Controlador de posicionador

Tipos de controladores de posicionamiento

Un controlador de posicionamiento es útil en aplicaciones donde se necesita un control preciso de la posición de una válvula, actuador o equipo similar. Esto se debe a que la posición del equipo afecta directamente la variable de proceso que se está controlando. El equipo se utiliza en sistemas como los siguientes para lograr un posicionamiento preciso:

• Bucle de control en industrias de procesos
• Maquinaria automatizada
• Sistemas robóticos

Los diversos modelos utilizados en aplicaciones industriales se pueden clasificar en dos tipos principales:

• Controladores de posición digitales: Muchos controladores de posición modernos son digitales. Aprovechan las técnicas de procesamiento de señales digitales para controlar la posición de una carga con precisión. Los controladores de posición digitales tienen muchas ventajas, incluida una precisión y flexibilidad mejoradas. Al utilizar algoritmos digitales, se pueden implementar estrategias de control complejas para lograr un posicionamiento preciso.
• Controladores de posición analógicos: Los controladores analógicos fueron los modelos de primera generación de controladores de posición. Utilizan señales analógicas para controlar los sistemas de posicionamiento. Si bien estos controladores son más simples, todavía se utilizan en muchas aplicaciones de posicionamiento básicas.

En general, los controladores de posición también se pueden clasificar según su salida de control:

• Controladores de salida de corriente: Los controladores de salida de corriente generan una señal de control en forma de señal de corriente. Esta señal varía entre 4 mA y 20 mA. Las señales de corriente se prefieren para controlar los sistemas de posicionamiento a los que responden los actuadores eléctricos porque proporcionan una excelente relación señal-ruido. Además, las señales de corriente se pueden transmitir a largas distancias sin degradación de la señal.
• Controladores de salida de voltaje: Los controladores de salida de voltaje, por otro lado, generan señales de control entre 0 y 10 voltios. Las señales de voltaje se utilizan comúnmente para controlar los sistemas de posicionamiento donde la señal debe transmitirse a cortas distancias.

Los controladores de posición se pueden clasificar aún más en función de su fuente de alimentación en modelos alimentados por batería y controladores alimentados por la fuente de alimentación de red eléctrica. Los controladores de posición alimentados por batería tienen la ventaja de la operación portátil, mientras que los que funcionan con la red eléctrica pueden proporcionar más potencia para la actuación y son más rentables porque no requieren el reemplazo regular de las baterías.

Función y características

Los controladores de posicionamiento son piezas de equipo complejas, pero se pueden clasificar fácilmente por sus características principales. Estos incluyen opciones de conectividad, interfaz de usuario y software, precisión de control e integración del sistema.

Los controladores de posicionamiento son dispositivos sofisticados con diversas opciones de conectividad. Estos pueden incluir señales analógicas (típicamente 4-20mA y 0-10V), señales digitales (modbus o profinet) y retroalimentación de los sensores de posición. Esto puede incluir interruptores de límite o sensores analógicos. Estas señales permiten que el posicionador reciba retroalimentación del sistema controlado y ajuste su salida en consecuencia.

La mayoría de los controladores de posicionamiento tienen una interfaz fácil de usar con una gran pantalla LCD a color que es intuitiva de operar. Los parámetros del sistema se pueden ajustar en la pantalla táctil o con aros y botones. Los controladores de posicionamiento avanzados proporcionan una visualización gráfica de los parámetros del sistema, lo que mejora la eficiencia del operador.

Los controladores de posicionamiento requieren software de control para cálculos y funciones de control. El software generalmente tiene algoritmos para el control PID y, a veces, se puede implementar con lógica difusa. El software permite al usuario configurar la estrategia de control, los parámetros de ajuste y otras configuraciones de control.

El control de precisión es vital para los sistemas regulados con éxito. Los controladores de posicionamiento tienen algoritmos de control que implementan estrategias de control PID para lograr la precisión de control deseada. Estos controladores cuentan con diferentes algoritmos de control, incluido PID, para proporcionar la precisión y estabilidad necesarias para el sistema regulado.

La integración de controladores de posicionamiento en sistemas existentes puede mejorar su eficiencia y rendimiento. Estos controladores proporcionan integración del sistema a través de opciones de conectividad e interfaces que les permiten comunicarse y cooperar con otros componentes del sistema.

Aplicaciones del controlador de posicionamiento

Las aplicaciones de los controladores de posicionamiento son variadas pero importantes. Aquí hay algunas aplicaciones del mecanismo:

• Automatización de industrias: El uso del controlador de posición es popular en las industrias del petróleo y el gas, el agua, las aguas residuales, la energía y la química. Aquí, el objetivo es mejorar el proceso aumentando la capacidad de respuesta, la precisión y reduciendo el agotamiento de los recursos.
• Fabricación: En el ciclo de producción de tareas como el ensamblaje, la fabricación y el mecanizado, el controlador de posición se utiliza ampliamente. Alcanzar la precisión en el movimiento mejora la productividad general y asegura que el controlador funcione de manera óptima.
• Aeroespacial y defensa: En esta industria, la aplicación de controles de servo-sistemas controla el movimiento de los simuladores de vuelo y los dispositivos de entrenamiento. Este último necesita replicar movimientos y condiciones precisos para una capacitación eficaz del piloto. Además, el controlador impacta los sistemas de armas y la orientación de satélites en el espacio.
• Robótica: El control de posición es eficaz en los brazos robóticos para un movimiento y manipulación precisos. El controlador puede ayudar a evaluar la ubicación del robot e implementar los ajustes necesarios para la finalización exitosa de tareas como el ensamblaje y el empaque.
• Vehículos guiados automáticamente (AGV): Los AGV son vehículos que se mueven en entornos industriales para transportar mercancías. El controlador de posición ayuda a mantener la orientación del vehículo y garantiza que se mueva a la ubicación deseada.
• Atención médica: En dispositivos médicos como prótesis con componentes ajustables, los controladores de posición permiten la precisión en el movimiento y el posicionamiento.
• Sistemas de satélites de telecomunicaciones: Aquí, los sistemas de control terrestre utilizan controladores de posición para orientar los satélites a la posición correcta en el espacio para mantener una alineación adecuada para las tareas de comunicación.

