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Control Proporcional de nivel con FactoryIO_Parte 2 - Contenido educativo
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Yo he cogido una de las plantillas, tal como os acabo de comentar ahora mismo, la que le corresponde a la versión TIA Portal 14 y una máquina 1500. La he abierto y la he modificado de nombre. Me voy a la vista de proyecto, o sea, por eso el nombre que me aparece aquí es Factory Proporcional Nivel, que no es el que os aparecerá a vosotros por defecto si abrís la plantilla. Yo os aconsejo siempre que la cambiéis de nombre.
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A continuación, ¿qué es lo que vamos a hacer? Pues vamos a configurar lo que sería ya la tabla de variables. La tabla de variables básica que vamos a utilizar, por no perder mucho tiempo, os la presento aquí, es esta de aquí.
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Aquí hay más variables de las necesarias pero ya veréis por qué las empleo. Aparte de las Q y las I, las entradas y salidas que hemos visto en la configuración del driver, hay algunas marcas y hay otras señales que ya os comentaré dentro de un momento cuáles son.
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Empecemos a programar. Para ello me voy a bloques de programa y lo voy a hacer directamente en el main, aunque podría hacerlo en otro bloque, en un FC o en un FB, pero bueno, voy a en vez de hacerlo en un bloque de función, lo voy a hacer directamente en el main para no perder mucho tiempo.
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empecemos. Recordáis de prácticas anteriores que la por defecto cuando abrimos la plantilla el main
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que tiene el segmento 1 ya relleno y no lo debemos tocar está en FUB. Yo creo y me apaño mejor y
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vosotros también os apañáis mejor si lo hacemos en COP. Bien, dejamos el segmento 1 tal como acabo
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de comentar y empezamos por la habilitación marcha paro habilitación empezamos por un marcha paro lo
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voy a hacer con un set reset pulsador de paro perdón pulsador de marcha y aquí el pulsador
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de paro pero ojo el pulsador de paro es normalmente cerrado recordáis que en factory es normalmente
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cerrado así que ojo aquí al utilizar un set reset tengo que colocarlo también normalmente cerrado
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esto me va a realizar la habilitación
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que yo la tengo en una marca, en la marca 20.0
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ya estaría
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pero recordad también
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que nosotros vamos a poner en marcha
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lo que vamos a jugar es realmente
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lo que vamos a hacer es mandar una señal analógica
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para que active esta válvula
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y una señal analógica para que active o desactive esta válvula
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En definitiva, son señales analógicas. Entonces, lo que voy a hacer es, dentro también de la habilitación, si no tengo habilitación, si no hay habilitación, lo que voy a hacer es cargar la activación de la válvula.
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¿Valor de cuánto? Pues de cero, para que las válvulas se cierren. Tanto una como otra, tanto la de carga como la de descarga. La válvula de llenado como un cero también en la válvula de descarga o de vaciado.
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¿Qué es lo que haremos a continuación? Pues vamos a configurar el setpoint. Establecimiento del setpoint. ¿Cómo vamos a realizar el setpoint? Pues para realizar el setpoint lo voy a hacer con un contador.
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con un contador contador ascendente descendente para que para que cuando dé a un pulsador el
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pulsador más aumente la cuenta y cuando dé al menos reduzca o vaya restando uno a la cuenta
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bien me pide un db yo le voy a cambiar el nombre en este caso y le voy a poner por ejemplo cuenta
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del set, perfecto
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y le voy a poner porque me interesa que sea doble entero, ya veréis por qué
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porque como voy a trabajar con reales, me interesa, me daría igual
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que sea entero que doble entero, que es lo que voy a tener que colocar aquí
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pues aquí por un lado voy a tener que poner el pulsador
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que me va a contar hacia arriba
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perdonad, ese he colocado primero el que va a
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hacia abajo bien aquí el que cuenta hacia arriba que yo lo he llamado sp suma y aquí el que cuenta
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hacia abajo sp resta perfecto pero tiene que ir a un ritmo o sea si yo lo dejo pulsado este
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pulsador va a contar montones y además de un modo de un modo pues no correcto porque unas veces va
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a durar más la cuenta otras veces va a durar menos la cuenta y así sucesivamente para que
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eso no ocurra voy a colocar una marca de ciclo pero no las tengo configuradas así que las tengo
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que configurar vamos entonces a botón derecho propiedades y configuraremos buscaremos las
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marcas de sistema y ciclo en mi caso las de sistema no las voy a configurar porque no las
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voy a usar pero si voy a usar las de ciclo las configuró me dice que puede utilizar cualquier
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byte entre 0 y 16.383, pues voy a utilizar el 16.382, uno menos. A mí me gusta siempre utilizar
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los últimos. A ver si quiere cogerlo. Pulsamos Enter y ya está. Ya las tenemos configuradas.
