Programacion avanzada con PLCs: Controladores (parte 1)

20 Noviembre 2012

El control en lazo cerrado PID retiene una variable de proceso a un punto de ajuste deseado. Un ejemplo del régimen de caudal/nivel de fluido se muestra abajo.

 

 

La ecuación PID controla el proceso enviando una señal de salida a la válvula de control. Cuanto más grande sea el error entre el punto de ajuste y la entrada de variable de proceso, tanto más grande es la señal de salida y vice versa. Un valor adicional (alimentación hacia adelante o bias) se puede añadir a la salida de control como offset. El resultado del cálculo PID (variable de control) impulsará la variable de proceso que controla hacia el punto de ajuste.

 

LA ECUACION PID

 

La instrucción PID usa el algoritmo siguiente:

 

Ecuación estándar con ganancias dependientes:

 

Las constantes de ganancia estándar son:

 

 

EN EL CASO DE PLC MICROLOGIX 1000, SE TIENE LOS SIGUIENTE:

 

Cómo introducir parámetros



 

Normalmente, la instrucción PID se coloca en un renglón sin lógica condicional. La salida permanece a su último valor cuando el renglón es falso. El término integral también se borra cuando el renglón es falso.

Nota La instrucción PID es un tipo de algortimo PID de sólo entero y no le permite introducir valores de punto (coma) flotante para sus parámetros. Por lo tanto, si intenta mover un valor de punto (coma) flotante a uno de los parámetros PID usando la lógica de escalera, ocurrirá una conversión de punto (coma) flotante a entero.

 

Durante la programación, usted introduce las direcciones del bloque de control, variable de proceso y variable de control después de colocar la instrucción PID en un renglón:

 

El bloque de control es un archivo que almacena los datos requeridos para operar la instrucción. La longitud de archivo se fija a 23 palabras y se debe introducir como dirección de archivo de entero. Por ejemplo, la introducción de N10:0 asignará los elementos N10:0 a N10:22. La configuración del bloque de control se ilustra en la página 9-11.

No escriba a las direcciones de bloque de control con otras instrucciones en su programa excepto según lo descrito más adelante en este capítulo. Si vuelve a usar un bloque de datos que fue asignado anteriormente para otro uso, es buena práctica poner primero a cero los datos. Recomendamos que use un archivo de datos único para contener sus bloques de control PID. Por ejemplo N10:0. Esto evita el reuso imprevisto de las direcciones de bloque de control PID por otras instrucciones en su programa.

 

La variable de proceso PV es una dirección de elemento que almacena el valor de entrada de proceso. Esta dirección puede ser la ubicación de la palabra de entrada analógica donde el valor de la entrada A/D se almacena. Este valor también podría ser un valor de entero si decide scanear su valor de entrada de antemano al rango 0-16383.

 

La variable de control CV es una dirección de elemento que almacena la salida de la instrucción PID. El valor de salida tiene un rango de 0 a 16383; 16383 es el 100%. Esto es normalmente un valor de entero para que usted pueda escalar el rango de entrada PID según el rango analógico específico que su aplicación requiere.

 

La ilustración a continuación muestra una instrucción PID con direcciones típicas para estos parámetros introducidos:

 

 

 

 

La columna izquierda en la ilustración anterior enumera otros parámetros de instrucción PID que debe introducir.

 

Automático/manual AM (palabra 0, bit 1) alterna entre automático y manual. Automático indica que el PID controla la salida. (El bit se ha puesto a cero.) Manual indica que el usuario establece el valor de salida. (El bit está establecido.) Cuando haga ajustes, le recomendamos que efectúe los cambios en el modo manual, seguido por un retorno al modo automático. El límite de salida también se aplica en el modo manual.

 

El modo TM (word 0, bit 0) alterna los valores temporizados y STI. Temporizado indica que el PID actualiza su salida al régimen especificado en el párametro de actualización del lazo.

 

Nota Cuando usa el modo temporizado, el tiempo de escán de su procesador debe ser un mínimo de diez veces más rápido que el tiempo de actualización del lazo paraevitar inexactitudes o perturbaciones.

STI indica que el PID actualiza su salida cada vez que se escanea. Cuando selecciona STI, la instrucción PID debe ser programada en una subrutina de interrupción STI, y la rutina STI debe tener un intervalo de tiempo igual al ajuste del parámetro de "actualización del lazo" PID. Establezca el período STI en la palabra S:30. Por ejemplo, si el tiempo de actualización del lazo contiene el valor 10 (para 100 ms), entonces el intervalo de tiempo STI también debe ser igual a 10 (para 10 ms).

 

El control CM (palabra 0, bit 2) alterna los valores E=SP- PV y E=PV-SP.

 

La acción directa (E=PV-SP) causa que la salida CV incremente cuando la salida PV es mayor que el punto de ajuste SP (por ejemplo, una aplicación de enfriamiento). La acción inversa (E=SP-PV) causa que la salida CV incremente cuando la salida PV sea menor que el punto de ajuste SP (por ejemplo, una aplicación de calefacción).

 

-El punto de ajuste SP (palabra 2) es el punto de control deseado de la variable del proceso. Puede cambiar este valor con las instrucciones en su programa de escalera. Escriba el valor en la tercera palabra en el bloque de control (por ejemplo, escriba el valor en N10:2 si su bloque de control es N10:0). Sin escala, el rango de este valor es 0¬16383. En caso contrario, el rango es de escala mínima (palabra 8) a escala máxima (palabra 7),

 

-La ganancia Kc (palabra 3) es la ganancia proporcional, con un rango de 0.1 a 25.5 La regla general es establecer esta ganancia a la mitad del valor necesario para causar que la salida oscile cuando los términos de restablecimiento y régimen (abajo) se ponen a cero.

