Guía • Crear un sistema de regulación con un control ON OFF o
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1. el regulador mediante determinadas acciones p ej Al desplazar o achicar las ventanas Dependiendo de la planta conectada esto puede producir efectos indeseados Se pueden analizar los siguientes puntos e Montaje elemental de un circuito cerrado de regulaci n en diagrama de bloques con especificaci n de las se ales conforme a la norma Principio de funcionamiento y respuesta de regulaci n de un regulador de dos posiciones Respuesta del regulador en funci n de la posici n del valor de referencia Influencia de la hist resis del regulador sobre la respuesta del regulador Limitaciones para el uso de un regulador de dos posiciones Determinaci n gr fica de los valores caracter sticos de una planta de regulaci n El programa tambi n puede funcionar sin el PC I En este caso el programa simula plantas elementales de modo que se puede trabajar con el programa a n sin disponer de un montaje experimental concreto PID Digital El programa Regulador PID PCA en combinaci n con la interfaz LN PC LM8912 llamada en lo sucesivo PC D representa un regulador de tipo universal soporta los componentes P I y D como tambi n todas las Propiedad de la Universidad Don Bosco Prohibida su reproducci n total o parcial para otros fines 2010 Gu a 5 900 2o ab di tt L o AMM an K CENTRO DE INVESTIGACI N Y MPENDER TRAMSFEREMCIADE TEOLOG A UNIVER Y posibles combinaciones de ellos La tarea de la regulaci n la2. Gu a 5 ctt b o an K CENTRO DE INVESTIGACI N Y MPENDER TRAMSFEREMCIA DE TEOLOG A Tema Controladores ON OFF y PID Digital Lugar de ejecuci n Taller de Electr nica Laboratorio Instrumentaci n y Control Tiempo de ejecuci n 2 hrs Crear un sistema de regulaci n con un control ON OFF o Todo y Nada Digital Analizar el efecto de la hist resis en el control de un sistema de regulaci n Crear un sistema de regulaci n con un control PID Digital Encontrar la respuesta de lazo abierto de una planta Calibrar el controlador basados en la respuesta a lazo abierto Analizar el efecto de la regulaci n el control de un sistema de regulaci n ON OFF Digital El programa Regulador de dos posiciones PC T simula en combinaci n con la interfaz LN PC LM8912 llamada en lo sucesivo PC I un regulador de dos posiciones habi ndose previsto como campo de aplicaci n el rea de las regulaciones lentas El programa no puede reemplazar un regulador industrial ni es se su prop sito la finalidad principal es la ilustraci n del funcionamiento de un regulador de dos posiciones y de ubicaci n en un circuito cerrado de regulaci n La PC y no el PC D lleva a cabo la regulaci n Esto no representa desventajas en las regulaciones lentas si se observan algunos puntos Puesto que bajo Windows no es posible un multitarea aunt ntico el regulador sigue funcionando no importando qu otras cosas haga Ud Ud puede detener
3. OG A 1 Presente las gr ficas de regulaci n de su controlador ON OFF y PID Qu relaci n puede encontrar entre el aumento de la hist resis y la amplitud y per odo de oscilaci n Afecta el tiempo muerto a la amplitud y periodos de oscilaci n 4 Cu l es la calidad del regulador para un tiempo de 60 segundos con los par metros PI colocados como al inicio con respecto a los calibrados con el m todo de Chien Hrones amp Reswick 5 Es necesario cambiar alguna conexi n en el circuito para realizar un control ON OFF y luego uno PID Explique 6 Se podr a realizar el m todo de calibraci n de Ziegler zNichols a lazo cerrado con este regulador PID digital Explique Uy l Puede un sistema continuo volverse inestable cuando se hace discreto y con un regulador de dos posiciones 2 Cu l es la funci n de transferencia que debe implementarse para realizar un regulador PID en un sistema microprocesado ca Ogata Katsuhiko Ingenier a de Control Moderna Segunda Edici n Edit Prentice Hall 1993 M xico ra Regulador de dos puntos PC I Instrucciones de servicio 3a Edici n Lucas N lle 1993 cra Operating Instructions PID Controller for Microsoft Windows 2a Edici n Lucas N lle 1990 Propiedad de la Universidad Don Bosco Prohibida su reproducci n total o parcial para otros fines 2010
