PRPYECTO ADMON.docx

8/16/2019 PRPYECTO ADMON.docx

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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA

UNIDAD ZACATENCO

AUTOMATIZACION DE UN LAZO DE POSICIÓN PARA UN MOTOR DE

INDUCCION POR MEDIO DE UN CONTROLADOR PROGRAMABLE DE

AUTOMATIZACION (PAC)

T E S I S

QUE PARA OBTENER EL TITULO DE:

INGENIERO CONTROL Y AUTOMATIZACION

PRESENTA:

SALINAS MENDEZ MARCO ALEJANDRO

ASESOR:

M EN C HUERTA GONZÁLEZ PEDRO

Mexi! D" #$%&


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DEDICATORIA

En este presente trabajo de tesis, me gustaría agradecer primeramente a Dios por bendecirmedurante toda mi trayectoria profesional y por hacer realidad este sueño.

A mis Padres con la mayor gratitud por todos sus esfuerzos, desvelos y sacrificios para

ue yo pudiera terminar mi carrera profesional. Por todo el apoyo y consejos ue me dieron es

esos momentos de duda. Por haberme dado todo y por enseñarme a luchar por lo ue se uiere.

!racias por guiar mi camino y estar siempre junto a mí en los momentos difíciles.

Por todo esto y m"s, este triunfo tambi#n es de ustedes.

A mis profesores, gracias por ayudarme a hacer posible un logro m"s$ el cual no ser" el %ltimo,

pero uiz" el m"s importante. !racias por la fe ue depositaron en mí y el conocimiento ue me

dieron sin esperar nada a cambio m"s ue el orgullo de hacer de mí un triunfador.

&on mucho cariño y respeto' (arco Alejandro )alinas (#ndez


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PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

A continuaci*n se aborda el tema de la automatizaci*n industrial, conforme a esto se plantea eldiseño de un tablero de entrenamiento ue sirve como apoyo a la formaci*n de +ngenieros en

&ontrol y Automatizaci*n en los aboratorio Pesados - en E)+(E acatenco.

/na vez planteado esto se asentar"n los objetivos ue debe cumplir el proyecto en curso y se

har" referencia a otros proyectos similares para tener en cuenta su funcionamiento y así

mejorarlo.

AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL

a automatizaci*n es la facultad ue poseen algunos procesos físicos para desarrollar las

actividades de operaci*n y funcionamiento en forma aut*noma, es decir, por cuenta propia.

En )istemas de Producci*n +ndustrial, los procesos de producci*n son operaciones o fases ue

definen un estado de un producto 0o servicio1 o consiguen su estado final. Estas operaciones serealizan a trav#s de actividades de producci*n, siendo #stas las ue transforman materia y

energía, incluso informaci*n, desde un estado 0físico, uímico y biol*gico1 a otro.

En síntesis, la Automatizaci*n +ndustrial se puede entender como la facultad de autonomía o

acci*n de operar por sí solo ue poseen los procesos industriales y donde las actividades de

producci*n son realizadas a trav#s de acciones aut*nomas, y la participaci*n de fuerza física

humana es mínima y la de inteligencia artificial, m"2ima. 3ay ue recordar ue #sta es producto

de la inteligencia natural, pero su manifestaci*n en los sistemas de control es mediante la programaci*n en los distintos tipos de procesadores, por lo ue es artificial.

En general, las cosas y los sistemas se crean y se desarrollan fundamentalmente por la necesidad.

En este caso, la Automatizaci*n +ndustrial es causada por las mejoras al producto y a su proceso

de fabricaci*n. Asociado al producto 0semielaborado o terminado1 se tienen par"metros


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como cantidad, calidad, mercado, m#todos de producci*n, gesti*n y planificaci*n de la

producci*n, economía de producci*n y otros. Es auí donde la Automatizaci*n toma cuerpo,

sentido y se despliega en toda su e2presi*n.

En los %ltimos años, la Automatizaci*n particip* en las dos %ltimas revoluciones industriales de

las tres ue e2isten a la fecha. En la primera, las operaciones industriales pasaron a ser m"s

mentales y creativas, con lo ue se logr* un mejor control de los procesos. En la segunda, la

inform"tica y las comunicaciones son componentes de un sistema altamente automatizado,

realizando la integraci*n total de un sistema de producci*n, uniendo la gesti*n empresarial con

las funciones de campo o terreno 0actividades de producci*n1.

La Automatización Industrial se hace posible mediante los Sistemas de Control, que son

organizaciones de equipos e instrumentos (lo físico), que combinados con

procedimientos mentales o algorítmicos (lo inteligente) trabaan en torno a propósitos

pre!iamente establecidos (lo deseado)"

Las funciones principales de un Sistema de Control son la obser!ación del proceso # sus

!ariables a automatizar, el acondicionamiento de las !ariables # par$metros

obser!ados, el procesamiento de esta información # su comparación con lo deseado #,

posteriormente, la acción de corrección de los elementos terminales para conseguir lo

deseado"

Los Sistemas de Control se mani%estan desde un sistema mu# simple (uni!ariable)

hasta altamente compleo (multi!ariable, multiprocesamiento #&o multitarea)" 'ste

grado de compleidad se dar$ segn el tipo de instrumentación a usar, el tipo de

procesamiento # los alcances que se desea dar a la automatización" 'stos alcances

depender$n de situaciones como, por eemplo, Super!isión # Control de la roducción

(integración global del Sistema de roducción), Control de rocesos Industriales (maneo

# regulación de !ariables del sistema), Sistemas de Seguridad en la roducción

(alarmas del sistema, protección de personas # dispositi!os dentro del proceso

producti!o), *+todos de roducción (tipo n- ., secuencias, discontinua, continua,

producción por unidad, por lotes o batch, por masa o !olumen) # %nalmente, el factor

económico (la in!ersión hacia el sistema de control)"


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OBJETI'O GENERAL

+mplementar el sistema de posici*n de un motor de inducci*n por medio de un controlador

programable de automatizaci*n 0PA&1 # darle un enfoque did$ctico como módulo deentrenamiento, integrando di!ersos dispositi!os con conecti!idad 'thernet"

OBJETI'OS ESPEC("ICOS

+mplementar a un tablero de control

&ontrolar la posici*n y velocidad del motor de inducci*n.

4ealizar un control distribuido por medio de la red Ethernet.

JUSTI"ICACIÓN

El hecho de automatizar un m*dulo de entrenamiento aplicado a la posici*n de un motor de

inducci*n, se debe a ue, en la industria nos vamos a encontrar en numerosas ocasiones el

problema de medir ciertas distancias para saber si nuestra herramienta ha llegado a la posici*n

indicada. 5ambi#n nos servir" como seguridad en nuestros sistemas para garantizar la posici*n de

nuestros productos. E2isten industrias en donde predomina la precisi*n y sin duda las medidas

tienen ue ser e2actas, de lo contrario los resultados pueden llegar a ser catastr*ficos.

En muchos lugares, la formaci*n ue dan las escuelas hacia los estudiantes, solo es te*rica y

cuando los egresados se enfrentan con problemas en la industria, tienen dificultades

principalmente con la forma de conectar los euipos el#ctricos ya ue conocen el

funcionamiento pero carecen de las habilidades pr"cticas.

Es por eso ue el +nstituto Polit#cnico 6acional se encuentra a la vanguardia en la preparaci*n

de ingenieros ya ue ataca los dos "mbitos tecnol*gicos, tanto pr"ctico como te*rico$ uno de los

puntos clave de esto es ue se cuenta con euipo reciente y de las marcas m"s conocidas en la

industria, tal como Allen 7radley, 8esto y )iemens entre otras.


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E+ instituto cuenta con euipo did"ctico en la preparaci*n en diversas a#reas tecnol*gicas como

son control electromagn#tico, control neum"tico, control electro neum"tico, entre otros muchos

dentro de la carrera de control y automatizaci*n. Es por esta raz*n y con el fin de preparar de una

mejor manera a los estudiantes de la escuela E)+(E acatenco, se propone implementar un lazo

de posici*n para un motor de inducci*n para poder darle un enfoue de m*dulo did"ctico. El

sistema estar" integrado con dispositivos ue se enlazan con una red Ethernet9+P, por medio de

&ompactogi2 -:;; para controlar la velocidad del

motor, un m*dulo Point +9? -:@BAE65, 0e2tensiones o puntos de entradas y salidas1, un

Encoder para el controlar la posici*n del motor. Estos euipos est"n comunicados vía Ethernet por

medio de un )=itch.