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Entonces, ¿qué vamos a hacer? Pues colocar aquí justamente una de las marcas que acabo de
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¿Cuál? Pues la, por ejemplo, una que sea rápida, pero que no sea totalmente rápida, pues la de 5 Hz, por ejemplo. La de 5 Hz. Y la misma colocaré aquí. Perfecto. Ya las tengo colocadas.
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Ahora, cuando le dé al pulsador de suma, no me dará un pulso, bueno, me dará un pulso cada 1 partido 5, cada 0,2, cada 0,2 segundos me dará un pulso, así que de ese modo se cuenta más exacto.
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Bien, en el pv me pide, veis que tengo interrogación, entonces es obligatorio meterlo, el pv no lo voy a utilizar, así que le voy a dar un valor muy grande, valor al que nunca voy a llevar, por ejemplo 10.000, con esto ya estaría configurado lo que sería esta parte de aquí, pero yo quiero visualizar este valor,
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o sea, quiero visualizarlo en un display, pues entonces lo que voy a hacer es justamente hacer un move
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y el valor de cuenta, el valor que tenga aquí, me lo voy a llevar a un display.
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¿Valor? Pues el valor justamente del cuenta CV, eso es.
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El valor que lleve de cuenta me lo voy a llevar al display, al display del setpoint, aquí estaría.
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Por otro lado, me va a interesar también realizar una conversión. ¿Por qué? Porque el dato que yo tengo aquí es un doble entero, el valor de cuenta que tengo aquí es doble entero, pero después yo, posteriormente, lo que voy a tener que hacer es compararlo con el valor del nivel.
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bueno hacer una resta con el valor de nivel hacer una resta con el valor de nivel de consigna le
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voy a restar el valor de nivel y el valor de nivel para obtener un error en condiciones lo
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voy a hacer en real como voy a tener que tenerlo en real voy a hacer una conversión de doble entero
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a real de este valor. Así que una conversión. ¿De qué? Pues de doble entero a real. Perfecto.
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¿Qué valor es? Pues el mismo que acabamos de colocar ahora, el de la cuenta CV, lo voy a pasar a real.
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Yo ya me he creado una variable real que se llama justamente así, que se llama SP real, de tal modo
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que en la MD68 lo que voy a obtener es el mismo valor que tengo aquí de cuenta, pero en real.
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Si aquí tengo 1, 2, 3, 4, pues aquí será 1.0, 2.0, 3.0 y así sucesivamente, el valor de cuenta.
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Vamos a hacer a continuación el escalado de la señal del sensor de nivel. Para eso vamos a apuntarlo
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aquí. Comencemos entonces. Ya sabéis que para escalar con TIA Portal necesitamos introducir
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dos bloques. Por un lado tenemos el bloque de normalizado y por otro lado tenemos el
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bloque de escalado. Entonces metemos el bloque de normalizado y metemos el bloque de escalado.
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¿Qué valor vamos a normalizar primero? Pues justamente el del sensor. ¿Cuál es el del sensor? Pues yo le he llamado al sensor, le he llamado PV sensor nivel, ese de ahí, que es la IW30.
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Recordáis que era justamente el valor que teníamos aquí cuando nos vamos a drivers. El IW30 era el sensor de nivel. Ahí está. ¿Entre qué valores me va a proporcionar lo voy a tener? Pues lo voy a tener entre 0 y 10 voltios.
