Cmv Automatizacion 1

INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO

EXPERIENCIA CURRICULAR:

AUTOMATIZACION DE PROCESOS INDUSTRIALES Docente: Ing. Carlos Medina Villacorta

Semestre Acadé Académico: mico: 2015-1

CICLO: VIII


Primera Unidad:

INTRODUCCION AL SISTEMA DE CONTROL AUTOMATICO Contenido: 1. Fund Fundam amen entos tos de sis siste tema mas s de con contr trol ol aut automá omáti tico co y terminología 2. Intr Introd oduc ucci ción ón a los los di diag agra rama mas s de de con contr trol ol de instrumentación, Símbolos Símbolos de elementos neumáticos. 3. Apli Aplica caci cion ones es de la neu neumát mátic ica, a, de desa sarr rrol ollo lo de esquemas neumáticos en software Automation Studio e implementación en laboratorio 4. In Inst stru rume ment ntos os pa para ra la Me Medi dici ción ón de cau cauda dal. l. 5. Si Sist stem ema a de co cont ntro roll aut autom omát átic ico. o. 6. Medición de temp mpe eratur ura a


OBJETIVOS 









Comprender los conceptos básicos relacionados con la Automática. Conocer el carácter interdisciplinario de la Automatización. Entender los tipos de tecnologías para la Automatización. Comprender la estructura básica de un sistema automatizado. Comprender el concepto de realimentación.


CONTENIDOS Fundamentos de sistemas de control automático y terminología  ¿Que es la Automatización?  Antecedentes, un poco de historia.  Lo nuevo en la empresa del siglo XXI.  Exigencias de la industria actual.  Objetivos de la Automatización, Ventajas, Desventajas  Tecnologías para la Automatización.  Estructura general de un sistema Automático  Sistemas de control. LA, LC-


LA FILOSOFIA DE CONTROL PROGRAMABLE Y DISPOSITIVOS DE ENTRADA Y SALIDA

Clasificación: 1.Clásicos L. Abierto L. Cerrado 2.Modernos Adaptativo Difuso Redes neuronales

PROCESO

TIPOS

•

•

•

•

•

SISTEMAS DE CONTROL

FILOSOFIA DE CONTROL PROGRAMABLE Y DISPOSITIVOS DE ENTRADA Y SALIDA

•

•

•

•

•

Beneficios Desventajas Funciones Elementos Variables

AUTOMATIZACION


¿Qué es la Automatización? La automatización es el uso de sistemas de control tales como computadores para controlar maquinaria industrial y procesos, reemplazando a los operadores humanos. La A u t o m a t i z a c i ó n aprovecha la tecnología para operar máquinas, dispositivos y sistemas sin intervención total o parcial del hombre, tales como: •

• • •

Controladores lógicos programables (PLC Sincronizadores Sensores Actuadores y otros


INTEGRACIÓN Y GESTIÓN SUPERVISIÓN Y CONTROL CONTROL Y RECOLECCION DE DATOS INSTRUMENTACIÓN Y MEDICIÓN PROCESOS INDUSTRIALES

Manual

Automático

Ingeniería Computación Ingeniería Industrial


Procesos.- La Automatización se aplica en diversos sectores de la producción de bienes y servicios tales como:

Industria de la Energía Eléctrica

Industria Química Telecomunicaciones y Petroquímica

Industria de los Hidrocarburos

Servicios Públicos Gas y Agua

Industria Alimentos

Sistemas de Transporte Muchos mas …..


ÁREAS DE APLICACIÓN


INTRODUCCION 



En la actualidad se requieren productos con calidad, en cantidad suficiente para que el precio de comercialización sea competitivo. Esto se logra al integrar un sistema de automatización industrial que garantice la repetitividad de los procesos, la velocidad y la precisión de realización.