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ANTECEDENTES SOBRE TRABAJOS DESARROLLADOS

A continuaci*n se abordan algunos trabajos relacionados con la automatizaci*n de lazo de

posici*n.

CONTROL DE POSICIÓN DE UN MOTOR DE INDUCCIÓN ASNCRONO EN LAZO

CERRADO

En este trabajo se implement* un control de posici*n simple para motor trif"sico asíncrono por

medio del soft=are Easy (otion C.> dentro de una red profibus y se diseñ* el control de posici*n

del motor por medio de la implementaci*n de un lazo cerrado utilizando un encoder incremental.

Adem"s se implement* un 3(+ 03uman(achine +nterface1 por medio del panel de operaci*n

5D> para facilitar el ajuste de los valores de control al usuario


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CAPTULO I

E)5AD? DE A45EEn Este capítulo se abordan los temas con mayor relevancia para poder desarrollar y

comprender el funcionamiento del proyecto de una manera m"s sencilla "


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%% EL PLC Y SUS COMPONENTES

Para comenzar a tocar el tema de los &ontroladores *gicos Programables se deben

conocer los conceptos b"sicos, estructura y características como a continuaci*n se muestran.

%%% DE"INICIÓN

)eg%n lo define la Asociaci*n 6acional de 8abricantes El#ctricos de los Estados /nidos,

un P&, Programable ogic &ontroller 0&ontrolador *gico Programable1 es un dispositivo

digital electr*nico con una memoria programable para el almacenamiento de instrucciones,

permitiendo la implementaci*n de funciones específicas como ser' l*gicas, secuenciales,

temporizadas, de conteo y aritm#ticas$ con el objeto de controlar m"uinas y procesos.

5ambi#n se puede definir como un euipo electr*nico, el cual realiza la ejecuci*n de un

programa de forma cíclica. a ejecuci*n del programa puede ser interrumpida moment"neamente

para realizar otras tareas consideradas m"s prioritarias, pero el aspecto m"s importante es la

garantía de ejecuci*n completa del programa principal.

Estos controladores son utilizados en ambientes industriales donde la decisi*n y la acci*n deben

ser tomadas en forma muy r"pida, para responder en tiempo real.

os P& son utilizados donde se reuieran tanto controles l*gicos como secuenciales o ambos a

la vez.


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%%# CAMPOS DE APLICACIÓN

El P& por sus características especiales de diseño tiene un campo de aplicaci*n muy e2tenso.

a constante evoluci*n del hard=are y soft=are amplía constantemente este campo, para poder

satisfacer las necesidades ue se detectan en el espectro de sus posibilidades reales.

)u utilizaci*n se da fundamentalmente en auellas instalaciones en donde es necesario un

proceso de maniobra, control y señalizaci*n. Por tanto, su aplicaci*n abarca desde procesos de

fabricaci*n industriales de cualuier tipo a transformaciones industriales, o control de

instalaciones, entre otras.

)us reducidas dimensiones, la e2tremada facilidad de su montaje, la posibilidad de almacenar los

programas para su posterior y r"pida utilizaci*n, la modificaci*n o alteraci*n de los mismos,

hace ue su eficacia se aprecie principalmente en procesos en ue se producen necesidades tales

como'

Espacio reducido

Procesos de producci*n peri*dicamente cambiantes

Procesos secuenciales

(auinaria de procesos variables

+nstalaciones de procesos complejos y amplios

&heueo de programaci*n centralizada de las partes del proceso


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Ejemplos de aplicaciones generales'

(aniobra de m"uinas

(auinaria industrial de pl"stico

("uinas transfer

(auinaria de embalajes

(aniobra de instalaciones' instalaci*n de aire acondicionado, calefacci*n

+nstalaciones de seguridad

)eñalizaci*n y control

%%* 'ENTAJAS Y DES'ENTAJAS

6o todos los aut*matas ofrecen las mismas ventajas sobre la l*gica cableada, ello es debido,

principalmente, a la variedad de modelos e2istentes en el mercado y las innovaciones t#cnicas

ue surgen constantemente. 5ales consideraciones obligan a referirse a las ventajas ue

proporciona un aut*mata de tipo medio.

Centajas

(enor tiempo empleado en la elaboraci*n de proyectos, debido a ue no es necesario dibujar

previamente el esuema de contactos, es preciso simplificar las ecuaciones l*gicas, ya ue por lo

general la capacidad de almacenamiento del m*dulo de memoria es lo suficientemente grande

Posibilidad de introducir modificaciones sin cambiar el cableado ni añadir aparatos


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(ínimo espacio del tablero donde se instala el P&

(enor costo de mano de obra de la instalaci*n

Economía de mantenimiento. Adem"s de aumentar la fiabilidad del sistema, al eliminar contactos

m*viles, los mismos aut*matas pueden indicar y detectar averías

Desventajas

&omo inconvenientes podríamos hablar, en primer lugar, de ue hace falta un programador , lo

ue obliga a adiestrar a uno de los t#cnicos en tal sentido. Esta capacitaci*n puede ser tomada en

distintos cursos, inclusive en universidadesEl costo inicial

%# ESTRUCTURA BÁSICA

a estructura b"sica de un P& 08igura >.-1 est" compuesta por'

a &P/

as interfaces de entradas

as interfaces de salidas


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8igura -. - Estructura b"sica de un P&

%#% DE"INICIÓN Y DESCRIPCIÓN DE LOS COMPONENTES

Procesador' es el FcerebroG del P&, es el responsable de la ejecuci*n del programa desarrollado

por el usuario.

5areas principales'

Ejecutar el programa realizado por el usuario

Administraci*n de la comunicaci*n entre el dispositivo de programaci*n y la memoria, y entre el

microprocesador y los bornes de entrada9 salida

Ejecutar los programas de autodiagn*sticos

Para poder realizar todas estas tareas, el procesador necesita un programa escrito por el

fabricante, llamado sistema operativo. Este programa no es accesible por el usuario y se

encuentra grabado en una memoria ue no pierde la informaci*n ante la ausencia de

alimentaci*n, es decir, en una memoria no vol"til


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(emoria' os P&Hs tienen ue ser capaces de almacenar y retirar informaci*n, para ello

cuentan con memorias. as memorias son miles de cientos de localizaciones donde la

informaci*n puede ser almacenada. Estas localizaciones est"n muy bien organizadas.

En las memorias el P& debe ser capaz de almacenar' Datos del proceso.

)eñales de entradas y salidas

Cariables internas, de bit y de palabra

Datos alfanum#ricos y constantes

Datos de control'

+nstrucciones de usuario, programa

&onfiguraci*n del aut*mata

5anto el sistema operativo como el programa de aplicaci*n, las tablas o registros de

entradas9salidas y los registros de variables o bits internos est"n asociados a distintos tipos de

memoria

a capacidad de almacenamiento de una memoria suele cuantificarse en bits, bytes 0grupo de I

bits1, o =ords 0grupo de -< bits1.

/n bit es una posici*n de memoria ue puede tomar valor FG * F-G

/n byte son I posiciones de memoria agrupadas

/na palabra o =ord son -< posiciones de memoria agrupadas

El sistema operativo viene grabado por el fabricante. &omo debe permanecer inalterado y el

usuario no debe tener enlaces a #l, se guarda en una memoria como las 4?( 04ead ?nly

(emory1, ue son memorias cuyo contenido no se puede alterar inclusive con ausencia de

alimentaci*n.


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5ipos de memoria'

a1 a memoria de datos

5ambi#n llamada tabla de registros 08igura >.>1, se utiliza tanto para grabar datos necesarios a los

fines de la ejecuci*n del programa, como para almacenar datos durante su ejecuci*n y9o

retenerlos luego de haber terminado la aplicaci*n. Este tipo de memorias contiene la informaci*n

sobre el estado presente de los dispositivos de entrada y salida. )i un cambio ocurre en los

dispositivos de entrada o salida, ese cambio ser" registrado inmediatamente en esta memoria.

