Unidad 1 Introduccic3b3n a Los Sistemas Automatizados

UNIDAD 1: INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS AUTOMATIZADOS AUTOMATIZADOS UNIVERSIDAD ALONSO ALONSO DE OJEDA FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE COMPUTACIÓN AUTOMATIZACIÓN

UNIDAD 1: INTRODUCCIÓN INTRODUCCI ÓN A LOS SISTEMAS AUTOMATIZADOS AUTOMATIZADOS

AUTOR: ING. GERARDO ALBERTO LEAL, MSc

UNIDAD 1: INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS AUTOMATIZADOS AUTOMATIZADOS

Concepto de Automatización. Automatización. La Automatización es un área de la ingeniería basada en tecnologías que permiten utilizar las capacidades de las máquinas, equipos y sistemas para realizar las operaciones de los procesos sin la intervención total ó parcial del hombre.

Operaciones Manuales

Operaciones Automatizadas

UNIDAD 1: INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS AUTOMATIZADOS AUTOMATIZADOS La Automatización se aplica en diversos sectores de la pro du cción de bienes y servicios tales como:

Industria de la Energía Eléctrica

Industria de los Hidrocarburos

Industria Química y Petroquímica

Telecomunicaciones

Servicios Públicos Gas y Agua

Industria Alimentos

Sistemas de Transporte Muchos mas …..


Procesos donde es aplicable la Automatización Sistemas Eléctricos Automatizados.

Planta de Generación Hidroeléctricas

Línea de Transmisión Tr ansmisión de Energía E nergía

Industrias, Comercios y Residencias

Sistemas de Distribución


Procesos donde es aplicable la Automatización Sistemas Automatizados en Servicios Públicos de Agua y Gas.

Represas y Embalses. Estaciones de Distribución

Plantas de Tratamiento de Agua

Estaciones de Bombeo

Plantas y Estaciones de Distribución de Gas


Procesos donde es aplicable la Automatización Sistemas Automatizados en la Industria Petrolera.

Pozos de Producción

Múltiples de Distribución de Gas

Estaciones de Producción

Plantas de Gas.

Patios de Almacenamiento

Refinerías


Antecedentes de la Automatización Automatización 1938: Circuitos basados en Algebra de B o o l e

1947: Concepto de Automatización por Ford . 1960: Primeros Autómatas basados en la Lógica Digital. 1973: Concepto de P L C (Controladores Lógicos Programables) basados en control electromecánico electromecánico..

1975: M i c r o p r o c e s a d o r e s permiten la evolución de los PLC. 1980: Genera Generall Moto rs introduce estandarización a nivel de PLC´s. Elementos de programación y Robótica .

1990: Electrónica fortalece uso del c o m p u t a d o r , protocolos de c o m u n i c a c i ó n y sistemas en r e d .

2000: Microelectrónica. Programación alto nivel. Integración de Sistemas. Redes. Tecnología Web.


Ventajas de la Automatización 

Aumento de Producción



Mejor Calidad de Productos.



Estandarización de Productos. 



Reducción de C o s t o s





Desventajas de la Automatización

Aumento de la Seguridad

Flexibilidad de la Producción .

Integración de Sistemas productivos.

 

Actualización conocimientos Tecnológicos . 



Resistencia al cambio.

Altos c o s t o s de inversión.

Necesidad permanente de adiestramiento . 

Obsolescencia de tecnologías.



Limitaciones de las m áq u in as


Clasificación de las tecnologías de Automatización

Clasificación Tecnológica

Tecnologías Cableadas y Físicas

Neumática

Eléctrica

Hidráulica

Electrónica

Tecnologías Programables

Autómatas (PLC)

MicroControladores

Computadores

Tecnologías de Integración: telecomunicaciones, redes, entornos web, informática, aplicaciones de software, entre otros


Modelo Piramidal Integrado de un Sistema de Automatización Planificación del Sistema Flujo de Datos hacia el Proceso

Nivel 4: INTEGRACIÓN, OPTIMIZACIÓN Y GESTIÓN

Telecomunicaciones

Nivel 3: SUPERVISIÓN Y CONTROL CONTROL REMOTO

Implementación del Sistema Flujo de Datos desde el Proceso Redes Datos

Nivel 2: CONTROL LOCAL Y RECOLECCION DE DATOS

Nivel 1: INSTRUMENTACIÓN, MEDICIÓN Y ACTUA ACTUACIÓN CIÓN

Nivel 0: Operaciones del Proceso

Modelo Piramidal ISO

Comunicaciones

UNIDAD 1: INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS AUTOMATIZADOS AUTOMATIZADOS Nivel 1: Instrumentación, Medición y Actuación edición n y detecció detección n de las variables de los procesos (Medidores y Elementos de m edició Sensores ) y los elementos de acción sobre el proceso (A c t u a d o r e s )

Actuadores de Válvulas Transmisores (Presión, (P resión, Flujo, Nivel, etc)

Relés (24Vdc, 110Vac, etc)

Sensores (Sucihes de Presión, Nivel, Temperatura, etc)

UNIDAD 1: INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS AUTOMATIZADOS AUTOMATIZADOS Nivel 2: Control Local y Recolección de Datos Dispositivos para para integrar los instrumentos, poseen autonomía formando los sistemas de control junto con los instrumentos i nstrumentos y permiten la interconex int erconexión ión con el nivel se supervisión.

