El control PID (Proporcional Integral Derivativo) es un dispositivo o instrumento que se utiliza a nivel industrial para regular diferentes parámetros como la presión, el flujo, la temperatura, la velocidad, etc. Estos reguladores se utilizan con frecuencia y son independientes de los operarios, ya que trabajan con los valores fijados para estos parámetros.
En esta guía, hablaremos del funcionamiento del controlador PID a través de su diagrama de bloques. A su vez, cubriremos todos los beneficios, usos y funcionamiento del controlador PID. También aprenderás cómo hacer un diagrama de bloques del controlador PID mediante diferentes métodos.
En este artículo
Parte 1. ¿Qué es un Controlador PID?
El controlador PID es un dispositivo esencial que se utiliza para controlar o mantener diferentes parámetros en torno a los valores establecidos por el operador. Se utiliza para controlar varios propósitos, como mezclar productos químicos en la proporción correcta, hacer fluir agua en un contenedor con valores establecidos, mantener la temperatura de una máquina o de una habitación cerrada a un valor específico, etc. El controlador PID utiliza un bucle de retroalimentación para detectar los valores actuales y establecidos de este parámetro, y proporciona un resultado favorable para el proceso.
Contar con estos controladores a nivel industrial es muy útil, ya que reduce la carga de trabajo del operador La mayoría de los electrodomésticos también utilizan estos controladores, pero en tamaños más pequeños. Además, muestran los valores digitales de estos parámetros.
¿Por qué usar un diagrama de bloques del controlador PID?
Un diagrama de bloques para el controlador PID ofrece diferentes beneficios. Se utiliza para visualizar la metodología de funcionamiento del sistema y ayuda a los ingenieros a entender el propósito del sistema, lo que les permite mejorarlo si es necesario realizar cambios.
Un diagrama de bloques nos puede ayudar a identificar los componentes utilizados en una máquina o dispositivo. Nos permite saber si los componentes que hemos usado cumplen con nuestros requisitos o no. También ayuda a encontrar irregularidades en un dispositivo.
Los diagramas de bloques son muy útiles en la electrónica, el desarrollo de software, hardware, etc. Nos ayudan a identificar problemas técnicos y a ahorrar mucho tiempo.
Parte 2. Diagrama de Bloques para el Controlador PID
Aquí se muestra el diagrama de bloques del Controlador PID.
El diagrama de bloques del controlador PID muestra su funcionamiento en un sistema de lazo cerrado. En un controlador de lazo cerrado, la eficiencia del trabajo es sobresaliente. En cambio, en un sistema de lazo abierto, el sistema funciona durante un tiempo específico y no se enfoca en los resultados deseados.
Por ejemplo, cuando encendemos una secadora, ésta funciona durante un periodo de tiempo y se apaga después de que el tiempo haya terminado, sin importar si la ropa está seca o no. En una secadora de lazo cerrado, se establece un sensor para verificar si hay humedad en la ropa. Si aún queda humedad, la secadora no se detiene. Cuando la ropa esté completamente seca, la secadora se detiene y proporciona el resultado esperado (ropa seca).
El Controlador PID combina tres términos básicos: Proporcional, Integral y Derivativo. Por lo tanto, el dispositivo tiene tres modos. Vamos a revisarlos uno por uno.
Respuesta Proporcional (P)
Como se muestra en el diagrama de bloques del Controlador PID, el valor Proporcional (P) es el valor del error, conocido generalmente como error en estado estacionario. Cuando este valor es grande, el resultado será grande y el sistema se comportará de manera anormal. Por lo tanto, un controlador proporcional por sí solo no satisface nuestras necesidades.
Respuesta Integral (I)
El controlador de respuesta integral mantiene el error en estado estacionario lo más bajo posible. La acción integral continúa hasta que este error sea cero y el resultado sea el mismo valor que establecemos para nuestro parámetro.
Respuesta Derivativa (D)
Este controlador tampoco se utiliza solo. El controlador integral reduce el error en estado estacionario a cero, pero siempre hay un error constante a altas velocidades. El controlador derivativo mantiene este error constante bajo control y ajusta el valor del resultado al valor establecido, eliminando cualquier tipo de error constante.
