Se ha denunciado esta presentación.
Utilizamos tu perfil de LinkedIn y tus datos de actividad para personalizar los anuncios y mostrarte publicidad más relevante. Puedes cambiar tus preferencias de publicidad en cualquier momento.

Unitat 8 sistemes automàtics i de control

7.353 visualizaciones

Publicado el

Publicado en: Educación
  • Sé el primero en comentar

Unitat 8 sistemes automàtics i de control

  1. 1. 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 1
  2. 2. INTRODUCCIÓ A LA TECNOLOGIA DE CONTROL• Automatitzar és reduir al mínim la participació humana en l’accionament de les màquines o aparells o en la realització dels processos.• Les màquines i els processos poden ser:  Automàtics: la intervenció humana es limita a la posada en marxa. Ex: envasament de llet en tetra bricks, pintat d’un cotxe,...  Semiautomàtics: cal intervenció humana en alguna fase del procés. Ex: col·locació de fruita en caixes per mida, muntatge d’un cotxe,...• La tecnologia de control abasta tots els procediments i sistemes que permeten d’automatitzar màquines, aparells i processos de fabricació. 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 2
  3. 3. INTRODUCCIÓ A LA TECNOLOGIA DE CONTROLORÍGENS DE L’AUTOMATITZACIÓ POBLES PRIMITIUS:  Aplicacions de caça com l’arc, els forats a terra o els paranys amb pedres o lloses. EGIPTE DELS FARAONS:  Sistemes automàtics aplicats a l’arquitectura, basats en l’obertura i el buidatge de dipòsits de sorra. GRECS:  Clepsidra o temporitzador d’aigua.  Sistemes de politges i contrapesos per a l’obertura de portes. 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 3
  4. 4. INTRODUCCIÓ A LA TECNOLOGIA DE CONTROLORÍGENS DE L’AUTOMATITZACIÓ SEGLES XVII i XVIII:  Desenvolupament de les tècniques mecàniques amb l’aparició dels autòmats (figures humanes o animals que es movien i generaven so).  Regulador centrífug de boles de James Watt, que controla l’entrada de vapor al cilindre de la màquina de vapor. PRINCIPIS SEGLE XIX:  Teler programable de Joseph Marie Jacquard, precursor dels ordinadors moderns, basat en la utilització de cartolines perforades que contenien informació sobre el dibuix a teixir. MITJANS SEGLE XIX:  Introducció de la tecnologia de l’electricitat i l’electromagnetisme (invenció del relé electromagnètic). 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 4
  5. 5. INTRODUCCIÓ A LA TECNOLOGIA DE CONTROLORÍGENS DE L’AUTOMATITZACIÓ SEGLE XX:  Desenvolupament de la tecnologia elèctrica, electrònica i microelectrònica.  Invenció del transistor i del circuit integrat o xip (milers de transistors i resistències).  Desenvolupament del microprocessador (anys 70) que serà el nucli de la major part dels automatismes programables.  Aparició de l’autòmat programables o PLC que controla la gestió d’una màquina.  Desenvolupament de la robòtica, que integra diferents tecnologies com ara l’electricitat, la mecànica, l’electrònica, la informàtica, la sensòrica,... 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 5
  6. 6. INTRODUCCIÓ A LA TECNOLOGIA DE CONTROLOBJECTIUS DE L’AUTOMATITZACIÓ Disminució dels costos de producció per:  Reducció de la ma d’obra.  Major aprofitament de les matèries primes.  Estalvi energètic. Reducció o eliminació de treballs perillosos o repetitius (caldria una ma d’obra altament qualificada, que demanaria un reciclatge de formació permanent). La millora en la qualitat final del producte, més durador i fiable:  Evitant l’error humà.  Realitzant un control de qualitat sobre totes les peces o els components del producte (en el sistema clàssic es fa per mitjà d’un mostreig) 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 6
  7. 7. INTRODUCCIÓ A LA TECNOLOGIA DE CONTROLOBJECTIUS DE L’AUTOMATITZACIÓ Major precisió en la fabricació (les facultats humanes tenen una limitació pel que fa a la velocitat de fabricació, complexitat en les accions,...) Una major disponibilitat a les demandes comercials, ja que la fabricació flexible permet una adaptació ràpida a l’evolució del mercat.Amb tot això s’obté un producte final més competitiu. 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 7
