PLC I

INTRODUCCIÓN

Sistema de control: Un sistema de control esta definido como un conjunto de componentes que pueden regular su propio comportamiento o la de otro sistema con el fin de lograr un funcionamiento predeterminado.

Control de nivel de un estanque

Control de temperatura de un horno eléctrico

PLC I

Los sistemas de control se clasifican en sistemas de lazo abierto y a lazo cerrado. La distinción la determina la acción de control, que es la que activa al sistema para producir la salida.

Sistema de control de lazo abierto: es aquel en el cual la acción de control es independiente de la salida. Estos sistemas tienen dos características sobresalientes. La habilidad que tienen para ejecutar una acción con exactitud esta determinada por su calibración. Calibrar significa establecer una relación entre la entrada y la salida con el fin de obtener del sistema la exactitud.

Planta o Proceso: En el contexto del control automático, se puede decir que una planta puede ser algún dispositivo que realiza alguna operación en particular (dispositivo mecánico, eléctrico, neumático, hidráulico, etc). En general podemos decir que una planta será cualquier objeto físico de la cuál se desea controlar alguna magnitud.

PLC I

Un tostador automático es un sistema de control de lazo abierto, que está controlado por un regulador de tiempo. El tiempo requerido para hacer tostadas, debe ser anticipado por el usuario (calibración), quien no forma parte del sistema. El control sobre la calidad de la tostada (salida) es interrumpido una vez que se ha determinado el tiempo, el que constituye tanto la entrada como la acción de control.

Sistema de control de lazo cerrado: es aquel en el cual la acción de control es en cierta forma dependiente de la salida. Estos sistemas son llamados comúnmente sistemas realimentados. El principio de todo sistema de control realimentado es la aplicación del concepto de realimentación o feedback (medición tomada desde el proceso que entrega información del estado actual de la variable que se desea controlar) cuya característica especial es la de mantener al controlador central informado del estado de las variables para generar acciones correctivas cuando así sea necesario.

realimentación de la información

SalidaEntrada Proceso

PLC I

uc(t)

Controlador Proceso

r(t)y(t)

Transductor

+-

e(t)

Actuador

P(t)

++

Diagrama de bloques de un sistema de control en tiempo continuo

r(t) : Referencia o set point

e(t) : Error

uc(t) : Variable manipulada

P(t) : Perturbación

Y(t) : Salida o variable controlada

PLC I

Referencia o set point: Corresponde al valor deseado para una determinada salida de un sistema.

Variable controlada: La variable controlada es la cantidad o condición que se mide y controla. Normalmente, la variable controlada es la salida del sistema.

Variable manipulada: La variable manipulada es la cantidad o condición que el controlador modifica para afectar el valor de la variable controlada.

Perturbación: Una perturbación es una señal que tiende a afectar negativamente el valor de la salida de un sistema. Si la perturbación se genera dentro del sistema se denomina interna, mientras que la perturbación externa se genera fuera del sistema y es una entrada.

Error: Es la diferencia o desviación entre la señal deseada de referencia y la señal real de salida.

PLC I

Planta o proceso: Es cualquier objeto físico a ser controlado. En general proceso se define como una operación progresiva que conduce hacia un resultado o fin determinado. Como ejemplos se pueden citar procesos químicos, biológicos, económicos, etc. La parte más difícil en el diseño de sistemas de control es el modelado de una planta o proceso físico.

Controlador: Dispositivo analógico o digital, que utilizando los valores determinados por los sensores (transductores) y la referencia impuesta, calcula la acción que debe aplicarse para modificar las variables de control en base a una cierta estrategia.

Transductor: es un dispositivo que convierte una señal de entrada en una señal de salida equivalente de naturaleza diferente a la de entrada, como por ejemplo una señal de presión en una salida de voltaje, una señal de temperatura en una señal de corriente, etc.

Actuador: Es el mecanismo que ejecuta la acción calculada por el controlador y que modifica la variable controlada.

