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SISTEMAS AUTOMÁTICOS Y DE
CONTROLDani Sanchez
Ayyoub Marroun
1- Introducción 2- Sistemas de lazo abierto / cerrado
◦ 2.1- Función de transferencia 3- Componentes de sistemas de control 4- Controladores
◦ 4.1 – Control proporcional◦ 4.2 – Control integral◦ 4.3 – Control derivativo◦ 4.4 – Control PID
5- Transductores 6- Generadores de consigna, comparadores y actuadores 7- El Autómata programable o PLC 8- Web
ÍNDICE
Un sistema automático de control es un conjunto de componentes físicos conectados o relacionados entre sí, de manera que regulen o dirijan su actuación por sí mismos, es decir sin intervención de agentes exteriores (o con intervención humana mínima), corrigiendo además los posibles errores que se presenten en su funcionamiento.
Introducción
Analógicos◦ Trabajan con señales de tipo continuo
Digitales◦ Trabajan con señales binarias
Híbridos analogico-digitales◦ Trabajan con señales analógicas y digitales a la
vez
Sistemas
Lazo abierto: cuando la salida para ser controlada, no se compara con el valor de la señal de entrada o señal de referencia.
Lazo cerrado: cuando la salida para ser controlada, se compara con la señal de referencia. La señal de salida que es llevada junto a la señal de entrada, para ser comparada, se denomina señal de feedback o de retroalimentación.
Sistemas de control de lazo abierto y lazo cerrado
Se caracterizan porque, una vez hechas las actividades, ejecutan un proceso durante un tiempo fijado, independientemente del resultado obtenido, el cual no es comprobado.
Lazo abierto
En ocasiones queremos que la señal a controlar alcance un valor determinado, para ello el sistema tiene que medir continuamente dicha señal para alcanzar ese valor deseado. En este caso el sistema es realimentado, y hablamos de un sistema automático de lazo cerrado.
Lazo cerrado
Es la expresión matemática que, en un bloque, relaciona la variable de salida con la variable de entrada.
La función de transferencia
Dispositivo de entrada de ordenes: son los que permiten al operador la entrada de datos y ordenes al sistema.◦ Los elementos binarios: los que permiten la
entrada de ordenes de tipo simultaneidad ◦ Los elementos numéricos y alfanuméricos:
permiten la entrada de números y letras.
Componentes del sistema de control
Dispositivo de entrada de información: son constituidos básicamente por sensores
Componentes del sistema de control
Controlador: constituye el sistema de tratamiento de la información del proceso, i establece la manera de cómo se tienen que combinar las entradas de información
Componentes del sistema de control
Dispositivos de salida de información: Son los que se comunican con el operador
Componentes del sistema de control
Actuadores y pre actuadores: encarrgados de operar sobre el proceso, y a veces no van directamente conectados al controlador i requieren pre actuadores
Componentes del sistema de control
El controlador es un elemento fundamental del bucle de control, ya que determina el comportamiento del bucle condicionando la reacción del elemento actuador ante una desviación de la variable regulada respecto a la de control. Se divide en:
Acción proporcional Acción integral Acción derivativa
Controladores
Acelera la respuesta del proceso controlado Produce un offset (excepto integradores
puros)
P: acción del control e(t): señal de error Kp: constante proporcional
Controlador de accion proporcional
Elimina todo offset Eleva las desviaciones máximas Produce respuestas arrastradas y largas
oscilaciones El aumento de Kc aumenta acelera la
respuesta pero produce más oscilaciones y puede llegar a desestabilizar el sistema
Isal
Controlador integral
Anticipa el error y actúa en función del error que iría a ocurrir
Estabiliza la respuesta de bucle cerrado
Controlador derivativo
Son los controladores mas comerciales. Su objetivo es tener todas las ventajas de
los otros 3 y superar sus deficiencias.
Controladores PID
Son dispositivos que transforman una magnitud física en otra magnitud física
Transductores
Estructura:◦ Elemento sensor: Magnitud física a magnitud
eléctrica o magnética◦ Bloc de tratamiento de señal: filtrar, pre
amplificar…, (función adapta)◦ Etapa de salida: Amplificadores, relés,
transmisores, etc. Todos aquellos circuitos que adaptan la señal a la necesidad.
Transductores
Clasificación de transductores◦ Activos: generan directamente la señal◦ Pasivos: necesitan alimentación externa para
captar la señal Clasificación según como codificar la
magnitud◦ Analógicos◦ Digitales◦ Todo o nada
Transductores
Un comparador, también llamado detector de error, es un dispositivo encargado de comparar el valor de referencia con un valor de medida de salida, mediante un trasductor de realimentación.
Generadores de consigna, comparadores y actuadores
Un ACTUADOR es un dispositivo inherentemente mecánico cuya función es proporcionar fuerza para mover o “actuar” otro dispositivo mecánico. La fuerza que provoca el actuador proviene de tres fuentes posibles: Presión neumática, presión hidráulica, y fuerza motriz eléctrica
Dependiendo de el origen de la fuerza el actuador se denomina “neumático”, “hidráulico” o “eléctrico”.
Generadores de consigna, comparadores y actuadores
Se le llama visualizador al aparato que permite ver y mostrar información de ciertos aparatos electrónicos como la caja registradora, una calculadora..
Visualizadores
Es una maquina diseñada para hacer en tiempo real y en ambiente industrial, automatismos combinacionales y secuenciales, y pensada para ser programada por personal no informático.
El autómata programable o PLC
Ventajas◦ Posibilidad de introducir modificaciones sin
cambiar la red de conexión ni añadir dispositivos◦ Espacio de ocupación reducido◦ Mano de obra mas económica◦ Reducción del tiempo de instalación◦ Comandar distintas maquinas con un autómata◦ Reducción del coste de mantenimiento
El autómata programable
Inconvenientes◦ Necesidad de disponer de personal con un cierto
grado de especialización para programarlo y hacer mantenimiento posterior
◦ Su precio inicial puede ser un inconveniente, ya que podría ser mas elevado que otras opciones tecnológicas
El autómata programable
Estructura
El autómata programable
Unidad de control◦ Tiene la función de consultar el estado de las
entradas y ejecutar las instrucciones del programa que se envían a las salidas o al proceso
◦ El microprocesador es el elemento principal de la CPU
◦ La ejecución tiene un ciclo llamado scan Lectura de entradas Ejecución de programa Copia de tabla de imágenes de salida Inicio de un nuevo ciclo
El autómata programable
Memoria◦ Existen varios tipos de memorias:◦ RAM. Memoria de lectura y escritura. ◦ ROM. Memoria de solo lectura, no reprogramable. ◦ EPRON. Memoria de solo lectura, reprogramables
con borrado por ultravioletas. ◦ EEPRON. Memoria de solo lectura, alterables por
medios eléctricos.
El autómata programable
Elementos de entrada y salida◦ Son los que permiten la comunicación de el
autómata con el proceso que esta controlado y con el usuario Entradas
Digitales, de CC 24 o 48 V Digitales, de CA 110 a 220 V
Salidas Tipo todo o nada, por relé Tipo todo o nada, por triaca a 220 V máx. Tipo todo o nada, de colector abierto para 24-48 V CC Analógicas, de 0-10 V o 4-20 mA
El autómata programable