En resumen, esta memoria es capaz de guardar informaci*n originada en el microprocesador

incluyendo' tiempos, unidades de conteo y rel#s internos.

8igura -. > 4elaci*n entre las terminales de entrada o de salida con una localizaci*n específica en el registro de

E9)

os bornes de cone2i*n de los P& tienen la misma identificaci*n ue la direcci*n de los

registros. Por ejemplo, los bornes de la entrada - est"n relacionados con el lugar de la

memoria de datos ue se encuentra en la palabra , bit -.

&omo puede verse, esta codificaci*n asigna a una %nica entrada o salida, una terminal y

consecuentemente un dispositivo de entrada o salida.


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b1 (emoria de usuario

Es la memoria utilizada para guardar el programa. El programa construido por el usuario debe

permanecer estable durante el funcionamiento del euipo, adem"s debe ser f"cil de leer, escribir o borrar. Por eso es ue se usa para su almacenamiento memorias tipo 4A(, o EEP4?(. A estas

memorias se la llama memoria del usuario o memoria de programa. En el caso de usar memorias

tipo 4A( ser" necesario tambi#n el uso de pilas, ya ue este tipo de memoria se borra con la

ausencia de alimentaci*n. En el caso de usar memorias EEP4?( la informaci*n no se pierde al

uitar la alimentaci*n.

a velocidad con ue se pueden escribir y leer el estado de las entradas y salidas juega un papel

importante en la velocidad de operaci*n del P&, por tal motivo para guardar esta informaci*n se

utilizan memorias tipo 4A( 04andom Access (emory1 ue son muy r"pidas.

%## ENTRADAS Y SALIDAS

Dispositivos de entrada. os dispositivos de entrada y salida son auellos euipos ue

intercambian 0o envían1 señales con el P&.

&ada dispositivo de entrada es utilizado para conocer una condici*n particular de su entorno,

como temperatura, presi*n, posici*n, entre otras.

Entre estos dispositivos podemos encontrar'

)ensores inductivos magn#ticos, *pticos, pulsadores, termopares, 45DHs, encoders, etc.

os dispositivos de salida 08igura -.@1 son auellos ue responden a las señales ue reciben del

P&, cambiando o modificando su entorno.


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Entre los dispositivos típicos de salida se pueden encontrar'

&ontactores de motor

Electrov"lvulas

+ndicadores luminosos o simples rel#s

!eneralmente los dispositivos de entrada, los de salida y el microprocesador trabajan en

diferentes niveles de tensi*n y corriente. En este caso las señales ue entran y salen del P&

deben ser acondicionadas a las tensiones y corrientes ue maneja el microprocesador, para ue#ste las pueda reconocer. Jsta es la tarea de las interfaces o m*dulos de entrada o salida.

8igura -. @ Dispositivos de entradas y salidas

as entradas se pueden clasificar en'

a1 Entradas Digitales

5ambi#n llamadas binarias u FonoffG, son las ue pueden tomar s*lo dos estados' encendido o

apagado, estado l*gico - * 08igura -.1.


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os m*dulos de entradas digitales trabajan con señales de tensi*n. &uando por un borne de

entrada llega tensi*n, se interpreta como F-G y cuando llega cero tensi*n se interpreta como FG.

E2isten m*dulos o interfaces de entradas de corriente continua para tensiones de ;, ->, > * I

C&D y otros para tensi*n de -- * >> C&A.

8igura -. )eñal binaria digital

os P&Hs modernos tienen m*dulos de entrada ue permiten conectar dispositivos con salida

P6P o 6P6 en forma indistinta 08igura -.;1. a diferencia entre dispositivos con salida P6P o

6P6 es como la carga 0en este caso la carga es la entrada del P&1 est" conectada con respecto al

neutro o al positivo.

8igura >. ; Entrada de com%n positivo o negativo est"ndar

as señales digitales en contraste con las señales anal*gicas no varían en forma continua, sino

ue cambian en pasos o en incrementos discretos en su rango. a mayoría de las señales

digitales utilizan c*digos binarios o de dos estados.


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as entradas discretas, tanto las de la corriente continua como las de la corriente alterna,

est"n compuestas por una estructura típica ue se puede separar en varios bloues 08igura >.


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&ircuito l*gico de entrada' es el encargado de informar a la &P/ el estado de la entrada cuando

#ste lo interrogue

&uando la señal llega hasta los bornes del P& tiene ue atravesar todos estos bloues.

4ecorrer este camino le lleva un tiempo ue es llamado' tiempo de respuesta de la entrada.

/n aspecto a analizar es el tiempo mínimo de permanencia o ausencia de una señal reuerida

para ue el P& la int#rprete como * -. )i una variable de proceso pasa al estado l*gico -, y

retorna al estado en un tiempo inferior al tiempo de respuesta de la entrada, es posible ue le

P& no llegue a leerla.

b1 Entradas Anal*gicas

Estos m*dulos o interfaces admiten como señal de entrada valores de tensi*n o corriente

intermedios dentro de un rango, ue puede ser de >mA, ; C&D o - C&D, convirti#ndola

en un n%mero. Este n%mero es guardado en una posici*n de la memoria del P&.

os m*dulos de entradas anal*gicas son los encargados de traducir una señal de tensi*n o

corriente proveniente de un sensor de temperatura, velocidad, aceleraci*n, presi*n, posici*n, o

cualuier otra magnitud física ue se uiera medir en un n%mero para ue el P& la puedainterpretar. En particular es el convertidor anal*gico digital 0A9D1 el encargado de realizar esta

tarea.

/na entrada anal*gica 08igura -.:1 con un convertidor A9D de I bits podr" dividir el rango de la

señal de entrada en >;< valores.


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8igura -. : )eñal anal*gica

os m*dulos de salida digital permiten al P& actuar sobre elementos ue admitan *rdenes de

tipo prendido apagado, todo o nada u Fon offG.

El valor binario de las salidas digitales se convierte en la apertura o cierre de un rel# interno del

P&, en el caso de m*dulos de salidas a rel#.

E2iste una gran cantidad de m*dulos de salida discreta, todos ellos con la misma estructura

ue se presenta en la 8igura -.I.


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8igura -. I Estructura típica de las salidas del P&

&ircuito l*gico de salida' es el receptor de la informaci*n enviada por la &P/

Aislamiento' cumple la misma funci*n ue en las interfaces de entrada

+ndicador de estado' tambi#n tiene la misma funci*n ue en la entrada

&ircuito de cone2i*n' est" compuesto por el elemento de salida al campo ue maneja la carga

conectada por el usuario.

Protecci*n' son internas al P& y pueden ser fusibles en serie con los contactos de salida, alguna

protecci*n electr*nica por sobrecarga, o alg%n circuito 4&. 4ecordar ue en caso de ue m"s de

una salida use un solo borne de referencia, es #ste el ue lleva asociada la protecci*n. Por lo cual

si esta protecci*n act%a dejar"n de funcionar todas las salidas asociadas a ese borne com%n

El tiempo de respuesta de la salida, al igual ue en las entradas, se denomina tiempo de respuesta

de la salida al tiempo ue tarda una señal para pasar por todos los bloues. E2isten cuatro

posibilidades para el circuito de cone2i*n de una salida'


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-. )alida a rel#

Es una de las m"s usuales. &on ellos es posible conectar tanto cargas de corriente alterna como

continua. )uelen soportar hasta >A de corriente. /na buena pr"ctica en la instalaci*n es verificar ue la corriente m"2ima ue consume la carga est# dentro de las especificaciones de la salida del

P&.

os tiempos de conmutaci*n de estos tipos de salidas llegan a los - ms, tanto para la cone2i*n

como para la descone2i*n. Algunas cargas son muy problem"ticas, por ejemplo las cargas

inductivas, ue tienen la tendencia a devolver corriente al circuito cuando son conectadas. )iendo

la corriente estimada en unas @ veces a la corriente de consumo nominal.