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10 voltios que son, perdón, perdón, perdón, perdón, sí, es un valor entero, sí, sí, no me he equivocado, pero aquí voy a obtener, primero voy a configurar el tipo de dato y ya lo voy a sacar aquí en forma de real, bien, entonces entre 0 y 27648, sería el equivalente a 10 voltios.
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Por otro lado, aquí tengo un valor real, pero no lo tengo. Como es una variable temporal, pues directamente la configuro aquí. No me creo una variable, sino directamente pongo aquí normalizado del sensor nivel, porque es un sensor de nivel.
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¿De qué tipo tiene que ser? Pues tiene que ser de tipo real. Ahí estaría. Esa es la variable que voy a utilizar como variable intermedia aquí entre el normalizado y el escalado.
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Normalizado, sensor, ahí está. Que es la misma variable que voy a utilizar como entrada en el escalado.
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¿Entre qué valores quiero que me proporcione? Como después lo voy a tener que comparar con el valor de consigna que estará entre 0 y 300, pues entre 0.0 es un valor real y 300.0.
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Y lo que voy a obtener aquí, pues lo que voy a obtener aquí es mi señal de nivel escalada. Yo la he llamado PV nivel escalado. Ya estaría escalado lo que sería el sensor de nivel.
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Pero, por lo mismo que antes, porque yo quiero después visualizarlo en un display, pues voy a tener que convertirlo, si lo tengo en real, justamente lo contrario. En el display, si os acordáis, no sé si os acordáis, pues justamente el display, perdonad, el display lo tengo configurado en entero, en interer.
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Por tanto, ¿qué voy a tener que hacer? Pues una conversión de real a entero.
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Lo voy a hacer en dos pasos. Quizá en una también funcionaría, pero prefiero hacerlo en dos pasos.
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Voy a hacer primero una conversión de real a doble entero y a continuación otra conversión de doble entero a entero.
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Ahí estaría.
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Bien, entonces tomo esta variable de aquí, si queréis lo que hacemos es copiarla y pegarla, a continuación lo que voy a hacer es me he colocado una variable intermedia aquí que yo la he llamado nivel escalado en doble entero, la misma variable y lo que voy a obtener aquí es justamente el pv nivel escalado pero
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en entero, displayNivel, aquí estaría, eso es, que es la QW36, que la tengo configurada así.
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Vamos a calcular ahora el error, o sea, vamos a hacer realmente esta operación,
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vamos a hacer esta operación, esta resta, para ello tenemos que hacer una operación matemática de resta,
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es una substracción, ¿no?
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Perdón, sub, substracción, una resta.
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Es lo que vamos, bueno, primero, lo vamos a hacer en real,
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porque los dos valores son reales.
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Por un lado, tenemos, recordáis, el valor de consigna en real,
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lo tenemos ahí, y por otro lado, el valor que hemos escalado hace un momento.
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Ahí estaría.
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A continuación, obtenemos el error en real, lógicamente. Obtenemos el error en real, que yo le he puesto en la marca MD54, pero se puede colocar en cualquiera.
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Bien, una vez que ya tenemos el error, lo que nos quedaría es calcular la acción de control. O sea, realmente lo que vamos a hacer es multiplicar ese error por la constante KP.
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Pues vayamos a ello. Entonces, vamos a calcular la acción de control. A ello, como he comentado hace un momento, lo que voy a hacer es una multiplicación. Una multiplicación. Una operación matemática de multiplicación.
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¿Cómo lo vamos a hacer? También en real
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Vamos a tomar el error y lo vamos a multiplicar por la constante Kp
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Por la constante de proporcionalidad
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Y el resultado va a ser la acción de control
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Bien, pero esa acción de control, si la Kp es muy grande, puede que sea bastante grande
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Entonces lo que voy a hacer es un control de saturación
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Para que no sea ni muy grande ni muy pequeño
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O sea, ni muy grande, ni muy muy muy positivo, ni muy muy muy negativo
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Para ello voy a hacer, entonces voy a limitar, voy a limitar ese valor. Es lo que se llama establecer un control de saturación. Muy típico de los sistemas de control.
