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• Alejandro Jaguar Alegria

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Automatización Integrantes : Luis Alejandro Núñez Alegría. Luis Heberto Penagos Suriano. Juan Gómez Santis. José Joaquín Díaz Ramírez

Introducción El ser humano siempre ha buscado la creación de herramientas y máquinas que le faciliten la realización de tareas peligrosas, pesadas y repetitivas. En los últimos tiempos, la aparición de máquinas altamente sofisticadas ha dado lugar a un gran desarrollo del campo de la automatización y el control de las tareas, aplicado ya en muchas máquinas que se manejan diariamente.

Antecedentes • Por siglos el ser humano ha construido máquinas que imiten las partes del cuerpo humano. • Los antiguos egipcios unieron brazos mecánicos a las estatuas de sus dioses. Estos brazos fueron operados por sacerdotes, quienes clamaban que el movimiento de estos era inspiración de sus dioses. Los griegos construyeron estatuas que operaban con sistemas hidráulicas, los cuales se utilizaban para fascinar a los adoradores de los templos. • Durante los siglos XVII y XVIII en Europa fueron construidos muñecos mecánicos muy ingeniosos que tenían algunas características de robots.

Historia de la automatización: •

El origen se remonta a los años 1750, cuando surge la revolución industrial.

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1745: Máquinas de tejido controladas por tarjetas perforadas.

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1817-1870: Máquinas especiales para corte de metal.

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1863: Primer piano automático, inventado por M. Fourneaux.

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1856-1890: Sir Joseph Whitworth enfatiza la necesidad de piezas intercambiables.

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1870: Primer torno automático, inventado por Christopher Spencer.

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1940: Surgen los controles hidráulicos, neumáticos y electrónicos para máquinas de corte automáticas.

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1945-1948: John Parsons comienza investigación sobre control numérico.

• 1960-1972: Se desarrollan técnicas de control numérico directo y manufactura computadorizada.

• La automatización, producto del gran desarrollo industrial ocurrido desde la Revolución industrial; ha traído consigo aspectos sociales devastadores así como grandes aportes científicos y económicos.

¿Qué es un sistema automatizado? La automatización es un sistema donde se trasfieren tareas de producción, realizadas habitualmente por operadores humanos a un conjunto de elementos tecnológicos. Un sistema automatizado consta de dos partes principales: Parte de Mando

Parte Operativa

Objetivos de la automatización • Mejorar la productividad de la empresa, reduciendo los costos de la producción y mejorando la calidad de la misma. • Mejorar las condiciones de trabajo del personal, suprimiendo los trabajos penosos e incrementando la seguridad. • Realizar las operaciones imposibles de controlar intelectual o manualmente. • 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. • Integrar la gestión y producción.

Justificación: • Requerimientos de un aumento en la producción • Requerimientos de una mejora en la calidad de los productos • Necesidad de bajar los costos de producción • Escasez de energía • Encarecimiento de la materia prima • Necesidad de protección ambiental • Necesidad de brindar seguridad al personal • Desarrollo de nuevas tecnologías

Ventajas • El aumento de rendimiento o productividad. • Mejora de la calidad o el aumento de la previsibilidad de la calidad. • Mejora de la robustez de los procesos o productos. • El aumento de la consistencia de la producción. • Reducción de los costes directos de mano de obra humana y gastos.

Desventajas: • Amenazas de seguridad/vulnerabilidad: Un sistema automatizado puede tener un limitado nivel de inteligencia, y por lo tanto son más susceptibles a cometer errores fuera de su ámbito de aplicación inmediata del conocimiento. • Impredecible/costes de desarrollo excesivo: La investigación y la evolución de los costes de automatizar un proceso puede exceder el costo ahorrado por la propia automatización. • Alto coste inicial: La automatización de un nuevo producto o una planta típicamente requiere una inversión inicial muy grande en comparación con el coste unitario del producto, aunque el costo de la automatización se puede propagar entre muchos productos y en el tiempo.

Elementos de una Instalación Automatizada • • • • • • • •

MAQUINAS CAPTADORES PRE ACCIONADORES INTERFAZ HOMBRE-MÁQUINA ELEMENTOS DE MANDO PARTE DE MANDO PARTE OPERATIVA ACCIONADORES – Eléctricos – Neumáticos – Hidráulicos

Requisitos • Compatibilidad electromagnética: Debe existir la capacidad para operar en un ambiente con ruido electromagnético producido por motores y máquina de revolución. • Expansibilidad y escalabilidad: Es una característica del sistema que le permite crecer para atenderlas ampliaciones futuras de la planta, o para atender las operaciones no tomadas en cuenta al inicio de la automatización.

• Manutención : Se refiere a tener disponible por parte del proveedor, un grupo de personal técnico capacitado dentro del país, que brinde el soporte técnico adecuado cuando se necesite de manera rápida y confiable. • Sistema abierto: Los sistemas deben cumplir los estándares y especificaciones internacionales. Esto garantiza la interconexión y compatibilidad de los equipos a través de interfaces y protocolos.

Grado de automatización • Mayor utilización de una máquina, mejorando del sistema de alimentación. • Posibilidad de que un hombre trabaje con más de una máquina. • Coordinar o controlar una serie de operaciones y una serie de magnitudes simultáneamente. • Realizar procesos totalmente continuos por medio de secuencias programadas. • Procesos automáticos en cadena errada con posibilidad de autocontrol y auto corrección de desviaciones.

