Objetivo del control
Continuando con el ejemplo del simulador de temperatura del tanque, en esta segunda parte vamos a programar un control PID de temperatura en TIA Portal 18.
El objetivo es actuar sobre la válvula proporcional de entrada para mantener el tanque en una temperatura dada. La prueba se realiza con un PLC Siemens simulado en PLCSIM Advanced V5.0.
Variables de control y proceso
Antes de insertar el PID hay que tener claras las señales principales del sistema:
- Temperatura del tanque: variable de proceso que queremos regular.
- Temperatura deseada o SP: consigna a la que queremos llevar el tanque.
- Válvula proporcional de entrada: variable sobre la que actuamos para modificar el intercambio de calor.
Añadir PID Compact en TIA Portal
Agregamos un PID Compact como objeto tecnológico del proyecto. Para este ejemplo es suficiente y mantiene la configuración sencilla. TIA Portal también dispone de un PID específico de temperatura, útil cuando necesitamos más parametrización, por ejemplo regulación de frío y calor.
El PID se llama desde un OB30 Cycle interrupt. Así evitamos cargar el ciclo principal OB1 con los cálculos del regulador.
Después vinculamos las tres variables principales. En este caso usamos las entradas y salidas normales, porque la entrada del proceso es temperatura. Las señales _PER se reservan para variables porcentuales directas.
Parametrización del PID
El bloque PID permite ajustar entradas, salidas, límites y parámetros como Kp, Ki y Kd. En esta prueba usamos la herramienta de puesta en marcha de TIA Portal y dejamos que el auto-tune calcule los valores.
Nota sobre sistemas reales
En sistemas reales, y especialmente cuando hay más inercia o retardos, puede ser necesario revisar los parámetros manualmente si la puesta en marcha básica no da los resultados esperados.
Puesta en marcha y muestreo
Con la sonda leyendo correctamente y la válvula ya probada, abrimos la ventana de puesta en marcha del PID.
Nos ponemos online y comenzamos el muestreo. En la gráfica empiezan a verse los valores de temperatura, aunque el PID todavía no está regulando.
Deshabilitamos el modo manual para permitir que el control funcione en automático. Este checkbox debe quedar desactivado para que el regulador pueda actuar.
Auto-tuning del sistema
Para ajustar el PID hay dos modos principales:
- Pretuning: se usa cuando el valor deseado está lejos del valor actual.
- Fine tuning: se usa cuando el proceso ya está cerca del set point.
En este ejemplo ajustamos el sistema alrededor de 30 °C y pulsamos Start Fine Tuning. El sistema empieza a abrir y cerrar la válvula para encontrar los parámetros del regulador.
El proceso puede tardar más si el sistema tiene mucha inercia, retardo o grandes volúmenes de fluido.
Importante sobre el punto de trabajo
Un PID se ajusta alrededor de un punto de trabajo. Si el rango del tanque es de 0 a 100 °C y se ajusta alrededor de 30 °C, responderá mejor cerca de esa zona y peor cuanto más se aleje de ella.
Comprobación de valores
Después del ajuste comprobamos los valores calculados por la herramienta y nos aseguramos de cargarlos correctamente en el PLC.
Es importante que estos valores queden guardados como valores de arranque para no perder el ajuste al reiniciar el PLC.
Conclusiones
- Facilita la puesta en marcha: el asistente de TIA Portal reduce bastante el trabajo inicial para controles sencillos.
- No es infalible: en sistemas con mucha inercia, retardos grandes o regulación indirecta puede hacer falta un ajuste más fino o incluso PID en cascada.
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