UNIVERSIDAD ALONSO DE OJEDA
Download
1 / 20

UNIDAD 1: INTRODUCCI N A LOS SISTEMAS DE CONTROL - PowerPoint PPT Presentation


  • 148 Views
  • Uploaded on

UNIVERSIDAD ALONSO DE OJEDA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE COMPUTACIÓN ASIGNATURA: SISTEMAS DE CONTROL. UNIDAD 1: INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS DE CONTROL. PROFESOR: ING. GERARDO ALBERTO LEAL. CONCEPTOS FUNDAMENTALES EN SISTEMAS DE CONTROL:.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'UNIDAD 1: INTRODUCCI N A LOS SISTEMAS DE CONTROL' - dakota


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript

UNIVERSIDAD ALONSO DE OJEDA

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE COMPUTACIÓN

ASIGNATURA: SISTEMAS DE CONTROL

UNIDAD 1:

INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS DE CONTROL

PROFESOR:

ING. GERARDO ALBERTO LEAL


CONCEPTOS FUNDAMENTALES EN SISTEMAS DE CONTROL:

La Ingeniería de Control surge por la necesidad del hombre de mejorar

su estándar de vida y de que algunas tareas sean realizadas en forma automática, es decir no requieren intervención directa del hombre.

Para entrar al estudio de los Sistemas de Control, se deben definir los

siguientes términos:

Planta

Proceso

Sistema

Control


Concepto de Proceso:

Concepto de Planta:

Conjunto de fases consecutivas en un fenómeno natural, en un área o en una actividad, que tiene cambios de estado de acuerdo a condiciones dadas.

Ejemplo: Procesos eléctricos, mecánicos, manufactura, alimentos, energía, hidrocarburos, transporte, comunicaciones, entre otros.

Conjunto de equipos o elementos de maquinas que actúan juntos con el propósito de realizar una operación en particular. Ejemplo: Plantas eléctricas, de Gas, Químicas, Hidroeléctricas, energía nuclear, de fabricación, entre otros.

Planta de Hidrocarburos

Fabrica de Manufactura


CONTROL

SISTEMA

Entrada

Salida

Elementos y Reglas

Objetivo

Acción

Realidad

Concepto de Sistema:

Conjunto de elementos y reglas que organizados e interrelacionados entre si,

contribuyen a generar un resultado. Poseen características propias que los definen,

que pueden ser constantes (parámetros del sistema) y cambiantes en el tiempo

(variables del sistema) las cuales permiten determinar su comportamiento.

Parámetros del Sistema

Variables del Sistema

Concepto de Control:

Es una estrategia que verifica lo que ocurre (realidad) con respecto a lo que debería ocurrir (objetivo) y de no existir concordancia se toman acciones para corregir la diferencia.


Acción

Vehículo

Conductor

Velocidad

Deseada

Velocidad

Real

Acelerador

Medidor

Concepto de Sistema de Control:

Son sistemas que permiten que los procesos se ejecuten bajo ciertas condiciones corrigiendo desviaciones, a través de parámetros establecidos como referencia y aplicando diversos métodos y acciones de regulación para garantizar las condiciones deseadas.

Mide el Nivel

Abre Válvula

Tanque

Salida de Fluido

Regula el Nivel

Control de Nivel en un Tanque

Control de Velocidad en un Vehículo


METODOLOGIA APLICADA AL ESTUDIO DE LOS SISTEMAS DE CONTROL:

Unidad 1

Proceso

(Realidad)

Unidad 3

Modelos

Matemáticos

Especificaciones

NO

Valido?

Unidad 2

Análisis

SI

Controladores

Implementación

Unidad 4

Estrategias

(Simulación)


ELEMENTOS BASICOS DE UN SISTEMA DE CONTROL:

Proceso:

es el objeto o elemento a regular, es decir donde se darán los cambios.

Variables:

Variable Controlada:variable a mantener dentro de ciertas condiciones.

Variable Manipulada: variable modificada intencionalmente para influir en la variable controlada.

Valor Deseado: valor de referencia al cual se quiere llevar la variable controlada.

Variable de Perturbación:variable que produce desviación entre la variable controlada y el valor deseado.

Instrumentos:

Medidor: elemento a través del cual se visualiza el comportamiento de las variables.

Controlador: dispositivo que permite evaluar las condiciones para emitir las acciones de control.

Actuador: dispositivo que ejecuta la acción de control directa sobre el proceso.


