GUIA PARA LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO, TALLER O CAMPO. DEPARTAMENTO: ELECTRICA Y ELECTRONICA CARRERA: ASIGNATURA: LAB. AUT Y CONTROL DE PROCESOS PERIODO LECTIVO: LABORATORIO DONDE SE DESARROLLARÁ LA PRÁCTICA: TEMA DE LA CONTROL PID PRÁCTICA: INTRODUCCIÓN: CÓDIGO: SGC.DI.505 VERSIÓN: 2.0 FECHA ULTIMA REVISIÓN: 12/04/2017 TECNOLOGÍA EN ELECTRÓNICA MENCIÓN INSTRUMENTACIÓN Y AVIÓNICA MAYO SEPTIEMBR E NIVEL: 6° LABORATORIO DE AUT Y CONTROL DE PROCESOS CONTROL PID Un controlador PID (controlador proporcional, integral y derivativo) es un mecanismo de control simultáneo por realimentación ampliamente usado en sistemas de control industrial. Este calcula la desviación o error entre un valor medido y un valor deseado. Fig. 1. Control PID El algoritmo del control PID consta de tres parámetros distintos: el proporcional, el integral, y el derivativo. El valor proporcional depende del error actual, el integral depende de los errores pasados y el derivativo es una predicción de los errores futuros. La suma de estas tres acciones es usada para ajustar el proceso por medio de un elemento de control, como la posición de una válvula de control o la potencia suministrada a un calentador. Históricamente, se ha considerado que, cuando no se tiene conocimiento del proceso, el controlador PID es el controlador más adecuado. Ajustando estas tres variables en el algoritmo de control del PID, el controlador puede proveer una acción de control adaptada a los requerimientos del proceso en específico. La respuesta del controlador puede describirse en términos de respuesta del control ante un error, el grado el cual el controlador sobrepasa el punto de ajuste, y el grado de oscilación del sistema. Nótese que el uso del PID para control no garantiza un control óptimo del sistema o la estabilidad del mismo. GUIA PARA LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO, TALLER O CAMPO. CÓDIGO: SGC.DI.505 VERSIÓN: 2.0 FECHA ULTIMA REVISIÓN: 12/04/2017 Algunas aplicaciones pueden requerir únicamente uno o dos modos de los que provee este sistema de control. Un controlador PID puede ser llamado también PI, PD, P o I en la ausencia de las acciones de control respectivas. Los controladores PI son particularmente comunes, ya que la acción derivativa es muy sensible al ruido, y la ausencia del proceso integral puede evitar que se alcance al valor deseado debido a la acción de control. Marco Teorico Un control PID es un dispositivo que permite controlar un sistema en lazo cerrado para que alcance el estado de salida deseado. El control PID está compuesto de tres elementos que proporcionan una acción Proporcional, Integral y Derivativa. Estas tres acciones son las que dan nombre al controlador PID. Parámetro Proporcional (P) El parámetro Proporcional (P) mide la diferencia entre el valor actual y el set-point (en porcentaje) y aplica el cambio. Para aplicaciones sumergibles, el valor recomendado es 50% y para aplicaciones centrífugas, el valor recomendado es 10%. Parámetro Integral (I) El parámetro Integral (I) se refiere al tiempo que se toma para llevar a cabo acción correctiva. Mientras el valor sea más pequeño, el ajuste es más rápido pero puede causar inestabilidad en el sistema, oscilaciones, vibración de motor y de la bomba. El valor recomendado para aplicaciones sumergibles es de 0.5 segundos y para aplicaciones centrífugas es de 1 segundo. Parámetro Derivativo (D) El parámetro Derivativo (D) emite una acción predictiva, es decir, prevé el error e inicia una acción oportuna. Responde a la velocidad del cambio del error y produce una corrección significativa antes de que la magnitud del error se vuelva demasiado grande. La correcta sintonización o programación de estos parámetros nos ayuda a controlar de manera efectiva nuestra presión o flujo deseado. Si no programamos adecuadamente estos parámetros, el sistema puede quedar inestable y el motor y la bomba pueden comenzar a vibrar y dañarse. El control PID es una excelente herramienta para lograr el ahorro de energía en sistemas de bombeo y se encuentra