pi415 cap 11 modos control.pdf

8/15/2019 PI415 Cap 11 MODOS CONTROL.pdf

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MODOS DE CONTROL:SINTONIA DE

CONTROLADORES

PROFESOR:

ING. EMERSON

COLLADO

DOMINGUEZ


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CONTROLADORES POR

RETROALIMENTACION:MODOS DECONTROL EL CONTROLADOR ES EL CEREBRO DEL CIRCUITO DE

CONTROL,EL CONTROLADOR ES EL DISPOSITIVO QUE TOMALA DECISION EN EL SISTEMA DE CONTROL ,Y PARA HACERLO,EL CONTROLADOR:

1.- COMPARA LA SEÑAL DEL PROCESO QUE LLEGA DELTRANSMISOR ,LA VARIABLE QUE SE CONTROLA ,CONTRA ELPUNTO DE CONTROL Y

2.- ENVIA LA SEÑAL APROPIADA A LA VALVULA DE CONTROL,O CUALQUIER OTRO ELEMENTO FINAL DE CONTROL ,PARAMANTENER LA VARIABLE QUE SE CONTROLA EN EL PUNTO DE

CONTROL . FUNCIONAMIENTO DE LOS CONTROLADORES :

CONSIDERESE EL CIRCUITO DE CONTROL DELINTERCAMBIADOR DE CALOR QUE SE MUESTRA EN LA

FIGURA;SI LA TEMPERATURA DEL FLUIDO SOBREPASA ELPUNTO DE CONTROL,


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MODOS DE CONTROL POR RETROALIMENTACION TOMAN UNA DECISION PARA

MANTENER EL PUNTO DE CONTROL ,ES MEDIANTE EL

CALCULO DE LA SALIDA CON BASE EN LA DIFERENCIA ENTRELAS VARIABLES QUE SE CONTROLA Y EL PUNTO DE CONTROL,ASI TENEMOS LOS TIPOS DE CONTROLADORES O MODO DECONTROL SIGUIENTES:

1.- CONTROL ON-OFF

2.- CONTROL PROPORCIONAL, P

3.- CONTROL PROPORCIONAL INTEGRAL,PI

4.- CONTROL PROPORCIONAL DERIVATIVO, PD 5.- CONTROL PROPORCIONAL INTEGRAL DERIVATIVO, PID


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CONTROL ON-OFF


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CONTROLADOR PROPORCIONAL(P):ES EL TIPO MAS SIMPLE DECONTROLADOR ,LA ECUACION CONLA QUE SE DESCRIBE SUFUNCIONAMIENTO ES LA SIGUIENTE:donde :

m(t)= m + Kc e(t)Om(t)= m + Kc(r(t)-c(t))

m(t) = salida del controlador ,psig ó mAr(t)= punto de control ,psig ó mA


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c(t) =variable que se controla ,psig ó mA; esta es la señal que llega deltransmisor .

e(t) =señal del error ,psi ó mA;ésta es la diferencia entre el punto decontrol y la variable que se controla.

Kc= ganancia del controlador ,psi/psi ó mA/mA

m= valor base ,psig ó mA .El significado de este valor es la salida delcontrolador cuando el error es cero ;generalmente se fija durante lacalibración del controlador ,en el medio de la escala 9 psig ó 12 mA.

LOS CONTROLADORES QUE SON UNICAMENTEPROPORCIONALES TIENEN LA VENTAJA QUE SOLO CUENTANCON UN PARAMETRO DE AJUSTE Kc ,SIN EMBARGO

,ADOLECEN DE UNA DESVENTAJA,OPERAN CON UNADESVIACION(OFFSET) Ó “ERROR EN EL ESTADOESTACIONARIO “ EN LA VARIABLE QUE SE CONTROLA.