Esto genera picos de voltaje ue pueden dañar la salida a la ue est" conectada la carga. Para

minimizar estos riesgos se utilizan com%nmente diodos, varistores u otros circuitos de protecci*n.

os rel#s son internos al P&. El circuito típico es el ue se muestra en la 8igura >.K. &uando el

programa active una salida, el P& aplicar" internamente tensi*n a la bobina del rel#. Esta

tensi*n har" ue se cierren los contactos de dicho rel#. En ese momento una corriente e2terna

pasar" a trav#s de esos contactos y así se alimentar" la carga. &uando el programa desactiva una

salida, el P& desactiva la bobina abriendo así los contactos.

8igura -. K &ontacto de salida a rel#


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>. )alidas a transistor

)*lo son capaces de operar con corriente continua, de baja potencia 0hasta ,; A1. Pero tienen

tiempos de conmutaci*n ue rondan el milisegundo y una vida %til mucho mayor ue la de losrel#s. En este tipo de salida el transistor es el encargado de conectar la carga e2terna cuando el

programa lo indiue. El circuito típico se muestra en la 8igura >.-.

8igura -. - &ontacto de salida a transistor

@. )alidas por triac

(anejan corrientes alternas. Al igual ue los transistores, por ser semiconductores tienen una

vida %til mucho mayor ue la del rel#, ue es un elemento electromec"nico.

. )alidas anal*gicas

os m*dulos de salida anal*gica permiten ue el valor de una variable num#rica interna del

aut*mata se convierta en tensi*n o corriente.

+nternamente en el P& se realiza una conversi*n digital anal*gica 0D9A1, puesto ue el

aut*mata s*lo trabaja con señales digitales. Esta conversi*n se realiza con una precisi*n o

resoluci*n determinada 0n%mero de bits1 y en un intervalo determinado de tiempo 0período

muestreo1.


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Esta tensi*n o intensidad puede servir de referencia de mando para actuadores ue admitan

mando anal*gico, como pueden ser las v"lvulas proporcionales, los variadores de velocidad, las

etapas de los tiristores de los hornos, los reguladores de temperatura, etc. Permitiendo al

aut*mata realizar funciones de regulaci*n y control de procesos continuos.

%#* ALIMENTACIÓN

a fuente de alimentaci*n proporciona las tensiones necesarias para el funcionamiento de los

distintos circuitos del sistema.

a alimentaci*n al &P/ frecuentemente es de > C&D, o de --9>> C&A. En cualuier caso es

el propio &P/ el ue alimenta las interfaces conectadas a trav#s del bus interno.

a alimentaci*n a los circuitos E9) puede realizarse, en alterna a I9--9>> C&A o en

continua a ->9>9I C&D.

%#+ UNIDAD DE PROGRAMACIÓN

El aut*mata debe disponer de alguna forma de programaci*n, la cual se suele realizar empleando

la P&, es la forma m"s c*moda empleada en la actualidad. Permite programar desde un

ordenador personal est"ndar, con todo lo ue ello supone' herramientas m"s potentes,

posibilidad de almacenamiento en soporte magn#tico, impresi*n, transferencia de datos,

monitorizaci*n mediante soft=are, entre otros.


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%* NUE'A TECNOLOGA EN AUTOMATIZACIÓN: PAC,S

Por m"s de una d#cada se ha tenido el debate acerca de las ventajas y desventajas de utilizar

P&Hs 0&ontroladores *gicos Programables1 comparados con el control basado en P&Hs. A

medida ue se incrementan las diferencias entre las P&Hs y P&Hs, con los P&Hs utilizando el

hard=are de anaueles 0&?5)1 y sistemas P& incorporando sistemas operativos en tiempo real,

una nueva clase de controladores, el PA& se torna en un emergente. PA&, el nuevo acr*nimo,

creado por la &orporaci*n de +nvestigaci*n de Automatizaci*n 0A4&1, significa &ontrolador de

Automatizaci*n Programable y es utilizado para describir una nueva generaci*n de

controladores industriales ue combinan la funcionalidad P& y P&. El acr*nimo PA& es

utilizado por vendedores tradicionales de P& para describir los sistemas de alto desempeño.

%*% DE"INICIÓN

/n PA& 0Programmable Automation &ontroller1 es una tecnología industrial orientada al

control automatizado avanzado, al diseño de euipos para laboratorios y a la medici*n de

magnitudes an"logas. El PA& se refiere al conjunto formado por un controlador 0una &P/

típicamente1, m*dulos de entradas y salidas, y uno o m%ltiples buses de datos ue lo

interconectan todo.

Este controlador combina eficientemente la fiabilidad de control de un aut*mata o P&

junto a la fle2ibilidad de monitorizaci*n, c"lculo y desempeño de un computador industrial.

os PA&Hs pueden utilizarse en el "mbito investigador y de laboratorios, pero es sobre todo en el

industrial, para control de m"uinas y procesos. A destacar los siguientes' m%ltiples lazoscerrados de control independiente.

azos de control robusto

Aduisici*n de datos de precisi*n


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An"lisis matem"tico y memoria profunda

(onitorizaci*n remota, visi*n artificial, control de movimiento y rob*tica

)eguridad controlada

Administraci*n de recursos A4P o )AP, entre otros

%*# 'ENTAJAS DE LOS PAC,S EN LA ADQUISICIÓN DE DATOS

/na ventaja de los PA& al compararse con los P&Hs, es la habilidad para procesar y desempeñar

medidas complejas. &on esta característica, puede combinar diferentes sistemas de aduisici*nde datos como frecuencias, formas de onda, voltajes, corrientes, control de movimiento e

incluso, aduisici*n de im"genes. Esto crea un nivel sin precedentes de manipulaci*n y

estandarizaci*n en t#rminos del tipo de señales ue pueden manipularse y procesarse. os PA&Hs

ofrecen cientos de funciones para procesar, analizar y e2traer informaci*n de estas señales.

%** CAPACIDAD DE PROCESAMIENTO

as plataformas PA&Hs ofrece procesadores de %ltima generaci*n como los +ntel &ore > D%o o

incluso &ore Luad de punto flotante, y proporciona la habilidad para ejecutar cientos de

iteraciones y c"lculos P+D simult"neamente, adem"s de otros controles robustos como redes

neuronales o l*gica difusa.


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%*+ DI"ERENCIAS Y SIMILITUDES ENTRE EL PLC- PAC Y PC

En la 5abla -.- se muestra una comparaci*n con las características m"s significativas entre un

P&, un PA& y una P&.

5abla -. - &omparaci*n entre P& y PA&

&aracterísticas P& PA& P&)oporta shocMs el#ctricos y vibraci*n )+ )+ Est"ndar )eguridad y estabilidad )+ )+ 6?4angos de temperatura industriales )+ )+ 6?5rabajo en tiempo real )+ )+ 6?Entradas de fuente de poder redundantes )+ )+ 6?Procesador de punto flotante 6? )+ )+(emoria no vol"til 6? )+ )+&onectividad a Ethernet vía NE7 6? )+ )+&apacidad de administraci*n de recursos 6? )+ )+&apacidad ilimitada de lazos de control 6? )+ )+

%+ SISTEMAS DE COMUNICACIÓN INDUSTRIAL

Al hablar de automatizaci*n, es muy com%n tocar el tema de las comunicaciones industriales, ya

ue a partir de ellas se pueden transmitir datos y realizar acciones de control entre diferentes

euipos en una misma red, a continuaci*n se toca el tema específico de la red Ethernet.


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%+% LAS COMUNICACIONES Y LA INDUSTRIA

a comunicaci*n en las plantas industriales es imprescindible la industria moderna. (uchos

sistemas est"n conformados por euipos de diferentes fabricantes y funcionan en diferentes

niveles de automatizaci*n. Pese a ue puedan estar distanciados entre sí, a menudo se desea ue

trabajen de forma coordinada para un resultado satisfactorio del proceso. El objetivo principal es

la comunicaci*n totalmente integrado en el sistema. Esto reporta la m"2ima fle2ibilidad y

permite integrar sin problemas productos de otros fabricantes a trav#s de las interfaces soft=are

estandarizados. Esta integraci*n total se conoce como &+( 0computer integrated manufacturing1.