incluído dentro de nuestro drive Serie P, ofreciéndole tecnología confiable y de vanguardia. El tipo de control PID mostró ser ventajoso cuando se trata de mantener la variable controlada cerca al punto de consigna, o de seguir pequeños cambios en el set point; la abertura de la válvula requiere un poco más de tiempo para set points relativamente grandes. ¿Qué es Labview? GUIA PARA LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO, TALLER O CAMPO. CÓDIGO: SGC.DI.505 VERSIÓN: 2.0 FECHA ULTIMA REVISIÓN: 12/04/2017 Es una plataforma y entorno de desarrollo para diseñar sistemas, con un lenguaje de programación visual gráfico que ayuda a visualizar cada aspecto de su aplicación, incluyendo configuración de hardware, datos de medidas y depuración. Figura 1. Ejemplo de panel frontal y estilo de lenguaje gráfico en Labview. Caracteristicas También es muy rápido hacer programas con Labview y cualquier programador, por experimentado que sea, puede beneficiarse de él. Los programas en Labview son llamados instrumentos virtuales (VIs) Para los amantes de lo complejo, con Labview pueden crearse programas de miles de VIs (equivalente a millones de páginas de código texto) para aplicaciones complejas, programas de automatizaciones de decenas de miles de puntos de entradas/salidas, proyectos para combinar nuevos VIs con VIs ya creados, etc. Incluso existen buenas prácticas de programación para optimizar el rendimiento y la calidad de la programación. El Labview 7.0 introduce un nuevo tipo de subVI llamado VIs Expreso (Express VIS). Estos son VIs interactivos que tienen una configuración de caja de diálogo que permite al usuario personalizar la funcionalidad del VI Expreso. El VIs estándar son VIs modulares y personalizables mediante cableado y funciones que son elementos fundamentales de operación de Labview. Programa en Labview Como se ha dicho es una herramienta gráfica de programación, esto significa que los programas no se escriben, sino que se dibujan, facilitando su comprensión. Al tener ya pre-diseñados una gran cantidad de bloques, se le facilita al usuario la creación del proyecto, con lo cual en vez de estar una gran cantidad de tiempo en programar GUIA PARA LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO, TALLER O CAMPO. CÓDIGO: SGC.DI.505 VERSIÓN: 2.0 FECHA ULTIMA REVISIÓN: 12/04/2017 un dispositivo/bloque, se le permite invertir mucho menos tiempo y dedicarse un poco más en la interfaz gráfica y la interacción con el usuario final. Cada VI consta de dos partes diferenciadas: Panel Frontal: El Panel Frontal es la interfaz con el usuario, la utilizamos para interactuar con el usuario cuando el programa se está ejecutando. Los usuarios podrán observar los datos del programa actualizados en tiempo real (como van fluyendo los datos, un ejemplo sería una calculadora, donde tu le pones las entradas, y te pone el resultado en la salida). En esta interfaz se definen los controles (los usamos como entradas, pueden ser botones, marcadores etc.) e indicadores (los usamos como salidas, pueden ser gráficas). Diagrama de Bloques: es el programa propiamente dicho, donde se define su funcionalidad, aquí se colocan íconos que realizan una determinada función y se interconectan (el código que controla el programa. Suele haber una tercera parte icono/conector que son los medios utilizados para conectar un VI con otros Vis. En el panel frontal, encontraremos todo tipos de controles o indicadores, donde cada uno de estos elementos tiene asignado en el diagrama de bloques una terminal, es decir el usuario podrá diseñar un proyecto en el panel frontal con controles e indicadores, donde estos elementos serán las entradas y salidas que interectuaran con la terminal del VI. Podemos observar en el diagrama de bloques, todos los valores de los controles e indicadores, como van fluyendo entre ellos cuando se está ejecutando un programa VI. OBJETIVOS: Implementar y simular un circuito de control PID del nivel de un depósito. Realizar el control de PID y monitoreo de una planta de procesos a través de la herramienta Labview. Identificar