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INTRODUCCION

AL CONTROL DE PROCESOS

MANUAL DE OPERACIONES

6/96 IMN707SP

INDICE DE MATERIAS

Indice de Materias iIMN707SP

Sección 1Control de Procesos 1-1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Safety Notice 1-1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Modo de Control de Procesos 1-1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

¿Qué es el “Control de Procesos”? 1-1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

¿Qué es el Control “PID”? 1-2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Definición del Control de Bucle Abierto 1-3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Definición del Punto de Ajuste del Proceso (Entrada) 1-8. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Definición de la Retroalimentación del Proceso (Entrada) 1-8. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Definición del Error del Proceso (Salida) 1-8. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Definición de “P” (Ganancia Proporcional) 1-9. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Definición de “I” (Ganancia Integral) 1-10. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Definición de “D” (Ganancia Diferencial) 1-12. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Definición de “PID” (Proporcional, Integral, Derivativo) 1-13. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Consideraciones sobre la Aplicación 1-14. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Sección 2Instalacion y Seleccion De Entradas 2-1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Selección de Entradas 2-1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Instalación 2-2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Salidas de Monitoreo Analógicas Específicas al Modo de Procesos 2-2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Lista de Verificación Previa a la Operación 2-4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Sección 3Parámetros del Modo de Procesos 3-1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Sección 4Sintonización Manual 4-1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Sintonizacion Manual Con Un Multimetro 4-1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Sintonización Manual Inicial de los Sistemas en General 4-1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Sintonizacion Manual Con Un Osciloscopio 4-2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Ganancias del Controlador de Procesos 4-2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Sección 5Diagnóstico de Fallas 5-1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Section 1General Information

ii Indice de Materias IMN707SP

Apéndice AEjemplos de Aplicaciones A-1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

EJEMPLO DE APLICACION #1 Sistema de Bomba de Agua con Presión Constante A-1. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Cableado de Control en el Ejemplo de la Bomba A-2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Puesta en Marcha en el Ejemplo de la Bomba A-3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

EJEMPLO DE APLICACION #2: Operación Rotativa de Corte de Material con Ajuste Fino (Local) de Velocidad A-6. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Cableado de Conexión en el Ejemplo del Ajuste Fino de Velocidad A-7. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Puesta en Marcha en el Ejemplo del Ajuste Fino de Velocidad A-8. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

EJEMPLO DE APLICACION #3: Control de Zona de la Tensión Usando Retroalimentación de Célula de Carga A-11. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Cableado para el Ejemplo del Control de Zona de la Tensión A-12. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Puesta en Marcha en el Ejemplo del Control de Zona de la Tensión A-13. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

EJEMPLO DE APLICACION #4: Control de Zona de la Tensión Usando Ajuste Fino (Local) de Velocidad A-16

Cableado del Control de Zona de la Tensión Usando Ajuste Fino de Velocidad A-17. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Puesta en Marcha en el Control de Zona de la Tensión Usando Ajuste Fino de Velocidad A-18. . . . . . . . . . .

EJEMPLO DE APLICACION #5: Sistema de Compartimiento de Par para Cargas con Eje Común A-22. . . . . . .

Cableado de Control en el Sistema de Compartimiento de Par para Cargas con Eje Común A-23. . . . . . . .

Puesta en Marcha del Sistema de Compartimiento de Par para Cargas con Eje Común A-24. . . . . . . . . . . .

Notas sobre el Sistema de Compartimiento de Par para Cargas con Eje Común A-27. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

EJEMPLO DE APLICACION #6 Avance con Fuerza Constante para Aserradero A-28. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Cableado en el Ejemplo del Avance con Fuerza Constante para Aserradero A-29. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Puesta en Marcha en el Ejemplo sobre Avance con Fuerza Constante para Aserradero A-30. . . . . . . . . . . .

Apéndice BDiagrama de Bloques Detallado del Sistema de Control B-1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Descripción Detallada del Control PI B-2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Apéndice CListado de Parámetros C-1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Sección 1Control de Procesos

Control de Procesos 1-1IMN707SP

Safety Notice Este equipo maneja voltajes que pueden llegar a los 800 voltios, y partesrotativas de motores. el alto voltaje y las partes móviles pueden causarlesiones serias o mortales. El arranque o el diagnostico de fallas de esteequipo deberán ser hechos únicamente por personal calificado ydebidamente familiarizado con este manual y con las máquinasimpulsadas por el equipo.

Modo de Control de Procesos Esta publicación de información técnica describe el uso, la programación y lasfunciones del Modo de Control de Procesos. En el Apéndice A se ofrecen variosejemplos, con explicación detallada.

El Modo de Control de Procesos es un sistema de control de bucle cerrado auxiliarincorporado en el software estándar. El Modo de Control de Procesos está disponibleactualmente en el software de número S15–4.02 o mayor del Control Inversor Serie 15H,en el software No. S18–2.18 o mayor del Control Vectorial Serie 18H, en el software No.S20–1.18 o mayor del Control CC Digital Serie 20H, y en el software No. S23–1.03 omayor del Control CA Sin Escobillas Serie 23H.

La primera parte de este manual técnico define los términos y conceptos usados en elModo de Control de Procesos. Será necesario leer y entender bien los mismos antes detratar de usar este software.

¿Qué es el “Control de Procesos”?

El control de procesos es un método por el cual un “Proceso” de fabricación puede sercontrolado en forma continua y automática, con resultados regulares y coherentes. Elcontrol de procesos define el sistema general, sus componentes, y sus respectivascapacidades. El Control de Procesos puede tener diversos nombres, como lossiguientes:

� Control de lotes (“batch”) continuos

� Control de bucle cerrado

� Control de bomba

� Control de nivel

� Control térmico de zona

� Control automático

El Control de Procesos ofrece las siguientes ventajas:

� La capacidad de fabricar un producto con exactitud repetible.

� El uso más eficaz y eficiente de las instalaciones de la planta.

� Permite al operador dedicarse a un trabajo más productivo y que requieramayor destreza.

� Se reducen las tareas aburridas y se evita que haya trabajadores expuestos a operaciones peligrosas.

� Mayor productividad, menor desperdicio.

Los Controles Baldor con PID incorporado ofrecen las siguientes ventajas:

� No se requiere interconexión con “Cajas negras” externas.

� Bajo costo.

� Preparación simple para proceso(s) básico(s).

� Asistencia de la fábrica.


1-2 Control de Procesos IMN707SP

¿Qué es el Control “PID”?

El control “PID” (o Proporcional, Integral, Derivativo) es el método específico con el quese implementa el “Control de Procesos”. El control “PID” ofrece al usuario la capacidadde programar una determinada operación de modo que se realice en forma regular ycoherente. Un sistema de control que haya sido correctamente preparado hará elloindependientemente de casi todas las influencias (perturbaciones) externas. El controlPID tiene como fin específico, en efecto, mantener la regularidad del proceso ycompensar las perturbaciones externas.

Las aplicaciones del control “PID” son numerosas y variadas, desde el horneado degalletas, el control de temperatura del acero derretido y el bombeo de muchos miles delitros de agua por minuto, hasta el control ambiental, y muchas más.

Antes se vendían “Controladores de bucle único tipo PID” como unidades independientespara ser interconectadas con los controles. Hoy en día, Baldor ofrece muchos de susproductos de control con capacidad de control de procesos incorporada, sin costo extrapara el cliente. Ver la Figura 1-1.

Figura 1-1

Pot. de 5k –Punto deAjuste delProceso

Sistema de Control de Procesos de Otro Fabricante

Usando el Software de Modo de Procesos de Baldor

Controlador de Procesos de Otro

Fabricante

Punto deAjuste delProceso

Retroali-mentacióndel Proceso

ADJUSTabla SPEED DRIVE

Mando deVelocidad

MotorBomba

Transductorde Presión,0–10V

Pot. de 5k –Punto deAjuste delProceso


Punto deAjuste delProceso

MotorBomba

Transductorde Presión,0–10V

Retroali-mentacióndel Proceso



Definición del Control de Bucle Abierto

Un sistema de control que no detecta su propia salida y que no hace correcciones en elproceso se denomina sistema de control de (en) bucle abierto. No hay retroalimentaciónal sistema de control que le permita a éste regular el proceso.

