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Curso Sintonizacion Controladores

Herramientas y utilidades del “Sintonizador” de Lazos de Control (parte 1 de 2)

 diciembre 3, 2019

By  Jose Carlos Villajulca

Un Sintonizador (Ingeniero de Control, Tecnico de Automatizacion, Instrumentista, etc) de lazos de control debe ser competente en el uso de una variedad de herramientas para ser efectivo en cualquier situación que demande sintonizar. Mis clientes (internos y externos) a menudo me preguntan cómo sintonizo lazos de control, y mi respuesta es que uso varias herramientas, dependiendo de la situación. Aquí hay una descripción general de las herramientas que uso con frecuencia al analizar y optimizar los lazos de control.

  1. Process Historian

Indispensable para mucho más que sintonizar, el historiador de procesos (historicos) es una de mis herramientas más utilizadas. Lo uso para verificar la linealidad de la válvula, analizar las interacciones del proceso, comparar el rendimiento del lazo antes y después del ajuste, diseñar controladores feedforward, para analizar la respuesta escalon de un proceso (step change) para sacar el modelo del proceso, etc.

Algunas plantas donde he trabajado no tienen conexión OPC para recuperar datos de proceso en tiempo real, o no permiten instalar software de recopilación de datos para historizar datos de proceso en tiempo real. Entonces su historiador de procesos es mi única forma de acceder a los datos de la planta. A menudo analizo la respuesta escalon para propósitos de ajuste usando la interfaz de usuario del historiador, pero si es fácil exportar datos a Excel, generalmente hago eso y analizó los datos usando algun software de sintonización en mi computadora portátil.

Para los lazos de respuesta rápida, le pido al administrador del sistema que acelere la frecuencia de muestreo (a menos de 1 segundo, por ejemplo), porque el intervalo de muestreo predeterminado en la mayoría de los historiadores es de 1 a 5 segundos, que es demasiado lento para analizar los lazos rápidos. Se requiere un intervalo de muestreo de 0.5 segundos para los circuitos de flujo y presión de líquido, 2-5 segundos para la mayoría de los demás variables de proceso.

Algunos lazos de control que he enfrentado tienen procesos que tardan horas en responder. En estos casos, puedo retroceder en la tendencia  y encontrar los cambios en la salida del controlador en manual que hizo por el operador hace algun tiempo atras (suficientemente grandes) y los puedo usar para el análisis y la sintonización. Eso me evita tener que hacer pruebas escalon (step change) y esperar horas para que el proceso responda. Siempre trato de obtener al menos tres de estos cambios en manual, pero prefiero tener más si los modelos de proceso cambian de una prueba de escalon a otra. En conclusión, se ahorra mucho tiempo en procesos de respuesta lenta porque la respuesta completa ya está en el historiador. Esto también minimiza la necesidad de perturbar el proceso con pruebas de pasos adicionales.

Tendencias de un Historiador de Procesos 
  1. Hoja de Calculo o Excel

Cuando analizo datos de las pruebas escalón directamente en el historiador, uso una hoja de cálculo Excel precompilada para simplificar el análisis de datos y los cálculos de ajuste del controlador. Tomo algunas lecturas del historiador y las ingreso en la hoja de cálculo, y cálculo las características o modelo del proceso y luego salen los parámetros de sintonización propuestos. Este excel, admite procesos de autoregulados e integrativos y tiene reglas de sintonia como Cohen-Coon, Ziegler-Nichols, Lambda / IMC, Dead-Time, Surge-Tank y Level-Averaging. Esto claramente permite acelerar o ralentizar la respuesta del lazo mediante el cálculo de diferentes configuraciones de sintonización, en función de mi objetivo de sintonización. ¡Todo lo que necesito para mis cálculos de sintonizacion! Yo la llamo mi PID_Tuning_Tool_Master, (es solo un nombre!!).

PID Tuner Master Tool by Jose Villajulca
  1. Software de simulación de lazos

Generalmente uso el PC-ControlLAB que es una herramienta de software de simulación y sintonizacion que puedes descargar en modo demo de internet pero es más que suficiente para probar los cambios en los lazos de control, probar perturbaciones, cambios de setpoint, etc. Esto es esencial para obtener parametros de sintonia óptimas para el objetivo de control del lazo. Este simulador es especialmente útil cuando uso la hoja de cálculo (donde calculo los parametros de sintonia) para analizar la respuesta del paso, ya que la hoja de cálculo no tiene su propio simulador. También utilizo el software PC-ControlLAB en mis clases de capacitación o entrenamiento para demostrar muchos conceptos relacionados con las características o modelos de procesos, controladores PID y el sintonizacion.

Si deseas una version comercial puedes encontrarla aqui: http://wadeco.com/

PC-ControlLab
  1. Software de Sintonizacion

Por supuesto, siempre que pueda uso software de sintonizacion. La recomiendo que todas las plantas que realicen sintonizacion con personal propio inviertan en un buen software de sintonizacion y lo tengan accesible en todas las salas de control. Si trabajo en una planta que ya tiene instalado un software de sintonizacion de alta gama, utilizo su software. De lo contrario, uso el software de sintonizacion que tengo en mi computadora portátil. Las aplicaciones de software de sintonizacion de gama alta analizan la respuesta del proceso e identifican automáticamente las características del proceso (tambien puedes hacerlo manualmente pero de manera muy facil). Proporcionan acceso a diferentes métodos de sintonizacion y presentan simulaciones de respuesta del lazo con la nueva configuración de sintonizacion. También tienen bases de datos de tipos de controladores por marcas, por lo que uno no tiene que lidiar con la conversión manual de constantes de sintonizacion para adaptarse a un controlador específico. Es mas, ahora estos software tiene capacidades de historizacion e incluyen modulos de analisis de la performance de lazos, identificacion de problemas, etc.

Un punto muy importante: el software de sintonizacion es solo una herramienta y no sustituye la comprensión de la dinámica o modelo del proceso, los controladores PID y el proceso de sintonizacion. Si NO puedes sintonizar lazos de control determinando manualmente las características del proceso y a partir de los datos de la respuesta escalon aplicar un metodo de sintonia adecuada para calcular los parametros del controlador, es probable que tampoco puedas haciendolo con alguno de estos software.

Expertune Software

Bueno se hizo largo el post, en el siguiente en continuare con 5 herramientas mas que uso. Mantente sintonizado.

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Jose Carlos Villajulca


Soy un apasionado Ingeniero Electrónico con especialización en Automatización, Control e Instrumentacion Industrial. Me encanta aprender cada dia, y sobre todo compartir mis conocimientos con el resto del mundo.

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