y medir el efecto de ajustes en la variable manipulada sobre la acción de control de PID. MATERIALES: Reactivos: Insumos: Programa de Labview EQUIPOS: Computadora INSTRUCCIONES: Implementar en LAVIEW un circuito de control PID de nivel de un depósito. Siga los pasos indicados en el video tutorial https://www.youtube.com/watch?v=ObHCYJ40nYM ACTIVIDADES POR DESARROLLAR: GUIA PARA LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO, TALLER O CAMPO. CÓDIGO: SGC.DI.505 VERSIÓN: 2.0 FECHA ULTIMA REVISIÓN: 12/04/2017 Simular un sistema de control PID en Labview. Verificar el funcionamiento del sistema de control. Presentar un sistema por grupo a través de videoconferencia el funcionamiento del sistema. Presentar en un documento pdf el preparatorio de la práctica Presentar un sistema por grupo a través de videoconferencia el funcionamiento del sistema RESULTADOS OBTENIDOS: Introducción al manejo de LABVIEW en aplicaciones de sistemas de control Durante el manejo de LABVIEW es aquel que nos permite realizar comandos, textos, y tambien podemos realizar diagramas de bloques, que nos facilita su comprensión del sistema de control. ya que es un lenguaje gráfico de programas. Al tener ya prediseñado el sistema de control vamos a tener una gran cantidad de diagrama de bloques, que nos facilitara al usuario la creación un circuito de control PID de nivel de un depósito, con lo cual va a estar una gran cantidad de tiempo programando un dispositivo y los diagramas de bloques, que nos permite invertir menos tiempo y dedicar más en la interfaz gráfica y la interacción con el usuario final. Analizar el funcionamiento de un sistema de control PID. El funcionamiento de un sistema de control PID es un mecanismo de control que a través de un lazo de retroalimentación permite regular la velocidad, presión y flujo de un deposito entre otras variables de un proceso en general. El controlador PID también calculara la diferencia entre nuestra variable real contra la variable deseada. Además podemos observar el sistema de bombeo del deposito, regularmente nos interesa mantener la presión o flujo constante del deposito, por lo tanto, el control PID mide la diferencia entre la presión obtenida y la presión requerida y actúa variando la velocidad del motor para que podamos tener nuestra presión o flujo constante. CONCLUSIONES: Un control PID es un dispositivo que nos permite controlar un sistema en lazo cerrado para que alcance el estado de salida deseado de un depósito. La combinación de Labview nos permite realizar comandos, textos, y tambien podemos implementar diagramas de bloques de forma mas sencilla de un sistema de control PID de un deposito. Sin embargo el desempeño de este sistema de control PID de un deposito, una vez que ya se incluyó un sistema de control presenta desviaciones, para lo cual es necesario evaluar el tipo de control a implementar y los parámetros de sintonización del mismo. RECOMENDACIONES: GUIA PARA LAS PRÁCTICAS DE LABORATORIO, TALLER O CAMPO. CÓDIGO: SGC.DI.505 VERSIÓN: 2.0 FECHA ULTIMA REVISIÓN: 12/04/2017 Se recomienda usar variación de perturbaciones, una variación del tiempo, una variación de potencia en un sistema de control PID de un deposito. Se recomienda realizar ajustes de variación de la potencia del elemento final del sistema de control PID de un deposito. Se recomienda realizar ajustes iniciales y que pueda varíar la perilla de potencia (MAX HEATER POWER) para los siguientes valores del sistema de control PID de un deposito. REFERENCIAS: https://www.redalyc.org/jatsRepo/5537/553756965016/html/index.html http://www.frlr.utn.edu.ar/archivos/alumnos/electronica/catedras/38-sistemas-de-controlaplicado/Publicaciones/Control_PID_Enfoque_Descriptivo.pdf https://www.picuino.com/es/arduprog/control-pid.html https://franklinelinkmx.wordpress.com/2013/09/05/que-es-el-control-pid/ FIRMAS F: ……………………………………… ……. Nombre: Ing. Lucía Guerrero Mgs. DOCENTE F: ……………………………………… ……. Nombre: Ing. Mildred Cajas COORDINADOR DE ÁREA DE CONOCIMIENTO F: …………………………………………… Nombre: COORDINADOR/JEFE DE LABORATORIO
