Carrera: Ingeniero Químico Asignatura: Área del Conocimiento: Control Digital Licenciatura Ingeniero Químico Abril de 2010

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1 Carrera: Ingeniero Químico Asignatura: Control Digital de Procesos Área del Conocimiento: Acentuacion Procesos Generales de la Asignatura: Nombre de la Asignatura: Clave Asignatura: Nivel: Carrera: Frecuencia (h/semana): Teoría: Laboratorio: Total horas en el período escolar: Créditos: Fecha de Elaboración: Control Digital Licenciatura Ingeniero Químico Abril de 2010 Prerrequisitos: Dinámica y Control Recomendaciones para cursarla: Que el alumno cuente con un conocimiento previo de conceptos de sistemas de control, sistemas de computación y matemáticas (álgebra, cálculo diferencial e integral, ecuaciones diferenciales y métodos numéricos) Objetivo general: Que el alumno adquiera los conocimientos, habilidades y actitudes necesarias para analizar, describir y modelar el comportamiento de sistemas digitales de adquisición de datos y control de procesos. Objetivos específicos: Conceptuales (conocimientos): El estudiante: Comprende e interpreta el concepto de sistema de control Comprende e interpreta el concepto de sistema de adquisición de datos Comprende e interpreta el concepto de modelo matemático Comprende e interpreta los conceptos básicos del control digital de procesos Comprende e interpreta los conceptos de muestreo y filtrado de señales continuas Comprende e interpreta modelos discretos en el tiempo Pág. 1 de 10

2 Comprende e interpreta la respuesta dinámica de sistemas discretos en tiempo Comprende e interpreta los sistemas de control de datos muestreados Procedimentales (habilidades): El estudiante será capaz de: Analizar y aplicar modelos matemáticos de procesos químicos en estado estable y en estado dinámico Analizar e implementar sistemas básicos de control digital de procesos Seleccionar valores adecuados de periodo de muestreo y seleccionar e implementar filtros de señal analógica analógicos y digitales Desarrollar modelos discretos en el tiempo Desarrollar la respuesta dinámica de sistemas discretos en tiempo Analizar sistemas de control de datos muestreados Actitudinales (actitudes): Desarrollar en el alumno: Disposición para el aprendizaje, la búsqueda y análisis de información relevante Responsabilidad en el cumplimiento de las actividades y tareas asignadas Honestidad en el desarrollo de sus actividades de aprendizaje Actitud de superación basada en el trabajo Disposición para la colaboración y el trabajo en equipo Descripción sintética (máximo 350 palabras): El control de procesos tiene como objetivo principal el mantener una o más variables de un proceso en valores preestablecidos, en presencia de perturbaciones. Debido a las exigencias cada vez mayores sobre las plantas y procesos en los aspectos de competencia, restricciones ambientales y de seguridad y entornos económicos cambiantes, la implementación de control de procesos se ha hecho imperativa para la supervivencia y competitividad de las empresas. Para el control de procesos existen sistemas de control analógicos y los sistemas de control digitales más recientes. Los sistemas de control digital utilizan como principal herramienta a la computadora digital, y presentan ventajas sobre los sistemas de control analógico en: flexibilidad, precisión, costo de instalación, monitoreo de planta y manejo de datos. En la asignatura de Control Digital se estudian conceptos básicos del tema y se aplican dichos conceptos al análisis y desarrollo de sistemas de control digital. Pág. 2 de 10

3 Aportación de la asignatura al Perfil del Egresado: Siendo la ingeniería Química una profesión cuyo campo de aplicación es la operación, control, diseño y optimización de procesos relacionados con el uso eficiente de materias primas y energéticos para producir bienes o servicios útiles a la sociedad, el curso de Control Digital proporciona al egresado conocimientos, habilidades y actitudes para el uso, análisis y desarrollo de sistemas digitales de adquisición de datos y control, con la finalidad de que el egresado pueda participar en su desempeño profesional en equipos de trabajo dedicados a actividades relacionadas con el control digital de procesos de Ingeniería Química. Contenido y descripción de las unidades de los temas: Unidad 1 Introducción al control de procesos Descripción detallada del contenido de las Unidades: Ejemplo ilustrativo Clasificación de estrategias de control Control de procesos y diagramas de bloque Filosofías de control y modelación Control analógico y digital Actividades: Leer notas del curso y bibliografía sugerida, responder preguntas de autoevaluación, estudiar ejemplo tanque agitado Leer notas del curso y bibliografía sugerida, responder preguntas de autoevaluación, identificar estrategias de control según clasificación diagramas de bloque y diagramas esquemáticos el método empírico y el método basado en modelos para implementar un sistema de control las principales características Pág. 3 de 10

4 Unidad 2 Modelación matemática de procesos químicos Unidad 3 Control digital por computadora Justificación económica del control de procesos Conceptos de la modelación matemática Modelos estáticos y dinámicos Principios generales de modelación Grados de libertad en modelación Modelos de varios procesos representativos Papel de los sistemas de computadora digital en el control de procesos del control analógico y del control digital de autoevaluación, comprender la justificación económica del control de procesos tipos de modelos y definir modelo matemático de autoevaluación, estudiar ejemplos de modelos estáticos y dinámicos sugerida responder preguntas de autoevaluación, estudiar el desarrollo de un modelo en base a una metodología para el desarrollo de modelos de autoevaluación, estudiar los grados de libertad de modelos para determinar si es posible su solución de autoevaluación diferentes configuraciones de adquisición de datos y control por computadora Pág. 4 de 10