Controladores Lógicos Programables (PLC)

Controladores PID

Unidades Terminales Remotas (RTU)

Computadores Personales (PC)

UNIDAD 1: INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS AUTOMATIZADOS AUTOMATIZADOS Nivel 3: Supervisión y Control Remoto Sistemas que permiten visualizar los procesos desde Centros de Operaciones Automatizadas, dando una “imagen virtual de la planta” . planta” . En paneles virtuales se muestran alarmas, fallas, estados y operaciones sobre los procesos.

Sistemas de Supervisión, Control y Adquisición de Data (SCADA)

UNIDAD 1: INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS AUTOMATIZADOS AUTOMATIZADOS Nivel 4: Integración, Optimización y Gestión Sistema informático de gestión de la planta, comunica distintas organizaciones y m antiene las relaciones con proveedores y clientes, a través de un ambiente de integración computacional. Existen aplicaciones de alto nivel que permiten la optimización de procesos y el procesamiento de datos par toma de decisiones gerenciales.

Ambientes de Oficina Integrados con recursos informáticos

Ambientes de Oficina para Gerencia de Procesos


Aspectos de Instrumentación Instrum entación para la Automatización La conforman todos los elementos elem entos de medición y detección de las variables de los procesos (Sensores ) y los elementos de acción sobre el proceso (A c t u a d o r e s )

Recolección de Datos Sistema de Control

Actuadores

Sistema de Supervisión

Planta/Procesos

Sistema de Automatización Medidores


Variables de Procesos Variables con rango de valores, requieren de instrumentos sensores y Transmisores de señales eléctricas análogas a la variable del proceso para poder medirlas y controlarlas. Relés (Abierto / Cerrado ON/OFF)

Transmisores de Presión PT (0-1500 Psi)

Transmisores de Flujo FT (0 – 150 Pie3 /Seg)

DIGITALES Transmisores de Presión Diferencial PDT (0- 100 “H2O)

ANALOGICOS

UNIDAD 1: INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS AUTOMATIZADOS AUTOMATIZADOS Clasificación y Tipos de Instrumentos según el tipo de datos

Instrumentos

Analógicos Entrada

Transmisor de Presión (PT)

X

Transmisor de Temperatura (TT)

X

Transmisor de Nivel (TT)

X

Transmisor de Flujo (FT)

X

Transmisor de Posición (ZT)

X

Transmisor de Velocidad (ST)

X

Transmisor de Corriente (IT)

X

Transmisor de Vo Voltaje ltaje (ET)

X

Salida

Convertidores I/P

X

Actuadores de Válvulas (YV)

X

Digitales Entrada

Suiches de Presión (PS)

X

Suiches de Nivel (LS)

X

Contactos de Rele (K)

X

Salida

Bobinas de Rele (K)

X

Válvulas de dos estados (V)

X

Arrancador de Motores (M)

X

UNIDAD 1: INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS AUTOMATIZADOS AUTOMATIZADOS Principio de Funcionamiento de los Instrumentos Analógico de Entrada: Reciben información de la variable del proceso proces o y generan señales de corriente o voltaje, en forma continua y análoga an áloga al comportamiento de la variable real.

Proceso

Sensor

0-2000 Psi

Transductor

Acondicionador de señal (Electrónica)

Salida Eléctrica

Transductor

Salida 4 – 20 mA 1 – 5 V Red Proceso

Acondicionador de Señal (Electrónica)

Sensor Proceso

UNIDAD 1: INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS AUTOMATIZADOS AUTOMATIZADOS Principio de Funcionamiento de los Instrumentos Analógico de Salida: Recibe comandos en forma de señales de corriente o voltaje continuas, para transformarlas en acciones físicas sobre los elementos finales de control que actúan directamente sobre el proceso.

Actuador Válvula

Transductor (Motor)

Acondicionador de señal

Entrada

4 – 20 mA 1 – 5 V Red

0-100%

Proceso Actuador

Válvula

UNIDAD 1: INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS AUTOMATIZADOS AUTOMATIZADOS Principio de Funcionamiento de los Instrumentos Digital de Entrada: Recibe señales de dos estados (On / Off), en forma de Nivel de voltaje o de contacto seco, posteriormente estas señales se convertirán en niveles lógicos (1 y 0)

Proceso

Sensor

Transductor


Salida

ON

+V (1) Gnd (0)

OFF

Suiche de Presión

Rele de Contactos

Contactor

UNIDAD 1: INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS AUTOMATIZADOS AUTOMATIZADOS Principio de Funcionamiento de los Instrumentos Digital de Salida: Recibe señales de dos estados ( On / Off ), en forma de Nivel de voltaje ), o de contacto seco, posteriormente estas señales se convertirán en niveles lógicos (1 y 0 )

Proceso

Transductor


Entrada

ON OFF

Contactos Bobina Contactor

Electroválvula

+V (1) Gnd (0)

UNIDAD 1: INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS AUTOMATIZADOS AUTOMATIZADOS Sistema de Recolección de Datos Dispositivos diseñados diseñados para centralizar todos los datos que vienen o van hacia un proceso, a través de la interconexión con la instrumentación.

