automatizacion en la industria

PLC Automatizacin en la industria

Historia y evolucin

u En 1969 la Divisin Hydramatic de la General Motors instal el primer PLC para reemplazar los sistemas inflexibles cableados usados entonces en sus lneas de produccin.

El nuevo sistema de control tena que tener un precio competitivo comparado a los sistemas de rels.

El sistema tena que ser capaz de soportar un entorno industrial.

Las interfaces de entrada y de salida tenan que ser fcilmente reemplazables.

El controlador tuvo que ser diseado de forma modular

El sistema de control tenga la capacidad necesaria para recopilar de datos a un sistema central.

El sistema tena que ser reutilizable.

El mtodo utilizado para programar el controlador tena que ser simple, de modo que pudiera ser fcilmente entendido por el personal de planta.

Historia y evolucin

u Ya en 1971, los PLCs se extendan a otras industrias y,

u En los ochentas, ya los componentes electrnicos permitieron un conjunto de operaciones en 16 bits,- comparados con los 4 de los 70s -,

u Populariacin en todo el mundo.

u En los 90s, aparecieron los microprocesadores de 32 bits con posibilidad de operaciones matemticas complejas, y de comunicaciones entre PLCs de diferentes marcas

u PCs, los que abrieron la posibilidad de fbricas completamente automatizadas y con comunicacin a la Gerencia en "tiempo real".

Automatizacin en la industria

u La Real Academia de las Ciencias Fsicas y Exactas define la automtica como el conjunto de mtodos y procedimientos para la substitucin del operario en tareas fsicas y mentales previamente programadas.

u De esta definicin original se desprende la definicin de la automatizacin como la aplicacin de la automtica al control de procesos industriales.

u Por proceso, se entiende aquella parte del sistema en que, a partir de la entrada de material, energa e informacin, se genera una transformacin sujeta a perturbaciones del entorno, que da lugar a la salida de material en forma de producto.

Definiciones de Automatizacin

u Automatizacin es como un conjunto de tcnicas asociadas con la aplicacin de sistemas de tipo mecnico/electrnico y basado en ordenadores, cuyo objetivo es la operacin y control de la produccin.

u Automatizacin es la tecnologa que trata de la aplicacin de sistemas mecnicos, electrnicos y de bases computacionales para operar y controlar la produccin.

u Automatizacin flexible

u Capacidad para cambiar partes del programa sin perder tiempo de produccin

u Automatizacin programable

u Capacidad para cambiar sobre algo establecido fsicamente as mismo sin perder tiempo de produccin.

Razones para la automatizacin u Incrementa la productividad

u Alto costo de mano de obra

u Mano de obra escasa

u Tendencia de mano de obra con respecto al sector de servicios

u Seguridad

u Alto costo de materiales en bruto

u Mejora la calidad del producto u Reduce el tiempo de manufactura

u Reduccin del proceso de inventarios

u Alto costo de la no automatizacin

Herramientas de Automatizacin

u Con la implementacin de mtodos numricos en dispositivos de automatizacin, resulta una gama de aplicaciones de rpida expansin y de enfoque especializado en la industria.

u La Tecnologa asistida por computadora (CAx) ahora sirve de base para las herramientas matemticas y de organizacin utilizada para crear sistemas complejos.

u Diseo asistido por computadora (CAD) y fabricacin asistida por ordenador (CAM).

u La mejora en el diseo, anlisis, y la fabricacin de productos basados en CAx ha sido beneficiosa para la industria.

Herramientas de Automatizacin

u La tecnologa informtica, junto con los mecanismos y procesos industriales, pueden ayudar en el diseo, implementacin y monitoreo de sistemas de control.

u Los PLCs estn especializados sincronizar el flujo de entradas de sensores y eventos con el flujo de salidas a los actuadores y eventos.

u La Interfaz hombre-mquina (HMI) o interfaces hombre computadora, se suelen utilizar para comunicarse con los PLCs y otros equipos. u Seguimiento y control del proceso a travs de los HMI, en donde no solo puede

visualizar el estado actual del proceso, sino tambin hacer modificaciones a variables crticas del proceso.

OBJETIVOS DE LA AUTOMATIZACION

u Reducir la mano de obra u Simplificar el trabajo

u Mayor eficiencia

u Disminuir la produccin de piezas defectuosas

u Mayor Calidad

u Incrementar la productividad y competitividad u Control de calidad mas estrecho

u Integracin con sistemas empresariales

Pirmide de automatizacin

Nivel de campo

Nivel de Accin / Sensado (nivel de clula):

u Tambin llamado nivel de instrumentacin.

u Est formado por los elementos de medida (sensores) y mando (actuadores) distribuidos en una lnea de produccin.

u Son los elementos ms directamente relacionados con el proceso productivo ya que los actuadores son los encargados de ejecutar las rdenes de los elementos de control para modificar el proceso productivo, y los sensores miden variables en el proceso de produccin

ING. DIEGO MORILLO S.

