InfoPLC Net ControlPID

DESARROLLO DE SISTEMAS DE
REGULACIÓN Y CONTROL
Ciclo de Grado Superior de
Sistemas de Regulación y Control
Automáticos

CONTROL PID

Apuntes preparados por José L. Redrejo
I.E.S. Santiago Apostol – Almendralejo
Dpto. de Electricidad y Electrónica

Índice:
1.- Variable de Proceso y Set Point

3

2.- Control On/Off

4

3.- PWM y tiempo de ciclo

6

4.- Control Proporcional

8

5.- ControlProporcional Derivativo PD

12

6.- Control Proporcional Integral PI

15

7.- Control Proporcional Integral Derivativo PID

19

A.- Sintonización de un control PID

22

A.1. Oscilaciones de lazo cerrado

22

A.2. Respuesta al escalón

24

Presentación y objetivos.
El presente documento tutorial tiene por objetivos :
1- Introducir algunos elementos básicos de teoría de control. (variable proceso, setpoint, etc) en forma gradual y lo más natural e
intuitiva posible.
2- Familiarizar al lector con los términos usados en la programación
de controladores PID modernos ( banda proporcional, "reset automático", etc ) de modo que pueda programar su instrumento
entendiendo cada parámetro que introduce.
3- Establecer la relación entre los términos usados en terreno por los
instrumentistas y su equivalenciaen la teoría formal de control moderno.

Los objetivos 1 y 2 son los principales, a ellos se orienta la mayor
parte del documento y puede lograrlos cualquier lector con conocimientos básicos de matemáticas, familiarizado un mínimo con
instrumentos y máquinas industriales.
El mismo no necesita leer los recuadros "NIVEL 2" .
Los recuadros NIVEL 2 son apropiados al lector con conocimientos
de cálculodiferencial (integral y derivada) y en algún momento
estarán destinados a lectores con conocimientos de teoría de control
y transformada de Laplace.
En todo caso estos son una parte mínima del texto y se incluyen solo
en atención al objetivo 3.

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2

- Desarrollo de Sistemas de Medida y Regulación

1.
Variable de
Proceso PV

Variable de proceso, Set Point y Error.

La variable medida que sedesea estabilizar (controlar) recibe el
nombre de variable de proceso ("process value") y se abrevia PV.
Un buen ejemplo de variable de proceso es la temperatura, la cual
mide el instrumento controlador mediante un termopar o una
Pt100.
Otro ejemplo de una PV puede ser un caudal (litros/minuto), este se
mide mediante algún sensor y su transductor adecuado que entreguen
una señal de 4 a 20 mAproporcional al caudal. La corriente 4 a 20
mA entra al controlador en donde se reescala a las unidades originales de la PV.
Ejemplos adicionales de PV pueden ser velocidad, presión, humedad,
etc cada una de las cuales se mide con el sensor apropiado y se
convierten comúnmente a 4...20mA para ingresar al control.
En adelante durante todo este tutorial se usará la temperatura como
ejemplo de PV por serlo más intuitivo. Esto no hace perder generalidad, pues todo lo que se hable sobre temperatura y hornos es
perfectamente análogo a sistemas de control de velocidad, presión,
etc.

Set Point SP

El valor prefijado (Set Point, SP) es el valor deseado de la variable
de proceso, es el valor al cual el control se debe encargar de mantener la PV.
Por ejemplo en un horno la temperatura actual es 155 °C yel controlador esta programado de modo de llevar la temperatura a 200°C.
Luego PV=155 y SP=200.

Error

Se define error como la diferencia entre la variable de proceso PV y
el set point SP,
E = SP - PV
En el ejemplo anterior E = (SP - PV) = (200°C - 155°C) = 45 °C.
Recuerde que el error será positivo cuando la temperatura sea menor
que el set point, PV < SP .

Pag.

3

- Desarrollo de Sistemas deMedida y Regulación

2.

El control On/Off.

Tomemos por ejemplo, el caso de un horno eléctrico. La temperatura
aumenta al activar las resistencias calentadoras mediante un contactor, gobernado a su vez por un relé dentro del controlador.
El modo de control ON/OFF es lo más elemental y consiste en
activar el mando de calentamiento cuando la temperatura está por
debajo de la temperatura deseada...