Unidad 1 SCS
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UNIDAD DE TRABAJO 1 PRINCIPIOS DE AUTOMATIZACIÓN SISTEMAS DE CONTROL SECUENCIAL 1.1 CONCEPTO DE AUTOMATIZACIÓN Automatización: Sustitución de la acción humana por mecanismos independientes o no entre sí, movidos por una fuente de energía exterior, capaces de realizar ciclos completos de operaciones que se pueden repetir indefinidamente. SISTEMA AUTOMÁTICO FUENTE DE ENERGÍA ÓRGANOS DE MANDO ÓRGANOS DE TRABAJO
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UNIDAD DE TRABAJO 1
PRINCIPIOS DE
AUTOMATIZACIÓN
SISTEMAS DE CONTROL SECUENCIAL
1.1 CONCEPTO DE AUTOMATIZACIÓN
Automatización: Sustitución de la acción humana por mecanismos
independientes o no entre sí, movidos por una fuente de energía
exterior, capaces de realizar ciclos completos de operaciones que se
pueden repetir indefinidamente.
SISTEMA AUTOMÁTICO
FUENTE DE ENERGÍA
ÓRGANOS DE MANDO
ÓRGANOS DE TRABAJO
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1.1 CONCEPTO DE AUTOMATIZACIÓN
GRADOS O NIVELES DE AUTOMATIZACIÓN:
AUTOMATIZACIÓN COMPLETA Para producción masiva de productos homogéneos
(botellas, fármacos…)
AUTOMATIZACIÓN PARCIAL
Para producción limitada y variable.
TIPOS DE CICLO O DE PROGRAMAS:
AUTOMATIZACIÓN DE CICLO FIJO
Para la fabricación de grandes series al ser el
automatismo invariable
AUTOMATIZACIÓN DE CICLO PROGRAMADO
Fabricación de piezas distintas, en series pequeñas
porque el sistema de control puede cambiar el ciclo
1.2 TÉCNICAS DE AUTOMATIZACIÓN
AUTOMATIZACIÓN MECÁNICA
Es complicada por la abundancia de mecanismos.
Escasamente flexible.
Tecnología accesible al personal.
Montaje y mantenimiento económicos.
Ruedas dentadas y poleas para transmisiones de
movimiento.
Biela-manivela y piñón-cremallera para conversión
circular-lineal.
Levas y palancas para recorridos controlados.
Máquinas herramientas (tornos, fresas, limadoras…)
Relojes mecánicos.
Telares, motores de combustión, etc…
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1.2 TÉCNICAS DE AUTOMATIZACIÓN
AUTOMATIZACIÓN MECÁNICA (Ejemplos)
1.2 TÉCNICAS DE AUTOMATIZACIÓN
AUTOMATIZACIÓN NEUMÁTICA
Desembolso económico añadido a la automatización.
Exigencia en la pureza del aire y falta de humedad.
Sencillez en los sistemas de mando.
Rapidez de movimiento o respuesta.
Sistemas económicos una vez instalados.
Generador de aire comprimido
Cilindros, válvulas, etc.
Fijación de piezas en máquinas herramientas.
Alimentación de máquinas.
Movimientos lineales de velocidades no constantes.
Etc.
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1.2 TÉCNICAS DE AUTOMATIZACIÓN
AUTOMATIZACIÓN NEUMÁTICA (Ejemplos)
1.2 TÉCNICAS DE AUTOMATIZACIÓN
AUTOMATIZACIÓN HIDRÁULICA
Análogo en todo respecto a la automatización neumática
salvo:
El mando hidráulico es más lento que el neumático.
El mando hidráulico es capaz de desarrollar más trabajo.
Aspectos que determinan las distintas formas de
instalación (Circuitos de retorno, comprensibilidad del
fluido,…)
Prensas.
Máquinas herramientas.
Automoción (frenos, dirección, suspensión,…)
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1.2 TÉCNICAS DE AUTOMATIZACIÓN
AUTOMATIZACIÓN HIDRÁULICA (Ejemplos)
1.2 TÉCNICAS DE AUTOMATIZACIÓN
AUTOMATIZACIÓN ELÉCTRICA.
Cualquier máquina, por sencilla que sea, tiene algún tipo de
automatismo eléctrico, encargado de gobernar los motores o
como función de mando dentro de la propia máquina
Para control de movimiento (lineal o angular).