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entonces la acción de control anterior la voy a limitar entre dos valores en mi caso por ejemplo
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haciendo pruebas he visto que entre menos 50 y 50 voy a establecer ahí voy a tener la acción
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de control ahí estaría esta sería mi acción de control no no no la voy a dejar así la podría
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dejar así bueno tener el valor no modificarlo establecido otra variable real distinta he
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llamado control o sea es la acción de control anterior limitada es lo que voy a hacer a
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continuación a continuación lo que voy a hacer esta acción de control esta acción de control
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limitada pues la voy a des escalar para obtener la variable manipulada que será la que alimente
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aquí, a la válvula de llenado, o sea, lo que voy a hacer
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estaría aquí, o sea, obtener la mv
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la variable manipulada, ¿cómo se obtiene? pues normalizando
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y escalando, o sea, lo que voy a hacer realmente es un desescalado
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para obtener la mv
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sería la variable manipulada, bien, entonces como antes
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normalizamos
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y escalamos, normalizamos y escalamos. Valor de entrada es un valor real, también la salida del normalizado es un real, la entrada del escalado es un real
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y la salida va a ser un valor entero porque es con el que voy a atacar a la válvula y la válvula voy a tener que tener un valor entre 0 y 10 voltios,
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Por tanto, un valor entero. Entre 0 y 27.648 será el valor que se obtiene.
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Bien, aquí entonces, como los límites los hemos establecido en el límite de saturación entre 50 y menos 50,
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lógicamente aquí tienen que ser exactamente los mismos límites.
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El valor que yo voy a hacer, voy a desescalar, es la m de 64, es la anterior, la limitada.
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condición de control limitada
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por otro lado necesito aquí otra variable temporal
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que sería, bueno, pues en vez de crearme
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directamente la creo como es una variable temporal
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directamente aquí en las temporales
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subnormalizado de, por ejemplo
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del límite, sea también de tipo real
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es la que utilizaré como entrada en el escalado también
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como valor mínimo, repito
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como valor mínimo, pues entre
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menos 27.648
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y 27.648
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aunque sea negativa, ahora veréis que no va a influir
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si me da negativa, ya veréis ahora que voy a discriminarla
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y lo que voy a obtener ahí es el mv, que yo la he llamado
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mw60, ese sería mi variable manipulada
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y es con la que tengo que atacar a la válvula pues vamos a ello el siguiente segmento entonces
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en que es lo que haremos será la activación de la salida la activación de la válvula de llenar
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a ello lo vamos a hacer del siguiente modo buscaremos un modo sencillo bien en este caso
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sí que voy a decirle que sea función de la habilitación buscaremos la habilitación aquí
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la tenemos función de la habilitación y voy a hacer una comparación que es lo que voy a comparar
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pues voy a comparar si el control límite lo podía hacer también con el mv pero bueno lo voy a hacer
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con el control límite pero repito lo podía hacer también esta comparación con el mv si realmente
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Realmente esta es mayor en modo real también, porque la variable es real, que 0.0, o sea, está entre 0 y 27.600, realmente el MV va a estar entre 0 y 27.648 cuando ocurra esto, entonces, ¿qué es lo que voy a hacer?
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pues voy a mover, voy a llevarme, voy a cargar directamente en el valor de la válvula de llenado
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que le voy a cargar pues el MV.
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En el MV voy a cargar el MV.
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Por otro lado voy a hacer otra comparación de lo mismo.
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la control
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parece que no me da, ahí está
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en este caso es
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si la anterior era, si era mayor que 0
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aquí que será, si es menor
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o igual que 0
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si es menor o igual que 0
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punto 0
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lo que haremos
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será realizar otra
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carga, pero en este caso
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también en la
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válvula de llenado
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lo que vamos a cargar es 0
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punto 0
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perdón, cero, que es un entero, bien, ¿qué es lo que nos queda nada más?