  8. 8. ELS SISTEMES DE CONTROL• El concepte de control és molt ampli, va des del comandament d’una aixeta que regula el pas d’aigua per una canonada fins a l manipulació d’un robot en una cadena de muntatge.• Entenem per sistema de control un conjunt d’elements que actuen coordinadament per aconseguir una acció de govern dins d’un procés, a través de la manipulació directa o indirecta de les magnituds que hi intervenen. Ex: regular el cabal d’aigua mitjançant una aixeta: control manual  giro a esquerra o dreta control automàtic  polsador temporitzat, rellotge temporitzador,...• Per tant podem afirmar que l’automatització d’un control no és res més que un element extern afegit a una màquina o procés, que no altera les seves característiques de funcionament però si aporta unes millores en costos i qualitat. 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 8
  9. 9. ELS SISTEMES DE CONTROLSISTEMES DE CONTROL AUTOMÀTIC• Un sistema de control automàtic és un procés que té per objectiu aconseguir que una màquina o un procés realitzi les seves funcions amb una intervenció humana mínima.• La intervenció humana consistirà en: a) Introduir les ordres de funcionament al sistema de control perquè executi de manera adequada les fases de treball. b) Rebre la informació del procés i actuar si cal. Veure vídeo comandament de control 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 9
  10. 10. ELS SISTEMES DE CONTROLSISTEMES DE CONTROL AUTOMÀTICEx1: en prémer el polsador P, eltemporitzador K1T s’activa, i es tanca elcircuit d’il·luminació a través delcontacte K1T comandat peltemporitzador. La bombeta s’encendràdurant un temps determinat, desprésdel qual es desconnectaràautomàticament.Ex2: obertura de la porta d’una garatge.Ex3: esterilització de conserves en un autoclau. Han d’estar 20 minutsa una Tª de 121 ºC (posarem l’interval 119-123 ºC). 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 10
  11. 11. ELS SISTEMES DE CONTROLTECNOLOGIES CABLADES I PROGRAMABLES• La tecnologia cablada s’aplica a dispositius pneumàtics, hidràulics, elèctrics i electrònics. Es du a terme a partir d’unions físiques dels elements que formen el sistema de control. Els seus principals inconvenients són:  És poc flexible davant de futures modificacions i ampliacions.  En general ocupa molt espai.  No permet efectuar funcions de control complexes.  Resulta difícil localitzar i resoldre avaries.  Es poc adaptable, ja que la única manera d’alterar la funció de control és modificant els seus components o la manera d’interconnectar-los.• La tecnologia programable gaudeix de gran quantitat d’avantatges. És molt adaptable i pot realitzar diferents funcions de control sense alterar la seva configuració física, només canviant el programa de control. 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 11
  12. 12. ELS SISTEMES DE CONTROLTECNOLOGIES CABLADES I PROGRAMABLES 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 12
  13. 13. ELS SISTEMES DE CONTROLELS SENYALS EN ELS SISTEMES DE CONTROL• La majoria de sistemes de control treballen amb senyals elèctrics, els quals, atenent a la naturalesa d’aquests senyals, poden ser: Sistemes analògics: treballen amb senyals de tipus continu. Solen representar magnituds físiques del procés (Tª, P, v,...). En aquest cas la tensió o intensitat del senyal serà proporcional al valor de la magnitud. Sistemes digitals: treballen amb senyals de tipus tot o res (binaris). Només poden representar dos estats o nivells: obert o tancat, activat o desactivat, condueixen o no condueixen,... Aquests nivells solen representar-se per variables lògiques o bits (valor 0 o 1). 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 13
  14. 14. ELS SISTEMES DE CONTROLELS SENYALS EN ELS SISTEMES DE CONTROL Sistemes híbrids: processen senyals analògics i digitals alhora. Normalment la unitat de control és totalment digital, basada en un microprocessador,ja que aporta gran capacitat de càlcul i de processament. 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 14
  15. 15. SISTEMES DE CONTROL DE LLAÇ OBERT• Els sistemes de control de llaç obert es caracteritzen perquè, un cop activats, executen el procés durant un temps prefixat, independentment del resultat obtingut. Per tant, el resultat no afecta el dispositiu de control, és a dir, el sistema no supervisa el resultat de la sortida. Exemples: Torradora de pa, llum escala senzill, rentadora (pel que fa a si la roba surt neta o no), sandwitchera... 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 15
  16. 16. SISTEMES DE CONTROL DE LLAÇ OBERT08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 16
  17. 17. SISTEMES DE CONTROL DE LLAÇ OBERT08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 17
