SOLUCIÓN DE CUESTIONARIO DE CONTROL AUTOMÁTICO
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Responda Verdadero (V) o Falso (F) según corresponda:
1.
Un elemento de control final es aquel que regula el suministro de material y/o energía para afectar el valor deseado del proceso……………………………………………………………………….……..( V ) Lógica de relay es una representación del programa en forma normalmente empleada para los elementos de maniobra……………………………………………………………………………………….……( F ) Un contacto normalmente abierto está representado por un par de contactos de relay que está cerrado, cuando la bobina de relay no está activada………………………………………………………..……( F ) Una variable de perturbación es cualquier variable de proceso que tiene una influencia sobre el valor de la variable controlada…………………………………………………………………………..……..( V ) Pulsadores son aparatos de maniobra clasificados como interruptores con retroceso…………...…….( V ) Una grabadora o un registrador de cuadro muestra los parámetros con relación a otro parámetro del proceso……………………………………………………………………………………………...…..( F ) La capacidad es aquella parte del proceso que se opone al flujo de material……………………...…..( F ) El proceso de leer los inputs, ejecutar el programa y actualizar los outputs se conoce como scan (scaneo)…………………………………………………………………………………………...…….( V ) Módulo es un tubo al vacío que cuenta con una pantalla de observación…………..…………….……( F ) Backplane es un ensamblaje de hardware utilizado para almacenar dispositivos o aparatos del PLC…………………………………………………………………………………………………..…( F ) Mando es un parámetro de entrada que influye sobre los parámetros de salida…………………..( V ) Análisis en tiempo real se encuentra en función de unidades de tiempo………………………….( V ) Los dispositivos de enchufe son aparatos de maniobra con piezas no montadas conjuntamente que sirven para la unión o la interrupción………………………………………………………………………( V ) Calibración es un procedimiento de comparación entre lo que indica el instrumento y lo que debería indicar…………………………………………………………………………………………………( V ) Proceso continuo es aquel que tiene material y/o energía fluyendo intermitentemente…………..( F ) Setpoint es un valor no deseado en un sistema de control………………………………………...( F ) Los valores de las variables de carga siempre permanecen fijos………………………………….( F ) Se dice que un rung de la escalera desenergiza un output o un bloque cuando existe continuidad lógica en un rung……………………………………………………………………………………………….( F ) La simbología de contacto constituye una manera muy simple de expresar la lógica de control en términos de símbolos que son utilizados en esquemas de control de relay……………………….( V ) En un relé de tiempo on-delay al cerrar un interruptor, se energiza el elemento de operación del relé de tiempo y a partir de este momento empieza a correr el tiempo de retardo…………………………( V )
2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20.
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Escoja la respuesta correcta:
1.
La variable de carga se clasifica en: a) Variable de Proceso y Variable de Suministro b) Perturbaciones y Set Point c) Carga Mayor y Carga Menor
2.
Un sistema de memoria de un PLC está compuesto por: a) Memoria Ejecutiva y Memoria Aplicativa
b) Memoria de Módulo y Memoria de Hardware c) Memoria de Respaldo y Memoria de Información 3.
Tiempo muerto es: a) Tiempo requerido para que el material y/o energía viaje de un punto a otro b) Tiempo que dura todo el proceso. c) Tiempo que se demora en salir cada producto.
4.
Los criterios más importantes utilizados en procesos son: a) Control Industrial, Seguridad y Proceso. b) Instrumentación, Calidad y Producción. c) Seguridad, Producción y Estándares de Medio Ambiente.
5.
Los parámetros de procesos más comúnmente medidos en una planta de procesamiento son: a) Flujo, Nivel, Temperatura y Presión. b) Energía, Potencia, Nivel y Resistencia. c) Caudal, Tiempo, Trabajo y Corriente.
6.
Al colocar un controlador en posición automático dentro de un circuito de control hará que: a) Se abra el circuito. b) Se cierre el circuito. c) No afecte al circuito.
7.
Los elementos principales de un simple circuito de control son: a) Fuente de Energía, Operador y Aparato del Otro Extremo. b) Flujo de Material, Aparatos de Maniobra y Medida. c) Proceso, Medición, Elemento de Control Final y Controlador.