En los casos en que se precisan velocidades constantes o
desplazamientos precisos.
Disponibilidad de una fuente de energía eléctrica en
prácticamente cualquier lugar.
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1.2 TÉCNICAS DE AUTOMATIZACIÓN
AUTOMATIZACIÓN ELÉCTRICA (Ejemplos)
1.2 TÉCNICAS DE AUTOMATIZACIÓN
AUTOMATIZACIÓN ELECTRÓNICA.
Los dispositivos electrónicos forman parte de la mayoría de los
sistemas de control:
En sistemas de control totalmente electrónicos (en
aplicaciones de potencia baja).
Formando parte de sistemas en los que se combinan
diferentes tecnologías
La base del avance de la automatización ha sido:
El microprocesador, (principal componente del ordenador)
Industrialmente, el autómata programable y el
microcontrolador
La electrónica ha posibilitado la difusión a gran escala de la
automatización en el mercado de equipos de consumo
(vehículos, equipos de oficina, etc. ) y domésticos (lavadora,
horno, calefacción, etc.).
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1.2 TÉCNICAS DE AUTOMATIZACIÓN
AUTOMATIZACIÓN ELECTRÓNICA (Ejemplo)
1.2 TÉCNICAS DE AUTOMATIZACIÓN
RESUMEN
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1.3 TIPOS DE CONTROLES DE UN PROCESO
CRITERIOS DE CLASIFICACIÓN.
El estado de la salida interviene o no en la acción de control:
Lazo abierto
Lazo cerrado
Las tecnologías puestas en juego (apartado anterior):
Mecánicos.
Neumáticos.
Hidráulicos.
Eléctricos.
Electrónicos.
Las técnicas de procesamiento de la señal:
Analógicos.
Digitales.
La relación entre los elementos del sistema:
Cableados.
Programados.
1.3 TIPOS DE CONTROLES DE UN PROCESO
El estado de la salida interviene o no en la acción de control CONTROL EN LAZO ABIERTO
Las señales de mando son independientes de los órganos receptores.
La acción de control es independiente de la salida, es decir, la señal
de salida no tiene influencia sobre la señal de entrada
La información o variables que controlan el proceso circulan en una
sola dirección, desde el sistema de control al proceso.
OPERARIO CONSIGNAS
ÓRDENES
SISTEMA DE CONTROL
ACTUADORES
PROCESO PRODUCTO DE
ENTRADA
PRODUCTO
TERMINADO
ESQUEMA DE CONTROL EN LAZO ABIERTO
Un ejemplo de este tipo es el sistema de encendido del timbre de
entrada/salida a clase, controlado por un reloj.
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1.3 TIPOS DE CONTROLES DE UN PROCESO
El estado de la salida interviene o no en la acción de control CONTROL EN LAZO CERRADO
Las señales de mando dependen de la posición de los órganos móviles
La acción de control depende, de alguna manera, de la salida (existe
una realimentación de la señal de salida a través de los sensores).
ESQUEMA DE CONTROL EN LAZO CERRADO
OPERARIO CONSIGNAS
ÓRDENES
SISTEMA DE CONTROL
ACTUADORES
PROCESO PRODUCTO DE
ENTRADA
PRODUCTO
TERMINADO
SENSORES
Por ejemplo, el sistema de encendido de las lámparas del patio al
atardecer, controlado por un interruptor crepuscular
1.3 TIPOS DE CONTROLES DE UN PROCESO
Las técnicas de procesamiento de la señal. CONTROL ANALÓGICO
Una señal analógica es una señal puede adoptar cualquier valor
intermedio entre dos límites.
Ejemplos, señales que representen las siguientes magnitudes:
Tensión.
Intensidad.
Temperatura.
Velocidad.
Etc.
Un Sistema de Control Analógico es aquel en el que las variables que
intervienen están representadas por señales analógicas.
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1.3 TIPOS DE CONTROLES DE UN PROCESO
Las técnicas de procesamiento de la señal. CONTROL DIGITAL
Una señal digital es una señal puede solo puede adoptar unos valores
concretos entre dos límites.
Ejemplos de señales digitales:
Número de piezas a mecanizar.
Estados de funcionamiento.
Nivel máximo y mínimo de un depósito.
