s7- ingenieria_de_control.pdf

F A C U L T A D D E C I E N C I A S Y T T E C N O L O G I A

U N I V E R S I D A D D E A Q U I N O B O L I V I A

1

RED NACIONAL UNIVERSITARIA UNIDAD ACADEMICA DE ORURO

FACULTAD DE CIENCIAS Y TECNOLOGIA

INGENIERIA DE SISTEMAS Y TELECOMUNICACIONES

SEPTIMO SEMESTRE

SYLLABUS INGENIERIA DE CONTROL

Realizador por: Ing. Aldo Arano Suarez

Gestin Acadmica I/2011



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UDABOL UNIVERSIDAD DE AQUINO BOLIVIA

Acreditada como PLENA mediante R. M. 288/01

VISION DE LA UNIVERSIDAD

Ser la Universidad lder en calidad educativa.

MISION DE LA UNIVERSIDAD

Desarrollar la Educacin Superior Universitaria con calidad y competitividad al servicio de la sociedad.

Estimado(a) estudiante:

El Syllabus que ponemos en tus manos es el fruto del trabajo intelectual de tus docentes, quienes han puesto sus mejores empeos en la planificacin de los procesos de enseanza para brindarte una educacin de la mas

alta calidad. Este documento te servir de gua para que organices mejor tus procesos de aprendizaje y los hagas mucho ms productivo



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I.

Asignatura: Ingeniera de control Cdigo: MAT 302A Requisito: MAT 403A Carga Horaria 80 horas terico practicas Horas Tericas 60 horas Horas Prcticas 20 horas Crditos: 4

II. OBJETIVOS GENERALES DE LA ASIGNATURA. Dotar al estudiante de los conocimientos necesarios para que pueda entender y desarrollar sistemas de monitoreo y control automtico. A la conclusin del semestre, los alumnos sern capaces de:

Analizar la dinmica de los sistemas, mediante su modelo. Debe ser capaz de analizar, tanto en el dominio del tiempo, como en el dominio de la frecuencia de los sistemas de control de lazo cerrado, es decir, funcionando con el controlador ya sintonizado. Debe ser capaz tambin de hacer simples diseos de controladores.

III. PROGRAMA ANALTICO DE LA ASIGNATURA.

TEMA 1. Introduccin al Control Automtico 1.1. Introduccin 1.2. Historia del Control Automtico 1.3. El sistema de control de Procesos 1.4. Componentes bsicos de un sistema de control 1.5. Operaciones Bsicas de un sistema de control 1.6. Objetivos del control automtico de procesos TEMA 2. Caractersticas de los Sistemas de Control 2.1 Introduccin 2.2 Sistemas de Control Lazo Abierto 2.3 Sistemas de Control Lazo cerrado



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2.4 Acciones de Control 2.5 Seales de Perturbaciones en Sistemas de Control 2.6 Campos de aplicacin del control automtico de procesos 2.7 Problemas de anlisis y conclusiones TEMA 3. Fundamentos Matemticos 3.1 Introduccin 3.2 Transformadas de Laplace 3.3 Teoremas de la transformada de Laplace 3.4 Problemas y soluciones TEMA 4. Espacio de Estados 3.1 Introduccin 3.2 Sistemas Lineales de Tiempo Continuo 3.3 Funciones de Transferencia de un sistema con conexin en serie 3.4 Funciones de Transferencia de un sistema con conexin en paralelo 3.5 Funciones de Transferencia de un sistema con retroalimentacin 3.6 Diagramas de bloques 3.7 Reglas del algebra de diagrama de bloques 3.8 Problemas y soluciones TEMA 5. Anlisis y Diseo de Sistemas de Control 5.1 Introduccin 5.2 Respuestas de Frecuencia 5.3 Medicin de la Respuesta de Frecuencia 5.4 Medicin de la Respuesta de Frecuencia 5.5. Graficas de Bode 5.6 Margen de Ganancia 5.7 Margen de Fase 5.8 Diagramas de Nyquist 5.9 Estabilidad en el Dominio de la Frecuencia 5.10 Criterio de Nyquist 5.11 Estabilidad en el Dominio de la Frecuencia 5.12 Sistemas con Retardo de Tiempo



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TEMA 6. Sistemas de Control Digital 6.1 Introduccin 6.2 Seales de Tiempo Discreto 6.3 Transformada Z 6.4 Transformada Z Inversa 6.5 Sistemas de Tiempo Discreto 6.6 Funciones de Transferencia Z

IV. SISTEMA DE EVALUACIN DE APRENDIZAJES.

EVALUACIN PROCESUAL (50%) EVALUACIN DE RESULTADOS (50%)

Se tomara en cuenta el promedio de los siguientes tems para cada evaluacin parcial:

- Resolucin y entrega practicas - Resolucin y entrega de Work Papers - Trabajo con los Difs - Participacin en clases - Presentacin de archivador de la

materia

Se tomara en cuenta los siguientes tems para cada evaluacin parcial y evaluacin final:

Evaluaciones de la materia

Nota: El estudiante debe de tener el 80 % de asistencia durante el semestre para estar debidamente habilitado a rendir su evaluacin final

V. BIBLIOGRAFIA.

BIBLIOGRAFIA BSICA.

Ogata Katsuhiko, Ingeniera de Control Moderna, Editorial Prentice-Hall, Mxico, ao 2000.

Bishop Robert/ Dorf Richard, Modern Control System, Editorial Addisson Wesley, USA, ao 1998.

Kuo Benjamn, Sistemas Automticos de Control, Editorial Prentice-Hall, Mxico 1996

Chi-Tsong Chen, Control System Design: Transfer Function and Algebraic Methods, Sounders colleges Publishing, USA, ao 1993

Ogata Katsuhiko, Sistemas de Control en Tiempo Discreto. Editorial Prentice-Hall, Mxico, Ao 1996.

Mahalanabis, Ingeniera de Sistemas. Editorial Limusa.

Klir, Teora General de Sistemas, ICE



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BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTARIA

Klir, Teora General de Sistemas, ICE

ser`s Guide, Control System Toolbox For User with MATLAB version 3, The Math Works,Inc 1999

Using Simulink, SIMULINK Dynamic System Simulatin for MATLAB version 3, The Math Works, Inc. 1999er`s Guide, Control System Toolbox For User with MATLAB version 3, The Math Works,Inc 1999

VI. CONTROL DE EVALUACIONES

1 evaluacin parcial Fecha Nota 2 evaluacin parcial Fecha Nota Examen final Fecha Nota APUNTES



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UNIVERSIDAD DE AQUINO-BOLIVIA

UNIDAD ACADMICA DE ORURO

CALENDARIO ACADMICO GESTIN I/2011

TURNOS REGULAR-TRABAJO

ESTUDIANTES NUEVOS Y ANTIGUOS

ING. DE SISTEMAS e ING. TELECOMUNICACIONES

SEMANA DEL AL ACTIVIDADES OBSERVACIONES

1ra. 09-mar 12-mar Avance de materia 2da. 14-mar 19-mar Avance de materia 3ra. 21-mar 26-mar Avance de materia 4ta. 28-mar 02-abr Avance de materia 5ta. 04-abr 09-abr Avance de materia 6ta. 11-abr 16-abr Avance de materia Inicio Primera Evaluacin Parcial Presentacin de Notas

