Sistemas de Control

Presentado por: Ing. Alvaro Antonio Gaitán

Unidad III: Controladores Programables

08 de abr 2015

Objetivos

Explicar la importancia de la automatización tomando encuenta las repercusiones éticas y el impacto ambiental alser implementada.

Elegir el controlador programable más efectivo en elcontrol de un proceso secuencial determinado tomandoen cuenta su arquitectura y principio de funcionamiento.

Implementar la metodología del GRAFCET en el diseño desistemas de control secuencial, aplicados a la domótica yla automatización industrial, utilizando ControladoresLógicos Programables con el lenguaje LADDER basado enla norma IEC 1131-3 en el caso de los PLC.

Temario

Automatización Industrial

DomóticaAutomatismos

EléctricosCircuitos Neumáticos

Básicos

Automatización Industrial/ Definiciónes

La Automática se define como la Ciencia y Técnica de la Automatización,que agrupa el conjunto de las disciplinas teóricas y tecnológicas queintervienen em la concepción, la construcción y el empleo de sistemasautomáticos.

La automática constituye el aspecto teórico de la cibernética. Estáestrechamente vinculada con las matemáticas, la estadística, la teoría dela información, la informática y las técnicas de la ingeniería.

Automatización Industrial/ Definiciónes

Automática Teórica: Conjunto de métodos matemáticos de análisis ysíntesis de los sistemas automáticos y de sus elementos.

Automática Aplicada: Trata específicamente los problemas prácticos deautomatización, que concierne a la teoría y a la tecnología de loscaptadores, los acondicionadores los ordenadores.

Automatización Industrial/ Definiciónes

Automatismo secuencial: Es un sistema cuyo funcionamiento emplea unasecuencia de fases claramente diferenciadas, según un conjunto de reglaspreestablecidas.

Automatización Industrial/ Tipos de Plantas

Procesos de Flujo Continuo

En estos se desarrolla una producción dedicada continua de grandescantidades de producto. Aquí los tipos de producto son pocos y losvolúmenes son altos. El proceso de fabricación mantiene un flujo continuo demateriales en bruto mediante una serie de operaciones Secuenciales.

Ejemplos de este tipo de proceso son: plantas químicas, refinerías depetróleo, plástico, planchas y acero e industrias textiles.

Automatización Industrial/ Tipos de Plantas

Job Shop

El trabajo en los Job Shops viene caracterizado por unos volúmenes deproducción bajos a medios y una amplia gama de productos. Es muy comúnen industrias mecánicas de ingeniería.

El equipo de producción debe de ser de propósito general y flexible parahacer posible esta variedad de trabajo y los trabajadores deben ser de grancapacitación para desempeñar la gama de cometidos de trabajo.

Los Job Shops generalmente son poco eficientes, tienen grandes tiempos depreparación, grandes inventarios de trabajo en curso y costos altos.

Automatización Industrial/ Tipos de Plantas

Producción por Lotes.

En esta categoría se plantea la fabricación de lotes de tamaño medio delmismo artículo o producto. Los lotes suelen ser producidos una sola vez odeben de producirse a intervalos regulares.

Nuevamente, el equipo de fabricación es de propósito general pero diseñadopara promedios de producción más altos. Las plantas de producción por lotesincluyen los talleres de mecanizado, fundiciones, fábricas de moldeado deplástico y talleres de trabajos en prensa.

Automatización Industrial/ Tipos de Plantas

Líneas dedicadas de alto volumen de producción.

Esta es una fabricación especializada continua de productos idénticos. Soncaracterizadas por una tasa de producción muy alta y de estrecho alcance. Elequipo se dedica a la fabricación de un producto único tal como automóvil,bombillas, aparatos, etc.

Para los sistemas e instalaciones especializadas de monoproducto se requierena inversión fija muy alta, tales como líneas fijas de productos,transportadores dedicados, almacenes, etc.

Automatización Industrial/ Niveles de Automatiz.

Nivel Elemental

Se corresponde con el asignado a una máquina sencilla o parte de unamáquina, asignándole tareas de vigilancia de tiempos muertos,posicionamiento de piezas y funciones de seguridad.

Se distinguen 3 grados de automatización:

- Vigilancia- Guía operador- Mando

Automatización Industrial/ Niveles de Automatiz.

Nivel Intermedio

Se corresponde con la explotación de un conjunto de máquinas elementales obien una máquina compleja. Este ha sido el dominio clásico de laautomatización industrial.

Tercer Nivel

Se caracteriza por ser de un proceso completo, e intervienen además delcontrol elemental del proceso otros aspectos tales como supervisión,optimización, gestión de mantenimiento, control de calidad, seguimiento dela producción.