8.
En el Análisis de Sistema de Control encontramos técnicas matemáticas las cuales son: a) Análisis en Tiempo Muerto, Análisis de Periodo. b) Análisis del Sistema, Análisis por etapas. c) Análisis en Tiempo Real, Análisis de Frecuencia y Análisis de Laplace Transform.
9.
El aparato de programación más utilizado en la industria es: a) Tubos de Rayos Catódicos. b) Computador Personal. c) Mini-programadores.
10. Un CPU de un PLC está compuesto por: a) Procesador, Sistema de Memoria y Fuente de Energía del Sistema b) Chasis, Procesador y Chips.
c) Programador, Fuente de Voltaje, Scaneo. 11. Los dígitos que utiliza el sistema octogonal son: a) 0, 1 b) 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0 c) 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 12. El bit menos significativo es: a) El dígito que representa el valor más pequeño en un byte o palabra. b) El bit que representa el valor más pequeño en un dígito. c) El bit que representa el valor más pequeño en un byte o palabra. 13. Un diagrama en escalera sirve para: a) Representar sistemas de control con lógica de relay. b) Indicar las etapas de un proceso. c) Representar los relés de tiempo. 14. Ejemplos de aparatos de input ON/OFF: a) Luz piloto, control de relay, bocina. b) Botón accionador, switch limitante, switch selector. c) Botón accionador, switch de proximidad, bocina. 15. Ejemplos de aparatos de output ON/OFF: a) Luz piloto, válvula selenoide, bocina. b) Botón accionador, switch limitante, contactos del cronómetro. c) Luz piloto, válvula selenoide, switch selector. 16. Los dígitos que utiliza el sistema hexadecimal son: a) 0, 1 b) 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 c) 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F 17. Los dígitos que utiliza el sistema decimal son: a) 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 ,7, 8, 9 b) 0, 1 c) 1, 2, 3, 4, 5, 6 ,7, 8, 9, 10 18. Los dígitos que utiliza el sistema binario son: a) 0, 1 b) 1, 2 c) 0, 1, 2
19. Lenguaje de máquina es un programa escrito en: a) Hexadecimal. b) BCD c) Binario 20. El contactor es un dispositivo designado a: a) Conmutar la corriente en uno o más circuitos eléctricos. b) Almacenar la corriente en uno o más circuitos eléctricos. c) Cerrar o interrumpir la corriente en uno o más circuitos eléctricos. •
Responda las siguientes preguntas:
1.
Defina los siguientes términos: -
2.
Variable controlada: Es la variable de proceso que va a ser controlada en un valor específico a través de un set point. Variables de Proceso: Es la propiedad física, química o eléctrica de un material. Disturbance: Es el cambio que se produce en la variable de carga.
Escriba con sus palabras en qué consiste un esquema de control feedback. El esquema de control feedback es un sistema de tipo correctivo que realiza una relación entre una variable de proceso y una variable manipulada, modifica la manipulada para que cambie la variable de control, por lo tanto se basa en el resultado de la variable controlada.
3.
Diferencie entre los esquemas de control de feedback y feedforward. El esquema de control feedback realiza una comparación entre una variable de proceso y una variable manipulada, modifica la manipulada para que cambie la de control, por lo tanto se basa en el resultado de la variable controlada. El esquema de control feedforward actúa sobre la variable de carga y la variable manipulada, si se llega a dar una perturbación actúa inmediatamente antes de que exista una desviación.
4.
Diferencie entre las técnicas de análisis en tiempo real, de frecuencia y análisis de Laplace transform, usadas en el estudio de los sistemas de control. El análisis en tiempo real, la respuesta ante una perturbación es en función de unidades de tiempo real, apenas sucede se registra, en el análisis de frecuencia, por otra parte, es en función de unidades de frecuencia que se obtienen en el esquema de proceso y permite averiguar gran cantidad de respuestas en tiempo real. En el análisis Laplace Transform se transforma un problema en el dominio del tiempo en un problema en el dominio de la frecuencia por lo tanto sirve como análisis del régimen transitorio en circuitos descritos por más de dos ecuaciones diferenciales.
5.
Indique los elementos dinámicos de un sistema de control. Inercia, Capacidad, Resistencia y Tiempo Muerto.