7ma. 18-abr 23-abr Avance de materia Conclusin Primera Evaluacin Parcial Presentacin de Notas

8va. 25-abr 30-abr Avance de materia 9na. 02-may 07-may Avance de materia

10ma. 09-may 14-may Avance de materia 11ra. 16-may 21-may Avance de materia 12da. 23-may 28-may Avance de materia Inicio Segunda Evaluacin Parcial Presentacin de Notas 13ra. 30-may 04-jun Avance de materia Conclusin Segunda Evaluacin Parcial Presentacin de Notas 14ta. 06-jun 11-jun Avance de materia 15ta. 13-jun 18-jun Avance de materia 16ta. 20-jun 25-jun Avance de materia

17ma. 27-jun 02-jul Avance de materia 18va. 04-jul 09-jul Inicio Evaluacin Final Presentacin de Notas 19na. 11-jul 16-jul Conclusin Evaluacin Final Transcripcin de Notas 20va. 18-jul 23-jul Evaluacin del segundo turno Transcripcin de Notas 21ra. 25-jul 26-jul Cierre de Gestin



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FERIADOS

22 de abril Viernes Santo 1 de mayo Da del Trabajo

23 de junio Corpus Christi



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PROGRAMA DE CONTROL DE CALIDAD

WORK PAPER No 1

No. DE PROCEDIMIENTO : APRO 07 No. DE HOJAS :

ELABOR : Ing. A. Alfredo Echeverra Zamorano CDIGO : MAT 302

TTULO DEL WORK PAPER : INTRODUCCIN A LOS SISTEMAS DE CONTROL

DPTO.: Facultad de Ciencia y Tecnologa UDABOL ORURO

DESTINADO A:

DOCENTES

ALUMNOS X ADMINIST.

OTROS

OBSERVACIONES: Carrera : Ingeniera de Sistemas y Telecomunicaciones, Asignatura : INGENIERIA DE CONTROL, Unidad I, Tema 2

FECHA DE ENTREGA : semana 3

PERIODO EVALUACION : Primer Parcial



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INTRODUCCIN A LOS SISTEMAS DE CONTROL

DEFINICIONES BSICAS Sistema: Es la combinacin de componentes que actan conjuntamente y cumplen un determinado objetivo. Variable de entrada: Es una variable del sistema tal que una modificacin de su magnitud o condicin puede alterar el estado

del sistema. Variable de salida: Es una variable del sistema cuya magnitud o condicin se mide. Perturbacin: Es una seal que tiende a afectar el valor de la salida de un sistema. Si la perturbacin se genera dentro del

sistema se la denomina interna, mientras que una perturbacin externa se genera fuera del sistema y constituye una entrada.

Una habitacin en la que se dispone de un calentador elctrico que se puede encender o apagar, de un termmetro para medir la temperatura y de una puerta que puede estar abierta o cerrada

Variables de entrada: Interruptor del calentador elctrico Variables de salida: Temperatura en la habitacin Perturbaciones:

Externas: Temperatura del exterior de la habitacin. Estado de la puerta Interna: actividad de las personas dentro de la habitacin

SISTEMAS DE CONTROL Definicin

Sistema de control es el conjunto de dispositivos que actan juntos para lograr un objetivo de control.

SISTEMAS DE CONTROL EN LAZO ABIERTO Definicin:

Aquellos en los que la variable de salida (variable controlada) no tiene efecto sobre la accin de control (variable de control).



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Caractersticas:

No se compara la salida del sistema con el valor deseado de la salida del sistema (referencia).

Para cada entrada de referencia le corresponde una condicin de operacin fijada.

La exactitud de la salida del sistema depende de la calibracin del controlador.

En presencia de perturbaciones estos sistemas de control no cumplen su funcin adecuadamente.

El control en lazo abierto suele aparecer en dispositivos con control secuencial, en el que no hay una regulacin de variables sino que se realizan una serie de operaciones de una manera determinada. Esa secuencia de operaciones puede venir impuesta por eventos (event-driven) o por tiempo (timedriven).

Se programa utilizando PLCs (controladores de lgica programable)

Ejemplos: Lavadora:

Funciona sobre una base de tiempos Variable de salida limpieza de la ropa no afecta al funcionamiento de la lavadora.

Semforos de una ciudad

Funcionan sobre una base de tiempo

SISTEMA DE CONTROL EN LAZO CERRADO Definicin:

Aquellos en los que la seal de salida del sistema (variable controlada) tiene efecto directo sobre la accin de control (variable de control).

Caractersticas:

Control retroalimentado

Operacin que en presencia de perturbaciones tiende a reducir la diferencia entre la salida de un sistema y alguna entrada de referencia.

Esta reduccin se logra manipulando alguna variable de entrada del sistema, siendo la magnitud de dicha variable de entrada funcin de la diferencia entre la variable de referencia y la salida del sistema.

CUESTIONARIO WORK PAPER No 1

1.- Mencione algunas caractersticas de los sistemas de control de lazo abierto. 2.- Mencione algunas caractersticas de los sistemas de control de lazo cerrado. 3.- Cite dos ejemplos de un sistema de control de lazo abierto e identifique a sus componentes. 4.- Cite dos ejemplos de los sistemas de control de lazo cerrado e identifique a sus componentes.



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PROGRAMA DE COTROL DE CALIDAD

WORK PAPER No 2


ELABOR : Ing. A. Alfredo Echeverra Zamorano CDIGO : MAT 302 A

TTULO DEL WORK PAPER : Espacios de Estados


DESTINADO A:

DOCENTES ALUMNOS X ADMINIST.

OTROS

OBSERVACIONES: Carrera : Ingeniera de Sistemas y Telecomunicaciones, Asignatura : INGENIERIA DE CONTROL, Unidad 3, Tema 8,Tema 9,Tema 10


PERIODO EVALUACION : Segundo Parcial



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ESTIMACION DE ESTADO

El problema de la estimacin de estado esta fundamentalmente constituido por un sistema de

ecuaciones no-lineares, redundantes. El modelo de estimacin de estado basado en

mediciones y seudo mediciones (este ltimo entregado por el modelo de medicin), relaciona

los valores medidos de las cantidades monitoreadas con las variables de estado por la

ecuacin:



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La Ec. (8. 6) es utilizada entonces como base del proceso iterativo que determina el estado

estimado. Comparando con la Ec. (8. 3), se observa que la matriz de ganancia, en este caso,

est dada por:

La determinacin de G, viene como la solucin del sistema definido por la Ec. (8, 6) en cada iteracin, puede ser computacionalmente oneroso en cuanto a memoria y tiempo,

principalmente para sistemas de gran tamao.

La redundancia de datos, es uno de los principales componentes para el xito de la estimacin

de estado. Con un nivel adecuado de redundancia, se puede enfrentar con los problemas de

deteccin, identificacin y eliminacin de errores groseros de medicin, ya sea para evitar la

prdida de observabilidad del sistema controlado.