Ejemplo práctico del Control de Bucle Abierto

Una unidad que consiste en un control Inversor y un motor cuya velocidad estácontrolada únicamente por un potenciómetro de velocidad es un ejemplo del control debucle abierto. Al no contar con retroalimentación, el Inversor no puede saberexactamente la rapidez a la que está girando el eje del motor. Ver la Figura 1-2.

Figura 1-2

Regulación conPotenciómetrodel Punto deAjuste


Fuente del Punto de AjusteJ1–1, 2, 3

Motor

Salida delMotor



Ejemplo práctico del Control de Bucle Cerrado

Un control vectorial está haciendo funcionar un ventilador cuyo punto de ajuste (“puntofijado”, “de consigna” o “de referencia”) está controlado por un potenciómetro.Asimismo , se cuenta con retroalimentación del transductor de presión, lo que permite alcontrol vectorial regular exactamente la presión estática en el pleno (plenum) de airefresco del sistema de ventilación. El control vectorial compara la retroalimentación deltransductor de presión (retroalimentación del Proceso) con el potenciómetro (Punto deajuste). Si se genera un error como resultado de esta comparación, el control va aaumentar o a disminuir la velocidad para tratar de reducir el error del proceso a cero. Lavelocidad a la que se encuentre funcionando el motor cuando el error del proceso seaigual a cero, será exactamente la velocidad requerida para mantener la presión mandadaen el conducto (ducto). Ver la Figura 1-3.

Figura 1-3

Regulación conPotenciómetro delPunto de Ajuste

VECTOR DRIVE


Retroalimentacióndel Proceso J1–4, 5

Cod

Retroalimenta-ción del Motor

Salida delMotor

Disponible Sólo c/Control Vectorial

Motor

Soplador de HVAC

Pleno de Toma

Transductor deOtro Fabricante

Salida del Sensor dePresión del Aire: 4–20 mA

Manguerade 1/4”

Puerto de Detecciónde la Presión del Aire Pleno del Edificio

Señal de 4–20 mA



Ejemplo del Control de Bucle Cerrado y Dos Entradas

El control de bucle cerrado y dos entradas compara el valor de la Entrada del Punto deAjuste con la Retroalimentación del Proceso. La diferencia (si la hay) está definida como“error del proceso”. El “error del proceso” se usa luego para dar un mando de velocidadal motor para tratar de forzar a la Retroalimentación del Proceso a que iguale la Entradadel Punto de Ajuste. Esta es la configuración más común y más simple. Ver la Figura 1-4.

Figura 1-4

Regulación conPotenciómetro delPunto de Ajuste

VECTOR DRIVE


Retroalimentacióndel Proceso J1–4, 5

Cod

Retroalimenta-ción del Motor

Salida delMotor

Disponible Sólo c/Control Vectorial

Motor

Soplador de HVAC

Pleno de Toma

Transductor deOtro Fabricante

Salida del Sensor dePresión del Aire: 4–20 mA

Manguerade 1/4”

Puerto de Detecciónde la Presión del Aire Pleno del Edificio

Señal de 4–20 mA

La entrada número 1 es el potenciómetro del Punto de Ajuste. (Fuente del punto de ajuste, J1–1, 2, 3)

La entrada número 2 es la señal de retroalimentación del Proceso. (Retroalimentación del proceso, J1–4, 5)

Este ejemplo se está controlando la presión estática de un conducto. El potenciómetrodel punto de ajuste manda la presión estática, la señal de 4–20 mA cierra el bucle deretroalimentación, y el motor está marchando a la velocidad necesaria para mantener lapresión estática mandada.

Si se abre una puerta en la sala que está controlada por este sistema, habrá una caídade presión en la sala, y caerá también la presión estática del conducto. Se produciráentonces una disminución en la señal de retroalimentación del proceso, resultando en unerror. Este error del proceso hará aumentar la velocidad del motor, lo que va a produciruna mayor presión estática en el conducto.



Ejemplo del Control de Bucle Cerrado y Tres Entradas

El control de bucle cerrado y tres entradas es igual que el de dos entradas, excepto quese le ha agregado una entrada de “alimentación en avance” (prealimentación) (queconstituye la tercera entrada). La entrada de alimentación en avance se utiliza enaplicaciones más complejas donde frecuentemente hay grandes perturbaciones externasque podrían afectar la retroalimentación del proceso. Ver la Figura 1-5.

Figura 1-5 Ejemplo del control de bucle cerrado y tres entradas

ProcessFeedback

Potenciómetrode Ajuste deTensión

Tarjeta deControl

Tarje

ta d

e E

xpan

sión

de P

ulso

Seg

uido

r

Control de Tensión operado en el Modo de Control deProcesos,en un Bucle de Velocidad, con la Célula deCarga cerrando el Bucle de Posición. Esto va a requerirlas características “P” e “I”.

Control Maestro operado en el Modo de MarchaEstándar. Este Control va a determinar la Velocidad dela “Máquina”.

Potenciómetro Principalde Control de Velocidad

Motor

Codificador

Motor

Entrada

Salida

Zona de Control de Tensión

Relación de Engranajes

Rotación

Al Proceso Siguiente

Salida de 0–10 Vdel Rodillo de laCélula de Carga

Tarjeta deControl

Codificador

Rodillos de Alimentación de Material (o Rodillos “NIP”).

Relación de Engranajes

Rotación

Entrada

Salida

La entrada número 1 es el potenciómetro del Punto de Ajuste. (Fuente del Punto de Ajuste, J1–1, 2, 3)La entrada número 2 es el potenciómetro de Retroalimentación del Proceso (Retroalimentación del Proceso, J1–4, 5).La entrada número 3 es la señal de Alimentación en Avance del Proceso(Alimentación en Avance del Proceso, entrada del codificador a la tarjeta de expansiónde pulso seguidor).Figura 1-5 utiliza pulsos de codificador del control maestro que representan la velocidad dela máquina principal. Esta señal se usa para mandar que la velocidad del control de tensiónalcance aproximadamente el nivel correcto, y la célula de carga realiza el ajuste fino restantede la velocidad (hasta un 5%) para controlar la tensión de bobina (lineal). Esta aplicaciónutiliza una señal de tensión enviada por un sensor de la célula de carga para cerrar el buclede retroalimentación. La célula de carga es un dispositivo que convierte la tensión de bobina(fuerza en libras o kilos) en una señal eléctrica proporcional. El control principal hacefuncionar los rodillos a la velocidad de producción deseada. A medida que los rodillos vayanhalando material al proceso, la célula de carga indicará una tensión creciente. Esto hará queel control de tensión aumente la velocidad para reducir la tensión al valor del punto de ajuste.Una vez que el control principal alcance la velocidad de producción, el control de tensión irárestringiendo el avance del material para mantener la tensión al nivel deseado.



Explicación de los Diagramas de Bloques del Sistema de Bucle Cerrado

Los sistemas de control se representan usualmente mediante una serie de bloquesinterconectados. Los bloques representan las funciones específicas del sistema. Losbloques están interconectados por una serie de líneas, que se usan para representar lasrespectivas variables o magnitudes mediante flechas direccionales que indican el sentidodel flujo de información. Vea el diagrama de abajo. Ver la Figura 1-6.

