apuntes de automatismos electricos

1Automatismos Industriales

UPCO ICAI Departamento de Electrnica y Automtica 1Prof. Jos A. Rodrguez Mondjar

Introduccin

Automatismos Industriales



Introduccin

Objetivos/ndice/Bibliografa Aprender las tcnicas de diseo de automatismos lgicos

para el control de procesos industriales Indice

1. Introduccin a la Automatizacin 2. Algebra de Boole (Automatismos combinacionales) 3. Codificacin de la informacin 4. Introduccin al autmata programable 5. Sistemas secuenciales (Automatismos secuenciales) 6. Metodologa para el diseo de sistemas secuencias: GRAFCET 7. Funciones integradas en un autmata 8. Sensores y actuadores

Bibliografa Balcells, Romeral. Autmatas programables. Marcombo 1997 Piedrafita, Ramn. Ingeniera de la Automatizacin Industrial. 1999.



Introduccin

Palabras clave Automatismo

Mquina o sistema capaz de cumplir funciones de mando, regulacin y control sin que medien agentes exteriores.

Dispositivo mediante el cual un aparato o sistema adquiere carcter automtico.

Automtico Que obra o se regula por s mismo.

Automatizar Usar mquinas o aparatos automticos en una industria. Someter a automatizacin [un procedimiento industrial o una serie

de operaciones administrativas o de investigacin, un mecanismo,un conjunto de mquinas].

Automatizacin industrial Utilizacin de tcnicas y equipos para el gobierno de un proceso

industrial, de tal forma que ese sistema funcione de forma autnoma, con poca o ninguna intervencin humana.



Introduccin

Ejemplo de automatizacin

Resistencia trmica

Reactivo cido

Reactivo alcalino

Vlvula Salida

Sensor de pH

Sensor de temperatura

Vlvula Alimentacin

Agitador

STOPMANUALAUTOMTICO

PLANTA



Introduccin

Modos de funcionamiento de la planta Manual

El operador a travs de pulsadores, interruptores, teclado, etc va ordenando las diferentes operaciones a realizar en la planta.

Automtico La planta funciona de forma

automtica sin intervencin del operador

Semiautomtico Parte de las operaciones de la

planta se realizan de forma automtica y otras las realiza el operador.

STOP

MANUALAUTOMTICO



Introduccin

Sistema de control Planta

Elementos ms importantes de la automatizacin Planta Sistema de control

El conjunto de equipos que permiten que la planta funcione de forma automtica.

Automatismo industrial Equivalente a sistema de control.



Introduccin

Ms palabras clave Control

Manipulacin indirecta de las magnitudes de un sistema denominado planta a travs de otro sistema denominado sistema de control

Automtica Ciencia que estudia la automatizacin y sus aplicaciones. Conjunto de las tcnicas desarrolladas con el fin de reducir y

eliminar la intervencin humana en la produccin o en el funcionamiento de bienes y servicios.



Introduccin

Objetivos de la automatizacin Incrementar la productividad Incrementar la calidad y precisin de los productos Quitar puestos de trabajo?

Reemplaza en parte o totalmente la intervencin humana en el proceso

Hay procesos que con slo la intervencin humana no pueden ser gobernados

Exactitud en la temporizacin Simultaneidad de muchas operaciones (Refinera) Operacin continua (Tren de laminacin) Riesgos para el hombre (Sustancias txicas)

El hombre es liberado de labores tediosas



Introduccin

Breve historia de los automatismos Componentes mecnicos:

Engranajes Palancas Ejemplos: reloj, regulador de Watt.

Componentes electromecnicos: Rels. Pequeos motores.

Componentes electrnicos: Microprocesador. Aparece el PLC.



