Instrumentación y control de procesos
SOFTWARE DE SIMULACIÓN Y DE CONTROL DE PROCESOS (LVPROSIM), MODELO 3674
DESCRIPCIÓN GENERAL El Software de simulación y de control de procesos (LVPROSI (LVP ROSIM) M) permite la capacitación capacitación asistida asistida por po r computadora en el campo del control y la simulación de procesos genéricos. Con este software basado en Windows ® , los estudiantes diantes pueden pueden simular un proceso genérico para ajustar las constantes de tiempo, tiempo muerto, ganancia del proceso y constante de tiempo de la perturbación. Asimismo, los estudiantes tienen la posibilidad de emplear el software para simular la dinámica y regulación r egulación de un
proceso en el Equipo didáctico en control de procesos, modelo 3521, de Lab-Volt. LVPROSIM ofrece una amplia selección de experimentos preconfigurados. Un Editor de experimentos permite modificar los existentes existentes o adicionar otros otr os nuevos. nuevos . Desde el menú principal es posible seleccionar seleccionar una serie de exámenes exámenes pre-programados. pre-programa dos. Los Lo s exámenes exáme nes definidos definidos por el usuario también se pueden crear con el Editor de exámenes. Ambos editores se pueden proteger con una contraseña a fin de que sólo el profesor tenga acceso a los mismos.
(732) 938-2000 / 800-LAB-VOLT, FAX: (732) 774-8573, E-MAIL:
[email protected] (418) 849-1000 / 800-LAB-VOLT, FAX: (418) 849-1666, E-MAIL:
[email protected] INTERNET: http: //www.labvolt.com
SOFTWARE DE SIMULACIÓN Y DE CONTROL DE PROCESOS (LVPROSIM) MODELO 3674 Con la Interfaz E/S, modelo 9065, los estudiantes también pueden utilizar el software para realizar el Control supervisor y adquisición de datos (SCADA), así como el Control digital directo (DDC) de un proceso real. La instrumentación virtual incluye un controlador proporcional, integral y derivativo (PID), un registrador de tendencias y un generador de funciones. Por ejemplo, LVPROSIM puede utilizarse para realizar el control de
procesos involucrados en los siguientes equipos didácticos1 de Lab-Volt: Equipo didáctico en control de procesos, modelo 3521 Procesos de temperatura/caudal, modelo 3522 Control de procesos de presión, caudal y nivel, modelo 6090-1 Control de proceso de temperatura, modelo 6090-2
Características de simulación
Función Examen
Cuando se utiliza en el modo Simulación, LVPROSIM ofrece dos modelos de proceso: el Simulador de procesos genéricos y el Simulador del Equipo didáctico en control de procesos (modelo 3521):
En el modo Simulación, esta función permite al estudiante tomar dos niveles de exámenes con elección de respuestas, a partir de preguntas de temas predefinidos o de preguntas propuestas por el profesor. El profesor puede activar o desactivar la realimentación para el estudiante durante el examen. La realimentación muestra al estudiante ciertas pistas y la cantidad de intentos que llevó a cabo para responder correctamente a una pregunta. El estudiante puede evaluar los resultados de su examen empleando la función Evaluador de examen.
Simulador de un proceso genérico El simulador de un proceso genérico proporciona una simulación simplificada con el fin de introducir los conceptos básicos del control de procesos. El proceso se puede configurar como de primer o de segundo orden, con tiempo muerto o sin él y es posible configurar la perturbación como de primer orden. El proceso y la perturbación tienen ganancia variable.
Simulador del Equipo didáctico en control de procesos (modelo 3521) Una representación gráfica del Equipo didáctico en control de procesos, modelo 3521, permite que el estudiante simule las diferentes perillas e interruptores de control manejadas por el ratón. Dado que es posible ejecutar el simulador del Equipo didáctico en control de procesos en tiempo real o acelerado, los estudiantes pueden obtener los resultados de sus experimentos más rápidamente.
Figura 1. Examen característico con elección de respuestas .
SCADA y DDC de procesos reales Para realizar el Control supervisor y adquisición de datos (SCADA) y el Control digital directo (DDC) de procesos reales, LVPROSIM presenta la siguiente implementación virtual: un controlador PID, un registrador de tendencias y un generador de funciones. Además, LVPROSIM incluye un controlador con autoajuste y funciones de adquisición de datos para permitir la implementación de técnicas avanzadas de control de procesos.
1
Controlador PID El controlador PID utiliza un algoritmo ideal no interactivo. El intervalo de muestreo es seleccionable por el usuario. Una función de extracción de la raíz cuadrada permite la linealización de la señal variable medida. La acción del controlador (directa/inversa) también es seleccionable por el usuario. Una función seguidora de la referencia permite la transferencia suave entre los modos de control manual (lazo abierto) y automático (lazo cerrado). Las constantes de ajuste proporcional
Para obtener información detallada sobre estos equipos didácticos, consulte las hojas de especificaciones de Lab-Volt para los números de modelo aplicables.
