sistema de control, adquisición de datos y
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Objetivos Marco Teórico SISTEMA DE CONTROL, ADQUISICIÓN DE DATOS Y SUPERVICIÓN DE EQUIPOS Ingeniería en Control John Edisson Mosquera Varón Seminario de Investigación Universidad Distrital Francisco José de Caldas Facultad Tecnológica Año, 2011 John Edisson Mosquera Varón, SISTEMA DE CONTROL, ADQUISICIÓN DE DATOS Objetivos Marco Teórico Contenido 1 Objetivos Objetivo General Objetivos Especícos 2 Marco Teórico Control de un proceso continuo Sistemas de Control en lazo abierto Sistemas de Control en lazo Cerrado Sensores Sensor de Nivel por Radar Sensor de Flujo Ultrasonido John Edisson Mosquera Varón, SISTEMA DE CONTROL, ADQUISICIÓN DE DATOS Objetivos Marco Teórico Objetivo General Objetivos Especícos Outline 1 Objetivos Objetivo General Objetivos Especícos 2 Marco Teórico Control de un proceso continuo Sistemas de Control en lazo abierto Sistemas de Control en lazo Cerrado Sensores Sensor de Nivel por Radar Sensor de Flujo Ultrasonido John Edisson Mosquera Varón, SISTEMA DE CONTROL, ADQUISICIÓN DE DATOS Objetivos Marco Teórico Objetivo General Objetivos Especícos Objetivo General Instrumatic S.A.S es una empresa dedicada a la venta y distribución de dispositivos de instrumentación industrial, tiene proyectado invertir en una plataforma de control con el n de mostrar de forma general una gama de productos donde se evidencie el potencial industrial que tienen los equipos comercializados por la empresa; de este modo dar a conocer en presentaciones y/o conferencias una aplicación real que permita crear un aumento de credibilidad en el mercado o mejor aún mostrar una forma didáctica donde se puede crear un acercamiento mucho más tangible a las necesidades industriales, partiendo directamente de instrumentación aplicada real. John Edisson Mosquera Varón, SISTEMA DE CONTROL, ADQUISICIÓN DE DATOS Objetivos Marco Teórico Objetivo General Objetivos Especícos Outline 1 Objetivos Objetivo General Objetivos Especícos 2 Marco Teórico Control de un proceso continuo Sistemas de Control en lazo abierto Sistemas de Control en lazo Cerrado Sensores Sensor de Nivel por Radar Sensor de Flujo Ultrasonido John Edisson Mosquera Varón, SISTEMA DE CONTROL, ADQUISICIÓN DE DATOS Objetivos Marco Teórico Objetivo General Objetivos Especícos Objetivos Especícos Diseñar e implementar una planta prototipo que permita mostrar de forma cercana un proceso real de la industria haciendo uso de la ingeniería pertinente para dicho trabajo. Implementar instrumetación avanzada que permita el el control de nivel de la planta de forma óptima. Conocer y aplicar conceptos de programcación de PLC y sistema de adqusición de datos Scada. Montaje y puesta en marcha del sistema de control. John Edisson Mosquera Varón, SISTEMA DE CONTROL, ADQUISICIÓN DE DATOS Objetivos Marco Teórico Objetivo General Objetivos Especícos Objetivos Especícos Diseñar e implementar una planta prototipo que permita mostrar de forma cercana un proceso real de la industria haciendo uso de la ingeniería pertinente para dicho trabajo. Implementar instrumetación avanzada que permita el el control de nivel de la planta de forma óptima. Conocer y aplicar conceptos de programcación de PLC y sistema de adqusición de datos Scada. Montaje y puesta en marcha del sistema de control. John Edisson Mosquera Varón, SISTEMA DE CONTROL, ADQUISICIÓN DE DATOS Objetivos Marco Teórico Objetivo General Objetivos Especícos Objetivos Especícos Diseñar e implementar una planta prototipo que permita mostrar de forma cercana un proceso real de la industria haciendo uso de la ingeniería pertinente para dicho trabajo. Implementar instrumetación avanzada que permita el el control de nivel de la planta de forma óptima. Conocer y aplicar conceptos de programcación de PLC y sistema de adqusición de datos Scada. Montaje y puesta en marcha del sistema de control. John