Qué es un controlador PID
Un controlador PID mantiene un proceso en un punto de consigna. Lee un sensor, compara la lectura con el valor que ha introducido el operario y ajusta una salida para cerrar la diferencia. En una máquina es el instrumento que decide cuánto calor, frío o caudal entra, y por eso está en extrusoras, máquinas de moldeo, líneas de envasado, hornos, baños y cámaras de ensayo, y no solo en un laboratorio.
Merece la pena separar un controlador de lo que tiene alrededor, porque las consultas suelen confundirlos. Un sensor de temperatura mide y produce una señal. Un transmisor acondiciona esa señal y la pasa. Un registrador de datos la guarda. Un controlador actúa sobre ella. El controlador puede mostrar el valor medido, y normalmente lo hace, pero el visualizador no es lo que lo convierte en controlador; el lazo cerrado sí.
La selección depende por tanto de cuatro preguntas: qué mide la entrada, qué salida necesita la carga, cuántos canales de alarma exige el proceso y qué espacio de cuadro hay disponible. Todo lo demás se deriva de eso, y el orden importa, porque el tamaño de la caja en algunos instrumentos limita qué salidas pueden montarse siquiera.
Cómo mide un controlador PID
La diferencia entre un controlador PID y un termostato está en lo que ocurre cerca del punto de consigna. Un termostato conmuta la salida totalmente activada hasta alcanzar el punto de consigna y luego totalmente desactivada, así que el proceso se pasa, vuelve atrás y oscila alrededor del valor en lugar de asentarse en él. Un lazo PID mira tres cosas a la vez: cuánto dista el proceso del punto de consigna, cuánto tiempo lleva lejos de él y a qué velocidad se mueve. Después ajusta la salida de forma proporcional y no a saltos, y un lazo bien sintonizado se asienta más cerca del punto de consigna y se queda ahí.
La forma de salida decide cómo llega ese ajuste a la carga. Un relé solo puede conmutar, así que un lazo que gobierna un relé varía la proporción de tiempo que el contacto está cerrado dentro de un ciclo. Un mando de SSR conmuta en estado sólido y por tanto puede dosificar en un ciclo mucho más corto, lo que va bien a un proceso térmico rápido. Una salida lineal de corriente o tensión gobierna un controlador de potencia o una válvula en lugar de conmutar la carga directamente, y es la forma que se usa cuando la carga es demasiado grande para un contacto. Ninguna de ellas cambia el algoritmo de control; cambian la finura con la que puede aplicarse su decisión.
El tipo de entrada es un ajuste de menú y no una elección de hardware en la mayoría de los instrumentos de panel, y eso es una cuestión de puesta en servicio tanto como de pedido. Un controlador configurado para un tipo de termopar mostrará un valor plausible pero equivocado cuando se conecte otro sensor a los mismos terminales, porque está linealizando la señal de milivoltios entrante contra la curva equivocada. Ajustar el tipo de entrada al sensor realmente montado forma parte de poner el lazo en servicio.
Opciones de configuración
La mayor parte de la especificación viene determinada por estas decisiones y no por la clase de exactitud. Cada una condiciona la siguiente, y por eso se resuelven en orden.
| Configuración | Opciones a definir | Qué decide realmente |
| Tamaño y hueco de panel | Los tamaños DIN cuadrados y rectangulares habituales, desde compactos hasta ancho completo | El espacio disponible en el cuadro y, en algunos instrumentos, las salidas que pueden montarse siquiera, ya que una caja pequeña no admite todas las combinaciones. |
| Tipo de entrada | Familias de termopar y RTD, más entradas analógicas de corriente y tensión | Qué sensores pueden conectarse sin un transmisor aparte. La gama de tipos suele ser amplia pero no universal, así que un sensor poco habitual merece comprobarse y no darse por supuesto. |
| Forma de salida | Contacto de relé, mando en estado sólido, corriente o tensión lineal, o una combinación | Con qué finura puede dosificarse la salida y, por tanto, cómo de estrecho es el control en un proceso dado. |
| Número de salidas | Una sola salida, o una segunda para enfriamiento o para una segunda zona | Si un proceso que necesita calentar y enfriar puede gobernarse desde un solo instrumento, lo que elimina un segundo controlador y su cableado. |
| Canales de alarma | Una o dos salidas de alarma, o ninguna | Si el controlador puede señalizar una condición fuera de límite con independencia de la salida de control, y si la alarma es absoluta o relativa al punto de consigna. |
| Función de alarma | Tipos de desviación, de banda, absoluta, temporizada y de rotura de resistencia | Qué captura realmente la alarma. Una alarma de rotura de resistencia detecta un elemento averiado y no una lectura alta, y sus dos parámetros tienen que ajustarse al proceso para que funcione siquiera. |
| Comunicación | Bus serie, con o sin un sistema anfitrión | Si los puntos de consigna y las lecturas pueden recogerse de forma centralizada, y si un cambio de receta puede enviarse a varios controladores a la vez. |