Figura 1-6 Diagrama de Bloques de un Sistema de Bucle Cerrado

��

Punto de Suma(Detector de Error)

Entrada del Punto deAjuste (Valor Deseado)

Salida de laSeñal de

Error2

1

3

4Entrada de Potencia

Control

Elemento deMedición

Perturbación de la Carga

VariableControlada

Variable Controlada

Bucle Directo

Entrada de Retroalimentación

Motor

Todo sistema de bucle cerrado puede dividirse en cuatro operaciones básicas:

1. Medición de la variable controlada. La variable controlada puede sertemperatura, velocidad, espesor, presión del agua, etc. Como elemento demedición se usa un sensor, y la medición obtenida se convierte luego en unaseñal compatible con las entradas del control, por lo general voltaje o corriente.Esta señal va a representar la variable controlada (Entrada deRetroalimentación).

2. Determinación del error. Esto se realiza en la sección del punto (unión) desuma del sistema. En el punto de suma se compara el valor medido de lavariable controlada (Entrada de Retroalimentación) con la Entrada del Punto deAjuste (valor deseado) y se genera una señal de error. La operación es unasimple substracción matemática, definida como sigue:

Señal de Error ( � ) = Entrada del Punto de Ajuste – Entrada de Retroalimentación

� o “epsilon” es el símbolo que se usa habitualmente para esta señal.

3. La señal de error es usada luego por el control para cambiar el par o lavelocidad del motor.

4. Se emplea después el par o la velocidad del motor para reducir la señal deerror accionando el control de manera de hacer que el valor real de la variablecontrolada se aproxime al valor de la Entrada del Punto de Ajuste o sea el valordeseado. Es importante notar que los sistemas de control de bucle cerrado sonaccionados mediante error. En otras palabras, deberá existir un error antes queel sistema trate de hacer la corrección respectiva.



Definición del Punto de Ajuste del Proceso (Entrada)

El punto de ajuste del Proceso es la señal de entrada basada en la cual el operadorestablece la operación del sistema. Este punto de ajuste o referencia constituye el valorde salida deseado. Puede representar un punto de ajuste de presión, flujo, velocidad,par, nivel o temperatura. Esta entrada se define por lo general con un potenciómetro uotro dispositivo de voltaje analógico.

Definición de la Retroalimentación del Proceso (Entrada)

La Retroalimentación del Proceso es la señal de entrada que representa el valor realmedido por el sensor del proceso. Este puede ser un sensor de temperatura, presión,flujo, velocidad, par o nivel. Esta entrada es generalmente un voltaje (0–10 V) o corriente(4–20 mA) obtenido por el sensor, que representa el valor medido.

Definición del Error del Proceso (Salida)

El error del proceso es el resultado de la substracción de las señales de Entrada delPunto de Ajuste del Proceso y de la Entrada de la Retroalimentación del Proceso. Estaoperación se muestra en el diagrama de abajo, y se conoce como punto de suma. Ver laFigura 1-7 .

El Error del Proceso está definido matemáticamente como:

Señal de Error (�� ) = Entrada del Punto de Ajuste – Entrada de Retroalimentación

Figura 1-7 Diagrama de Bloques de un Sistema de Bucle Cerrado

��


Entrada del Punto deAjuste (Valor Deseado)


Error

Entrada de Potencia

Control



VariableControlada

Variable Controlada

Bucle Directo


Motor



Definición de “P” (Ganancia Proporcional)

La ganancia proporcional es la amplificación que se aplica a la señal de error del procesoy que va a resultar en una determinada salida del control. Como se ha indicado, la señalde error del proceso es la diferencia entre el punto de ajuste del proceso y laretroalimentación del proceso.

La ganancia proporcional se define matemáticamente como:

Aout = Kp �

Donde:

Aout = Salida del control

Kp = Ganancia proporcional

� = Señal de error del proceso = (punto de ajuste – retroalimentación)

Lo que se ha indicado arriba quiere decir simplemente que la salida del control (Aout) es

igual a la señal de error (�) multiplicada por la ganancia proporcional (Kp).

Para aclarar la definición de la ganancia proporcional, vea el diagrama (Figura 1-8) deabajo:

La amplitud de la salida del control es función del error del proceso, multiplicado por laganancia proporcional.

Para una determinada magnitud del error, cuanto mayor sea la ganancia proporcional,mayor será la salida.

Asimismo, para un determinado valor de la ganancia proporcional, cuanto mayor sea elerror, mayor será la salida.

Figura 1-8

��

Motor


Entrada del Punto deAjuste (Valor

Deseado)


Error

Entrada de Potencia

Control



Variable Controlada

Bucle Directo


Aout = Kp �

Aout



Definición de “I” (Ganancia Integral)

La ganancia integral (tal como la ganancia proporcional) es una amplificación de la señalde error del proceso, pero depende del tiempo. Un error de estado estacionario que semantiene durante un largo período de tiempo es conocido como una desviación (offset odesequilibrio). La ganancia integral compensa esta desviación o error de largo plazo.Debido a las ineficiencias en el sistema de control de procesos como un todo, seproducirán desviaciones frecuentemente. Las mismas pueden ser compensadas usandola ganancia integral.

La ganancia integral se define matemáticamente como:

��

Donde Aout = Salida del control

Ki = Ganancia integral

� = Control de Procesos

� = Señal de error del proceso (punto de ajuste – retroalimentación)

�t = Cambio en el tiempo

La fórmula anterior establece que una determinada salida del control (Aout) es igual a laganancia integral (Ki), multiplicada por la integral ( � ) del error ( � ), multiplicada por elcambio (�)en el tiempo (t). Todo ello indica simplemente que en un bucle Integrador, unerror de largo plazo se acumula (o sea, es integrado) a través del tiempo y que laganancia integral permite compensar y reducir el error de largo plazo. Ver la Figura 1-9.

Figura 1-9

��

Motor��



Deseado)


Error

Entrada de Potencia

Control



Variable Controlada

Bucle Directo


Aout

En general, si usted usara en un proceso tan sólo el control proporcional, la salida delcontrol nunca haría que la variable controlada sea exactamente igual al punto de ajuste.Siempre habría una pequeña cantidad de error. Este se conoce generalmente como unadesviación. La característica Integral detecta esta desviación de largo plazo y corrige lasalida del control para reducir el efecto de tal desviación.



El oscilograma siguiente es una ilustración del concepto de desviación (offset). Laretroalimentación del proceso, una vez estabilizada, no es igual al mando del punto deajuste. En este caso, la diferencia entre el punto de ajuste y la retroalimentación delproceso es la desviación. Puede observarse que la ganancia integral está definida comocero.

Retroalimentación del Proceso

Mando del Punto de Ajuste

(El osciloscopio está puestoen una escala vertical de1v/división y una escalahorizontal de 1.0seg/división del tiempo debarrido).

Proporcional del Proce-so en 25 e Integral delProceso en 0.00 Hz

El siguiente oscilograma ilustra lo que le sucede a la desviación del sistema cuando seaplica una ganancia integral. Con la adición de la ganancia integral (2.00 Hz), ladesviación del sistema se reduce a cero. Ha sucedido algo más: la variable del proceso(tal cual está indicada por la retroalimentación del proceso) responde con mucha mayorrapidez que en el oscilograma previo. Ello se debe a que la ganancia proporcional hasido aumentada desde 25 a 100.


Mando del Punto de Ajuste

(El osciloscopio está puestoen una escala vertical de1v/división y una escalahorizontal de 1.0seg/división del tiempo debarrido).

Proporcional del Proce-so en 100 e Integral delProceso en 2.00 Hz.



Definición de “D” (Ganancia Diferencial)

El elemento Diferencial es proporcional a la tasa de cambio del error del proceso. Laganancia diferencial se proporciona para reducir la sobremodulación (overshoot osobreimpulso) del control de procesos durante perturbaciones repentinas de granmagnitud. El elemento diferencial responde únicamente durante las condicionestransitorias. La ganancia diferencial no es activada por los errores de estado estacionariopuesto que su tasa de cambio es cero.