  18. 18. SISTEMES DE CONTROL DE LLAÇ TANCAT• En els sistemes de control de llaç tancat, un cop donada l’ordre de començar el procés, el resultat o la sortida del procés és analitzat, i si no compleix una determinada consigna (condició) el dispositiu de control n’és informat i manté el procés actiu fins a assolir allò que estableix la consigna. Exemples: Cisternes, ascensors, Calefaccions amb termòstat, sistemes de pilotatge automàtic, robòtica, el sistema motriu humà, etc... 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 18
  19. 19. SISTEMES DE CONTROL DE LLAÇ TANCAT08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 19
  20. 20. SISTEMES DE CONTROL DE LLAÇ TANCAT08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 20
  21. 21. SISTEMES DE CONTROL DE LLAÇ TANCATExemple: dutxa• Procés a controlar: el fet de dutxar-se.• Entrada de matèria o energia: aigua que surt per la dutxa.• Variables que cal controlar (sortides): Temperatura (T) i cabal (Q).• Sensors o captadors de dades de les sortides: • Per T  receptors nerviosos de la pell. • Per Q  receptors nerviosos de la pell (per la pressió) i ulls.• Controlador (part del sistema de control): el cervell. Els sensors envien informació (senyals d’entrada) al nostre cervell i aquest decideix si l’aigua està calenta o freda i si el cabal és o no l’adequat.• Senyal corrector: el cervell compara la informació amb les condicions desitjables (CONSIGNA) i pren la decisió adequada en forma de impulsos nerviosos (aigua freda  mou comandament de l’aigua calenta). Aquest és el senyal corrector, que s’envia a través dels nervis fins als braços i mans.• Actuadors: els comandaments. Actuen sobre el procés variant T i Q.• Informació: la persona que es dutxa pot transmetre com està l’aiuda a algú que pregunti. 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 21
  22. 22. SISTEMES DE CONTROL DE LLAÇ TANCATExemple: control de la temperatura en un forn• Procés a controlar: temperatura del forn igual a un valor T= x ºc (seleccionat mitjançant el selector de T.• Entrada de matèria o energia: energia elèctrica.• Variables que cal controlar (sortides): Temperatura (T).• Sensors o captadors de dades de les sortides: • Per T  sensor de temperatura (termoparell).• Controlador (part del sistema de control): Termòstat• Senyal corrector: el termòstat envia senyal perquè per les resistències passí més o menys intensitat (sescalfaran en funció daquesta).• Actuadors: resistències elèctriques• Preactuadors: relés• Informació: display que em mostra la T en pantalla. 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 22
  23. 23. SISTEMES DE CONTROL DE LLAÇ TANCATExemple: rentadora• Procés a controlar• Entrada de matèria o energia• Variables que cal controlar (sortides)• Sensors o captadors de dades de les sortides• Controlador (part del sistema de control)• Senyal corrector• Actuadors• Informació 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 23
  24. 24. SISTEMES DE CONTROL DE LLAÇ TANCATAVANTATGES D’UN SISTEMA DE LLAÇ TANCAT vs UN DE LLAÇ OBERT Augmenta la precisió o exactitud del control  la sortida va variant fins assolir el valor de consigna. En canvi en sistemes de llaç obert podem obtenir sortides indesitjables. Són menys sensibles a les variacions dels paràmetres del procés, ja que supervisen contínuament la sortida i poden compensar-ne els canvis. Provoquen un augment de la velocitat de resposta del sistema.INCONVENIENTS D’UN SISTEMA DE LLAÇ TANCAT vs UN DE LLAÇ OBERT Són més complexos. Són més cars. 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 24
  25. 25. SISTEMES DE CONTROL DE LLAÇ TANCATLA FUNCIÓ DE TRANSFERÈNCIA O GUANY• La funció de transferència o transmitància del sistema de control és l’expressió matemàtica que en un bloc relaciona la variable de sortida amb la variable d’entrada.• La funció de transferència constitueix un model matemàtic del comportament del bloc que representa. G (t) e (t) s (t) s(t) G(t) e(t) v R (t) R i(t) 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 25
  26. 26. SISTEMES DE CONTROL DE LLAÇ TANCATLA FUNCIÓ DE TRANSFERÈNCIA O GUANY Sistema de llaç obert 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 26
  27. 27. SISTEMES DE CONTROL DE LLAÇ TANCATLA FUNCIÓ DE TRANSFERÈNCIA O GUANY Sistema de llaç tancat 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 27