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pues lo que sería el manipulado de la válvula de descarga o vaciado
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de vaciado o descarga, bien, eso es muy sencillo
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lo único que vamos a hacer, lo vamos a hacer también en función de la habilitación
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y realmente es una carga nada más que del valor del potenciómetro
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en la válvula de descarga
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el valor del potenciómetro
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es IW34 en la válvula de descarga
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perdón, aquí se me olvidó poner la habilitación
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ya estaría, bueno, me queda una cosilla
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no lo he puesto porque la habilitación no la he puesto
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durante todo el proceso del cálculo
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y sí, lo voy a poner aquí la habilitación también
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para que no me saque el valor
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bien, ya tenemos la habilitación
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Pues ya estaría hecho. ¿Qué nos toca hacer? Pues primero vamos a ver si no tenemos errores. Para eso compilamos. Compilamos todo para ver si efectivamente está correcto. Comprobamos que tenemos un error. Vamos a ver cuál es el error.
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Lo tenemos en el OB1, en el segmento 2. Falta operando. Pues vamos allá. Vamos al segmento 2. Ah, claro, se me ha olvidado colocar aquí este, que no es nada. Es un error, porque lo hemos metido seguramente sin darme cuenta. Le voy a borrar. Ahora sí.
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Vamos a proceder otra vez a la compilación a ver si ya hemos corregido. Perfecto, ya no hay errores. Una vez que ya sabemos que no hay errores tenemos que proceder a la simulación. Pues empecemos a simular. Para ello le damos iniciar simulación.
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Aceptamos. Arranca el simulador. Cargamos. No tenemos ningún problema. Se ha cargado correctamente. Finalizamos arrancando.
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Bien, el simulador ya está en marcha. Vamos a comprobar si en Factory también está todo correcto. Nos iremos a Drivers y comprobamos que efectivamente está comunicando.
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Bien, pues podemos proceder ya a realizar la prueba. Para ello nos venimos aquí directamente a, antes de nada, lógicamente tendremos que configurar una cosa.
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Bien, para ello lo pongo en online, pongo las gafitas, tengo que configurar el valor de kp, de la constante de proporcionalidad,
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porque por defecto la tengo en cero, por tanto no me va a hacer nada.
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Así que fuerzo, fuerzo el operando, pues por ejemplo le voy a poner un valor, para empezar, de 1.0.
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No sé el valor que voy a obtener, no sé el resultado que voy a obtener, pero lo coloco en 1.0.
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También voy a hacer una cosa con el simulador y es, bueno voy a arrancarlo y directamente la válvula de descarga la voy a poner un valor, no muy grande, al principio vamos a ver que valor le he puesto porque quizá tenía que haberle puesto un display, pues ahora mismo, bueno no tengo habilitado, vamos a habilitarlo para saber el valor porque me lo da en esa decimal,
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Entonces directamente al darle play, ahora debería tener ya el valor, efectivamente 6253 le he puesto. Entre un valor entre 0 y 27648, pues le he puesto 6253. Perfecto.
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Perfecto. Vamos a darle entonces un valor de consigna. Fijaos que ahora mismo la consigna, el valor de cuenta tengo cero. En el momento en que me venga aquí y empiece a meter valores, 1, 2, 3, 4, 5, 6, como veis, va aumentando.
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Si lo dejo pulsado, también va aumentando. Eso es el valor de consigna. Lógicamente, si me vengo aquí, es el mismo valor que tengo ahí. Vamos a coger la vista frontal completa. Vamos a venirnos un poco más abajo, aumentando un poquito para tenerlo todo a la vista. Vamos a ver si está todo correcto.
