Continuando con el ejemplo de simulación de temperatura del tanque, hoy vamos a programar un Control PID de temperatura con Tia Portal 18 sencillo que sea capaz de controlar la válvula proporcional de entrada, para mantener el tanque o sistema de control en una temperatura dada. Vamos a ello.

Paso 1: Variable de control y de proceso

Lo primero es tener claro, que variables conforman el sistema y sobre cual tengo que actuar para modificar el comportamiento de la temperatura:

• Temperatura del tanque: será la temperatura en el interior del tanque, la cual queremos regular.
• Temperatura deseada o SP: temperatura a la que queremos que esté nuestro tanque.
• Válvula proporcional de entrada: será aquella sobre la que actuamos, para modificar el fluido de intercambio de calor con nuestro tanque.

Paso 2: Añadir PID en proyecto de TIA Portal

Para este ejemplo he usado TIA Portal 18 y un PLC simulado (1515-2PN) en PLC SIM Advanced V5.0.

• Agregamos el PID Compact (Objeto tecnológico) al nuestro proyecto. En este caso usaremos el “Compact” por sencillez, aunque existe también para este tipo de aplicaciones, el PID específico de temperatura, que nos permite mayor parametrización, como regulación de frío y calor.

• Agregamos nuestro PID al OB30 “Cycle interrupt”: Dado que los cálculos del PID pueden afectar al ciclo de scan principal (OB1), ponemos el PID en este otro OB.
• Vinculamos nuestras 3 variables como se ve en al imagen. El uso de las entradas y salidas “_PER”, se puede hacer en el caso de que las variables sean porcentuales directamente. En nuestro caso la entrada es temperatura por lo que usamos la opción por defecto.

Paso 3: Parametrización

El PID contiene una serie de parámetros, que nos permiten modificarlo en función de nuestras necesidades. Podemos modificar las entradas y salidas que usamos (input/Input_Per), límites del PID, parámetros del PID( Kp, Kd, Ki), etc.

En nuestro caso vamos a hacer la puesta en marcha con la herramienta que proporciona TIA Portal, y no tocaremos estos parámetros, dejando al Auto-tune que haga su trabajo.

Paso 4: Puesta en marcha

Ha llegado el momento de regular el sistema. Nos encontramos con que lo tenemos todo perfectamente preparado, nuestra sonda lee bien, nuestra válvula está probada y responde y ya solo queda preparar el sistema para que regule en automático la válvula para conseguir nuestra temperatura deseada (Set Point) en el tanque.

• Abrimos la ventana de puesta en marcha del PID:

• Nos ponemos online y comenzamos el muestreo: veremos que se empiezan a ver valores en al gráfica de nuestra temperatura. Pero aun no esta funcionando el PID

• Deshabilitamos el modo manual: para que pueda funcionar todo en auto. Es importante dejar siempre deshabilitado este checkbox.

• Tuning mode: cuando vamos a ajustar nuestro PID, existen dos opciones.
  • Pretuning: cuando el valor deseado esta muy lejos del valor actual, se usa esta función para acercarnos a la zona objetivo.
  • Fine tuning: lo utilizamos cuando ya estamos cerca del Set point.

• Ajustamos el sistema: una vez hecho todo lo anterior, vamos a ajustar los parámetros del PID para una temperatura dada (en el programa), en este caso 30ºC. Y pulsaremos el botón de Start Fine Tuning.
  • El sistema empezará a ajustarse, abriendo y cerrando la válvula para encontrar sus parámetros de Kp, Ki y Kd.
  • Este proceso puede tardar más si el sistema tiene mucho retardo o inercia, como grandes volúmenes de fluido.
  • SYSTEM TUNED!! en este punto ya habrá encontrado sus parámetros

En este punto es importante aclarar, que un PID ajusta el comportamiento del sistema entorno a un punto de trabajo. Es decir, regulamos los parámetros para que lo ajuste bien, cuando estamos en una zona concreta.
P ej: si el rango de temperatura del tanque es de 0-100ºC, y lo regulamos entorno a 30ºC porque va a ser nuestro SP mas común, se ajustará muy bien a temperaturas cercanas a 30ºC, pero lo hará peor cuanto más se aleje de ella.

Paso 5: Comprobamos los valores

Nos debemos asegurar que estos valores se queden cargados en el PLC y que los valores de arranque sean siempre estos, para evitar que cuando reiniciemos el PLC los perdamos.

Conclusiones

• Facilita puesta en marcha: Realizar el control PID de temperatura con Tia Portal facilita mucho la puesta en marcha de nuestros sistemas
• No es infalible: para sistemas con mucha inercia o donde tenemos que regular indirectamente a través de otro sistema, debemos usar PID en cascada. La regulación en estos casos, es bastante más compleja.