Específico para SLC 5/03 y SLC 5/04 - El rango válido es 0 a 32767. Esta palabra no es afectada por el bit RG.

 

-El restablecimiento Ti (palabra 4) es la ganancia integral, con un rango de 0.1 a 25.5 minutos por repetición. La regla general es establecer el tiempo de restablecimiento para que sea igual al período natural medido en la calibración de ganancia de arriba.

Específico para SLC 5/03 y SLC 5/04 - El rango válido es 0 a 32767 minutos/repetición. Anote que el valor 1 añadirá el término integral mínimo posible en la ecuación PID.

 

-Régimen Td (palabra 5) es el término derivativo. El rango de ajuste es 0.01 a 2.55 minutos. La regla general es establecer este valor a 1/8 del tiempo integral de arriba.

Específico para SLC 5/03 and SLC 5/04 - El rango válido es 0 a 32767 minutos.

 

-Escala máxima Smax (palabra 7) - Si el punto de ajuste debe ser leído en unidades de ingeniería, entonces este parámetro corresponde al valor del punto de ajuste en unidades de ingeniería cuando la entrada de control es 16383. El rango válido es ±16383 a +16383.

Específico para SLC 5/03 y SLC 5/04 - El rango válido es ±32768 a +32767.

 

-Escala mínima Smin (palabra 8) - Si el punto de ajuste debe ser leído en unidades de ingeniería, este parámetro corresponde al valor del punto de ajuste en unidades de ingeniería cuando la entrada de control es cero. El rango válido es ±16383 a +16383.

Específico SLC 5/03 y SLC 5/04 - El rango válido ±32768 a 32767.

 

Nota La escala Smin - Smax le permite introducir el punto de ajuste en unidades de ingeniería. La banda muerta, error y PV se mostrarán en unidades de ingeniería. Todavía se espera que el PV de la variable de proceso se encuentre dentro del rango de 0 a 16383. El uso de Smin - Smax no minimiza la resolución PV PID.

 

Específico para SLC 5/03 y SLC 5/04: Los errores con escalas mayores que +32767 ó menores que ±32768 no se pueden representar. Si el error con escala es mayor que +32767, se representa como +32767. Si el error con escala es menor que ±32768, se representa como ±32768.

 

-La banda muerta DB (palabra 9) es un valor no negativo. La banda muerta se extiende sobre y debajo el punto de ajuste según el valor que usted introduce. La banda muerta se introduce en la intersección con cero de la variable de proceso PV y el punto de ajuste SP. Esto significa que la banda muerta estará en efecto sólo después que la variable de proceso PV entre en la banda muerta y pase a través del punto de ajuste SP. El rango válido es 0 a la escala máxima ó 0 a 16383 cuando no hay escala.

 

-Actualización del lazo (palabra 13) es el intervalo de tiempo entre los cálculos PID. La entrada es en intervalos de 0.01 segundo. La regla general es introducir un tiempo de actualización del lazo cinco a diez veces más rápido que el período natural de la carga (determinado poniendo los parámetros de restablecimiento y régimen a cero y luego incrementando la ganancia hasta que la salida comience a oscilar). En el modo STI, este valor debe ser igual al valor de intervalo de tiempo STI de S:30. El rango válido es 1 a 2.55 segundos.

Específico para SLC 5/03 y SLC 5/04 - El rango válido es 0.01 a 10.24 segundos.

 

-El proceso con escala PV (palabra 14) se usa para la muestra en pantalla únicamente. Este es el valor con escala de la variable de proceso (la entrada analógica). Sin escala, el rango de este valor es (M6383. Si no, el rango es de escala mínimia (palabra 8) a escala máxima (palabra 7).

 

-Error con escala (palabra 15) se usa para visualización solamente. Este es el error de escala según es seleccionado por el parámetro de modo de control. Rango: escala máxima a -escala mínima, ó 16383 a -16383 cuando no hay escala.

 

Nota Específico para SLC 5/03 y SLC 5/04: Los errores con escala mayores que +32767 ó menores que ±32768 no se pueden representar. Si el error con escala es mayor que +32767, se representa como +32767. Si el error con escala es menor que ±32768, se representa como ±32768.

 

-La salida CV% (palabra 16) muestra la salida CV real de 0 a 16383 en términos de porcentaje. (El rango es 0 a 100%.) Si usted seleccionó el modo AUTO con la tecla de llave F1, es para la visualización únicamente.

 

Si seleccionó el modo manual y usa un monitor de datos APS, puede cambiar la salida CV% y elcambio se aplicará a CV. El escribir a la salida CV% con su programa de usuario o un dispositivo de programación no inteligente no afectará el CV. Cuando usa un dispositivo que no sea APS, debe escribir directamente a CV que tiene un rango de 0 a 16383.

 

El límite de salida (CV) OL (palabra 0, bit 3) alterna entre Sí y No. Seleccione Sí, si desea limitar la salida a los valores mínimos y máximos.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

José Carlos Villajulca

Soy un apasionado Ingeniero Electrónico especializado en Control, Automatizacion e Instrumentacion Industrial. Experimentado en el desarrollo, ejecución y gestión de proyectos asi como en la Operacion de sistemas automaticos.

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