Nivel de control Nivel de Control (nivel de campo)

u En este nivel se sitan los elementos capaces de gestionar los actuadores y sensores del nivel anterior tales como autmatas programables o equipos de aplicacin especfica basados en microprocesador como robots, mquinas herramienta o controladores de motor.

u Es importante que posean unas buenas caractersticas de interconexin para ser enlazados con el nivel superior (supervisin), generalmente a travs de buses de campo.


Nivel de supervisin Nivel de Supervisin (nivel de planta)

u En este nivel es posible visualizar cmo se estn llevando a cabo los procesos de planta, y a travs de entornos SCADA (Supervisin, Control y Adquisicin de Datos)

u panel virtual donde se muestran las posibles alarmas, fallos o alteraciones en cualquiera de los procesos que se llevan a cabo.


Nivel de gestin (MES)

MES es el acrnimo ingls de Manufacturing Execution System, al espaolSistema de Ejecucin de Manufactura.

u Los MES dirigen y monitorizan los procesos de produccin en la planta, incluyendo

u El trabajo manual o automtico de informes

u Preguntas on-line y enlaces a las tareas que tienen lugar en la planta de produccin.

u MES puede incluir uno o ms enlaces a rdenes de trabajo, recepcin de mercancas, transporte, control de calidad, mantenimiento, programacin y otras tareas relacionadas.


Nivel de planificacin (ERP) u Los sistemas de planificacin de recursos empresariales, o ERP (por sus siglas en

ingls, Enterprise Resource Planning) son sistemas de informacin gerenciales que integran y manejan muchos de los negocios asociados con las operaciones de produccin y de los aspectos de distribucin de una compaa en la produccin de bienes o servicios.

u Los sistemas ERP tpicamente manejan:

Produccin, logstica, distribucin, inventario, envos, facturas, contabilidad de la compaa de forma modular.

La Planificacin de Recursos Empresariales o el software ERP puede intervenir en el control de muchas actividades de negocios como ventas, entregas, pagos, produccin, administracin de inventarios, calidad de administracin y la administracin de recursos humanos.


Opciones de automatizacin

uAutomatizacin con reles uAutomatizacin con sistemas de adquisicin de datos PC

uAutomatizacin con PLCs

Automatizacion con reles u Un tablero elctrico de automatizacin constituido por equipos

bsicamente electromecnicos tales como rels auxiliares, temporizadores, etc. u Tablero Elctrico Convencional, debido a que estos equipos especialmente los

que gobiernan la lgica, datan desde principios de siglo.

u Sin duda estos equipos an constituyen en algunas empresas, el soporte para la automatizacin de sus procesos industriales.

Razones: Hay una necesidad de flexibilidad en los cambios de lgica de control?

Hay una necesidad de una alta fiabilidad?

Son importantes las necesidades de espacio?

Aumentan la capacidad y la potencia solicitada?

Existen requisitos de recopilacin de datos?

Habr cambios de lgica de control frecuentes?

Habr una necesidad de su modificacin rpida?

La lgica de control es similar y puede utilizarse en diferentes mquinas?

Es necesario para el crecimiento futuro?

Cules son los costos totales?

Ventajas u La totalidad de sus componentes se pueden adquirir rpidamente.

u La adaptacin de los responsables del mantenimiento es rpida debido a que todo es conocido.

u Es fcil encontrar personas para su instalacin, mantenimiento y reparacin.

u Se ensea en todas las universidades, institutos tcnicos y escuelas tcnicas.

u Existe gran cantidad de material de consulta tales como libros, revistas, catlogos, separatas, etc., y aprender su lgica resulta sencilla.

u No existe inconvenientes en cuanto al lugar de su instalacin, ya que todos los equipos son de ambientes industriales, salvo en aquellas zonas donde pueden existir fugas de gases explosivos.

Desventajas u El costo de estos tableros es alto, incrementando de acuerdo al tamao del

proceso a automatizar.

u Generalmente ocupan mucho espacio.

u Requiere mantenimiento peridico, debido a que gran parte de sus componentes estn constitudos por piezas mviles sujetos a desgaste.

u Cuando se origina una falla es muy laborioso su identificacin y reparacin.

u No son verstiles, solamente se le pueden utilizar para una determinada aplicacin.

u Con el tiempo disminuye su disponibilidad debido al incremento de la probabilidad de fallas.

u En tableros grandes el consumo de energa es representativa.

u Hay dos plataformas bsicas de control de automatizacin disponibles hoy en da, uPLC uControladores basados en PC.

