Tesis diseño de laboratorio control automatico

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Entrada Salida

Figura 1. Bucle o lazo abierto.

2.4.2 Sistemas de Bucle o lazo cerrado.

Es aquel en que la acción de control depende de la salida, donde la salida se compara con la entrada del sistema y va siendo modificada en cada instante, como se muestra en la figura 2, obteniendo un control en función de ambas. Este lazo no tiene las problemáticas por la inestabilidad que presenta el lazo cerrado.

Los sistemas de lazo cerrado se denominan comúnmente en sistemas de control por realimentación o retroacción.

Planta o Proceso

Realimentación Entrada Salida

Figura 2. Control mediante Realimentación.

El principio de todo sistema de control automático es la aplicación de concepto de realimentación o feedback (medición tomada desde el proceso que entrega la información del estado actual de la variable que se desea controlar) donde su característica es la de mantener informado al controlador central del estado de las variables, para así en caso de perturbaciones poder realizar alguna acción correctiva de control.

2.4.2.1 Características de la Realimentación.

- Aumento en la exactitud.

- Reducción en la sensibilidad de la salida, correspondiente a una determinada entrada.

- Efectos reducidos de la no linealidad y distorsión.

- Tendencias a oscilaciones.

Elementos control

Planta o Proceso

Medición

Valor de consigna

Variable controlada

Suministro

Actuador

Figura 3. Lazo de control retroalimentado.

La figura 3 muestra que la medición se realiza para obtener el valor actual de la variable controlada por el lazo. En la industria se encuentras mediciones como de temperatura, presión, nivel, caudal, conductividad y muchas otras especificas de cada industria.

El proceso puede variar según los requerimientos de la empresa, llegando a ser muy básico como otros muy avanzados, dependiendo de la clase de producto elaborado.

El actuador final, indispensable en cada control, se dedica a suministrar energía o material para cambiar la señal de medición. Dispositivos electromecánicos que actúa según lo desea el control.

El controlador o regulador es el cerebro del sistema, fundamental en un sistema de control, encargado de controlar uno o más procesos, antiguamente se realizaba manualmente, siendo el operario quién hacia los cambios necesarios para obtener los resultados finales deseados. En la actualidad existen sistemas automáticos que realizan esta operación utilizando ordenadores como un elemento de control.

Su funcionamiento se basa en la detección de desvíos existentes entre el valor medido por un sensor y el valor deseado o “set - point”, programado por un operario. Si la variable mantiene su valor previsto, el controlador no accionará ningún dispositivo o actuador, por el contrario, si la variable sufre perturbaciones, el controlador se ve obligado a reaccionar y enviar una señal de corrección de manera de activar el actuador para estabilizar nuevamente la variable, como se observa en la figura 4.

Proceso

Actuador

Transductor

Controlador

Sensor

Señal eléctrica

Válvula neumática

Señal neumática

Señal eléctrica

Figura 4. Sistema de control de nivel.

Al controlador ingresan las señales R(s) (set-point) y B(s) (medición de la variable controlada), se comparan generando la señal de error E(s), ésta es modificada por la transferencia del controlador G(s) y finalmente el resultado es la variable de control. El algoritmo matemático que se ejerce sobre la señal de error es la llamada acción de control.

2.5 Acciones de control.

2.5.1 On - Off.

Es un controlador de dos posiciones estables, 100% On (activado) o 100% Off (desactivado), cambiando de un estado a otro cuando el valor de la señal de error E(s) está fuera del intervalo. No es de mucha precisión ya que no tiene la capacidad de producir un valor exacto en la variable controlada. Sin embargo, muchos reguladores lo incorporan para combinarlo con otro tipo de regulación, ya sea cuando el error es demasiado grande o cuando el error se aproxima a cero, esta función se cambia de forma automática de un controlador a otro, un esquema se muestra en la figura 5.

Set- Point

Error

Realimentación

Planta

∑

Figura 5. Control ON-OFF

Su respuesta es de tipo todo o nada, de forma que se conecta cuando la variable regulada llega a un valor que supera el valor del set-point y solo se desconecta cuando dicha variable queda por dejado o vuelve a su estado normal.

2.5.2 Control o acción proporcional (P).

Se refiere a una ganancia proporcional y es una acción correctiva proporcional al error. El error es la diferencia que existe entre la señal de la variable de proceso y la señal del set-point. Este valor representa cuanto esta desviado la variable de proceso (PV) del set-point (SP) y puede ser calculado como SP-PV o como PV-SP, dicha sustracción determina si el controlador será reverse-acting (acción inversa) o direct-acting (acción directa) al momento de enviar una señal de salida para una perturbación correctiva en la variable de proceso. Esta acción es determinada por un proceso, el transmisor, y elemento final de control. Por ejemplo,