Universidad Simón Bolívar Núcleo del Litoral Departamento de Tecnología Industrial TI Laboratorio de Sistemas de Control

Transcripción

1 Universidad Simón Bolívar Núcleo del Litoral Departamento de Tecnología Industrial TI Laboratorio de Sistemas de Control PRACTICA 7. Identificación de Procesos. Objetivo General: Hallar un modelo matemático de una Planta o Proceso. Objetivos Específicos: Identificar los parámetros que describe un proceso. Identificar el tipo de respuesta del sistema. Hallar la función de transferencia de una planta a lazo abierto. Hallar la función de transferencia de una planta a Lazo cerrado. Pre-Laboratorio: Lea el documento de descripciones de las plantas del Laboratorio de Sistema de control. Indique como se halla la función de transferencia a partir de la respuesta en el tiempo de un sistema. Por ejemplo: método de la tangente de Ziegler y Nichols, Método de 2 punto de Alfaro, Método de Ho para modelo con polo doble, Método respuesta subamortiguada. Si se tiene un sistema con realimentación negativa unitaria, donde la función de transferencia fue hallada desde el paso anterior. Indique como se encuentra la función de transferencia del sistema a lazo abierto.

2 Laboratorio: 1. Módulo de Presión Instalación: - Conecte y encienda la fuente, ajustando al mínimo (cero) el valor de la corriente, haga un pequeño giro, hasta que se encienda el indicador de CC. - Ajuste el voltaje a +24 Volts. APAGUE LA FUENTE. - Conecte los voltajes de polarización en los bornes correspondientes del módulo G35. - Conecte el módulo controlador G35 al módulo TY35/EV, sin conectar este último a la línea, de la siguiente manera: Prop Valve: Positivo-> Positivo (borne rojo) Negativo-> Negativo (borne negro) PPT -> Pressure Transducer (utilice el cable de conexión DIN 7) - Realice las conexiones indicadas en el diagrama de la figura 1. - Conecte el osciloscopio a la salida del bloque Conditioner (borne 21 y tierra). NOTA: Con el objeto de poder observar la señal de salida del sistema en el osciloscopio, dado que ésta tiene una frecuencia muy baja, es necesario colocar la perilla TIME/DIV en la posición de 2 segundos y presionar botón STOP para observar el barrido completo de la señal. - Coloque la perilla Pressure Set Point en su valor mínimo, al igual que la perilla Proportional Action. - Encienda la fuente PS1/EV. Si el voltaje de +24 decrece, gire la perilla de corriente, hasta que encienda el indicador de CV - Conecte la unidad TY35/EV a la línea, verificando que la válvula auxiliar esté cerrada. Nota. Si la presión indicada en el manómetro aumenta, desconecte la unidad TY35/EV de la línea y accione (abra) la válvula auxiliar. Revise sus conexiones - Conecte el multímetro en la salida del Set Point (borne 2) y tierra Respuesta al escalón. - Para generar un escalón positivo, coloque la perilla Pressure Set Point en la segunda línea, anote el voltaje (V2). Mueva rápidamente la perilla Pressure Set Point a la quinta línea, anote el voltaje (V1). Vea la respuesta en el osciloscopio y posteriormente guarde la gráfica correspondiente con el 2

3 graficador del osciloscopio, calcule el valor del escalón aplicado. - Coloque la perilla Pressure Set Point en su valor mínimo, apague la unidad TY35/EV y a continuación la fuente PS1/EV. 3

4

5 2. Módulo de Velocidad Instalación: - Encienda la fuente PS1/EV y ajuste el voltaje de 30 Vcd. - Apague la fuente y conecte los voltajes de polarización ±12 Vcd y +30 Vcd requeridos por el módulo G36A. - Arme el siguiente circuito. Conectando además la unidad TY36A/EV al módulo G36A, a través del conector DIN 7 y las terminales + y - Introducir un puente entre el borne 26 y 27. Clamp Circuit. - Regular el manubrio del freno mecánico para tener una carga nula. - Coloque el multímetro entre la salida del bloque SET POINT (borne 3) y tierra. - Conecte el osciloscopio a la salida del bloque Tacho-generator Conditioner (borne 23 y tierra). NOTA: Con el objeto de poder observar la señal de salida del sistema en el osciloscopio, dado que ésta tiene una frecuencia muy baja, es necesario colocar la perilla TIME/DIV en la posición de 2 segundos y presionar botón STOP para observar el barrido completo de la señal. - Encienda la fuente PS1/EV. Si el voltaje de 30 Vcd decrece, gire la perilla de corriente hasta que el indicador C.V. se encienda Respuesta al escalón. - Para generar un escalón positivo, coloque la perilla Position Speed Set Point a la mitad de la escala 0 RPM, anote el voltaje (V2). Mueva rápidamente la perilla Position Speed Set Point a la tercera línea a la derecha, anote el voltaje (V1). Vea la respuesta en el osciloscopio y posteriormente guarde la gráfica correspondiente con el graficador del osciloscopio, calcule el valor del escalón aplicado. - Coloque la perilla Position Speed Set Point en el centro, apague la unidad.

