1. UD 08. Sistemes autom. i de control. Introducci Objectius Didctics Abans de comenar... Continguts Introducci a la tecnologia de controlSistemes de control automticTecnologies cablejades i programadesEls senyals en els sistemes de control

2. UD 08. Sistemes autom. i de control. Continguts (II) Sistemes de control de lla obert i de lla tancatLla obertLla tancatLa funci de transferencia Components dels sistemes de controlIntroducciElements del control de lla obertElements del control de lla tancat 3. UD 08. Sistemes autom. i de control. Continguts (III) ControladorsIntroducciControl proporcional (P)Control integral (I)Control derivatiu (D)Control PIDControl tot o res TransductorsEstructura dun transductorClassificaci 4. UD 08. Sistemes autom. i de control. Continguts (IV) Generadors de consigna, comparadors i actuadorsIntroducciVisualitzadors Lautmat programable o PLCIntroducciAvantatges i inconvenientsEstructuraUnitat de controlMemriaElements dentrada i de sortida 5. UD 08. Sistemes autom. i de control. Continguts (V) Programaci dautmatsIntroducciDiagrama de contactesDiagrama lgicDiagrama de fluxGRAFCETFuncions algebriques 6. UD 08. Sistemes autom. i de control. Objectius didctics Conixer i entendre les diferents tipologies de sistemes de control aix com els seus components Adquirir nocions de les maneres de programaci possibles Entendre els sistemes automtics i de control com una aplicaci de conceptes prviament explicats Continuar aplicant la lgica per a la resoluci de problemes Entendre labast dels sistemes de control 7. UD 08. Sistemes autom. i de control. Abans de comenar... Podem explicar qu pot ser un sistema de control? Recordem quina diferncia hi havia entre els sistemes de control de lla tancat i lla obert? Sabem qu s un transductor? Per a qu servir en un sistema de control? Recordem com s un diagrama de flux?I els seus smbols? 8. UD 08. Intro: Tecnologia de controlIntroducciAutomatitzar: reduir al mxim la intervenci humanaTecnologia de control Abasta tant procediments com sistemes Permet automatitzar mquines, aparells i processosControl: concepte ampli Comandament daixeta Manipulaci de robots en entorns productiusSistema de control: conjunt delements Actuen de manera coordinada per governar un procs Mitjanant magnituds que hi intervenen 9. UD 08. Intro: Tecnologia de controlSistemes de control automticT com a objectiu minimitzar la intervenci humana Intervenci humana: introducci dordres Exemple: apagada de llums automatitzadaTecnologies cablejades i programablesCablejada Duta a terme a partir dunions fsiques. T inconvenientsPoc flexible envers ampliacions, canvisEn general ocupa ms espaiNo permet operacions de control massa complexes 10. UD 08. Intro: Tecnologia de controlTecnologies cablejades i programablesProgramable Molt adaptable Canvis sense alterar la configuraci fsicaNoms el programa de controlEls senyals en els sistemes de controlSenyal Magnitud fsica variable emprada per transmetre informaci demanera contnua En general: es treballa amb senyals elctrics Es divideixen en tres tipologies 11. UD 08. Intro: Tecnologia de controlEls senyals en els sistemes de control (II)Sistemes analgics Senyals de tipus continuInfinits valors en interval finit Solen representar magnituds fsiquesT, P, v... Habitualment: amb V o I proporcionals al seu valorSistemes digitals Treballen amb senyals de tot o resTamb anomenats: binaris Obert/tancat, connectat/desconnectat... 12. UD 08. Intro: Tecnologia de controlEls senyals en els sistemes de control (III)Sistemes hbrids analgicodigitals s el que predomina actualment Tot i aix: unitat central totalment digitalBasada en microprocessador 13. UD 08. Sistemes de lla obert/tancat Sistemes de control de lla obert Un cop activats: executen procs durant t prefixatIndependentment del resultat obtingut El sistema no supervisa el resultat del procs Ex: temporitzador de llum descala, torradora... Sistemes de control de lla tancat Ms complexos, per a situacions canviants Un cop donada lordre per iniciar el procsAnalitza sortida, si no compleix consigna: es mant activatT realimentaci (comparem sortida amb consigna) Ex: control de Temperatura duna sala 14. UD 08. Sistemes de lla obert/tancat La