En los %ltimos años, las aplicaciones industriales basadas en comunicaci*n digital se han

incrementado haciendo posible la cone2i*n de sensores, actuadores y euipos de control en una

planta de procesamiento. De esta manera, la comunicaci*n entre la sala de control y los

instrumentos de campo se ha convertido en realidad. a comunicaci*n digital debe integrar

la informaci*n provista por los elementos de campo en el sistema de control de procesos.

En la industria coe2isten una serie de euipos y dispositivos dedicados al control de una m"uina

o una parte cerrada de un proceso. Entre estos dispositivos est"n los aut*matas programables,ordenadores de diseño y gesti*n sensores, actuadores, etc. El desarrollo de las redes industriales

ha establecido una forma de unir todos estos dispositivos, aumentando el rendimiento y

proporcionando nuevas posibilidades. as ventajas ue se aportan con una red industrial y cuyo

costo debe ser estudiado, son, entre otras, las siguientes'

Cisualizaci*n y supervisi*n de todo proceso productivo

5oma de datos del proceso m"s r"pida o instant"nea

(ejora del rendimiento general de todo el proceso

Posibilidad de intercambio de datos entre sectores del proceso y entre departamentos

Programaci*n a distancia, sin necesidad de estar a pie de f"brica


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En una red industrial coe2istir"n dispositivos de todo tipo, los cuales suelen agruparse

jer"ruicamente para establecer cone2iones lo m"s adecuadas a cada "rea. 5radicionalmente se

define cuatro niveles dentro de una red industrial como se muestra en la 8igura -.--.

8igura -. -- 6iveles jer"ruicos de una red industrial

6ivel de gesti*n' es el m"s elevado y se encarga de integrar los niveles siguientes en una

estructura de f"brica, e incluso de m%ltiples factorías. as m"uinas auí conectadas suelen ser

estaciones de trabajo ue hacen de puente entre el proceso productivo y el "rea de gesti*n, en el

cual se supervisan las ventas, stocMs, etc. )e emplean una red de tipo A6 0ocal Orea

6et=orM1 o NA6 0Nide Orea 6et=orM1.

6ivel de control' se encarga de enlazar y dirigir las distintas zonas de trabajo. A este nivel se

sit%an los aut*matas de gama alta y los ordenadores dedicados al diseño, control de calidad,

programaci*n, etc. )e suele emplear una red de tipo A6.

6ivel de campo y proceso' se encarga de la integraci*n de peueños automatismos 0aut*matascompactos, multiple2ores de E9), controladores P+D, etc.1 Dentro de subredes o FislasG. En el

nivel m"s alto de estas redes se suelen encontrar uno o varios aut*matas modulares, actuando

como maestros de la red o maestros flotantes. En este nivel se emplean los buses de campo

tradicionales, aunue tambi#n tienen cabida rel# superiores como Ethernet industrial bajo ciertas

premisas ue aseguren el determinismo la red.


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6ivel de E9)' es el nivel m"s pr*2imo al proceso. Auí est"n los sensores y actuadores,

encargados de manejar el proceso productivo y tomar las medidas necesarias para la correcta

automatizaci*n y supervisi*n. )e trata de sustituir los sistemas de cableado tradicionales por

buses de campo de prestaciones sencillas y sistemas de periferia descentralizada.

Esta estructura sin embargo, no es universal, habr" casos en los ue conste ue un n%mero

mayor o menor de niveles, dependiendo del tamaño del proceso y la propia industria.

%+# ETHERNET INDUSTRIAL

Ethernet es una especificaci*n para redes de "rea local ue comprende el nivel físico y el nivel de

enlace del modelo de referencia +)?9?)+. )e implementa en principio sobre una topología bus

serie con mecanismo &)(A9&D para el control del acceso al medio 0(A&1.

8ue desarrollada inicialmente por ero2 &orporation y Digital Euipement &orporation, y ha sido

la base para el desarrollo del est"ndar +EEE I>.@ ue difiere ligeramente de la especificaci*n

Ethernet.

Ethernet se ha convertido r"pidamente en un est"ndar Fde factoG por el gran n%mero de euipos

ue e2isten en el mercado y la gran cantidad de soft=are desarrollado para esta red.

)e implementa originalmente sobre cable coa2ial, modific"ndose la señal en banda base

mediante el c*digo (anchester. )in embargo se han desarrollado especificaciones para ue la red

Ethernet se pueda implementar sobre otros soportes físicos' par trenzado, fibra *ptica, etc. y

soportando mayores velocidades de transmisi*n. Es m"s, el original control de acceso al medio

&)(A9&D ha sido pr"cticamente desplazado por las t#cnicas de conmutaci*n 0Ethernet

conmutada1, ue agilizan el tr"fico de la red, aumentan el ancho de banda de transmisi*n

disponible, aumenta el n%mero de nodos ue se pueden conectar a una red local y minimizan

tanto la posibilidad de p#rdida de mensajes, retardo de propagaci*n de estos hasta su destino.

Este hecho ha provocado ue Ethernet se haya incorporado definitivamente al entorno industrialcomo un medio de transmisi*n fiable, r"pido y pr"cticamente determinista.


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%+* DE"INICIÓN

Ethernet9+P, es una abrebiatura de FEthernet +ndustrial ProtocolG 0Protocolo +ndustrial Ethernet1,

es una soluci*n abierta est"ndar para la intercone2i*n de redes industriales ue aprovecha los

medios físicos y los chips de comunicaciones Ethernet comerciales. )i se tiene en cuenta ue la

tecnología Ethernet se utiliza desde mediados de los años setenta y su gran aceptaci*n en todo el

mundo, no es de e2trañar ue Ethernet brinde la mayor comunidad de proveedores del mundo.

Al utilizar la tecnología Ethernet, no s*lo sigue una tendencia tecnol*gica com%n actualmente,

sino ue, adem"s, se disfruta de la posibilidad de obtener acceso a datos en el nivel de los

dispositivos mediante +nternet.

Ethernet9+P ha sido diseñada para satisfacer la gran demanda de aplicaciones de control

compatibles con Ethernet. Esta soluci*n est"ndar para la intercone2i*n de redes admite la

transmisi*n de mensajes implícita 0transmisi*n de mensajes de E9) en tiempo real1 y la

transmisi*n de mensajes e2plícita 0intercambio de mensajes1. Ethernet9+P es una red abierta ue

utiliza tecnología comercial ya e2istente, como'

El est"ndar de vínculo físico y de datos +EEE I>.@

El conjunto de protocolos Ethernet 5&P9+P 0Protocolo de control de transmisi*n9Protocolo

+nternet1, est"ndar del sector para Ethernet

Protocolo de control e informaci*n 0&+P1, el protocolo ue permite la transmisi*n de mensajes de

E9) en tiempo real e informaci*n9transmisi*n de mensajes entre dispositivos similares

%++ MODELO OSI DE ISO

El modelo ?)+ 0?pen )ystems +nterconnection1 de +)? 0+nternational )tardards ?rganozation1

fue una propuesta para la estandarizaci*n de las redes de ordenadores ue permite interconectar

sistemas abiertos y ofrece al usuario la posibilidad de garantizar la interoperabilidad de los


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productos entre sí. Este modelo tiene siete capas, diseñadas con arreglo a los siguientes

principios'

-. /na capa se crear" en situaciones en las ue se reuiera un nivel diferente de abstracci*n.

>. &ada etapa deber" realizar una funci*n bien definida

@. a funci*n ue realiza cada etapa deber" seleccionar se toman en cuenta la minimizaci*n

del flujo de informaci*n a trav#s de las interfaces entre capas

. El n%mero de capas ser" suficientemente grande como para ue funciones diferentes no

est#n en la misma capa, y suficientemente peueño para ue la aruitectura no sea difícil de

manejar

El modelo ?)+ 08igura -.->1 por sí mismo, no es una aruitectura de red puesto ue no

especifica el protocolo ue debe usarse en cada capa. Posteriormente, estos protocolos fueron

implementados por los fabricantes de soft=are de comunicaciones, ajust"ndose a las funciones de

cada una de las capas.