La ganancia diferencial se define matemáticamente como:

��

��

��

Donde: Aout = Salida del control

Kd = Ganancia diferencial

��

�� Cambio en la señal de error del proceso dividida por el cambio en el tiempo.

Esta fórmula indica que una determinada salida del control (Aout) es igual a la gananciadiferencial (Kd) multiplicada por el cambio en la señal de error del proceso (��) divididapor el cambio en el tiempo (�t).

Al producirse un cambio grande en el error del proceso durante un período fijo detiempo, el término diferencial ejercerá un efecto grande sobre la salida del control.

Un pequeño cambio en el error del proceso durante un período fijo de tiempo ejercerámenor efecto sobre la salida del control. En la mayoría de las aplicaciones, la gananciadiferencial es raramente usada. De ser necesaria, se la deberá emplear con sumocuidado puesto que podría provocar inestabilidad. Ver la Figura 1-10.

Figura 1-10 Block Diagram of Differential Gain

��

Motor��

��

��



Deseado)


Error

Entrada de Potencia



Variable Controlada

Bucle Directo


Control



Definición de “PID” (Proporcional, Integral, Derivativo)

PID = Proporcional, Integral, Derivativo, es la suma total de los tres elementos deganancia, y puede expresarse como sigue: (ver la Figura 1-11)

��

��

��

Como ya se describieron las operaciones matemáticas de cada fórmula, no seránecesario reiterarlas individualmente. Al observar la fórmula de arriba, tenga presenteque puede ser separada en componentes individuales relativamente fáciles de entender.

Se puede recordar fácilmente la función de cada término teniendo en cuenta lo siguiente:

� La ganancia Proporcional es una ganancia de estado estacionario, y estásiempre activa.

� La ganancia Integral estará activa solamente ante desviaciones por errores delargo plazo. No estará activa en el bucle de control cuando los errores son debreve duración.

� La ganancia Diferencial estará activa solamente ante desviaciones por errorestransitorios, de corto plazo. No estará activa en el bucle de control cuando loserrores son de larga duración.

Figura 1-11

��


Entrada del Punto de Ajuste (Valor Deseado)

Salida dela Señalde Error

Entrada de Potencia

Control


Perturbación dela Carga

VariableControlada

Bucle Directo


Motor


��

��

��

Variable Controlada



Consideraciones sobre la Aplicación

Para obtener un rendimiento óptimo y regular, el sensor de retroalimentación deberáescalarse en el rango apropiado para el motor. El motor deberá ser también tomado encuenta al seleccionarse el dispositivo de retroalimentación.

Como un ejemplo de escalamiento apropiado, tenemos un transductor de presión deagua que suministra un voltaje lineal en proporción a dicha presión. En este ejemplo, labomba tiene una capacidad máxima de 200 psi y el transductor de presión de agua tieneuna capacidad de salida de + 10 voltios con una entrada de 200 psi. El sensor de presiónde agua está montado cerca de la bomba centrífuga, que es impulsada directamente porel motor. Las RPM del motor ejercen un efecto directo sobre la presión del agua.Asimismo, la máxima presión posible de la bomba equivale a la salida máxima delsensor de retroalimentación (el transductor de presión de agua).

Como un ejemplo de selección inapropiada de la retroalimentación, tenemos una bombasimilar a la del ejemplo anterior. La diferencia es que la bomba tiene una capacidadmáxima de 200 psi mientras que el transductor de presión de agua tiene ahora unacapacidad de salida de + 10 voltios con una entrada de 1000 psi. El transductor depresión de agua es de una dimensión excesiva respecto a la capacidad de la bomba ydel motor. El rendimiento de este conjunto de equipos será bajo, ya que el voltajeefectivo de trabajo estará en el rango de 0 a 2 voltios en vez del rango de 0 a 10 voltios.Esto va a afectar directamente la precisión y el rendimiento del sistema. Toda vez que sepresenten situaciones extremas, el sistema dejará de funcionar.

Sección 2Instalacion y Seleccion De Entradas

Instalacion y Seleccion De Entradas 2-1IMN707SP

Selección de Entradas Ahora deberá determinarse la configuración de las entradas del proceso. Verifique lacompatibilidad de los transductores escogidos con las tarjetas opcionales o las entradasanalógicas disponibles. La configuración que se recomienda es aquella en que la salidadel transductor, como ser + 10 voltios CC, equivale exactamente a la entradaseleccionada, por ejemplo “+/– 10 Voltios” en los terminales 4 y 5.

Las entradas de control del proceso deberán seleccionarse para la configuración de 2entradas o para la de 3 entradas. Las tres entradas pueden programarse para diversasconfiguraciones. La mayoría de las aplicaciones serán para una configuración de 2entradas, por lo tanto defina el parámetro COMMAND SELECT (Selección del Mando)como NONE (ninguno). La única restricción es que no debe permitirse que lasselecciones de control del proceso compartan una misma entrada. La tabla siguientesirve para seleccionar las entradas que se desean. Seleccione una determinada entradade hardware para el parámetro PROCESS FEEDBACK (Retroalimentación del Proceso),y una entrada de hardware diferente para el parámetro SETPOINT COMMAND (Mandodel Punto de Ajuste). Ver la Tabla 2-1.

Tabla 2-1 Process Mode Input Signal Compatibility

J1-1 & 2 J1-4 & 5 5V EXB� 10VEXB�

4-20mAEXB�

3-15 PSIEXB�

DC Tach EXB�

MPR/F EXB�

J1-1 & 2J1-4 & 55V EXB� ËËËËË

ËËËËË10V EXB� ËËËËËËËËËË4-20mA EXB� ËËËËË

3-15 PSI EXB�ËËËËËËËËËË

ËËËËËËËË

ËËËËËËËËDC Tach EXB�

MPR/F EXB �

� Requiere Tarjeta de Expansión Opcional EXB007A01.




No Está Disponible (entradas incompatibles, no usar)

ËËË No Está Disponible (tarjetas de expansión de nivel 1 ó 2 incompatibles, no usar)

� Cuando utilice la configuración de dos entradas, defina siempre el parámetroCOMMAND SELECT como NONE.

� Cuando utilice la configuración de tres entradas, consulte la tabla anterior yconfirme que tanto el parámetro PROCESS FEEDBACK como el parámetroSETPOINT SOURCE (Fuente del Punto de Ajuste) no sean incompatibles conla selección en el parámetro COMMAND SELECT.

Sección 3Parámetros del Modo de Procesos

PARAMETROS DEL MODO DE PROCESOS 3-1IMN707SP

Table 3-1 Bloques de Programación del Nivel 1

Título del Bloque Parámetro Descripción

ACCEL/DECELRATE(Tasa o Velocidad deAcel /Desacel )

Accel Time #1,2 El tiempo de aceleración es el No. de segundos que el motor requiere para acelerar a una tasa lineal desde 0 RPM a las RPM especificadas en el parámetro “Max OutputSpeed” (velocidad máxima de salida) en el bloque de Límites de Salida, Nivel 2.

Acel./Desacel.) Decel Time #1,2

S Curve #1 2

El tiempo de desaceleración es el No. de segundos que el motor requiere paradesacelerar a una tasa lineal desde la velocidad especificada en “Max Output Speed”hasta 0 RPM.

La Curva S es un porcentaje del tiempo total de Acel y Desacel y permite hacerS-Curve #1,2 La Curva S es un porcentaje del tiempo total de Acel. y Desacel. y permite hacerarranques y paradas suaves. Una mitad del % de Curva S programado se aplica a las rampas de Acel. y la otra mitad a las rampas de Desacel. 0% representa “no S“y 100% representa “S completa” sin un segmento lineal.y 100% re resenta S com leta sin un segmento lineal.

Nota: Accel #1, Decel #1 y S-Curve #1 están asociadas conjuntamente. De igual forma, Accel #2, Decel #2 y S-Curve #2 están asociadasconjuntamente. Estas asociaciones pueden usarse para controlar cualquier

d d V l id d E V l id d P d fi idj q

mando de Velocidad Externa o Velocidad Predefinida.