Automatización Industrial/ Niveles de Automatiz.

Tercer Nivel (cont.)

Control Centralizado

Automatización Industrial/ Niveles de Automatiz.

Tercer Nivel (cont.)

Control Multicapa

Conforma un control jerarquizado de 2 niveles. El nivel más bajo se constituye mediantecontroladores locales para el control de lazos especícos o subprocesos del sistema. Elnivel superior está constituido por un computador central que supervisa y estableceórdenes de consigna a los controladores locales.|

Automatización Industrial/ Niveles de Automatiz.

Tercer Nivel (cont.)

Control Distribuido

Automatización Industrial/ Niveles de Automatiz.

Tercer Nivel (cont.)

En el control distribuido se asumen las siguientes consideraciones:

- Existencia de varias unidades de control y fabricación que llevan a cabolas mismas tareas.

- En caso que ocurra una avería o una sobrecarga de trabajo, será posibletransferir todo o parte de las tareas a otras unidades

El control distribuido contribuye a incrementar la fiabilidad del sistema, aligual que su mantenimiento, ya que los cambios locales del proceso o desus instalaciones sólo provocan efectos locales al sistema de control.

Automatización Industrial/ Niveles de Automatiz.

Cuarto Nivel

Se corresponde con el concepto de Fabricación Integrada por Computador(CIM), donde se contempla la inclusión de forma integrada a la Producción,conceptos tales como la Gestión Empresarial, Planificación, Programación, etc.

Un axima básico de amplia aceptación es el siguiente:

“El CIM ha de planificarse “top-down” pero debe de implementarse “bottom-up”.

Automatización Industrial/ Niveles de Automatiz.

Cuarto Nivel

Domótica.

Se entiende por domótica el conjunto de sistemas capaces de automatizar unavivienda, aportando servicios de gestión energética, seguridad, bienestar ycomunicación, y que pueden estar integrados por medio de redes interiores yexteriores de comunicación, cableadas o inalámbricas, y cuyo control goza decierta ubicuidad, desde dentro y fuera del hogar.

Se podría definir como la integración de la tecnología en el diseño inteligentede un recinto cerrado.

Domótica.

• Arquitectura Centralizada: un controlador centralizado recibe informaciónde múltiples sensores y, una vez procesada, genera las órdenes oportunaspara los actuadores.

• Arquitectura Distribuida: toda la inteligencia del sistema está distribuidapor todos los módulos sean sensores o actuadores. Suele ser típico de lossistemas de cableado en bus, o redes inalámbricas.

• Arquitectura mixta: sistemas con arquitectura descentralizada en cuanto aque disponen de varios pequeños dispositivos capaces de adquirir yprocesar la información de múltiples sensores y transmitirlos al resto dedispositivos distribuidos por la vivienda.

Automatismos Eléctricos

Un automatismo eléctrico es un sistema de control (generalmente de maquinaria) quepermite la automatización de tareas sin la intervención de un operario en unadeterminada máquina dentro de un proceso de fabricación.

VENTAJAS:

• Sencillez de los sistemas de mando: relés, contactores, temporizadores, ...• Muy extendida, experiencia en el sector

INCONVENIENTES:

• Sólo para instalaciones sencillas• Complejidad del cableado y el mantenimiento

Automatismos Eléctricos

Automatismos Eléctricos

Automatismos Eléctricos

Automatismos Eléctricos

Automatismos Eléctricos

Automatismos Neumáticos e Hidráulicos.

La neumática es la utilización del aire comprimido para la realización de cualquier tipo de trabajo.

Ventajas:

- Sencillez de los sistemas de mando: válvulas, cilindros, etc.- Rapidez de respuesta del sistema neumático.- Economía de los sistemas neumáticos una vez instalados

Inconvenientes:

- Instalaciones caras en general.- El mantenimiento del aire en buenas condiciones es costos.

Automatismos Neumáticos e Hidráulicos.

La hidráulica en la industria emplea el aceite a presión para la realización de cualquier tipo de trabajo. En esencia esta tecnología es similar a la neumática.

Ventajas:

- Puede desarrollar grandes fuerzas- Sencillez de operación

Inconvenientes:

- Instalaciones muy caras en general.- Suciedad en las instalaciones- Velocidad de respuesta muy lenta.

Automatismos Neumáticos e Hidráulicos.

Automatismos Neumáticos e Hidráulicos.

Automatismos Neumáticos e Hidráulicos.

Circuitos Neumáticos

Circuitos Neumáticos