Infraestructura Física de Planta I

Sistema Recolector de Datos

Instrumentación de Planta

Unidad Terminal Remota

O O

I

Proceso

Supervisión Local (IHM) Interfase Humano-Maquina) (DCS)

Configuración

Supervisión a Distancia (Scada)

Telecomunicaciones

UNIDAD 1: INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS AUTOMATIZADOS AUTOMATIZADOS Recolección de Datos con Unidad Terminal Remota (UTR) Las RTU son dispositivos electrónicos para la adquisición y control a distancia de los datos de proceso. Son el interfaz entre los instrumentos y los sistemas de supervisión.

Vista Interna

Vista Externa

UNIDAD 1: INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS AUTOMATIZADOS AUTOMATIZADOS Arquitectura de la Unidad Terminal Terminal Remota UTR Bus de Memoria

Bus +V / Gnd Batería

RAM

EPROM

CPU

FUENTE DE PODER +5V, +12V

PROCESADOR Bus de I/O MODULOS DIGITALES ENTRADA (DI)

MODULOS DIGITALES SALIDA (DO)

INTERFASE (DO)

INTERFASE (DI) Medidores y Sensores

MODULOS ANALOGICOS ENTRADA (AI)

INTERFASE (AI) Reles y Válvulas

Sistema Comunicación Externo

Instrumentos y Sensores

MODULO COMUNICACION Red Instrumentos

MODULOS ANALOGICOS SALIDA (AI)

INTERFASE (AO) Actuadores

Configuración y Supervisión

Sistema Alimentación Externo

UNIDAD 1: INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS AUTOMATIZADOS AUTOMATIZADOS Hardware Modular de la UTR Módulos Principales

R E D O P E D E T N E U F

R O D A S E C O R P

N O I C A C I N U M O C

Módulos DI 4, 8, 16, 32 Entradas Módulos DO 4, 8, 16, 32 Salidas

Módulos I/O

S A D A R T N E 8

S A D I L A S 8 –

S A D A R T N E 8

S A D I L A S 8

I D

O D

I A

O A

–

–

–

A V R E S E R T O L S



Interfases Instrumentación Módulos AI 4, 8, 16, 32 Entradas Módulos AO 4, 8, 16, 32 Salidas

Instrumentos

Rack

UNIDAD 1: INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS AUTOMATIZADOS AUTOMATIZADOS Datos de Proceso en la UTR PT-01-1

PS-01-1

PS-02-1

DI-1 DI-2

PS-02-1 LS-02-1 LHS-02-1

ZV-03-1 ZV-04-1 ZV-05-1 Instrumentos

I ) s D a O d a L t r U n D E O 8 M (

R O D A S E C O R P

DI-3 DI-4 DI-5 DI-6 DI-7 DI-8

Puntos tipo Bit en el Procesador

Binarios

RTU

TT-02-1

AI-1 AI-2

PT-02-1

LT-02-1 PDT-02-1

ZT-03-1 FT-04-1 PT-05-1 Instrumentos

I ) s A a O d a r L t U n D E O 8 M (

R O D A S E C O R P

AI-3 AI-4 AI-5 AI-6 AI-7

AI-8 Puntos tipo Byte en el Procesador

Analógicos

RTU

UNIDAD 1: INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS AUTOMATIZADOS AUTOMATIZADOS IHM de Supervisión Local Son interfaces gráficos computacionales de tipo Industrial (resistentes a condiciones adversas), que permiten a los operadores de las plantas, realizar operaciones y supervisión local de los procesos, así como funciones de Mantenimiento.

LPT RS-485 Ethernet RS-232 TCP/IP

UNIDAD 1: INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS AUTOMATIZADOS AUTOMATIZADOS Sistemas de Telecomunicaciones.

Antena UHF Satélites

Antena Microondas Estaciones Base y Repetidoras

RTU Módulos de Comunicación

Radio Móvil Centros de Control

Telefonía

UNIDAD 1: INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS AUTOMATIZADOS AUTOMATIZADOS Sistemas de Alimentación y Energía Eléctrica. Sistema de Alimentación Eléctrica

RTU

Instrumentación

24 Vdc

Rectificador /Cargador

Banco de baterías

Panel Solar

Red de 110 Vac / 220Vac 220Vac

Diagrama de Subsistemas Telecomunicaciones

Unidad 1 Introduccic3b3n a Los Sistemas Automatizados

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