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Gijón - Julio 2003 1
Tema 8
Dispositivos y Ejemplos de Sistemas de Control
REGULACIÓN AUTOMÁTICA
Gijón - Julio 2003 2
Indice
• 8.1. Selectores de referencia• 8.2. Sensores• 8.3. Actuadores• 8.4. Reguladores• 8.5. Ejemplos
REGULACIÓN AUTOMÁTICA
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Elementos para el Sistema de Control
+_
Selector detemperatura
Regulador
Accionador
Sensor detemperatura
Proceso
Filtrado y amplificación
Comparador Calentador
Selector dereferencia
Regulador Actuador
Sensor
REGULACIÓN AUTOMÁTICA
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Selectores de Referencia• Selectores potenciométricos• Selectores numéricos• Selectores mecánicos• Teclados• Paneles de operador
REGULACIÓN AUTOMÁTICA
Potenciómetros
Panel de Operador
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Tipos de Sensores• Mediciones Eléctricas
– Tensión, corriente, potencia, conductividad ...• Mediciones Térmicas
– Termistores.– Termopares.– Pirómetros (laser, infrarrojos, ópticos).
• Mediciones Mecánicas– Desplazamiento, posición, distancia y nivel.– Transductores de fuerza.– Transductores de movimiento: velocidad y aceleración.
• Mediciones en Fluidos y Gases– Transductores de presión.– Transductores de flujo y caudal.
• Mediciones en Procesos Químicos– PH, concentraciones, detección de gases, humedad ...
REGULACIÓN AUTOMÁTICA
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Sensores de Temperatura• Termistores.• Termopares.• Pirómetros (laser, infrarrojos, ópticos).
REGULACIÓN AUTOMÁTICA
Termopares
Pirómetros
Termistor
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Sensores de Fuerza, Movimiento y Posición• Desplazamiento, posición, distancia y nivel.• Transductores de fuerza.• Transductores de movimiento: velocidad y aceleración.
REGULACIÓN AUTOMÁTICA
Células de Carga
Acelerómetros
Medidoresde Nivel
DesplazamientoLineal
Encoders y Tacodinámos
Células de Carga
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Sensores para Fluidos y Gases• Transductores de presión.• Transductores de flujo y caudal
REGULACIÓN AUTOMÁTICA
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Actuadores• Accionamientos/motores• Fuentes de tensión y corriente lineales• Válvulas proporcionales y todo/nada• Elementos hidráulicos y neumáticos
REGULACIÓN AUTOMÁTICA
Fuente de TensiónVariable
Accionamientospara Motores
VálvulaProporcional
Cilíndros Hidraúlicos Válvula Todo-Nada Bomba Hidraúlica Motor con Accionamiento Incorporado
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Reguladores• Todo/Nada• PID Analógicos• PID Digitales• Controladores digitales avanzados:
– Predictivos, adaptativos, multivariables– Identificación, autosintonización, fuzzy
REGULACIÓN AUTOMÁTICA
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Control Todo/Nada• Control muy simple pero con muchas aplicaciones• Sensor con histéresis• Regulador On/Off(activo/inactivo)• Modelado no lineal
Horno Eléctrico
0
1
1
0
T1
Tª
T2 Tª
T2
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
01
T1
REGULACIÓN AUTOMÁTICA
Termostato
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Grifería Termostática• Selector: mando giratorio para seleccionar la temperatura• Sensor: cilindro deformable sensible a la temperatura• Regulador: la deformación del propio sensor produce un comportamiento PI• Actuador: válvula desplazable
REGULACIÓN AUTOMÁTICA
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Modelado del control de suspensión de un vehículo (I)• Modelado del sistema de suspensión para el desarrollo de un control de estabilidad.• Modelo realizado y simulado con Simulink.
REGULACIÓN AUTOMÁTICA
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Modelado del control de suspensión de un vehículo (II)
REGULACIÓN AUTOMÁTICA
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Modelado del control de suspensión de un vehículo (III)
REGULACIÓN AUTOMÁTICA
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Gijón - Julio 2003 17
REGULACIÓN AUTOMÁTICA
Control de Velocidad y Posición de Motores Eléctricos (I)• Sensores: tacodinamos, potenciómetros, encoders absolutos e incrementales • Selector, regulador y actuador en el acionamiento
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REGULACIÓN AUTOMÁTICA
Control de Velocidad y Posición de Motores Eléctricos (II)
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REGULACIÓN AUTOMÁTICA
Guiado de un AGV (I)• Guiado basado en el seguimiento de un hilo de cobre enterrado• Soluciones diferentes en marcha adelante y atrás por la asimetría del AGV• Modelado del AGV• Diseño de los reguladores basado en el modelo• Implementación analógica de los reguladores PID
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REGULACIÓN AUTOMÁTICA
Guiado de un AGV (II)
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REGULACIÓN AUTOMÁTICA
Guiado de un AGV (III)
dtd*d)+*(x-
l*d)+*(x-*V=
dtdx
θδ
θδδ
tan
sintantan
dtd*G*x+1-
l*G*x+1-G*V=
dtd
θδ
θδδ
δ
cos
sincoscos
l
*d)+*(x+**V=dtdx θ
δθδsintancostan
l
*G*x+1+*G*V=dtd θ
δδθδ sin
coscoscos
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REGULACIÓN AUTOMÁTICA
Guiado de un AGV (IV)
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REGULACIÓN AUTOMÁTICA
Guiado de un AGV (V)
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REGULACIÓN AUTOMÁTICA
Sistemas de Supervisión de Procesos y de Fabricación
CNCPC/VME
VME/PCPLC DCS
ControladorArea
Ethernet/TCP/IP TCP/IP/Ethernet
PROFIBUS-FMS
PROFIBUS-DP PROFIBUS-PA
Nivel de fábrica
Tiempos deciclo bus < 1000 ms
Nivel del celda
Tiempos deciclo bus < 100 ms
Nivel de campo
Tiempos de ciclo bus < 10 ms