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ahora mismo tengo habilitado lógicamente la válvula de llenado ojo porque como antes he
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estado manipulando las válvulas tanto la de llenado como la de vaciado se han quedado
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forzadas porque por defecto se quedan forzadas como lo sé porque las activo las pulso y lo veis
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están en forzada por tanto lo primero que tengo que hacer es desactivar tanto la de descarga como
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la de carga que veis también está forzada por tanto lo primero que hay que hacer es desactivarlas
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o sea desactivarlas para que no queden forzadas ahora sí ahora ya sí que se pueden simular vamos
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a realizar entonces la simulación lo ponemos en marcha perdonad vamos a ponernos un poco más para
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abajo poco más cerca eso es y procedemos a ponerlo en marcha al ponerlo en marcha veis el nivel va
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subiendo, va cayendo agua
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bueno, me voy a ir a otra vista para que se vea algo mejor, ¿veis? va cayendo
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¿hasta cuándo? hasta que llegue más o menos a 34, que es el valor
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que he regulado, ahora tengo 25
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no sé exactamente si está funcionando el vaciado o no está funcionando el vaciado
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sí, lo tengo en 6586
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perfecto, entonces ha llegado a 28
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todavía corre un pequeño hilito de agua como veis pero no consigue subir más se ha quedado ahí en
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28 tengo un error en régimen permanente tengo que llegar a 34 29 daos cuenta que parte del agua se
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está yendo por la válvula de vaciado por eso no aumenta más se ha quedado en 29 29 y ahí se ha
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quedado vamos a modificar algún parámetro pues modificamos el valor de la constante de
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proporcionalidad en vez de 1 vamos a aumentarla vamos a forzar el valor y le vamos a poner 2.0
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vamos a ver si con 2.0 es suficiente veis 2.0 me ha subido hasta 31 hasta 31 vamos a aumentar el
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valor de la consigna y vamos a ver qué ocurre aumentando por ejemplo el valor a 60 veis aumenta
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mucho lo que sería el chorro sube según va llegando va reduciéndose
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vamos a ver hasta ver si se ha quedado en 56 tenemos un error en régimen
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permanente de 4 lo veis se ha quedado así vamos a
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aumentar un poquito más en vez de 2
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vamos a forzar la 3.0 a ver si no es mucho y vamos a hacer una subida subimos
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hasta 78 el nivel veis va subiendo 75 76 ha mejorado ha mejorado ya tenemos un error menor
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75 76 ahí se queda en 75 seguimos un error en régimen permanente como podéis comprobar vamos
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a hacer ahora lo contrario vamos a reducir el nivel me voy a 63 lógicamente se está yendo agua
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por la válvula de vaciado no cae nada porque no hemos llegado todavía a 63 68 va cayendo bar
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desaguando va saliendo por la válvula bueno como veis estamos en 64 63 62 y justo ahora cuando
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llega a 61 empieza a caer agua caerá un poco más hasta que intentará llegar a 63 lógicamente con
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Con un control proporcional podemos comprobar que siempre, siempre, por mucho que lo aumentemos, siempre, siempre vamos a tener un error en régimen permanente.
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Lo podéis comprobar vosotros, aumentar el valor de la K, KP, un poquito más, un poquito más y siempre comprobaréis que vais a tener un error.
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Si lo aumentáis mucho, lo que va a ocurrir es que el sistema se va a hacer inestable y va a empezar a hacer olas.
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Va a caer, va a caer, va a moverse continuamente la válvula.
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De hecho, si subimos ahora a la parte superior de la válvula, ahora mismo no está funcionando mucho, entonces no se ve muy bien. Pero si probáis con una cape muy grande, veréis que la válvula se está continuamente abriendo, cerrando, abriendo, cerrando, abriendo, cerrando. No es una buena cosa.
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bueno, pues hasta aquí lo que sería
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la práctica, espero que os haya ayudado
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es un poquito larga, pero
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creo que no es nada difícil
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bueno, pues nada, saludos
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- Materias:
- Electricidad, Electrónica
- Niveles educativos:
- ▼ Mostrar / ocultar niveles
- Formación Profesional
- Ciclo formativo de grado medio
- Primer Curso
- Segundo Curso
- Ciclo formativo de grado superior
- Primer Curso
- Segundo Curso
- Autor/es:
- Ángel García
- Subido por:
- Ángel G.
- Licencia:
- Reconocimiento - No comercial - Compartir igual
- Visualizaciones:
- 200
- Fecha:
- 24 de abril de 2020 - 19:41
- Visibilidad:
- Público
- Centro:
- IES ANTONIO MACHADO
- Duración:
- 40′ 22″
- Relación de aspecto:
- 16:9 Es el estándar usado por la televisión de alta definición y en varias pantallas, es ancho y normalmente se le suele llamar panorámico o widescreen, aunque todas las relaciones (a excepción de la 1:1) son widescreen. El ángulo de la diagonal es de 29,36°.
- Resolución:
- 1024x578 píxeles
- Tamaño:
- 75.58 MBytes