4. a de regulaci n de temperatura SO3536 8T 1 La interfaz de PC LM8912 1 Software del programa del Regulador de dos posiciones PCA Parte l1 Efect e el cableado del montaje de experimentaci n Para ello una la salida anal gica B de la PCA con la entrada de la planta en nuestro ejemplo es esta la entrada del amplificador de potencia y la entrada anal gica B de la PC I con la salida de la planta en este caso la salida del sensor de temperatura o nivel Usamos la entrada B de la PC I ya que posee una resoluci n mayor que la entrada A Propiedad de la Universidad Don Bosco Prohibida su reproducci n total o parcial para otros fines 2010 ctt CENTRO DE IMWESTIGACI N Y an K MPENDER TRAMSFEREMCIA DE TEOLOG A Fuente de Amplificador Sistema Alimentaci n de potencia t rmico Cable serie de 9 pines Computadora 2 Inicie el programa del regulador de dos posiciones 3 Para adaptar la PC I a nuestro montaje experimental elija primero en el men Settings la opci n Controller Parameter y de alli seleccione PC I Parameters EJ Controller PEF Options A Ca Min G B E zeho C Relay Cancel 4 En el rea de di logo que aparece podemos controlar estos valores Para las tensiones de salida del regulador est n preajustados los valores 0 0 Voltios como m nimo ese es el estado OFF desconectado y 100 10 voltios para el m ximo estado ON conectado Es decir todos los a
5. dad Don Bosco Prohibida su reproducci n total o parcial para otros fines 2010 D gt pD Oy Y at L o an K CENTRO DE INVESTIGACI N Y MPENDER TRANSFERENCIADE TENGLOG A UNIVER Y 15 Luego ponga en marcha el regulador Un poco antes de alcanzar el valor temporal m ximo Interrumpa el proceso de regulaci n para evitar que se borre la pantalla 16 En base a la curva generada se pueden determinar gr ficamente los par metros de la planta T y T Parte Il 17 Efect e el cableado del montaje de experimentaci n Para ello una la salida anal gica B de la PCA con la entrada de la planta en nuestro ejemplo es esta la entrada del amplificador de potencia y la entrada anal gica B de la PC I con la salida de la planta en este caso la salida del sensor de temperatura o nivel Usamos la entrada B de la PC l ya que posee una resoluci n mayor que la entrada A Fuente de Amplificador Sistema Alimentaci n de potencia t rmico e 39 4 AA Cable serie de 9 pines Computadora 18 Inicie el programa del regulador PID PID Controller Inicialmente una ventana se presenta con el mensaje que el programa del Regulador se est trasfiriendo a la PC L seguido por el diagrama de bloques del sistema de regulaci n 19 Ahora defina los par metros del Regulador Elija primero en el men Settings la opci n Controller Parameter y de alli seleccione Controller 20 Para adaptar la PC I a nue
6. ello activamos la opci n Start Controller del men Settings la respuesta de las variables individuales pueden observarse en la pantalla 31 Sin ning n an lisis exhaustivo puede notar que los par metros del regulador seleccionados no son los ptimos Es posible tratar de de mejorar la calidad del control cambiando los valores de los par metros del controlador Sin embargo un m todo m s sofisticado para establecer la calibraci n ptima se demostrar aqu 32 Del men View seleccione la opci n Line response Aparece la siguiente ventana Y LUCAS N LLE PID Controller Untitled Fie Settings View Chart Evaluation Help olele al aowi 44 ho Ready 33 Seleccione del men Settings la opci n Start Measurement el registro de la respuesta de la planta aparece 34 Para terminar la medici n en aproximadamente 160s presione F5 La tangencia en el punto de inflexi n se aplica a la curva medida los valores correspondientes se presentan a la izquierda de la ventana Propiedad de la Universidad Don Bosco Prohibida su reproducci n total o parcial para otros fines 2010 o 36 37 38 39 40 41 citt ENTRO DE IMWESTIGACI N Y Po 0 A ye c M MPENDERE TRAMSFEREMCIA DE TECMOLOG A A LUCAS M LLE PID Controller Untitled Fie Settings View Chat Evaluation Help ojal aj elelr ae Aparentemente la planta tiene compensaci n y es de orden superior o cuadr tica c