Observador a Lazo Abierto



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Este sistema podra construirse en forma electrnica con amplificadores operacionales o

discretizado, mediante un programa en una computadora y una placa de entradas/salidas, como

podra ser un programador de lgica controlable (PLC) moderno.

Esta duplicacin es un observador a lazo abierto, en la Fig. 8. 4, se muestra el diagrama

esquemtico de esta situacin.

Si los sistemas (8. 7) y (8. 8) tuvieran las mismas condiciones iniciales, entonces para toda

entrada u(t) se tendra que:

En conclusin: si el sistema es observable, se puede usar un observador en lazo abierto para

estimar el vector de estados.



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FILTRO DE KALMAN Rudolph E. Kalman (1930-) [10], considerado uno de los investigadores mas influyentes en

teora de control, fue el lder en el desarrollo de una teora rigurosa de sistemas de control

durante los aos 1960s. Sus contribuciones incluyen las nociones de variable de estados,

controlabilidad, observabilidad, control por realimentacin de estados, y el principio de

superposicin de control y observacin. Durante 1960-1961, desarroll, junto a Richard Bucy, el

estimador ptimo hoy conocido como filtro de Kalman, ampliamente usado en sistemas de

navegacin, radares, y sonares, y tambin en campos tan diversos como procesamiento de

datos ssmicos, plantas nucleares, instrumentacin y econometra.

Las perturbaciones a que est sujeto un sistema de control conducen a que su salida se aleje

de comportamiento deseado. Estas perturbaciones son de carcter aleatorio, por eso un buen

diseo debe considerar medidas que le permitan mantener un desempeo satisfactorio. [11]

Sea un sistema, representado por su ecuacin de estado:

Donde:

x: Vector de estado

u: Entrada conocida

y: Salida

v, w: Procesos aleatorios gaussianos del tipo ruido blanco con densidades

espectrales de potencia V y W.

El estimador ptimo de Kalman para el vector de estado, est basado en la estructura bsica

del observador:



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CUESTIONARIO WORK PAPER No

1. Por qu est constituido la estimacin de estado?

2

2. Cules fueron las contribuciones de Rudolph Kalman

3. Como se puede eliminar los errores de medicin?



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WORK PAPER No 3


ELABOR : Ing. A. Alfredo Echeverra Zamorano CDIGO : MAT 302 A

TTULO DEL WORK PAPER : Sistemas de Control Digital


DESTINADO A:

DOCENTES

ALUMNOS X ADMINIST.

OTROS

OBSERVACIONES: Carrera : Ingeniera de Sistemas y Telecomunicaciones, Asignatura : INGENIERIA DE CONTROL, Unidad 5, Tema 12


PERIODO EVALUACION : Examen Final



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SISTEMAS DE CONTROL DIGITAL

1. INTRODUCCION. Los trminos tiempo continuo y analgico son idnticos en su significado. Las seales

analgicas son funciones de una variable de tiempo continuo y los sistemas analgicos son

aquellos que se describen en trminos de seales analgicas.

En forma similar, tiempo discreto y digital tienen el mismo significado; se refieren a seales que

se definen nicamente para instantes especficos de tiempo. El empleo de las palabras

analgico y digital, se remontan a una poca en que las grandes computadoras eran muy

comunes. En la Fig. 9.1 se muestra el esquema de control que emplea una computadora digital.

En la Fig. 9.2, se muestra un diagrama esquemtico donde se emplea un controlador digital. El

controlador trabaja con seales discretas y esta compuesto por hardware y software.



20

2. SEALES DE TIEMPO DISCRETO

Las seales de tiempo discreto, son muestras peridicas de seales de tiempo continuo.

En la Fig. 9.3 se muestra una seal de tiempo continuo y en la Fig. 9.4, se presenta un

seal de tiempo discreta, son las muestras de la seal de tiempo continuo de la Fig. 9.3,

es decir, valores de f(t) para diferentes tiempos de muestreo: f(0), f(t=T), f(t=2T),

f(t=3T), f(t=3T), ,f(t=kT) = f(0), f(1), f(2), f(3), , f(k)



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2.1 SEALES DE TIEMPO DISCRETO DE ALGUNAS FUNCIONES ELEMENTALES a) Impulso unitario



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3. TRANSFORMADA Z La aplicacin de la transformada Z a una ecuacin de diferencias, permite la manipulacin de

seales discretas.

La transformada Z, se define, como:

La Transformada Z juega idntico papel en la descripcin de las seales de tiempo discreto

que la Transformada de Laplace en el caso de las seales de tiempo continuo..

3.1 TRANSFORMADAS Z DE ALGUNAS FUNCIONES ELEMENTALES MUESTREADAS



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3.2. REGLAS BSICAS Alguna de estas reglas bsicas son:

4. TRANSFORMADA Z INVERSA

Para volver a un sistema, es necesario aplicar la transformada Z inversa.

La sucesin de muestras representadas por una transformada Z racional, puede obtener:

por divisin, por fracciones parciales y por definicin.

Si se considera la transformada Z:



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Realizando la divisin de los polinomios del numerador y denominador, se tiene:

Considerando las reglas bsicas, se tiene

5. SISTEMAS DE TIEMPO DISCRETO El procesamiento por computadora de las muestras de la seal de entrada para producir

muestras de la seal de salida, se puede describir mediante ecuaciones de diferencias,

que son anlogas a las ecuaciones diferenciales que caracterizan a los sistemas de tiempo

continuo.

5.1 ECUACIONES DE DIFERENCIAS Y RESPUESTA

Los sistemas de tiempo discreto se describen por ecuaciones de diferencias, de la forma



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6. FUNCIONES DE TRANSFERENCIA Z

CUESTIONARIO WORK PAPER No

3

1, A que se refieren con tiempo discreto y digital?

2. Dibuje un esquema de control mediante computador

3. Que son las seales de tiempo Discreto?

4. Qu permite la aplicacin de la transformada Z en las ecuaciones de diferencia?

5. Mediante que se puede describir las muestras de seales de entrada?



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DIFS No

Un

1

CONTROLADORES PID INTRODUCCION

controlador PID (Proporcional Integral Derivativo) es un sistema de control que, mediante un actuador, es capaz de mantener una variable o proceso en un punto deseado dentro del

rango de medicin del sensor que la mide. Es uno de los mtodos de control ms frecuentes y

precisos dentro de la regulacin automtica

Para el correcto funcionamiento de un controlador PID que regule un proceso o sistema se

necesita, al menos:

1. Un sensor, que determine el estado del sistema (termmetro, caudalmetro,etc).

2. Un controlador, que genere la seal que gobierna al actuador.

3. Un actuador, que modifique al sistema de manera controlada (resistencia elctrica,

motor, vlvula, bomba, etc).

El sensor proporciona una seal analgica o digital al controlador, la cual representa el punto

actual en el que se encuentra el proceso o sistema. La seal puede representar ese valor en

tensin elctrica, intensidad de corriente elctrica o frecuencia. En este ltimo caso la seal es

de corriente alterna, a diferencia de los dos anteriores, que son con corriente continua.