  28. 28. SISTEMES DE CONTROL DE LLAÇ TANCATLA FUNCIÓ DE TRANSFERÈNCIA O GUANY Sistema de llaç tancat 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 28
  29. 29. COMPONENTS DELS SISTEMES DE CONTROL• En els sistemes de control és necessari utilitzar tot un conjunt de components o dispositius tecnològics que permetin de fer la funció de control necessària, independentment del tipus de tecnologia emprada en aquests dispositius.• Els principals dispositius que intervenen en un procés automàtic són: Dispositiu d’entrada d’ordres: són els que permeten a l’operador l’entrada de dades i ordres al sistema. Poden ser: Elements binaris: permeten l’entrada d’ordres del tipus activat/desactivat, cert/fals, si/no,...  polsadors, interruptors, commutadors,... Elements numèrics/alfanumèrics: permeten l’entrada de números i/o lletres  teclats numèrics, preselectors digitals (rodes numerades) 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 29
  30. 30. COMPONENTS DELS SISTEMES DE CONTROL Dispositiu d’entrada d’ordres:08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 30
  31. 31. COMPONENTS DELS SISTEMES DE CONTROL Dispositiu d’entrada d’informació: constituïts bàsicament per sensors, que prenen dades de la situació del procés o de les variables de sortida i les transmeten a la unitat de control perquè realitzi les accions corresponents sobre els actuadors. És poden classificar segons el tipus de senyal que faciliten (binaris, numèrics o analògics) o segons la magnitud que indiquen (T, P, Q, v, posició,...)08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 31
  32. 32. COMPONENTS DELS SISTEMES DE CONTROL Dispositiu d’entrada d’informació:08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 32
  33. 33. COMPONENTS DELS SISTEMES DE CONTROL Unitat de control o controlador: constitueix el sistema de tractament de la informació del procés, i estableix la manera com s’han de combinar les entrades d’informació per activar les sortides del procés Moltes vegades són necessàries les interfícies (convertidor analògic/digital) que adapten els senyals dels sensors a les entrades de la unitat de control. Dispositius de sortida d’informació: s’encarreguen de la comunicació amb l’operador. Poden classificar-se en: • Binaris  pilot visualitzador, timbres, sirenes,... • Numèrics i alfanumèrics  displays de 7 segments, pantalles de cristall líquid, monitors, impressores,...)08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 33
  34. 34. COMPONENTS DELS SISTEMES DE CONTROL Dispositius de sortida d’informació:08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 34
  35. 35. COMPONENTS DELS SISTEMES DE CONTROL Actuadors i preactuadors: són els encarregats d’actuar sobre el procés  motors, cilindres pneumàtics, resistències calefactores,... Sovint els actuadors no són directament connectables al controlador i requereixen preactuadors  contactors, relés, vàlvules distribuïdores, variadors de tensió,...08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 35
  36. 36. COMPONENTS DELS SISTEMES DE CONTROL08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 36
  37. 37. COMPONENTS DELS SISTEMES DE CONTROLELEMENTS DEL CONTROL DE LLAÇ OBERT• El sistema de control de llaç obert està format, bàsicament, per dues parts: El controlador: és el dispositiu característic del sistema que determina i executa el procés per al qual està preparat. Ex: en el cas del llum de l’escala seria el temporitzador en el cas d’una rentadora seria el programador en el cas d’una torradora de pa seria el termòstat L’actuador o accionador: és l’element final que fa una acció sobre el procés. Ex: en el cas del llum de l’escala seria la lampada en el cas d’una rentadora seria el motor en el cas d’una torradora de pa seria la resistència 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 37
  38. 38. COMPONENTS DELS SISTEMES DE CONTROLELEMENTS DEL CONTROL DE LLAÇ OBERT 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 38
  39. 39. COMPONENTS DELS SISTEMES DE CONTROLELEMENTS DEL CONTROL DE LLAÇ TANCAT• El sistema de control de llaç tancat té una composició més complexa, hi intervenen més components.• Per poder efectuar la realimentació necessitem disposar d’uns elements de captació de les magnituds del procés, els sensors o transductors, i d’uns circuits adaptadors anomenats interfícies. Igualment també són necessaris uns actuadors o accionadors, que actuen sobre el procés.• A més, seran necessaris uns dispositius que s’encarreguin de comparar i generar el senyal d’error quan entri en dissonància amb el senyal de consigna. D’això se n’encarregaran el generador de valor de consigna i el comparador. 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 39