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CONTROL

PROPORCIONAL ,P

INTEGRAL ,I

DERIVATIVO ,D


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EN LAS ECUACIONES DESCRITAS SE VE QUE LA SALIDA DELCONTROLADOR ES PROPORCIONAL AL ERROR ENTRE ELPUNTO DE CONTROL Y LA VARIABLE QUE SE CONTROLA ;LAPROPORCIONALIDAD LA DA LA GANANCIA DELCONTROLADOR ,Kc, CON ESTA GANANCIA O SENSIBILIDADDEL CONTROLADOR SE DETERMINA CUANTO SE MODIFICA LA

SALIDA DEL CONTROLADOR CON UN CIERTO CAMBIO DEERROR ,SE ILUSTRA EN EL SIGUIENTE GRAFICO:

c (t) 1 mA punto de control c( t) 1 mA

punto de control

m(t)

mA

14

13

12

Kc=2

Kc=1

m(t)

mA

12

11

10

Kc=1

Kc=2

t t

controlador de accion directa controlador de accion inversa


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ALGUNOS FABRICANTES NO UTILIZAN EL TERMINO

GANANCIA LA CANTIDAD DE SENSIBILIDAD DELCONTROLADOR ,SINO QUE UTILIZAN EL TERMINO BANDAPROPORCIONAL ,PB.LA RELACION ENTRE LA GANANCIA Y LABANDA PROPORCIONAL SE EXPRESA MEDIANTE:

PB=100/Kc Por tanto la ecuacion del controlador proporcional sera:

SE UTILIZA EL TERMINO 100 PORQUE LA PB SE CONOCE COMO

PORCENTAJE DE LA BANDA PROPORCIONAL.

CONTROLADOR PROPORCIONAL-INTEGRAL( PI): ESTE MODODE CONTROL SE AÑADE AL MODO PROPORCIONAL AFIN DE

ELIMINAR LA DESVIACION( OFFSET) ,LLAMADO TAMBIENACCION INTEGRAL O DE REAJUSTE( RESET),LA ECUACION ES:

)(100

)(

))()((100

)(

t e B

mt m

o

t ct r PB

mt m


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Donde τ i = Tiempo de integración o reajuste minutos /repetición.

Por lo tanto el controlador tiene dos parametros Kc yτ

i, que se debende ajustar para obtener un control satisfactorio.Para entender el significado fisico del tiempo de reajuste,considereseel ejemplo hipotético que se muestra en la figura ,donde τ i es el tiempo

que toma el controlador repetir la acción proporcional y enconsecuencia las unidades son minutos/repetición .Tanto menor es el valor de τ i cuando mas pronunciada es la curvade respuesta, lo cual significa que la respuesta del controlador se hace

más rápida.

∫

∫

dt t e Kc

t Kcemt m

o

dt t ct r Kc

t ct r Kcmt m

i

i

)()()(

))()(())()(()(

τ

τ


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CONTROL

PROPORCIONAL ,P

INTEGRAL ,I

DERIVATIVO ,D


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CONTROLADOR PROPORCIONAL DERIVATIVO (PD) :

ESTE CONTROLADOR SE UTILIZA EN LOS PROCESOS DONDE ESPOSIBLE UTILIZAR UN CONTROLADOR PROPORCIONAL ,PEROSE DESEA CIERTA CANTIDAD DE “ANTICIPACION”

UNA DESVENTAJA DEL CONTROLADOR PD ES QUE OPERA ENLA VARIABLE QUE SE CONTROLA ,LA DESVIACION SOLO SEPUEDE ELIMINAR CON LA ACCION DE INTEGRACION ,SINEMBARGO UN CONTROLADOR PD PUEDE SOPORTAR MAYORGANANCIA ,LO CUAL PERMITE TENER MENOR DESVIACION SISOLO USAMOS ACCION PROPORCIONAL.

