UNIVERSIDAD NACIONAL
AUTONOMA DE MÉXICO
FACULTAD DE INGENIERÍA
¨ ESQUEMAS DE CONTROL
COMPUESTO
BASADOS EN INSTRUMENTACIÓN
VIRTUAL ¨
ESQUEMAS DE CONTROL
EN LABVIEW Y SU
APLICACIÓN
ESQUEMAS DE CONTROL EN LABVIEW Y SU APLICACIÓN
ICONO PID EN LABVIEW
La figura muestra al icono PID y los elementos que lo conforman:

ESQUEMAS DE CONTROL EN LABVIEW Y SU APLICACIÓN
CONTROL EN CASCADA
El control de realimentación simple es el más usado en los
procesos automáticos de control. Sin embargo, la
desventaja de este tipo de control es que reacciona después
de que el proceso alcanzó un estado inestable.

Es por eso que es necesario usar otras estrategias de control
de realimentación, el control en cascada es una estrategia
que mejora, en algunas aplicaciones significativamente el
control de realimentación simple.
ESQUEMAS DE CONTROL EN LABVIEW Y SU APLICACIÓN
El esquema de control en cascada está formado por dos lazos, uno interno
o secundario y un externo o primario. L a entrada de referencia del lazo
interno es ajustada mediante la salida producida por el lazo externo, a
este tipo de control también se le conoce con el nombre controlador
maestro y controlador esclavo.
Perturbación
PID VI
PID VI
+
Referencia
+
Controlador
maestro
-
+
-
Controla
dor
esclavo
Planta o
proceso
Planta o
proceso
+
Salida
ESQUEMAS DE CONTROL EN LABVIEW Y SU APLICACIÓN

CASOS DE APLICACIÓN
SISTEMA DE CONTROL DE NIVEL DE LÍQUIDO
La figura muestra el diagrama esquemático de un sistema de control de
nivel de líquido. Aquí el control automático mantiene el nivel de líquido
comparando el nivel efectivo con el deseado, y corrigiendo cualquier
error por medio del ajuste de la apertura de la válvula.
ESQUEMAS DE CONTROL EN LABVIEW Y SU APLICACIÓN
El diagrama de bloques del sistema de control de nivel de líquido queda
de la siguiente manera:
Nivel
actual
Nivel
deseado
Control
Válvula
neumática
Flotador
Tanque
de agua
ESQUEMAS DE CONTROL EN LABVIEW Y SU APLICACIÓN
INSTRUMENTO VIRTUAL DE
CONTROL DE NIVEL DE
LÍQUIDO
El VI muestra una representación en
línea.
En este sistema se desea mantener el
nivel de líquido a un valor
constante, con la independencia de
la variación en la apertura de la
válvula de la perturbación HV-102.
LT-101 es el elemento transductor de
detención de nivel, el cual a su vez
envía la señal al controlador LIC-101
para la apertura o cierre de la
válvula del flujo de entrada.
ESQUEMAS DE CONTROL EN LABVIEW Y SU APLICACIÓN
La figura muestra el diagrama de bloques con la funciones principales del
instrumento virtual.
..
2.5
.
-10 v
Setpoint
+
Controlador
PID
LIC-101
-
.
0
Perturbación o
fuga
HV-102
10 v
.
.
Proceso
Cálculo
Manual
U1=1/4U+2.5
Automático
D/A
CNV
Gp (s) 
e s
+
+
Salida
(s 1)3
A/D
La parte de las zonas punteadas corresponde al VI desarrollado por el software
de la computadora.
•
El proceso bajo control es realizado en el simulador de procesos Feedback
PCS327
Sobre la base del proceso del VI del diagrama de bloques y con el software de
LabVIEW se desarrollaron los siguientes elementos:
•
ESQUEMAS DE CONTROL EN LABVIEW Y SU APLICACIÓN
PANEL FRONTAL DEL CONTROL DE NIVEL LÍQUIDO
options
SP & PV range:
sp low
-10.00
sp high
10.00
Output range:
hold (F)
out low
-10.00
out high
10.00
dt (s)
-1.00
auto (T)
beta
1.00
-1: default,using
system clock
reverse acting (T)
pro. band (F)
linearity
1.00
ESQUEMAS DE CONTROL EN LABVIEW Y SU APLICACIÓN
DIAGRAMA DE FUNCIONES DEL CONTROL DE NIVEL DE
LÍQUIDO
ESQUEMAS DE CONTROL EN LABVIEW Y SU APLICACIÓN
RESULTADOS EXPERIMENTALES
•
CONTROL AUTOMÁTICO
ESQUEMAS DE CONTROL EN LABVIEW Y SU APLICACIÓN