Edisson Mosquera Varón, SISTEMA DE CONTROL, ADQUISICIÓN DE DATOS Objetivos Marco Teórico Objetivo General Objetivos Especícos Objetivos Especícos Diseñar e implementar una planta prototipo que permita mostrar de forma cercana un proceso real de la industria haciendo uso de la ingeniería pertinente para dicho trabajo. Implementar instrumetación avanzada que permita el el control de nivel de la planta de forma óptima. Conocer y aplicar conceptos de programcación de PLC y sistema de adqusición de datos Scada. Montaje y puesta en marcha del sistema de control. John Edisson Mosquera Varón, SISTEMA DE CONTROL, ADQUISICIÓN DE DATOS Objetivos Marco Teórico Control de un proceso continuo Sistemas de Control en lazo abierto Sistemas de Control en lazo Cerrado Sensores Sensor de Nivel por Radar Sensor de Flujo Ultrasonido Outline 1 Objetivos Objetivo General Objetivos Especícos 2 Marco Teórico Control de un proceso continuo Sistemas de Control en lazo abierto Sistemas de Control en lazo Cerrado Sensores Sensor de Nivel por Radar Sensor de Flujo Ultrasonido John Edisson Mosquera Varón, SISTEMA DE CONTROL, ADQUISICIÓN DE DATOS Objetivos Marco Teórico Control de un proceso continuo Sistemas de Control en lazo abierto Sistemas de Control en lazo Cerrado Sensores Sensor de Nivel por Radar Sensor de Flujo Ultrasonido Control de un Proceso Contínuo El control de un proceso continuo involucra el mantenimiento de las condiciones del proceso deseadas. Calentar o enfriar objetos a cierta temperatura, mantener una presión constante en un caño de vapor, o jar un valor de ujo de material a un recipiente para mantener un nivel constante de líquido, son ejemplos de control de procesos continuos. La condición que queremos controlar se denomina variable de proceso . Temperatura, presión, ujo y nivel del líquido son las variables de proceso de estos ejemplos. Los dispositivos de salida industrial son los elementos de control. Motores, válvulas, calentadores, bombas y solenoides son ejemplos de dispositivos usados para controlar la energía que determina las salidas de los procesos. John Edisson Mosquera Varón, SISTEMA DE CONTROL, ADQUISICIÓN DE DATOS Objetivos Marco Teórico Control de un proceso continuo Sistemas de Control en lazo abierto Sistemas de Control en lazo Cerrado Sensores Sensor de Nivel por Radar Sensor de Flujo Ultrasonido Control de un Proceso Contínuo El control de un proceso continuo involucra el mantenimiento de las condiciones del proceso deseadas. Calentar o enfriar objetos a cierta temperatura, mantener una presión constante en un caño de vapor, o jar un valor de ujo de material a un recipiente para mantener un nivel constante de líquido, son ejemplos de control de procesos continuos. La condición que queremos controlar se denomina variable de proceso . Temperatura, presión, ujo y nivel del líquido son las variables de proceso de estos ejemplos. Los dispositivos de salida industrial son los elementos de control. Motores, válvulas, calentadores, bombas y solenoides son ejemplos de dispositivos usados para controlar la energía que determina las salidas de los procesos. John Edisson Mosquera Varón, SISTEMA DE CONTROL, ADQUISICIÓN DE DATOS Control de un Proceso Contínuo La acción de control tomada se basa en la relación dinámica entre la conguración del dispositivo de salida y su efecto sobre el proceso. En general, el control del proceso puede ser clasicado en dos tipos: lazo abierto y lazo cerrado. El control de lazo cerrado determina la conguración de los dispositivos de salida, midiendo y evaluando durante el transcurso del proceso. En el control de lazo abierto, no se realizan controles automáticos para ver si es necesaria alguna acción correctiva. Objetivos Marco Teórico Control de un proceso continuo Sistemas de Control en lazo abierto Sistemas de Control en lazo Cerrado Sensores Sensor de Nivel por Radar Sensor de Flujo Ultrasonido Outline 1 Objetivos