Controladores

Contenido

Ω 1-Introducción

Ω 2-Desarrollo

Ω 3-Definición

Ω 4-Historia

Ω 5-Tipos de controladores

Ω 6-Componentes básicos

Ω 7-Aplicaciones

Ω 8-Normas de seguridad

Ω 9-Costos

Ω 10- Imágenes

Ω 11- Conclusion

Introducción

1-CONTROL ELECTRICO Y AUTOMÁTIZACION

Introducción, concepto de sistemas, sistemas de medición,

sistemas de control, sistemas de control clásico, sistemas de

control predictivo, sistemas de control difuso. Diagramas de

control

INTRODUCCION

El control automático estudia los modelos matemáticos de sistemas dinámicos, sus propiedades y el cómo modificar éstas mediante el uso de otro sistema dinámico llamado controlador. El ser humano utiliza constantemente sistemas de control en su vida cotidiana, como en su vista, en su caminar, al conducir un automóvil, al regular la temperatura de su cuerpo y otros. De igual manera, en el mundo tecnológico constantemente se utilizan sistemas de control. Los conocimientos de esta disciplina se aplican para controlar procesos químicos, todo tipo de maquinaria industrial, vehículos terrestres y aeroespaciales, robots industriales, plantas generatrices de electricidad y otros

El Control Automático juega un papel fundamental en los sistemas y procesos tecnológicos modernos. Los beneficios que se obtienen con un buen control son enormes. Estos beneficios incluyen productos de mejor calidad, menor consumo de energía, minimización de desechos, mayores niveles de seguridad y reducción de la polución. Es evidente que el especialista en control automático puede contribuir significativamente en diversas áreas de la tecnología moderna. El área de mayor impacto en la actualidad es la de automatización de procesos de manufactura. El control ha evolucionado desde básicos sistemas mecánicos, hasta modernos controladores digitales. En un principio, los sistemas de control se reducían prácticamente a reacciones; éstas eran provocadas mediante contrapesos, poleas, fluidos, etc. A principios del siglo pasado, se comenzó el trabajo con modelos matemáticos más estrictos para realizar el control automático. Se inició por ecuaciones diferenciales; a mediados de siglo, surgió el análisis de la respuesta en frecuencia y lugar geométrico de las raíces. Con el surgimiento de sistemas digitales que posibilitan el análisis en el dominio del tiempo, los sistemas de control moderno se basaron en éste y las variables de estado. Surgió en el último cuarto del siglo XX el control difuso, basado en la lógica difusa y toma de decisiones. El control difuso posee técnicamente la capacidad de tomar decisiones imitando el comportamiento humano y no basándose en estrictos modelos matemáticos. En la actualidad la automática se concibe como la construcción de autómatas, máquinas a las que considera dotadas de una "vida" en relación con el entorno que las rodea

desrrollo

2- SISTEMA

Es un ensamblaje de componentes que proporcionan acciones interrelacionadas entre si, los cuales se caracterizan por poseer parámetros inherentes que los definen y por mostrar condiciones físicas asociadas. A los parámetros de cada elemento se les denomina parámetros del sistema y las condiciones físicas de cada componente cambiantes con el tiempo determinan el estado del sistema en cada momento y se les denominan variables del sistema.

Figura 1

Es potencialmente aplicable a un conjunto diverso de fenómenos. Los sistemas se definen en todas las áreas. En control lo analizaremos en el contexto de sistemas físicos que se describen por leyes de las ciencias físicas.

SISTEMA DE CONTROL

Los sistemas de control según la Teoría Cibernética se aplican en esencia para los organismos vivos, las máquinas, los procesos y las organizaciones. Estos sistemas fueron relacionados por primera vez en 1948 por Norbert Wiener en su obra Cibernética y sociedad con aplicación en la teoría de los mecanismos de control. Un sistema de control está definido como un conjunto de componentes que pueden regular su propia conducta o la de otro sistema con el fin de lograr un funcionamiento predeterminado

Los controladores son sistemas eléctricos o electrónicos que están permanentemente capturando señales de estado del sistema bajo su control y que al detectar una desviación de los parámetros preestablecidos del funcionamiento normal del sistema, actúan mediante sensores controladores y actuadores, para llevar al sistema de vuelta a

sus condiciones operacionales normales de funcionamiento.

