Controladores digitales y por computadora - IBQ

CONTROLADORES.-
 Controlador Distribuido
 Controlador Supervisor
 Controlador DDC
 Controlador De Lógica Difusiva
NOMBRE
DESCRIPCIÓN /
FUNCIONAMIENTO
Controlador Distribuido
Permite la visualización de las señales de múltiples transmisores, el diagnóstico de
cada lazo de transmisión, el acceso a los datos básicos de calibración y a los datos
de configuración de los transmisores. El controlador básico del sistema es un
microprocesador que proporciona los clásicos controles PID y otros algoritmos de
control.
Estos algoritmos pueden configurarse definiéndose de este modo, el último modo
de control a retener en caso de avería, las unidades de ingeniería (tipo de
termopar, termo resistencia ), la acción de control (directa, inversa), el tipo de
señal de entrada (lineal, raíz cuadrada), las alarmas, etc.
COMPONENTES DEL
INSTRUMENTO
-
Salida manual
PID normal
PID con ajuste externo
del punto de consigna
PID
con
control
anticipativo
(feedforward)
Adelanto-retardo
Sumador
Multiplicador-Divisor
Relación
Extracción
de
raíz
cuadrada
Rampas
programadas
(temperatura
en
procesos discontinuos)
- Contador
TIPO DE SEÑAL QUE
EMITE O RECIBE
TIPO DE SEÑAL QUE
EMITE CUANDO SE
ENLAZA
Regulatorio: lazos de control cerrados automáticamente por el sistema.
Adicionalmente control secuencial, batch, algoritmos avanzados.
Redes de área local, conexiones directas, controladores de lazo, Es aquel sistema
en que solo actúa el proceso sobre la señal de entrada y da como resultado una
señal de salida independiente a la señal de entrada, pero basada en la primera.
Esto significa que no hay retroalimentación hacia el controlador para que éste
pueda ajustar la acción de control. Es decir, la señal de salida no se convierte en
señal de entrada para el controlador.
VENTAJAS
Los DCS, gracias a su desarrollo dentro de compañías de fabricación de sistemas
de control avanzados, se han hecho comercialmente viables para el mejoramiento
de la exactitud, operabilidad, habilidad computacional y lógica, estabilidad en la
calibración, y facilidad de modificación de las estrategias de control.


DESVENTAJAS

El principal problema es el software, es el diseño, implantación y uso del
software distribuido.
Otro problema tiene que ver con las redes de comunicación. Por
ejemplo: -Perdida de mensajes, saturación en el tráfico, etc.
Un problema que puede surgir al compartir datos es la seguridad de los
mismos.
SIMBOLOGIA
NOMBRE
DESCRIPCIÓN /
FUNCIONAMIENTO
COMPONENTES DEL
INSTRUMENTO
-
Acondicionamiento de
señal
Multiplexor
Consigna
Controlador analógico
Consigna
Transmisor
Bucle controlador
convencional
Controlador Supervisor
Es una aplicación de software especialmente diseñada para funcionar sobre
ordenadores (computadores) en el control de producción, proporcionando
comunicación con los dispositivos de campo (controladores autónomos) y
controlando el proceso de forma automática desde la pantalla del
ordenador. También provee de toda la información que se genera en el
proceso productivo a diversos usuarios, tanto del mismo nivel como de otros
usuarios supervisores dentro de la empresa (supervisión, control calidad,
control de producción, almacenamiento de datos, etc.).
TIPO DE SEÑAL QUE EMITE O
RECIBE
TIPO DE SEÑAL QUE EMITE
CUANDO SE ENLAZA
Los sistemas SCADA o controlador superviso tienen tradicionalmente una
combinación de radios y señales directas seriales o conexiones de módem
para conocer los requerimientos de comunicaciones, incluso Ethernet e IP
sobre SONET (fibra óptica) es también frecuentemente usada en sitios muy
grandes como ferrocarriles y estaciones de energía eléctrica. Es más, los
métodos de conexión entre sistemas pueden incluso que sea a través de
comunicación wireless (por ejemplo si queremos enviar la señal a una PDA, a
un teléfono móvil,...) y así no tener que emplear cables.
Poco a poco, las funciones aportadas por los sistemas SCADA se han hecho
semejantes al control distribuido, y la única diferencia reside en el tipo de
circuito. SCADA transmite las señales a través de circuitos de baja velocidad y
poco fiables para la integridad de los datos (líneas telefónicas y radio),
mientras que el control distribuido lo hace mediante circuitos locales de alta
velocidad seguridad de transmisión.

