Trabajo Estadisticas 1

1.1 Automatización

La automatización es un sistema donde se trasfieren tareas de producción, realizadas habitualmente por operadores humanos a un conjunto de elementos tecnológicos.

Un sistema automatizado consta de dos partes principales:

o Parte de Mando

o Parte Operativa

La Parte Operativa es la parte que actúa directamente sobre la máquina. Son los elementos que hacen que la máquina se mueva y realice la operación deseada. Los elementos que forman la parte operativa son los accionadores de las máquinas como motores, cilindros, compresores ..y los captadores como fotodiodos, finales de carrera ...

La Parte de Mando suele ser un autómata programable (tecnología programada), aunque hasta hace bien poco se utilizaban relés electromagnéticos, tarjetas electrónicas o módulos lógicos neumáticos (tecnología cableada) . En un sistema de fabricación automatizado el autómata programable esta en el centro del sistema. Este debe ser capaz de comunicarse con todos los constituyentes de sistema automatizado.

Objetivos de la automatización

Mejorar la productividad de la empresa, reduciendo los costes de la producción y mejorando la calidad de la misma.

Mejorar las condiciones de trabajo del personal, suprimiendo los trabajos penosos e incrementando la seguridad.

Realizar las operaciones imposibles de controlar intelectual o manualmente.

Mejorar la disponibilidad de los productos, pudiendo proveer las cantidades necesarias en el momento preciso.

Simplificar el mantenimiento de forma que el operario no requiera grandes conocimientos para la manipulación del proceso productivo.

Integrar la gestión y producción.

1.1.1 Evolucion de la automatización

La evolución en automatización se da por la necesidad de encontrar herramientas que ayuden a eliminar tareas repetitivas en la operación de diferentes procesos para lo cual en el ámbito industrial surgen en la década de los 60´s los controladores lógicos programables (PLC´s), ó también conocidos como "autómatas programables", los cuales son realmente una herramienta ingenieril que sustituye a los controles convencionales que se usaban. otra parte importante en la automatización era el manejo de señales análogas para lo cual surgieron los controles distribuidos (DCS), los cuales manejaban señales de entradas análogas y lazos de control. Hasta la década de los 80´s, las arquitecturas típicas en cuanto a la automatización fueron PLC + DCS, pero en la década de los 90´s y con la evolución tecnológica existente surgieron los sistemas de control integrados (ICS), con los cuales en una sola plataforma se maneja todo el control (análogo y digital), esto dio como resultado que los costos para automatizar un proceso bajaran considerablemente, además de que cada vez los equipos (Hardware y software), son mas baratos

1.1.2 Máquinas de regulación automática

La regulación automática es una rama de la ingeniería que se ocupa del control de un proceso en un estado determinado; por ejemplo, mantener la temperatura de una calefacción, el rumbo de un avión o la velocidad de un automóvil en un valor establecido.

La regulación automática, también llamada Teoría de Control, estudia el comportamiento de los sistemas dinámicos, tratándolos como cajas o bloques con una entrada y una salida. En general, la entrada al sistema es una señal analógica o digital que se capta en algún punto del sistema. Los bloques intermedios representan las diversas acciones perturbadoras que afectan a la señal, como rozamientos en los actuadores, así como el efecto de los elementos de control interpuestos, los reguladores. Estos efectos se suelen representar mediante las funciones matemáticas que los describen, llamadas funciones de transferencia. La salida del sistema se llama referencia y corresponde al valor de la señal tras actuar sobre ella las anteriores funciones de transferencia. Cuando una o más de las variables de salida de un sistema tienen que seguir el valor de una referencia que cambia con el tiempo, se necesita interponer un controlador que manipule los valores de las señales de entrada al sistema hasta obtener el valor deseado de salida.

La finalidad de un sistema de control automático es la de imponer, entre un parámetro físico específico, denominado variable de entrada, y otro parámetro físico llamado variable de salida, una relación deseada (con una precisión dada) independiente de la acción de

otras variables llamadas perturbadoras.

Todos los sistemas de control automático poseen dos características, que son:

* Retroalimentación y

* Amplificación de potencia.