  40. 40. COMPONENTS DELS SISTEMES DE CONTROLELEMENTS DEL CONTROL DE LLAÇ TANCAT 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 40
  41. 41. CONTROLADORS• El controlador és el dispositiu responsable d’elaborar el senyal corrector que constantment es enviat a l’element final de regulació del procés, amb la finalitat d’aconseguir restablir o mantenir les condicions de regulació desitjades pròximes al valor de consigna.• La sortida del controlador (senyal corrector) és funció del senyal d’error (desviació) proporcionat pel comparador. 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 41
  42. 42. CONTROLADORS• La funció de transferència del controlador s’haurà d’escollir depenent del procés. Totes les funcions de transferència obeeixen uns quant models bàsics de comportament, anomenats també accions bàsiques de control.• Les principals accions bàsiques de control són: Acció proporcional (P) PI Acció integral (I) PD Acció derivativa (D) PID Acció TOT o RES 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 42
  43. 43. CONTROLADORSCONTROL PROPORCIONAL 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 43
  44. 44. CONTROLADORSCONTROL PROPORCIONAL• Aquest tipus de regulació, anomenada proporcional, pot produir una acció correctora exacta (sense desviació permanent), només en una condició específica de funcionament; en la resta persistirà una desviació residual o permanent o OFFSET. 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 44
  45. 45. CONTROLADORSCONTROL PROPORCIONAL• En un control proporcional (P) pur, l’acció de control C(t) depèn proporcionalment del senyal d’error ε(t), és a dir, es modifica en una quantitat proporcional a la desviació entre el punt de consigna i el valor real mesurat, segons l’expressió següent: C(t) CO KP ε(t) On: C(t)  és el senyal corrector CO  és el senyal corrector quan l’error és nul KP  és una constant anomenada guany o constant proporcional ε(t)  és el senyal d’error 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 45
  46. 46. CONTROLADORSCONTROL PROPORCIONAL• L’invers del guany (KP), s’anomena habitualment banda proporcional (BP); això significa que l’error del controlador ε(t) és directament proporcional a la seva banda proporcional, que és una característica pròpia de cada controlador. 1 ε(t) C(t) BP C(t) KP 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 46
  47. 47. CONTROLADORSCONTROL INTEGRAL 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 47
  48. 48. CONTROLADORSCONTROL INTEGRAL• Parlem de control integral quan la velocitat de canvi de la sortida de control és proporcional al senyal d’error d’entrada. Si la desviació (error) és gran  augmenta la velocitat de desplaçament de la vàlvula per evitar que disminueixi el nivell. 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 48
  49. 49. CONTROLADORSCONTROL INTEGRAL 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 49
  50. 50. CONTROLADORSCONTROL INTEGRAL 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 50
  51. 51. CONTROLADORSCONTROL DERIVATIU• L’acció proporcional reacciona ràpida i enèrgicament, però deixa un error permanent. L’acció integral pot provocar inestabilitat en el sistema o una resposta excessivament lenta si es vol corregir la inestabilitat. L’objectiu de l’acció derivativa (D) és precisament complementar les dues anteriors i permetre d’obtenir una resposta dinàmica més ràpida, és a dir, aconseguir un temps de resposta menor.• El control derivatiu es caracteritza per generar un senyal de control proporcional a la velocitat amb què varia la magnitud d’error amb el temps. Dit d’una altra manera, l’acció derivativa s’oposa a les desviacions amb una acció que és proporcional a la rapidesa d’aquestes. Si es produeix un error molt brusc  augmenta molt la velocitat de variació  aquest comportament no es desitjable, i per tant a la pràctica no s’usa el control derivatiu de forma pura, sinó associada a una acció P o a una acció PI. 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 51
  52. 52. CONTROLADORSCONTROL DERIVATIU 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 52
  53. 53. CONTROLADORSCONTROL DERIVATIU 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 53
