• Author / Uploaded
• joe

• Categories
• Ingeniería Eléctrica
• Física
• Ciencia
• Tecnología
• Informática y tecnología de la información

Citation preview

CONTROL DE PROCESOS

Página 0 / 12

CONTROL PID: Obtención curva dinámica Grupo

Nota:

App./Nom.:

Fecha:

Lab. Nº

CONTROL DE PROCESOS CODIGO: AE6010

LABORATORIO N° 13 “CONTROL PID” Parte 1: obtención curva dinámica

1.Alumnos:

2.3.-

Grupo

:

Marco Arcos C.

Nota:

16

CONTROL DE PROCESOS

Página 1 / 12

CONTROL PID: Obtención curva dinámica Grupo

Nota:

App./Nom.:

I.

Fecha:

Semestre

:

Fecha de entrega

:

VI Hora :

OBJETIVOS

1.

Generar señales de prueba tipo escalón con el PLC.

2.

Aplicar los criterios estudiados para analizar la curva de reacción de la planta.

3.

Calcular parámetros típicos de sistemas lineales de primer orden.

4.

Realizar la sintonización de un lazo de control a través de la instrucción PID del CompacLogix.

5.

Realizar la validación del modelo en Matlab/Simulink.

6.

Emplear escalamientos a unidades de ingeniería.

I.

RECURSOS

1. SOFTWARE: a.

Aplicación RSLogix 5000.

2. EQUIPOS, INSTRUMENTOS Y ACCESORIOS:

II.

Lab. Nº

a.

PC ATX Pentium 4.

b.

PLC CompactLogix.

c.

Módulo electrónico para control de temperatura con cámara térmica.

d.

Multímetro digital.

e.

Fuentes de alimentación.

SEGURIDAD EN LA EJECUCIÓN DEL LABORATORIO

Tener cuidado con el tipo y niveles de voltaje que suministran a las tarjetas Antes de utilizar el multímetro, asegurarse que esta en el rango y magnitud eléctrica adecuada.

16

CONTROL DE PROCESOS

Página 2 / 12

CONTROL PID: Obtención curva dinámica Grupo

Nota:

App./Nom.:

Fecha:

Lab. Nº

Tener cuidado en la conexión y en la desconexión de los equipos utilizados

III.

PRECAUSIONES DE SEGURIDAD Recuerde en todo momento que debe consultar las especificaciones técnicas de los dispositivos antes de energizarlos.

16

CONTROL DE PROCESOS

Página 3 / 12

CONTROL PID: Obtención curva dinámica Grupo

Nota:

IV.

App./Nom.:

INFORMACIÓN

Fecha:

Lab. Nº

16

CONTROL DE PROCESOS

Página 4 / 12

CONTROL PID: Obtención curva dinámica Grupo

Nota:

App./Nom.:

Fecha:

Lab. Nº

Identificar un proceso significa construir un modelo matemático del proceso a través de la experiencia. En el caso de procesos industriales es común utilizar el método de la prueba del escalón en lazo abierto. Este método consiste en excitar el proceso con una entrada del tipo escalón unitario (ejemplo: apertura brusca de una válvula) y registrar su respuesta (presión flujo, etc), dependiendo del tipo de dinámica obtenida (primer o segundo orden, con o sin retardo, sobre o sub amortiguado), se encuentran los parámetros que definen la función de transferencia, es decir el modelo matemático del proceso. Dicha información es luego utilizada para la sintonización del controlador. El paso final para la implementación de un lazo de control consiste en ajustar los parámetros del controlador. Si el controlador puede ser ajustado para dar una respuesta satisfactoria, se presume que el lazo de control ha sido bien diseñado. La sintonización de los controladores Proporcional - Integral - Derivativo o simplemente controladores PID, consiste en la determinación del ajuste de sus parámetros (Kc, Ti, Td), para lograr un comportamiento del sistema de control aceptable y robusto de conformidad con algún criterio de desempeño establecido. Para poder realizar la sintonización del controlador, primero debe identificarse la dinámica del proceso, y a partir de esta determinar los parámetros del controlador utilizando el método de sintonización seleccionado. Los procedimientos de sintonización de lazo abierto utilizan un modelo de la planta de primer orden mas tiempo muerto, que se obtiene, generalmente, a partir de la curva de reacción del proceso,

Proceso de Primer Orden con Retardo Puro

Donde k representa la ganancia estática del sistema, del mismo.