5 Unidad 4 Muestreo y filtrado de mediciones continuas Sistemas distribuidos de instrumentación y control Equipo de control y adquisición de datos de propósito general Software para control digital Muestreo y reconstrucción de una señal Selección de un periodo de muestreo Procesamiento de señales y filtrado de datos Comparación entre filtros de autoevaluación, estudiar configuraciones distribuidas para instrumentación y control las características del equipo utilizado en aplicaciones de adquisición de datos y control por computadora las herramientas y recursos de software disponibles para control digital de autoevaluación, analizar mediante gráficos y ecuaciones el proceso de muestreo y reconstrucción de una señal continua de autoevaluación, conocer el concepto de periodo de muestreo y los criterios para su selección. de autoevaluación, definir diferentes tipos de filtros digitales y analógicos e implementar algunos filtros digitales en la computadora Pág. 5 de 10

6 Unidad 5 Desarrollo de modelos discretos en tiempo Unidad 6 Respuesta dinámica de sistemas discretos en tiempo analógicos y digitales Modelos de diferencias finitas Discretización exacta de sistemas lineales Sistemas de más alto orden Ajuste de ecuaciones discretas en el tiempo a los datos del proceso La transformada z sugerida responder preguntas de autoevaluación y establecer las características de los filtros analógicos y digitales y las ventajas y desventajas de cada tipo de filtro de señal comparando ambos tipos de filtro de autoevaluación y estudiar el concepto de modelos de diferencias finitas de autoevaluación y realizar la conversión de modelos dinámicos basados en ecuaciones diferenciales a modelos discretos en tiempo basados en ecuaciones de diferencias de autoevaluación y desarrollar modelos discretos en el tiempo para sistemas de más alto orden de autoevaluación y desarrollar modelos discretos en el tiempo a partir de datos experimentales de autoevaluación y estudiar el concepto de la transformada z para analizar el comportamiento dinámico de de sistemas de control de datos Pág. 6 de 10

7 muestreados Unidad 7 Análisis de sistemas de control de datos muestreados Inversa de la transformada z La función de transferencia de pulso Relación de la función de transferencia de pulso a ecuaciones de diferencias Efecto de la localización de polos y ceros Conversión entre las transformadas de Laplace y las transformadas z Análisis de sistemas de bloque de lazo abierto Desarrollo de funciones de transferencia de lazo de autoevaluación de autoevaluación y definir las funciones de transferencia de pulso de autoevaluación y usar la transformada z y las funciones de transferencia de pulso para calcular respuestas transitorias de autoevaluación y determinar la influencia de la localización de polos y ceros de la función de transferencia en la naturaleza de la respuesta dinámica de autoevaluación y estudiar las formas de conversión entre las transformadas de Laplace y las transformadas z de autoevaluación y aplicar el álgebra de diagramas de bloque para el análisis de sistemas de bloque de lazo abierto Pág. 7 de 10

8 cerrado Estabilidad de sistemas de control con muestreo de datos de autoevaluación y aplicar el álgebra de diagramas de bloque para obtener la función de transferencia de lazo cerrado de autoevaluación y aplicar el álgebra de diagramas de bloque para obtener la función de transferencia de lazo cerrado y analizar la ecuación característica resultante para evaluar la estabilidad del sistema de control Evaluación del Curso: Tipo de evaluación Desarrollo del Conocimiento Exámenes parciales Examen Final Tareas Proyectos Participación en el aula Participación en el Aula de Comunicación Virtual Desarrollo de Habilidades Laboratorio Trabajo en equipo Comunicación oral y escrita Planteamiento y solución de problemas Desarrollo de Actitudes Responsabilidad Colaboración Compromiso Porcentaje 40 % 20 % 10 % 10 % % % % 5 % % 5 % 5 % % 5 % TOTAL 100 % Pág. 8 de 10

9 Referencias bibliográficas: Process dynamics and control Seborg, D.,Edgar, T. y Mellichamp, D. 1a. Edición Editorial John Wiley and Sons Sistemas de control digital Kuo, B.C. 1 a : Edición en español (2ª edición en inglés) Editorial CECSA Sistemas de control en tiempo discreto Ogata, K. 2ª Edición Editorial Prentice Hall Sistemas de control continuos y discretos Dorsey, J. 1ª Edición Editorial McGraw Hill Pág. 9 de 10

10 Universidad Autónoma de Coahuila Asignatura: CONTROL DIGITAL RESPONSABLES Director Secretaria Académica Dr. Rubén García Braham M.C. María Auxiliadora Valdés Flores Coordinador de la carrera de Ingeniero Químico Diseñador de la Asignatura Ing. Ernesto Oyervides Valdez M.C. Sergio Escobedo Bocardo Pág. 10 de 10