1.1.3 Autómatas

Un autómata programable se puede considerar como un sistema basado en un microprocesador, siendo sus partes fundamentales la Unidad Central de Proceso (CPU), la Memoria y el Sistema de Entradas y Salidas (E/S).

La CPU realiza el control interno y externo del autómata y la interpretación de las instrucciones del programa. A partir de las instrucciones almacenadas en la memoria y de los datos que recibe de las entradas, genera las señales de las salidas. La memoria se divide en dos bloques, la memoria de solo lectura o ROM (Read Only Memory) y la memoria de lectura y escritura o RAM (Random Access Memory).

En la memoria ROM se almacenan programas para el correcto funcionamiento del sistema, como el programa de comprobación de la puesta en marcha y el programa de exploración de la memoria RAM.

La memoria RAM a su vez puede dividirse en dos áreas:

Memoria de datos, en la que se almacena la información de los estados de las entradas y salidas y de variables internas.

Memoria de usuario, en la que se almacena el programa con el que trabajará el autómata.

El sistema de Entradas y Salidas recoge la información del proceso controlado (Entradas) y envía las acciones de control del mismo (salidas). Los dispositivos de entrada pueden ser pulsadores, interruptores, finales de carrera, termostatos, presostatos, detectores de nivel, detectores de proximidad, contactos auxiliares, etc.

Por su parte, los dispositivos de salida son también muy variados: Pilotos indicadores, relés, contactores, arrancadores de motores, válvulas, etc. En el siguiente punto se trata con más detalle este sistema.

Sistema de entradas y salidas[editar]

En general, las entradas y salidas (E/S) de un autómata pueden ser discretas, analógicas, numéricas o especiales.

Las E/S discretas se caracterizan por presentar dos estados diferenciados: presencia o ausencia de tensión, relé abierto o cerrado, etc. Su estado se puede visualizar mediante indicadores tipo LED que se iluminan cuando hay señal en la entrada o cuando se activa la salida. Los niveles de tensión de las entradas más comunes son 5 V cc, 24 V cc/ca, 48 V cc/ca y 220 V ca.

Los dispositivos de salida más frecuentes son relés, transistores y triacs.

Las E/S analógicas tienen como función la conversión de una magnitud analógica (tensión o corriente) equivalente a una magnitud física (temperatura, presión, grado de acidez, etc.) en una expresión binaria de 11, 12 o más bits, dependiendo de la precisión deseada. Esto se realiza mediante conversores analógico-digitales (ADC's).

Las E/S numéricas permiten la adquisición o generación de información a nivel numérico, en códigos BCD, Gray u otros (véase código binario). La información numérica puede ser entrada mediante dispositivos electrónicos digitales apropiados. Por su parte, las salidas numéricas suministran información para ser utilizada en dispositivos visualizadores (de 7 segmentos) u otros equipos digitales.

Por último, las E/S especiales se utilizan en procesos en los que con las anteriores E/S vistas son poco efectivas, bien porque es necesario un gran número de elementos adicionales, bien porque el programa necesita de muchas instrucciones. Entre las más importantes están:

Entradas para termopar y termorresistencia: Para el control de temperaturas.

Salidas de trenes de impulso: Para el control de motores paso a paso (PAP).

Entradas y salidas de regulación P+I+D (Proporcional + Integral + Derivativo): Para procesos de regulación de alta precisión.

Salidas ASCII: Para la comunicación con periféricos inteligentes (equipo de programación, impresora, PC, etc.).

Ciclo de funcionamiento[editar]

Cuando se pone en marcha el PLC se realizan una serie de comprobaciones:

Funcionamiento de las memorias.

Comunicaciones internas y externas.

Elementos de E/S.

Tensiones correctas de la fuente de alimentación.

Una vez efectuadas estas comprobaciones y si las mismas resultan ser correctas, la CPU... inicia la exploración del programa y reinicializa. Esto último si el autómata se encuentra en modo RUN (marcha), ya que de estar en modo STOP (paro) aguardaría, sin explorar el programa, hasta la puesta en RUN.

Al producirse el paso al modo STOP o si se interrumpe la tensión de alimentación durante un tiempo lo suficientemente largo, la CPU realiza las siguientes acciones:

Detiene la exploración del programa.

Pone a cero, es decir, desactiva todas las salidas.

