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  • Control de ProcesosCesar de Prada, Tania Rodriguez

    Dpto. de Ingeniera de Sistemas y AutomticaISA-UVA

    Sede Megelina EIIprada@autom.uva.es

    tania.rodriguez@autom.uva.es

    mailto:prada@autom.uva.esmailto:tania.rodriguez@autom.uva.es

  • Control de Procesos

    Informacin general Orientacin y objetivos Programa Actividades Laboratorio Metodologa Calificacin

  • Informacin general

    PAGINA WEB: www.isa.cie.uva.es/~prada

    Caracter: Optativa, 6 crditos (21 h teora, 7 h. aula, 30h. laboratorio)Curso: 4, 2 cuatrimestre codigo 42401Horario teora: Segundo cuatrimestre: Jueves de 10 a 12h, Horario Prcticas:

    Segundo cuatrimestre: Jueves de 12 a 14h, Sede Mergelina, Laboratorio del Dpto. de Ingeniera de Sistemas y Automtica

    Profesor:

    Cesar de Prada Moraga Catedrtico de Ingeniera de Sistemas y Automtica (ISA), Sede Mergelina, EIIprada@autom.uva.es http://www.isa.cie.uva.es/~prada/

    Prerrequisitos: Conocimientos de Fundamentos de Automtica y Modelado

    mailto:prada@autom.uva.eshttp://www.isa.cie.uva.es/%7Eprada/

  • ObjetivosEsta asignatura

    Proporciona conocimientos y metodologa para abordar el diseo de los sistemas de control y su aplicacin a escala industrial

    Introduce al alumno en los sistemas de control avanzado multivariable y en la obtencin prctica de modelos de proceso para su uso en los mismos.

    Proporciona una experiencia prctica de la instrumentacin, herramientas y sistemas necesarios en automatizacin de sistemas de proceso.

  • Tareas de un Ingeniero

    LC

    LT

    FT FC

    Vapor

    PT PC

    LT LC

    DFC FT

    Alimentacin F

    V

    B

    R

    TT

    TC

    TT

    TC

    Refrigerante

    FC

    FT

    LC

    LT

    FT FC

    Vapor

    PT PC

    LT LC

    DFC FT

    Alimentacin F

    V

    B

    R

    TT

    TC

    TT

    TC

    Refrigerante

    FC

    FT

    Diseo

    Operacin Control automticoCalcular y construir un proceso de acuerdo a unas especificaciones

    Saber como hacerle funcionar de forma eficiente

    Hacer que funcione automticamente de la forma deseada

  • Control de procesos

  • Operacin manual de un proceso

    ObservarCompararDecidirActuar

  • Operacin manual de un proceso

    TermmetroCaldera

    ObservarCompararDecidirActuar

  • Operacin de un proceso

    Proceso

    MedirActuar

    Respuesta dinmica

    Operacin manual o en lazo abierto

    Cambios RespuestasCompararDecidir

  • Operacin automtica

    ProcesoMedirActuar

    Cambios Respuestas

    Regulador

    Valores Deseados

    Operacin automtica en lazo cerrado

    Sustituye al operador humano

    Realimentacin

  • Operacin Automtica

    LT LC

    MedirCompararDecidirActuar

  • Operacin automtica

    Caldera

    ObservarCompararDecidirActuar

    TT TC

  • Componentes

    Proceso

    Variablesa controlar

    Regulador

    Valores Deseados

    Actuador

    Transmisor

    Valores medidos

    Variables para actuar

    Revisaremos los distintos elementos del conjunto en lazo cerrado

  • Intercambiador de calor

  • Interpretar y disear sistemas de control

  • Control e Instrumentacin

    LC

    LT

    FC

    PT PC

    FC

    F

    V

    R

    TT

    TC

    TT

    TC

    FC

    FT

    El control del proceso se lleva a cabo desde salas de control usando sistemas de control distribuido. La asignatura cubre tambin algunos elementos de tecnologa de control

  • Diversidad de Sistemas de Control

    SP 45PV 45.5

    4-20 mA deltransmisor4-20 mA alactuador

    Reguladores industriales de lazo (Exact, Sipart, .)

    D/A

    A/D

    Microprocesador

    D/A, A/D

    4-20 mA a lostransmisores4-20 mA a losactuadores

    Control mediante PC (Regula,..)

  • Diversidad de SistemasAutmatas Programables (PLC) Secuencias y funciones lgicas (S7, Allan Bradley,)

    SP 45PV 45.5

    Sistemas SCADA Supervision, Control And Data Adquisition (Fix, InTouch, PI, )

    Seales de contactos y analgicas

  • Diversidad de Sistemas

    CONSOLAS de OPERACION- CONTROL

    AVANZADO- DMCs

    - SISTEMASDE INFORMACION

    PROCESO

    ARMARIOS DE CONTROL: CONTROLADORESde PROCESO + TARJETAS DE E/S ANALOGICAS Y DE CONTACTOS

    LCN(RED LOCAL DE CONTROL)

    Sistemas de Control Distribuido: (TDC-3000, Delta-V, PCS7,..)

