Aplicaciones y función del control PID en la industria 40
y a partir de esta diferencia es capaz de ajustar proporcionalmente, integral y derivativamente una señal de control para conseguir un valor deseado.
El PID (controlador conformado por términos proporcionales, integrales y derivativos) es una herramienta de control que, mediante un circuito de retroalimentación, posibilita la regulación de variables como la velocidad, temperatura, presión y flujo en diversos procesos. Se encarga de calcular la disparidad entre la variable real y la deseada, y en base a esta discrepancia, ajusta de forma proporcional, integral y derivativa una señal de control con el fin de alcanzar la meta establecida.
Significado de las constanteseditar
La Kp constante de proporcionalidad se puede ajustar como el valor de la ganancia del controlador o el porcentaje de banda proporcional. Por ejemplo, cuando cambia la posición de la válvula, esta se mueve proporcionalmente a la desviación de la variable con respecto al punto de consigna, siguiendo fielmente los cambios de temperatura multiplicados por la ganancia.
Por su parte, la Kd constante de derivación duplica la respuesta de la acción proporcional, sin esperar a que el error se duplique. El valor indicado por esta constante determina el lapso en el que se manifestará la acción proporcional correspondiente a dos veces el error, para luego desaparecer.
Como ejemplo, la válvula se moverá a una velocidad que estará en constante proporción con la desviación respecto al punto de consigna gracias a la señal I, que suma las áreas diferentes entre la variable y el punto de consigna, repitiendo esta señal proporcional según el tiempo de acción derivada, expresado en minutos por repetición.
Tanto la acción Integral como la acción Derivativa afectan a la ganancia dinámica del proceso. La acción integral se utiliza para reducir el error estacionario, que puede existir cuando la constante Ki tiene un valor nulo. Así pues, corrige la posición de la válvula proporcionalmente a la velocidad de cambio de la variable controlada. La señal d representa la pendiente (tangente) de la curva descrita por la variable.
Desvelando el misterioso funcionamiento del control PID
El control PID es un mecanismo que permite dominar el tiempo de respuesta y aumentar la precisión en la respuesta en una amplia gama de sistemas industriales. Además, cuenta con la ventaja de ser un sistema de ajuste y predicción automático.
Por esta razón, cada vez son más los equipos de control que se utilizan en los sistemas de bombeo de la industria, en busca de una mayor eficiencia y optimización del proceso. A través de un lazo de retroalimentación, el control PID calcula el set-point, pero ¿qué significa realmente este término en inglés? Veamos su definición:
Set-Point: Punto en el que una señal se establece según ciertos parámetros deseados. Se trata de un punto de referencia para el valor de la señal de la variable.
La importancia de ajustar correctamente un controlador PID
La correcta sintonización o programación de los parámetros es esencial para un control eficaz de la presión o flujo requerido. Si estos parámetros no se establecen adecuadamente, el sistema puede volverse inestable y sufrir vibraciones y daños en el motor y la bomba.
Nuestros variadores de frecuencia (VFD), como el nuevo Cerus X Drive, incluyen la útil herramienta del control PID para lograr un ahorro de energía en sistemas de bombeo. Con esta tecnología de última generación, le garantizamos un desempeño confiable.
Es importante tener en cuenta que cada uno de nuestros variadores de frecuencia puede ser configurado de manera diferente y pueden variar en unidades y formas de medición de parámetros. Por esa razón, es fundamental que antes de realizar cualquier cambio, lea detenidamente el manual de instalación del variador que vaya a utilizar para entender cómo afectará al sistema y en qué magnitudes.
Elaboración y aplicación de reguladores PID
El Control PID: La técnica más utilizada en la industriaEl control PID (Proporcional, Integral y Derivativo) es una técnica ampliamente utilizada en la industria para el control de sistemas. En el siguiente video se explica su funcionamiento y cómo cada uno de los aspectos del controlador (proporcional, integral y derivativo) afecta la respuesta del sistema de lazo cerrado. Si desea aprender a diseñar e implementar controladores PID, consulte los recursos disponibles al final de la página.
Aunque en teoría el control PID es simple, en la práctica puede resultar complejo y requerir mucho tiempo para su diseño e implementación.
Además del control PID, es importante tener conocimientos en otros temas relacionados como sistemas de control, diseño y simulación de sistemas, modelado físico, linealización, estimación de parámetros, ajuste de PID, software de diseño de control, diagrama de Bode, lugar de raíces, vídeos sobre control PID, control de campo orientado, control de motores BLDC, simulación de motores para diseño de control de motores, corrección del factor de potencia y análisis de pequeña señal.
Funcionamientoeditar
Funcionamiento del Sensor y Controlador
El sensor es el encargado de proporcionar una señal al controlador, que representa el valor actual del proceso o sistema. Dependiendo del tipo de señal recibida, puede ser analógica o digital. En el caso de la señal analógica, puede representar el valor en tensión, intensidad de corriente o frecuencia. Mientras que en el caso de la digital, puede ser en corriente alterna o corriente continua.
Por su parte, el controlador recibe una señal externa conocida como punto de consigna, que indica el valor deseado a alcanzar. Esta señal debe tener la misma naturaleza y rango de valores que la señal proporcionada por el sensor. Para asegurar esta compatibilidad y facilitar su comprensión por parte de los humanos, se utiliza una interfaz llamada HMI (Human Machine Interface), que consiste en una pantalla visualmente atractiva y fácil de manejar.
El controlador realiza la operación de resta entre la señal de punto actual y la señal de punto de consigna, obteniendo así la señal de error, que representa la diferencia en cada momento entre el valor deseado y el valor medido. Esta señal de error es utilizada por los 3 componentes del controlador PID. Al sumar las 3 señales, se obtiene la señal de salida que será enviada al actuador para controlar el proceso. Cabe destacar que esta señal no se aplica directamente al actuador, sino que debe ser transformada previamente para su correcto funcionamiento.
El objetivo de los ajustes de los parámetros PID
Es lograr una eficaz corrección del bucle de control en el menor tiempo posible ante las perturbaciones, minimizando así la integral de error.
Si los parámetros del controlador PID no son seleccionados adecuadamente, el sistema puede volverse inestable, produciendo variaciones en la salida con o sin oscilaciones, y limitándose únicamente por la saturación o rotura mecánica.
El proceso de ajustar un lazo de control consiste en
ajustar los parámetros del sistema a los valores óptimos para lograr la respuesta deseada en el proceso a controlar.
Si el sistema debe permanecer en línea, un método de ajuste recomendable es empezar estableciendo los valores de I y D en cero. Luego, aumentar el valor de P hasta que la salida del lazo oscile. Después, establecer P a la mitad del valor anteriormente seleccionado. Posteriormente, aumentar I hasta lograr que el proceso se ajuste en el tiempo deseado (aunque es importante tener en cuenta que un valor muy alto de I puede generar inestabilidad). Por último, si es necesario, aumentar D hasta conseguir que el lazo sea lo suficientemente rápido para alcanzar su referencia después de una variación brusca en la carga.
Es importante señalar que un lazo de PID muy rápido puede alcanzar su setpoint de manera rápida, mientras que uno no tan rápido lo hará de manera más lenta. En algunos sistemas, un disparo brusco puede ser difícil de manejar, por lo que se requiere de un lazo con un valor de P menor a la mitad del P del lazo de control anterior.
