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
Planta o proceso de fabricación Sensores Actuadores
Sistema de Control Información Consignas Operador
Informaciones Órdenes Entradas Salidas 2
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
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
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
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
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
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
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
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
CONTROL INDUSTRIAL: SIST. CONTINUOS Vs SIST. DISCRETOS 11
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
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
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
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
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
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
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
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