2.2 Control-Station

Control Station 3.7 para Windows

Software para  Análisis y Entrenam Entrenamiento iento en Control de Procesos Procesos

Guía de Uso para Control de Procesos   A!o "##$ "##$

ntroducci%n  Al iniciar el software se presenta la pantalla principal tal como se o&ser'a en la fi(ura ). En la *ue se pueden distin(uir tres m%dulos+

 Estudio de Casos ,-Case Studies/  0erramientas de 1ise!o ,-1esi(n tools/  Procesos a 2edida ,-Custom Process/

i(ura ). Pantalla inicial del Control Station

 A continuaci%n se descri&irán las posi&ilidades *ue presentan cada uno de los m%dulos. Casos de estudio: Este m%dulo fue desarrollado para el entrenamiento y estudio de la dinámica de procesos clásicos de la industria como+ 4an*ues en serie *ue drenan por (ra'edad. 4an*ue de &om&eado. ntercam&iador de calor. 5eactor tan*ue a(itado con camisa ,uno o 'arios en serie/. Procesos con 'arios tan*ues en serie y paralelo. Columna de destilaci%n. En cada uno de estos procesos pueden manipularse las 'aria&les del proceso en lazo abierto mediante la aplicaci%n de una funci%n escal%n6 pulso6 sinusoidal o rampa. a forma en *ue reaccionan otras 'aria&les del proceso6 tam&i8n llamada -respuesta del proceso6 puede almacenarse en un arc9i'o o imprimirse. Estos datos pueden ser lue(o utili:ados para estudios de modelado y a;uste de controladores 9aciendo uso del m%dulo 1esi(n tools. • • • •

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Procesos a medida: Este &lo*ue permite implementar la ar*uitectura de un proceso y su controlador para una especificaci%n dada. Pueden o&tenerse simulaciones para la:os de control simple o m
Paseo por el Control Station: Casos de estudio y herramientas de diseño en lazo abierto. 4omaremos como e;emplo el caso de de los tan*ues en serie con drena;e por (ra'edad. Cli*u8e en Casos de estudio6 y lue(o en Gravity Drained Tanks6 aparece la pantalla mostrada en la fi(ura ".

i(ura ". Pantalla de Case Studies>Gra'ity drained tan?s.

Una 'e: *ue la simulaci%n 9a comen:ado6 notar *ue la pantalla está compuesta por un (rafico del proceso6 un (ráfico de monitoreo de 'aria&les6 un men< desple(a&le y una &arra de 9erramientas. El (ráfico de monitoreo superior re(istra la medida de la 'aria&le del proceso *ue para este caso es el ni'el de lí*uido en el tan*ue inferior. El (ráfico de monitoreo superior

re(istra la salida del controlador *ue en este caso manipula el caudal de entrada *ue alimenta al tan*ue superior. 2ue'a el mouse so&re los íconos de la &arra de 9erramientas y lea las diferentes funciones disponi&les. Estos permiten mane;ar las funciones del relo; para la simulaci%n6 redimensionar los e;es de los (ráficos6 'er e imprimir los resultados6 (ra&ar y editar los resultados6 detener y comen:ar la simulaci%n6 ir 9acia modulo del Control Station. El (ráfico del proceso tam&i8n tiene al(unos casilleros6 distin(ui&les por su fondo &lanco6 *ue pueden ser acti'ados y permiten cam&iar 'alores. En el caso *ue estamos 'iendo estos son+ la salida del controlador6 la pertur&aci%n *ue puede tener el caudal &om&eado y el 'alor impuesto al controlador de ni'el C. Por lo tanto6 para reali:ar los ensayos de simulaci%n se puede acceder por tres 'ías+ el men< desple(a&le6 cli*ueando en los iconos o en las áreas &lancas del (ráfico del proceso y tam&i8n6 usando el &ot%n derec9o del 2ouse so&re las 'aria&les a modificar. Para comen:ar a (uardar los datos en un arc9i'o puede ir a File/Save data to file o al icono de la &arra de 9erramientas6 como lo indican los círculos de la fi(ura ". El primer paso en el dise!o del controlador es (enerar y recopilar los datos de la dinámica del proceso. El mismo comando para (uardar los datos de la simulaci%n se usan para detener la ad*uisici%n de datos cuando se completa la e=periencia. Se de&e empe:ar (uardando los datos desde el estado estacionario inicial en un arc9i'o llamado -demo.dat. Use las opciones de la 'elocidad de (uardado ,stora(e rate/ y reinicie el relo; ,@ero cloc?/. Una 'e: *ue la recopilaci%n de datos comen:% ,note *ue en la parte inferior i:*uierda de la pantalla aparece en un rectán(ulo con fondo ro;o el nom&re del arc9i'o/6 cam&ie la salida del controlador para for:ar la dinámica del proceso. Puede cam&iar el 'alor de la salida6 por e;. 1e 7# a 7B6 lue(o &a;arlo a B y 'ol'erlo al 7#. ue(o deten(a el (uardado de datos cuando se complete la e=periencia para lo cual de&e cli*uear en - Stop saving data y pausar la simulaci%n ,cli*uear en Pause/. En el (ráfico superior de la fi(ura 3 se o&ser'a c%mo se altera el ni'el de lí*uido en el se(undo tan*ue al reali:ar las modificaciones mencionadas.

i(ura 3. Simulaci%n del comportamiento del sist ema ante cam&ios en el caudal de alimentaci%n.