Temperaturas de conexión y desconexión de un termostato
Presencia o ausencia de objeto ante un detector.
Etc.
Un Sistema de Control Digital es aquel en el que las variables que
intervienen están representadas por señales digitales.
1.3 TIPOS DE CONTROLES DE UN PROCESO
La relación entre los elementos del sistema. CONTROL CABLEADO
En general ocupa mucho espacio.
Poca flexibilidad ante modificaciones o ampliaciones.
Es difícil la identificación y resolución de averías.
No están adaptados a funciones de control complejas.
Para funciones lógicas sencillas es más económico.
Los circuitos de los esquemas son aplicables a las distintas tecnologías
de automatización (neumática, hidráulica, eléctrica o electrónica).
Se realiza a base de uniones físicas de los elementos que constituyen la
unidad de control
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1.3 TIPOS DE CONTROLES DE UN PROCESO
La relación entre los elementos del sistema. CONTROL PROGRAMADO
Para funciones de control sencillas resulta demasiado caro.
Son sistemas muy flexibles ante modificaciones o ampliaciones.
Es relativamente sencilla la identificación y resolución de averías.
Son perfectamente adaptables a funciones de control complejas.
Microcontrolador (CI con microprocesador, memoria y unidades de E/S.
Se realiza mediante un programa o conjunto de instrucciones que se
almacenan en la Unidad de Control . Esta activa o desactiva los
actuadores (salidas) después de leer el estado de los detectores o
sensores (entradas) e interpretar el programa almacenado.
Autómata programable (Equipo Electrónico Programable diseñada para
controlar en tiempo real y en medio industrial, procesos secuenciales)
El ordenador (Equipo Electrónico Programable de propósito general
(tratamiento de textos, diseño gráfico, base de datos, cálculo científico,
etc) y que puede también utilizarse para tareas de control
1.3 TIPOS DE CONTROLES DE UN PROCESO
La relación entre los elementos del sistema. CONTROL PROGRAMADO
Microcontrolador. Autómata programable
Ordenador.
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1.4 TIPOS DE PROCESOS INDUSTRIALES
PROCESOS CONTINUOS
Las materias primas están constantemente entrando por un extremo del
sistema mientras que en el otro extremo se obtiene de forma continua
un producto terminado.
El proceso se realiza durante un tiempo relativamente largo.
Las variables empleadas son de tipo analógico.
EJEMPLO DE PROCESO CONTINUO (Climatizador de automóvil)
REGULADOR VARIADOR DE
VELOCIDAD
VENTILADOR
DEL
CLIMATIZADOR
CABINA DEL
COCHE
SENSOR DE
TEMPERATURA
SELECTOR DE
TEMPERATURA
USUARIO
Comparador
1.4 TIPOS DE PROCESOS INDUSTRIALES
PROCESOS DISCRETOS O SECUENCIALES.
El producto de salida se obtiene a través de una serie de operaciones,
con gran similitud entre sí.
El proceso puede descomponerse en una serie de estados que han
de realizarse secuencialmente.
Los estados suponen una serie de activaciones y desactivaciones de
los actuadores en función de los sensores y del estado anterior.
EJEMPLO DE PROCESO DISCRETO (Cortado y taladrado de pieza)
CORTAR
PIEZA
TRANSPORTAR
PIEZA
SUJETAR
PIEZA
TALADRAR
PIEZA
EXPULSAR
PIEZA
ORDEN OPERARIO
ALIMENTAR
MATERIAL ¿Continua
ciclo?
FIN
S
N
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1.4 TIPOS DE PROCESOS INDUSTRIALES
PROCESOS DISCONTINUOS O POR LOTES.
Se reciben a la entrada del proceso las cantidades de las diferentes
piezas que se necesitan para realizar el proceso.
Sobre este conjunto se realizan las operaciones necesarias para
producir un producto acabado (o intermedio para un procesamiento
posterior).
Por ejemplo, las cadenas de fabricación de automóviles.
Los procesos discretos y discontinuos pueden controlarse mediante
el mismo tipo se sistema de control: Controlador Secuencial.
1.5 CONTROLADORES SECUENCIALES
CARACTERÍSTICAS DE LOS PROCESOS SECUENCIALES.
Se puede descomponer en estados que se activan de forma
secuencial (variables internas).
Cuando un estado está activo realiza una serie de acciones sobre los
actuadores (variables de salida).