LA ECUACION DESCRIPTIVA ES:

dt

t de

t Kcemt m D)(

)()( τ


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C(t) 1 mA)

mA punto de control

t

m(t)

mA

Kc

Kc

RESPUESTA DEL CONTROLADOR PI

RESPUESTA DEL CONTROLADOR PROPORCIONAL

t

ALGUNOS FABRICANTES UTILIZAN EL TERMINO DE RAPIDEZ DE REAJUSTEEN VEZ DE TIEMPO DE REAJUSTE,LA RELACION ES:

τ iR = 1/ τi ,repeticiones/min

τ

i

= tiempo de reajusteτ i

R = rapidez de reajuste

τ i


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CONTROLADOR PROPORCIONAL-INTEGRAL-DERIVATIVO(PID):

A LA ACCION PI SE AÑADE OTRO MODO DE CONTROL ,QUE ESLA ACCION DERIVATIVA ,TAMBIEN SE LE CONOCE COMORAPIDEZ DE DERIVACION O PREACTUACION ;TIENE COMOPROPOSITO ANTICIPAR HACIA DONDE VA EL PROCESO,

MEDIANTE LA OBSERVACION DE LA RAPIDEZ PARA ELCAMBIO DEL ERROR, SU DERIVADA .lA ECUACIONDESCRIPTIVA ES :

dondeτ D ,rapidez de derivación,minutos

A CONTINUACION SE UTILIZA UN INTECAMBIADOR DE CALOR AFIN DE

MOSTRAR LA ACCION DE “ANTICIPAR HACIA DONDE VA EL PROCESO “QUE ES LA ACCION DEL PID:SI SE SUPONE QUE LA TEMPERATURA DE ENTRADA AL PROCESODISMINUYE CIERTA CANTIDAD Y LA TEMPERATURA DE SALIDA

EMPIEZA A BAJAR ,EN EL TIEMPO ta (VER FIGURA) ,LA CANTIDAD DEL

ERROR ES POSITIVA Y PUEDE SER PEQUEÑA ,LA ACCION DEL PI ESPEQUEÑA ,SIN EMBARGO,LA DERIVADA DEL ERROR ,LA PENDIENTE

∫

dt

t de Kcdt t e

Kct Kcemt m D

i

)()()()( τ

τ


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DE LA CURVA DE ERROR ,ES GRANDE Y POSITIVA,LO CUAL

HACE QUE LA ACCION DERIVATIVA SEA GRANDE . EN EL TIEMPO tb EL ERROR AUN ES POSITIVO Y MAYOR QUE

ANTES :LA ACCION DEL PROPORCIONAL E INTEGRALTAMBIEN ES MAS GRANDE QUE ANTES Y SE AÑADE AUN A LA

SALIDA PARA ABRIR MAS LA VALVULA DE VAPOR;SINEMBARGO LA DERIVADA DEL ERROR ES NEGATIVA ,LO CUALSIGNIFICA QUE EL ERROR COMIENZA A DECRECER ;ES DECIR,LA VARIABLE QUE SE CONTROLA EMPIEZA A BAJAR EN ELPUNTO DE CONTROL .AL HACER ESTO SE TOMA MAS TIEMPO

PARA QUE EL PROCESO REGRESE AL PUNTO DE CONTROL,PERO DISMINUYEN EL SOBREPASO Y LAS OSCILACIONESALREDEDOR DEL PUNTO DE CONTROL.

LOS CONTROLADORES PID SE UTILIZAN EN PROCESOS DONDE

LAS CONSTANTES DE TIEMPO SON LARGAS COMOCONTROLDE TEMPERATURA,CONCENTRACION.LOSPROCESOS EN QUE LAS CONSTANTES DE TIEMPO SON CORTAS(CAPACITANCIA PEQUEÑA) SON RAPIDAS Y SUSCEPTIBLES AL

RUIDO DEL PROCESO ,SE DAN EN LOS CIRCUITOS DEFLUJO,PRESION DE LIQUIDOS.