6.
Indique con sus palabras la definición de control. El control es el conjunto de métodos y maneras de controlar el comportamiento de un aparato, máquina o sistema eléctrico. También se puede definir como el sistema que controla el arranque, parada, dirección de movimiento, aceleración, velocidad y retraso del miembro móvil.
7.
Explique brevemente en qué consiste la instrumentación. Se considera a la Instrumentación como el grupo de elementos que sirven para medir, convertir, transmitir, controlar o registrar variables de un proceso con el fin de optimizar los recursos utilizados en éste.
8.
Indique 4 razones de la importancia de implementar un control automático en un proceso industrial. -
9.
Es a menudo necesario para asegurar la seguridad del personal de la planta, el público y el equipo de la planta. Podría ser requerido para asegurarse de que las regulaciones ambientales para efluentes y emisiones sean observadas. Algunos procesos son absolutamente imposibles de operar manualmente. Es necesario para optimizar un proceso y poder reducir los costos operativos y por lo tanto los precios de venta.
Defina los siguientes términos aplicados en control industrial: -
-
Fusible: Aparatos de maniobra destinados a desconectar automáticamente un circuito eléctrico, al rebasarse una determinada intensidad de corriente. Interruptor: Aparato de maniobra para la conexión, desconexión, o cambio de circuitos, en forma voluntaria o automática, en las cuales todas las piezas que sirven para la unión o la interrupción están fijamente montadas sobre una base común. Contactos Auxiliares: Tienen las funciones de autoalimentación, señalización y enclavamientos en circuitos auxiliares de control.
10. Defina los siguientes términos aplicados en PLC. -
Unidad de Procesamiento Central: Es la parte del controlador programable que controla las actividades del sistema, incluyendo la interpretación y la ejecución de las instrucciones programadas. Memoria: Representa la parte del controlador programable donde se almacenan información e instrucciones, ya sea de manera temporal o semi-permanente. Dirección: Un valor alfanumérico que identifica precisamente el lugar donde la información es almacenada. Palabra: El número unitario de dígitos binarios (bits) utilizados en un momento dado por el CPU, al realizar una instrucción o al operar con información.
11. El Diagrama de Tubería e Instrumentación (P&ID) deberá definir ampliamente la tubería, el equipo y la instrumentación como para poder estimar los costos y subsecuente diseño, construcción, operación, así como la modificación del proceso. 12. La calidad o cantidad del producto producido mediante cualquier proceso depende del valor y comportamiento de las variables del proceso que tienen una influencia sobre el producto.
13. Escriba la representación BCD de los números decimales del 0 al 10 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 14. Indique la representación BCD del número decimal 4579 0100 0101 0111 1001 4 5 7 9 15. Indique la representación decimal del número BCD 0010 0110 0100 0011 2 6 4 3 0010 0110 0100 0011 16. Grafique los símbolos de:
17. Identificar los siguientes códigos literales de instrumentación: -
LLH: Luz Piloto. HV: Válvula Manual o de Mano. FCV: Válvula Controladora de Flujo. TIC: Indicador Controlador de Temperatura.
18. En el siguiente diagrama, un intercambiador de calor de Shell y tube E-367 está siendo usado para calentar el glicol. El vapor es el medio de calentamiento. Un lazo de control de temperatura es mostrado usando símbolos de instrumento ISA. A partir del diagrama determine lo siguiente:
(a) La variable controlada: Temperatura de Salida del Glicol. (b) La variable manipulada: Flujo de Entrada del Glicol. (c) dos cargas mayores en el proceso: Temperatura de Salida del Glicol y Flujo de Entrada del Glicol. (d) dos cargas menores en el proceso: Temperatura del Shell y Composición del Glicol. 19. Realice un diagrama de control para un encendido secuencial de tres focos en la secuencia L1, L2 y L3, y apa gad o L3, L2 y L1
20. Realizar un diagrama de control que cuando se pulse primero P1 y luego P2 se active una luz y cuando se pulse primero P2 y luego P1 se active una alarma.