(P), integral (I) y derivativo (D), se pueden mostrar en ventanas separadas, al igual que la contribución individual de cada término sobre la salida final del controlador. El controlador PID también contiene una función de autoajuste, así como las capacidades de modelado del sistema FOPDT (primer orden más tiempo muerto).
Registrador de tendencias El registrador de tendencias se puede utilizar para mostrar las siguientes variables: punto de referencia; señal de salida; señales de las secciones en modo proporcional, integral y derivativo del controlador; las variables medidas y controladas y la señal de salida del generador de funciones. Un botón de pausa se puede emplear para detener el registrador de tendencias en cualquier momento. El registrador se puede desplazar hacia atrás y hacia adelante en el tiempo, con un rastreo automático del tiempo durante dicho desplazamiento. El tiempo de actualización de la pantalla, que corresponde al intervalo de muestreo de LVPROSIM, es seleccionable por el usuario. Una función para guardar datos permite el almacenamiento en disco de los datos utilizados para trazar todas las variables. Estos datos se pueden importar dentro de un programa de hojas de cálculo para el análisis detallado y la medición exacta de las características del proceso.
Generador de funciones
Características de la adquisición de datos A través de la adquisición continua de los datos del proceso mediante la Interfaz E/S, modelo 9065, LVPROSIM puede: Realizar el control PID digital del proceso. Usarse como el controlador primario o secundario de un lazo de control en cascada. Actuar como un simulador de procesos empleando un controlador PID externo. Usarse como un sistema de adquisición de datos de propósito general.
Figura 2. Simulación del Equipo didáctico en control de procesos, modelo 3521.
El generador de funciones puede producir una onda sinusoidal, cuadrada o triangular. Esta señal se puede utilizar como el punto de referencia del controlador, o para realizar el control manual (lazo abierto) de un dispositivo del proceso. Cuando se utiliza LVPROSIM en el modo de simulación, la señal del generador se puede usar como el punto de referencia del controlador, señal de perturbación o señal de salida del controlador (sólo en modo manual). Además, se puede superponer una señal aleatoria que simule ruido a la salida del generador.
Figura 3. Generador de funciones.
SOFTWARE DE SIMULACIÓN Y DE CONTROL DE PROCESOS (LVPROSIM) MODELO 3674 Modelo 9065 – Interfaz E/S La Interfaz E/S, modelo 9065, se requiere cuando se utiliza LVPROSIM para realizar la adquisición de datos y/o el control PID de un proceso real. Esta interfaz provee interconexión entre los dispositivos del proceso y la computadora en la que se ejecuta LVPROSIM, realizando las conversiones analógica y digital de señales. Esta interfaz tiene seis entradas analógicas, dos salidas analógicas, dos entradas digitales y dos salidas digitales. El rango de voltaje de las entradas analógicas se puede seleccionar individualmente con el uso de un selector. Los dos rangos posibles son 0-5 V cc y 0-15 V cc. El rango de voltaje de las salidas analógicas, entradas digitales y salidas digitales es 0-5 V cc. Las entradas analógicas tienen una resolución de 12 bits, mientras que la resolución de las salidas es 8 bits. Todas
las entradas y salidas se almacenan temporalmente para proteger la circuitería de adquisición de datos. La Interfaz E/S se puede conectar a la computadora en la que se ejecuta LVPROSIM mediante el cable RS232 con conector DB9 que viene incluido. Se provee además un adaptador DB9 a DB25. Esta interfaz se energiza mediante el adaptador para toma mural de 24 V ca también incluido. Una vez que la Interfaz E/S está conectada a la computadora y LVPROSIM se está ejecutando, no se requiere ninguna programación para lograr el control de procesos o la adquisición de datos.
ESPECIFICACIONES Modelo 3674 – Software de simulación y de control de procesos (LVPROSIM) Computadora personal requerida
Procesador Pentium
Sistema operativo
Windows ® 95, Windows ® 98, Windows ® NT, Windows ® 2000, Windows ® Me o Windows XP
Dispositivo de seguridad
Se requiere una llave de cerrojo para un único usuario para correr LVPROSIM
Modelo 9065 – Interfaz E/S Alimentación Entradas
120 V – 60 Hz
220 V – 50 Hz
Corriente 0,2 A
240 V – 50 Hz 0,1 A
Analógicas Seis, seleccionables individualmente; rango entre 0-5 V y 0-15 V Digitales Dos, nivel TTL
Salidas
Analógicas Dos, rango 0-5 V
Conversor Analógico/Digital
Resolución 12 bits
Digitales Dos, nivel TTL Conversor Digital/Analógico Características físicas
Resolución 8 bits Dimensiones (Al x An x P) 95 x 140 x 160 mm (3,7 x 5,5 x 6,3 pulg.) Peso neto 1,4 kg (3,1 lb)
MATERIAL PEDAGÓGICO NROS. PARA PEDIDOS 2
Manuales del estudiante Equipo didáctico en control de procesos de temperatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30416-02 Fundamentos del control de procesos usando el programa LVPROSIM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30884-02
Guía del profesor Equipo didáctico en control de procesos de temperatura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30416-12
2
Los números de modelos presentados se aplican a la versión española de 120 V. Otras versiones están disponibles. Consulte la sección Números para los pedidos.