Utilizan un controlador de software instalado en un equipo industrial.

Permiten integrar programacin de alto nivel u otras funcionalidades del PC con el control de la automatizacin del sistema.

Automatizacion con automatas programables

u La industria manufacturera - especialmente al sector del automvil - dependa de un sistema basado en cientos o incluso miles de rels, temporizadores leva, tambor y secuenciadores, controladores dedicados de lazo cerrado, cada uno de ellos tuvo que ser reconectado por cada cambio de fabricacin.

u Sistemas de automatizacin se encuentran en un constante estado de evolucin.

u PLCs vienen en una amplia variedad de opciones de hardware y son la opcin ms establecida en el mercado hoy en da.

Automatizacion con PLCs

u La evolucin contina a buen ritmo, con nuevas demandas de los clientes en aspectos como eficiencia y fiabilidad.

u El control industrial ya no se limita solo al "PLC" , sino que aparecen nuevas opciones para los sistemas de control que se ve necesario que los usuarios finales tengan una comprensin clara de las funcionalidades que estn buscando para que puedan tomar las decisiones adecuadas de arquitectura y de compra.

Automatizacion con PLCs

Automatizacion con PC

u El PC cuenta con un historial de xitos incomparable a sus espaldas y resulta imprescindible en muchos mbitos de la vida cotidiana.

Los conocimientos de PC son algo que se da por sentado en nuestros das y con el PC se han creado estndares (componentes hardware, sistema operativo, interfaces de usuario, comunicacin, etc) que, debido al continuo aumento de las prestaciones y la reduccin de precios, resultan interesantes para un nmero de finalidades de uso cada vez mayor.

u En el caso de la tecnologa de automatizacin, tambin se ha pasado de un nmero reducido de usos del PC (sobre todo con fines de visualizacin) a aplicaciones de gran envergadura para tareas complejas.

u Esto se debe esencialmente a dos factores: u El PC ofrece nuevas posibilidades en cuanto a flexibilidad, reduccin de costes y

reduccin del tiempo necesario para lanzar productos (time-to-market), y todo ello, unido a unas mejoras de rendimiento considerables.

u Las tecnologas de PC ofrecen nuevas posibilidades de aplicacin en un entorno estandarizadoy, permiten integrar fcilmente dichas soluciones basadas en PC en el entorno ofimtico.


u La automatizacin basada en PC es ms eficaz en situaciones en las que el proceso en cuestin necesita una mayor integracin entre el control y la programacin de alto nivel o la funcionalidad de otro PC.

u Cuando se utiliza un controlador basado en PC, los usuarios confan en la robustez y en la arquitectura abierta de PC industriales, junto con software robusto que realiza las tareas de automatizacin.


u El trmino "PAC" (Controladores de Automatizacin Programables) u Es relativamente nuevo en el mundo de la automatizacin industrial

u Alternativa para el PLC.

u Funcionalidad multidominio, lgica, movimiento y sistemas de control continuos pueden ser diseados con la misma plataforma de hardware.

u Sistemas basados en PC. u Instalar un software controlador en un equipo industrial,

u Integrar de cdigo de alto nivel y la funcionalidad de PC.

Automatizacion con automatas programables

Aplicaciones

u Un autmata programable suele emplearse en procesos industriales que tengan una o varias de las siguientes necesidades:

u Espacio reducido.

u Procesos de produccin peridicamente cambiantes.

u Procesos secuenciales.

u Maquinaria de procesos variables.

u Instalaciones de procesos complejos y amplios.

u Chequeo de programacin centralizada de las partes del proceso.

u Aplicaciones generales:

u Maniobra de mquinas.

u Maniobra de instalaciones.

u Sealizacin y control.

ventajas

u Entre las ventajas tenemos:

u Menor tiempo de elaboracin de proyectos.

u Posibilidad de aadir modificaciones sin costo aadido en otros componentes.

u Mnimo espacio de ocupacin.

u Menor costo de mano de obra.

u Mantenimiento econmico.

u Posibilidad de gobernar varias mquinas con el mismo autmata.

u Menor tiempo de puesta en funcionamiento.

u Si el autmata queda pequeo para el proceso industrial puede seguir siendo de utilidad en otras mquinas o sistemas de produccin.

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