DEBER PRIMERA PARTE Defina lo siguiente. • Variable controlada: la variable de proceso que va a ser controlada en un valor específico, por ejemplo: un set point, se denomina la variable controlada. Otros nombres que se usan a veces para esta variable particular son los de variable medida o variable de proceso. • Variable manipulada: La variable manipulada es el suministro de material o energía al proceso, de modo que a veces se denomina variable de suministro. También se puede decir que es la acción de una variable de carga sobre la variable controlada • Variable de carga: a veces llamada una variable de Perturbación, es cualquier variable de proceso que tiene una influencia sobre el valor de la variable controlada. . Los valores de las variables de carga no pueden ser fijos, estos pueden cambiar en cualquier cantidad de diferentes maneras, y en cualquier momento, sin dar ningún previo aviso. • Disturbance: Un cambio en la variable de carga se denomina disturbance o an upset. Desde el punto de vista de la teoría de control, el control automático de un proceso es requerido debido a disturbances.
• Tiempo muerto: Es el tiempo requerido para que el material y/o energía viaje desde un punto a otro. Un ejemplo de un proceso dominado por el tiempo muerto es una banda transportadora • Capacidad: Es aquella parte de un proceso que se resiste al cambio. Capacidad que tiene el proceso de almacenar material • Proceso continuo: Un proceso continuo tiene un flujo ininterrumpido de material y/o energía a través de él. El proceso puede operar las 24 horas de un día, 7 días a la semana, 52 semanas al año. Es apagado solamente para mantenimiento o por razones de seguridad. Un ejemplo de un proceso continuo es una bomba que forza líquido hacia abajo por una tubería. • Variable de proceso: En general se puede definir una variable de proceso como una propiedad física, química o electricidad de un material. • Determinación de modelos del proceso: Para la determinación de modelos de proceso si requieren análisis tales como: -‐
Análisis en tiempo real
-‐
Transformada de Laplace
-‐
Análisis de frecuencia
2 Refiérase a la Fig. 8, en la cual se muestra un separador de gas-‐líquido. El flujo hacia el proceso ‘A’ está bajo un esquema de control de flujo. La presión en el separador es mantenida permitiendo que los gases de exceso, que no toma el proceso ‘A’, vayan al proceso ‘B’.
(a) Para los tres lazos de control señalados, identifique las variables controladas y manipuladas. Lazo de control 1 Variable controlada: Tasa de flujo de salida del gas en la válvula. Variable manipulada: caudal del fluido al pasar por el transmisor indicador de caudal Lazo de control 2
Variable Controlada: Presión en la válvula al final del proceso b Variable manipulada: presión en el control indicador de presión PIC 304 Lazo de control 3 Variable controlada: flujo del fluido en la válvula al final del proceso Variable manipulada: nivel indicado en el transmisor indicador de nivel LIT 306 (b) Para cada uno de los tres lazos señalados, identifique una variable de carga mayor y una variable de carga menor. Lazo de control 1 V. de carga mayor: caudal que pasa por el transmisor indicador V. de carga menor: temperatura del fluido al momento que pasa por el relé Lazo de control 2 V. de carga mayor: Presión del fluido mostrada en el PI 305 V. de carga menor: Temperatura ambiente Lazo de control 3 V. de carga mayor: nivel del fluido que existe en el separador V. de carga menor: Temperatura ambiente (c)
A partir del diagrama, identifique un ejemplo de inercia, capacidad y resistencia.
INERCIA: fluido que circula por la tubería de cada proceso CAPACIDAD: Volumen del separador gas-‐líquido RESISTENCIA: válvula al final del proceso c
3 Refiérase a la Fig. 9 en la cual se muestra un sistema de suministro de aceite caliente. El calentador H-‐405 calienta el aceite caliente para ser usado por un número de usuarios; por ejemplo: los rehervidores, en una planta. (a) Para los cuatro lazos de control señalados, identifique las variables controladas y las manipuladas. Lazo de control 1 Variable controlada: temperatura del fluido en el transmisor indicador de temperatura. Variable manipulada: temperatura a la que se calienta el aceite en el calentador Lazo de control 2
Variable controlada: temperatura del fluido al salir Variable manipulada: caudal que pasa por el transmisor indicador de flujo Lazo de control 3 Variable controlada: la temperatura del fluido que va al rehervidor v306 Variable manipulada: flujo que pasa por la válvula FV 260 Lazo de control 4 Variable controlada: temperatura de los fluidos que salen de la columna V 310 Variable manipulada: volumen de fluidos en la columna V-‐310 (b) Para cada uno de los cuatro lazos de control señalados, identifique una variable de carga mayor y una variable de carga menor. Lazo de control 1 V. de carga mayor: temperatura del horno V. de carga menor: diámetro de la tubería dentro del horno Lazo de control 2 V. de carga mayor: densidad y volumen del fluido que circula por los indicadores V. de carga menor: temperatura del ambiente Lazo de control 3 V. de carga mayor: volumen de fluido que va a los rehervidores V. de carga menor: temperatura que pierden los fluidos en las tuberías (c) A partir del diagrama, identifique un ejemplo de inercia, capacidad, resistencia y tiempo muerto.
