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Bloque que ejecuta la sintonía automática de un controlador PID discreto. A partir las variables de entrada, calcula un controlador PID o PI a través de el método de los relés. Este bloque también implementa el controlador obtenido u otro que el usuario desee.

 

 

Representación Ladder

 

 

 

Estructura del Bloque

 

Tabla 1

 

 

Operación

 

El funcionamiento del bloque PID2 se divide en dos partes: la de Control y la de Sintonía Automática.

La variable Tune es la que define el modo de operación. Siempre que Tune = 0, el sistema opera en modo de control, con los valores de las ganancias definidas por el usuario, de la misma forma que el bloque PID.

La parte de control, es exactamente igual al bloque PID, vea en el Help del PID.

 

Cuando Tune recibe algún valor distinto de 0, se inicia el proceso de sintonía automática. Algunas reglas deben ser obedecidas para que la sintonía pueda ocurrir. Se presentarán en la secuencia.

 

 

La Sintonía Automática

Para la Sintonía Automática se utiliza el Método de los Relés que se basa en la obtención de la ganancia crítica y período crítico, que pueden ser utilizados para obtener las ganancias del controlador PID a través de diversas reglas de sintonía: Ziegler-Nichols, Ciancone-Marlin, Tyreus- Luyben, ITAE Mínimo, entre otras.

Durante el proceso de sintonización, el control es apagado y un "relé" pasa a determinar la salida del controlador (Output), como figura a continuación.

 

Al iniciar, el relé (Output) pasa al valor y después de un período la salida (Feedback) empieza a aumentar. En el momento en que la salida se vuelve superior al valor del setpoint + histéresis, el relé conmuta para y así sucesivamente, conforme la figura abajo

 

Siendo el valor de la variable manipulada (Output) estabilizada en el punto de operación, tenemos que

No caso de la Figura acima,

De la curva de resta obtenida se retiran los parámetros necesarios para obtener el controlador.

 

Criterios para que la sintonía sea efectuada

Para que la sintonía automática pueda ser realizada adecuadamente, dos criterios necesitan, obligatoriamente, ser obedecidos:

1) colocar el sistema en el punto de operación que se desea calibrar (la diferencia debe ser menor que el 20%);

2) la variable , que es la variable manipulada, no puede estar presentando oscilación mayor que el 20%;

OBS: se puede utilizar el modo Manual del bloque para alcanzar el punto de operación sin grandes oscilaciones (a través de la variable ).

Paso a paso para ejecutar la sintonía

1) debe iniciarse con el valor cero;

2) Definir un valor para . Se recomienda un valor inicial del 10% del valor de la variable manipulada () que alcanzó el punto de consigna del sistema;

Ex: Suponiendo que para estabilizar en el punto de operación = 12.3. En este caso, utilizar

3) Definir un valor inicial para . Este valor debe ser ligeramente mayor que el ruido presente en el sistema. Se puede utilizar un valor inicial del 2% del valor del Setpoint si no se conoce el ruido;

Ex: para un = 60.0, utilizar

4) Definir un valor en milissegundos () para . Este valor depende del sistema que se está aplicando el bloque. Los sistemas más lentos necesitarán un mayor tiempo. Debe ser suficiente para que al menos 10 ciclos del relé sean completos, aunque con 5 ciclos el sistema generalmente ya se estabiliza;

5) Colocar el sistema en el punto de operación. Si se ha realizado un pre-control, se puede aplicar. Otra opción es utilizar el modo manual y variar la entrada hasta que el sistema se estabilice en el punto de operación, es decir, lo más cerca posible de ;

6) Habilitar la sintonía eligiendo el tipo de control (PI o PID y la regla usada) a través de la variable , conforme Tabla 2;

7) La salida se indicará el estado del proceso de sintonía automática, conforme Tabla 9. Al final del proceso, la salida recibirá el valor 8 si la calibración se efectúa con éxito y las salidas , y se actualizarán con los valores obtenidos en el proceso de sintonía.

Tabla 2

 

Tabla 3

Los métodos de Tyreus-Luyben se recomiendan para sistemas con la constante de tiempo dominante con respecto al retraso del transporte. Los métodos de Ciancone-Marlin se recomiendan para sistemas con gran retraso en el transporte. El método ITAE mínimo es para situaciones intermediarias.

Se recomienda para sintonías iniciales o para usuarios sin mucha familiaridad con el método de los relés, el uso de la forma automática 1 o 2 para , dejando que el sistema opte por la forma más adecuada.

Después de la sintonización, el método se puede cambiar haciendo que un nuevo controlador se calcula sin realizar de nuevo el proceso de sintonía, ya que los datos necesarios se almacenan internamente. Esto permite que otros métodos sean fácilmente experimentados.

Para que una nueva sintonía se haga, debe recibir el valor cero primero.

 

Diagrama de Flujo del Bloque

 

N/D

 

 

Ejemplo en Ladder

 

 

 

 

Ejemplo en ST

 

 El siguiente ejemplo muestra las instrucciones para aplicar el ejemplo anterior en el lenguaje ST.