AUTOMATIZACION Y CONTROL 04. SISTEMAS DE CONTROL INDUSTRIALES - PowerPoint PPT Presentation

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AUTOMATIZACION Y CONTROL 04. SISTEMAS DE CONTROL INDUSTRIALES

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Title: Sistemas Industriales de Control Author: jc_at_icedo Last modified by. Created Date: 3/29/2004 10:00:32 PM Document presentation format: Presentaci n en pantalla – PowerPoint PPT presentation

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Title: AUTOMATIZACION Y CONTROL 04. SISTEMAS DE CONTROL INDUSTRIALES


1
AUTOMATIZACION Y CONTROL04. SISTEMAS DE
CONTROL INDUSTRIALES
UNIVERSIDAD DE CALDAS FACULTAD DE INGENIERÍA
Julio César Caicedo Eraso
2
Sistemas de Control Industriales
  • Los sistemas de control se encargan de la
    regulación automática de operaciones y del equipo
    asociado, así como de la integración y
    coordinación de estas operaciones en un sistema
    de producción global.

3
Niveles de automatización.
Nivel Industrias de Proceso. Industrias de Manufactura Discreta.
5 Nivel corporativo. Nivel corporativo.
4 Nivel de planta. Nivel de planta o fábrica.
3 Nivel de control de supervisión. Nivel de celdas o sistema de manufactura.
2 Nivel de control regulatorio. Nivel de máquinas.
1 Nivel de Equipo. Nivel de equipo.
4
Variables y Parámetros
  • La variable continua
  • Es una variable ininterrumpida durante el tiempo
    de manufactura.
  • Se conoce como análoga, lo que quiere decir que
    puede tomar muchos valores dentro de un rango ya
    definido.
  • Fuerza, temperatura, tasa de flujo, presión,
    son ejemplos de variable continua.

5
Variables y Parámetros
  • La variable discreta
  • Sólo puede tomar sólo un valor dentro de un rango
    definido.
  • Se conoce como variable binaria.
  • Puede tomar valores como on/off, abierto/cerrado,
    0 y 1.

6
Control Continuo Vs. Discreto
Factor de comparación. Control Continuo. Control Discreto.
Medidas de salida del producto. Peso, volumen líquido y volumen sólido. Número de partes o de productos.
Medidas de calidad. Consistencia, concentración, ausencia de contaminantes. Dimensiones, Acabado, Apariencia, ausencia de defectos.
Variables y parámetros. Temperatura, tasa de flujo, presión. Posición velocidad, aceleración.
Sensores. Sensores de flujo, presión y de temperatura. Interrupores, sensores fotoeléctricos y válvulas.
Actuadores. Válvulas, calentadores, bombas. Interruptores, motores y pistones.
Unidades de tiempo Segundos, minutos, horas. Menos de un segundo.
7
Sistemas de Control Continuos
  • Regulatorios El objetivo es mantener el
    desempeño del proceso a cierto nivel o dentro de
    una cierta banda de tolerancia.
  • Re-alimentado La estrategia es anticipar los
    efectos de variabilidad que podrían afectar el
    proceso, detectándolos y compensándolos, de tal
    forma que el proceso no tenga altas variaciones
    en la operación.

8
Sistemas de Control Continuos
  • Optimización en Estado Estable Se refiere a una
    clase de técnicas de optimización.
  • 1. Índice de desempeño bien definido (tasa de
    producción).
  • 2. Relación entre índice y variables es
    conocida.
  • 3. Valores de los parámetros del sistema se
    pueden calcular matemáticamente.
  • Con estas características, el algoritmo de
    control está diseñado para llevar el proceso al
    estado óptimo ya establecido.

9
Sistemas de Control Continuos
  • Control Adaptable Combina el control de
    retroalimentación y el control óptimo al medir
    las variables de proceso relevantes durante la
    operación. Utiliza algoritmos de control para
    optimizar el índice de desempeño.

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Sistemas de Control Continuos
  • Funciones del control adaptable
  • 1. Identificación valor actual del índice de
    desempeño es determinado en base a medidas
    tomadas del proceso.
  • 2. Decisión se implementa por medio del
    algoritmo del sistema adaptable.
  • 3. Modificación Los parámetros son alterados
    por medio de actuadores para optimizar el estado
    del sistema.

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Sistemas de Control Discretos
  • Cambio Manejo de Evento (Event-Driven) Es
    ejecutado por el controlador para responder a
    cualquier evento que ha alterado el sistema
    (perturbación).
  • Cambio Manejo de Tiempo (Time-Driven) Se
    ejecuta por el sistema de control en un punto
    específico de tiempo o al terminar un lapso.