Inercia: movimiento del aceite al salir del horno. Capacidad: volumen de aceite que calienta el horno Resistencia: los fluidos que van por las tuberías antes y después del horno Tiempo muerto: momento en que los fluidos se encuentran dentro del horno 4 Diferencie entre las técnicas de análisis en tiempo real, de frecuencia y análisis de Laplace transform, usadas en el estudio de los sistemas de control. En el análisis en tiempo real la respuesta del esquema de proceso y/o de control ante una disturbance es desarrollada en términos de tiempo real; por ejemplo, en unidades de segundos, minutos u horas. Una de las ventajas del análisis en tiempo real es que la respuesta del sistema de control es determinada en unidades de tiempo real. Las técnicas de análisis de frecuencia tratan la respuesta del esquema del proceso y/o control ante una disturbance en unidades de frecuencia; por ejemplo: ciclos por unidad de tiempo. A partir de la técnica de análisis de frecuencia una gran cantidad de respuestas en tiempo real puede ser averiguada. Una de las grandes desventajas de la técnica de frecuencia es que muchos esquemas para control de procesos no pueden ser colocados intencionalmente en oscilación para poder hacer pruebas en planta. 5
Diferencie entre los esquemas de control de feedback y feedforward.
En el control de feedback, se hace una medición de la variable controlada. La medición es comparada con el valor deseado; por ejemplo: el setpoint, para la variable controlada. El control de feedback es un tipo de esquema de tanteo = trial-‐and-‐error. Si el ajuste es demasiado grande, el exceso = overshoot del setpoint resulta y otra corrección debe hacerse en la dirección opuesta. Si el ajuste es demasiado pequeño. El control de feedback es por lo tanto incapaz de lograr un control perfecto debido a que se basa en un error. el control de feedforward opera sobre el valor de las variables de carga y el valor deseado de la variable controlada. El control feedforward requiere de un conocimiento considerable del comportamiento del proceso debido a que el concepto depende de un cálculo matemático.
El control de feedforward da como resultado correcciones más rápidas que el control de feedback debido a que el control de corrección de feedforward comienza tan pronto como se detecta una disturbance de carga, no después de que la disturbance ha causado que la variable controlada se desvíe del setpoint Consecuentemente el control de feedforward se usa en combinación con el control de feedback.
SEGUNDA PARTE
(a) Para cada uno de los bloques funcionales del circuito de control, identifique los instrumentos, las funciones de los instrumentos, o el equipo, contenido en cada bloque. El bloque controlador contiene: Controlador indicador de Flujo FIC-‐309 Controlador indicador de nivel LIC-‐306 Controlador indicador de presión PIC-‐304 El bloque de medición contiene: Transmisor indicador de Flujo FIT-‐309 Transmisor indicador de nivel LIT-‐306 Transmisor indicador de presión PIT-‐304 El bloque del proceso contiene: Separador de gas-‐liquido V-‐300 (b)
Identifique las técnicas de transmisión de señales que se utilizan en la figura.
-‐transmisor FIT-‐309 hacia el controlador FIC-‐309 -‐controlador FIC-‐309 hacia el I/P FY
- transmisor PIT-‐304 hacia el controlador PIC-‐304 -‐ controlador PIC-‐304 hacia el I/P PY -‐ transmisor LIT-‐306 hacia el controlador LIC-‐306