CONTROL MANUAL
ESQUEMAS DE CONTROL EN LABVIEW Y SU APLICACIÓN

CONTROL AUTOMÁTICO CON
PERTURBACIÓN ACTIVADA
ESQUEMAS DE CONTROL EN LABVIEW Y SU APLICACIÓN
SISTEMA DE CONTROL DE TEMPERATURA
La siguiente figura muestra el
diagrama esquemático de un
sistema de control de temperatura
de un reactor utilizando el control
de realimentación simple.
En este proceso, la temperatura del
reactor esta determinada por el
medidor TT-101, el cual manda la
señal al controlador TC-101, este
controlador ajusta la apertura de la
válvula de combustible, pero esto
no determina la temperatura del
vapor con el cual se alimenta al
reactor.
ESQUEMAS DE CONTROL EN LABVIEW Y SU APLICACIÓN
La siguiente figura es el mismo diagrama esquemático de control de temperatura pero con
sistema de control en cascada.
Como se pude notar en este sistema se le agregaron elementos de medición a la salida del
flujo del vapor .
ESQUEMAS DE CONTROL EN LABVIEW Y SU APLICACIÓN
La siguiente gráfica muestra el comparativo de un sistema de control de
temperatura en cascada y un sistema de control con realimentación simple.
Como se muestra es más rápida la estabilización en el control en cascada.
ESQUEMAS DE CONTROL EN LABVIEW Y SU APLICACIÓN
La siguiente figura muestra el diagrama de bloques con las funciones principales
del VI de control de temperatura en cascada.
..
2.5
.
-10 v
Setpoint
+
Controlador
TC
101
-
.
-
Perturbación o
fuga
HV-103
10 v
Controlador
+
0
TC
102
.
.
Cálculo
Caldera
Manual
U1=1/4U+2.5
Automático
D/A
CNV
1
Gp1 (s) 
s 1
PROCESO 1
Reactor
Gp ( s ) 
2
e s
+
+
Salida
( s  1)2
PROCESO 2
A2/D
A1/D
•
La zona punteada de rojo corresponde al proceso bajo control (reactorcaldera).
Considerando el diagrama de bloques y las funciones principales del VI de control
en cascada y con la ayuda del software de LabVIEW se construyo lo siguiente:
ESQUEMAS DE CONTROL EN LABVIEW Y SU APLICACIÓN
PANEL FRONTAL DEL CONTROL DE
TEMPERATURA EN CASCADA
ESQUEMAS DE CONTROL EN LABVIEW Y SU APLICACIÓN
ESQUEMAS DE CONTROL EN LABVIEW Y SU APLICACIÓN
RESULTADOS EXPARIMENTALES
•
CONTROL AUTOMÁTICO
ESQUEMAS DE CONTROL EN LABVIEW Y SU APLICACIÓN

CONTROL MANUAL
Manual
AUTO
Manual
ESQUEMAS DE CONTROL EN LABVIEW Y SU APLICACIÓN

CONTROL AUTOMÁTICO CON
PERTURBACIÓN ACTIVADA
CONCLUSIONES
Se cumplió con el objetivo de desarrollar hardware y software de
instrumentos de control en tiempo real aplicados a procesos físicos, los
cuales sirvan de apoyo en los Laboratorios de la División de Ingeniería
de Control.
La sintonización de los controladores se realizo por medio de ensayo y
error, esto debido que el alcance del trabajo era la construcción de los
instrumentos virtuales y su aplicación a sistemas físicos reales. Los
sistemas físicos fueron simulados en el PCS-327 ( Simulador de
Control de Procesos Feedback ), que incluye bloques dinámicos
intercambiables con funciones de transferencia de primer orden
conocidas; las cuales no incluyen su análisis matemático en esté trabajo
de los sistemas de control realizados, por qué el propósito fundamental
fue realizar y probar los instrumentos virtuales.
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