QUE ES AUTOMATIZACION


ARQUITECTURA DE UN SISTEMA DE PRODUCCIÓN MATERIAS PRIMAS Parte Operativa (Proceso)

ENERGÍA

MATERIAS ELABORADAS


ARQUITECTURA DE UN SISTEMA AUTOMÁTICO DE PRODUCCIÓN MATERIAS PRIMAS Parte de Mando (Controlador)

Parte Operativa (Proceso)

ENERGÍA

MATERIAS ELABORADAS


TÉCNICAS DE AUTOMATIZACIÓN. EVOLUCIÓN •

•

SUSTITUCIÓN FUERZA HUMANA POR ANIMAL

SUSTITUCIÓN FUERZA ANIMAL POR EÓLICA/HIDRÁULICA

No son técnicas de automatización  Son fuentes de energía  La parte de mando sigue recayendo en UN SER HUMANO 

Como evoluciona: TECNOLOGÍA MECÁNICA TECNOLOGÍA NEUMÁTICA/HIDRÁULICA TECNOLOGÍA ELÉCTRICA TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA •

•

•

•


TECNOLOGÍA MECÁNICA 

RUEDA



FRESADORA


TECNOLOGÍA MECÁNICA II 

MÁQUINA DE VAPOR DE WATT (1819)


TECNOLOGÍA MECÁNICA III


TECNOLOGÍA NEUMÁTICA / HIDRÁULICA


TECNOLOGÍA ELÉCTRICA

THOMAS A. EDISON (1879)

•


TECNOLOGÍA ELECTRÓNICA


FLECHA CRONOLÓGICA HISTORIA MODERNA DE LA AUTOMATIZACIÓN •

•

•

•

1745. Máquinas de tejido controladas por tarjetas perforadas 1817-1870. Máquinas especiales para corte de metal 1863. Primer piano automático, inventado por M. Fourneaux 1856-1890. Sir Joseph Whitworth enfatiza la necesidad de piezas intercambiables

•

•

1870. Primer torno automático, inventado por Christopher Spencer. 1940. Surgen los controles hidráulicos, neumáticos y electrónicos para máquinas de corte automáticas.

•

•

1945-1948. John Parsons investiga sobre control numérico. 1960-1972. Se desarrollan técnicas de control numérico directo y manufactura computadorizada.


Historia de la Automatización 1960 - 1972

l a i r t s u d n I n ó i c u l o v e R

1945 1948 1870 1856 1890 1745

Desarrollo de técnicas de CN directo y manufactura computarizada CAM

Investigación de CN John Parsons

Torno Automático Christopher Spencer.

Piezas intercambiables. Joseph Whitworth

Maquinas de Tejer.


Evolución de la Automatización Industrial. Años 50s

Principios del siglo XX 50

Falta de Robustez

Mediados de los 70s

1968


Evolución de la Automatización Mayor velocidad de Industrial. procesamiento. Reducción de dimensiones. Múltiples lenguajes de programación.

Mayor memoria, se gobiernan ciclos, mayor numero de E/S. Lenguajes de programación mas potentes.

Años 80s Tendencias

Finales de los 70s

Gran variedad de autómatas, diseños compactos, parecidos a una PC

Actualidad

Evolución continua de los sistemas de comunicación. Redes de autómatas. Redes de sensores, actuadores, múltiples estándares


Evolución de la Manufactura .


Exigencias en la industria actual Diversidad de productos genera estructuras de producción mas flexibles

Tiempo de entrega cada vez mas reducido.

Mayor exigencia en la precisión


Objetivos de la Automatización 

Aumentar la PRODUCTIVIDAD.



Reducir los COSTOS de Operación.



Mejorar la CALIDAD de Productos.



ESTANDARIZAR los Productos, Procesos y Sistemas



Mejorar las CONDICIONES DE TRABAJO del personal, suprimiendo los trabajos penosos e incrementar la SEGURIDAD



Flexibilizar la PRODUCCIÓN.



