Medida y control

MInstrumentación y Control Industrial

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1.- Introducción a los Sistemas de Medida y Control
1.1.- Introducción
La palabra Sistema se utiliza en muy diversas áreas, pero en todas ellas su definición podría ser: "Conjunto de dos o más elementos interconectados entre sí para formar un todo unificado que tiene por objeto realizar una o varias funciones". El Sistema de Medida y Control esaquel que realiza funciones de medición de magnitudes físicas, químicas, biológicas, … procesando estas informaciones para regular el funcionamiento del sistema físico que pretende controlar, según los datos obtenidos en el proceso de adquisición de datos y medición. Algunos ejemplos de medida a efectuar por un sistema de control pueden ser: medida de la temperatura interna de un horno, medida de laposición o del esfuerzo en un brazo robot, etc. Un esquema general para la gran mayoría de los sistemas de control se puede observar en la figura 1.1:

Actuadores

Sistema Físico a Controlar

Sensores

Amplificación y Acondicionamiento de Señal para los Actuadores

Amplificación y Acondicionamiento de Señal de los Transductores

Unidad de Control (CPU, Memoria, Almacenamiento,Comunicaciones, ...) PC,PC Industrial, PLC, Microcontrolador,...

Dispositivos Remotos
(Otras Unidades de Control, Gestión, etc.)

Interf az con los Operarios
(Teclados, Pulsadores, ...)

Dispositivos de Representación
(Alarmas, Displays, Impresoras, ...)

Figura 1.1 Esquema general de un sistema de medida y control.

Antonio Javier Barragán Piña

http://www.uhu.es/antonio.barraganInstrumentación y Control Industrial

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En primer lugar el sistema de control capta las magnitudes del sistema físico (presión, temperatura, caudal, …) mediante los Transductores (también denominados de una forma no muy exacta, Sensores). Los transductores generan una señal eléctrica que será amplificada y acondicionada para su correcta transmisión a la Unidad de Control. Para que la transmisiónsea más inmune al ruido, normalmente se hace de forma digital, lo que requiere una conversión previa Analógica/Digital. Una vez recibidos, los datos serán tratados por la unidad de control (PC, autómata programable, microcontrolador,…), que generará unas actuaciones de acuerdo con los objetivos previstos para el sistema. Ya que estas señales son de baja potencia se amplifican y envían a losActuadores. La transmisión hacia los actuadores también puede ser digital, lo que requeriría de una conversión Digital/Analógica.

1.2.- Etapas de un Sistema de Medida y Control
Las etapas fundamentales de un Sistema de Medida y Control son: 1) Transducción 2) Acondicionamiento de Señal 3) Conversión Analógica Digital 4) Transmisión de Datos 5) Procesado 6) Visualización y Registro 7) Transmisión deÓrdenes 8) Conversión Digital Analógica 9) Acondicionamiento de la Salida 10) Actuación Cada uno de los puntos anteriores supone un sistema completo que puede llegar a alcanzar una enorme complejidad. A continuación se van a describir someramente y en los temas posteriores se estudiarán más a fondo. 1.2.1) Transducción Un Transductor es aquel dispositivo que transforma una magnitud física (mecánica,térmica, magnética, eléctrica, óptica, etc.) en otra magnitud, normalmente eléctrica. Es necesario diferenciar el elemento sensor del transductor, ya que este último es un dispositivo más complejo que puede incluir un amplificador, un conversor A/D, etc. El Sensor es el elemento primario que realiza la transducción, y por tanto, la parte principal de todo transductor. La señal de salida de lostransductores suele ser eléctrica, ya que esto supone una serie de ventajas: 1) Debido a la estructura electrónica de la materia, cualquier variación de un parámetro no eléctrico de un material vendrá acompañada de la variación de un parámetro eléctrico. Escogiendo un material adecuado a cada caso, es posible realizar transductores con salida eléctrica para medir cualquier magnitud física. 2)...