Cómo elegir un controlador de posición

1. Requisitos de seguimiento y movimiento:

El primer paso es trazar la tarea: qué es exactamente lo que necesita hacerse. Analice la forma, el peso y el tamaño del objeto. ¿Seguirá un camino recto o necesita girar? Cuente cuántos movimientos precisos y rápidos deben ser. Esto es como crear un plano para el movimiento que se necesita. Por lo tanto, el controlador se puede elegir para que coincida con esos requisitos específicos de seguimiento y movimiento.

2. Condiciones ambientales:

Considere las condiciones ambientales en las que funcionará el controlador de posición; esto incluye temperatura, humedad, polvo o cualquier exposición química. Estos factores ambientales podrían afectar significativamente el rendimiento y la durabilidad del sistema de control. Por lo tanto, se vuelve fundamental seleccionar un controlador de posición diseñado para resistir y funcionar de manera óptima en condiciones ambientales específicas.

3. Método de retroalimentación:

A continuación, decida cómo sabe el controlador dónde está. Esto se llama retroalimentación. Cosas como codificadores o láseres pueden verificar la posición con precisión. El método de retroalimentación elegido debe proporcionar información que coincida con las necesidades de seguimiento. Piense en la velocidad a la que se pueden procesar las señales de retroalimentación. Seleccione un mecanismo de retroalimentación que controle el movimiento con precisión según los requisitos.

4. Presupuesto:

Los controladores vienen con diferentes precios según las características y la calidad. Establezca un presupuesto desde el principio para reducir las opciones. Evalúe si las opciones menos costosas funcionarán bien o si los controladores premium valen el costo adicional. Establezca un punto medio en función de la precisión que se necesita y el presupuesto disponible.

5. Facilidad de uso:

Busque controladores de posición que sean fáciles de usar e intuitivos de operar. Seleccione controladores con interfaces simples, configuraciones claras y buena documentación y soporte. Esto ayuda a ahorrar tiempo en capacitación y hace que trabajar con el controlador sea mejor.

6. Estrategias para simplificar la selección del controlador:

• Definir la aplicación: Haga una lista de lo que requiere el proyecto. Piense en las restricciones de presupuesto y plazo precisas. Esto ayuda a centrarse en las características clave que se necesitan para la tarea en cuestión.
• Comprender los conceptos básicos de los controladores: Tómese el tiempo para comprender cómo funcionan los diferentes controladores. Estudie recursos prácticos que expliquen conceptos como el control PID o los beneficios de lo digital sobre lo analógico.
• Considerar la compatibilidad: Observe qué tan fácil es integrar un controlador en los sistemas existentes y trabajar con otros dispositivos. Elija controladores que utilicen protocolos de comunicación similares y respondan a las entradas del sensor.
• Revisar los manuales del producto: Los manuales del fabricante generalmente proporcionan información valiosa sobre la idoneidad según las necesidades específicas de la aplicación. Aproveche esta información.

P&R

P1: ¿Los posicionadores pueden ser controladores?

R1: Sí, algunos posicionadores pueden ser controladores. La diferencia es que los controladores se utilizan para controlar las condiciones de un sistema. Por otro lado, los posicionadores se utilizan para controlar la posición de una válvula. Sin embargo, ambos se pueden combinar para trabajar juntos para controlar la posición y las condiciones de un sistema.

P2: ¿Cuál es la frecuencia del controlador de posicionamiento?

R2: La frecuencia de un controlador de posicionamiento depende de las necesidades de la aplicación. Puede ser tan baja como 0,5 Hz para válvulas de movimiento lento y hasta 5 Hz para válvulas de movimiento rápido. Considere el uso de controladores con frecuencias flexibles para aplicaciones variables.

P3: ¿Cuál debe ser la temperatura ambiente para un controlador de posicionamiento?

R3: La temperatura depende de la aplicación y el entorno para el que está destinado el controlador. Esto puede variar de -40 grados C a 85 grados C para controladores destinados a usarse en áreas peligrosas a controladores destinados a usarse en áreas no peligrosas.

P4: ¿De qué materiales están hechos los controladores de posicionamiento?

R4: Los materiales utilizados para fabricar los controladores de posicionamiento varían según la aplicación y el entorno. Las carcasas suelen estar hechas de aleación de aluminio, acero inoxidable o plástico. Si los controladores van a utilizarse en áreas peligrosas, los materiales deben ser anticorrosivos y adecuados para el área.

P5: ¿Qué material de diafragma se debe utilizar para los controladores de posicionamiento?

R5: La elección del material del diafragma depende del medio en el que se va a utilizar el diafragma. Considere la temperatura, la presión y la compatibilidad química antes de elegir un material de diafragma. Algunos de los materiales utilizados comúnmente son nitrilo, fluorocarbono y silicona.