  54. 54. CONTROLADORSCONTROL DERIVATIU 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 54
  55. 55. CONTROLADORSCONTROL PROPORCIONAL-INTEGRAL-DERIVATIU (PID)• L’objectiu d’aquest tipus de control és obtenir tots els avantatges dels altres tres i superar els seus inconvenients.• Recordem les característiques i el comportament de cadascuna de les tres accions (referides al dipòsit d’aigua):  L’acció proporcional corregeix la posició de la vàlvula en una quantia proporcional a la desviació. És d’efecte instantani i enèrgic, encara que presenta una desviació permanent.  L’acció integral mou la vàlvula a una velocitat proporcional a la desviació o senyal d’error. És d’efecte lent i progressiu, però continua actuant fins a anul·lar la desviació permanent.  L’acció derivativa corregeix la posició de la vàlvula en un valor proporcional a la velocitat de canvi de la desviació. Això produeix un efecte d’anticipació si tenim en compte la tendència de la variable controlada. 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 55
  56. 56. CONTROLADORSCONTROL PROPORCIONAL-INTEGRAL-DERIVATIU (PID)• El comportament d’un controlador PID correspon a la superposició d’aquestes tres accions. t dε t C(t) KP ε(t) KI ε(t) dt KD 0 dt• En la indústria, la major part dels controladors s’implementen mitjançant un hardware estàndard. Per tant, l’usuari, només ha de programar o ajustar les constants KP, KI i KD. 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 56
  57. 57. CONTROLADORSCONTROL TOT O RES• Un sistema de control tot o res és aquell la sortida del qual només adopta dos estats: connectat i desconnectat o, el que és el mateix, màxima i mínima sortida. 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 57
  58. 58. CONTROLADORSCONTROL TOT O RES 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 58
  59. 59. TRANSDUCTORS• Els transductors o sensors són dispositius que transformen una magnitud física en una altra magnitud física, sovint un senyal elèctric, entre les quals hi ha una relació determinada.ESTRUCTURA D’UN TRANSDUCTOR• En un transductor podem distingir les parts següents: Element sensor o captador: converteix les variacions d’una magnitud física en variacions d’una magnitud elèctrica o magnètica, anomenada comunament senyal. Bloc de tractament de senyal: té com a funció filtrar, preamplificar,... i, en general, tractar el senyal obtingut pel captador per acoblar-lo a l’entrada de l’etapa de sortida. Etapa de sortida: comprèn els amplificadors, relés, convertidors de codi, transmissors i, en general, tots aquells circuits que adapten el senyal a les necessitats de la càrrega exterior. 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 59
  60. 60. TRANSDUCTORSESTRUCTURA D’UN TRANSDUCTOR• Un transductor ideal serà aquell:  En que la relació entre l’entrada i la sortida sigui proporcional per a tots els règim de funcionament.  Que absorbeixi un mínim d’energia durant el procés de mesurament. 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 60
  61. 61. TRANSDUCTORSCLASSIFICACIÓ DE TRANSDUCTORS• Els transductors es poden classificar segons:  Actius: no requereixen d’energia externa per generar el senyal de sortida, el senyal d’entrada Caràcter ja proporciona aquesta energia.  Passius: requereixen d’una font d’energia externa per generar el senyal de sortida.  Analògics Manera de codificar la magnitud mesurada  Digitals  Tot o res  Posició  Proximitat  Desplaçament lineal o deformacions Magnitud física a detectar  Desplaçament o posició angular  Velocitat lineal o angular  Temperatura  Pressió 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 61
  62. 62. TRANSDUCTORSCLASSIFICACIÓ DETRANSDUCTORS 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 62
  63. 63. TRANSDUCTORS CLASSIFICACIÓ DE TRANSDUCTORSTRANSDUCTORS DE POSICIÓ• Detecten la presència o posició d’un objecte en un punt concret. Poden ser: Finals de cursa: activen i desactiven els seus contactes mitjançant l’acció mecànica sobre l’actuador que porten incorporat (polsador, palanca, rodet, vareta elàstica,...) Microruptors: actuen com els finals de cursa però són constructivament diferents: actuen amb menor força d’accionament, són més petits, treballen amb menys corrent,... 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 63
  64. 64. TRANSDUCTORS CLASSIFICACIÓ DE TRANSDUCTORSTRANSDUCTORS DE POSICIÓ 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 64
