software de simulaciÓn y de control d proc

7/22/2019 SOFTWARE DE SIMULACIÓN Y DE CONTROL D PROC

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Instrumentación y control de procesos SOFTWARE DE SIMULACIÓN Y DE

CONTROL DE PROCESOS

(LVPROSIM), MODELO 3674

DESCRIPCIÓN GENERAL

El Software de simulación y de control de procesos(LVPROSIM) permite la capacitación asistida por compu-tadora en el campo del control y la simulación de proce-sos genéricos.

Con este software basado en Windows ® , los estu-diantes pueden simular un proceso genérico para ajustarlas constantes de tiempo, tiempo muerto, ganancia delproceso y constante de tiempo de la perturbación. Asi-mismo, los estudiantes tienen la posibilidad de emplearel software para simular la dinámica y regulación de un

proceso en el Equipo didáctico en control de procesos,modelo 3521, de Lab-Volt.

LVPROSIM ofrece una amplia selección de experi-mentos preconfigurados. Un Editor de experimentospermite modificar los existentes o adicionar otros nuevos.Desde el menú principal es posible seleccionar una seriede exámenes pre-programados. Los exámenes definidospor el usuario también se pueden crear con el Editor deexámenes. Ambos editores se pueden proteger con unacontraseña a fin de que sólo el profesor tenga acceso alos mismos.



SOFTWARE DE SIMULACIÓN Y DE CONTROL DE PROCESOS (LVPROSIM)MODELO 3674

1Para obtener información detallada sobre estos equipos didácticos, consulte las hojas de especificaciones de Lab-Volt para los números de modelo aplicables.

Con la Interfaz E/S, modelo 9065, los estudiantestambién pueden utilizar el software para realizar el Con-trol supervisor y adquisición de datos (SCADA), así como el Control digital directo (DDC) de un proceso real.La instrumentación virtual incluye un controlador propor-cional, integral y derivativo (PID), un registrador de

tendencias y un generador de funciones. Por ejemplo,LVPROSIM puede utilizarse para realizar el control de

procesos involucrados en los siguientes equipos didácti-cos1 de Lab-Volt:

Equipo didáctico en control de procesos, modelo 3521

Procesos de temperatura/caudal, modelo 3522

Control de procesos de presión, caudal y nivel,modelo 6090-1

Control de proceso de temperatura, modelo 6090-2

Características de simulaciónCuando se utiliza en el modo Simulación, LVPROSIMofrece dos modelos de proceso: el Simulador de proce-sos genéricos y el Simulador del Equipo didáctico encontrol de procesos (modelo 3521):

Simulador de un proceso genéricoEl simulador de un proceso genérico proporciona unasimulación simplificada con el fin de introducir losconceptos básicos del control de procesos. El procesose puede configurar como de primer o de segundoorden, con tiempo muerto o sin él y es posible configu-rar la perturbación como de primer orden. El procesoy la perturbación tienen ganancia variable.

Simulador del Equipo didáctico en control deprocesos (modelo 3521)Una representación gráfica del Equipo didáctico encontrol de procesos, modelo 3521, permite que elestudiante simule las diferentes perillas e interruptores

de control manejadas por el ratón.Dado que es posible ejecutar el simulador del Equipodidáctico en control de procesos en tiempo real oacelerado, los estudiantes pueden obtener los resulta-dos de sus experimentos más rápidamente.

Función ExamenEn el modo Simulación, esta función permite al estu-diante tomar dos niveles de exámenes con elecciónde respuestas, a partir de preguntas de temas predefi-nidos o de preguntas propuestas por el profesor. Elprofesor puede activar o desactivar la realimentaciónpara el estudiante durante el examen. La realimenta-ción muestra al estudiante ciertas pistas y la cantidad

de intentos que llevó a cabo para responder correcta-mente a una pregunta. El estudiante puede evaluar losresultados de su examen empleando la función Eva-luador de examen.

Figura 1. Examen característico con elección de respuestas.

SCADA y DDC de procesos realesPara realizar el Control supervisor y adquisición de datos(SCADA) y el Control digital directo (DDC) de procesosreales, LVPROSIM presenta la siguiente implementaciónvirtual: un controlador PID, un registrador de tendenciasy un generador de funciones. Además, LVPROSIMincluye un controlador con autoajuste y funciones deadquisición de datos para permitir la implementación detécnicas avanzadas de control de procesos.