El controlador lee una seal externa que representa el valor que se desea alcanzar. Esta seal

recibe el nombre de punto de consigna(o punto de referencia), la cual es de la misma

naturaleza y tiene el mismo rango de valores que la seal que proporciona el sensor. Para



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hacer posible esta compatibilidad y que, a su vez, la seal pueda ser entendida por un humano,

habr que establecer algn tipo de interfaz.

El controlador resta la seal de punto actual a la seal de punto de consigna, obteniendo as la

seal de error, que determina en cada instante la diferencia que hay entre el valor deseado y el

valor medido. La seal de error es utilizada por cada una de las 3 componentes de un

controlador PID propiamente dicho para generar las 3 seales que, sumadas, componen la

seal que el controlador va a utilizar para gobernar al actuador. La seal resultante de la suma

de estas tres seales, que posteriormente explicaremos, se llama variable manipulada y no se

aplica directamente sobre el actuador, si no que debe ser transformada para ser compatible con

el actuador que usemos.

Las tres componentes de un controlador PID son: parte Proporcional, accin Integral y accin Derivativa. El peso de la influencia que cada una de estas partes tiene en la suma final, viene dado por la constante proporcional, el tiempo integral y el tiempo derivativo, respectivamente.

Los controladores proporcionales (P), integrativos (I) y derivativos (D). Se mostrara tambien en

forma basica como utilizarlos para obtener la respuesta deseada. Para el efecto, se considerara

el siguiente sistema realimentado:

Planta: Un sistema a ser controlado Controlador: provee la excitacion para la planta;

esta disenhado para controlar el comportamiento del sistema

2. El controlador de tres terminos

La funcion de transferencia de un controlador PID posee la siguiente forma:



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Kp = ganancia proporcional

KI = ganancia integral

Kd = ganancia derivariva

Inicialmente, se vera el modo en que el controlador PID trabaja en un sistema de lazo cerrado,

utilizando el esquema mostrado mas arriba. La variable (e) representa el error, es decir, la

diferencia entre la entrada de referencia (R) y la salida medidad del sistema (Y). Esta senhal de

error (e) se envia al controlador PID, donde el mismo computa tanto la derivada como la

integran de esta senhal. La senhal (u) a la salida del controlador es igual a (Kp) por el error mas

(Ki) por la integral del error mas (Kd) por la derivada del error.

La senhal (u) se envia a la planta, para obtener asi una nueva salida (Y). Esta nueva salida (Y)

se envia nuevamente al sensor para calcular la nueva senhal de error (e). El controlador toma

esta nueva senhal y calcula nuevamente la integral y la derivada del mismo.

3. Las caracteristicas de los controladores P, I, y D

Un controlador proporcional (Kp) tendra el efecto de reducir el tiempo de crecimiento y reducira

(pero no elimina) el error de estado estable. Un control integrativo (Ki) tendra el efecto de

eliminar el error de estado estable, pero sin embargo podria empeorar la respuesta transitoria.

Un control derivativo (Kd) tendra el efecto de aumentar la estabilidad del sistema al disminuir el

sobrepico, mejorando la respuesta transitoria. Los efectos de cada uno de los controladores Kp,

Kd, y Ki en un sistema de lazo cerrado estan resumidos en la tabla que se presenta debajo.

Controlador T. Crecimiento Sobrepico T. Establecimiento Error Estado Estable

Kp Disminuye Aumenta Poco cambio Disminuye

Ki Disminuye Aumenta Aumenta Elimina

Kd Poco cambio Disminuye Disminuye Poco cambio

Notese que estas correlaciones podria no ser exactamente precisas, ya que el efecto de cada

controlador sera dependiente de los otros. Por este motivo, la tabla mostrada solo debe ser

utilizada como referencia para determinar los valores de Ki, Kp y Kd.



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Problema Ejemplo

Supngase un sistema compuesto por una masa, un resorte y un amortiguador.

La ecuacin que modela el sistema es

(1)

Tomando la transformada de Laplace de la ecuacion (1)

La funcion de transferencia entre el desplazamiento X(s) y la entrada F(s) sera entonces

Sea

M = 1kg

b = 10 N.s/m

k = 20 N/m

F(s) = 1

Reemplazando estos valores en la funcion de transferencia arriba, tenemos



30

La meta en este caso es mostrar como cada uno de los parametros Kp, Ki y Kd contribuyen a

obtener:

Tiempo de crecimiento rapido

Minimo sobrepico

Eliminacion de error de estado estable

Respuesta de lazo abierto al escalon

Se vera, inicialmente la respuesta de lazo abierto al escalon. Para esto, se creara un nuevo

archivo script "pdi1.sce" y se incluira en el mismo el siguiente codigo:

// se define la variable

s=poly(0,"s");

// definicion de los polinomios numerador y denominador

num=poly([1],"s","coeff");

den=poly([20 10 1],"s","coeff");

// se define el sistema basado en los polinomios

[sistema1]=syslin('c',num/den);

// intervalo de tiempo

t=0:0.005:2;

// respuesta a funcin escalon

[y X]=csim("step",t,sistema1);

plot2d(t,y);

Al ejecutar el script por medio del comando

-->exec('pdi1.sce')

se obtendra el grafico que se muestra.



31

La ganacia DC de la funcion de transferencia de la planta es igual a 1/20, de modo tal que el

valor final de la salida para una entrada unitaria sera 0.05. Esto corresponde a un error de

estado estable de 0.95, lo que en realidad es bastante grande. Puede apreciarse tambien que el

tiempo de crecimiento es aproximadamente igual a un segundo, con un tiempo de

establecimiento de 1.5 segundos aproximadamente. Procederemos ahora a disenhar un

controlador que reduzca el tiempo de crecimiento y el tiempo de establecimiento, al mismo

tiempo que elimina el error de estado estable.

Control Proporcional

De la tabla presentada con anterioridad, se ve que el controlador proporcional (Kp) reduce el

tiempo de crecimiento, aumenta el sobrepico y reduce el error de estado estable. La funcion de

transferencia de lazo cerrado del sistema presentado con la inclusion de un controlador

proporcional sera:

Sea la ganancia (Kp) igual a 300. En el archivo script, la definicion del numerador debera ser

modificada:



32

Kp=300;

num=poly([Kp],"s","coeff");

den=poly([20+Kp 10 1],"s","coeff");

El grafico obtenido en este caso al ejecutar el archivo sera:

El grafico muestra como el comtrolador proporcional reduce tanto el tiempo de crecimiento y el

error de estado estable, mientras aumenta el sobrepico y disminuye ligeramente el tiempo de

establecimiento.