Nota: Si se producen fallas en la unidad durante una Acel. o Desacel. rápida, al seleccionarse una Curva S las fallas pueden ser eliminadas.

JOG SETTINGS(Ajustes de Jog)

Jog Speed La Velocidad de Jog cambia la velocidad del motor a un nuevo valor predefinido para el modo de jog. Para hacer que el motor opere a Velocidad de Jog, se debe pulsar la tecla FWD o la REV , o dar un mando externo de Avance (J1-9) o Reversa (J1-10).la tecla FWD o la REV , o dar un mando externo de Avance (J1 9) o Reversa (J1 10).El motor funcionará a la velocidad de jog hasta soltarse la tecla FWD o la REV o qui-tarse la señal de mando externo. La velocidad de jog puede ser menor que el ajuste mínimo del parámetro de velocidad.

Jog Accel Time

Jog Decel Time

j

El Tiempo de Acel. de Jog cambia el Tiempo de Acel. a un nuevo valor predefinido para el modo de jog.

El Tiempo de Desacel de Jog cambia el Tiempo de Desacel a un nuevo valor pre-Jog Decel Time

Jog S-Curve

El Tiempo de Desacel. de Jog cambia el Tiempo de Desacel. a un nuevo valor predefinido para el modo de jog.

La Curva S de Jog cambia la Curva S a un nuevo valor predefinido para el modo de jog.


3-2 PARAMETROS DEL MODO DE PROCESOS MN707

Table 3-1 Definiciones de los Bloques de Parámetros, Nivel 1 - Continúa


INPUT(Entrada)

Operating Mode

Command Select

Hay seis “Modos de Operación” disponibles. Las opciones son: Teclado, MarchaEstándar, 15 Velocidades, Serie, Bipolar y de Procesos. Las conexiones externas al control se hacen en la regleta de terminales J1 (los diagramas de conexiones semuestran en la Sección 3).

Selecciona la referencia externa de velocidad a usarse. El método de control de velocidadmás fácil es seleccionar POTENTIOMETER y conectar un pot. de 5 K� a J1-1, J1-2 yJ1-3. Se puede aplicar un mando de entrada de ±5 o ±10 VCC a J1-4 y J1-5. (En este parámetro es donde se seleccionará la entrada de ”alimentación en avance”(prealimentación).)

Si se requiere una larga distancia entre el control de velocidad externo y el control, deberánconsiderarse las selecciones de 4-20 mA en J1-4 y J1-5. El bucle de corriente permiteusar tramos largos de cable sin que se atenúe la señal de mando.

10 VOLT W/EXT CL - al haber un mando diferencial de 10 V en J1-4 y 5 permite que hayauna entrada adicional de 5 V en J-1, 2 y 3, lo que a su vez permite reducir el límite decorriente programado para hacer ajustes finos(retoques o tríming) del par durante la op-eración.

10 VOLT W/TORQ OFF - al haber un mando diferencial en J1-4 y 5 permite que haya unaentrada adicional de 5 V de alimentación en avance del par en J1-1, 2 y 3 para fijar unvalor predeterminado de par dentro del bucle de régimen con ajustes de alta ganancia.

EXB PULSE FOL - selecciona la placa opcional de expansión de Referencia de ImpulsoMaestro/Seguidor de Impulso Aislado, si está instalada.

10 VOLT EXB - selecciona la placa opcional de expansión I/O de Alta Resolución, si estáinstalada.

3-15 PSI selecciona la placa opcional de expansión de 3-15 PSI.

Tachometer - selecciona la placa opcional de Tacómetro CC, si está instalada.

Serial - selecciona la placa opcional de expansión de Comunicación en Serie, si está insta-lada.

Nota: Cuando se usa la entrada de 4-20 mA, el puente JP1 en la placa principalde control deberá moverse hacia la izquierda dos pines “A”.





OUTPUT(Salida)

OPTO OUTPUT #1 - #4

Son cuatro salidas digitales ópticamente aisladas que tienen dos estados operativos,Alto o Bajo lógico. Cada salida puede configurarse para cualquiera de las siguientescondiciones:

Condición Descripción

Ready - (Listo) Está activa al conectarse la alimentación sin que hayanfallas presentes.

Zero Speed - (Velocidad Cero) Está activa cuando la frecuencia de salida almotor es inferior al valor del parámetro “Zero SPD Set Pt” deSalida, Nivel 1.

At Speed - (En Velocidad) Está activa cuando la velocidad de salida estádentro del rango de velocidad definido por el parámetro “AtSpeed Band” de Salida, Nivel 1.

At Set Speed - (En Velocidad Definida) Está activa cuando la velocidad desalida es igual o mayor que el valor del parámetro “Set Speed”de Salida, Nivel 1.

Overload - (Sobrecarga) Está activa durante una falla por sobrecargacausada por una interrupción cuando la corriente de salida haexcedido la corriente nominal.

Keypad Control - (Control del Teclado) Está activa en el control Local del Fault - (Falla) Está activa cuando existe una condición de falla.

Following ERR - (Error de Seguimiento) Está activa cuando la velocidad del motorestá fuera de la banda de tolerancia definida por el parámetro “AtSpeed Band”.

Motor Direction - (Dirección del Motor) Está activa en Alta cuando se recibe unmando de dirección REV. Está activa en Baja cuando se recibeun mando de dirección FWD.

Drive On - (Control Conectado) Está activa cuando el control está “Listo”(ha alcanzado su nivel de excitación y es capaz de producir par).

CMD Direction - (Dirección del Mando) Está activa en todo momento. El estadode salida lógico indica una dirección de Avance o Reversa.

AT Position - (En Posición) Está activa durante un mando de posicionamiento,cuando el control está dentro de la tolerancia del parámetro debanda de posición.

Over Temp Warn - (Advertencia - Sobretemperatura) Está activa cuando eldisipador térmico del control está dentro de los 3°C de laSobretemp. Interna.

Process Error - (Error de Proceso) Está activa cuando la señal deretroalimen-tación del proceso está dentro de la tolerancia deerror de proceso del punto de ajuste del proceso. Quedadesactivada al eliminarse el error de retroalimentación delproceso.

Drive Run - (Marcha del Control) Está activa cuando la unidad está Lista,Habilitada, y se recibió un mando de Velocidad o Par conindicación de la dirección FWD o REV.





OUTPUT(Salida)[Continúa]

Analog Output #1 and #2

Dos salidas analógicas lineales de 0-5 VCC pueden ser configuradas para querepresenten cualquiera de las 19 condiciones siguientes

Condición Descripción

ABS Speed - (Velocidad Abs.) Representa el valor absoluto de la velocidad del motor, donde 0 VCC = 0 RPM y + 5 VCC = MAX RPM.

ABS Torque - (Par Abs.) Representa el valor absoluto del par, donde+5 VCC = Par en CURRENT LIMIT.

Speed Command - (Mando de Velocidad) Representa el valor absoluto de lavelocidad mandada, donde + 5 VCC = MAX RPM.

PWM Voltage - Representa la amplitud del voltaje PWM, donde +5 VCC = Voltaje CA MAX.

Flux Current - Retroalimentación de la Corriente de Flujo. Es útil con CMD Flux CUR.

CMD Flux CUR - Corriente de Flujo mandada.

Motor Current - Amplitud de la corriente continua, incluyendo la corriente de excitación del motor. 2.5 V = Corriente nominal.

Load Component - (Componente de Carga) Amplitud de la corriente de carga, sinincluir la corriente de excitación del motor. 2.5 V = Corrientenominal.

Quad Voltage - (Voltaje en Cuadratura) Salida del controlador de carga. Es útil para el diagnóstico de problemas en el control.

Direct Voltage - Salida del controlador de flujo.

AC Voltage - Voltaje de control PWM que es proporcional al voltaje CA terminalentre fases del motor. Centrado en 2.5 V.

