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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR PROGRAMA SINTÉTICO CARRERA:

Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica

ASIGNATURA: Control Distribuido

SEMESTRE:

Noveno

OBJETIVO GENERAL: El alumno analizará e implementará un sistema de control distribuido el cual permita realizar la supervisión y la administración de diversas variables (presión, nivel, temperatura, etc.), vinculados a las industrias de manufactura y de transformación.

CONTENIDO SINTÉTICO: I.- Niveles de Control Distribuido y Conceptos Básicos. II.- Arquitectura de los Sistemas de Control Distribuidos. III.- Programas de Computo en la Industria Manufacturera y el Diseño. IV.- Computadoras en los Sistemas Distribuidos. V.- Sistemas Operativos en la Industria de Control y Automatización. VI.- Familia de Protocolos TCP/IP. VII.- Aplicación de Linux en Sistemas de Control Distribuido.

METODOLOGÍA: El alumno hará investigación bibliográfica para la selección, clasificación, ordenación y exposición de los temas seleccionados para el curso. Bajo la supervisión del profesor los alumnos participarán en forma activa integrándose en equipos de trabajo, para su discusión y conclusión. Reafirmará los conceptos con la participación en el laboratorio y confrontará la base teórica con los fenómenos observables, además de la búsqueda de temas afines.

EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN: 50% Exámenes depa rtamentales. 40% Prácticas de laboratorio. 10% Actividades complementarias.

BIBLIOGRAFÍA. Tomas G,Ferrando J, Piattini s, Redes para Proceso Distribuido. Editorial Ra-ma. España 2000, Segunda Edición, 804 págs. Szklanny, Sistemas Digitales de Control de Procesos. Editorial Control S.R.L. España 2003, 625 págs. Ollero Baturone. Control por Computador, Editorial Marcombo, S.A. Primera Edición Barcelona 2005, 400 págs. Shinskey F. G. Process Control Systems, Editorial Mc Graw Hill, Cuarta Edición, New York 1996, 580 págs. Creus Sole, Instrumentación Industrial, Editorial Marcombo S.A. Séptima edición Barcelona 2005, 425 págs.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR

ESCUELA: ESIME Unidades Culhuacan y Zacatenco CARRERA: Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica OPCIÓN: Control COORDINACIÓN: DEPARTAMENTO: Académico de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica.

ASIGNATURA: Control Distribuido SEMESTRE: Noveno CLAVE: CRÉDITOS: 7.5 VIGENTE: 2006 TIPO DE ASIGNATURA: Teórico/Práctica (Optativa). MODALIDAD: Escolarizada

TIEMPOS ASIGNADOS HRS/SEMANA/TEORÍA: HRS/SEMANA/PRÁCTICA:

3.0 1.5

HRS/SEMESTRE/TEORÍA: HRS/SEMESTRE/PRÁCTICA:

54.0 7.0

HRS/TOTALES:

81.0

PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO POR: Academias de Control de la ESIME, Unidades Culhuacan y Zacatenco APROBADO POR: Consejo Técnico Consultivo Escolar de Culhuacan y Zacatenco. ing., Ernesto Mercado Escutia E.S.I.M.E. Culiacán

M. en C. Jesús Reyes García E.S.I.M.E. Zacatenco

AUTORIZADO POR: Comisión de Planes y Programas de Estudio del Consejo General Consultivo del IPN.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR ASIGNATURA: Control Distribuido.

CLAVE

HOJA: 3 DE 12

FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA En la industria de manufactura, de transformación y de automatización, es necesaria la integración de todos los procesos que intervienen en la elaboración de diversos productos, haciendo uso de tecnologías informáticas a lo que en su conjunto se denomina CIM (Computer Integrated Manufacturing), con la finalidad de coordinar las operaciones de producción, control y administración del proceso fabril. En las dos últimas décadas, los CIM’s son utilizados ampliamente en las líneas de producción de las empresas ubicadas a lo largo del país. Por tal motivo, al impartir la asignatura de Control Distribuido, los estudiantes quedarán preparados para manejar, diseñar y hasta evaluar la operatividad de sistemas de control industrial de reciente tecnología y bajo costo. Esta asignatura tiene como antecedente: Microcontroladores, Señales y Sistemas de Control Clásico, Espacio de Estados Esta asignatura tiene como colateral: Sistemas de Adquisición de Datos.

OBJETIVO DE LA ASIGNATURA

El alumno analizará e implementará un sistema de control distribuido el cual permita realizar la supervisión y la administración de diversas variables (presión, nivel, temperatura, etc), vinculados a las industrias de manufactura y de transformación.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR ASIGNATURA: Control Distribuido.