7. en View seleccione la opci n Timing Chart 25 Finalmente las divisiones de los ejes del sistema de coordenadas ser n cambiadas Seleccione del men Chart la opci n x Axis Scale y en las cajas de texto coloque el m ximo del eje del tiempo en 60 y la divisi n a 10 x xtz 5cale ES Minimum Masimum E Dirsielore 10 Title Ticks ts TCL Cenel 26 Pulse sobre el bot n OK Propiedad de la Universidad Don Bosco Prohibida su reproducci n total o parcial para otros fines 2010 OS 9 m A m Am ne CENTRO DE INVESTIGACI N Y MPENDER TRANSFERENCIA DE TECNOLOG A 27 Debe definir ahora qu se presentar en el diagrama de tiempo En el men View active la opci n Display Signals 28 Seleccione en secuencia para el controlador 1 los botones de opci n Control Input Controled variable y Controller output y para el primer caso selecci n Title Arrows y para todos los restantes casos seleccione Title Value en View Luego pulse el bot n Close Display of Signals x Controller 1 7 r Controller 2 Wie GE C Comos O Swichol I Controlled var Controlled var Title C Eror signal Error signal C Title alue C Controller out C Controller out Title r rrows C Kp E Kp C a Tn ETA C Ty 5 29 Puede cambiar el color y la forma de los trazos escogiendo Signals del men Chart 30 Con ello ha realizado todos los ajustes necesarios y puede iniciar la regulaci n Para
8. evamente el men principal Elija la opci n Timing Chart del men View Desaparece con ello la representaci n del diagrama de bloques y en su lugar aparece un diagrama a n vac o para la magnitud regulada y para la hist resis Vuelva a iniciar la regulaci n y observe ahora la variaci n en el tiempo de la magnitud regulada El resultado obtenido a n no es demasiado satisfactorio ya que no se reconoce n tidamente la respuesta t pica del regulador Esto se puede cambiar f cilmente aumentando el rango de tiempo indicado Para ello finalice el proceso de regulaci n seleccione la opci n x Axis Scale en el men Chart y escriba en la caja de texto el valor 60 para el m ximo de tiempo y el valor 10 para la divisi n Ya que est en esto aproveche de nombrar el eje x xtz 5cale Ea Minimum fo Mazsimum 60 Division fi J Title mieles f Tiempo dz Cancel A continuaci n vuelva iniciar la regulaci n Ahora obtendr un resultado que ilustra mucho mejor la respuesta de un regulador de dos posiciones Variando el valor de referencia y la hist resis puede observar la influencia de estos par metros sobre la respuesta de regulaci n Finalmente muestre c mo se puede registrar con la ayuda del programa la respuesta al escal n de la planta Deje que el sistema se enfr e o se vac e Luego basta con elegir un valor de referencia tan elevado que no se pueda alcanzar en r gimen normal Propiedad de la Universi
9. justes est n tal como las necesidades podemos abandonar nuevamente el rea de di logo 5 Fije los par metros del regulador Para ello elija la opci n Controller del men Controller Parameter Propiedad de la Universidad Don Bosco Prohibida su reproducci n total o parcial para otros fines 2010 10 11 12 13 14 09509 Q E Ly o Ze Sa c a Y 4 e CENTRO DE INVESTIGACI N Y M mpenpert TRANSFERENCIA DE TEOHOLOG A Parameters Controller PEI Options Selpolnk 3 r Hysteresis Lame in E 5 Er L E Cancel Ajustamos aqu un valor de referencia de 70 y una hist resis de 5 para el sistema hidr ulico ser un referencia de 40 y una hist resis de 10 Estos valores corresponden en nuestra planta a una temperatura de 35 C para el valor de referencia y 2 5 C para la hist resis El umbral superior de conmutaci n se encuentra por lo tanto en los 37 5 c y el inferior en 32 5 C Presione OK Con ello ha realizado todos los ajustes necesarios y puede iniciar la regulaci n Para ello activamos la opci n Start Controller del men Settings el rengl n del men cambia y comienza el proceso de regulaci n Ahora podemos observar las variaciones de los diferentes valores en el esquema en bloques Observe la variaci n en el tiempo del valor de regulaci n Primero abandone al regulaci n activando la opci n Start Controller del men Settings Aparece nu