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Proceso Computarizado de Control.
  • El uso de computadores para controlar procesos
    industriales se inicia a fines de los 50s.
  • Refinerías, industrias petroquímicas e industrias
    relacionadas con alta producción y
    transformación de recursos naturales, tenían que
    manejar demasiadas variables y lazos cerrados de
    control para operar.
  • Las operaciones de control se llevaban a cabo de
    forma manual, por medio de operadores y gente
    calificada para supervisar y controlar las
    operaciones.
  • Muchos problemas se suscitaron por las fallas
    humanas que se tenían debido a diversos factores.

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Requerimientos de control Computarizado.
  • Interrupciones iniciadas por el proceso El
    controlador debe ser capaz de responder a una
    señal de entrada, proveniente del proceso.
  • Acciones en tiempo El controlador debe tener la
    capacidad de ejecutar acciones en puntos
    específicos de tiempo.
  • Comandos computacionales hacia el proceso El
    control por computadora debe ser capaz de enviar
    señales al proceso para iniciar una acción
    correctiva.

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Requerimientos de control Computarizado.
  • Eventos iniciados por el sistema o programa Son
    eventos que el sistema de control realizados por
    los mismos dispositivos computarizados. Por
    ejemplo, la impresión de un reporte que haya sido
    previamente programado.
  • Eventos iniciados por operador El control
    computarizado siempre debe permitir la entrada de
    una operación del personal (operador).

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Capacidades de control computarizado.
  • Polling (muestreo de datos) significa la
    extracción de datos mediante muestras con el fin
    de indicar el estado del proceso.
  • Frecuencia Recíproco del intervalo de tiempo
    donde los datos son recolectados.
  • Orden Es la secuencia de los lugares donde los
    datos son recogidos.
  • Formato Se refiere a la manera en que el
    procedimiento del muestreo es diseñado.

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Capacidades de control computarizado
  • Interlocks (dispositivos de seguridad) Es un
    mecanismo de seguridad que sirve para
    coordinarlas actividades de 2 o más dispositivos
    y prevenir que 1 dispositivo interfiera con el
    otro.
  • Seguro de entrada (input interlock) Es un seguro
    que requiere de un dispositivo externo para
    ejecutarse (sensor, switch). Se pueden usar para
  • Para proceder con un ciclo de trabajo. Ejemplo
    Una máquina comunica una señal al controlador de
    que el proceso se cumplió.
  • Para interrumpir un ciclo de trabajo. Ejemplo
    Sensor que mande una señal si al robot se le cayó
    una pieza.
  • Seguro de salida Señal enviada por el
    controlador a un dispositivo externo.

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Capacidades de control computarizado
  • Sistema de interrupción Está muy relacionado con
    los interlocks. Es un sistema computarizado de
    control que suspende la ejecución de un programa
    o subrutina debido a la prioridad de una nueva
    acción.
  • Interrupciones internas Son ejecutadas por el
    propio sistema computacional.
  • Interrupciones externas Son ejecutadas por un
    operador.

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Niveles de Control Industrial
  • Control Básico Es el de más baja jerarquía.
    Incluye el control retroalimentado, muestreo e
    interlocks.
  • Nivel de procedimiento Es un nivel intermedio.
    En este nivel se usan los datos del muestreo para
    recalcular valores de parámetros, cambiar puntos
    de referencia o ganancias del proceso.
  • Nivel de coordinación Nivel más alto de control.
    Corresponde a la supervisión de todo el proceso
    industrial, incluso puede involucrar y controlar
    todo el sistema de automatización de la empresa.

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Formas de Procesos de Control por Computadora.
  • Proceso de monitoreo por computadora involucra
    el uso de la computadora para observar,
    recolectar y grabar información de la operación.
    El monitoreo por computadora se clasifica en
  • Datos del proceso son parámetros y referencias
    del proceso.
  • Datos del equipo indica el estado del equipo.
  • Datos del producto muestra el rango de calidad o
    el cumplimiento con ciertos estándares del
    producto que se está realizando.

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Formas de Procesos de Control por Computadora.
  • Control Digital Directo Es uno de los más
    importantes. Es un sistema de control de proceso
    por computadora donde ciertos componentes en un
    sistema análogo son reemplazados por una
    computadora digital.Con este control podemos
  • Tener mayor control se pueden manejar algoritmos
    más complicados que los convencionales.
  • Integración y optimización de múltiples lazos Se
    pueden integrar mediciones de distintos lazos de
    control.
  • Editar el programa de control Se puede cambiar
    fácilmente el algoritmo de control.

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Formas de Procesos de Control por Computadora.
  • Control Numérico y robótica Implica el uso de
    microcomputadoras para dirigir la herramienta de
    una máquina a una secuencia previamente definida
    por un programa.
  • Controles lógicos programables se usan
    instrucciones específicas en una memoria
    programable para secuenciar y controlar una
    máquina o proceso.
  • Sistemas de control distribuidos y PCs aquí se
    usan los microprocesadores, que son chips de
    circuitos integrados que contienen los elementos
    lógicos digitales necesarios para ejecutar
    instrucciones que se encuentran en su memoria y
    llevar esas instrucciones hacia el proceso.
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