Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
Tema 8. Sistemes automàtics i de control - Coggle Diagram
Tema 8. Sistemes automàtics i de control
1.Introducció a la tecnologia de control
La tecnologia de control
Abasta tots els procediments i sistemes que permeten automatitzar màquines, aparells i processos de fabricació.
sistema de control
Un conjunt d'elements que actuen coordinadament per aconseguir una acció de govern dins d'un procés, mitjançant la manipulació directa o indirecta de les magnituds que hi intervenen.
Tecnologies 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 constitueixen el sistema de control. La tecnologia cablada ha estat, i encara és, molt emprada en l'àmbit industria
Inconvenients
És poc flexible davant de futures modificacions o ampliacions.
En general, ocupa molt d'espai.
No permet d'efectuar funcions de control complexes.
Resulta difícil localitzar i resoldre avaries.
És poc adaptable, ja que l'única manera d'alterar la funció de control és modificant-ne els components o la manera d'interconnectar-los.
La tecnologia programable
És molt adaptable i pot dur a terme diferents funcions de control sense alterar-ne la configuració física, únicament canviant el programa de control.
Els senyals en els sistemes de control
Sistemes analògics
Treballen amb senyals de tipus continu, amb un marge de variació determinat
Sistemes digitals
Treballen amb senyals tot o res, anomenats també binaris, els quals només poden representar dos estats o nivells: obert o tancat, activat o desactivat, condueix o no condueix, major o menor
sistemes híbrids analogicodigitals
Els sistemes de control actuals, amb un cert grau de complexitat, són majoritàriament híbrids, són sistemes que processen senyals analògics i digitals
Sistemes de control automàtic
L'automatització dels processos de fabricació i de moltes de les tasques que fem dia a dia ja són avui una demanda del mercat.
Sistema de control automàtic
És un conjunt d'elements tècnics que té per objectiu aconseguir que una màquina
És informacions significatives de l'estat del procés a la persona encarregada de tenir-ne cura.
El temporitzador, aparell capaç de connectar o desconnectar un circuit en funció del temps.
Sistemes de control de llaç obert i llaç tancat
Sistemes de control de llaç obert
Sistemes de control de llaç obert
El temporitzador és el dispositiu de control que té programat el temps durant el qual els llums estaran encesos
Llums de l'escala són els dispositius que volem controlar
El resultat del procés no afecta el dispositiu de control, sistema de control no supervisa el resultat de la sortida del procés.
Sistemes de control de llaç tancat
En els sistemes de control de llaç tancat
Si no compleix una consigna determinada el dispositiu de control n'és informat i manté el procés actiu fins a assolir a la sortida allò que estableix la consigna.
Realimentació
La funció de transferència
La funció de transferència o transmitància
És l'expressió matemàtica que, en un bloc, relaciona la variable de sortida amb la variable d'entrada.
Sortida i d'entrada:
per la variable d'entrada:
vR(t) = G(s) · i(t)
en el nostre cas: vR(t) = R · i(t)
Components dels sistemes de control
Els dispositius principals que intervenen en un procés automàtic són els següents:
Dispositius d'entrada d'ordres
elements binaris
Són els que permeten entrar ordres del tipus activat/desactivat, cert/fals, sí/no
elements numèrics
Permeten l'entrada de números i els alfanumèrics permeten introduir números i lletres
Dispositius d'entrada d'informació
Són constituïts bàsicament per sensors, que són dispositius que prenen dades de la situació del procés
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 tal d'activar les sortides del procés
Dispositius de sortida d'informació
S'encarreguen de la comunicació amb l'operador
Actuadors i preactuadors
Els actuadors (motors, cilindres, resistències calefactores, etc.) són els encarregats d'operar sobre el procés
Elements del control de llaç obert
El controlador
És el dispositiu característic del sistema que determina i executa el procés per al qual està preparat
L'actuador o accionador
És l'element final que fa una acció sobre el procés. En el cas del llum temporitzat, l'element final o actuador és la làmpada
Elements del control de llaç tancat
La composició d'un sistema de control de llaç tancat és més complexa i hi intervenen més components
La potència requerida per operar sobre aquests accionadors pot ser considerable, no pot ser subministrada directament per la unitat de control.
Controladors
El controlador
És el dispositiu responsable d'elaborar el senyal corrector que constantment és enviat a l'element final de regulació del procés
La sortida del controlador
És funció del senyal d'error, anomenat també desviació, proporcionat pel comparador.
Les accions bàsiques de control
Acció proporcional (P)
Acció integral (I)
Acció derivativa (D)
Control proporcional (P)
Regulació proporcional pot produir una acció correctora exacta
En un control proporcional (P) pur
l'acció de control C(t) depèn proporcionalment del senyal d'error ε
La funció de transferència
banda proporcional (BP);
Control integral (I)
Parlem de control integral quan la velocitat de canvi de la sortida de control és proporcional al senyal d'error d'entrada.
