EL COMPUTADOR EN CONTROL DE PROCESOS

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Introducción

© Factores que contribuyen a la utilización del computador3 Reducción del tamaño y precio3 Mejora en la fiabilidad 3 Aumento de la velocidad de cálculo

© Aplicaciones del computador en la industria de procesos3 Controladores programables3 Data logging

3 Control supervisor3 Control digital mediante computador3 Control local/jerárquico/distribuido3 Control integral

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Introducción

© Controladores programables3 Se utiliza en sistemas que se describen en términos de estados discretos3 La acción de control consiste en conducir al proceso a través de un

modelo de estos estados en el tiempo3 Transición entre estados depende de medidas de los parámetros3 Programación mediante un lenguaje denominado ladder diagram3 Utilización especializada en el operaciones de procesamiento batch

G Ejemplo 1: En una mezcla de dos componentes• Llenar el tanque a un nivel Ax con la válvula A• Llenar el tanque a un nivel By con la válvula B• Arrancar un temporizador, calentar y agitar durante 5 minutos• Abrir la válvula de salida hasta el vaciado

G Ejemplo 2: En una célula CIM• Realizar secuencias de tareas: Colocar, transportar, ....

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Introducción

© Data logging3 Primeras aplicaciones del computador

G recoger y almacenar grandes cantidades de datos medidos que se producen en procesos complejos

G visualizar los datos para que los ingenieros de procesos determinen las condiciones del proceso

3 Aplicaciones posterioresG reducir los datos mediante ecuaciones de controlG indicar el tipo de acción que permita sintonizar un proceso para obtener la

máxima eficiencia• Los lazos en los procesos eran analógicos e independientes donde el ajuste de

las referencias era manual

3 ElementosG SAD, Alarmas, Computador, Periféricos (Terminales, teclados, )

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Introducción

© Data logging

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Introducción

© Control supervisor3 Evolución del data logging3 El computador realiza las siguientes tareas

G El ajuste de la referencia G El registro de los parámetros

3 Los bucles siguen siendo analógicos pero G Las referencias son calculadas y puestas por el computador basándose en

ecuaciones resueltas• Control multivariable)

G Se utilizan los valores medidos de las variables del proceso

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Introducción

© Control supervisor

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Introducción

© Control supervisor

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Introducción

© Control digital3 El ordenador realiza también las tareas de lazo de control

G Control digital directo (DDC)

3 Elementos analógicosG Sensores

• Forman junto con los acondicionadores de señal el sistema de medida

G Actuadores

3 Primeras implementacionesG Ordenador central controlando más de un lazoG La velocidad del computador determina el número de lazos

3 Utilizados en instalaciones a gran escala donde disponen de un interfaz de red para conectar con otros computadores (ej: monitorización, gestión de la producción, etc)

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Introducción

© Control digital

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Introducción

© Control distribuido3 Diferentes procesadores están dedicados al control del proceso físico3 Una unidad central coordina las operaciones generales3 Existen diferentes niveles (Jerarquía)

G Procesadores locales en contacto directo con los procesos físicos• Realizan la tarea de los lazos de control• Incluyen los PLCs, Controladores, etc

G FEP (Front-End-Processor) • se conectan a los procesadores locales a través del bus de campo, de líneas

directas o LAN• Pueden ser desde meros transmisores de datos o incluir ciertas capacidades de

control (Ej: ajuste de parámetros, cálculos de referencias, etc)G A través de una red de mayor capacidad se conectan a las unidades

centrales3 Existen diferentes requisitos temporales en las comunicaciones

(mayores en los niveles más bajos)

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Introducción

© Control distribuido

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Introducción

© Control distribuido3 Formas de transmitir los datos desde los FEP hasta los niveles

superioresG Técnicas de polling

• La unidad central interroga periódicamente a sensores, etc,

G Telemetría• Todos los datos son enviados de forma predeterminada en determin ados

instantes de tiempo

G Enviar solo las variables que cambian de valor respecto al ciclo precedente

3 Se disponen de Bases de Datos sobreG MedidasG ActuacionesG Procesadores

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Introducción

© Control integral (CIM)

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Controladores digitales

© Esquema básico

© Tarea de control

Task body Controlador isPeriodo :Time_span;--periodoproxima_iteracción :Timebegin

proxima_iteraccion:=Clock;loop

convertir_sensor_analogico_digital(y);calcular_accion_control(u);enviar_accion_control_convertida(u);actualizar_variables_internas(u,e,y...);proxima_iteraccion:=proxima_iteraccion +

periodo;delay until proxima_iteraccion;

end loopend Controlador;

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Controladores digitales

© Software de control

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Controladores digitales

© Software de control:bucles independientes

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Controladores digitales

© Sistemas multifrecuencia

© Software de control:comportamiento esperado