funci de transferncia Cada component o subsistema dun sistema de control: bloc Funci de transfernciaTamb anomenada transmitnciaRelaciona, en un bloc, la variable de sortida amb la dentrada ExempleBloc constitut per resistncia elctricaVariable dentrada: I. Variable de sortida: V 15. UD 08. Components dels sistemesIntroducciDispositius dentrada dordres Permeten a loperador entrar dades i ordres al sistema Elements binarisOrdres del tipus: activat/desactivat, cert/fals...Tenim interruptors, commutadors... Elements numrics i alfanumricsEntrada de nmeros i lletresTeclats dordinador, preselectors digitals (rodes que giren i se seleccionaun nombre) 16. UD 08. Components dels sistemesIntroducci (II)Dispositius dentrada dinformaci Bsicament constituts per sensorsPrenen informaci de la situaci del procs o variables de sortidaLes transmeten a la unitat de control Es poden classificarSegons el tipus de senyal que facilitenBinaris, numrics i analgicsSegons la magnitud que indiquenT, P, q, posici, v... 17. UD 08. Components dels sistemesIntroducci (III)Unitat de control o controladorSistema de tractament de la informaci del procsEstableix com shan de combinar les entrades dinformaci pertal dactivar les sortidesDe vegades: calen interfcies Adapten els senyals dels sensors a les entrades de la unitat de controlDispositius de sortida dinformaciSencarreguen de la comunicaci amb loperador 18. UD 08. Components dels sistemesIntroducci (IV)Dispositius de sortida dinformaci (II) Es poden classificar:Binaris: pilots, timbres...Numrics i alfanumrics: displays de 7 segments, LCDs...Analgics: indicadors dagullaActuadors i preactuadors Encarregats dactuar sobre el procs: motors, cilindres... Sovint els actuadors no es connecten directament alcontroladorRequereixen preactuadors: contactors, rels, vlvules distribudores... 19. UD 08. Components dels sistemesElements del control de lla obertEl controlador Determina i executa el procs per al qual est preparat T elements de regulaci i senyals dindicador destatRentadora: seria el programadorTorradora: seria el termstatLactuador o accionador Element final que fa acci sobre el procsMotors, resistncies, cilindres... Sovint no sn connectables directament al controladorEmprem preactuadors: interruptors, contactors, vlvules... 20. UD 08. Components dels sistemesElements del control de lla tancatMs complex: hi interv la retroalimentaci Necessitem disposar delements captadors de magnituds deprocsSensors o transductors Tamb duns circuits adaptadors: interfciesPer a fer-ho intelligible pel controlador Tenen: comparadorsGeneren senyal derror si tenim dissonncies amb consignaTamb tenen els components que ja hem vist Accionadors o actuadors i controladorPossiblement amb preactuadors 21. UD 08. ControladorsIntroducciResponsable delaborar el senyal corrector Aquest senal senvia a lelement final de regulaci del procsLa seva finalitat: restablir o mantenir condicions deregulaci desitjades Prximes al valor de consigna I per tant, minimitzar lerror entre tots dos valorsConsigna i valor real del procsAcci: en funci de la funci de transferncia Totes estan basades en uns models bsicsAcci Proporcional, acci integral i acci derivativa 22. UD 08. ControladorsControl Proporcional (P)Veiem-ho amb un exemple Dipsit daiguaSobre la sortidaSactiva un mecanisme que actua sobre lentradaEl cabal dentrada acaba sent igual al de sortida (vlvula)Com que tenim un petit desfasament en el tempsDesviaci residual o permanent (offset)Ja que mentrestant el cabal de sortida no era zeroSi qs varia: tamb ho far qePer no el pot portar al nivell de consigna anterior 23. UD 08. ControladorsControl Proporcional (P) (II)Aquest control depn proporcionalment del senyal derror C(t) = Kp (t) Kp s una constant: guany o constant proporcionalLa seva funci de transferncia: G(s) = Kp Es defineix banda proporcional: BP = 1/KpAix: (t) = BP C(t) 24. UD 08. ControladorsControl Integral (I)Amb P: sempre tenim desviaci permanent Que depn de BPTenim control integral Elimina aquest error El tenim quan la velocitat de canvi de la sortida del control s proporcional al senyal derror dentrada En lexemple anteriorAniria incrementant el cabal dentrada mentre es mantingus ladesviaciSi no