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LOS PROCESOS DONDE LA CONSTANTE DE TIEMPO ES LARGA

(CAPACITANCIA GRANDE) SON GENERALMENTEAMORTIGUADOS Y EN CONSECUENCIA MENOS SUSCEPTIBLESAL RUIDO, POR TANTO EL PID SE RECOMIENDA PARACIRCUITOS CON CONSTANTE DE TIEMPO LARGA EN LOS QUENO HAY RUIDO.

Ti (t) ,C

t

T(t), C

ta tb t

E (t)

tta tb


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SINTONIA DE CONTROLADORES RESPUESTA DE ASENTAMIENTO DE UN CUARTO MEDIANTE EL

METODO DE LA GANANCIA ULTIMA:

ESTE METODO ,UNO DE LOS PRIMEROS , TAMBIEN SE CONOCECOMO METODO DE CIRCUITO CERRADO O AJUSTE ENLINEA,FUE PROPUESTO POR ZIEGLER Y NICHOLS,CONSTA DEDOS PASOS:

PASO1 : DETERMINACION DE LAS CARACTERISTICASDINAMICAS O PERSONALIDAD DEL CIRCUITO DE CONTROL.

PASO2 : ESTIMACION DE LOS PARAMETROS DE AJUSTE DELCONTROLADOR CON LOS QUE SE PRODUCE LA RESPUESTADESEADA PARA LAS CARACTERISTICAS DINAMICAS QUE SE

DETERMINARON EN EL PRIMER PASO. EN ESTE METODO,LOS PARAMETROS MEDIANTE LOS CUALES

SE REPRESENTAN LAS CARACTERISTICAS DINAMICAS DELPROCESO SON : LA GANANCIA ULTIMA DE UN CONTROLADOR

PROPORCIONAL Y, EL PERIODO ULTIMO DE OSCILACION.


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ESTOS 2 PARAMETROS SE PUEDEN OBTENER EN FORMAEXPERIMENTAL:

1.- SE DESCONECTAN LAS ACCIONES INTEGRAL Y DERIVATIVODEL CONTROLADOR POR RETROALIMENTACION ,DE MANERAQUE SE TIENE UN CONTROLADOR PROPORCIONAL.

2.- CON EL CONTROLADOR EN AUTOMATICO (CIRCUITOCERRADO) SE INCREMENTA LA GANANCIA PROPORCIONAL (OSE REDUCE LA BANDA PROPORCIONAL) ,HASTA QUE ELCIRCUITO OSCILA CON AMPLITUD CONSTANTE ,SE REGISTRAESTE VALOR COMO Kcu ,GANANCIA ULTIMA .

3.- DEL REGISTRO DE TIEMPO DE LA VARIABLECONTROLADA,SE REGISTRA Y MIDE EL PERIODO DEOSCILACION COMO Tu,PERIODO ULTIMO.

SE ESPECIFICA LA RAZON DE ASENTAMIENTO( DISMINUCION

GRADUAL) DE UN CUARTO ,QUE VIENE A SER LA RAZON DEAMPLITUD ENTRE DOS OSCILACIONES SUCESIVAS .

EN CUANTO SE DETERMINAN LA GANANCIA ULTIMA Y ELPERIODO ULTIMO SE UTILIZAN LAS FORMULAS SIGUIENTES

AFIN DE DETERMINAR LOS PARAMETROS DE AJUSTE OSINTONIA DEL CONTROLADOR:


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RAZON DEASENTAMIENTO

DE UN CUARTO

GANANCIA

ULTIMA, Kcu

PERIODOULTIMO, Tu


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FORMULAS PARA AJUSTE DE RAZON DE ASENTAMIENTO DE UN

CUARTO:

TIPO DE CONTROLADOR

GANANCIA

PROPORCIONAL

Kc

TIEMPO TIEMPO

DE INTEGRACION DE DERIVACION

PROPORCIONAL P Kcu/2 _ _

PROPORCIONAL- PI Kcu/2.2 Tu/1.2 _

INTEGRAL

PROPORCIONAL- PID Kcu/1.7 Tu/2 Tu/8

INTEGRAL-

DERIVATIVO

τi τD


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OPTIMIZACIÓN DEL LAZO DECONTROL

Consideraciones Técnicas


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La Eficiencia de planta y la Calidad

consistente del producto dependen de uncorrecto desempeño del Lazo de Control,

pero la Sintonía del Controlador,

es sólo el último paso


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Pasos para Optimizar el Lazo Antes de Sintonizar

Buscando las Causas

Como Sintonizar un Lazo de Control


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Antes de Sintonizar

“ Para Obtener los mejores Beneficios,

debemos Definir los Objetivos y Conocer las Limitaciones de los Equipos “


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1.- Ganancia del Proceso

Está dimensionada correctamente la válvula

de control ?

A menudo, las válvulas están sobredimensionadas. Si esto es así, la salidadel controlador estará en un extremo del rango cuando el lazo está enautomático.

Además, el sobredimensionamiento de la válvula amplificará

nolinealidades tales como histéresis, stiction, respuestas diferentes apequeños y grandes cambios, y operación cerca

del asiento.

La ganancia de proceso deberá estar entre 0.3 y 3. La ideal es 1.

Una ganancia de proceso bastante alta no permitirá trabajar a la válvula a sumáximo potencial: el controlador tendrá que ser sintonizado con unapequeña ganancia proporcional.


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3.- Sensor / Transmisor

Está el sensor de medición trabajando

apropiadamente ? De la experiencia,

los números tienen sentido ?

Por ejemplo, es el tiempo muerto bastante pequeño ?

Si un transmisor no es apropiadamente instalado, el tiempomuerto puede ser demasiado largo; si un filtro es adicionado

en el transmisor, el tiempo muerto equivalente podría ser maslargo.


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4.- La Banda de Ruido

Hay una excesiva cantidad de ruido en el lazo ?

Cuando las perturbaciones ocurren demasiado rápidos paraser eliminado por el controlador PID, ellas son llamadasruido.

El filtrado puede ayudar.

El filtro deberá ser lo bastante pequeño para no incrementarel tiempo muerto equivalente y lo bastante grande parareducir el ruido

Seleccionar la constante de tiempo del filtro es uncompromiso entre incrementar el tiempo muerto equivalentey reducir la cantidad de ruido.

Cuando el ruido es reducido, la salida del controlador es máslisa.


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5.- No-linealidades

Cuán no-lineal es el lazo ?

Un lazo es no-lineal cuando la ganancia de proceso varía.

Todos los lazos son algo no-lineales.

Es el grado de no-linealidad el que nos interesa.

Si la ganancia del lazo varía por un factor de más de dos ótres, entonces una linealización ayudará a optimizar el lazo.


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6.- Asimetría

Responde el lazo en forma diferente en una direcciónque en la otra ?

A menudo, una válvula responde más rápidamente en unadirección que en otra.

Además, en procesos de temperatura usando un fluído para

adicionar calor y otro para extraer calor, los dos fluídos sondiferentes y las características del proceso son diferentes.


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Buscando las Causas

“ Diagnosticar el Comportamiento del Lazo

para Encontrar y Corregir problemas con

los Elementos de Control Final, el

Ambiente y los Sistemas Aguas Arriba

antes Sintonizar el Controlador “


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Las Pruebas

Las pruebas son desarrolladas colectando datos con el controladoren modo automático bajo condiciones normales de operación,luego introducimos un cambio tipo escalón en el setpoint.

Para un mejor diagnóstico los datos pueden ser colectados con el

lazo en modo manual para comparación.

Cuando se colecte los datos, el tiempo de captura de datosdeberá ser mas pequeño o igual que el tiempo de

actualización de datos en el controlador y eltiempo de actualización debería ser más pequeño que elequivalente tiempo muerto del lazo.


