Conceptos Básicos De Automatización 5oua

ELECTIVA II – AUTOMATIZACIÓN - PLC FACULTAD DE INGENIERÍA CORPORACIÓN UNIVERSITARIA AUTÓNOMA DE NARIÑO DOCENTE: ING. CHRISTIAN VEGA CAICEDO

“Métodos y procedimientos cuya finalidad es la sustitución del operador humano por un operador artificial en la generación de una tarea física o mental previamente programada”. Real Academia de Ciencias Exactas Físicas y Naturales.  Utilización de técnicas y equipos para el gobierno de un proceso industrial de tal forma que éste funcione de forma autónoma con poca o ninguna intervención humana.  En función del tipo de proceso que se pretende controlar y de la forma en la que se realice dicho control, el operador o sistema de control presentará una configuración y características determinadas. 

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Búsqueda de costos más bajos  Economizando mano de obra  Economizando materias primas  Economizando energía. Supresión de trabajos peligrosos o pesados Mejoría de las condiciones de seguridad en el trabajo Mejor Calidad de los Productos  Limitando el factor humano ????  Controles automatizados Realización de operaciones imposibles de controlar manual o intelectualmente.  Ensamblajes miniatura  Operaciones muy rápidas  Coordinaciones Complejas.

En resumen la automatización industrial pretende mejorar la competitividad del producto directa o indirectamente.  Los factores que influyen en la competitividad de un producto son: 

 Costo  Calidad (fiabilidad, duración)  Innovación (Ventajas, estética,

optimización)  Disponibilidad (redes de ventas, stocks, servicio post – venta)

Parte de Control

Parte Operativa

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Planta: Sistema físico que se desea controlar Unidad de control  Decide las operaciones a realizar  Trabaja con señales

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Accionamientos  El sistema de control gobierna la planta a través de los accionamientos.  Análogos a los amplificadores de potencia donde las entradas son las

salidas de baja potencia del control.  Ejemplos: Variadores de velocidad, opto acopladores, puentes H, Relés y ores. 

Transductores: sensor + interfaz.  El sensor convierte las magnitudes físicas de la planta en magnitudes

eléctricas.  La interfaz adapta las señales del sensor a las entradas del sistema de control.

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Analógicas  Señales de tipo continuo  Se discretizan para ser tratadas

como una señal digital.

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Lógicas o binarias

 Señales todo o nada  Dos niveles codificados como 0 y

1  Bit

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Digitales  Agrupación de señales binarias.  Tamaños típicos: ▪ 8 bit: byte ▪ 16 bit: palabra ▪ 32 bit: palabra larga.

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Especificación  Conocer la planta y el proceso detalladamente  Estudio de las necesidades  Variables a controlar

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Diseño     

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Elección de sensores y accionamientos Algoritmos de Control (Modelado) Simulación Elección de la tecnología Diseño de Hardware y Software (Metodología)

Implementación Pruebas Puesta en marcha del sistema

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Procesos de flujo continuo Job Shops Producción por lotes Líneas dedicadas de producción

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Se desarrolla una producción dedicada continua con grandes cantidades de producto y varias líneas de productos. El proceso de fabricación mantiene un flujo continuo de materiales en bruto mediante una serie de operaciones secuenciales. Ejemplos: Plantas químicas, alimentos, refinerías de petróleo, plástico, acero y textiles.

Materias Primas

Proceso 1

Proceso 2.1.1 Proceso 2.2.1

Proceso N.1.N N.2.N

Productos Terminados

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Volúmenes de producción bajos, pero amplia gama de productos. Pedidos específicos del cliente en el que existe una gran variedad de trabajo a realizar en planta. El equipo de producción debe ser de propósito general y flexible para hacer posible esta variedad de trabajo. Requiere el personal más calificado. Ejemplos: Fabricación de vehículos de gama alta, aeronaves, proyectiles, maquinas herramienta y prototipos de productos futuros. Estos productos tienen unos desarrollos y tiempos de producción muy grandes debido a la componente de trabajo de ingeniería, tiempo de diseño, adquisición de materiales.

Se producen cantidades de un producto por un tiempo limitado.  La frecuencia de producción de los artículos se fijan con las políticas de control de inventario adoptadas en marketing.  Cuando se quiera producir un nuevo producto puede ser necesario un proceso de reautomatización.  Ejemplo: Sabor especial de una gaseosa. Portátiles Edición Limitada. Muebles , libros y aparatos domésticos. 

Es una fabricación especializada de productos idénticos.  Se caracterizan por una tasa de producción muy alta.  El equipo se dedica a la fabricación de un tipo de producto único tal como el automóvil, bombillas, aparatos, etc.  La planta entera se diseña y opera para la fabricación de un tipo único de producto. 

