Control de Procesos Industriales 1. INTRODUCCIÓN

Transcripción

1 Control de Procesos Industriales 1. INTRODUCCIÓN por Pascual Campoy Universidad Politécnica Madrid U.P.M.-DISAM P. Campoy Control de Procesos Industriales 1 Control de Procesos Industriales: Introducción Objetivos del control Esquemas del control industrial Niveles del control industrial Diseño de un sistema de control U.P.M.-DISAM P. Campoy Control de Procesos Industriales 2 1

2 Ejemplo 1.1: mezclador AC X ref F 1 X 1 F 2 X 2 F X U.P.M.-DISAM P. Campoy Control de Procesos Industriales 3 Objetivos del control Seguridad y estabilidad no se violen restricciones de operación Cumplimiento de normativa medioambiental Ajuste a la cantidad y calidad demandada Funcionamiento cercano al óptimo menor coste y máximo beneficio U.P.M.-DISAM P. Campoy Control de Procesos Industriales 4 2

3 Cuantificación ventajas control índice calidad demandado por el cliente mejor control mejor control menor variabilidad menor coste U.P.M.-DISAM P. Campoy Control de Procesos Industriales 5 Características deseadas Controlar las variables de salida para seguir la referencia Robusto ante inexactitudes del modelo y ante las perturbaciones Utilización de variables auxiliares para mejorar el control Controlar sistemas con varias variables interaccionadas Controlar con objetivos complejos U.P.M.-DISAM P. Campoy Control de Procesos Industriales 6 3

4 Control de Procesos Industriales: Introducción Objetivos del control Esquemas del control industrial Variables involucradas Elementos de control Niveles del control industrial Diseño de un sistema de control U.P.M.-DISAM P. Campoy Control de Procesos Industriales 7 Esquema de control básico Lazo clásico de control por realimentación de la salida Variable de referencia controlador actuador Sistema Variable medida U.P.M.-DISAM P. Campoy Control de Procesos Industriales 8 4

5 Esquema de control avanzado perturbaciones Variables de referencia Control Avanzado actuador actuador actuador Variables manipuladas Sistema Variables a controlar Variables medidas v u m actuador u y y m U.P.M.-DISAM P. Campoy Control de Procesos Industriales 9 Variables involucradas Variables a controlar o salidas temperaturas, presiones, niveles, composiciones, caudales,... Variables medidas Variables de entrada manipuladas aperturas de válvulas Variables de entrada de perturbación temperaturas, caudales, composiciones de materias primas,... Variables de consigna o de referencia U.P.M.-DISAM P. Campoy Control de Procesos Industriales 10 5

6 Elementos de control Sensores y transmisores es miden el fenómeno físico transmisores acondicionan la señal Actuadores manipulan las variables de control Controladores producen la ley de control U.P.M.-DISAM P. Campoy Control de Procesos Industriales 11 Control de Procesos Industriales: Introducción Objetivos del control Esquemas del control industrial Niveles del control industrial Diseño de un sistema de control U.P.M.-DISAM P. Campoy Control de Procesos Industriales 12 6

7 Control Regulatorio Básico: Principio de funcionamiento Teoría clásica de control por realimentación de la salida, cerrando lazos monovariables (SISO) AC X ref F 1 X 1 F 2 X 2 H ref LC LT F X U.P.M.-DISAM P. Campoy Control de Procesos Industriales 13 Control Regulatorio Básico: problemas y resultados Problemas: Emparejamiento de variables Elevada interacción fuera de los lazos elegidos => desintonización de los controladores Resultados: Elevado margen de seguridad en calidad, cantidad y restricciones Incremento del coste y pérdida de beneficios U.P.M.-DISAM P. Campoy Control de Procesos Industriales 14 7

8 Control Regulatorio Avanzado Utilización de variables auxiliares: Lazos en cascada, lazos anticipativos, compensación de tiempos muertos, control con restricciones LL AY + + AY Σ AC X ref F 1 X 1 F 2 X 2 H ref LC LT F X U.P.M.-DISAM P. Campoy Control de Procesos Industriales 15 Control Multivariable Estudio del modelo matricial (MIMO) H ref X ref Control Multivariable F 1 X 1 F 2 X 2 LT F X U.P.M.-DISAM P. Campoy Control de Procesos Industriales 16 8

9 Elección del nivel de control Coste de instalación Control Regulatorio Básico Control Regulatorio Avanzado Control Multivariable Coste de producción U.P.M.-DISAM P. Campoy Control de Procesos Industriales 17 Control de Procesos Industriales: Introducción Objetivos del control Esquemas del control industrial Niveles del control industrial Diseño de un sistema de control U.P.M.-DISAM P. Campoy Control de Procesos Industriales 18 9

10 Diseño: consideraciones previas Debe abordarse al mismo tiempo que se diseña el proceso El proceso debe responder rápidamente a las variables manipuladas La magnitud y la frecuencia de las perturbaciones debe ser reducida U.P.M.-DISAM P. Campoy Control de Procesos Industriales 19 Fases del diseño 1. Definir los objetivos 2. Identificar las variables a medir y las variables de control 3. Seleccionar la configuración del sistema de control 4. Diseñar de la ley de control 5. Especificar la instrumentación de control U.P.M.-DISAM P. Campoy Control de Procesos Industriales 20 10