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Los datos colectados mostrarán el rango de operación y eldesempeño del elemento final de control.

Está la salida de control operando en un extremo delrango ?Está la válvula operando cerca del asiento ? La salida

del controlador cambia por una cantidad pequeña ?

Si eso es así, la válvula ó el elemento de control final podríanecesitar ser redimensionada para dar una mejor resolucióna la salida del controlador


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El lazo oscila ?

Si el lazo oscila en automático pero no en modo manual, lacausa de la oscilación es el lazo cerrado. La oscilación podría

ser debido a la histéresis, no-linealidades ó pobre sintonía.

Una oscilación en un lazo lineal por pobre sintonía,aparecerá sinusoidal. Una oscilación de forma de diente de

sierra puede ser causado por stiction ó por nolinealidad.

La oscilación debido a la histéresis usualmente tiene unperíodo mas largo cuando la variable de proceso está cercadel setpoint.

Como el error es reducido los cambios de la salida delcontrolador es gradualmente reducido y el efecto de lahistéresis llega a ser más importante


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Investigando la Oscilación

Las pruebas fueron ejecutadas sobre un lazo de control de

presión en una planta de papel donde los operadores sequejaban del pobre rendimiento, oscilación e inestabilidad.El lazo tomó más de 30 segundos para alcanzar el nuevovalor después de un cambio de setpoint. Este lazo no podíaser estabilizarse.

Primero, el lazo fue observado por dos minutos enautomático. La variabilidad fue 0.59% y las oscilacionesestaban presentes a 30 segundos y 5 segundos. Si el lazo

estuviera apropiadamentesintonizado manejará la oscilación de 30 segundos, pero laoscilación de 5 segundos es demasiado rápido y deberá sereliminado en su origen.


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Segundo, los datos de la variable de proceso fueron primero, el lazofue observado por dos minutos en automático.

La variabilidad fue 0.59% y las oscilaciones estaban presentes a 30segundos y 5 segundos. Si el lazo estuviera apropiadamentesintonizado manejará la oscilación de 30 segundos.

Pero la oscilación de 5 segundos es demasiado rápido y deberá ser

eliminado en su origen.

La oscilación puede además ser debido a disturbios periódicosde la carga.

Es importante identificar y minimizar ó eliminar desórdenes cíclicos.No esperemos al controlador para eliminar los desórdenes cíclicoscausados aguas arriba a menos que la oscilación sea lenta encomparación con la dinámica del lazo.

Se puede necesitar correr la densidad espectral de energíasobre los lazos aguas arriba, uno a la vez.

.


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empezando de desde el más lejano hasta que la fuente deoscilación sea encontrada. Buscar una espiga en la

densidad espectral de energía a la misma frecuencia como laoscilación en el lazo. Un análisis cruce-correlación puedeayudar a dar con el lazo que estamos buscando.

En este lazo de vapor , la oscilación de 5 segundos fue deuna válvula de alivio, que fue inspeccionada en la siguienteparada de planta.


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START WITH SETPOINT


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CONSTANT SETPOINT


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POWER SPECTRAL DENSITY


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Chequear la ganancia del proceso. En este caso el procesoresponde bien y el ruido es pequeño, pero la ganancia deproceso es muy alta. Mientras que el cambio en la salida delcontrolador es 3%, el cambio de la variable del proceso es

23%.

La ganancia de proceso es alrededor de 8, y esto esdefinitivamente demasiada alta.

En modo manual, chequear la histéresis y stiction del lazo.Para check de la histéresis, hacer varios cambios a la salidadel controlador: dos pasos en una dirección y un paso en laotra. Finalmente, para detectar el stiction, hacer cuatro

pasos muy pequeños.

Usando los datos, correr un check de histéresis sobre ellazo.