Con los datos de la dinámica del proceso (uardados en el arc9i'o -demo.dat6 el pr%=imo paso para dise!ar el controlador es a;ustar los datos a un modelo usando6 en este caso6 un modelo compuesto por un primer orden con una demora. Para ello de&en ir a

Navigate  y seleccionar Design tools como lo indica la fi(ura D. Aparecerá la pantalla de la fi(ura B.

i(ura D. ndicaciones para reali:ar la modeli:aci%n de la dinámica del proceso.

i(ura B. Pantalla *ue aparece al seleccionar Design tools.

Para lle'ar a ca&o el a;uste6 de&e a&rir el arc9i'o en el *ue se 9an (uardado los datos de la simulaci%n. Para eso se de&e cli*uear en el icono Open o ir a File/ Open Data File. Al a&rir el arc9i'o6 los datos de&en eti*uetarse como se muestra en la fi(ura . Se de&en eti*uetar tres 'aria&les para poder 9acer un a;uste adecuado. En este caso la 'aria&le manipulada es la salida del controlador y el eti*uetado está &ien como se presenta pero podría 9a&er sido la

'aria&le de pertur&aci%n si se tratara de otro caso. En ese caso6 se de&ería seleccionar la eti*ueta y arrastrarla a la columna *ue corresponde. Una 'e: 9ec9o el eti*uetado dar F.

i(ura . ista del arc9i'o y eti*uetado de 'aria&les.

Para o&tener un a;uste adecuado es esencial *ue el proceso comience a recopilar datos estando en estado estacionario y *ue los primeros datos *ue est8n en el arc9i'o correspondan al estado estacionario inicial.

i(ura 7. Selecci%n del modelo de a;uste.

 Al cerrar el arc9i'o de datos6 se 'uel'e a la pantalla de Design tools y entonces se de&e seleccionar el modelo de a;uste como lo muestra la fi(ura 7. ue(o cli*uear en Start fitting. Un contador muestra la suma del cuadrado de los errores *ue de&e disminuir si el modelo a;usta &ien. En caso contrario6 de&e detenerse el a;uste. Si el a;uste es adecuado se muestra 8ste en un (ráfico ;unto con los datos. Un &uen a;uste ,en amarillo6 fi(ura $/ de&ería superponerse a los datos del proceso ,en &lanco/. El operador de&e decidir si 8ste es adecuado o no utili:ando su criterio. Además se o&ser'an los parámetros de a;uste ,en casilleros de fondo &lanco/. Estos pueden ser modificados y 'er c%mo influyen en el a;uste.

i(ura $. Grafico de los datos y su a;uste.

 Al cerrar el arc9i'o de datos6 se 'uel'e a la pantalla de Design tools y entonces se de&e seleccionar el modelo de a;uste como lo muestra la fi(ura 7. ue(o cli*uear en Start fitting. Un contador muestra la suma del cuadrado de los errores *ue de&e disminuir si el modelo a;usta &ien. En caso contrario6 de&e detenerse el a;uste. Si el a;uste es adecuado se muestra 8ste en un (ráfico ;unto con los datos. Un &uen a;uste ,en amarillo6 fi(ura $/ de&ería superponerse a los datos del proceso ,en &lanco/. El operador de&e decidir si 8ste es adecuado o no utili:ando su criterio. Además se o&ser'an los parámetros de a;uste ,en casilleros de fondo &lanco/. Estos pueden ser modificados y 'er su influencia en el a;uste. Con Plot Options ,fi(ura H/ se puede imprimir el (ráfico y reali:ar cam&ios como cam&iar los títulos de los e;es6 la escala de los e;es6 las (rillas etc. Al cerrar la pantalla de a;uste6 se muestra una ta&la ,fi(ura )#/ en el *ue fi(uran los parámetros del modelo del proceso ;unto con los a;ustes de los posi&les controladores a ser usados.

i(ura H. mpresi%n y presentaci%n de los resultados o&tenidos despu8s del a;uste.

i(ura )#. Parámetros del modelo y a;uste de los controladores posi&les a implementar.