Bus Voltage - (Voltaje de Bus) 5 V = 1000 VCC.

Torque - (Par) Salida de par bipolar. Centrado en 2.5 V, 5 V = Par Positivo Máx., 0 V = Par Negativo Máx.

Power - (Potencia) Salida de potencia bipolar. 2.5 V = Potencia Cero,0 V = Potencia Pico Nominal Negativa, +5 V = Potencia Pico Nominal Positiva.

Velocity - Representa la velocidad del motor escalada a 0 V = RPM Negativas Máx., +2.5 V = Velocidad Cero,+5 V = RPM Positivas Máx.

Overload - (Sobrecarga) (Corriente acumulada)2 x (tiempo).La sobrecarga ocurre a +5 V.

PH 2 Current - (Corriente - Fase 2) Corriente CA muestreada de la fase 2 del motor.2.5 V = cero amperios, 0 V = amperios pico nominales negativos,+5 V = amperios pico nominales positivos.

PH 3 Current - (Corriente - Fase 3) Corriente CA muestreada de la fase 3 del motor.2.5 V = cero amperios, 0 V = amperios pico nominales negativos,+5 V = amperios pico nominales positivos.

Position - Posición dentro de una misma revolución. +5 V = 1 revolución completa.El contador se repondrá a 0 en cada revolución.




Vector Control(Control Vectorial)

CTRL BASE Speed

Feedback Filter

Feedback Align

Current PROP Gain

Current INT Gain

Speed PROP Gain

Speed INT Gain

Speed DIFF Gain

Position Gain

Slip Frequency

Establece la velocidad en RPM a la cual se alcanza el voltaje de saturación del control. Para valores superiores a este RPM, el control va a producir voltajeconstante y frecuencia variable.

Un valor mayor proporciona una señal más filtrada, pero a costa de un ancho de banda reducido.

Establece la dirección de rotación eléctrica del codificador, igualándola a la del motor.

Establece la ganancia proporcional del bucle de corriente.

Establece la ganancia integral del bucle de corriente.

Establece la ganancia proporcional del bucle de velocidad.

Establece la ganancia integral del bucle de velocidad.

Establece la ganancia diferencial del bucle de velocidad.

Establece la ganancia proporcional del bucle de posición.Este parámetro deberá siempre ponerse en cero al usar el modo de procesos.

Establece la frecuencia nominal de deslizamiento del motor.



Table 3-2 Definiciones de los Bloques de Parámetros, Nivel 2


PROCESSCONTROL(Control deProcesos)

Process FeedbackProcess Inverse

Setpoint Source

Setpoint Command

Set PT ADJ Limit

Process ERR TOL

Process PROPGain

Process INT Gain

Process DIFF Gain

Follow I:O Ratio

Follow I:O Out

Master Encoder

Establece el tipo de señal usado para la señal de retroalimentación del proceso.Hace que se invierta la señal de retroalimentación del proceso. Se usa con procesos

de acción inversa que utilizan una señal unipolar tal como 4-20 mA. Si está en “ON”, 20 mA va a disminuir la velocidad del motor, y 4 mA va a aumentar la velocidaddel motor.

Establece el tipo de señal de entrada de la fuente con la que se va a comparar la retroalimentación del proceso. Si se selecciona “Setpoint CMD”, el valor fijodel punto de ajuste es introducido en el valor del parámetro Setpoint Command.

Establece el valor del punto de ajuste que el control tratará de mantener regulando lavelocidad del motor. Esto se usa únicamente cuando el parámetro Setpoint Sourceestá definido como un valor fijo “Setpoint CMD”.

Establece el valor máximo de corrección de la velocidad que será aplicado al motor (enrespuesta al error máximo de retroalimentación del punto de ajuste). Por ejemplo, si la velocidad máxima del motor es de 1750 RPM, el error de retroalimentación del punto de ajuste es de 100% y el límite de regulación del punto de ajuste es de10%, la máxima velocidad a la que funcionará el motor en respuesta al error de retroalimentación del punto de ajuste será de ±175 RPM. Si se está en el punto deajuste del proceso, la velocidad del motor es de 1500 RPM y los límites de ajustemáximo de la velocidad son de 1325 a 1675 RPM.

Establece el ancho de la banda de comparación (% del punto de ajuste) con la quese va a comparar la entrada del proceso. Como resultado, si la entrada del procesoestá dentro de la banda de comparación, la Salida Opto correspondiente va aactivarse.

Establece la ganancia proporcional del bucle PID (proporcional-integral-diferencial). Estodetermina en cuánto se regulará la velocidad del motor (dentro de lo fijado en Set PTADJ Limit) para llevar la entrada analógica al punto de ajuste.

Establece la ganancia integral del bucle PID. Esto determina la rapidez de ajuste de la velocidad del motor para corregir un error prolongado.

Establece la ganancia integral del bucle PID. Esto determina cuánto se ajustará la velocidad del motor (dentro de lo fijado en Set PT ADJ Limit) para los errorestransitorios.

Establece la razón (relación) del Maestro al Seguidor en las configuraciones Maestro/Seguidor. Requiere la placa de expansión Master Pulse Reference/Isolated PulseFollower (referencia de impulso maestro/seguidor de impulso aislado). Por ejemplo: el codificador maestro que se desea seguir es un codificador de 1024cuentas. El motor seguidor que se desea controlar tiene también un codificador de 1024 cuentas. Si se desea que el seguidor funcione al doble de velocidad que elmaestro, se debe introducir una razón de 1:2. Las razones fraccionarias tales como0.5:1 se introducen como 1:2. Los límites de las razones van desde 1:65.535 a 20:1.

Nota: El parámetro Master Encoder (codificador maestro) deberá estar definidocuando se introduce un valor en el parámetro Follow I:O Ratio.

Nota: Cuando se usan Comunicaciones en Serie para operar el control, este valorserá la parte de MASTER de la razón. La parte de FOLLOWER de la razónse determina en el parámetro Follow I:O Out.

Este parámetro se usa únicamente cuando se utilizan Comunicaciones en Serie para operar el control. Se requiere una placa de expansión Master PulseReference/Isolated Pulse Follower. Este parámetro representa la parte deFOLLOWER de la razón. La parte de MASTER de la razón se determina en el parámetro Follow I:O Ratio.

Es usado únicamente si se ha instalado una placa opcional de expansión Master PulseReference/Isolated Pulse Follower. Define el número de impulsos por revolución del codificador maestro. Se usa únicamente para unidades con seguidores.


2-2 Instalacion y Seleccion De Entradas IMN707SP

Instalación Una vez que se hayan identificado las entradas del proceso, deberá conectarse elcableado del control. Todo el cableado externo del control deberá hacerse pasar por unconducto, separado de todo otro cableado. Se recomienda usar cables de paresretorcidos apantallados (blindados) para todas las conexiones de control.La pantalla delcableado de control deberá conectarse a la tierra analógica en el control únicamente. Elotro extremo de la pantalla deberá adherirse con cinta a la chaqueta del cable para evitarcortocircuitos eléctricos.

Entradas de Mando Analógicas

En el bloque de terminales de la tarjeta de control hay dos entradas analógicasdisponibles. La selección del parámetro POTENTIOMETER está disponible en losterminales 1 y 2. En el Modo de Procesos, la selección del parámetro POTENTIOMETERva a admitir un voltaje positivo o negativo. La selección del parámetro +/– 10 VOLTS estádisponible en los terminales 4 y 5. La selección del parámetro 4 TO 20 mA estádisponible en los terminales 4 y 5, haciendo el debido cambio de puentes en la tarjeta decontrol. Para la información correcta sobre los puentes, consulte el manual que sesuministra con el control.

La entrada analógica en los terminales 4 y 5 admite una tensión diferencial de +/– 10Voltios. La entrada está separada (“buffered”) para ofrecer un aislamiento de modocomún de 40 db con hasta +/– 15 Voltios de modo común en relación al común de latarjeta de control.