Mientras se está ejecutando el programa, la CPU realiza en sucesivos intervalos de tiempo distintas funciones de diagnóstico (watch-dog en inglés). Cualquier anomalía que se detecte se reflejará en los indicadores de diagnóstico del procesador y dependiendo de su importancia se generará un código de error o se parará totalmente el sistema.

El tiempo total del ciclo de ejecución viene determinado por los tiempos empleados en las distintas operaciones. El tiempo de exploración del programa es variable en función de la cantidad y tipo de las instrucciones así como de la ejecución de subrutinas. El tiempo de exploración es uno de los parámetros que caracteriza a un PLC y generalmente se suele expresar en milisegundos por cada mil instrucciones. Para reducir los tiempos de ejecución, algunas CPU's constan de dos o más procesadores que operan simultáneamente y están dedicados a funciones específicas. También se puede descargar de tareas a la CPU incorporando módulos inteligentes dedicados a tareas específicas.

Equipos de programación[editar]

La misión principal de los equipos de programación, es la de servir de interfaz entre el operador y el autómata para introducir en la memoria de usuario el programa con las instrucciones que definen las secuencias de control.

Dependiendo del tipo de autómata, el equipo de programación produce unos códigos de instrucción directamente ejecutables por el procesador o bien un código intermedio, que es interpretado por un programa residente en el procesador (firmware).

Las tareas principales de un equipo de programación son:

Introducción de las instrucciones del programa.

Edición y modificación del programa.

Detección de errores.

Archivo de programas (cintas, discos).

Básicamente existen tres tipos de equipos de programación:

Consola con teclado y pantalla de tubo de rayos catódicos (CRT) o de cristal líquido (LCD).

Programador manual, semejante a una calculadora de bolsillo, más económico que la anterior.

Ordenador personal con el software apropiado.

La conexión de la consola u ordenador al autómata programable se realiza mediante una conexión en serie (generalmente la RS-232C o la RS-422).

1.2 controladores lógicos

Un controlador lógico programable es un dispositivo que controla una maquina o proceso y puede considerarse como una caja de control con dos filas de terminales: una para salida y la otra para entrada.

Las terminales de salida proporcionan comandos para conectar a dispositivos como válvulas solenoides, motores, lámparas indicadoras, indicadores acústicos y otros dispositivos de salida.

Las terminales de entrada reciben señales de realimentación (feedback) para conexión a dispositivos como interruptores de láminas, disyuntores de seguridad, sensores de proximidad, sensores fotoeléctricos, pulsadores e interruptores manuales, y otros dispositivos de entrada.

El circuito para producir las salidas deseadas en el momento adecuado o en la secuencia adecuada para la aplicación, se dibuja en forma de diagrama de contactos y programa en la memoria del PLC como instrucciones lógicas.

El único cableado necesario es para los dispositivos de entrada y salida. No se precisa de cableado lógico alguno.

COSTITUCION DE UN CONTROLADOR LOGICO

Los controladores lógicos, tratados como elementos principales están compuestos de:

* Fuente de alimentación

* Unidad de operación y visualización

* Entradas y salidas

* CPU

* Interfaz para la conexión a PC y módulos de programa

¿PARA QUE SIRVEN?

Los controladores lógicos se utilizan como elementos básicos y de control, para realizar

automatizaciones de una complejidad media en

* Domótica: para el control del alumbrado, mecanismos de seguridad, etc.

* Máquinas y equipos industriales

* Invernaderos industriales

* Donde la automatización de mecanismos juega un papel muy importante.

* Recoger datos de las fuentes de entrada a través de las fuentes digitales y analógicas.

* Tomar decisiones en base a criterios pre programados

* Almacenar datos en la memoria.

* Generar ciclos de tiempo.

* Realizar cálculos matemáticos.

* Actuar sobre los dispositivos externos mediante las salidas analógicas y digitales.

* Comunicarse con otros sistemas externos.

VENTAJAS DE LOS CONTROLADORES LOGICOS

* Automatización relativamente económica

* Complejidad relativamente sencilla

* Permite la grabación, copia e impresión de programas, ya sea desde un PC o desde los módulos de memoria.

* Disponen de salida a un relé con una gran capacidad de corte

* Protección del programa

de usuario.

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