Parte 3. ¿Cómo hacer un diagrama de bloques para un controlador PID en EdrawMax?
Los diagramas de bloques ofrecen un gran valor a los ingenieros al permitirles conocer los detalles de un sistema. Se utilizan para numerosos beneficios, desde entender un sistema hasta implementar mejoras. Los diagramas de bloques para controladores PID se pueden dibujar mediante dos métodos.
Método 1: Comenzar desde cero
En este método, se necesita dibujar todos los componentes por uno mismo. Es un método sencillo—solo se tiene que arrastrar y soltar los elementos en el lienzo. Se pueden encontrar todos los símbolos y ecuaciones necesarias para completar el diagrama. Vamos a abordar este método.
A continuación, algunos pasos que se necesitan para dibujar un diagrama de bloques:
Paso 1: Descargar EdrawMax y abrirlo. Hacer click en Nuevo > Diagrama de Bloques.
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Paso 2: Encontrarás símbolos y componentes en el lado izquierdo de la pantalla. Verifica si todos los componentes necesarios están disponibles para dibujar tu diagrama.
Paso 3: Arrastra los componentes o bloques desde la barra de símbolos hacia el lienzo.
Paso 4: Nombra todos los bloques y colócalos de manera simétrica.
Paso 5: Dibuja líneas de relación entre los bloques y otros componentes.
Paso 6: Añade colores a los bloques y elementos en el diagrama de bloques.
Paso 7: Añade un fondo para mejorar el diseño. Puedes usar tu propio fondo o los fondos disponibles en EdrawMax.
Has completado el diagrama. Es de lo más sencillo que puede haber.
Método 2: Comenzar con una plantilla
Una plantilla facilita tu trabajo. No necesitas arrastrar y soltar componentes; lo único que debes hacer es realizar cambios en la plantilla ya proporcionada y agregar sus valores y etiquetas para crear tu propio diagrama. Solo debes seguir estos pasos:
Paso 1: Abre EdrawMax, haz clic en Plantillas, y escribe "diagramas de bloques" en la barra de búsqueda.
Paso 2: Verás muchas muestras de diagramas de bloques para elegir.
Paso3: Elige un diagrama y haz clic en Usar inmediatamente.
Paso 4: Usa esa plantilla y crea tu diagrama de bloques en minutos.
Eso es todo. Puedes editar esta plantilla y hacer cambios de acuerdo a tus requerimientos.
Parte 4. Funcionamiento y aplicaciones del controlador PID
El controlador PID funciona en un lazo cerrado y mantiene de manera precisa los valores de los parámetros establecidos. Existen varias aplicaciones de estos controladores PID. Vamos a revisar algunas de ellas.
- En industrias donde se necesitan temperaturas muy altas para fundir materias primas, los controladores PID son de gran ayuda. Es difícil mantener la temperatura del horno y la temperatura requerida para los materiales en el resultado final. En estos casos, el controlador PID entra en acción y ayuda a alcanzar la temperatura requerida. El calor se detecta a través de un ventilador, y se aplica una señal fotovoltáica (PV) a través del controlador PID. Se aplica una señal de PV y un controlador derivativo estabiliza el calor del horno y de los materiales requeridos en el resultado final.
- Los controladores PID se utilizan en sistemas de flujo de agua, control de pH y control de velocidad.
- Las empresas farmacéuticas utilizan controladores PID para mantener la temperatura de los medicamentos a determinados niveles.
- La humedad también se controla mediante controladores PID en lugares como fábricas de alimentos, donde necesitan una temperatura óptima para conservarlos.
Conclusión
Los controladores PIDen dispositivos útiles que ayudan a mantener la temperatura, presión, flujo, velocidad y humedad. También se utilizan en electrodomésticos más pequeños. Hemos desarrollado todo lo relacionado con los controladores PID mediante sus diagramas de bloques. Estos diagramas de bloques ofrecen más beneficios y ayudan a comprender y modificar el modelo cuando sea necesario.
Si necesita hacer diagramas de bloques para tus sistemas, es más fácil dibujarlos usando EdrawMax. Puedes encontrar plantillas y todos los elementos necesarios para hacer esos diagramas. Así que pruébalo y disfruta de una experiencia única.
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