ELECTIVA II – AUTOMA AUTOMATIZACIÓN TIZACIÓN - 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 ment mental al prev previa iame ment ntee programada”. Real Academia de Cien Cienci cias as Exact xactas as Fís Físicas icas y Natu Natura rale less. Utilización de técnicas y equipos para el gobierno de un proceso industrial de tal forma que éste funcione de forma orma aut autónom noma con con poca poca o ningu ingun na inte interv rven enci ció ón 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 una conf config igur urac ació ión n y cara caract cter erís ísti tica cass dete determ rmin inad adas as..
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
Controles automatizados Realización de operaciones imposibles de controlar manual o intelectualmente. Ensamblajes miniatura Operaciones muy rápidas Coordinaciones Complejas.
Limitando el factor humano ????
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
Planta: Sistema físico que se desea controlar Unidad de control
Accionamientos
Decide las operaciones a realizar Trabaja con señales 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 contactores.
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.
Analógicas
Lógicas o binarias
Señales de tipo continuo Se discretizan para ser tratadas como una señal digital. Señales todo o nada Dos niveles codificados como 0 y 1 Bit
Digitales
Agrupación de señales binarias. Tamaños típicos: ▪
▪
▪
8 bit: byte 16 bit: palabra 32 bit: palabra larga.
Especificación
Diseño
Conocer la planta y el proceso detalladamente Estudio de las necesidades Variables a controlar 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
Procesos de flujo continuo Job Shops Producción por lotes Líneas dedicadas de producción
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
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.
o t c u d o r p l e d d a d e i r a V
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
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.
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 Envío y por lotes. Recepción Montaje Oficinas
Tornado
A c a b a d o
Fresado
P u l i d o
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:
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, Contactores, 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.
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
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
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