Las señales procedentes de los sensores (variables de entrada)
controlan la transición entre estados.
Las variables del proceso solo pueden tomar dos valores: activado o
desactivado.
En función de cómo se realice la transición entre estados, los
controladores pueden ser de dos tipos:
Asíncronos.
Síncronos.
TIPOS DE PROCESOS SECUENCIALES.
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1.5 CONTROLADORES SECUENCIALES
CONTROLADORES SECUENCIALES ASÍNCRONOS.
La transición entre los estados se produce en el mismo instante en que
se produce una variación entre las variables de entrada
SENSORES
CONTROLADOR
SECUENCIAL
ASÍNCRONO
SALIDAS
PROCESO
La transición entre los estados se produce de forma sincronizada
mediante una señal de reloj de frecuencia fija.
CONTROLADORES SECUENCIALES SÍNCRONOS.
SENSORES
CONTROLADOR
SECUENCIAL
SÍNCRONO
SALIDAS
PROCESO
RELOJ
1.6 PROGRAMAS DE DISEÑO Y SIMULACIÓN
CADe SIMU
Sencillo programa que sirve para realizar esquemas de
automatismos eléctricos y simular su funcionamiento
Menús
Barra de
herramientas
Librería de
símbolos
Herramientas de
dibujo
Zona de trabajo
Paleta de colores
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1.6 PROGRAMAS DE DISEÑO Y SIMULACIÓN
CADe SIMU (Introducción rápida)
Para iniciar el programa:
1. Hacer doble clic sobre el ejecutable CADe_SIMU.exe
2. Introducir la clave: 4962
Para crear un nuevo circuito:
1. “Arrastrar” desde la librería de símbolos los distintos
componentes y fijarlos en la zona de trabajo
2. Realizar las conexiones seleccionando los cables, también
desde la librería de símbolos, y señalando los puntos de
conexión.
3. A continuación podemos realizar la simulación del circuito
simplemente pulsando el botón play (flecha verde en la barra
de herramientas).
Como en cualquier otro programa podemos guardar e imprimir el
circuito (archivo) .
1.6 PROGRAMAS DE DISEÑO Y SIMULACIÓN
CADe SIMU (Librería de símbolos)
Alimentaciones
Fusibles, seccionadores
Automáticos, Disyuntores
Contactores, Interruptores
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1.6 PROGRAMAS DE DISEÑO Y SIMULACIÓN
CADe SIMU (Librería de símbolos)
Motores
Resistencias, transformadores y electrónica de potencia
Contactos de contactores y temporizadores.
Accionamientos manuales (pulsadores, interruptores…), de posición
y de térmicos.
1.6 PROGRAMAS DE DISEÑO Y SIMULACIÓN
CADe SIMU (Librería de símbolos)
Detectores inductivos capacitivos y fotoeléctricos
Bobinas, señalizaciones.
Cables y conexiones.
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1.6 PROGRAMAS DE DISEÑO Y SIMULACIÓN
Automation Studio(Introducción rápida)
Programa para la elaboración y simulación de circuitos neumáticos,
hidráulicos, eléctricos y electrónicos (digital), aparte de otros tipos de
sistemas de control. Nosotros usaremos la versión 3.0.5
Menús
Barra de
herramientas
Herramientas de
dibujo
Zona de trabajo
Librería de
símbolos
1.6 PROGRAMAS DE DISEÑO Y SIMULACIÓN
Automation Studio (Introducción rápida)
Para iniciar el programa:
1. Una vez instalado ejecuta el programa desde el menú Inicio.
Para crear un nuevo circuito:
1. “Arrastrar” desde la librería de símbolos los distintos
componentes y fijarlos en la zona de trabajo.
2. Realizar las conexiones seleccionando los cables o tuberías
correspondientes, también desde la librería de símbolos, y
señalando los puntos de conexión de los componentes.
3. A continuación podemos realizar la simulación del circuito
simplemente pulsando el botón circular verde de la barra de
herramientas.
Como en cualquier otro programa podemos guardar, imprimir e
incluso exportar el circuito (archivo) .
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1.6 PROGRAMAS DE DISEÑO Y SIMULACIÓN
Automation Studio (Librerías de símbolos)
Neumática Hidráulica Eléctrica
Electrónica digital GAFCET