  65. 65. TRANSDUCTORS CLASSIFICACIÓ DE TRANSDUCTORSTRANSDUCTORS DE PROXIMITAT• Fan la mateixa funció que els transductors de posició, és a dir detecten la proximitat o presència d’un objecte i donen, normalment, una resposta tot o res (també pot ser analògica). Els principals avantatges respecte els transductors de posició: • No cal que existeixi contacte físic o esforç mecànic. Per aquest motiu tenen un menor desgast  una major vida útil. • Major resistència a ambients agressius. • Possibilitat de poder realitzar major freqüència d’operacions. 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 65
  66. 66. TRANSDUCTORS CLASSIFICACIÓ DE TRANSDUCTORSTRANSDUCTORS DE PROXIMITAT• Els principals transductors de proximitat són: Detectors inductius: detectar objecte metàl·lic dins d’un camp magnètic altern. Detectors capacitius: detectar objecte dins d’un camp elèctric. 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 66
  67. 67. TRANSDUCTORS CLASSIFICACIÓ DE TRANSDUCTORSTRANSDUCTORS DE PROXIMITAT• Els principals transductors de proximitat són: Detectors òptics: detectar objectes per presència o absència d’un feix lluminós mitjançant detectors fotoelèctrics o fotocèl·lules. 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 67
  68. 68. TRANSDUCTORS CLASSIFICACIÓ DE TRANSDUCTORSTRANSDUCTORS DE PROXIMITAT• Els principals transductors de proximitat són: Detectors magnètics: efecte d’un camp magnètic permanent sobre un parell de llengüetes enfrontades i introduïdes en un petit tub de vidre amb un determinat gas (contactes Reed). Detectors pneumàtics Detectors ultrasònics 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 68
  69. 69. TRANSDUCTORS CLASSIFICACIÓ DE TRANSDUCTORSTRANSDUCTORS DE PROXIMITAT• Els principals transductors de proximitat són: Detectors magnètics: efecte d’un camp magnètic permanent sobre un parell de llengüetes enfrontades i introduïdes en un petit tub de vidre amb un determinat gas (contactes Reed). Detectors pneumàtics Detectors ultrasònics 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 69
  70. 70. GENERADORS DE CONSIGNA, COMPARADORS I ACTUADORSEl generador del valor de consigna o de referència consisteix en undispositiu capaç de generar un senyal de referència, el qual s’aplicarà alcomparador amb l’objecte de confrontar-lo amb el senyal realimentatprocedent del transductor, i generar així el senyal d’error o desviacióactiu.Els senyals més utilitzats com a variables de referència solen ser latensió i el corrent elèctrics, la pressió pneumàtica o una posiciómecànica. En un sistema de calefacció, el valor de consigna seria el valorde temperatura desitjat. 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 70
  71. 71. GENERADORS DE CONSIGNA, COMPARADORS I ACTUADORS08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 71
  72. 72. GENERADORS DE CONSIGNA, COMPARADORS I ACTUADORSLa gamma d’actuadors que pot governar un sistema de control és moltàmplia i diversa.Entre els més habituals hi ha els destinats a produir moviment(motors, servomotors i cilindres), els assignats al transvasament defluids (bombes), els de tipus tèrmic (forns, estufes, bescanviadors, etc.)i els de tipus lumínic (làmpades, lluminàries, etc.). Moltes vegades nopoden accionar-se directament des de la unitat de control i requereixenalgun preaccionament per amplificar el senyal de comandament.Els preactuadors o preaccionadors més freqüents són elsrelés, contactors, vàlvules distribuïdores, servovàlvules, variadors detensió, etc. Tant els actuadors com els preactuadors poden ser del tipustot o res o de tipus continu (analògic o digital). 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 72
  73. 73. GENERADORS DE CONSIGNA, COMPARADORS I ACTUADORS08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 73
  74. 74. L’AUTÒMAT PROGRAMABLE O PLC08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 74
  75. 75. L’AUTÒMAT PROGRAMABLE O PLC08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 75
  76. 76. L’AUTÒMAT PROGRAMABLE O PLC08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 76
  77. 77. L’AUTÒMAT PROGRAMABLE O PLC http://www.youtube.com/watch?v=fKfKLzMYvtk08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 77
