UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MÉXICO FACULTAD DE INGENIERÍA

1. UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MÉXICO FACULTAD DE INGENIERÍA ¨ ESQUEMAS DE CONTROL COMPUESTO BASADOS EN INSTRUMENTACIÓN VIRTUAL ¨

2. ESQUEMAS DE CONTROL EN LABVIEW Y SU APLICACIÓN

3. ESQUEMAS DE CONTROL EN LABVIEW Y SU APLICACIÓN • ICONO PID EN LABVIEW La figura muestra al icono PID y los elementos que lo conforman:

4. ESQUEMAS DE CONTROL EN LABVIEW Y SU APLICACIÓN • CONTROL EN CASCADA El control de realimentación simple es el más usado en los procesos automáticos de control. Sin embargo, la desventaja de este tipo de control es que reacciona después de que el proceso alcanzó un estado inestable. Es por eso que es necesario usar otras estrategias de control de realimentación, el control en cascada es una estrategia que mejora, en algunas aplicaciones significativamente el control de realimentación simple.

5. ESQUEMAS DE CONTROL EN LABVIEW Y SU APLICACIÓN El esquema de control en cascada está formado por dos lazos, uno interno o secundario y un externo o primario. L a entrada de referencia del lazo interno es ajustada mediante la salida producida por el lazo externo, a este tipo de control también se le conoce con el nombre controlador maestro y controlador esclavo.

6. ESQUEMAS DE CONTROL EN LABVIEW Y SU APLICACIÓN • CASOS DE APLICACIÓN SISTEMA DE CONTROL DE NIVEL DE LÍQUIDO La figura muestra el diagrama esquemático de un sistema de control de nivel de líquido. Aquí el control automático mantiene el nivel de líquido comparando el nivel efectivo con el deseado, y corrigiendo cualquier error por medio del ajuste de la apertura de la válvula.

7. ESQUEMAS DE CONTROL EN LABVIEW Y SU APLICACIÓN El diagrama de bloques del sistema de control de nivel de líquido queda de la siguiente manera:

8. INSTRUMENTO VIRTUAL DE CONTROL DE NIVEL DE LÍQUIDO El VI muestra una representación en línea. En este sistema se desea mantener el nivel de líquido a un valor constante, con la independencia de la variación en la apertura de la válvula de la perturbación HV-102. LT-101 es el elemento transductor de detención de nivel, el cual a su vez envía la señal al controlador LIC-101 para la apertura o cierre de la válvula del flujo de entrada. ESQUEMAS DE CONTROL EN LABVIEW Y SU APLICACIÓN

9. ESQUEMAS DE CONTROL EN LABVIEW Y SU APLICACIÓN La figura muestra el diagrama de bloques con la funciones principales del instrumento virtual. • La parte de las zonas punteadas corresponde al VI desarrollado por el software de la computadora. • El proceso bajo control es realizado en el simulador de procesos Feedback PCS327 Sobre la base del proceso del VI del diagrama de bloques y con el software de LabVIEW se desarrollaron los siguientes elementos:

10. ESQUEMAS DE CONTROL EN LABVIEW Y SU APLICACIÓN PANEL FRONTAL DEL CONTROL DE NIVEL LÍQUIDO

11. ESQUEMAS DE CONTROL EN LABVIEW Y SU APLICACIÓN DIAGRAMA DE FUNCIONES DEL CONTROL DE NIVEL DE LÍQUIDO

12. ESQUEMAS DE CONTROL EN LABVIEW Y SU APLICACIÓN RESULTADOS EXPERIMENTALES • CONTROL AUTOMÁTICO

13. ESQUEMAS DE CONTROL EN LABVIEW Y SU APLICACIÓN • CONTROL MANUAL

14. ESQUEMAS DE CONTROL EN LABVIEW Y SU APLICACIÓN • CONTROL AUTOMÁTICO CON PERTURBACIÓN ACTIVADA

15. La siguiente figura muestra el diagrama esquemático de un sistema de control de temperatura de un reactor utilizando el control de realimentación simple. En este proceso, la temperatura del reactor esta determinada por el medidor TT-101, el cual manda la señal al controlador TC-101, este controlador ajusta la apertura de la válvula de combustible, pero esto no determina la temperatura del vapor con el cual se alimenta al reactor. ESQUEMAS DE CONTROL EN LABVIEW Y SU APLICACIÓN SISTEMA DE CONTROL DE TEMPERATURA

16. ESQUEMAS DE CONTROL EN LABVIEW Y SU APLICACIÓN La siguiente figura es el mismo diagrama esquemático de control de temperatura pero con sistema de control en cascada. Como se pude notar en este sistema se le agregaron elementos de medición a la salida del flujo del vapor .

17. ESQUEMAS DE CONTROL EN LABVIEW Y SU APLICACIÓN La siguiente gráfica muestra el comparativo de un sistema de control de temperatura en cascada y un sistema de control con realimentación simple. Como se muestra es más rápida la estabilización en el control en cascada.

18. ESQUEMAS DE CONTROL EN LABVIEW Y SU APLICACIÓN La siguiente figura muestra el diagrama de bloques con las funciones principales del VI de control de temperatura en cascada. • La zona punteada de rojo corresponde al proceso bajo control (reactor-caldera). Considerando el diagrama de bloques y las funciones principales del VI de control en cascada y con la ayuda del software de LabVIEW se construyo lo siguiente:

19. ESQUEMAS DE CONTROL EN LABVIEW Y SU APLICACIÓN PANEL FRONTAL DEL CONTROL DE TEMPERATURA EN CASCADA

20. ESQUEMAS DE CONTROL EN LABVIEW Y SU APLICACIÓN DIAGRAMA DE FUNCIONES DEL CONTROL DE TEMPERATURA EN CASCADA

21. ESQUEMAS DE CONTROL EN LABVIEW Y SU APLICACIÓN RESULTADOS EXPARIMENTALES • CONTROL AUTOMÁTICO

22. ESQUEMAS DE CONTROL EN LABVIEW Y SU APLICACIÓN • CONTROL MANUAL

23. ESQUEMAS DE CONTROL EN LABVIEW Y SU APLICACIÓN • CONTROL AUTOMÁTICO CON PERTURBACIÓN ACTIVADA

24. CONCLUSIONES Se cumplió con el objetivo de desarrollar hardware y software de instrumentos de control en tiempo real aplicados a procesos físicos, los cuales sirvan de apoyo en los Laboratorios de la División de Ingeniería de Control. La sintonización de los controladores se realizo por medio de ensayo y error, esto debido que el alcance del trabajo era la construcción de los instrumentos virtuales y su aplicación a sistemas físicos reales. Los sistemas físicos fueron simulados en el PCS-327 ( Simulador de Control de Procesos Feedback ), que incluye bloques dinámicos intercambiables con funciones de transferencia de primer orden conocidas; las cuales no incluyen su análisis matemático en esté trabajo de los sistemas de control realizados, por qué el propósito fundamental fue realizar y probar los instrumentos virtuales.