Controlador PIDEl controlador PID utiliza un algoritmo ideal no interac-tivo. El intervalo de muestreo es seleccionable por elusuario. Una función de extracción de la raíz cuadradapermite la linealización de la señal variable medida. Laacción del controlador (directa/inversa) también esseleccionable por el usuario. Una función seguidora dela referencia permite la transferencia suave entre losmodos de control manual (lazo abierto) y automático(lazo cerrado). Las constantes de ajuste proporcional



(P), integral (I) y derivativo (D), se pueden mostrar enventanas separadas, al igual que la contribución indivi-dual de cada término sobre la salida final del controla-dor. El controlador PID también contiene una funciónde autoajuste, así como las capacidades de modeladodel sistema FOPDT (primer orden más tiempo muerto).

Registrador de tendenciasEl registrador de tendencias se puede utilizar paramostrar las siguientes variables: punto de referencia;señal de salida; señales de las secciones en modoproporcional, integral y derivativo del controlador; lasvariables medidas y controladas y la señal de salidadel generador de funciones. Un botón de pausa sepuede emplear para detener el registrador de tenden-cias en cualquier momento. El registrador se puededesplazar hacia atrás y hacia adelante en el tiempo,con un rastreo automático del tiempo durante dicho

desplazamiento. El tiempo de actualización de lapantalla, que corresponde al intervalo de muestreo deLVPROSIM, es seleccionable por el usuario. Unafunción para guardar datos permite el almacenamientoen disco de los datos utilizados para trazar todas lasvariables. Estos datos se pueden importar dentro deun programa de hojas de cálculo para el análisis deta-llado y la medición exacta de las características delproceso.

Generador de funcionesEl generador de funciones puede producir una ondasinusoidal, cuadrada o triangular. Esta señal se puedeutilizar como el punto de referencia del controlador, opara realizar el control manual (lazo abierto) de undispositivo del proceso. Cuando se utiliza LVPROSIMen el modo de simulación, la señal del generador sepuede usar como el punto de referencia del controla-dor, señal de perturbación o señal de salida del contro-lador (sólo en modo manual). Además, se puedesuperponer una señal aleatoria que simule ruido a lasalida del generador.

Características de la adquisición de datosA través de la adquisición continua de los datos delproceso mediante la Interfaz E/S, modelo 9065,LVPROSIM puede:

Realizar el control PID digital del proceso.

Usarse como el controlador primario o secundariode un lazo de control en cascada.

Actuar como un simulador de procesos empleandoun controlador PID externo.

Usarse como un sistema de adquisición de datos depropósito general.

Figura 2. Simulación del Equipo didáctico en control de procesos,modelo 3521.

Figura 3. Generador de funciones.




2 Los números de modelos presentados se aplican a la versión española de 120 V. Otras versiones están disponibles. Consulte la sección Números para los pedidos.

Modelo 9065 – Interfaz E/SLa Interfaz E/S, modelo 9065, se requiere cuando seutiliza LVPROSIM para realizar la adquisición de datosy/o el control PID de un proceso real. Esta interfaz pro-vee interconexión entre los dispositivos del proceso y lacomputadora en la que se ejecuta LVPROSIM, realizan-

do las conversiones analógica y digital de señales.Esta interfaz tiene seis entradas analógicas, dos

salidas analógicas, dos entradas digitales y dos salidasdigitales. El rango de voltaje de las entradas analógicasse puede seleccionar individualmente con el uso de unselector. Los dos rangos posibles son 0-5 V cc y0-15 V cc. El rango de voltaje de las salidas analógicas,entradas digitales y salidas digitales es 0-5 V cc. Lasentradas analógicas tienen una resolución de 12 bits,mientras que la resolución de las salidas es 8 bits. Todas

las entradas y salidas se almacenan temporalmente paraproteger la circuitería de adquisición de datos.

La Interfaz E/S se puede conectar a la computadoraen la que se ejecuta LVPROSIM mediante el cableRS232 con conector DB9 que viene incluido. Se provee

además un adaptador DB9 a DB25. Esta interfaz seenergiza mediante el adaptador para toma mural de24 V ca también incluido.

Una vez que la Interfaz E/S está conectada a lacomputadora y LVPROSIM se está ejecutando, no serequiere ninguna programación para lograr el control deprocesos o la adquisición de datos.

ESPECIFICACIONES

Modelo 3674 – Software de simulación y de control de procesos (LVPROSIM)

Computadora personal requerida Procesador Pentium

Sistema operativo Windows ® 95, Windows ® 98, Windows ® NT, Windows ® 2000,

Windows ® Me o Windows XP

Dispositivo de seguridad Se requiere una llave de cerrojo para un único usuario para correr

LVPROSIM

Modelo 9065 – Interfaz E/S 120 V – 60 Hz 220 V – 50 Hz 240 V – 50 Hz

Alimentación Corriente 0,2 A 0,1 A

Entradas Analógicas Seis, seleccionables individualmente; rango entre 0-5 V y 0-15 V

Digitales Dos, nivel TTL

Salidas Analógicas Dos, rango 0-5 V

Digitales Dos, nivel TTL

Conversor Analógico/Digital Resolución 12 bits

Conversor Digital/Analógico Resolución 8 bits

Características físicas Dimensiones (Al x An x P) 95 x 140 x 160 mm (3,7 x 5,5 x 6,3 pulg.)