Variedad del producto

Producción Job Shop

Producción por Lotes Procesos de Flujo Continuo

Líneas Dedicadas

Volumen de Producción * Las plantas de Líneas dedicadas posee un mayor volumen de producción por producto, sin embargo la variedad de productos se ve limitada porque la planta esta diseñada de forma muy especifica.

Se refiere al tipo de reordenamiento de los dispositivos físicos e instalaciones de producción en planta.  Existen básicamente cuatro tipos de disposiciones en planta asociados con los sistemas tradicionales de producción: 

 Disposición de Posición Fija  Disposición de Proceso  Disposición de flujo de

producto

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Por causa de su peso y/o tamaño, el producto permanece en un sitio concreto y el equipamiento para su fabricación se lleva a ese punto. Ejemplos: fabricación de naves, buques, industria aeroespacial, etc.

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Las máquinas de producción se ordenan en grupos de acuerdo con el tipo general de proceso de manufacturación. La ventaja radica en la flexibilidad. Disposición Típica de los Job (Shops) y de la fabricación por lotes. Envío y Recepción

Pulido

Oficinas

Acabado

Montaje

Tornado

Fresado

Esta disposición es conveniente para la fabricación especializada de un mono-producto, o de grandes volúmenes de un producto único.  Conviene la reordenación de las instalaciones lo más eficientemente posible.  Las instalaciones de procesamiento y montaje se sitúan a lo largo de la línea de flujo del producto. 

La parte de Control o Mando es el dispositivo encargado de realizar el control coordinador de las distintas operaciones realizadas sobre la planta o parte Operativa, bajo los parámetros preestablecidos en el diseño.  Las funciones más comunes de la Parte de Control son: 

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Gestión de entradas y salidas Tratamiento de las relaciones lógicas Tratamiento de funciones de seguridad Tratamiento de la lógica secuencial del proceso Funciones de regulación Control de Calidad Gestión de Mantenimiento Operaciones de supervisión, monitorización y diagnóstico de fallos  Seguimiento de la producción.

Lógica Cableada

Lógica Programada

Control Eléctrico (Relés, ores, Actuadores)

Autómatas Programables PLC o red de PLCS

Neumática/Oleoneumática

Microprocesadores

Hidráulica

Computador

CARACTERÍSTICAS Lógica Cableada

Lógica Programada

Gran volumen y peso

Gran flexibilidad

Funciones simples de control

Funciones Complejas de control

Escasa flexibilidad

Aplica control distribuido

Mantenimiento Costoso

Comunicación y gestion

El grado de automatización de un proceso viene determinado fundamentalmente, por factores de tipo económico y tecnológico, por ello podemos encontrar una gama muy amplia y variada, dependiendo de los objetivos a alcanzar:    

Nivel Básico (1) Nivel Intermedio (2) Tercer Nivel Cuarto Nivel

 

Corresponde al asignado a una máquina sencilla o parte de una máquina. En este nivel se distinguen tres grados de automatización:  Vigilancia o Visualización: Solo se muestran las variables  Asistido: Necesita de la intervención humana para la

toma de decisiones  Mando: El proceso solo necesita del operario para el arranque, se toma información de la planta y se ejecutan acciones de control de forma automática.

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Los niveles visualización y asistido están relacionados con procesos en lazo abierto, mientras que el modo mando para sistemas en lazo cerrado.

Corresponde con la explotación de un conjunto de máquinas o dispositivos que interactúan juntos en un proceso, para la elaboración de un producto.  En este nivel se incluye la automatización por PLCS 

TERCER NIVEL Se caracteriza por ser de un sistema completo.  Se incluyen además de labores de control elemental, aspectos como supervisión, optimización, gestión del mantenimiento, control de calidad y seguimiento de la producción. 

Control Centralizado

Control Centralizado

Materia Prima

Producto A

Control Jerárquico

B

C

D

Supervisión

Dispositivo de Control

Dispositivo de Control

Dispositivo de Control

Dispositivo de Control

Producto

Materia Prima A

B

C

D

E

F

G

Control Distribuido

Materia Prima

Supervisión

Dispositivo de Control

A

Dispositivo de Control

B

C

Dispositivo de Control

D

E

Sistema Flexible de fabricación

Dispositivo de Control

F

G

Piezas mecanizadas

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Todo el proceso productivo es controlado por computador, se incluye además los conceptos de Gestión Empresarial, Planificación y Programación. Objetivos:        

Reducir los niveles de stock y aumentar su rotación Disminuir los costos directos Reducir los costos de material Aumentar los tiempos de disponibilidad de las máquinas Incrementar la productividad Mejorar el control de calidad Permitir la rápida introducción de nuevos productos Mejorar el nivel de servicio.

CHRISTIAN VEGA CAICEDO ING. ELECTRÓNICO DOCENTE DEPARTAMENTO DE ELECTRÓNICA CORPORACIÓN UNIVERSITARIA AUTÓNOMA DE NARIÑO [email protected]