Gijón - Julio 2003 1

Tema 8

Dispositivos y Ejemplos de Sistemas de Control

REGULACIÓN AUTOMÁTICA

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Indice

• 8.1. Selectores de referencia• 8.2. Sensores• 8.3. Actuadores• 8.4. Reguladores• 8.5. Ejemplos

REGULACIÓN AUTOMÁTICA

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Elementos para el Sistema de Control

+_

Selector detemperatura

Regulador

Accionador

Sensor detemperatura

Proceso

Filtrado y amplificación

Comparador Calentador

Selector dereferencia

Regulador Actuador

Sensor

REGULACIÓN AUTOMÁTICA

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Selectores de Referencia• Selectores potenciométricos• Selectores numéricos• Selectores mecánicos• Teclados• Paneles de operador

REGULACIÓN AUTOMÁTICA

Potenciómetros

Panel de Operador

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Tipos de Sensores• Mediciones Eléctricas

– Tensión, corriente, potencia, conductividad ...• Mediciones Térmicas

– Termistores.– Termopares.– Pirómetros (laser, infrarrojos, ópticos).

• Mediciones Mecánicas– Desplazamiento, posición, distancia y nivel.– Transductores de fuerza.– Transductores de movimiento: velocidad y aceleración.

• Mediciones en Fluidos y Gases– Transductores de presión.– Transductores de flujo y caudal.

• Mediciones en Procesos Químicos– PH, concentraciones, detección de gases, humedad ...

REGULACIÓN AUTOMÁTICA

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Sensores de Temperatura• Termistores.• Termopares.• Pirómetros (laser, infrarrojos, ópticos).

REGULACIÓN AUTOMÁTICA

Termopares

Pirómetros

Termistor

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Sensores de Fuerza, Movimiento y Posición• Desplazamiento, posición, distancia y nivel.• Transductores de fuerza.• Transductores de movimiento: velocidad y aceleración.

REGULACIÓN AUTOMÁTICA

Células de Carga

Acelerómetros

Medidoresde Nivel

DesplazamientoLineal

Encoders y Tacodinámos

Células de Carga

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Sensores para Fluidos y Gases• Transductores de presión.• Transductores de flujo y caudal

REGULACIÓN AUTOMÁTICA

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Actuadores• Accionamientos/motores• Fuentes de tensión y corriente lineales• Válvulas proporcionales y todo/nada• Elementos hidráulicos y neumáticos

REGULACIÓN AUTOMÁTICA

Fuente de TensiónVariable

Accionamientospara Motores

VálvulaProporcional

Cilíndros Hidraúlicos Válvula Todo-Nada Bomba Hidraúlica Motor con Accionamiento Incorporado

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Reguladores• Todo/Nada• PID Analógicos• PID Digitales• Controladores digitales avanzados:

– Predictivos, adaptativos, multivariables– Identificación, autosintonización, fuzzy

REGULACIÓN AUTOMÁTICA

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Control Todo/Nada• Control muy simple pero con muchas aplicaciones• Sensor con histéresis• Regulador On/Off(activo/inactivo)• Modelado no lineal

Horno Eléctrico

0

1

1

0

T1

Tª

T2 Tª

T2

0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

01

T1

REGULACIÓN AUTOMÁTICA

Termostato

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Grifería Termostática• Selector: mando giratorio para seleccionar la temperatura• Sensor: cilindro deformable sensible a la temperatura• Regulador: la deformación del propio sensor produce un comportamiento PI• Actuador: válvula desplazable

REGULACIÓN AUTOMÁTICA

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Modelado del control de suspensión de un vehículo (I)• Modelado del sistema de suspensión para el desarrollo de un control de estabilidad.• Modelo realizado y simulado con Simulink.

REGULACIÓN AUTOMÁTICA

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Modelado del control de suspensión de un vehículo (II)

REGULACIÓN AUTOMÁTICA

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Modelado del control de suspensión de un vehículo (III)

REGULACIÓN AUTOMÁTICA

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REGULACIÓN AUTOMÁTICA

Control de Velocidad y Posición de Motores Eléctricos (I)• Sensores: tacodinamos, potenciómetros, encoders absolutos e incrementales • Selector, regulador y actuador en el acionamiento

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REGULACIÓN AUTOMÁTICA

Control de Velocidad y Posición de Motores Eléctricos (II)

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REGULACIÓN AUTOMÁTICA

Guiado de un AGV (I)• Guiado basado en el seguimiento de un hilo de cobre enterrado• Soluciones diferentes en marcha adelante y atrás por la asimetría del AGV• Modelado del AGV• Diseño de los reguladores basado en el modelo• Implementación analógica de los reguladores PID

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REGULACIÓN AUTOMÁTICA

Guiado de un AGV (II)

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REGULACIÓN AUTOMÁTICA

Guiado de un AGV (III)

dtd*d)+*(x-

l*d)+*(x-*V=

dtdx

θδ

θδδ

tan

sintantan

dtd*G*x+1-

l*G*x+1-G*V=

dtd

θδ

θδδ

δ

cos

sincoscos

l

*d)+*(x+**V=dtdx θ

δθδsintancostan

l

*G*x+1+*G*V=dtd θ

δδθδ sin

coscoscos

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REGULACIÓN AUTOMÁTICA

Guiado de un AGV (IV)

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REGULACIÓN AUTOMÁTICA

Guiado de un AGV (V)

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REGULACIÓN AUTOMÁTICA

Sistemas de Supervisión de Procesos y de Fabricación

CNCPC/VME

VME/PCPLC DCS

ControladorArea

Ethernet/TCP/IP TCP/IP/Ethernet

PROFIBUS-FMS

PROFIBUS-DP PROFIBUS-PA

Nivel de fábrica

Tiempos deciclo bus < 1000 ms

Nivel del celda

Tiempos deciclo bus < 100 ms

Nivel de campo

Tiempos de ciclo bus < 10 ms