Control Proporcional - Derivativo

Analizaremos ahora el control PD. De la tabla mostrada arriba, se recuerda que el cotrolador

derivativo (Kd) reduce tanto el sobrepico como el tiempo de establecimiento.La funcion de

transferencia de lazo cerrado del sistema con el controlador PD incluido sera entonces:

Sea Kp igual a 300 y sea Kd igual a 10. El archivo script debera ser modificado como se

muestra:



33

// Inclusion de un controlador PD

Kp=300;

Kd=10;

num=poly([Kd Kp],"s","coeff");

den=poly([20+Kp 10+Kd 1],"s","coeff");



plot2d(t,y);

Este grafico muestra que la parte derivativa del controlador reduce tanto el sobrepico como el

tiempo de establecimiento, con poca influencia en el tiempo de crecimiento y el error en estado

estable.

Control Proporcional Integrativo

Antes de analizar el controlador PID propiamente dicho, nos detendremos en un controlador del

tipo PI. De la tabla, puede verse que un controlador integral (Ki) disminuye el tiempo de

crecimiento, aumenta tanto el sobrepico como el tiempo de establecimiento, y elimina el error de

estado estable. Para el sistema dado, la funcin de transferencia de lazo cerrado con la adicin

del controlador ser:



34

Establecemos Kp = 30, y Ki =70. Las modificaciones en el archivo script seran las siguientes:

// Inclusion de un controlador PI

Kp=30;

Ki=70;

num=poly([Kp Ki],"s","coeff");

den=poly([Ki 20+Kp 10 1],"s","coeff");



plot2d(t,y);

El grafico obtenido:

Se ha reducido la ganacia proporcional (Kp) debido a que el controlador integrativo tanbien

reduce el tiempo de crecimiento y aumenta el sobrepico al igual que el controlador proporcional

(doble efecto). La respuesta de arriba muestra como el controlador integral elimino el error en

estado estable.

Controlador Proporcional, Integrativo y Derivativo

Ahora, trabajaremos sobre el controlados PID propiamente dicho. La funcin de transferencia

de lazo cerrado, en este caso ser:



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Luego del proceso de ensayo y error (fcilmente implementable gracias a SCILAB), las

ganancias Kp=350, Ki=300, y Kd=50 proveen la respuesta deseada. Para verificar esto, incluya

las siguientes lineas en el archivo:

// Inclusion de un controlador PDI

Kp=350;

Ki=300;

Kd=50;

num=poly([Ki Kp Kd],"s","coeff");

den=poly([Ki 20+Kp 10+Kd 1],"s","coeff");



plot2d(t,y);

As, se ha obtenido un sistema sin sobrepico, con rpido tiempo de establecimiento y

crecimiento, y sin error de estado estable.



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Consejos generales para el diseo de un controlador PDI

En el proceso de determinar un controlador PID con SCILAB para un sistema dado, los

siguientes pasos son tiles para obtener una respuesta deseada.

1. Obtenga la respuesta la lazo cerrado y determine las caractersticas a ser mejoradas

2. Agregue un control proporcional para mejorar el tiempo de crecimiento

3. Agregue un control derivativo para mejorar el sobrepico

4. Agregue un control integrativo para eliminar el error de estado estable

5. Ajuste cada una de las ganancias Kp, Ki, y Kd hasta que se obtenga la respuesta

deseada. Utilice para esto la tabla de referencia.

Finalmente, debe tenerse en cuenta que no es necesario implementar los 3 controladores en todo caso. Por ejemplo, sin un controlador PI ofrece una buena respuesta, no es necesario

adicionar el control derivativo. Debe mantenerse el controlador lo mas simple posible

TAREA DEL DIFs

Realizar una discusin grupal de la temtica. Finalizando con una valoracin a manera de

conclusin por escrito y entregar al docente.



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ROBOTS LEGOS

INTRODUCCIN Dada la relevancia que tiene la robtica en el mbito docente y de investigacin, y la cercana

del autor con proyectos de esa ndole, es que se ha elegido analizar y seleccionar algunas de

las herramientas Open Source que brindan apoyo al desarrollo de proyectos de robtica,

ejemplificar con algunos proyectos de la Facultad de Ciencias Fsicas y Matemticas de la

Universidad de Chile y profundizar en las variantes que determinan la aplicabilidad de licencias

Open Source en dichos proyectos.

MOTIVACIN Hoy en da el aporte de la robtica a la humanidad puede comprobarse en muchas instancias.

No slo ha sido un importante foco de investigacin por las ventajas que trae a la industria en

general, sino que tambin por ser una plataforma de apoyo a la docencia e investigacin en

Inteligencia Artificial, Visin Computacional y Reconocimiento de Patrones, Computacin

Evolucionara y reas afines.

INVESTIGACIN La Robtica puede ser considerada como un rea de investigacin relativamente nueva, por lo

cual han proliferado muchas ramas dentro de ella. Hoy existen numerosas universidades y

centros de investigacin dedicados a la innovacin en esta disciplina. En el caso especfico de

Chile hay muy buenas iniciativas pero estamos lejos de alcanzar un nivel bueno de

investigacin y avance tecnolgico [4]. Tambin podemos ver comunidades formadas en torno a

proyectos abiertos o comerciales y que las metodologas y herramientas Open Source han sido

una influencia cada vez mayor en dichas actividades [3].



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Por otra parte, los concursos que involucran enfrentar nuevos desafos en esta rea[4] han

permitido consolidar el desarrollo de la investigacin en robtica como actividad curricular

preponderante en muchas carreras tecnolgicas en las universidades.

LABORATORIO DE ROBTICA En el Laboratorio de Robtica2 (Departamento de Ingeniera Elctrica) de la Facultad de

Ciencias Fsicas y Matemticas, se encuentran en desarrollo las actividades relacionadas con

robtica de la Universidad de Chile. En l participan alumnos de pregrado, memoristas y

alumnos de postgrado.

Es en este laboratorio donde residen los proyectos Uchile1 y Uchil- Sim que sern descritos

ms adelante, y donde se delinean las futuras actividades en torno a la robtica, dentro de la

Escuela de Ingeniera y Ciencias de la Universidad de Chile.

TENDENCIAS ACTUALES Existen hoy muchas alternativas de investigacin respecto de las herramientas de software y las

piezas fsicas que permiten implementar los agentes interactuantes. Dentro del rea de

investigacin ligada a la docencia de robtica podemos encontrar dos importantes aportes por

el lado del hardware necesario, lo cual deja abierta la pregunta de qu sofware utilizar. Para

responder lo anterior se describirn algunas de las alternativas de software libre que han

brindado bastante apoyo en las reas de docencia e investigacin, respectivamente.

LEGO Mindstorms

Los kits LEGO Mindstorms3 son paquetes de piezas plsticas LEGO para la construccin fcil e

intuitiva de pequeos robots. La idea es que con el apoyo de una unidad elctrica central (RCX)

que cuenta con tres puertos de motores y tres puertos multiuso de sensores (tacto, luz y otros),

los robots puedan programarse para efectuar tareas en forma autnoma (sin control externo).

Figura 1: Un robot LEGO Mindstorms La orientacin de los LEGO Mindstorms es para nios de

entre 8 y 12 aos, por lo cual se pueden observar numerosas iniciativas donde estos robots son

considerados como una importante herramienta del docente.

