01_ _Ejemplos_Industriales

1.

1.

Ejemplos Industriales

Ejemplos Industriales ____________________________________________1

1.1. Un ejemplo industrial: Proceso de Colada Continua________________________________________________________________________ 2
1.1.1. Especificaciones de diseño _____________________________________________________________________________________________________ 12
1.1.2. Modelo_____________________________________________________________________________________________________________________ 13
1.1.3. Realimentación y predicción ____________________________________________________________________________________________________ 16
1.1.4. Una primer indicación de compromisos de diseño____________________________________________________________________________________ 17

1.2. Horno deArco Eléctrico ______________________________________________________________________________________________ 22
1.3. Objetivo ___________________________________________________________________________________________________________ 23

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1.1. Un ejemplo industrial: Proceso de Colada Continua
Presentamos un ejemplo de un problema de control industrial que, aunquesimplificado, es esencialmente un problema real.
Este ejemplo, de un proceso de colada continua, pertenece a la industria siderúrgica.
Sin embargo, como veremos, los principales elementos en la especificación de un
comportamiento deseado, el modelado, y la necesidad de dar soluciones de compromiso, son comunes a los problemas de control en general.

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Salida de las barras

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Plc Quantum
Control de

Control de

Posicion

Nivel
Setpoint
_Nivel

error_nivel
+

PI
Nivel

Setpoint
_pos

error_pos
P

+
LVDT

Berthold
Digital

LVDT
Señal_Servo
Tapon

PistonTundish

Buza

Fuente

Sensor de
Nivel

Lingotera

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Control de Nivel CC

Señal_Servo
Tapon

Placa lectora del
LVDT
Mannesmann
Rexrot

LVDT

Tundish

Piston

Servo
válvula

Placa controladora
de la servo valvula
Mannesmann
Rexrot VT-SR2

Buza

0-10v

+-10v

Plc Quantum

Sensor de
Nivel
Fuente

Berthold
Digital

4-20ma

Lingotera

Placa conformadora de
pulsos

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CONTROL AUTOMATICO DE NIVEL
CC3

PLANTA
Velocidad de
Colado
[m/s]

K_Vel

PLC

Qo
Servo
valvula+Piston

Amp_Servo
+

sp_nivel

e_nivel
+

sp_posición

Kp

e_posición

+
+

1/Ti*s
Nivel_real

Controlador de Nivel de Acero (PI)

-

Posición
Del
Tapón
LVDT

Kp

u_fuerza de
control
Salida a la
Servo_valvula

[cuentas]

K_Amp

[I]

Ksv/
(S*(Tsv*S+1))

[m^3/s]

Actuador(Tapón)

Molde

[m]

Poscion del
tapón

K_tap

+
Qi

Nivel de
acero

Kc/S

[m]

Q

[m]

Controlador de Posición del Tapón (P)
LVDT
[cuentas]

K_LVDT
Medidor de nivel

[cuentas]

K_Med
_niv

01 - Ejemplos Industriales.doc 11

1.1.1. Especificaciones de diseño
Las metas a lograr en este diseño son:
Seguridad: Claramente, el nivel del molde nunca debe correr riesgo de derramarse o
vaciarse, ya quecualquiera de las dos situaciones implicaría derramamiento de metal fundido, con consecuencias desastrosas.
Producción: Los aspectos relevantes incluyen:
Calidad del producto
Fácil Mantenimiento
Rentabilidad de la inversión

01 - Ejemplos Industriales.doc 12

1.1.2. Modelo
Para seguir adelante con el diseño del sistema de control se necesita en primer lugar entender el proceso. Típicamente, elconocimiento del proceso se cristaliza en la
forma de un modelo matemático.
Variables relevantes del proceso:

h* : nivel de acero de referencia en el molde

h ( t ) : nivel real de acero en el molde
v ( t ) : posición de la válvula

σ ( t ) : velocidad de colado
qin ( t ) : caudal de material entrante al molde
qout ( t ) : caudal de material saliente del molde

01 - Ejemplos Industriales.doc 13...