metodologia de diseno implementacion de un lazo de control
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8/6/2019 Metodologia de Diseno Implementacion de Un Lazo de Control
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Servicio Nacional de Aprendizaje, SENA.
Regional Valle del Cauca.
Centro de Electricidad y Automatizacin Industrial, CEAI.Agencia de Cooperacin Internacional del Japn, JICA.
II Curso Internacional de Supervisin y Automatizacin Totalmente Integrada.
Unidad de aprendizaje:
Diseo y mantenimiento de Sistemas Automticos de Controlde Procesos Continuos.
Actividad de Aprendizaje No. 3:
Analizar los algoritmos de control para implementar las lazos de control.
Metodologa de diseo e implementacin de un lazo de control.
Adaptado de diferentes fuentes por Ing. Jorge Moreno, CEAI-SENA.
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Diseo e implementacin de un lazo de control de nivel.
1. Se parte del diagrama de proceso, el cual se describe a continuacin.
Figura 1. Diagrama de proceso.
Planta: La planta esta formada
por una vlvula conectada, a
travs de una tubera, a un
tanque.
Proceso: A travs de la lnea
se enva una solucin salina a
un tanque homogenizador en el
cual se debe controlar el nivel
del producto.
Sistema de control. Formadopor un transmisor de nivel, un
controlador y vlvula
reguladora.
Transmisor
SP
PV
MV
Interfase
operador
Vlvula
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Diseo e implementacin de un lazo de control de nivel.
2. Se consideran las especificaciones del proceso.
Producto: Base acuosa.
Densidad: 1,1 g/cm3.
Temperatura del producto: 90 C.
Textura del producto: slidos, espuma.
Altura del tanque: 1000 mm.
Dimetro del tanque: 34,5 cm.
Punto de trabajo: 50 %.
Velocidad mxima de nivel: 45 cm. / m.
Precisin en la medida: 5 % FS.
Los criterios de evaluacin del lazo sern:
Tiempo deestablecimiento
< 30 s. < 30 s.
Sobrepasomximo
10 % 10 %
Error de estado
estable < 2 % < 2 %
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Diseo e implementacin de un lazo de control de nivel.
3. Se seleccionan los instrumentos:
A partir de las especificaciones de la planta y del proceso se seleccionan los
instrumentos siguientes:
Transmisor de nivel:
Tipo: Sonoro, Marca: Endres + Hauser, Modelo Prosonic FMU 860, Seal:
Loop Powered, 4 20 mA.
Controlador:Tipo: PLC, Marca Allen Bradley, Modelo: Control Logix 5555.
Vlvula reguladora:
Tipo: Globo, Modelo: Varipack, Serie 8000, Dimetro: 1 , Cv: 0.1 - 2,41 conposicionador 8012 - 1C.
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4. Se elabora el diagrama P&ID.
Figura 2. Diagrama P&ID.
Tanque
100
Bomba
P101
Vlvula
LCV 101
Agua fria
FT101
V100
LT101
LI
LIC
101
P-29
Equipos:
Tanque: T100
Bomba: P101 Tuberas:
Instrumentos:
Transmisor de nivel: LT 101
Controlador de nivel: LC 101 Vlvula de control de nivel: LCV 101
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Diseo e implementacin de un lazo de control de nivel.
5. Se elabora el diagrama de bloques del lazo de control.Una vez conocidas las especificaciones del proceso; variable, velocidad de
nivel y precisin en la medida, se elige como accin de control el P.I.D.
Figura 3. Diagrama de bloques del lazo de control de nivel.
SP: Punto de referencia, PV: Variable de proceso, MV: Variable medida
P.I.D. A/MLCV101
Tanque100
LT 101
SP +
PV -
MV
P -
LIC 101 Planta
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6. Se conectan los instrumentos y el configurador.
Figura 4. Diagrama de conexin de instrumentos del lazo de control de nivel.
Fuente
24 V dc.
- +
Ch 1
Ch 1
Registrador
Regulador
ProgramadorHand - Held
Computador
Interfase de operador
Valvula
Transmisor
de nivel
Moore
Fuente
24 V dc.
- +
Ch 1
Ch 1
Registrador
Controlador
ProgramadorHand - Held
ComputadorVlvula
reguladora
Transmisor
de nivel
Moore
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7. Se configuran y calibran los instrumentos.
Transmisor:
Zero: 1000. I : 4 mA
Hi val: 250 I : 20 mA
Units: mm. Damping: 1 seg.
Vlvula:
I : 4 mA Qmin
= 0 LPM I : 20 mA Q max = 42 LPM
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8. Se elige la accin de control mas conveniente.
Bdt
deTdte
TeKpMV Pd
t
t
P
i
PPID
f
o
+++= )1
(
SP +
PV
ep(t))(tKpeP
MVP
MVI
dt
tdepKpTd
)(
dtteTiKp
f
o
t
tP )(
1
B
MVD
MVPID
Expresin temporal del P.I.D.
)1
1( STST
Kp d
i
++ )(SMV
Expresin Laplaciana del P.I.D.
)()( SETST
EEKpSMV Pd
i
PP ++=
PE
De acuerdo con las
especificaciones de velocidad
y precisin se elige la accin
PI.
Teniendo en cuenta que se
desea un tiempo de
establecimiento bajo, es decir,
una respuesta rpida, se
considera una accin
proporcional alta.
Teniendo en cuenta que se
desea un error de estado
estable bajo, se considera la
accin integral alta.
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9. Se programa el controlador teniendo en cuentas las siguientes
prestaciones.
Seales de entrada normalizadas a porcentaje: SP y PV.
Seal de salida normalizada a corriente: MV.
Accin del controlador: PI.
Ajuste de parmetros de sintona del controlador: Kp y Ti. Estacin automtico manual para el controlador.
Adicionalmente se crea la tabla de configuracin del PLC que incluya los tagsde la variables, la direccin fsica, la direccin lgica, el tipo de variable, el
rango de la variable fsica y el rango de la variable lgica.
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Diseo e implementacin de un lazo de control de nivel.
11. Se prueba el lazo de control.
Se pasa el controlador a manual.
Se ajusta el SP a un valor de 50 %.
Se ajusta la MV para que la PV se mantenga en el SP ajustado.
Se pasa el controlador a automtico.
Se evala el sobresalto en la PV.
Se ajusta el SP para valores 20 % del anterior.
Se verifica que el tiempo de establecimiento sea menor a 30 seg.
Se verifica que el sobrepaso sea menor a 10 % .
Se verifica que las fluctuaciones sean menores de 2 %.
Se crean cambios de carga y se verifica la respuesta del lazo de control.
eto a a ct dad
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