Dentro de las alternativas Open Source para la implementacin de las rutinas de control de los

robots se encuentran:

legOS + NQC. leJOS + Java. legolog + Prolog.



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RoboCup La RoboCup es una organizacin sin fines de lucro que busca incentivar y organizar la

investigacin en robtica utilizando como plataforma de trabajo varias reas afines donde se

efectan concursos internacionales. El objetivo final de la RoboCup es,

Para el ao 2050, desarrollar un equipo de robots humanoides completamente autnomos que

puedan ganar ante el equipo humano campen de ftbol de ese ao.

Tan ambicioso proyecto se ha subdividido en tres reas principales: RoboCup Soccer, RoboCup

Rescue y RoboCup Junior, donde la Universidad de Chile con su equipo Uchile1 ha tenido una

participacin en la categora Four-Legged (RoboCup Soccer) desde el ao 2003.

La categora RoboCup Soccer Four-Legged consiste en realizar campeonatos de ftbol con los

robots Sony AIBO5, los cuales se asemejan a un perro pequeo. Los equipos tienen el desafo

de integrar las capacidades del robot (procesador, cmaras, comunicacin wireless, sensores y

motores) con mdulos de software que implementen la estrategia de juego de los equipos en su

totalidad.

QRIO La empresa Sony ha lanzado recientemente un robot humanoide conceptual (no est a venta)

llamado QRIO (del ingls curiosity) que busca demostrar las nuevas capacidades que se han

logrado obtener en el rea de la robtica por parte de la empresa.

Entre sus caractersticas ms generales podemos encontrar: caminar como un ser humano y

reaccionar frente a prdida de equilibrio; distinguir rostros y voces; expresar sentimientos e

ideas mediante movimientos, conversaciones y luces.

En Chile se hizo una pequea muestra de las capacidades de QRIO donde se hizo bailar cueca

a dos robots simultneamente, dando a la prensa y pblico en general una pequea muestra de

los avances se han llegado a lograr en robtica.

HERRAMIENTAS APLICADAS A continuacin se describen algunas herramientas Open Source utilizadas en distintos mbitos

de la robtica.

SPB



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La Scalable Processing Box es una plataforma de procesamiento para aplicaciones que

involucren la necesidad de interfaces de software estndar, cumpliendo requisitos tanto para la

docencia en robtica como investigaciones ms avanzadas.

Mediante la implementacin de mdulos estructurados se ha podido integrar proyectos de

distintos niveles y objetivos, bajo la posibilidad de contar con el cdigo fuente bajo una licencia

tipo Open Source. Esto ha llevado a contar con comunidades que han colaborado con mejorar y

extender el software actual, como asismimo aprovechar el trabajo y conocimiento de los

miembros de este proyecto.

KiKS KiKS es el acrnimo de KiKS is a Khepera Simulator, donde Khepera es un robot comercial

miniatura del mbito industrial con fines de experimentacin en muchas reas afines de

robtica. En este contexto se encuentra KiKS, que parti como una tesis de master para

desarrollar un software que modele y simule el comportamiento de los robots Khepera. Hoy est

disponible bajo licencia Open Source, donde su autor explica brevemente que si se hacen

modificaciones al cdigo fuente se sugiere enviarle los detalles.

TEKKOTSU

Tekkotsu que significa _framework_ provee de una plataforma de abstraccin sobre la interfaz

de software de los robots Sony AIBO, donde encontramos servicios como ruteo de eventos, el

compartir objetos C++, un formalismo de mquinas jerrquicas de comportamiento y

herramientas de comunicacin wireless entre otros.

El proyecto se enmarca dentro del objetivo de desarrollar herramientas que permitan tener

disponibles abstracciones de funcionalidades para robtica cognitiva (comportamiento y

aprendizaje).

TAREA DEL DIFs


conclusin por escrito y entregar al docente.



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DIFS No

Hasta no hace mucho tiempo el control de procesos industriales se venia haciendo de forma

cableada por medio de contactores y rels. Al operario que se encontraba a cargo de este tipo

de instalaciones, se le exiga tener altos conocimientos tcnicos para poder realizarlas y

posteriormente mantenerlas. Adems cualquier variacin en el proceso supona modificar

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CONTROLADORES PLC INTRODUCCIN

Hasta no hace mucho tiempo el control de procesos industriales se venia haciendo de forma

cableada por medio de contactores y rels. Al operario que se encontraba a cargo de este tipo

de instalaciones, se le exiga tener altos conocimientos tcnicos para poder realizarlas y

posteriormente mantenerlas. Adems cualquier variacin en el proceso supona modificar

fsicamente gran parte de las conexiones de los montajes, siendo necesario para ello un gran

esfuerzo tcnico y un mayor desembolso econmico.

En la actualidad no se puede entender un proceso complejo de alto nivel desarrollado por

tcnicas cableadas. El ordenador y los autmatas programables ha intervenido de forma

considerable para que este tipo de instalaciones se hayan visto sustituidas por otras controladas

de forma programada.

El Autmata Programable Industrial (API) naci como solucin al control de circuitos complejos

de automatizacin. Por lo tanto se puede decir que un API no es ms que un aparato

electrnico que sustituye los circuitos auxiliares o de mando de los sistemas automticos. A l

se conectan los captadores (finales de carrera, pulsadores, etc...) por una parte, y los

actuadores (bobinas de contactores)



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fsicamente gran parte de las conexiones de los montajes, siendo necesario para ello un gran

esfuerzo tcnico y un mayor desembolso econmico.

En la actualidad no se puede entender un proceso complejo de alto nivel desarrollado por

tcnicas cableadas. El ordenador y los autmatas programables ha intervenido de forma

considerable para que este tipo de instalaciones se hayan visto sustituidas por otras controladas

de forma programada.

El Autmata Programable Industrial (API) naci como solucin al control de circuitos complejos

de automatizacin. Por lo tanto se puede decir que un API no es ms que un aparato

electrnico que sustituye los circuitos auxiliares o de mando de los sistemas automticos. A l

se conectan los captadores (finales de carrera, pulsadores, etc...) por una parte, y los

actuadores (bobinas de contactores, lmparas, peque os receptores, etc...) por otra.

A da de hoy los inconvenientes se han hecho nulos, ya que todas la carreras de ingeniera

incluyen la automatizacin como una de sus asignaturas. En cuanto al costo tampoco hay

problema, ya que hay autmatas para todas las necesidades y a precios ajustados.

Los PLC's se introdujeron por primera vez en la industria en 1960 aproximadamente. La razn

principal de tal hecho fue la necesidad de eliminar el gran costo que se produca al reemplazar

el complejo sistema de control basado en rels y contactores. Bedford Associates propuso algo

denominado Controlador Digital Modular (MODICON, MOdular DIgital CONtroler) a un gran

fabricante de coches. Otras compaas propusieron a la vez esquemas basados en ordenador,

uno de los cuales estaba basado en el PDP-8. El MODICON 084 result ser el primer PLC del

mundo en ser producido comercialmente.