INTEGRAR LOS SITEMAS DE GESTIÓN Y LA PRODUCCIÓN


Objetivos de la Automatización 



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


Objetivos de la Automatización


Beneficios de la Automatización 

Mejorar la calidad de trabajo del operador.



Reducción de costos, tiempos, de procesamiento de información.



Conocimiento del proceso y funcionamiento de equipos y maquinas.



Flexibilidad para adaptarse a nuevos productos


Ventajas de la Automatización Aumentar la producción y adaptarla a la demanda.

 

Disminuye el costo de la producción.



Mejora la calidad del producto y lo mantiene constante.



Mejorar la gestión de la empresa.



Disminuye la mano de obra.



Flexibilizar el uso de maquinas y herramientas.


Funciones de la Automatización ADQUISICIÓN DE DATOS.



Un conjunto de sensores traducen las constantes físicas a valores eléctricos. Informan al autómata del mundo que le rodea.

PROCESADO DE LOS DATOS.



Según el valor de esos datos, y teniendo en cuenta los algoritmos programados, el sistema tomara decisiones.

EJECUCIÓN DE FUNCIONES.



Ejecutar lo decidido mediante algún actuador que sea capaz de sustituir el trabajo manual, dependiendo de la información de entrada.


Tipos de Automatización Control automático de procesos . Refinación de petróleo. Procesamiento electrónico de datos Centros de computo. Automatización fija Sistemas lógicos PLC Control numérico computarizado Fresadoras, tornos …

Automatización flexible Celdas de manufactura flexibles


Tipos de Automatización industrial 

FIJA. Utilizada en volúmenes de alta producción. Alto costo de equipo y ciclo de vida que va de acuerdo a vigencia del producto en el mercado



PROGRAMABLE. Empleada en volúmenes relativamente bajos de producción y con diversidad de producción a obtener.



FLEXIBLE. Adecuada para un rango de producción media. Estos sistemas flexibles poseen características de la automatización fija y la programada.


Indicadores para justificar la implementación de un sistema automatizado.

Producción  Calidad  Seguridad  Costos  Energía  Protección ambiental  Desarrollo de nuevas tecnologías  Encarecimiento de la materia prima 


FILOSOFÍA DE CONTROL  El

hombre desea controlar los procesos productivos que ocurren en las plantas.

 Se 

habla del control de procesos industriales.

Para controlar la planta instrumentarla, agregando actuadores necesarios.

 Preguntas

claves a realizar:



¿Por qué controlar?



¿Cómo controlar?



¿Cuándo controlar?

es necesario sensores y


¿Por qué CONTROLAR ?  Es deseable que la variable de salida sea

constante, ésta salida puede estar variando por: 





Fluctuaciones de potencia de la carga. Perturbaciones. Inestabilidad.

 Lograr que la variable de salida, siga a una

señal de referencia a pesar de perturbaciones o inestabilidad.  Las desviaciones de la salida actual en referencia con la deseada desmejoran la calidad del producto.  Perdidas en materia prima.


¿Cómo CONTROLAR ?  Existen variadas forma de controlar.  En

todas interactúan controlador.

la

planta

con

un

 Se reconocen 2 aspectos: 

Filosofía de control. Conjunto de decisiones basadas en conceptos que permiten alcanzar de una forma específica objetivos previamente definidos.



Instrumentación del control. Se adapta a la filosofía de control.


¿Cuando CONTROLAR ?  Es necesario cuando las exigencias de

calidad obligan a mantener la variable de salida dentro de un margen estrecho y cuando debe recuperar el valor en corto tiempo después de un cambio de referencia.  Existen

especificaciones de control para régimen permanente de operación y otras para el régimen transitorio.


Instrumentación De Control  Los

sistemas de control industriales son modulares y se conocen como instrumentos.

 La

arquitectura de estos sistemas se representa mediante planos.

 Los

sistemas de control automático se basan en la interconexión de: 

Transmisor.



Controlador.

Actuador.