Peso neto 1,4 kg (3,1 lb)

MATERIAL PEDAGÓGICO

NROS. PARA PEDIDOS2

Manuales del estudianteEquipo didáctico en control de procesos de temperatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30416-02

Fundamentos del control de procesos usando el programa LVPROSIM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30884-02

Guía del profesorEquipo didáctico en control de procesos de temperatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30416-12



TEMAS CUBIERTOS

Equipo didáctico en control de procesos detemperatura (30416-02)– Control de procesos de lazo abierto

– Realimentación positiva y negativa en control deprocesos de lazo cerrado

– Cadena de medición elemental

– Características de los instrumentos de una cadenade medición elemental

– Características de los procesos

– Controlador de dos posiciones

– Controlador proporcional

– Controlador proporcional e integral

– Controlador proporcional y derivativo

– Controlador proporcional, integral y derivativo

– Alarmas en los sistemas de control de procesos

– Detección y reparación de fallas

Fundamentos del control de procesos usando elprograma LVPROSIM (30884-02) Introducción al control de procesos

– Control en lazo cerrado

Dinámica del proceso– Curva de reacción de un proceso de primer orden

– Respuesta en frecuencia de un proceso de primerorden

– Curva de reacción de un proceso de segundoorden

– Respuesta en frecuencia de un proceso de se-gundo orden

Modo de control proporcional e integral– Respuesta en lazo abierto de un controlador PI

– Respuesta en frecuencia de un controlador PI

– Control proporcional e integral

Modo de control proporcional y derivativo– Respuesta en lazo abierto de un controlador PD

– Respuesta en frecuencia de un controlador PD

– El controlador PID

– Respuesta en lazo abierto de un controlador PID

– Reglaje de un controlador PID

Equipo didáctico en control de procesos detemperatura– Control de procesos de lazo abierto

– Realimentación positiva y negativa en control deprocesos de lazo cerrado

– Cadena de medición elemental– Características de los instrumentos de una cade-

na de medición elemental

– Características de los procesos

– Controlador de dos posiciones

– Controlador proporcional

– Controlador proporcional e integral

– Controlador proporcional y derivativo

– Controlador proporcional, integral y derivativo




3 AE = A establecer

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TA92101-02 Rev. D

NÚMEROS PARA LOS PEDIDOS

NÚMERO DELMODELO

120 V – 60 Hz 220 V – 50 Hz 240 V – 50 Hz

INGLÉS FRANCÉS ESPAÑOL INGLÉS FRANCÉS ESPAÑOL INGLÉS

9065-00 9065-10 9065-11 9065-12 9065-15 9065-16 9065-17 9065-1A

Tabla 1. Números para los pedidos del equipamiento

CANT. DEUSUARIOS

120 V – 60 Hz 220 V – 50 Hz 240 V – 50 Hz


1 3674-00 3674-01 3674-02 3674-00 3674-01 3674-02 3674-00 5 3674-A0 3674-A1 3674-A2 3674-A0 3674-A1 3674-A2 3674-A010 3674-B0 3674-B1 3674-B2 3674-B0 3674-B1 3674-B2 3674-B0

15 3674-C0 3674-C1 3674-C2 3674-C0 3674-C1 3674-C2 3674-C020 3674-D0 3674-D1 3674-D2 3674-D0 3674-D1 3674-D2 3674-D025 3674-E0 3674-E1 3674-E2 3674-E0 3674-E1 3674-E2 3674-E0

30 3674-F0 3674-F1 3674-F2 3674-F0 3674-F1 3674-F2 3674-F035 3674-G0 3674-G1 3674-G2 3674-G0 3674-G1 3674-G2 3674-G0

40 3674-H0 3674-H1 3674-H2 3674-H0 3674-H1 3674-H2 3674-H0

Tabla 2. Números para los pedidos del software

120 V – 60 Hz 220 V – 50 Hz 240 V – 50 Hz


30416-00 30416-01 30416-02 30416-00 30416-01 30416-02 30416-00

30416-10 AE3 30416-12 30416-10 AE 30416-12 30416-1030884-00 AE 30884-02 30884-00 AE 30884-02 30884-00

Tabla 3. Números para los pedidos del material pedagógico

software de simulaciÓn y de control d proc

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