Flotador

Tanque de Agua

Válvula

Tanque de Agua

V

-

1

EJEMPLO DE UN SISTEMA DE CONTROL:

Proceso: Tanque

Variable controlada: Nivel Tanque

Variable manipulada: Flujo entrada

Valor deseado: Altura del tanque

Variable de perturbación: Filtración

Medidor: Flotador

Actuador: Flotador

Controlador: Flotador

Proceso: Tanque

Variable controlada: Nivel Tanque

Variable manipulada: Flujo salida

Valor deseado: Altura del tanque

Variable de perturbación: Filtración

Medidor: Observador (persona)

Actuador: Válvula Manual

Controlador: Operador (persona)

Sistema de Control de NIVEL


FUNDAMENTOS DE INSTRUMENTACIÓN APLICADOS AL CONTROL :

Variables: se relacionan con la naturaleza del proceso a controlar. Son tan diversas como los procesos. Ejemplo: Presión, Flujo, Nivel, Temperatura, Corriente, Voltaje, Densidad, Peso, Posición, Frecuencia, etc.

Instrumentos: dispositivos que miden, indican, controlan, almacenan información, manipulan mecanismos y modifican estados. Influyen en las variables y los estados del proceso.

La Instrument Sociaty American (ISA) establece la nomenclatura y simbología de los instrumentos utilizados en la ingeniería de control. Permite identificar y representar los sistemas de control a través de los diagramas de instrumentación.

El formato para la identificación del instrumento según la ISA es el siguiente:

XXYY – ZZ – NN

XXYY: Identificación del Instrumento. Este código esta formado por dos subcodigos. El primero (XX) se refiere a la variable y el segundo a la función del instrumento.

ZZ: Identificación del Lazo o Área en el cual se encuentra ubicado el instrumento.

NN: Identificación del número del instrumento en una misma función. (Opcional)


XXYY

ZZ-NN

s

Válvula

Manual

Válvula Control

Neumática

Válvula Control

Motorizada

Válvula Solenoide

Bomba Eléctrica

-

CLASIFICACIÓN DE LOS INSTRUMENTOS UTILIZADOS EN CONTROL :

Energía:

Electrónico: funciona con corriente, voltaje.

Neumático: funciona con presión de aire

Hidráulico: funciona con presión de aceite

Función:

Controlador: ejecuta algoritmos de control

Transmisor: mide y transmite variables en forma de señales

Válvulas: ejecutan acciones sobre los procesos

Elementos finales: ejecutan acciones. Relés, bombas.

Convertidores I/P: convierten señales de presión a corriente

Sensores: detectan una condición del proceso

Señal:

Analógica: funciones continuas. Rango de valores.

(Presión, temperatura, tiempo, etc.)

Digital: funciones binarias. Dos estados (ON/FF)

SIMBOLOGIA PARA DIAGRAMA DE INSTRUMENTOS :

CONEXIÓN SEÑAL

ELECTRICA

(ELECTRONICO)

CONEXIÓN AL PROCESO

O ENLACE MECANICO

CONEXIÓN SEÑAL

NEUMATICA

(PRESIÓN AIRE)

CONEXIÓN SEÑAL

HIDRAULICA

(PRESIÓN ACEITE)

CONEXIÓN SEÑAL ELECTROMAGNETICA

( INALAMBRICO)

SIMBOLO

INSTRUMENTO

(TRANSMISOR, CONTROLADOR, ETC)


TABLA PARA LA IDENTIFICACIÓN DE INSTRUMENTOS :

TT-A1-2 Transmisor de Temperatura del Área A1, Instrumento 2

FRC-10-2 Controlador Registrador de Flujo del Área 10, Instrumento 2

FT-12-1 Transmisor de Flujo del Área 12, Instrumento 1.

LSL-10-1 Interruptor de Bajo nivel del Área 10, Instrumento 1.

PDI-10-1 Indicador de Presión Diferencial del Área 10, Instrumento 1.


Proceso: Intercambiador de Calor

Variable controlada: Temperatura fluido

Variable manipulada: Flujo Vapor

Valor deseado: Temperatura T

Variable de perturbación: Temp. Externa

Medidor: Transmisor de Temperatura TT

Actuador: Válvula

Controlador: Controlador TC

EJEMPLOS DE DIAGRAMA DE INSTRUMENTACIÓN:

El siguiente diagrama de instrumentación de un proceso industrial, corresponde a un intercambiador de calor utilizado para calentar un fluido. Un transmisor de temperatura (TT) permite medir la temperatura del fluido e indica a un controlador (TC) para que este opere una válvula que deja pasar vapor hacia el recipiente. Identificar los elementos del sistema de control.

