a frenado Responde a cuán rápidamente se está desviando el proceso (rata de cambio) del setpoint.
Cual es la función del control derivativo ? Compensar los retardos del proceso Reducir las oscilaciones y sobrepasos causadas por los disturbios en el proceso
La acción derivativa es muy usada en dos tipos de aplicaciones de control de procesos Los lazos son muy lentos para responder y requieren control adicional al control PI Lazos de control con arranques frecuentes
Curvas de respuesta de la acción derivativa
Cuál es el impacto de los ajustes del PID en el control de un proceso? ON/OFF – Responde a la presencia del error
Proporcional – Responde a la magnitud del error
Integral – Responde a la duración del error
Derivativa – Responde la rata de cambio del error
Estrategias avanzadas de control de procesos Qué es un control multilazo ? Es el uso de dos o más lazos de control realimentado para controlar una variable en un proceso Hay tres estrategias de control avanzado tipo multilazo: 1. Cascada (Cascade) 2. En adelanto (Feedforward) 3. Relación (Ratio)
Estrategias avanzadas Por qué es mejor una estrategia tipo cascada que un control de lazo sencillo?
Es más precisa porque usa una segunda variable del lazo de control que permite al usuario identificar los disturbios en el proceso más rápidamente
Estrategias avanzadas: Cascada Qué es un control tipo cascada ? Es la habilidad para monitorear y controlar dos variables del proceso usando dos lazos de control sencillos para controlar una variable en un proceso
El control tipo cascada es un lazo de control realimentado instalado dentro de otro lazo de control realimentado.
Ejemplo del control tipo cascada
2 Lazos de control PID Lazo #1-Lazo externo o primario – Controla la temperatura del producto en el tanque Lazo #2- Lazo interno o secundario-controla la temperatura del agua/vapor que entra al tanque ajustando las válvulas Ejemplo del control tipo cascada
Estrategias avanzadas Feedforward Qué es un control Feedforward ? Es la habilidad de monitorear dos variables del proceso para anticipar un disturbio en un lazo realimentado antes que éste disturbio afecte la variable controlada del proceso.
Por qué se usa un segundo sensor ? Para monitorear el disturbio en el proceso
Ejemplo de control Feedforward
2 Lazos de control un PID y un Feedforward lazo 1- Controla temperatura lazo 2- Monitorea la rata de flujo, la variable Feedforward La rata de flujo es el disturbio Otras aplicaciones Temperatura de alimentos Flujo de combustible en calderas Ejemplo de control Feedforward
Estrategias avanzadas Ratio Qué es control de ratio ?
Es la habilidad de un controlador de procesos para mantener una relacion predeterminada entre dos o más variables del proceso.
Cuál variable de proceso es en la que más se usa esta estrategia? Flujo
Ejemplo de control ratio
Mezcla de materiales Dos ratas de flujo a controlar: Flujo A es la rata controlada Flujo B es la rata libre. El control monitorea el flujo B para controlar el flujo A Controla la razón de A/B. Otras aplicaciones Food Processing-Ingredients Combustion Control-Fuel/Air
Customer Survey For Process Control Applications
Diez preguntas claves para seleccionar un controlador Q1: El proceso requiere un lazo sencillo o un lazo doble? Cuantas entradas/salidas al procesos ?
Q2: Cuantas variables del proceso serán controladas en este lazo. Cuales son? Qué tipo de sensor se va a usar?
Q3: Como se arranca el proceso, manual o automático o por entradas on/off ?
Q4: Se requiere que el controlador arranque o pare equipos remotos en la planta ? Cuantos ?
Q5 Cuál es el período de muestreo deseado en este lazo de control ? (ej. 50mS, 100mS, 200mS, 500mS)
Q6: Qué protección a la humedad deberá tener el controlador ?
Q7: Se requiere que el controlador se comunique con un computador, o interfaz de operador ?
Q8: Qué tamaño debe tener el controlador ? Diez preguntas claves para seleccionar un controlador
Diez preguntas clavespara seleccionar un controlador
Q9: Se requiere que el setpoint tenga un perfil de rampa-sostenido ?
Q10: Qué tipos de modos de control se requieren en este lazo en particular ?
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