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La ganancia de proceso es alrededor de 8, y esto esdefinitivamente demasiada alta.

En modo manual, chequear la histéresis y stiction del lazo.Para check de la histéresis, hacer varios cambios a la salidadel controlador: dos pasos en una dirección y un paso en la

otra. Finalmente, para detectar el stiction, hacer cuatropasos muy pequeños.Usando los datos, correr un check de histéresis sobre el lazo.

Si la histéresis es más de 1% para válvulas conposicionadores y 3% para válvulas sin posicionadores. Sedeberá reparar ó cambiar el equipo. Histéresis de 1-4%degrada el desempeño del lazo, mientras que con unasintonía ajustada, histéresis más grande que 3% causa

oscilaciones.

La prueba del stiction, una serie de pequeños pasos (0.5%)en la salida del controlador, mostrará la cantidad de cambionecesitado antes que la válvula se mueva ( como lo indica un

cambio en la variable de proceso).


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NOISE AND GAIN


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HYSTERESIS CHECK


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Es Lineal ?Para determinar la linealidad, correr el lazo en manual ó enautomático, y dejarlo establecerse a varias diferentesubicaciones en el rango de salida del controlador. Si está enmodo manual. Pasos de 15% iniciando a 5% trabaja bien,por ejemplo, a 5%, 20%,35%, 50%, 65% y 95%.

Se puede correr esta prueba en automático si tanto la

medición y la salida alcanzan una condición estabilizada totaldespués de cada paso. Si en modo automático el setpointdeberá ser variado de un mínimo a un máximo permisible.

De hecho, este paso no es siempre posible. Ello puede serobviado por consideraciones de proceso estar seguro cuandosintonizar el controlador. Un factor de seguridad esusualmente usado cuando seleccionamos los parámetro desintonía si el comportamiento del proceso es desconocido elrango de los pasos previos.


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Graficar las características de proceso de los datoscolectados en varias áreas estabilizadas.

¿Cuan lineal es el proceso? Buscar las áreas de la más bajay la más alta slope. El slope más bajo es la ganancia más

baja; la más alta es la ganancia más grande. La relación dela ganancia más alta a la ganancia más baja deberá ser nomás de tres y preferiblemente menos de dos.

Si la relación es más alta que tres , se deberá adicionar (omodificar algún existente caracterización de la salida al lazo,que calcule los valores del par X-Y o usar una ecuación para

compensar la ganancia.

Un caracterizados de salida puede beneficiar grandemente aun lazo de control de rango compartido.


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Un caracterizados de salida puede beneficiar grandemente aun lazo de control de rango compartido.

Los lazos de rango compartido alternan en tres dos o másválvulas dependiendo de la salida del controlador – porejemplo, debajo del 50% de la salida el lazo esta enfriandocon agua fria o aceite intercambiado de calor; encima del50% el está calentado con vapor, agua caliente o aceitecalentado. Estos lazos son solamente altamente no lineales.

No usar un caracterizador de salida para linealizar lazos depH – estos requieren caracterización de entrada. Con taleslazos usar un programa de ganancia basado en la variable deproceso o el error.


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LINEARIZATION CHECK


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Chequear SimetríaChequear para la asimetría en modo automático y manual, ejecutarlas pruebas de paso en dirección opuesta en las del último paso o,preferiblemente, repetir los pasos en la dirección opuesta. El

proceso responde diferentemente en la dirección opuesta.El proceso responde diferentemente en la dirección hacia arriba queen la de hacia abajo ?

Si eso es así, podemos reducir o eliminar la discrepancia ? La

asimetría ocurre , por ejemplo, con un resorte y la válvula dediafragma, donde la presión es aplicada para mover la válvula enuna dirección y el resorte es usado en la otra dirección.

Si no se puede eliminar la asimetría, podemos usar la simetría más

conservadora un algoritmo especial que sintonize el controlador deforma diferente dependiendo de la dirección.