Introduccin

Conocimientos necesarios para la automatizacin Conocimiento del proceso en s:

Mecnico Qumico Termodinmico

Lgica Teora de Control Programacin Electrnica Sistemas digitales Tecnologa elctrica Tecnologa mecnica, neumtica e hidrulica. Comunicaciones



Introduccin

Sistema de ControlEnerga

PlantaAccionamientos

SensoresInterfaces

Unidad de Control

RespuestaConsigna

Seales de realimentacin

EntradasSalidas

Seales de control

Elementos de seal Elementos de potencia



Introduccin

Elementos de un sistema de control Planta (Funcionamiento en lazo cerrado/lazo abierto) Unidad de control

Decide las operaciones a realizar. Trabaja con seales

Accionamientos El sistema de control gobierna la planta a travs de los

accionamientos. Equivalen a un amplificador de potencia donde la entrada son las

salidas de baja potencia del control. Ejemplos: variador de velocidad, una fuente de alimentacin.

Transductores: sensor + interfaz. El sensor convierten las magnitudes fsicas de la planta (velocidad,

aceleracin, pH, etc) en magnitudes elctricas. La interfaz adapta las seales del sensor a las entradas del

sistema de control.



Introduccin

Tipos de seales en un sistema de control Analgicas

Seales de tipo continuo. Se discretizan para se tratadas

como una seal digital. Lgicas o binarias

Seales todo o nada Dos niveles codificados como 0

y 1. Bit.

Digitales Agrupacin de seales

binarias. Tamaos tpicos:

8 bit: byte 16 bit: palabra 32 bit: larga palabra

+5

V

5

Tiempo

+5

V

5

1 0 1

Tiempo



Introduccin

Seales de E/S de la unidad de control

Unidad

de

Control

-28

D/A V

M

A/D

0 1 2

3 4 5

6 7 8

Potencimetro

PTC

Teclado

Consigna

Pulsador

Conversor Analgico/Digital

Conversor Digital/Analgico

Variador de velocidad

DisplayRel

Entradas digitales

Salidas digitales

Entradas Analgicas

Salidas Analgicas



Introduccin

Clasificacin de los automatismos Automatismos analgicos

Reguladores PLCs con funciones de regulacin

Automatismos lgicos Lgica de contactos, neumtica. PLCs

Automatismos digitales PLCs Ordenadores con tarjetas de entrada/salida adecuados para

ambiente industrial.

Automatismos

Industriales



Introduccin

Fases en la automatizacin Especificacin

Conocer la planta Estudio de necesidades Variables a controlar

Diseo Eleccin de sensores y accionamientos Algoritmos de control (MODELADO) Simulacin Eleccin de la tecnologa Diseo del hard y del soft (METODOLOGIA)

Implantacin Pruebas Explotacin



Introduccin

Modelado Se necesita un modelo

independiente de la tecnologa, tratable matemticamente

Modelo de caja negra: Variables de entrada (x) Variables de salida (y) Funcin de transferencia (f)

Expresin matemtica que relaciona la entrada con la salida.

y=f(x)

Principio fundamental: Divide y vencers

Funcin de

transferencia

Entrada Salida

Consigna

Funcin f1

(Planta)

Funcin f2

(Control)

Salida

Entrada

Salida

Realimentacin

y=f(x)



Introduccin

Tecnologas y modelos

Tecnologa Tipo devariable

Almacenam. Herramienta

InterruptoresPulsadoresBombillasRelsFinales decarrera

Lgica Bit Algebra de Boole,Teora deAutmatas Finitos

TensinIntensidadVelocidadAceleracinpH

Analgicas Aproximado:Coma flotanteComa fija

Teora de Control:transformada deLaplace,Transformada z

TransmisinserieConsigna

Digitales Coma fija Tcnicas deprogramacin

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Introduccin

Implantacin del sistema de control Sistemas cableados

Neumtica, interruptores, rels, puertas lgicas. Control totalmente fijo. Muy rpidos en el caso de puertas lgicas.

Sistemas programables PLCs y ordenadores industriales. Programables. Generalmente muy flexibles.

Automatismo ms importante hoy PLC

Programmable Logic Controller

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