Control PID: Fundamentos, Parámetros y Configuración de Sistemas de Regulación Industrial

Principios Fundamentales de la Regulación por Lazo Cerrado

Conceptos Básicos de Regulación

• Lazo Cerrado: El valor de la variable controlada es realimentado a la entrada para efectuar su regulación.
• Autómata y Algoritmo: El autómata utiliza el algoritmo de regulación FB41.
• Entrada de Variable Controlada y Consigna: La variable controlada entra por una entrada analógica del autómata; la consigna se introduce mediante la tabla de observación.

Comportamiento de las Acciones PID en Diferentes Regímenes

Régimen Transitorio

En régimen transitorio, la acción proporcional y la derivativa son las más eficaces. La acción proporcional es enérgica cuando el error es grande, mientras que la derivativa actúa rápidamente ante cambios bruscos en la variación del error.

La acción integrativa es lenta y, por lo tanto, no es adecuada en régimen transitorio.

Régimen Permanente

En régimen permanente, la acción proporcional no elimina completamente el error, dejando un error residual.

Impacto de los Parámetros del Controlador PID

Ganancia Proporcional (Kp)

Aumentar la Kp (ganancia proporcional) disminuye el error, pero un aumento excesivo puede generar oscilaciones en la respuesta del sistema.

Tiempo Integral (Ti)

Un Ti (tiempo integral) pequeño acelera la anulación del error, pero puede generar oscilaciones. Si el Ti aumenta, la regulación se vuelve más lenta.

Interacción Proporcional-Integrativa

La acción proporcional es eficaz en régimen transitorio y elimina la mayor parte del error antes que la acción integrativa. Esta última se utiliza para eliminar el error residual que deja la acción proporcional.

Estructura y Parámetros de un Sistema de Regulación PID

Zona de Entrada de Regulación

Esta zona es donde se realiza la comparación entre el valor medido por el sensor (la variable a controlar) y la consigna establecida para dicha variable.

Parámetros Clave de Entrada

• SP_INT: Consigna (valor deseado).
• PV_PER: Entrada analógica de la medida del sensor, con un valor interno entre 0 y 27648.
• Proceso de Transformación:
  • Primero, el valor se transforma a un porcentaje (CRP_IN).
  • Luego, se ajusta a un rango de medidas para la variable a controlar (ej. 0-100l) mediante PV_FAC y PV_OFF. Esto permite que la medida del sensor se compare con la consigna, ambas en la magnitud adecuada de la variable.
• PVPER_ON: Debe estar a 1 para que el valor comparado sea PV_PER (del sensor) y no PV_IN (que podría ser un valor introducido manualmente).
• PV: Es la variable controlada en su magnitud correspondiente.
• GAIN: Representa la Kp (ganancia proporcional).
• ER: El error, calculado como Xc - w.

Zona de Regulación PID

En esta zona se seleccionan y procesan las acciones reguladoras.

Selección de Acciones Reguladoras

• Mediante P_SEL, I_SEL y D_SEL se selecciona la acción reguladora deseada (Proporcional, Integral, Derivativa).

Salidas de las Acciones

• LMN_P: Salida de la acción proporcional.
• LMN_I: Salida de la acción integral.
• LMN_D: Salida de la acción derivativa.

Zona de Salida de Variable Manipulada

Define cómo se aplica la respuesta de la regulación al actuador.

Modo de Operación

• Si se desea una respuesta configurada en las zonas anteriores, MAN_ON debe estar a 0 (modo automático).
• Si MAN_ON está a 1, se introduce un valor de manera manual, sin regulación.

Salidas de Control

• LMN_PER: Salida analógica, es la variable manipulada, que representa la respuesta de la regulación y que pondrá en marcha al actuador.
• LMN: Variable manipulada en su magnitud adecuada.