On-line method for optimal tuning of PID controllers using standard OPC interface

Resumen

Introducción— El controlado PID es el algoritmo matemático mayormente utilizado como estrategia de control regulatorio en entornos industriales. Las aplicaciones son variadas; sin embargo, su respuesta depende del cálculo adecuado de sus tres parámetros: el proporcional, el derivativo y el integral. La sintonización analítica y algunos métodos experimentales resuelven el problema, pero ahora, dentro del contexto digital y de integración de procesos se habilitan nuevas posibilidades de sintonización.

Objetivo— Obtener de manera automática y remota los parámetros óptimos del controlador PID aprovechando una conexión online vía el protocolo de comunicación OPC para analizar la respuesta transitoria del sistema.

Metodología— El estudio se realiza en tres grandes fases, se inicia con un proceso térmico PD3 SMAR con conexión vía OPC, en esta fase se construye analíticamente el modelo matemático del proceso basado en leyes fundamentales. En la segunda fase utilizando un método analítico de sintonización se crea la arquitectura de control PID sobre la cual se realiza la experimentación online. En la tercera fase se implementan los algoritmos genéticos para sintonización automática, extrayendo medidas de rendimiento del controlador PID a través de la respuesta transitario del proceso y se determinar de manera óptima los valores para los parámetros proporcional, derivativo e integral.

Resultados— El método de sintonización automática fue probado con dos procesos industriales correctamente instrumentados y se puedo observar el potencial de aplicación por su buen resultado además de que no se requiere de conocimientos matemáticos específicos en comparación con métodos convencionales de sintonización.

Conclusiones— El método de sintonización automática consigue ser empleado de forma remota para calcular los parámetros óptimos de un controlador PID. Los parámetros son calculados a partir de la respuesta transitoria y de la definición de unos criterios de diseño adaptables a cualquier necesidad de control, de respuesta y de proceso.