Tecnologías de alambrado. • Los PLC´s fueron originalmente diseñados para sustituir los sistemas de lógica alambrada basada en relevadores y en dispositivos electrónicos de estado sólido. Con la tecnología de alambrada, el automatismo se realiza interconectando los distintos elementos que lo integran. Su funcionamiento es establecido por los elementos que lo componen y por la forma de conectarlos. • En los sistemas de lógica alambrada, con base tanto en relevadores como en dispositivos de estado sólido, existía poca flexibilidad para realizar cambios de acuerdo a las necesidades de las plantas

Tecnología con relevadores

Compuertas lógicas Una compuerta lógica es un dispositivo que nos permite obtener resultados, dependiendo de los valores de las señales que le ingresemos. Es necesario aclarar entonces que las compuertas lógicas se comunican entre sí (incluidos los microprocesadores), usando el sistema BINARIO. Este consta de solo 2 indicadores 0 y 1 llamados BIT dado que en electrónica solo hay 2 valores equivalentes 0=0volt 1=5volt

Tipos de compuertas COMPUERTA BUFFER La compuerta BUFFER es la más basica de todas, simplemente toma el valor que se le entrega y lo deja pasar tal cual. Esto sirve para ajustar y aislar niveles lógicos ya que no se pueden conectar infinita cantidad de compuertas a una misma señal, ya que el voltaje del nivel 1 empieza a decaer y el sistema falla.

COMPUERTA NOT La compuerta NOT es un tanto parecida al buffer salvo por que invierte el valor que se le entrega. También tiene la utilidad de ajustar niveles pero tomando en cuenta que invierte la señal.

COMPUERTA AND La compuerta AND hace la función de multiplicación lógica. Es decir toma los valores que le aplicamos a sus entradas y los multiplica.

COMPUERTA OR La compuerta OR realiza la función de suma lógica. Cuando se le aplica un uno a cualquiera de sus entradas el resultado de salida será uno, independiente del valor de la otra entrada. Excepto cuando las dos entradas esten en 0 la salida será 0.

COMPUERTA NAND La compuerta NAND también hace la función de multiplicación, pero entrega el valor negado. Esto es muy util, dado que si estubieramos usando una AND normal tendriamos que usar otro chip con un NOT para negar el resultado.

Ejemplo Llenado de tanque de agua 1. Sensores (Entradas) El sensor A señala el nivel mínimo del agua. Por debajo de este nivel se indicará VACÍO en el cuadro de indicadores. El sensor B señala el nivel óptimo y cuando se alcance se indicará LLENO. El sensor C señala el nivel peligroso e indicará REBOSE. Los sensores serán leídos a través de 3 entradas 2. Actuadotes (Salidas) Cuando ninguno de los sensores estén mojados se entiende que el depósito está vacío y los actuadores activarán las bombas B1 y B2. Cuando el nivel del líquido toca la sonda B, se desactivará la bomba B2, quedando activada la bomba B1 en modo de mantenimiento.

Si el agua moja la sonda C, se desactivará la bomba B1, quedando las dos bombas desactivadas.

3. Indicadores (Salidas) Se debe utilizar cuatro indicadores: Vacío, Lleno, Rebose y Alarma. El indicador de Alarma se activa cuando hay un mal funcionamiento en las sondas de entrada. Por ejemplo, que se active la sonda B cuando la sonda A está desactivada. En la siguiente tabla se resume el comportamiento que se desearía en este sistema.

Problema resuelto con compuertas logicas

Automatización Programable Los avances en el campo de los microprocesadores de los últimos años han favorecido la generalización de las tecnologías programadas. En la realización de automatismos los equipos realizados para este fin son: Los ordenadores, y los autómatas programables.

La secuencia de operaciones es controlada por un programa, que es un conjunto de instrucciones codificadas de tal forma que el sistema puede leerlas e interpretarlas. Algunas de las características de la automatización programable incluyen:

Alta inversión en equipo de propósito general Tasas de producción menores que las de la automatización fija Flexibilidad para lidiar con cambios en la configuración del producto Es la más apropiada para producción en lotes (batches).

Ventajas automatización programada: Mínimo espacio de ocupación Posibilidad de introducir modificaciones en el automatismo Menor coste en la mano de obra Simplicidad para resolver problemas

se denominan discretos porque se suelen manejar magnitudes digitales del tipo “todo” o “nada”, representando conceptos como, por ejemplo, si una pieza está o no está, si ha llegado al sitio que le corresponde o no, si estoy en zona de seguridad o no, etc… Aquí los productos involucrados suelen ser los PLCs, las Pantallas (IU), los accionamientos como variadores, servos, servomotores, motores lineales o también los robots industriales, y los paquetes de software para diseño e ingeniería del proceso discreto.

Los PLC nacieron ante la necesidad de las industrias de reemplazar los dispositivos eléctricos que se utilizan para conmutar señales, por un sistema electrónico centralizado; mejorando estos dispositivos pasando sólo de conmutar señales a realizar funciones con operaciones aritméticas y procedimientos de control, para realizar todo esto sólo basta con un micro controlador, al cual se le acopla una fuente diseñada para ambientes industriales y una interfaz de entrada/salida de potencia, es decir un PLC es un micro controlador pero en un nivel superior.

Portón eléctrico • Cuando se accionen las entradas i0.1 o i0.2 se accionara el porto para arriba. • Cuando se accionen la entrada i0.3 o i0.4 se accionara el motor para cerrar el portón.