8igura -. -> 6iveles del modelo ?)+

A continuaci*n se describen las funciones de cada una de las : capas'


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6ivel -' define las condiciones físicas como son los niveles de corriente, tensi*n, modulaci*n,

frecuencia, etc. ue son necesarias para hacer efectiva la comunicaci*n sobre un medio de

transmisi*n cableado o a#reo

6ivel >' se define el mecanismo de acceso al medio de transmisi*n y el direccionamiento de las

estaciones, de forma ue durante un tiempo definido s*lo una estaci*n podr" enviar datos a trav#s

del medio de transmisi*n ue se utilice. os datos se estructura en tramas para su correcta

interpretaci*n y se comprueba la transmisi*n sin errores de los mismos

6ivel @' encargado de conectar y encaminar los datos ue se han de viajar a trav#s de varias

subredes y controlar los posibles problemas de congesti*n de la red

6ivel ' garantiza la seguridad en el transporte y la coherencia de los datos transmitidos. Es el

encargado de coordinar tareas como el control de flujo, la segmentaci*n en bloues y laconfirmaci*n o acuse de recibo correcto de los datos. Para realizar estas funciones se establecen

cone2iones ue garantizan ue ambos e2tremos est"n preparados para el intercambio de datos

6ivel ;' se encarga del control de comunicaci*n. )e hace cargo de la sincronizaci*n de la misma

y del control del uso ue hace cada usuario de la red

6ivel


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5ransferencia de archivos

< &apa de presentaci*n4epresentaci*n de datos

sincronizadosenguaje com%n

; &apa de sesi*n)incronizaci*n control de

comunicaci*n

&oordinaci*n de la

comunicaci*n 0iniciofin1

&apa de transporte

Establecimiento95erminaci*n de

cone2iones

&onfirmaciones

)egmentaci*n

5ransmisi*n asegurada de

infoprmacion

@ &apa de redEncaminamiento hacia subredes

(etodo de enlace

+ntercone2i*n entre distintas

subredes

> &apa de enlaceEstructuraci*n de losmensajes

en tramas&omprobaci*n &4& 0errores1

- &apa fisica )oporte t#cnico de transmisi*n

)eñales ue codifican la

informaci*n

(edio de transmisi*n 0cable,

a#reo1

5abla -. > &aracterísticas de las capas de informaci*n seg%n +)?

%+. EL MODELO TCP/IP

5&P9+P es el protocolo del nivel de transporte y red de +nternet y suele estar vinculado

con las instalaciones Ethernet y el mundo de los negocios. Proporciona una serie de servicios ue

puede utilizar cualuier pareja de dispositivos para compartir datos. Dado ue la tecnología


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Ethernet y los conjuntos de protocolos est"ndar como 5&P9+P han sido promocionados para uso

p%blico, se han producido de forma masiva y pueden conseguirse f"cilmente medios físicos y

herramientas de soft=are estandarizadas, con lo ue puede disfrutar de las ventajas de una

tecnología conocida y una gran facilidad de acceso.

El /DP9+P 0Protocolo de datagrama de usuario1 tambi#n se utiliza junto con la red Ethernet.

/DP9+P proporciona un transporte de datos r"pido y eficiente, características necesarias para el

intercambio de datos en tiempo real.

Para ue Ethernet9+P tenga #2ito, se ha agregado el protocolo &+P al conjunto 5&P9/DP9+P con el

fin de proporcionar un nivel de aplicaciones com%n. Por lo tanto, cuando se elija un producto

Ethernet9+P, estar" seleccionado tambi#n prestaciones de 5&P9+P y &+P. Ethernet9+P utiliza el

modelo de red de productor9 consumidor, al igual ue las redes Device6et y &ontrol6et, ue

tambi#n utilizan &+P.

&on la introducci*n de la tecnología de conmutaci*n de Ethernet y la transmisi*n de datos full

d%ple2, se eliminan las colisiones de datos y el rendimiento mejora dr"sticamente en la red

Ethernet9+P.

%+& TOPOLOG(A

Por lo general, una red Ethernet9+P utiliza una topología de estrella activa en la ue los gruposde dispositivos ue est"n conectados punto a punto con un conmutador. a ventaja de una

topología en estrella radica en la compatibilidad con productos de - y - (bps.

Puede combinar dispositivos de - y - (bps, y el conmutador Ethernet negociar" la

velocidad. Asimismo, la topología de estrella le ofrece cone2iones f"ciles de cablear o de

depurar, o en las ue resulta f"cil detectar fallos y llevar a cabo tareas de mantenimiento.

%+0 CAPA DE RED

a familia de protocolos 5&P9+P fue diseñada para permitir la intercone2i*n entre distintas

redes. El mejor ejemplo de intercone2i*n de redes es +nternet' se trata de un conjunto de redes

unidas mediante encaminadores o routers.


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&ada host 0ordenador1 tiene una direcci*n física ue viene determinada por su adaptador de red.

Estas direcciones se corresponden con la capa de acceso al medio y se utilizan para comunicar

dos ordenadores ue pertenecen a la misma red. Para identificar globalmente un ordenador

dentro de un conjunto de redes 5&P9+P se utilizan las direcciones +P 0capa de red1.

?bservando una direcci*n +P sabremos si pertenece a nuestra propia red o a una distinta 0todas

las direcciones +P de la misma red comienzan con los mismos n%meros1.

3ost Direcci*n física Direcci*n +P4ed

A 77::D-K>.-.-KD-.-..-

7 E&@@:KA8 -.-..:4ED>

4>7>>;>->@:7E

-.-..>

A@77I-DAD7

>[email protected]:.-

4ED@& 7>A7@-:->K@ >[email protected]:.:@D EIKA7->K> >[email protected]:.>

5abla -. @ +dentificaci*n de diferentes host en una red

El concepto de red est" relacionado con las direcciones +P ue se configuren en cada ordenador,

no con el cableado. Es decir, si tenemos varias redes dentro del mismo cableado solamente losordenadores ue permanezcan a una misma red podr"n comunicarse entre sí. Para ue los

ordenadores de una red puedan comunicarse con los de otra red es necesario ue e2istan routers

ue interconecten las redes. /n router o encaminador no es m"s ue un ordenador con varias

direcciones +P, una para cada red, ue permita el tr"fico de pauetes entre sus redes.


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%+1 DIRECCIONES IP

a direcci*n +P es el identificador de cada host dentro de una red de redes. &ada host conectado

a una red tiene una direcci*n +P asignada, la cual debe ser distinta a todas las dem"s direcciones

ue est#n vigentes en ese momento en el conjunto de redes visibles por el host. Pero sí se

podrían tener dos ordenadores con la misma direcci*n +P siempre y cuando pertenezcan a redes

independientes entre sí 0sin ning%n camino posible ue las comuniue1.

as direcciones +P se clasifican en'

Direcciones +P p%blicas. )on visibles en todo +nternet. /n ordenador con una +P p%blica es

accesible 0visible1 desde cualuier otro ordenador conectado a +nternet. Para conectarse a

+nternet es necesario tener una direcci*n +P p%blica.

Direcciones +P privadas 0reservadas1. )on visibles %nicamente por otros hosts de su propia red o

de otras redes privadas interconectadas por routers. )e utilizan en las empresas para los puestos

de trabajo. os ordenadores con direcciones +P privadas pueden salir a +nternet por medio de un

router 0o pro2y1 ue tenga una +P p%blica. )in embargo, desde +nternet no se puede acceder a

ordenadores con direcciones +P privadas.

A su vez, las direcciones +P pueden ser'

Direcciones +P est"ticas 0fijas1. /n host ue se conecte a la red con direcci*n +P est"tica siempre

lo har" con una misma +P. as direcciones +P p%blicas est"ticas son las ue utilizan los servidores

de


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+nternet con objeto de ue est#n siempre localizables por los usuarios de +nternet. Estas

direcciones hay ue contratarlas.