VENTAJAS






DESVENTAJAS
SIMBOLOGIA


Monitorizar procesos químicos, físicos o de transporte en sistemas
de suministro de agua, para controlar la generación y distribución
de energía eléctrica, de gas o en oleoductos y otros procesos de
distribución.
Gestión de la producción (facilita la programación de la fabricación).
Mantenimiento (proporciona magnitudes de interés tales para
evaluar y determinar modos de fallo, MTBF, índices de Fiabilidad,
entre otros).
Control de Calidad (proporciona de manera automatizada los datos
necesarios para calcular índices de estabilidad de la producción CP y
CPk, tolerancias, índice de piezas NOK/OK, etc.
Administración (actualmente pueden enlazarse estos datos del
SCADA con un servidor ERP (Enterprise Resource Planning o sistema
de planificación de recursos empresariales), e integrarse como un
módulo más).
Tratamiento histórico de información (mediante su incorporación
en bases de datos).
La Supervisión, para observar desde un monitor la evolución de las
variables de control.
Transmisión, de información con dispositivos de campo y otros PC.
Base de datos, gestión de datos con bajos tiempos de acceso. Suele
utilizar ODBC.
NOMBRE
DESCRIPCIÓN /
FUNCIONAMIENTO
Controlador DDC (direct digital Control).
El computador lleva a cabo todos los cálculos que realizaban individualmente
los controladores P, P + 1, P + 1 + D generando directamente las señales que
van a las válvulas. Este tipo de control se denomina «control digital directo» o
DDC (direct digital Control).
a) explora las variables de entradas analógicas o digitales;
b) las compara con los puntos de consigna e introduce la señal de error en el
algoritmo de control correspondiente;
c) envía las señales de salida a las válvulas de control del proceso;
d) se disponen instrumentos analógicos en paralelo con el computador en los
puntos críticos y actúan como reserva en caso de fallo.
COMPONENTES DEL
INSTRUMENTO
-
Memoria
Unidad de Discos
Reloj de temporal
Digital/analógico
Transmisor
Terminal
Acondicionador de
señal
Multiplexor
Analógico/digital
Impresora
Consola del
operador
Alarmas
U. aritmética
U. de control
U. central de
tratamiento
TIPO DE SEÑAL QUE EMITE
O RECIBE
- Señales de tensión procedentes de:
- Termopares, que se caracterizan por una f.e.m. pequeña que les hace
sensibles al ruido eléctrico, no mantienen una linealidad entre la f.e.m. y la
temperatura y necesitan una compensación de la unión fría.
- Reóstatos.
- Tacómetros.
- pH Y conductividad.
- Señales de corriente procedentes de transmisores.
- Variaciones de resistencia de sondas que se caracterizan por una relación no
lineal con relación a la temperatura
TIPO DE SEÑAL QUE EMITE
CUANDO SE ENLAZA
VENTAJAS
Por otro lado, el sistema DDC compara la señal enviada a la válvula de control
con la de entrada y determina la aceptabilidad de la información para la acción
de control. Si ésta no es aceptable se retiene la última posición de la válvula y el
operador es prevenido, tomando el computador una acción de emergencia.
De este modo, los límites de operación del proceso pueden estrecharse con
seguridad de manera que éste puede llevarse a un punto de operación crítico
sin problemas.
El DDC permite una transferencia automático-manual sin perturbaciones y
admite una fácil modificación de las acciones y de las configuraciones de los
sistemas de control, lo cual es muy importante en la puesta en marcha de la
planta.
El DDC tiene la ventaja sobre los controladores "Convencionales de
estar provisto de un calibrado automático que corresponde a las
condiciones de operación instantáneas.
- Flexibilidad en el diseño del sistema de control, pudiéndose pasar fácilmente
de una acción de control a otra, diseñar la ecuación de control que más
convenga al proceso, y añadir cómodamente acciones de control en adelanto o
en cascada.
- Rendimiento del control al trabajar muy próximamente al punto óptimo de
operación.
- Seguridad al poder comprobar cada variable entre unos límites prefijados.
-El uso de sensores hace más caro (en dinero) para el control
DESVENTAJAS
SIMBOLOGIA
-Se introduce el problema del ruido, al hacer la medición
NOMBRE
Controlador De lógica Difusiva.
DESCRIPCIÓN /
FUNCIONAMIENTO
El Control por Lógica Difusa (CLD) es un tipo de control, usualmente de tipo
realimentado, que está basado en reglas. Se orienta al mejoramiento de las
características del control "clásico", por ejemplo, incorporando conocimiento que
no puede ser descrito en el modelo analítico en que se basa el diseño del
algoritmo de control; Se trata de unos complejos algoritmos de control para
optimizar el consumo energético y mejorar la estabilidad del proceso.
COMPONENTES DEL
INSTRUMENTO
-
Entrada
Display
Limitador
Motor
Integrador
Control con
realimentación
en velocidad y
posición
TIPO DE SEÑAL QUE
EMITE O RECIBE
TIPO DE SEÑAL QUE
EMITE CUANDO SE
ENLAZA
Para representar el conocimiento existen muchos métodos [WINST94], aunque
para los sistemas de tipo reactivos (que responden a las entradas provenientes de
sensores) como los CBLD, el método preferido suele ser la representación en
forma de reglas. Generalmente m reglas del tipo: Si X es A y y X es A entonces Y es
B
Donde las Xi son salidas del sistema a controlar, o funciones de dicha salida
(errores, derivadas), provenientes de sensores o estimadores; las Y son
directamente las variables manipuladas que tendrán que ser convertidos a valores
únicos para manejar los actuadores; y los Ai son conjuntos difusos.
Señales emitidas en forma de neuronas sensoriales, basadas en el conocimiento y
razonamientos del sistema.
VENTAJAS
DESVENTAJAS
SIMBOLOGIA
1)Aquellas en que el CLD es un control supervisor, es decir, complementa al
control realimentado convencional, y
2) aquellas en que el CLD reemplaza al control convencional.
A pesar de que la trascendencia del CLD en el contexto teórico general del control
de procesos es aún objeto de discusión, el mejor argumento para consagrar su
lugar en la ingeniería de control es que se trata de una tecnología útil desde un
punto de vista industrial y comercial, ayuda a la reducción de tiempos de
desarrollo y control y optimiza el control de mínimo esfuerzo para diseñar.
En las redes neuronales se precisa de un tiempo de aprendizaje para obtener los
mejores resultados en la salida (Al igual que ocurre con los humanos). Ante un
problema que tiene solución mediante un modelo matemático, obtenemos peores
resultados usando Lógica Difusa.