TEMAS CUBIERTOS Equipo didáctico en control de procesos de temperatura (30416-02) – Control de procesos de lazo abierto – Realimentación positiva y negativa en control de procesos de lazo cerrado – Cadena de medición elemental – Características de los instrumentos de una cadena de medición elemental – Características de los procesos – Controlador de dos posiciones – Controlador proporcional – Controlador proporcional e integral – Controlador proporcional y derivativo – Controlador proporcional, integral y derivativo – Alarmas en los sistemas de control de procesos – Detección y reparación de fallas
Fundamentos del control de procesos usando el programa LVPROSIM (30884-02) Introducción al control de procesos – Control en lazo cerrado
Dinámica del proceso – Curva de reacción de un proceso de primer orden – Respuesta en frecuencia de un proceso de primer orden – Curva de reacción de un proceso de segundo orden – Respuesta en frecuencia de un proceso de segundo orden
Modo de control proporcional e integral – Respuesta en lazo abierto de un controlador PI – Respuesta en frecuencia de un controlador PI – Control proporcional e integral
Modo de control proporcional y derivativo – – – – –
Respuesta en lazo abierto de un controlador PD Respuesta en frecuencia de un controlador PD El controlador PID Respuesta en lazo abierto de un controlador PID Reglaje de un controlador PID
Equipo didáctico en control de procesos de temperatura – Control de procesos de lazo abierto – Realimentación positiva y negativa en control de procesos de lazo cerrado – Cadena de medición elemental – Características de los instrumentos de una cadena de medición elemental – Características de los procesos – Controlador de dos posiciones – Controlador proporcional – Controlador proporcional e integral – Controlador proporcional y derivativo – Controlador proporcional, integral y derivativo
SOFTWARE DE SIMULACIÓN Y DE CONTROL DE PROCESOS (LVPROSIM) MODELO 3674
NÚMEROS PARA LOS PEDIDOS NÚMERO DEL MODELO 9065-00
CANT. DE USUARIOS 1 5 10 15 20 25 30 35 40
120 V – 60 Hz INGLÉS 9065-10
220 V – 50 Hz
FRANCÉS ESPAÑOL INGLÉS FRANCÉS 9065-11 9065-12 9065-15 9065-16 Tabla 1. Números para los pedidos del equipamiento 120 V – 60 Hz
INGLÉS 3674-00 3674-A0 3674-B0 3674-C0 3674-D0 3674-E0 3674-F0 3674-G0 3674-H0
FRANCÉS 3674-01 3674-A1 3674-B1 3674-C1 3674-D1 3674-E1 3674-F1 3674-G1 3674-H1
240 V – 50 Hz ESPAÑOL 9065-17
220 V – 50 Hz ESPAÑOL 3674-02 3674-A2 3674-B2 3674-C2 3674-D2 3674-E2 3674-F2 3674-G2 3674-H2
INGLÉS 3674-00 3674-A0 3674-B0 3674-C0 3674-D0 3674-E0 3674-F0 3674-G0 3674-H0
FRANCÉS 3674-01 3674-A1 3674-B1 3674-C1 3674-D1 3674-E1 3674-F1 3674-G1 3674-H1
INGLÉS 9065-1A
240 V – 50 Hz ESPAÑOL 3674-02 3674-A2 3674-B2 3674-C2 3674-D2 3674-E2 3674-F2 3674-G2 3674-H2
INGLÉS 3674-00 3674-A0 3674-B0 3674-C0 3674-D0 3674-E0 3674-F0 3674-G0 3674-H0
Tabla 2. Números para los pedidos del software
INGLÉS 30416-00 30416-10 30884-00
120 V – 60 Hz FRANCÉS 30416-01 AE3 AE
ESPAÑOL 30416-02 30416-12 30884-02
INGLÉS 30416-00 30416-10 30884-00
220 V – 50 Hz FRANCÉS 30416-01 AE AE
ESPAÑOL 30416-02 30416-12 30884-02
240 V – 50 Hz INGLÉS 30416-00 30416-10 30884-00
Tabla 3. Números para los pedidos del material pedagógico
3
AE = A establecer
En reconocimiento al constante esfuer zo de Lab-Volt por cumplir con las más exigentes normas de calidad en la concepción, desar rollo, producción, instalac ión y servicio postventa de sus productos, nuestro centro de fabricación y distribución recibió la certificación ISO 9001. Lab-Volt no se responsabiliza de los errores de imprenta y se reserva el derecho de mejorar los productos en todo momento y sin aviso previo. Lab-Volt reconoce el nombre de todos los productos utilizados en este documento con las marcas registradas o de comercio de sus respectivos titulares. © Lab-Volt 2004. Todos los derechos reservados. TA92101-02 Rev. D