10. lleva acabo la PC I y no la PC de modo que la respuesta del regulador no depende de la velocidad de la PC La ltima tiene la tarea de ajustar los par metros del controlador junto con la presentaci n gr fica de diferentes variables del regulador Se pueden analizar los siguientes puntos e Montaje elemental de un circuito cerrado de regulaci n en diagrama de bloques con especificaci n de las se ales conforme a la norma e Principio de funcionamiento y respuesta de regulaci n de varios tipos de regulador P I D y cualquier combinaci n de ellos Tiene la opci n de dos reguladores PID en cascada Respuesta del regulador en funci n de la posici n del valor de referencia Efectos de los par metros del regulador sobre la respuesta del regulador Efectos de la zona muerta en la respuesta de la acci n de control Limitaciones para el uso de tipos de regulador individuales Determinaci n gr fica de los valores caracter sticos de una planta de regulaci n Establecimiento de los par metros ptimos del regulador Evaluaci n de la calidad del sistema de control El programa tambi n puede funcionar sin el PC I En este caso el programa simula plantas elementales de modo que se puede trabajar con el programa a n sin disponer de un montaje experimental concreto 1 Computadora con sistema operativo Windows 95 o superior 1 Amplificador de potencia SO3536 70Q 1 Fuente de alimentaci n DC 15V SO3538 8D 1 Una plant
11. on retraso el criterio de ajuste puede establecerse de ese modo de acuerdo con el m todo de Chien Hrones amp Reswick Del men Evaluation escoja la opc n Chien Hrones amp Reswick En la ventana aparecen los valores calculados de las tangentes se muestran Chien Hrones Reswick Para transferir los valores calculados al regulador se debe de pulsar el bot n Accept Seleccione el men View y de all la opci n Timing Chart Aqu puede ser necesario que le coloque el doble de tiempo al eje X y que habilite la casilla Controller runs continuous del men Options en Settings Vuelva a iniciar la regulaci n puede presionar F5 Ahora cambie s bitamente la entrada de control para evaluar la respuesta de la planta Recuerde que con el puntero del rat n sobre una flecha en la caja w de la barra de herramientas a la izquierda pulsar sobre la entrada de referencia hace que cambie en pasos de 1 si se mantiene presionada la tecla ctrl Y se pulsa el bot n de flecha los cambios son en pasos de 10 Se pueden cambiar los par metros del regulador para intentar optimizar a n m s la respuesta del controlador o para lograr una respuesta a requerimientos personales Salga de los programas apague y desconecte el equipo Propiedad de la Universidad Don Bosco Prohibida su reproducci n total o parcial para otros fines 2010 Gu a 5 SS y 2 ab d t L o AMM app y ES CENTRO DE INVESTIGACI N Y MPENDER TRAMSFEREMCIA DE TEOL
12. stro montaje experimental elija primero en el men Settings la opci n Controller Parameter y de alli seleccione PC I Propiedad de la Universidad Don Bosco Prohibida su reproducci n total o parcial para otros fines 2010 t z ESTIGACI N Y Am ne CENTRO DE INVESTIGACI N Y MPENDER TRANSFERENCIADE TEOLOG A Parameters x Controller FPC Control Input Options Controller 1 Eontalerz PX TOD kp fe The me so00 Turma fion ME EEE HE h TE fo Cancel 21 Active las opciones P e I de modo que el Regulador funcione como un controlador PI Escriba 6 para la ganancia kp y 5000 para el tiempo de acci n integral Estos son valores estimados para los par metros del regulador luego veremos como optimizar la calibraci n del Regulador 22 Coloque el valor para la entrada de referencia o consigna en el men Settings pulse sobre Control Input y en la caja de texto escriba el valor 70 para el sistema t rmico 50 para el sistema hidr ulico y pulse el bot n OK o Controller PEI Control Input Options Control Input zo p Frezet C Channel A Program C Channel A Program Control input function Cancel 23 En Options puede habilitar la casilla de Controller runs continuous para que el regulador no se detenga al final del tiempo en la gr fica aunque esto por ahora no es necesario 24 Se necesita la respuesta en el tiempo de la planta para su observaci n del m
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