Sistemas de Control y Automatización: Componentes, Señales y Tipos

Componentes de un Sistema de Control

Un sistema de control, instalado en un entorno dinámico, realiza acciones mediante flujos energéticos. Controla estos flujos en función de variables ambientales (entradas) que modifican variables de salida. Actúa sobre el sistema modificando variables de consigna (lo que el usuario necesita o quiere).

• Automatización: Sustituye la acción humana en tareas, ejecutando acciones de forma fiable.
• Sensores: Detectan variaciones de una magnitud física y la convierten en otra magnitud, también física.
• Generador de consigna: Elemento que el operador del sistema introduce para fijar los valores de consigna.
• Acondicionador de señal: Circuito o elemento intermedio que se encarga del accionamiento de las señales.
• Actuadores: Interfaces de potencia que aíslan la parte de control de las cargas y transforman la naturaleza de la señal.
• Medidores o captadores de señal de salida: Capturan y miden las señales de las variables de salida del sistema.
• Controlador: Genera las señales de gobierno de los actuadores en función de las señales de entrada.

Tipos de Señales en Sistemas de Control

• Señal analógica: Su nivel o amplitud varía de forma continua con el tiempo. Puede tomar infinitos valores entre un máximo y un mínimo. Pueden ser periódicas o no.
• Señal digital: Cambia a lo largo del tiempo de manera discreta, pasando de un valor a otro en forma de salto. Solo adquiere valores concretos (0 y 1).

Análisis de la Respuesta de un Sistema de Control

• Respuesta en el transitorio:
  • Zona transitoria: La señal evoluciona hasta alcanzar el valor de salida.
  • Zona estacionaria: La salida se estabiliza, aproximándose al valor de consigna (variable de entrada).
  • Error estacionario: Diferencia entre el valor de entrada (x) y el valor alcanzado por la señal de salida.

Características de los Sistemas de Control

• Estabilidad: Un sistema es estable cuando, ante una variación de la señal de entrada, la señal se estabiliza en un valor fijo después de un tiempo (zona transitoria).
• Sensibilidad: Indica el porcentaje mínimo de variación de la señal de entrada para que la señal de salida se modifique y siga la variación de la entrada.

Tipos de Señales de Entrada

• Entrada impulsional
• Entrada de nivel
• Entrada de escalón
• Entrada de rampa

Tipos de Sistemas de Control

• Sistema de Control en anillo abierto
• Sistema de Control en anillo cerrado
• Sistema de Control con modelo de referencia
• Sistema de Control adaptativo

Medios de Transmisión de Señales

• Cable coaxial: Se emplea para señales de gran ancho de banda y alta velocidad de transmisión.
• Fibra óptica: La transmisión se efectúa mediante impulsos de luz. Es inmune al ruido eléctrico y radioeléctrico.
• Corrientes portadoras: Utiliza la propia red de energía eléctrica de alimentación de las distintas cargas de la instalación.