Un sistema de control controla la salida del sistema a un valor o secuencia de valores determinados. El objetivo de cualquier estrategia de control es mantener una variable llamada controlada próxima a un valor deseado conocido como punto de ajuste "set-point. La variable controlada debe permanecer estable, Un sistema de control puede ser mecánico, neumático, hidráulico, eléctrico, electrónico o por computadora (PLC) El sistema hidroneumático de la figura se basa en el principio de compresibilidad o elasticidad del aire cuando es sometido a presión

Figura 2

El agua que es suministrada desde el acueducto público u otra fuente (acometida), es retenida en un tanque de almacenamiento; de donde, a través de un sistema de bombas, será impulsada a un recipiente a presión (de dimensiones y características calculadas en función de la red), y que contiene volúmenes variables de agua y aire. Cuando el agua entra al recipiente aumenta el nivel de agua, al comprimirse el aire aumenta la presión, cuando se llega a un nivel de agua y presión determinados, se produce la señal de parada de la bomba y el tan que queda en la capacidad de abastecer la red, cuando los niveles de presión bajan, a los mínimos preestablecidos, se acciona el mando de encendido de la bomba nuevamente.

Un sistema de control de intercambio de calor controlado por un hombre sería como en la figura

Figura 3

El operador mide la temperatura de salida, compara el valor deseado, calcula cuanto más abrirá la válvula de vapor, y hace las correcciones correspondientes; así las funciones básicas del control manual realizado por un ser humano son: Medir, Comparar, Calcular, Corregir. Luego los fundamentos de un sistema de control automático deben de provenir de las funciones básicas del control manual realizadas por un ser humano.

SISTEMA DE MEDICION

Los sistemas de medición permiten conocer las magnitudes de los parámetros físicos de los sistemas de control que se analiza o controlan. Un sistema de medición esta formado por: SENSOR.- Transforma una variable física en otra variable física ACONDICIONADOR.- transforma la señal amplificándola y/o digitalizándola

VISUALIZADOR.- Es el dispositivo donde se presentan los resultados puede ser un display, un dispositivo mecánico, etc.

Figura 4

SISTEMAS DE CONTROL CLÁSICO

Existen diversas estrategias de control como; Control de lazo abierto (open loop control), Control con retroalimentación (Feedback), Control en cascada, Control de relación (Ratio control) y Control Predictivo. También se puede encontrar sistemas de control con múltiples lazos los cuales envuelven más de una variable controlada. Estos sistemas se diseñan para satisfacer necesidades especiales de un proceso y su comprensión es básica para entender los sistemas complejos de control, destinados a satisfacer sus requerimientos

Sistemas de Control de Lazo Abierto

En estos sistemas la variable controlada no se retroalimenta. La conformidad entre el valor alcanzado por la variable controlada y su valor de referencia depende de la calibración, y consiste en establecer una relación entre la variable manipulada y la variable controlada. Estos sistemas solo son útiles en ausencia de perturbaciones

Figura 5

En estos sistemas de control la salida no tiene efecto sobre la acción de control, es decir no se compara la salida con la entrada de referencia. Por lo tanto, para cada entrada de referencia corresponde una condición de operación fija. Así, la precisión del sistema depende de la calibración y del operador cuya función será la del controlador.

Figura 6 Intercambiador de calor

En presencia de perturbaciones, un sistema de control de lazo abierto no cumple su función asignada, por no tener una forma de conocer el resultado del control efectuado o salida del proceso. En la práctica el control de lazo abierto sólo se utiliza si la relación entre la entrada y la salida es conocida y si no se presentan perturbaciones tanto internas como externas significativas. Analizamos el control manual de la figura 5, donde el operador mide la temperatura de salida, compara el valor deseado, calcula cuanto más abrirá la válvula de vapor, y hace las correcciones correspondientes

En la figura 7 se muestra un control de concentración de una solución salina donde se puede observar que la salida no modifica la posición de la válvula de la solución concentrada en caso de perturbaciones externas al sistema

Figura 7

Luego podemos afirmar que los fundamentos de un sistema de control automático en este sistema deben de provenir de las funciones básicas del control manual realizadas por un ser humano.

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