El problema de los rels era que cuando los requerimientos de produccin cambiaban tambin

lo haca el sistema de control. Esto comenz a resultar bastante caro cuando los cambios

fueron frecuentes. Dado que los rels son dispositivos mecnicos y poseen una vida limitada se

requera una estricta manutencin planificada. Por otra parte, a veces se deban realizar

conexiones entre cientos o miles de rels, lo que implicaba un enorme esfuerzo de diseo y

mantenimiento.

Los "nuevos controladores" deban ser fcilmente programables por ingenieros de planta o

personal de mantenimiento. El tiempo de vida deba ser largo y los cambios en el programa

tenan que realizarse de forma sencilla. Finalmente se impona que trabajaran sin problemas en



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entornos industriales adversos. La solucin fue el empleo de una tcnica de programacin

familiar y reemplazar los rels mecnicos por rels de estado slido.

A mediados de los 70 las tecnologas dominantes de los PLC eran mquinas de estado

secuenciales y CPU basadas en desplazamiento de bit. Los AMD 2901 y 2903 fueron muy

populares en el Modicon y PLC's A-B. Los microprocesadores convencionales cedieron la

potencia necesaria para resolver de forma rpida y completa la lgica de los pequeos PLC's.

Por cada modelo de microprocesador haba un modelo de PLC basado en el mismo. No

obstante, el 2903 fue de los ms utilizados.

Las habilidades de comunicacin comenzaron a aparecer en 1973 aproximadamente. El primer

sistema fue el bus Modicon (Modbus). El PLC poda ahora dialogar con otros PLC's y en

conjunto podan estar aislados de las mquinas que controlaban. Tambien podan enviar y

recibir seales de tensin variables, entrando en el mundo analgico. Desafortunadamente, la

falta de un estndar acompaado con un continuo cambio tecnolgico ha hecho que la

comunicacin de PLC's sea un maremagnum de sistemas fscicos y protocolos incompatibles

entre si. No obstante fue una gran decada para los PLC's.

En los 80 se produjo un intento de estandarizacin de las comunicaciones con el protocolo MAP

(Manufacturing Automation Protocol) de General Motor's. Tambin fue un tiempo en el que se

redujeron las dimensiones del PLC y se pas a programar con programacin simblica a travs

de ordenadores personales en vez de los clsicos terminales de programacin. Hoy da el PLC

ms pequeo es del tamao de un simple rel.

Los 90 han mostrado una gradual reduccin en el nmero de nuevos protocolos, y en la

modernizacin de las capas fsicas de los protocolos ms populares que sobrevivieron a los 80.

El ltimo estndar (IEC 1131-3) intenta unificar el sistema de programacin de todos los PLC en

un nico estndar internacional. Ahora disponemos de PLC's que pueden ser programados en

diagramas de bloques, lista de instrucciones y texto estructurado al mismo tiempo.

Los PC estn comenzando a reemplazar al PLC en algunas aplicaciones, incluso la compaa

que introdujo el Modicon 084 ha cambiado al control basado en PC. Por lo cual, no sera de

extraar que en un futuro no muy lejano el PLC desaparezca frente al cada vez ms potente

PC, debido a las posibilidades que los ordenadores pueden proporcionar.



44

Veamos un tpico circuito de automatismos. Un arrancador Estrella/Tringulo con temporizador.

La figura 1 muestra como es la tcnica cableada. Por una parte tenemos el circuito de fuerza,

que alimenta el motor, y por otra el circuito auxiliar o de mando, que realiza la maniobra de

arranque de dicho motor.



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Partes de un autmata programable

La estructura bsica de cualquier autmata es la siguiente:

o Fuente de alimentacin o CPU o Mdulo de entrada o Mdulo de salida o Terminal de programacin o Perifricos.

Respecto a su disposicin externa, los autmatas pueden contener varias de estas secciones

en un mismo mdulo o cada una de ellas separadas por diferentes mdulos. As se pueden

distinguir autmatas Compactos y Modulares.

Fuente de alimentacin

Es la encargada de convertir la tensin de la red, 220v c.a., a baja tensin de c.c, normalmente

24 v. Siendo esta la tensin de trabajo en los circuitos electrnicos que forma el Autmata.

CPU

La Unidad Central de Procesos es el autntico cerebro del sistema. Se encarga de recibir las

ordenes, del operario por medio de la consola de programacin y el modulo de entradas.

Posteriormente las procesa para enviar respuestas al mdulo de salidas. En su memoria se

encuentra residente el programa destinado a controlar el proceso.

Modulo de entradas

A este mdulo se unen elctricamente los captadores (interruptores, finales de carrera,

pulsadores,...).

La informacin recibida en l, es enviada a la CPU para ser procesada de acuerdo la

programacin residente.



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Captadores pasivos

Captadores Activos

Se pueden diferenciar dos tipos de captadores conectables al mdulo de entradas: los Pasivos

y los Activos.

Los Captadores Pasivos son aquellos que cambian su estado lgico, activado - no activado, por

medio de una accin mecnica. Estos son los Interruptores, pulsadores, finales de carrera, etc.

Los Captadores Activos son dispositivos electrnicos que necesitan ser alimentados por una

tensin para que varen su estado lgico. Este es el caso de los diferentes tipos de detectores

(Inductivos, Capacitivos, Fotoelctricos).

Muchos de estos aparatos pueden ser alimentados por la propia fuente de alimentacin del

autmata.

El que conoce circuitos de automatismos industriales realizados por contactores, sabr que

puede utilizar, como captadores, contactos elctricamente abiertos o elctricamente cerrados

dependiendo de su funcin en el circuito. Como ejemplo podemos ver un simple arrancador

paro/marcha (Fig 5). En l se distingue el contacto usado como pulsador de marcha que es

normalmente abierto y el usado como pulsador de parada que es normalmente cerrado.

Sin embargo en circuitos automatizados por autmatas, los captadores son generalmente

abiertos.

El mismo arrancador paro/marcha realizado con un autmata es el de la figura 6. En l se ve

que ambos pulsadores y el rel trmico auxiliar son abiertos.



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Modulo de salidas

El modulo de salidas del autmata es el encargado de activar y desactivar los actuadores

(bobinas de contactores, lmparas, motores peque os, etc).

La informacin enviada por las entradas a la CPU, una vez procesada, se enva al mdulo de

salidas para que estas sean activadas y a la vez los actuadores que en ellas estn conectados.

Segn el tipo de proceso a controlar por el autmata, podemos utilizar diferentes mdulos de

salidas.

Existen tres tipo bien diferenciados:

A rels.

A triac.

A transistores.



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Mdulos de salidas a rels

Son usados en circuitos de corriente continua y alterna. Estn basados en la conmutacin

mecnica, por la bobina del rel, de un contacto elctrico normalmente abierto.

Mdulos de salidas a triacs

Se utilizan en circuitos de corriente continua y corriente alterna que necesiten maniobras de

conmutacin muy rpidas

Se utilizan en circuitos de corriente continua y corriente alterna que necesiten maniobras de

conmutacin muy rpidas.