Objetivo General Objetivos Especícos 2 Marco Teórico Control de un proceso continuo Sistemas de Control en lazo abierto Sistemas de Control en lazo Cerrado Sensores Sensor de Nivel por Radar Sensor de Flujo Ultrasonido John Edisson Mosquera Varón, SISTEMA DE CONTROL, ADQUISICIÓN DE DATOS Objetivos Marco Teórico Control de un proceso continuo Sistemas de Control en lazo abierto Sistemas de Control en lazo Cerrado Sensores Sensor de Nivel por Radar Sensor de Flujo Ultrasonido Sistemas de Control en lazo abierto Un sistema de lazo abierto es aquel donde las decisiones que se toman para alterar la variable manipulada no se basan en ninguna medida del proceso. Este tipo de sistema de control es utilizado en procesos donde se encuentran variables en condiciones estables por lo cual no presentan perturbaciones grandes en magnitudes y frecuencias. La respuesta de un lazo abierto, se denomina respuesta dinámica normal del propio proceso. John Edisson Mosquera Varón, SISTEMA DE CONTROL, ADQUISICIÓN DE DATOS Objetivos Marco Teórico Control de un proceso continuo Sistemas de Control en lazo abierto Sistemas de Control en lazo Cerrado Sensores Sensor de Nivel por Radar Sensor de Flujo Ultrasonido Outline 1 Objetivos Objetivo General Objetivos Especícos 2 Marco Teórico Control de un proceso continuo Sistemas de Control en lazo abierto Sistemas de Control en lazo Cerrado Sensores Sensor de Nivel por Radar Sensor de Flujo Ultrasonido John Edisson Mosquera Varón, SISTEMA DE CONTROL, ADQUISICIÓN DE DATOS Objetivos Marco Teórico Control de un proceso continuo Sistemas de Control en lazo abierto Sistemas de Control en lazo Cerrado Sensores Sensor de Nivel por Radar Sensor de Flujo Ultrasonido Sistemas de Control en lazo Cerrado Se compara la entrada y la salida y usa la diferencia (error) como acci´on de control; se requiere por tanto de una realimentaci´on, la cual genera posibilidad de inestabilidad. Los sistemas de control en lazo cerrado se denen como aquellos en los que existe una realimentación de la señal de salida, o dicho de otra forma, aquellos en los que la señal de salida tiene efecto sobre la accion de control. John Edisson Mosquera Varón, SISTEMA DE CONTROL, ADQUISICIÓN DE DATOS Objetivos Marco Teórico Control de un proceso continuo Sistemas de Control en lazo abierto Sistemas de Control en lazo Cerrado Sensores Sensor de Nivel por Radar Sensor de Flujo Ultrasonido Outline 1 Objetivos Objetivo General Objetivos Especícos 2 Marco Teórico Control de un proceso continuo Sistemas de Control en lazo abierto Sistemas de Control en lazo Cerrado Sensores Sensor de Nivel por Radar Sensor de Flujo Ultrasonido John Edisson Mosquera Varón, SISTEMA DE CONTROL, ADQUISICIÓN DE DATOS Objetivos Marco Teórico Control de un proceso continuo Sistemas de Control en lazo abierto Sistemas de Control en lazo Cerrado Sensores Sensor de Nivel por Radar Sensor de Flujo Ultrasonido Sensores Dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas o químicas, llamadas variables de instrumentación, y transformarlas en variables eléctricas. John Edisson Mosquera Varón, SISTEMA DE CONTROL, ADQUISICIÓN DE DATOS Objetivos Marco Teórico Control de un proceso continuo Sistemas de Control en lazo abierto Sistemas de Control en lazo Cerrado Sensores Sensor de Nivel por Radar Sensor de Flujo Ultrasonido Outline 1 Objetivos Objetivo General Objetivos Especícos 2 Marco Teórico Control de un proceso continuo Sistemas de Control en lazo abierto Sistemas de Control en lazo Cerrado Sensores Sensor de Nivel por Radar Sensor de Flujo Ultrasonido John Edisson Mosquera Varón, SISTEMA DE CONTROL, ADQUISICIÓN DE DATOS Objetivos Marco Teórico Control de un proceso continuo Sistemas de Control en lazo abierto Sistemas de Control en lazo Cerrado Sensores Sensor de Nivel por Radar Sensor de Flujo Ultrasonido Sensor de Nivel por Radar El principio de los sensores de nivel tipo microondas se basan en un sistema