Ventajas de automatizar un procesoVentajas de automatizar un proceso Reducción de costos: se pueden obtener productos, de cualquier grado de complejidad, muy uniformes, con variaciones mínimas de calidad entre ellos (producción en serie). Se consigue ahorros significativos de energía, materiales, mano de obra, espacio y dinero.

Mejor calidad de productos: se pueden ejecutar acciones que están más allá de la habilidad humana normal, por ejemplo medir y controlar con precisión grandes fuerzas y temperaturas, o manipular objetos muy pequeños.

PLC I

Mayor velocidad: Se pueden realizar operaciones a gran velocidad por ejemplo el ensamblaje de tarjetas electrónicas, ensamblaje de automóviles, etc. Aumentando la productividad.

Mayor seguridad: Se libera al operario de la función de realizar labores monótonas o peligrosas, y de intervenir físicamente en el proceso, minímizando la posibilidad de cometer errores y permitiéndole realizar una labor única de supervisión.

Automatismo

Menor costo de producción

Mayor velocidad de producción

Mejor calidad de los productos

Mayor seguridad

Sensores o transductores: Los sensores o transductores, en general, son dispositivos que transforman una cantidad física cualquiera, en otra cantidad física equivalente. Los sensores constituyen el principal medio de enlace entre los procesos industriales y los circuitos electrónicos encargados de controlarlos y monitorearlos.

Sensores de temperatura Sensores de velocidad

Sensores de posición

Sensores de PH

Sensores de nivel

Sensores de presión

Sensores de flujo

Sensores de humedad

Y muchos más…

Sensores de caudal

“Generalmente los sensores transforman una variable física (temperatura, presión, nivel, velocidad, etc) a una variable eléctrica (corriente o voltaje)”

PLC I

Controladores: son los dispositivos encargados de procesar la información enviada por los sensores y generar las acciones de control necesarias, para que el proceso realice el trabajo dentro de los parámetros con las cuales fue diseñado.

Microcontroladores

Placa para microcontrolador PIC

Placa para microcontrolador

Motorola

Placa para microcontrolador PIC

DSP

Placa para DSP Texas Instruments Placa para DSP Motorola

PLC I

PLC

PLC Telemechanique PLC Siemens PLC Allen Bradley

Relés inteligentes o programables

Relé inteligente Telemecanique (Zelio)

Relé inteligente Siemens (Logo)

Relé inteligente Control Tech

PLC I

computadores

Computador industrial Micro Technic

Computador industrial AS

Computador industrial portatil ACME

Computador personal

PLC I

Actuadores: son los encargados de ejecutar las acciones ordenadas por el controlador, para modificar el comportamiento o características de la planta o proceso, estos dispositivos están conectados directamente a las salida de el controlador.

Actuadores hidráulicos:

Cilindro de simple efecto

Para realizar alguna tarea necesitan ser alimentados

con energía hidráulica (fluido líquido a presión)

Cilindro de doble efecto

Bombas hidráulicas

Motor hidráulico

Válvula hidráulica

PLC I

Actuadores neumáticos

Motor neumático

Cilindro simple efecto

Para realizar alguna tarea necesitan ser alimentados

con energía neumática (fluido gaseoso a presión)

Cilindro doble efecto

Válvula neumática

Bomba neumática

PLC I

Actuadores eléctricos

Motores eléctricos

Para realizar alguna tarea necesitan ser alimentados

con energía eléctrica (electricidad)

electroválvulas

Contactores

PLC I

Ejemplo de un sistema realimentado.

Computador

Tacogenerador

Rectificador trifásico controlado

Motor de c.c.

Correa transportadora

El tacogenerador envía una señal eléctrica que es proporcional a la velocidad del motor

El motor de cc. es el encargado de suministrar la energía mecánica a la correa transportadora

Red eléctrica trifásica

Realiza los cálculos necesarios para

mantener la velocidad del motor

requerida

C.A.

C.D.VC

Conversor electrónico de potencia

PLC I