Direcciones +P din"micas. /n host ue se conecte a la red mediante direcci*n +P din"mica, cada

vez lo har" con una direcci*n +P distinta. as direcciones +P p%blicas din"micas son las ue se

utilizan en las cone2iones a +nternet mediante un m*dem. os proveedores de +nternet utilizan

direcciones +P din"micas debido a ue tienen m"s clientes ue direcciones +P 0es muy

improbable ue todos se conecten a la vez1.

as direcciones +P est"n formadas por bytes 0@> bits1. )e suelen representar de la forma a. b. c.

d donde cada una de estas letras es un n%mero comprendido entre el y el >;;, tambi#n se

pueden representar en forma he2adecimal desde la ... hasta la 88.88.88.88

o en binario, desde la ... hasta la

--------.--------.--------.--------.

%+2 CLASES DE DIRECCIÓN IP

Para ue en una red dos computadoras puedan comunicarse entre sí ellas deben estar

identificadas con precisi*n. Este identificador viene definido por el protocolo utilizado. 5&P9+P

utiliza un identificador denominado direcci*n +nternet o direcci*n +P, cuya longitud es de @> bits

0 bytes1. a direcci*n +P identifica tanto a la red a la ue pertenece una computadora como a

ella misma dentro de dicha red.

o anterior se resuelve mediante la definici*n de las Q&lases de Direcciones +PQ. Para clarificar lo

anterior se tiene ue una red con direcci*n clase A ueda precisamente definida con el primer

byte de la direcci*n, la clase 7 con los dos primeros y la & con los tres primeros bytes. os bytes

restantes definen los nodos en la red específica tal como se muestra en la 5abla -..

5abla -. +P clase A, 7 y &


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+dentificaci*n 6%mero 6%mero de 4ango de ("scara de

&lase

de red de host de redes hosts direcciones subred

-...

A - byte @ bytes ->< --;

>;;...

->:...

->I.-..

7 > bytes > bytes -;;..

-K-.>;..

-K>.-.-.

& @ bytes - byte >.K:.-> >;;

>;;.>;;.>;;.

>>@.>;.>;.

&lase A


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)on las ue en su primer byte tienen un valor comprendido entre - y ->:, incluyendo ambos

valores. Estas direcciones utilizan %nicamente este primer byte para identificar la red, uedando

los otros tres bytes disponibles para cada uno de los hosts ue pertenezcan a esta misma red. Esto

significa ue podr"n e2istir m"s de diecis#is millones de ordenadores en cada una de las redes de

esta clase. Este tipo de direcciones es usado por redes muy e2tensas, pero hay ue tener en

cuenta ue s*lo puede haber ->< redes de este tamaño. A4PAnet es una de ellas, e2istiendo

adem"s algunas grandes redes comerciales,

aunue son pocas las organizaciones ue obtienen una direcci*n de Qclase AQ. o normal para las

grandes organizaciones es ue utilicen una o varias redes de Qclase 7Q.

&lase 7

Estas direcciones utilizan en su primer byte un valor comprendido entre ->I y -K-, incluyendo

ambos. En este caso el identificador de la red se obtiene de los dos primeros bytes de la

direcci*n, teniendo ue ser un valor entre ->I.- y -K-.>; 0no es posible utilizar los valores y

>;; por tener un significado especial1. os dos %ltimos bytes de la direcci*n constituyen el

identificador del host permitiendo, por consiguiente, un n%mero m"2imo de y >>@, incluyendo

ambos valores. Este tercer tipo de direcciones utiliza los tres primeros bytes para el n%mero de la

red, con un rango desde -K>.-.- hasta >>@.>;.>;. De esta manera ueda libre un byte para el

host, lo ue permite ue se conecten un m"2imo de >; ordenadores en cada red. Estas


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direcciones permiten un menor n%mero de host ue las anteriores, aunue son las m"s numerosas

pudiendo e2istir un gran n%mero redes de este tipo 0m"s de dos millones1.

En la clasificaci*n de direcciones se puede notar ue ciertos n%meros no se usan, el valor ->:en el primer byte se utiliza en algunos sistemas para prop*sitos especiales. 5ambi#n es

importante notar ue los valores y >;; en cualuier byte de la direcci*n no pueden usarse

normalmente por tener otros prop*sitos específicos.

En la 5abla >.; se muestran dos clases adicionales de direcciones +P, ue tienen un uso

específico.

5abla >. ; +P especiales

)e reservan todas las direcciones para multidestino

0multicast1, es decir, un ordenador transmite un >>...

Dmensaje a un grupo especifico de ordenadores de >@K.>;;.>;;.>;;

esta clase

>...

E E2clusivamente para fines e2perimentales

>:.>;;.>;;.>;;


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%+%$ MASCARA DE SUBRED

/na m"scara de subred es auella direcci*n ue enmascarando nuestra direcci*n +P, nos indica si

otra direcci*n +P pertenece a nuestra subred o no. a 5abla -.< muestra las m"scaras de subred

correspondientes a la clase A, 7 y &.

&lase (ascara de subredA >;;...

7 >;;.>;;..

& >;;.>;;.>;;.5abla -. < (ascaras de subred seg%n su clase

%. REGULACIÓN DE LA 'ELOCIDAD EN MOTORES

/n regulador electr*nico de velocidad est" formado por circuitos ue incorporan

transistores de potencia como el +!75 0transistor bipolar de puerta aislada1 o tiristores, siendo el

principio b"sico de funcionamiento transformar la energía el#ctrica de frecuencia industrial en

energía el#ctrica de frecuencia variable.

Esta variaci*n de frecuencia se consigue mediante dos etapas en serie. /na etapa rectificadora

ue transforma la corriente alterna en continua, con toda la potencia en el llamado circuito

intermedio y otra inversora ue transforma la corriente continua en alterna, con una frecuencia y

una tensi*n regulables, ue depender"n de los valores de consigna. A esta segunda etapa tambi#n

se le suele llamar ondulador 08igura >.-@1.

5odo el conjunto del convertidor de frecuencia recibe el nombre de inversor.


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8igura >. -@ Etapas de un variador de frecuencia

El modo de trabajo puede se manual o autom"tico, seg%n las necesidades del proceso, dada la

enorme fle2ibilidad ue ofrecen los reguladores de velocidad, permitiendo hallar soluciones para

obtener puntos de trabajo *ptimos en todo tipo de procesos, pudiendo ser manejados por

ordenador, P&, señales digitales o de forma manual.

a mayoría de las marcas incluyen dentro del propio convertidor protecciones para el motor, tales

como protecciones contra sobreintensidad, sobretemperatura, fallo contra deseuilibrios,

defectos a tierra, etc. Adem"s de ofrecer procesos de arranue y frenados suaves mediante

rampas de aceleraci*n y de frenado, lo ue redunda en un aumento de la vida del motor y las

instalaciones.

&omo debe saberse, el uso de convertidores de frecuencia añade un enorme potencial para el

ahorro de energía disminuyendo la velocidad del motor en muchas aplicaciones. Adem"s aportan

los siguientes beneficios'


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2 (ejora el proceso de control y por lo tanto la calidad del producto

2 )e puede programar un arranue suave, parada y freno 0funciones de arrancador progresivo1

2 Amplio rango de velocidad, par y potencia. 0velocidades continuas y discretas1

2 7ucles de velocidad

2 Puede controlar varios motores

2 8actor de potencia unitario

2 4espuesta din"mica comparable con los Drives de D&

2 &apacidad de bypass ante fallos del variador

2 Protecci*n integrada del motor

2 (archa paso a paso 0comando R?!1

&on respecto a la velocidad los convertidores suelen permitir dos tipos de control'

2 &ontrol manual de velocidad. a velocidad puede ser establecida o modificada

manualmente

0display de operador1. Posibilidad de variaci*n en el sentido de giro

2 &ontrol autom"tico de velocidad. /tilizando realimentaci*n se puede ajustar lavelocidad autom"ticamente. Esta soluci*n es la ideal para su instalaci*n en aplicaciones en las

ue la velocidad demandada varía de forma continua


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>.;.- 4E&5+8+&AD?4E)

a) RECTIFICADORES NO CONTROLADOS DE TENSIÓN FIJA

El fen*meno de la rectificaci*n se da porue los diodos van conmutando cíclicamente al circuito

de && sobre las fases de &A. Es la tensi*n de esta red la ue va forzando el paso a conducci*n o

bloueo de los diodos, a esta conmutaci*n se le llama forzada. )i s*lo se rectifican las semiondas

positivas de la tensi*n alterna tenemos un montaje de media onda y si se rectifican ambassemiondas, tenemos un montaje de onda completa.