Mdulos de salidas a Transistores a colector abierto

El uso del este tipo de mdulos es exclusivo de los circuitos de c.c. Igualmente que en los de

Triacs, es utilizado en circuitos que necesiten maniobras de conexin/desconexin muy rpidas.



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La forma de conectar los actuadores a los mdulos de salidas, depender del tipo de mdulo

utilizado. Estos son algunos ejemplos:

Terminal de programacin

El terminal o consola de programacin es el que permite comunicar al operario con el sistema.

Las funciones bsicas de ste son las siguientes:

Transferencia y modificacin de programas.

Verificacin de la programacin.

Informacin del funcionamiento de los procesos.



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Como consolas de programacin pueden ser utilizadas las construidas especficamente para el

autmata, tipo calculadora o bien un ordenador personal, PC, que soporte un software

especialmente diseado para resolver los problemas de programacin y control.

Terminal de programacin porttil

Terminal de programacin compatible PC

Perifricos

Los perifricos no intervienen directamente en el funcionamiento del autmata, pero sin

embargo facilitan la labor del operario.

Los ms utilizados son:

Grabadoras a cassettes.

Impresoras.

Cartuchos de memoria EEPROM.

Visualizadores y paneles de operacin OP

Panel de Operacin

Conexin de un visualizador a un autmata



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Lenguajes de programacin

Cuando surgieron los autmatas programables, lo hicieron con la necesidad de sustituir a los

enormes cuadros de maniobra construidos con contactores y rels. Por lo tanto, la

comunicacin hombre-maquina debera ser similar a la utilizada hasta ese momento. El

lenguaje usado, debera ser interpretado, con facilidad, por los mismos tcnicos electricistas

que anteriormente estaban en contacto con la instalacin. Estos lenguajes han evolucionado en

los ltimos tiempos, de tal forma que algunos de ellos ya no tienen nada que ver con el tpico

plano elctrico a rels..

Los lenguajes ms significativos son:

Lenguaje a contactos. (LD)

Es el que ms similitudes tiene con el utilizado por un electricista al elaborar cuadros de

automatismos. Muchos autmatas incluyen mdulos especiales de software para poder

programar grficamente de esta forma.

Lenguaje por lista de instrucciones. (IL)

En los autmatas de gama baja, es el nico modo de programacin. Consiste en elaborar una

lista de instrucciones o nemnicos que se asocian a los smbolos y su combinacin en un

circuito elctrico a contactos. Tambin decir, que este tipo de lenguaje es, en algunos los casos,

la forma ms rpida de programacin e incluso la ms potente.



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GRAFCET. (SFC)

Es el llamado Grfico de Orden Etapa Transicin. Ha sido especialmente diseado para

resolver problemas de automatismos secuenciales. Las acciones son asociadas a las etapas y

las condiciones a cumplir a las transiciones. Este lenguaje resulta enormemente sencillo de

interpretar por operarios sin conocimientos de automatismos elctricos.

Muchos de los autmatas que existen en el mercado permiten la programacin en GRAFCET,

tanto en modo grfico o como por lista de instrucciones.

Tambin podemos utilizarlo para resolver problemas de automatizacin de forma terica y

posteriormente convertirlo a plano de contactos.

Plano de funciones. (FBD)

El plano de funciones lgicas, resulta especialmente cmodo de utilizar, a tcnicos habituados a

trabajar con circuitos de puertas lgicas, ya que la simbologa usada en ambos es equivalente.



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El autmata TSX17-10

Al ser este el modelo inferior de toda la gama TSX, nos hace tener un autmata programable

econmico, de gran potencia y adems ideal para utilizarlo con fines didcticos.

Antes de pasar a describir el lenguaje de programacin empleado, es necesario conocer su

estructura externa y sus caractersticas elctricas.

Caractersticas

El TSX17 es un mini-autmata de tipo compacto. La CPU, fuente de alimentacin, seccin de

salidas, y seccin de entradas, estn incluidas en el mismo mdulo.

La consola de programacin es externa.



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La conexin de cartuchos EEPROM se hace directamente en el alojamiento reservado para ello

en el propio autmata.

Todas las conexiones se hacen a travs de dos tiras de bornes fcilmente recambiables en

caso de deterioro mecnico o elctrico.

La alimentacin puede estar comprendida entre 110-240 v.

Posee una salida de 24 v en c.c. aprovechable para conectar captadores tanto pasivos como

activos.

Las 8 salidas a rels (todo o nada) son libres de tensin.

Las 12 entradas digitales son activadas por los 24 voltios de c.c. que entrega la fuente de

alimentacin del propio autmata. Tambin son digitales.

El mantenimiento de la memoria RAM, de 8k octetos, se hace por una pila de litio con duracin

de un a o.

Es posible expandir las posibilidades del autmata por medio del conector de 9 pins situado en

el frontal del aparato.

La sujecin al armario elctrico se puede realizar fcilmente por carril DIN.

El panel de leds frontal, que permiten comprobar el estado de Entradas y Salidas, es fcilmente

recambiable.

Estructura del TSX17-10

Como se indic en el punto anterior, el autmata es de estructura compacta. Fuente de

alimentacin, seccin de E/S y CPU se encuentran incluidas en el mismo mdulo. Su aspecto

exterior corresponde al de la figura:



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La conexin de captadores/actuadores a las entradas/salidas del autmata se realiza de la

siguiente forma:



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Posibilidades de expansin

El TSX17-10 aun siendo el benjamn de toda la familia de autmatas de Telemecanique,

permite su asociacin a otros mdulos de E/S, digitales (todo o nada) y analgicos. La nica

condicin que ha de cumplir es que no sea superado un nmero de 2 extensiones.

El mdulo inicial ser el M0, la primera extensin M1 y la segunda extensin M2 (Fig. xx).

Tenderemos esto muy en cuenta en el momento de elaborar los programas.

Terminal de programacin TSX T317

Aunque el objetivo de este documento no es dar a conocer el uso del la consola de

programacin, se va a representar grficamente su forma fsica y el acceso a los diferentes

mens que sta nos permite.



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Accesos a los diferentes modos de programacin y control con el terminal T317

El siguiente esquema muestra las diferentes funciones soportadas por la consola de

programacin y la forma de acceder a.

Unin TSX17 PC

Nuestro autmata puede aprovechar la potencia de los ordenadores personales para su

programacin.

La unin TSX17 / PC se realiza con un Interface que convierte los protocolos RS232 a RS485.

Este Interface lo distribuye Telemecanique con la referencia TSX 17 ACC8, siendo necesario

adems el kit de conexiones TSX 17 ACC11.



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Como software se utiliza un mdulo de programacin, por lista de instrucciones, especialmente

diseado por Telemecanique.

TAREA DEL DIFs


conclusin por escrito o exposicin y entregar al docente.

El controlador de tres terminos3. Las caracteristicas de los controladores P, I, y DProblema EjemploRespuesta de lazo abierto al escalonControl ProporcionalControl Proporcional - DerivativoControl Proporcional IntegrativoControlador Proporcional, Integrativo y DerivativoConsejos generales para el diseo de un controlador PDI

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