aconsegueix equilibrar-la: fins al mxim 25. UD 08. ControladorsControl Integral (I) (II)En lexemple anteriorTindrem un motor que obre i tanca la vlvula dentrada Tensi positiva dobertura i tensi negativa de tancamentSi tenim baixada de nivell Senyal dapertura de lentrada Persisteix mentre no hi arribem (cada cop sobre ms)Si ens passem de la consigna Senyal de tancament de lentradaSi es repeteix moltes vegades el cicle: inestabilitat del sistema Podem fer que el temps dintegraci sigui ms lent 26. UD 08. ControladorsControl Integral (I) (III)Caracterstiques:Mentre hi ha senyal derror persisteix la correcci Con ms petit lerror: ms petita la correcciRespon tant a la durada com a la magnitud de lerrorT linconvenient de ser poc enrgica en instants inicials T un efecte progressiu El proporcional t resposta enrgica i instantnia 27. UD 08. ControladorsControl Integral (I) (IV)El seu comportament es descriu amb lequaciOn C(t): senyal de control o sortida del controlador TI: temps dintegraci Factor de proporcionalitat invers (t): error o desviaci KI: constant integralMentre hi ha error: augmenta senyal de control Quan error s nul: senyal constant 28. UD 08. ControladorsControl Integral (I) (V)Tamb ho podrem haver escrit: On C(t) / t s la velocitat de variaci de sortida o canvi deposici de la vlvulaSi (t) = 0 la vlvula no es mourSi (t) > 0 el senyal augmenta amb el temps (la vlvula sobrir o tancar)Si (t) < 0 tenim el cas contrari a lanteriorA la prctica: no tenim control I pur Tamb hi incorporen lacci ProporcionalDna resposta enrgica i I: elimina offset 29. UD 08. ControladorsControl Derivatiu (D)El seu objectiu s complementar P i IEs caracteritza Senyal de control proporcional a velocitat amb qu varia lamagnitud derror amb el tempsDit duna altra manera Soposa a les desviacions amb una acci proporcional a la rapidesa daquestes desviacions. Sexpressa: 30. UD 08. ControladorsControl Derivatiu (D) (II)Si ho expressem en forma dincrements: Si el canvi s brusc (esgla)La velocitat de variaci seria infinitaEfecte indesitjableNo treballem amb D pur, estar combinat amb I o PIControl PIDEls controladors que solem trobar al mercat sn aixAcci proporcional: corregeix posici de vlvulaproporcionalment a la desviaci Instantani i enrgic. Per: offset 31. UD 08. ControladorsControl PID (II)Acci integral Mou la vlvula proporcionalment a la desviaci Lent i progressiuPer actua fins a anullar la desviaci permanentAcci derivativa Corregeix proporcionalment a la velocitat de canvi de ladesviaci Produeix efecte danticipaciTenim en compte la tendncia de la variable controlada 32. UD 08. ControladorsControl PID (III)s lemprat industrialmentLusuari: ajusta les constantsDifcil trobar el punt ptimPodem provocar inestabilitats o retards a la respostaControlador idealReacci rpida, no arriba a pertorbar-se el valor de la variableSense retards ni oscillacions 33. UD 08. ControladorsControl tot o resLa seva sortida noms adopta dos estats: connectat odesconnectat Les equacions que expressen el seu comportament sn: OnE(t): consignaC(t): senyal de control o sortida del controladorR(t): realimentaci o valor real mesurat 34. UD 08. ControladorsControl tot o res (II)Aquest control: amb retards alts (de primer ordre)Exemple: termstat dalguns sistemes de climatitzaciA la prctica, tenen banda morta (o histresi)No hi actuenEmprem h, banda morta o error llindar 35. UD 08. TransductorsIntroducciTransformen una magnitud fsica en una altra Generalment: en un senyal elctric Entre les dues: hi ha una relaci determinadaEstructura dun transductorElement sensor o captador Converteix magnitud fsica en magnitud elctrica o magnticaAnomenada senyal 36. UD 08. TransductorsEstructura dun transductor (II)Element sensor o captador Converteix magnitud fsica en magnitud elctrica o magnticaAnomenada senyalBloc de tractament del senyal No sempre hi s Senyals que shan de filtrar, preamplificar...Etapa de sortida Amplificadors, rels, transmissors... Adapta el senyal al receptor: comparador o controlador 37. UD 08. TransductorsEstructura dun transductor (II)Ideal: Relaci entre entrada i sortida proporcional indep. del rgim Tamb: consum mnim denergia per no influir la mesuraClassificaci dels transductorsActius o passius Segons generen directament el senyal captat o necessiten dunaalimentaci Segons com codifiquen la magnitud mesurada Analgics, digitals o tot/res 38. UD 08. TransductorsClassificaci dels transductors (II)Taula de classificaci: pgina 229 llibre TenimMagnitud a mesurarTipus de transductorCaracterstica De posiciFinal de cursa (tot o res) Tamb: proximitat, temperatura... 