Salidas de Monitoreo Analógicas Específicas al Modo de Procesos

Nombre Descripción

Process FDBK Entrada escalada de Retroalimentación del Proceso. Es útil paraobservar o sintonizar el bucle de control del proceso.

Setpoint CMD Entrada escalada de Mando del Punto de Ajuste. Es útil paraobservar o sintonizar el bucle de control del proceso.

Speed Command Velocidad Mandada del Motor. Es útil para observar o sintonizarla salida del bucle de control.

Salidas Opto Aisladas Específicas al Modo de Procesos

Nombre Descripción

Process Error Está cerrada toda vez que la retroalimentación del proceso estádentro de la banda de tolerancia especificada por el usuario, yestá abierta cuando la retroalimentación del proceso está porfuera de la banda de tolerancia. La banda de tolerancia se ajustacon el parámetro PROC ERR TOL (tolerancia del error delproceso).


Instalacion y Seleccion De Entradas 2-3IMN707SP

Figura 2-12 Modo de Procesos (18H, 20H y 23H únicamente)

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

Enable

Forward

Reverse

Tabla Select

Speed/Torque

Process Mode Enable

External Trip

Opto Input Common

J1ANALOG GND

ANALOG INPUT 1

POT REFERENCE

ANALOG INPUT +2

ANALOG INPUT –2

ANALOG OUT 1

ANALOG OUT 2

Opto Out Common

OPTO OUT #1

OPTO OUT #2

OPTO OUT #3

OPTO OUT #4

1

2

3

4

5

6

7

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

42

43

44

23

24

25

26

27

28

29

COMMON

+24VDC

A

A

B

B

INDEX

INDEX

+5VDC

OPTO IN POWER

OPTO OUT #1 RETURN

OPTO OUT #2 RETURN

OPTO OUT #3 RETURN

OPTO OUT #4 RETURN

COMMON

A

A

B

B

INDEX

INDEX

Not Used

Jog

Fault Reset

Nota 2

Nota 3

Pot. de Mando 5k�

Diferencial ±5VDC,±10VCC o 4-20mA

Salida Programable 0-5V (Preaj. de Fábrica: Velocidad)

Entrada delCodificador

Salida deCodificadorSeparada

Salida Programable 0-5V (Preaj. de Fábrica: Corriente)

Notas:

1. Consultar Entradas Analógicas.

2. Consultar Salidas Analógicas.

3. Consultar Salidas Opto Aisladas.

4. Para una entrada de 4-20mA, mover elpuente JP1 en la placa principal de controldos pines hacia la izquierda.

Par para Apretar Terminales = 7 Lb-in (0.8 Nm).

Nota 1

Nota 4

J1-8 ABIERTO inhabilita el control y el motor para por inercia. CERRADO permite que circule corriente en el motor y produzca par.

J1-9 CERRADO habilita la operación en dirección de Avance. ABIERTO inhabilita la operación en dirección de Avance. La parada será por inercia o por frenado dependiendo del ajuste del parámetro de modo de Parada – Teclado.

J1-10 CERRADO habilita la operación en dirección Reversa. ABIERTO inhabilita la operación en Reversa. La parada será por inercia o por frenado dependiendo del ajuste del parámetro de modo de Parada – Teclado.

J1-11 ABIERTO = TABLA 0, CERRADO = TABLA 1

J1-12 CERRADO pone al control en modo de parABIERTO pone al control en modo de velocidad.

J1-13 CERRADO habilita el Modo de Procesos.

J1-14 CERRADO pone al control en modo de JOG. El control va hacer el jog sólo en dirección de avance.

J1-15 ABIERTO para la marcha.CERRADO para reponer una condición de falla.

J1-16 ABIERTO hace que el control reciba un Disparo Externo (cuando está programado en “ON”). Cuando ésto ocurre, se emite el mando de parada del motor, la operación del control concluye, y se exhibe un error por disparo externo en el display del teclado (es también anotado en el registro de errores).


2-4 Instalacion y Seleccion De Entradas IMN707SP

Lista de Verificación Previa a la OperaciónEl tipo de control usado deberá ser capaz de operar el motor apropiadamente. Lapreparación requerida está indicada en el manual que se suministra con el control.Revise todo el cableado de señal para determinar si ha sido hecho correctamente.

Aplicación de Potencia

Verifique si el control puede operar el motor desde el teclado en forma manual.

Chequee la salida del transductor para confirmar que opera en la forma esperada. Si esnecesario, haga funcionar manualmente el motor desde el teclado del control y observela salida del transductor.

Observe si la entrada del transductor de retroalimentación aumenta o disminuye alincrementarse la velocidad del motor. Se utilizará cuando se sintonice el sistema.

Sección 4Sintonización Manual

SINTONIZACION MANUAL 4-1IMN707SP

Sintonizacion Manual Con Un MultimetroSintonización Manual Inicial de los Sistemas en General

1. El control deberá haber ya sido probado y hecho funcionar desde el tecladoantes de intentar la sintonización de los parámetros del Modo de Procesos. Yase deberá haber realizado el procedimiento completo de autosintonización paraajustar el control a las características del motor. Para mayor información,consulte el manual que se suministra con el control.

2. Ponga PROCESS INTEGRAL GAIN (ganancia integral del proceso) en 0.3. Ponga PROCESS DIFFERENTIAL GAIN (ganancia diferencial del proceso) en

0.4. Ponga PROCESS PROPORCIONAL GAIN (ganancia proporcional del proceso)

en 100.5. Habilite el control y hágalo funcionar con una carga constante. Regule la fuente

del punto de ajuste a 1/2 de su valor máximo. En caso de usarse unpotenciómetro como fuente del punto de ajuste, regule el potenciómetro a 1/2de su rotación.

6. Observe la señal de retroalimentación del proceso con un medidor. Para hacerésto, mida el voltaje de retroalimentación.

7. Incremente PROCESS PROPORTIONAL GAIN en pasos de a 100 hasta que laretroalimentación del proceso comience a aumentar. El objetivo es hacer que laretroalimentación del proceso se iguale con el punto de ajuste (que alcance 1/2de su rango total de escala completa). En caso que ocurran oscilaciones,reduzca un poco PROCESS PROPORTIONAL GAIN y continúe al pasosiguiente.

8. Cambie el valor de la fuente del punto de ajuste en un 20% aproximadamente,y observe la señal de retroalimentación del proceso (o el motor, si resultaconveniente).

9. Si la respuesta ha sido estable, incremente PROCESS PROPORTIONAL GAINen pasos de a 100 hasta que la retroalimentación del proceso oscile un poco alefectuarse el paso 8. Disminuya después PROCESS PROPORTIONAL GAINlevemente hasta que la retroalimentación del proceso sea estable. Esteparámetro estará ahora definido.

Nota: El valor de Process Feedback (Retroalimentación del Proceso) mientras seestá operando con una carga constante no deberá ser exactamente igual alvalor de Setpoint Source (Fuente del Punto de Ajuste). Esto será sintonizadoluego.

10. Habilite el control y hágalo funcionar con una carga constante. Ponga la fuentedel punto de ajuste en 1/2 de su valor máximo. Defina PROCESS INTEGRALGAIN como un valor pequeño, por ejemplo 0.10Hz. Observe la señal deretroalimentación del proceso y note el valor de la fuente del punto de ajuste.La señal de retroalimentación del proceso deberá aumentar lentamentedurante un período de varios segundos hasta alcanzar exactamente el valor dela fuente del punto de ajuste. Aumente PROCESS INTEGRAL GAIN parareducir el tiempo que lleva eliminar el error de estado estacionario. Si elsistema comienza a oscilar o se hace inestable, reduzca PROCESSINTEGRAL GAIN. Una ganancia integral del proceso que sea demasiado altacreará fácilmente inestabilidad en casi cualquier sistema. Use el mínimo valorde ganancia que resulte necesario para lograr la operación apropiada.