Controlador PID



es su constante de tiempo y θ es el retardo

16

CONTROL DE PROCESOS

Página 5 / 12

CONTROL PID: Obtención curva dinámica Grupo

Nota:

App./Nom.:

Fecha:

Lab. Nº

El controlador PID es una estructura de control en la que la señal de control del proceso se expresa en función del error, e(t)=yref (t) - y(t), según la expresión estándar:

d   u (t )  Kp e(t )  Ki  e(t ) dt  K D e(t ) dt   donde KP , KI y KD corresponden respectivamente a las constantes Proporcional, Integral y Derivativa del controlador. La expresión anterior puede igualmente expresarse como la siguiente función de transferencia del controlador PID.

C (s) 

K U ( s)  Kp  I  K D s E ( s) s

Ajuste del PID. Reglas del Ziegler-Nichols Las características del sistema estudiado permite emplear el método de respuesta a escalón de Ziegler-Nichols que caracteriza un sistema mediante dos parámetros, θ y



, obtenidos a partir de la

respuesta a lazo abierto. Según este procedimiento de sintonización los parámetros del controlador pueden obtenerse de acuerdo con las expresiones de la siguiente tabla.

Ke   s s  1

P PI PID

V.

PROCEDIMIENTO

Kc 1     K   0. 9      K   1 .2      K  

Ti

Td

-

-

3.33 2

0.5

16

CONTROL DE PROCESOS

Página 6 / 12

CONTROL PID: Obtención curva dinámica Grupo

Nota:

App./Nom.:

Fecha:

Lab. Nº

A) OBTENER LA CURVA DINAMICA DEL PROCESO. 1. Configure módulos de entrada, Tags, Trends respectivos en la aplicación RSLogix5000 para interactuar con la planta y aplique una señal de tipo escalón y espere hasta que el valor de la variable PV se encuentre en estado estable. Grafique la curva obtenida.

2. A partir de la gráfica obtenida, determine el modelo de la planta, es decir construya la función de transferencia G(s) de dicho modelo.

16

CONTROL DE PROCESOS

Página 7 / 12

CONTROL PID: Obtención curva dinámica Grupo

Nota:

App./Nom.:

Fecha:

Lab. Nº

B) VALIDACIÓN DEL MODELO. Utilizando la función de transferencia hallada anteriormente, valide el modelo en la librería SIMULINK del MATLAB, compruebe su respuesta del procesos en lazo abierto frente a una entrada escalón.

16

CONTROL DE PROCESOS

Página 8 / 12

CONTROL PID: Obtención curva dinámica Grupo

Nota:

App./Nom.:

VI. OBSERVACIONES Y CONCLUSIONES:

Fecha:

Lab. Nº

16

CONTROL DE PROCESOS

Página 9 / 12

CONTROL PID: Obtención curva dinámica Grupo

Nota:

PROYECTO

App./Nom.:

Fecha:

Obtención curva dinámica

Lab. Nº

16

CONTROL DE PROCESOS

Página 10 / 12

CONTROL PID: Obtención curva dinámica Grupo

Nota:

App./Nom.:

REALIZADO POR: SEMESTRE ITEM 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Fecha:

GRUPO

FECHA LISTA DE MATERIALES DESCRIPCION

LISTA DE HERRAMIENTAS Y EQUIPOS 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

FIN DEL DOCUMENTO

Lab. Nº

UNIDAD

16

11