39. UD 08. Generadors de consigna,comparadors i actuadorsIntroducciGenerador de consigna: capa de generar un valor de refernciaComparador: avaluem la consigna envers el senyalrealimentat del transductor El resultat de la comparaci: error Tamb anomenat detector derrorActuadors: gamma molt diversa Motors, cilindres, bombes, bescanviadors de calor, lmpades...Tamb tenim preactuadors: rels, contactorsPoden ser: analgics, digitals, tot/res 40. UD 08. Generadors de consigna,comparadors i actuadorsVisualitzadorsElements de sortida dinformaci Tamb anomenats presentadorsDonen informaci de lestat del procs i de lautomatisme LEDs, timbres, sirenes, LCDs...Elements binaris Donen informaci del tipus S/No: Pilots, LDES, timbres...Elements numrics i alfanumrics Permeten visualitzar nmeros i textos: display de 7 segments,LCDs 41. UD 08. Lautmat programable - PLC Introducci Mquina electrnica per ferAutomatismes combinacionals Les sortides noms depenen de les entradesAutomatismes seqencials A ms poden emmagatzemar informaciProgramable per personal no especialitzatEn entorns industrials i en temps real 42. UD 08. Lautmat programable - PLC Avantatges i inconvenients Podem comandar diferents mquines amb un sol PLC Possible reutilitzaci del PLC Espai redut Flexibilitat: modificacions programables Per:Alt grau despecialitzaci de loperadorCost inicial elevat 43. UD 08. Lautmat programable - PLC Estructura del PLC Unitat de control (CPU)s la part intelligent de lautmatConsulta estat de les entrades i sortides i executa programa Elaborant senyals de sortidaElement principal: microprocessadorExecuta cicle: scan Lectura de les entrades i emmagatzematge de la informaci Execuci del programa i escriptura dels resultats Cpia de resultats en taula de sortida Inici dun nou cicle 44. UD 08. Lautmat programable - PLC Estructura del PLC (II) MemriaOn emmagatzema les dades per dur a terme les tasques de control Programa i dades del procsTamb t un sistema operatiuTipus de memria Voltils (o RAM) Llegides, escrites i esborrades amb facilitat Es perd la informaci en desconnectar-hi lalimentaci Es pot inserir una petita bateria que lalimenti per evitar-ho 45. UD 08. Lautmat programable - PLC Estructura del PLC (III) Memria (II)Tipus de memria (II) No voltils. Es diferencien en com es poden escriure i esborrar ROM: Noms pot ser llegida. Es programa quan es fabrica PROM: Es pot programar elctricament un sol cop EPROM: Programable elctricament diverses vegades. Amb UV esborrem tot el seu contingut EEPROM: Programaci i esborrament total diverses vegades (elctricament) EAPROM. Com la RAM, per que no perd la informaci en desconnectar-se 46. UD 08. Lautmat programable - PLC Estructura del PLC (IV) Elements dentrada i sortidaPermeten comunicar el PLC amb usuari i procs Entrada: estat del procs: posicions, nivells, velocitats... Sortida: PLC actua sobre accionadors i preaccionadors: rels, electrovlvules, pilots...Entrades i sortides ms habituals I: Digitals: S/No, de CC a 24 o 48V I: Digitals: S/No de CA a 110 o 220V I: Analgiques: de 0-10V o 4-20mA O: Tipus tot o res per rel o triac(220V mx) o collector obert (CC 24-48V) Analgiques: 0-10V o 4-20 mA 47. UD 08. Programaci de PLCsLusuari ha destablir la seqncia dordres oportunaPer a poder efectuar el control del procsAix sanomena programaci de lautmatNormalment el que sha de fer:Determinar qu sha de fer i lordreIdentificar senyals dentrada i sortida del PLCRepresentar per algun model o mtode grfic el sistema decontrolAssignar adreces I/O als components que hi intervenen 48. UD 08. Programaci de PLCsNormalment el que sha de fer (II)Confeccionar el programa Per mitj dinstruccions o smbolsTransferir instruccions obtingudes a la memria del PLCProvar i depurar el programaAlgunes maneres de programar el PLCDiagrama de contactesDiagrama lgicDiagrama de fluxGRAFCET...