11. Si el sistema sigue inestable o responde poco, revise el dimensionamiento delmotor y el control con respecto a la carga. Chequee también si MAX OUTPUTSPEED (velocidad de salida máxima) es suficientemente alta. Observe lainformación sobre el motor en el display del teclado para ver si el motoralcanza estos límites mientras se trata de operar el bucle de control. Si lo hace,la solución es determinar porqué se están excediendo dichos límites. Enalgunos casos, MAX OUTPUT SPEED puede ser el factor limitante, o quizás elconjunto de motor y control resulte demasiado pequeño para la aplicación.


4-2 SINTONIZACION MANUAL IMN707SP

Sintonizacion Manual Con Un OsciloscopioGanancias del Controlador de Procesos

La Ganancia Proporcional del Proceso (PROCESS PROPORTIONAL GAIN) estápreajustada en fábrica en el valor 0. Esta ganancia deberá ajustarse a un nivel adecuadopara la aplicación. Un aumento en la Ganancia Proporcional del Proceso resultará enuna respuesta más rápida, y una Ganancia Proporcional del Proceso excesivaocasionará sobremodulación (sobreimpulso u overshoot) y oscilaciones transitorias(ringing). Al disminuirse la Ganancia Proporcional del Proceso se obtendrá unarespuesta más lenta, y mermarán la sobremodulación y las oscilaciones transitoriasprovocadas por una ganancia proporcional excesiva. Si la Ganancia Proporcional delProceso y la Ganancia Integral del Proceso se definen con valores que son demasiadopróximos uno al otro, puede también ocurrir una condición de sobremodulación.

El valor en Hz del parámetro PROCESS INTEGRAL GAIN (ganancia integral delproceso) puede definirse como cualquier magnitud desde cero a 10Hz. Al definirse laGanancia Integral del Proceso como 0, se elimina la compensación integral, resultandoen un bucle de tasa proporcional. Esta selección es ideal para aquellos sistemas en quedebe evitarse la sobremodulación y que no requieren un grado substancial de “rigidez”(la capacidad de la unidad de mantener la velocidad mandada pese a las cargas depares variables). Al incrementarse el valor de la Ganancia Integral del Proceso seaumenta la ganancia de baja frecuencia y la rigidez de la unidad; una Ganancia Integraldel Proceso excesiva va a producir sobremodulación ante mandos de velocidadtransitorios y puede resultar en oscilaciones. El ajuste típico es de 1 a 4Hz.

Para sintonizar manualmente el control de velocidad:

1. Defina el parámetro PROCESS INTEGRAL GAIN en 0 (se elimina la gananciaintegral).

2. Aumente el ajuste del parámetro PROCESS PROPORTIONAL GAIN hastalograr una respuesta adecuada a los mandos del punto de ajuste escalonados.

3. Aumente el ajuste de PROCESS INTEGRAL GAIN para aumentar la rigidez dela unidad.

Es conveniente monitorear la respuesta escalonada de Process Feedback(Retroalimentación del Proceso) usando un registrador de cinta o un osciloscopio dealmacenamiento. El primer canal se conecta a J1–6 y J1–1 (tierra) con ANALOGOUT #1 puesto en “SETPOINT CMD”. El segundo canal se conecta a J1–7 y J1–1(tierra) con ANALOG OUT #2 puesto en “PROCESS FDBK”.

Las Figuras 4-1 a 4-4 ilustran como se verá en un osciloscopio la respuesta de ProcessFeedback bajo diversos ajustes de las ganancias. Los ejemplos muestran las formas deonda de la salida analógica J1–6 con “SETPOINT CMD” y la J1–7 con “PROCESSFDBK” seleccionados. Estas formas de onda muestran la respuesta durante un mandodel punto de ajuste escalonado desde cero hasta 4/5 de la escala completa.


SINTONIZACION MANUAL 4-3IMN707SP

La Figura 4-1 muestra la respuesta óptima para este sistema en particular. (GananciaProporcional del Proceso = 100, y Ganancia Integral = 2.00 Hz).

Figura 4-1Mando del Punto de Ajuste


Proporcional del Proceso en 100 e Integral delProceso en 2.00Hz.

(El osciloscopio está puesto en una escalavertical de 1v/división y una escala horizontal de1.0 seg/división del tiempo de barrido).

En la Figura 4-2 la ganancia integral fue puesta demasiado alta (2.00 Hz) para el valorde la ganancia proporcional (10). Como resultado, hay oscilaciones transitorias ysobremodulación excesiva. Por lo tanto, deberá aumentarse la Ganancia Proporcionaldel Proceso, o reducirse la Ganancia Integral del Proceso.






4-4 SINTONIZACION MANUAL IMN707SP

La Figura 5 muestra la respuesta de un bucle de tasa proporcional cuando la gananciaintegral está definida en 0 Hz. El valor de la ganancia proporcional es, sin embargo,demasiado bajo.





La Figura 6 es un ejemplo de una ganancia proporcional excesiva; note las oscilacionestransitorias en la respuesta de la Retroalimentación del Proceso.





Sección 5Diagnóstico de Fallas

DIAGNOSTICO DE FALLAS 5-1IMN707SP

Síntoma Posible Causa y SoluciónEl control está habilitado pero no hay rotación delmotor. Cuando se usa el teclado, se produce larotación del motor. El valor de la Retroalimentación delProceso no es igual al valor de la Fuente del Punto deAjuste.

1. ¿Está cerrada la entrada de Habilitación del Modo deProcesos? La misma está en el terminal J1–13.

2. ¿El parámetro de Ganancia Proporcional del Proceso estádefinido en un valor que no sea cero? Auméntelo yobserve la respuesta.

3. ¿Están cerradas las entradas de Adelante y Reversa (J1–9,10)? Si no, ciérrelas.

4. Si se ha permitido una sola dirección para la rotación delmotor, pruebe de cambiar la polaridad de laRetroalimentación del Proceso. Por ejemplo, si se usa laentrada analógica de la tarjeta de control en 4 y 5,intercambie los cables para 5 y 4. Si se usa la entrada dePotenciómetro, cambie el parámetro de Inversión de laRetroalimentación del Proceso.

5. ¿El control está en Modo Local? Cámbielo al ModoRemoto.

Al habilitarse el control, mientras se incrementa laGanancia Proporcional del Proceso, laRetroalimentación del Proceso está aumentando enerror respecto al valor del Mando del Punto de Ajuste.La Ganancia Integral del Proceso fue definida en 0.

1. La polaridad de la Retroalimentación del Proceso está alrevés. Pruebe de cambiar la polaridad de la Retroalimentación del Proceso. Por ejemplo, si se usa laentrada analógica de la tarjeta de control en 4 y 5,intercambie los cables para 5 y 4. Si se usa la entrada dePotenciómetro, cambie el parámetro de Inversión de laRetroalimentación del Proceso.

La Fuente del Punto de Ajuste que se ha seleccionadono está funcionando.

1. ¿La salida del dispositivo está en condiciones defuncionamiento? Mídala con el equipo de pruebaapropiado.

2. ¿La Fuente del Punto de Ajuste ha sido programada parareconocer la entrada donde la señal está en este momento?

El sistema ha funcionado bien durante algún tiempo.De repente, el motor pasa a funcionar bajo máximavelocidad o par. El valor de la Retroalimentación delProceso no es igual al valor de la Fuente del Punto de Ajuste.

1. ¿La salida del transductor de retroalimentación está en condiciones de funcionamiento? Mídala con elequipo de prueba apropiado.

2. ¿El motor sigue estando debidamente acoplado a la carga? Chequee si hay daños en las correas,acoplamientos de bombas, etc.

5-2 DIAGNOSTICO DE FALLAS IMN707SP

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Ft. Smith, AR 72902–2400(501) 646–4711

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