Instrumentación De Control 

El controlador acepta como entradas posibles a señales del estado real del proceso tomada a través de los transmisores.



Señales que vienen del operador.



Señales provenientes instrumentos.



El controlador genera el mando al actuador.

de

otros


DEFINICIONES (TERMINOLOGÍA) 



AUTOMATIZAR. Es transferir tareas de producción, realizadas habitualmente por operadores humanos a un conjunto de elementos tecnológicos. AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL . Conjunto de técnicas que involucran la aplicación e integración de sistemas mecánicos, eléctricos, electrónicos, fluidos y unidos con los autómatas programables para operar y controlar maquinas y/o procesos de diferentes tipos de sistemas industriales de forma autónoma.


DEFINICIONES 



AUTOMATICO. Es cuando un sistema funciona en todo o en parte por si solo. AUTOMATIZACIÓN. Su origen es del Griego: GUIADO POR UNO MISMO


DEFINICIONES 

AUTOMATIZACIÓN. Utilización de equipos y técnicas para el gobierno de un proceso Industrial de forma que el sistema funcione con poco o ninguna intervención HUMANA. Sustitución del operador humano por un operador artificial en tareas físicas o mentales.

MINIMA INTERVENCION HUMANA


DEFINICIONES 

AUTOMATISMO. Sistema de control, dispositivo o conjunto de equipos mediante el cual un aparato o sistema adquiere un carácter automático.


DEFINICIONES 

PLANTA. Es un equipo cuyo objetivo es realizar una operación determinada.

Objeto físico a controlar: Horno Proceso; magnitud física a controlar: Temperatura


DEFINICIONES 

AUTOMATICA Ciencia que estudia la automatización y sus aplicaciones. Conjunto de técnicas con el fin de reducir la interacción humana.


DEFINICIONES 

CONTROLAR UN PROCESO. Consiste en mantener constantes ciertas variables, prefijadas de antemano. Las variables controladas pueden ser, por ejemplo: Presión, Temperatura, Nivel, Caudal, Humedad, etc.



SISTEMA DE CONTROL. Es el conjunto de elementos, que hace posible que otro sistema, proceso o planta permanezca fiel a un programa establecido.


DEFINICIONES 



SISTEMA Combinación de componentes que actúan interconectados, para cumplir un determinado objetivo. ¿CÓMO SE REPRESENTA UN SISTEMA?

Como un rectángulo o caja negra y variables que actúan sobre el sistema. Las flechas que entran (u, excitaciones o entradas). Las flechas que salen (y, variables producidas por el sistema o salidas).


EJEMPLOS DE AUTOMATIZACION


EJEMPLOS DE AUTOMATIZACION


EJEMPLOS AUTOMATIZACION



TECNOLOGIAS AUTOMATIZACION

CABLEADA •

•

•

•

Mecánica Neumático Hidráulica Eléctrica •

•

Relés Electrónica

PROGRAMADA •

•

•

•

PC-Industrial PLC DSP, Uc Robot, CNC


TECNOLOGIA DE LA AUTOMATIZACION


Elementos para la Automatización  

MAQUINAS. Donde se realizan los procesos ACCIONADORES. Acoplados a las maquinas 

A. Eléctricos. Válvulas, motores de velocidad variable y fija, resistencias, cabezales de corte, soldadura



A. Neumáticos. Cilindros, válvulas, red aire



A. Hidráulicos. Prensas de gran potencia y velocidad de precisión


Elementos para la Automatización 

PRE ACCIONADORES. Eléctricos y neumáticos



CAPTADORES. Emiten información al mando del estado del sistema a controlar


Elementos para la Automatización 

SENSORES Y ACTUADORES. Eléctricos y electrónicos


CONCLUSIONES: La automatización solo es viable si al evaluar los beneficios económicos y sociales de las mejoras que se podrían obtener: ESTAS DEBEN SER MAYORES A LOS COSTOS DE OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO ACTUALES.

Cmv Automatizacion 1

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