Si el controlador de l'exemple anterior del dipòsit fos d'acció integral, la sortida aniria modificant-se mentre es mantingués la desviació
El seu comportament pot expressar-se mitjançant l'equació següent:
En què C(t) = senyal de control o sortida del controlador.
4 more items...
Control derivatiu (D)
El control derivatiu
Es caracteritza perquè genera un senyal de control proporcional a la velocitat amb què varia la magnitud d'error amb el temps
associada amb una acció P o a una acció PI.
Control proporcional-integral-derivatiu (PID)
reguladors de tipus PID
L'acció proporcional
L'acció integral
L'acció derivativa
corregeix la posició de la vàlvula en un valor proporcional a la velocitat de canvi de la desviació
mou la vàlvula a una velocitat proporcional a la desviació o senyal d'error.
Corregeix la posició de la vàlvula en una quantia proporcional a la desviació
Control 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
Les equacions que expressen el comportament del sistema de control
en què E(t) = consigna
C(t) = senyal de control o sortida del controlador.
R(t) = realimentació o valor real mesurat.
Transductors
Els transductors 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
Element sensor o captador
Converteix les variacions d'una magnitud física en variacions d'una magnitud elèctrica o magnètica
Bloc de tractament de senyal.
uan n'hi ha, té com a funció filtrar, preamplificar
Etapa de sortida
omprèn els amplificadors, relés, convertidors de codi, transmissors
Classificació de transductors
Els transductors poden ser de caràcter actiu o passiu
Generadors de consigna, comparadors i actuadors
El comparador
anomenat també detector d'error, és el dispositiu encarregat de comparar el valor de referència amb el valor mesurat de la variable de sortida mitjançant el transductor de realimentació
Visualitzadors
Els elements binaris són els que donen informacions del tipus sí/no, cert/fals, activat/desactivat, etc. Entre aquests destaquen els pilots, els leds, els timbres, etc.
Els elements numèrics i alfanumèrics permeten la visualització de números i textos
L'autòmat programable o PLC
Un autòmat programable industrial
és una màquina electrònica dissenyada per fer, en temps real i en ambient industrial, automatismes combinacionals i seqüencials
L'autòmat programable (PLC) té un camp d'aplicació molt ampli dins del sector industrial gràcies a les seves particulars característiques de disseny
Avantatges i inconvenients 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
Reducció del cost de manteniment
1 more item...
Estructura dels autòmats programables
Unitat de control
Es la part intel·ligent de l'autòmat. Té la funció de consultar l'estat de les entrades i executar seqüencialment les instruccions del programa
scan
Lectura de les entrades i emmagatzematge dels seus estats en la taula d'imatges d'entrades.
Inici d'un cicle nou.
Execució pròpiament dita del programa
Còpia de la taula d'imatges de sortides sobre les sortides físiques de l'autòmat.
Memòria
La memòria d'un autòmat programable és com el magatzem on guarda totes les dades
Dades de control:
Seqüència d'instruccions o programa d'usuari.
Configuració de l'autòmat.
Dades del procés
Senyals d'entrades i sortides.
Variables internes
Dades alfanumèriques i constants
memòries no volàtils
ROM
PROM
EPROM
EEPROM
EAPROM
Elements d'entrada i sortida
Entrades
Digitals, de tipus sí/no, de corrent continu a 24 o 48 V.
Digitals, de tipus sí/no, de corrent altern a 110 o 220 V.
Analògiques, de 0-10 V o 4-20 mA.
Sortides:
Tipus tot o res, per relé.
Tipus tot o res, per triac a 220 V màxim.
Tipus tot o res, de col·lector obert per a 24-48 V corrent continu.
Analògiques, de 0-10 V o 4-20 mA.
1 more item...
Programació d'autòmats
La programació de l'autòmat implicarà
Determinar què ha de fer el sistema de control i en quin ordre.
Identificar el senyals d'entrada i de sortida a l'autòmat.
Representar per mitjà d'algun model
Assignar adreces d'entrada/sortida
Assignar adreces d'entrada/sortida
Transferir les instruccions obtingudes en la memòria de l'autòmat
Provar i depurar el programa
1 more item...
Diagrama de contactes
Es tracta d'un llenguatge gràfic molt utilitzat en la programació d'autòmats
Diagrama lògic
Aquest tipus de representació de l'automatisme per diagrames lògics es basa en la utilització de símbols normalitzats
Diagrama de flux o ordinograma
GRAFCET
Funcions algebraiques
Aquest sistema consisteix a escriure directament les equacions algebraiques lògiques