En los montajes de media onda 08igura >.-1 la tensi*n no es continua pura, ya ue e2hibe cierto

grado de rizado u oscilaci*n en torno a su valor medio. os diodos ue conducen en cada

momento son auellos en los ue la tensi*n de la fase en la ue van conectados supera a la de las

otras dos.


47/55


48/55

2 &arga sim#trica para la línea trif"sica

2 )e absorben menos arm*nicos de intensidad en la línea trif"sica


49/55

2 a tensi*n continua es de rizado con menor amplitud y por tanto los filtros para

alisado son menores

2 as prestaciones din"micas son mayores, ya ue con seis pulsos se puede variar el"ngulo de encendido seis veces por periodo

>.;.> &+4&/+5? +65E4(ED+?

a etapa central es el denominado circuito intermedio de continua y ue puede funcionar como

fuente de tensi*n o intensidad para la etapa final del ondulador, seg%n la disposici*n ue se

adopte. A veces al ondulador se le llama inversor tal como aparece en la figura, aunue es m"s

correcto llamar inversor a todo el conjunto 0rectificador, circuito intermedio y ondulador1.

a funci*n del circuito intermedio es alimentar la tercera etapa, es decir al ondulador, y esto

puede hacerlo funcionando como fuente de tensi*n, en cuyo caso se colocaría un condensador

electrost"tico entre los terminales 0S1 y 01 para mantener constante la tensi*n y daría lugar a un

inversor con circuito intermedio de tensi*n. &uando el circuito intermedio funciona como fuente

de intensidad para el ondulador, se pone una inductancia en serie con una de sus ramas, su

funci*n es mantener constante la intensidad, y estaríamos hablando de un inversor con circuito

intermedio de intensidad.

)eg%n la configuraci*n ue se adopte las características del inversor son distintas y condiciona

cuestiones tales como' arm*nicos, resistencia de frenado, gama de potencias, accionamiento para

un solo motor o varios a la vez, etc.


50/55

>.;.@ ?6D/,AD?4

El ondulador es un conmutador electr*nico ue comunica alternativamente la tensi*n o

intensidad continua del circuito intermedio sobre las fases del motor de &A conectado a su

salida. a disposici*n m"s com%n es el puente trif"sico de !raetz y est" formado por

semiconductores controlables ue pueden ser tiristores, tiristores desconectables por puerta

0!5?1, transistores de potencia, +!75 0transistor bipolar de puerta aislada o (?)8E5

0transistor de efecto campo de *2ido met"lico1, tal como se muestra en la 8igura >.-. -< &ircuito general del ondulador

En funci*n de la mayor o menor perfecci*n del sistema de conmutaci*n lograremos ue las

ondas de tensi*n a la salida hagan ue las corrientes absorbidas se aceruen m"s o menos al

sistema trif"sico senoidal.


51/55

3ay distintas formas de regular la tensi*n de salida del inversor como son'

2 Cariar el valor de la tensi*n en el circuito intermedio

2 Cariar el ancho de la zona de conducci*n de cada semionda de salida

2 Cariar la tensi*n de salida en funci*n de la proporci*n entre los tiempos de cone2i*n y

descone2i*n de los semiconductores de potencia mediante la t#cnica de regulaci*n PN(

0iniciales de (odulaci*n del Ancho de Pulso, en ingl#s1. Adem"s de regular la salida, este

m#todo tiene la ventaja de generar una onda de tensi*n de salida ue mejora notablemente la

onda de intensidad absorbida por el motor, lo cual hace ue el motor funcione de forma

semejante a si estuviera alimentado por tensiones senoidales de la red. &on ello se logra la

grandísima ventaja de emplear motores normalizados de fabricaci*n en serie sin la necesidad de

fabricar motores específicos para poder ser regulados por convertidores

>.;. 8/6&+?6A(+E65? DE (?5?4 A)T6&4?6? A+(E65AD? P?4

&?6CE45+D?4E)DE 84E&/E6&+A

os inversores con circuito intermedio de tensi*n son los m"s usados en aplicaciones pr"cticas,

siendo su campo predominante el de las peueñas y medianas potencias. /n inversor se elige en

funci*n de par"metros tales como'

2 Accionar a un solo motor o varios2 7anda necesaria de regulaci*n y su precisi*n

2 &onsecuencias sobre la red el#ctrica del convertidor adoptado

2 U5iene sentido econ*mico prever un retorno de energíaV 08renado regenerativo1

2 Celocidad de respuesta para adaptarse a los cambios de consigna


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Para aprovechar al m"2imo el motor hay ue controlarlo de modo ue el flujo se apro2ime lo m"s

posible al nominal para el cual ha sido diseñado. &uando el motor est" regulado con flujo

constante e igual al nominal presenta unas curvas características como se muestra en la 8igura

>.-:.

8igura >. -: &urvas de parvelocidad de un motor asíncrono alimentado a flujo constante

/na forma de lograr ue el flujo sea constante de manera apro2imada, es hacer ue la tensi*n y

la frecuencia varíen de forma proporcional.

)in embargo esto es s*lo apro2imado, y a medida ue las frecuencias van bajando los flujos

disminuyen tambi#n por lo ue el par para bajas frecuencias disminuye de forma importante, tal

como se muestra en la 8igura >.-I.


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8igura >. -I &urvas de parvelocidad en r#gimen permanente para un motor asíncrono

alimentado con tensi*n y frecuencia variable

Para lograr el funcionamiento con flujo constante es preciso ue a bajas frecuencias la tensi*n

sea m"s elevada ue lo ue dicta la ley sencilla de la proporcionalidad. &uando la regulaci*n

necesaria para

modificar la velocidad supera la frecuencia nominal 0; 3z1, el flujo ha de disminuir, ya ue la

tensi*n no debe ser elevada para no sobrepasar las posibilidades diel#ctricas del bobinado delmotor. En este caso las curvas de par para frecuencias elevadas decrecen, por lo ue habr" ue

verificar ue los menores pares disponibles cumplen los reuisitos de la m"uina accionada a alta

velocidad.

En general en auellos inversores con circuito intermedio de tensi*n, para el control del par

electromagn#tico del accionamiento se emplean los siguientes m#todos'

2 4egular la tensi*n del estator en funci*n de la frecuencia. 0&ontrol C9f1

2 4egulaci*n mediante la descomposici*n vectorial de la intensidad del estator sobre

unos ejes orientados con el flujo magn#tico. 0&ontrol vectorial1


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>.;.; &?654? C9f.

&on este m#todo la tensi*n de alimentaci*n evoluciona proporcionalmente a la frecuencia.

&uando C9f es constante el motor funciona de forma apro2imada con flujo constante en los

regímenes permanentes. Este tipo de control es m"s f"cil de llevar a la pr"ctica en un convertidor

y se suele emplear cuando los reuisitos de regulaci*n son de baja velocidad.

a proporcionalidad C9f desaparece en las bajas frecuencias, adem"s la característica de la curva

de par depende tambi#n de la frecuencia del rotor y de su temperatura, por lo ue el dispositivo

de control del convertidor ha de incluir las correspondientes correcciones.

En los convertidores con este tipo de control, una de las parametrizaciones m"s importante es la

selecci*n o ajuste de la curva C9f 08igura >.-K1.

Algunos convertidores traen varias curvas ya ajustadas en su programaci*n. Para seleccionar la

curva adecuada se debe tener en cuenta las características de tensi*n y frecuencia del motor y la

velocidad m"2ima a la ue puede girar el rotor.


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8igura >. -K &urva característica C9f

/na vez recabada la informaci*n necesaria para comprender de una mejor manera la forma ue

opera el euipo ue se desea usar, lo siguiente es hacer una selecci*n del euipo planeado yhacer los diagramas necesarios seg%n su funcionamiento.

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