| Alimentación y capacidad de conmutación | Alimentación de red o de baja tensión, y la intensidad asignada del contacto de cualquier salida de relé | Si la carga puede conmutarse directamente o necesita un relé intermedio, que es la disposición habitual para una carga inductiva. |
Cómo elegir un controlador PID
| Criterio | Por qué decide la respuesta | Cómo resolverlo antes de consultar |
|---|
| Tipo y rango del sensor | El tipo de entrada tiene que coincidir con el sensor, y el rango medido tiene que quedar dentro del alcance del instrumento | Dé el tipo de sensor y el rango de temperatura o de proceso que va a cubrir, incluidos los extremos y no solo el punto normal. |
| La carga y su intensidad | La forma de salida y la intensidad asignada del contacto se derivan de lo que se conmuta | Indique el tipo de carga, su corriente y si es resistiva o inductiva. Una intensidad asignada de contacto no es una intensidad de carga. |
| Calidad de control necesaria | Un proceso que debe mantenerse en una banda estrecha necesita una dosificación más fina que uno que solo tiene que quedarse dentro de una ventana amplia | Describa la tolerancia requerida y qué ocurre si se supera, en lugar de nombrar un tipo de controlador. |
| Requisito de alarma | Una alarma que detecta una resistencia averiada es una función distinta de una que detecta una lectura alta | Diga qué tiene que capturar la alarma. Describa el fallo, y no el nombre de la alarma. |
| Espacio y hueco de panel | El hueco suele venir ya fijado por la envolvente y no puede agrandarse sin rehacer el cuadro | Dé el hueco existente, o el espacio disponible si el cuadro es nuevo. |
| Entorno en el cuadro | El calor, el polvo y el lavado actúan sobre la cara frontal y sobre la vida del instrumento | Describa dónde está el cuadro y no la planta en general, y diga si la cara frontal recibe chorro de agua. |
| Integración | Que el punto de consigna se ajuste localmente o se envíe desde un anfitrión decide si hace falta comunicación | Nombre qué lee el controlador de forma remota, si es que algo lo hace, y con qué protocolo. |
El alcance del instrumento y el rango de trabajo son cifras distintas. Un controlador elegido para la temperatura más alta que el proceso pueda llegar a alcanzar resuelve peor a la temperatura a la que trabaja normalmente, así que el punto de trabajo es el que hay que indicar.
Las alternativas más cercanas
Estos son los tipos a los que normalmente se refiere una consulta por un controlador PID, y el punto en el que la elección se decide realmente.
| Alternativa más cercana | Qué lo separa de un controlador PID |
| Sistemas PLC | Un controlador programable implementa un lazo de control solo si alguien lo escribe y si se montan E/S analógicas, y entonces gestiona muchos lazos a la vez como parte de un programa más amplio. Un controlador PID es un instrumento autónomo para uno o dos lazos, que se configura y no se programa, y sigue funcionando como controlador aunque el programa de la máquina esté parado. |
| Convertidores de señal | Un convertidor cambia la forma o el rango de una señal, por ejemplo de termopar a 4-20 mA, sin actuar sobre el proceso. Un controlador PID mide, decide y gobierna una salida. Cuando un indicador de panel o un PLC necesita una señal normalizada de un sensor, el convertidor es la pieza que la aporta. |
| Módulos de control | Un módulo de control es un elemento constructivo dentro de un sistema de control mayor, sin interfaz de operador propia. Un controlador PID es un instrumento completo de frente de panel con visualizador, teclas y una salida, que es lo que normalmente ajusta un operario de máquina. |
| Sensores de temperatura | Un sensor produce una señal y nada más. Es el controlador el que decide qué hacer con el valor que aquel informa. Los dos se especifican normalmente juntos, porque un tipo de entrada elegido sin atender al sensor montado es la razón más frecuente de que un lazo nuevo lea mal en el primer arranque. |
| Registradores de datos industriales | Un registrador guarda lo que ocurrió y sirve para demostrar después que un proceso se mantuvo dentro de sus límites. Un controlador actúa en el momento. Un proceso que tiene que estar a la vez controlado y documentado necesita los dos, o un controlador con un anfitrión de registro detrás. |
Qué incluir en la consulta
La primera respuesta puede ser una cotización en lugar de una lista de preguntas si la consulta incluye estos datos. Si no conoce una cifra, envíe la descripción de la aplicación y le confirmaremos lo que implica.
- El tipo de sensor que se va a conectar, y la designación de termopar o de RTD si no es habitual
- El rango de proceso que hay que controlar, con el punto de trabajo además de los extremos
- Qué gobierna la salida: contactor, relé de estado sólido, unidad de tiristores o válvula
- La corriente de esa carga, y si es resistiva o inductiva
- El hueco de panel, o el espacio disponible si el cuadro aún no está hecho
- El número de lazos que hay que controlar, y si hacen falta calentamiento y enfriamiento
- Qué tiene que capturar la alarma, descrito como un fallo y no como un tipo de alarma
- Si un sistema anfitrión lee el controlador, y con qué protocolo
- La tensión de alimentación disponible en el cuadro
- Si la documentación del proceso se exige por separado del control
