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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