  78. 78. L’AUTÒMAT PROGRAMABLE O PLCAVANTATGES DEL PLC• Possibilitat d’introduir modificacions sense haver de canviar la xarxa de connexions ni afegir-hi dispositius.• Espai d’ocupació reduït.• Reducció del cost de la mà d’obra de la instal·lació.• Reducció del temps de l’elaboració del projecte.• Possibilitat de comandar diferents màquines amb un únic autòmat.• Reducció del temps de la posada en funcionament de la instal·lació, ja que queda reduït el temps de cablatge. A més, el mateix programa pot servir per automatitzar un nombre infinit de màquines o instal·lacions similars.• Reducció del cost de manteniment. Com que es redueix el nombre de components i el cablatge, s’augmenta la fiabilitat del sistema i disminueix el nombre d’avaries i, a més, la resolució d’aquestes avaries resulta més fàcil i ràpida.• Reutilització del PLC. Si una màquina o instal·lació queda fora de servei, l’autòmat segueix sent vàlid per fer-lo servir en una altra. 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 78
  79. 79. L’AUTÒMAT PROGRAMABLE O PLCINCONVENIENTS DEL PLC• Necessitat de disposar de personal amb un cert grau d’especialització per programar-lo i fer el manteniment posterior.• En certes aplicacions, el seu preu inicial pot resultar un inconvenient, ja que podria ser més elevat que altres opcions tecnològiques.Caldrà, llavors, fer un estudi més exhaustiu i analitzar tots els altresfactors que intervenen en el procés d’automatització per trobar lasolució òptima. 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 79
  80. 80. L’AUTÒMAT PROGRAMABLE O PLCESTRUCTURA DE L’AUTÒMAT PROGRAMABLEUn autòmat programable industrial és un equip electrònic de control, queconsta d’un maquinari, independent del procés que es vol controlar, i d’unprogramari que conté la seqüència d’operacions de control que cal dur aterme.D’acord amb aquest programa de control prèviament emmagatzemat enuna memòria, l’autòmat governa els senyals de sortida a partir del’estat dels senyals d’entrada. Tant els senyals d’entrada a l’autòmatcom els de sortida al procés es cablen directament en els borns deconnexió del PLC. 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 80
  81. 81. L’AUTÒMAT PROGRAMABLE O PLCESTRUCTURA DE L’AUTÒMAT PROGRAMABLEEls senyals d’entrada poden procedir: • d’elements digitals (finals de cursa, detectors de proximitat, etc.) • d’analògics (sensors, transductors, etc.).Els senyals de sortida són: • ordres digitals • tot o res • senyals analògics en tensió o correntque actuen sobre elements indicadors(pilots, visualitzadors, timbres, etc.) i sobre elements accionadors(relés, contactors, vàlvules, etc.). 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 81
  82. 82. L’AUTÒMAT PROGRAMABLE O PLCESTRUCTURA DE L’AUTÒMAT PROGRAMABLEUn autòmat programable consta de tres parts fonamentals: • la unitat central de procés o de control (CPU) • la memòria • els elements d’entrada i sortida. 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 82
  83. 83. L’AUTÒMAT PROGRAMABLE O PLCESTRUCTURA DE L’AUTÒMAT PROGRAMABLE 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 83
  84. 84. L’AUTÒMAT PROGRAMABLE O PLCESTRUCTURA DE L’AUTÒMAT PROGRAMABLE 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 84
  85. 85. L’AUTÒMAT PROGRAMABLE O PLCESTRUCTURA DE L’AUTÒMAT PROGRAMABLE 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 85
  86. 86. L’AUTÒMAT PROGRAMABLE O PLCESTRUCTURA DE L’AUTÒMAT PROGRAMABLE 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 86
  87. 87. L’AUTÒMAT PROGRAMABLE O PLCESTRUCTURA DE L’AUTÒMAT PROGRAMABLE 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 87
  88. 88. L’AUTÒMAT PROGRAMABLE O PLCESTRUCTURA DE L’AUTÒMAT PROGRAMABLE 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 88
  89. 89. L’AUTÒMAT PROGRAMABLE O PLCESTRUCTURA DE L’AUTÒMAT PROGRAMABLE 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 89
  90. 90. L’AUTÒMAT PROGRAMABLE O PLCESTRUCTURA DE L’AUTÒMAT PROGRAMABLE 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 90
  91. 91. PROGRAMACIÓ D’AUTÒMATS08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 91
  92. 92. L’AUTÒMAT PROGRAMABLE O PLCESTRUCTURA DE L’AUTÒMAT PROGRAMABLE 08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 92
  93. 93. L’AUTÒMAT PROGRAMABLE O PLC08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 93
  94. 94. L’AUTÒMAT PROGRAMABLE O PLC08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 94
  95. 95. L’AUTÒMAT PROGRAMABLE O PLC08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 95
  96. 96. L’AUTÒMAT PROGRAMABLE O PLC08/03/2012 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 96

×