    SALASDE

    CONTROL

    IMPRESORAS deALARMAS

  • Diversidad de SistemasLABORATORIOPRODUCTOSCRUDOSENERGIASBALANCES

    CONSOLAS de OPERACION- CONTROL

    AVANZADO- DMCs

    - SISTEMASDE INFORMACION

    PROCESO

    ARMARIOS DE CONTROL

    CONEXIONREMOTA

    ETHERNET

    (RED GESTION DE LA PRODUCCION)

    LCN(RED LOCAL DE CONTROL)

    - CENTRAL- CENTROS REMOTOS

    OFICINAS

    Sistemas de Control de Planta

    SALASDE

    CONTROL

    MANTENIMIENTOALMACEN

    SEGURIDADUSUARIOS

    IMPRESORAS deALARMAS

  • Funciones de los sistemas de control

    SP 45PV 45.5

    SP 45PV 45.5

    Monitorizacin:Grficos, Esquemticos, Histricos, sealizacin de alarmas,...

    Supervisin:Monitorizacin, gestin de alarmas, cambio de consignas o secuencias, sintona, ...

  • Funciones de los sistemas de control

    D/A, A/D

    SP 45PV 45.5

    Control Digital Directo DDCControl del proceso: se recibe informacin, se calcula la seal de control y se enva al proceso

  • Economic optimization

    Advanced control MPC

    PID control / DCS

    Field Instrumentation

    Process

    La operacin y el control de una factora de proceso estn organizados en una serie de capas que interactuan entre si y proporcionan distintas funcionalidades

    Pirmide de control

  • Pirmide de control

    ReactorFT

    FT

    FC

    FC

    TT AT

    MPC

    SP Temp SP Conc.

    Refrigerante

    Producto

    u1u2

    Reactantes

    Optimizacin econmica

  • Jerarqua de control

    nivel 0Instrumentacin

    de Campo

    Nivel 1Control Convencional

    PID, DCS

    Nivel 2Control Avanzado

    Nivel 3Optimizaci n

    Interes econ mico

    Para implementar la funcionalidad de un nivel, los inferiores deben funcionar correctamente

    En particular, cualquier optimizacin econmica control avanzado requiere un buen funcionamiento de la capa de control

  • Programa Introduccin

    Instrumentacin Controladores

    Diseo de sistemas de control estructuras de control Control multivariable

    Control avanzado Identificacin de Sistemas Control Predictivo Supervisin, estimacin

  • PSE Process Systems Engineering

    La asignatura se inserta dentro del campo denominado PSE (Ingeniera de Sistemas de Proceso)

    Process Systems Engineering (PSE) trata del desarrollo de mtodos y herramentas basadas en ordenador para realizar un tratamiento integrado de todos los aspectos de modelado, simulacin, diseo, operacin control y gestin de las industrias de proceso.

    Es una rea multidisciplinar, donde colaboran desde la ingeniera qumica, electrica, control, etc. a las matemticas aplicadas, las ciencias bsicas (qumica, fsica, biologa,..) y en particular la informtica.

  • Metodologa de Sistemas Analizar la realidad en su conjunto y con las

    interacciones entre sus partes Formular los problemas en trminos matemticos Resolver los problemas con los conocimientos

    tericos y las herramientas de clculo Interpretar las soluciones en trminos fsicos Aplicar las soluciones

  • BibliografaControl e Instrumentacin de procesos qumicos, Ollero, Fdez.-Camacho, Edt. Sintesis, 1997 Process Dynamics, Modeling and Control, B.A. Ogunnaike, W.H. Ray, Oxford Univ. Press, 1994 Principles and practice of Automatic process control ,Smith,Corripio, Edt. John Wiley, 2006 Identification of multivariable industrial processes, Zhu Y., Backx, T., Springer Verlag 1993 Model Predictive Control, E.F. Camacho y C. Bordons, Second EditionSpringer-Verlag,

    Londres,ISBN 1-85233-694-3, 2004Essentials of process control,W.L. Luyben, M.L. Luyben, Edt. Mc Graw-Hill, 1997 Process modeling, simulation and control for chemical eng., Luyben, Edt. McGraw Hill, 1990 Process Dynamics, Modelling, Analysis and simulation, B. Wayne Bequette, Edt. Prentice Hall, 1998 Automatic Tunning of PID Regulators, Astrom, Hagglund, Edt. ISA, 1995 Tuning of industrial control systems, A. B. Corripio., Edt. ISA, 1990 Manual de instrumentacin y control de Procesos, Edt. Alcin, 1998 Control Avanzado de Procesos, Jos Acedo Sanchez, Edt. Diaz de Santos 2002The Condensed Handbook of Measurement and Control, N.E. Battikh, Edt. ISA, 2nd Edition, 2003

  • Documentacin Toda la documentacin de

    la asignatura se encuentra en ficheros PowerPoint en:

    www.isa.cie.uva.es/~prada Prcticas prada@autom.uva.es

    http://www.isa.cie.uva.es/%7Eprada

  • Moodle http://campusvirtual.uva.es/

    http://campusvirtual.uva.es/

  • Estructura docente Clases tericas Aprender practicando Clases Laboratorio

    Conocer herramientas y sistemas Practicar con: Procesos reales, Sistemas de control,

    Instrumentacin, Software, Tcnicas y herramientas bsicas de modelado, anlisis y diseo, procesos simulados

    Seminario Empleo de un Simulador de sala de control Problemas y ejercicios Visitas, Conferencias

    Realizacin de 3 proyectos prcticos Concurso GT Ingeniera de Control CEA, ISA

  • LaboratorioObjetivo: Permiten al alumno aprender aplicando la teora y utilizando herramientas y sistemas reales.

    Simulacin Plantas de laboratorio con instrumentacin y equipos de control industriales