Entrada fluido

Intercambiador

Salida fluido

Transmisor de Temperatura

TT

Válvula

Controlador de Temperatura

TC

Vapor

Valor deseado T


CONTROLADOR DE

PRESIÓN

(

ELECTRONICO

)

IP

PC

F

01

-

1

01

-

1

SP

PT

(

VALOR DESEADO

)

CONVERTIDOR

01

-

1

(

CORRIENTE A

MEDIDOR

PRESIÓN

)

(

TRANSMISOR DE

PRESIÓN

)

S

-

7

LÍNEA DISTRIBUCIÓN

DE GAS

PV

-

01

-

1

VALVULA NEUMATICA

PARA CONTROL DE

PRESIÓN

EJEMPLO DE DIAGRAMA DE INSTRUMENTACIÓN:

Dibujar un diagrama de proceso e instrumentación, para controlar la presión de una la línea de gas, utilizando una válvula de control neumática y un controlador electrónico.


DIAGRAMA DE BLOQUES DE UN SISTEMA DE CONTROL:

Son representaciones graficas utilizadas para expresar a través de bloques las conexiones funcionales de los elementos del sistema de control.

Los elementos utilizados para construir los diagramas de bloques son:

Flechas: representan las variables controladas y no controladas (Señales).

Bloques: representan los elementos de control (medidores, controladores, proceso y demás dispositivos.

Comparadores: compara las señales del sistema, dando como resultado la adición o diferencia de señales. También se les dice puntos de suma o diferencia.


DIAGRAMA DE BLOQUES DE UN SISTEMA DE CONTROL:

  • Proceso: objeto en el cual se desea implementar el control

  • Variable Controlada: variable real del proceso que se va a controlar

  • Variable de Referencia: valor deseado para la variable a controlar

  • Medidor: mide el valor real de la variable controlada

  • Controlador: ejecuta el método y algoritmo para controlar

  • Actuador: realiza la acción directa sobre el proceso

  • Error: diferencia entre le valor real y el valor deseado de la variable controlada

  • Señal de Regulación: salida del controlador

  • Señal Regulada: salida del Actuador

  • Señal de Perturbación: variables no controlada que afecta al proceso

  • Señal Medida: salida del medidor


T1

RESISTENCIA DE CALENTAMIENTO

AMPLIFICADOR

AMPLIFICADOR

OPERACIONAL

+

-

+

R

MEDIDOR DE TEMPERATURA

T2

-

POTENCIOMETRO

EJEMPLO:

Un contenedor con flujo constante de agua, como se muestra en la figura, va a ser regulado de tal forma que la temperatura de salida del agua (T2), se mantenga constante. Dibuje un diagrama de bloques, de manera que muestre como funciona el sistema de control. La temperatura ambiental es T1. Que variable se puede tomar como disturbio o alteración del sistema?


Influencia

SALIDA

ENTRADA

SISTEMA DE REGULACION

PROCESO, OBJETO

Señal de Regulación

TIPOS BASICOS DE CONTROL DE PROCESOS:

Control Manual

Interviene directamente la mano del hombre en la acción de control.

Ejemplo: Válvula manual a la salida del tanque de riego.

Control Automático

No se requiere la intervención ni la supervisión del hombre

Ejemplo: Control de Temperatura del contenedor de agua caliente.

Control a Lazo Abierto

Es aquel en el que la salida no influye sobre la acción de control.

Su esquema básico es:


Observación

Influencia

Perturbaciones

SALIDA

ENTRADA

SISTEMA, PROCESO, OBJETO

Señal de Regulación

Señal de Medición

SISTEMA DE REGULACION

TIPOS BASICOS DE CONTROL DE PROCESOS:

Control a Lazo Cerrado

Se produce cuando la salida del sistema vuelve a ingresar al sistema para la acción de control. Este esquema se llama retroalimentación permite el control automático de un sistema.

El esquema básico del Control a LazoCerrado es:


EJEMPLO:

Diseñar un diagrama de bloques que muestre el sistema de control para los procesos de control de nivel con y sin flotador, identificando los cuatro elementos básicos del control y las variables principales (Referencia, Controlada, Disturbio), así como el tipo de control.

Caso con flotador:

CONTROL AUTOMATICO

A LAZO CERRADO

Caso sin flotador:

CONTROL MANUAL

A LAZO CERRADO


EJEMPLO:

Diseñar un diagrama de bloques que muestre el sistema de control para un aire acondicionado integral de una vivienda, identificando los cuatro elementos básicos del control y las variables principales (Referencia, Controlada, Disturbio). Dibujar un diagrama a Lazo Abierto y otro a Lazo Cerrado

LAZO ABIERTO:

LAZO CERRADO:


ad