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Basado en las pruebas anteriores , podemos necesitar hacermantenimiento a la válvula, adicionar filtrado, linealizar el

lazo, reparar o hacer mantenimiento al sensor, o identificary eliminar los desórdenes oscilantes aguas arriba.


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Como Sintonizar un Lazo

“ La Correcta Aproximación puede Reducir

la Variabilidad , Acortar el Tiempo deRespuesta e Incrementar la Robustez “


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Que es PID ?PID es establecido para Proporcional, Integral y Derivativo.

Los controladores son diseñados para eliminar la necesidad

de la atención continua del operador.

Los controladores son usados para ajustar automáticamentealguna variable manipulada para mantener la medición (o

variable de proceso) en el setpoint. El setpoint es el lugardonde se desearía que la medición esté.

El error es definido como la diferencia entre el setpoint y lamedición.

(error) = (setpoint) – (medición)

La variable a ser ajustada es llamada variable manipulada, lacual usualmente es la salida del controlador.


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La salida de los controladores PID cambiará en respuesta aun cambio en la medición o en el setpoint.

Los fabricantes de controladores PID utilizan diferentesnombres para identificar los tres modos.

Estas ecuaciones muestran las relaciones:

P Banda Proporcional = 100/ Ganancia

I Integral = 1/Reset (unidades detiempo)

D Derivativa = Rate = Pre-Act (unidades detiempo)

Dependiendo de los fabricantes, la integral o acción reset espuesto en tiempo/repetición o repetición/tiempo.

Derivativo y rate son lo mismo.


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Banda Proporcional

Con la banda proporcional, la salida del controlador es

proporcional al error o a un cambio en la medición.

(salida del controlador) = (error)*100/(bandaproporcional)

Con un controlador proporcional el offset (desviación delsetpoint) está presente.

Incrementando la ganancia del controlador hará al lazo seainestable.

La acción integral fue incluída en los controladores paraeliminar este offset.


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Integral

Con la acción integral, la salida del controlador es

proporcional a la cantidad de tiempo que el error estápresente

La acción integral elimina el offset.

(salida del controlador) = (1/INTEGRAL)∫e(t)d(t)

La respuesta puede ser algo oscilatoria y pueda estabilizarse

algoAdicionando acción derivativa.


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Derivativa

Con la acción derivativa, la salida del controlador esproporcional

a la velocidad de cambio de la medición o error. La salidadel

Controlador es calculada por el cambio de la medición conel

tiempo

(salida del controlador) = (DERIVATIVA) de(t)/d(t)

La acción derivativa puede compensar una medicióncambiante.

La acción derivativa inhibe más rápidamente los cambios de

la medición que la acción proporcional.


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Sintonía del Lazo de Control

Es importante tener en mente que el conocimiento del

procesoes fundamental para obtener un lazo de control biendiseñado.

Los sensores deben estar en apropiadas ubicaciones y lasválvulas deben estar correctamente dimensionadas con un

adecuado trim.

En general, para un lazo de control bien ajustado, laganancia dinámica del controlador deberá ser tan altaposible sin causar inestabilidad en el lazo.


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Regla de la Sintonía Fina

La figura nos muestra los efectos de un controlador PI con

demasiado o poca acción P o I. El óptimo es el rojo.

Podemos usar la figura para reconocer la forma de lazosintonizado óptimamente. Además ver la forma de larespuesta del lazo co P o I bastante alto o bajo.

Para lograr esta respuesta comparar, poner el controlador enmaual y cambiar la salida 5 o 10%, entonces el retornar al

controlador en modo automático.

P está en unidades de banda proporcional. I está enunidades de tiempo/repetición. Tal que incrementando P o I,

disminuye su ación en la figura.


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Starting PID Settings For Common Control Loops


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CONTROLLER OUTPUT = (1/INTEGRAL) (Integral of) e(t) d(t)

Notice that the offset

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