6 3. Módulo de Temperatura (Modelo G34) 3.1. Polarización: Una de las partes más importantes en el desarrollo de la práctica es la polarización de la planta Controladora G34, ya que con una polarización adecuada se evitan daños posteriores en los circuitos electrónicos de la misma, para ello se realizan los siguientes pasos: Los bornes para la polarización de voltaje del módulo G34 se encuentran localizados en su extremo superior derecho; son necesarias una tensión de +12 Vcd, una de -12 Vcd para la parte de control y una tensión 24 Vca (~) para la etapa de potencia. La fuente fija de +12 y -12 Vcd localizada en el extremo derecho del módulo PS1/EV, suministrará este voltaje de polarización al módulo G34. La fuente PS2A/EV suministrará el voltaje de alterna, para ello conecte uno de los dos bornes que están unidos con la línea punteada al borne de tierra de la zona marcada con 24 V~ del módulo G34. Si el módulo G34 tiene dos bornes amarillos, conecte cada uno de ellos a los extremos marcados con 24 V~ /5A de PS2A/EV. Si el módulo G34 tiene sólo un borne amarillo, conecte éste a cualquiera de los bornes marcados con 24V~/5A de PS2A/EV Conexiones entre Módulo G34 y TY34/EV Con las fuentes de voltaje apagadas (PS1/EV y PS2A/EV), realice las siguientes conexiones Conectar el sensor termopar en su terminal correspondiente, en el módulo G34 y la punta sensora en el orificio marcado como TH del módulo TY34/EV. Hacer las conexiones correspondientes para el HEATER y el COOLER entre el módulo G34 y la planta TY34/EV. Poner el interruptor STT ubicado en el bloque STT CONDITIONER.en la posición OFF. Poner el interruptor del bloque TEMPERATURE METER en posición RTD-TH. Poner el interruptor del bloque COOLER POWER AMPLIFIER en la posición OFF Calibración del Módulo G34 a la temperatura ambiente registrada por el sensor TH. Conectar la salida del bloque SET POINT (borne 2) al borne 3 del bloque ERROR AMPLIFIER. Conectar la salida del THERMOCOUPLE CONDITIONER (borne 33) al borne 4. Mover el potenciómetro T SET POINT en su valor mínimo. Encender la fuente PS1/EV.

7 Colocar las punta del voltímetro entre la salida del bloque ERROR AMPLIFIER (borne 5) y tierra; mover la perilla AMBIENT T hasta registrar un voltaje de 0 Volts. Apagar la fuente PS1/EV Respuesta del sistema a lazo abierto Verifique que las fuentes estén apagadas y realice el alambrado entre bloques que se muestra en la figura Poner el potenciómetro PROP del bloque PID en mínimo. Conectar un voltímetro en la salida del bloque THERMOCOUPLE CONDITIONER. Y Conectar otro voltímetro en la salida del bloque SET-POINT. Poner el interruptor del bloque COOLER POWER AMPLIFIER en la posición MAN, esto enciende el ventilador. Nota: Lea las siguientes etapas antes de continuar. Éstas describen la secuencia de los pasos que deben seguirse en intervalos de tiempo predeterminados. Encienda la fuente. Tome el valor de temperatura, voltaje en TH CONDITIONER y SET-POINT. Cada 15 segundos durante 2 minutos Anote el voltaje de salida del TH-CONDITIONER cada minuto minuto hasta que la temperatura se estabilice. Grafique en Excel voltaje de Salida en función del tiempo. Guarde los resultados en una tabla en Excel. Y grafique. 7

8 4. Módulo de Temperatura (Modelo Lav-Volt 3521) 4.1. Montaje del Circuito: Asegúrese que el interruptor Alimentación del equipo se encuentra en la posición O (apagado). Haga las conexiones apropiadas para obtener el circuito de la siguiente figura, Consulte con el profesor antes de encender Efectúe los siguientes ajustes: NIVEL DE LA FUENTE CC1, Todo hacia la izquierda (MÍN) CERO DEL TRANSMISOR DE TEMPERATURA, Posición media. RANGO DEL TRANSMISOR DE TEMPERATURA, MÍN. COMPARADOR DE NIVEL CON HISTÉRESIS, MÍN. SELECTOR DE ENTRADA DEL VOLTÍMETRO CC, A. POTENCIA DEL CALEFACTOR, Alta. VELOCIDAD DEL VENTILADOR, Baja Respuesta del sistema a lazo abierto Encienda el equipo. Anote el voltaje inicial de salida del transmisor de temperatura. Nota: Lea las etapas 4.4 y 4.5 antes de continuar. Éstas describen la secuencia de los pasos que deben seguirse en intervalos de tiempo predeterminados. 8

9 4.4. Ajuste la perilla de NIVEL de la fuente CC1 para que el VOLTÍMETRO CC indique +2,0 v. Esto ajusta la referencia de temperatura. Anote el voltaje de SALIDA del TRANSMISOR DE TEMPERATURA cada 15 segundos durante 2 minutos Anote el voltaje de Salida del TRANSMISOR DE TEMPERATURA cada minuto hasta que la temperatura se estabilice. Grafique en Excel voltaje de Salida en función del tiempo. Post-Laboratorio: Halle los modelos matemáticos, Función de transferencia en Laplace, de las plantas caracterizadas en el laboratorio. Simule los resultados utilizando MatLab. 9