de antenas emite y recibe las microondas ultracortas que se reejan en la supercie del producto. Las señales se transmiten a la velocidad de la luz, siendo el tiempo entre la emisión y la recepción de las mismas proporcional al nivel de llenado del recipiente. Gracias al procedimiento de propagación especialmente desarrollado para tal n, se pueden medir de forma able y exacta incluso intervalos de tiempo extremadamente cortos. Los sensores de radar funcionan con poca potencia en las bandas de frecuencia C (fecuencias por debajo a 6GHz) y K (frecuencia superior a 20GHz). John Edisson Mosquera Varón, SISTEMA DE CONTROL, ADQUISICIÓN DE DATOS Objetivos Marco Teórico Control de un proceso continuo Sistemas de Control en lazo abierto Sistemas de Control en lazo Cerrado Sensores Sensor de Nivel por Radar Sensor de Flujo Ultrasonido Outline 1 Objetivos Objetivo General Objetivos Especícos 2 Marco Teórico Control de un proceso continuo Sistemas de Control en lazo abierto Sistemas de Control en lazo Cerrado Sensores Sensor de Nivel por Radar Sensor de Flujo Ultrasonido John Edisson Mosquera Varón, SISTEMA DE CONTROL, ADQUISICIÓN DE DATOS Objetivos Marco Teórico Control de un proceso continuo Sistemas de Control en lazo abierto Sistemas de Control en lazo Cerrado Sensores Sensor de Nivel por Radar Sensor de Flujo Ultrasonido Sensor de Flujo Ultrasonido Un oído normal tiene un rango de frecuencias audible que va de los 20 a los 20K Hertz aproximadamente. Una onda sonora que posee una frecuencia por sobre este rango se denomina ultrasonido. El sonido es una forma de transmisión de energía descrita por medio de las diferencias de presión que se producen en un medio, adoptando las características de una onda en su propagación. Este tipo de ondas se denominan ondas mecánicas y una de sus principales características es que para su propagación necesitan de un medio transmisor, cuyas características inuirán principalmente en su velocidad de propagación. John Edisson Mosquera Varón, SISTEMA DE CONTROL, ADQUISICIÓN DE DATOS Sensor de Flujo Ultrasonido Medición de Flujo La medición de caudal se lleva a cabo mediante dos métodos: tiempo de tránsito y efecto doppler, los cuales se describen a continuación: Tiempo de Tránsito El método consiste en la disposición de dos transductores situados en las paredes de la tubería por donde circula el uido, los cuales actúan como emisor-receptor de ultrasonido. Tal como se ilustra en la gura, existe uno situado en la parte superior, el cual envía un pulso de ultrasonido en sentido descendente hasta ser recibido por el transductor inferior. Este último transmite a su vez un pulso en sentido ascendente que es recibido por el transductor situado en la parte superior. Sensor de Flujo Ultrasonido En 1842, Christian Doppler predijo que la frecuencia de ondas recibidas dependía del movimiento del observador o la fuente, respecto al medio de propagación. Este principio es utilizado en diversas aplicaciones, y permite determinar el ujo dentro de una tubería como se ilustra en la gura. Sensor de Flujo Ultrasonido Efecto Doppler. En este caso, se dispone de un transductor en la pared de la tubería, el cual emite un pulso de ultrasonido en un ángulo apropiado y a una frecuencia determina, hacia el centro de la tubería, luego, las partículas suspendidas en el uido producen reexiones de la onda sonora que son detectadas por el transductor. La frecuencia de la señal emitida diere de la que posee la señal recibida de acuerdo al Efecto Doppler, como se ilustra en las siguientes ecuaciones:4f = 2fT Senθ ∗ VVFS Nuevamente recurriendo a la ley de Snell es posible sintetizar a: Senθ = Sinθ VT VS 4f VT VF = 2fT ∗ SenθT = K 4f Blibiografía Blibiografía I Smith - Corripio Principles And Practice Of Automatic Process Control. Second Edition. F.G. Shinkey Sistemas de control de Proceso. Tomo I John Edisson Mosquera Varón, SISTEMA DE CONTROL, ADQUISICIÓN DE DATOS