CLAVE:

No. UNIDAD I

HOJA: 4 DE 12

NOMBRE: Niveles de Control Distribuido y Conceptos Básicos.

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno explicará la importancia de funciones y conceptos que intervienen en un sistema de control distribuido como son las funciones de administración.

No. TEMA

TEMAS

HORAS

T

P

CLAVE BIBLIOGRÁFICA

EC 1B,2B,3B,4B,5B

1.1 1.2 1.2.1 1.2.3 1.2.4

Historia del control distribuido. Fundamentos básicos sobre control distribuido Medición y control Supervisión. Funciones de administración.

Subtotal de Horas

2.0 4.0 3.0 1.0

6.0

4.0

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de información en bibliografía recomendada por el profesor, selección de conceptos, principios de sistemas distribuidos.Exposición de los temas propuestos en grupo y/o individual bajo la supervisión del profesor. Tareas y trabajos extraclase.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN 60% Examen departamental. 30% Exposición de temas. 10% Actividades complementarias, tareas y trabajos extraclase.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR ASIGNATURA: Control Distribuido.

CLAVE:

No. UNIDAD II

HOJA: 5 DE 12

NOMBRE: Arquitectura de los Sistemas de Control Distribuido.

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno explicará la arquitectura y funcionamiento de los sistemas distribuidos que existen actualmente.

No. TEMA

TEMAS

HORAS

T

P

CLAVE BIBLIOGRÁFICA

EC

2.1 2.1.1 2.1.2 2.1.3

Modalidades de control. Control continuo. Control discreto. Control secuencial.

2.0

2.0

2.2 2.2.1 2.2.2 2.2.3 2.2.4

Organización de sistemas distribuidos. Control directo, SCADA. Control centralizado. Control jerarquizado. Control Distribuido (tipo cliente-servidor)

2.0

2.0

2.3 2.3.1 2.3.2

Consola de operaciones y control. Desplegados. Mímicos.

2.0

2.0

6.0

4.0

Subtotal de Horas

1B,2B,3B,4B,5B

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Exposición y simulación de sistemas de las diferentes estructuras de sistemas de control distribuidos, con la supervisión del profesor y búsqueda documental y de campo por parte de los alumnos. Tareas y trabajos extraclase.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN 60% Examen departamental. 30% Exposición y resultados de la simulación. 10% Actividades complementarias, tareas y trabajos extra clase.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR ASIGNATURA: Control Distribuido. No. UNIDAD III

CLAVE:

HOJA: 6 DE 12

NOMBRE: Programas de Cómputo en la Industria Manufacturera y el Diseño.

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno analizará los procesos de manufactura, para la planificación y control de la producción, haciendo uso de la computadora.

No. TEMA

3.1 3.2 3.3

TEMAS

HORAS

T CAM (Computer Aided Manufacturing) Fabricación asistida por computadora CAD (Computer Aided Design) Diseño asistido por computadora PCC (Planification Control by Computer). Planificación y Control de la Producción.

Subtotal de Horas

P

CLAVE BIBLIOGRÁFICA

EC

2.0

2.0

2.0

2.0

2.0

2.0

6.0

6.0

1B,2B,3B,4B,5B

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Exposición y simulación de sistemas de las diferentes estructuras de sistemas de control vinculados a los procesos de manufactura, planificación y control de la producción y diseño, con la asistencia y supervisión del profesor. Búsqueda documental y de campo por parte de los alumnos. Tareas y trabajos extraclase.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN 60% Examen departamental. 30% Exposición y resultados de la simulación. 10% Actividades complementarias: tareas y trabajos extra clase.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR ASIGNATURA: Control Distribuido.

CLAVE:

HOJA: 7 DE 12

NOMBRE: Computadoras en los Sistemas Distribuidos.

No. UNIDAD IV

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno analizará la importancia de las computadoras en un Sistema de Control Distribuido así como los diferentes tipos de estándares de comunicación serial que se utilizan en los Sistemas de Control Distribuido.

No. TEMA

4.1 4.2 4.3 4.3.1

TEMAS

HORAS

Transmisión Serie y Paralelo, síncrona y asíncrona. Interfase RS-232, RS-485, GPIB (RS-485), USB. Protocolos Industriales: Mod-Bus, Allen Bradley (PLC), Honeywell.

Subtotal de horas

CLAVE BIBLIOGRÁFICA

T

P

EC

3.0 3.0 3.0

3.0

3.0

3.0

3.0

9.0

6.0

6.0

1B,2B,3B,4B,5B

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Elaboración de algoritmos de control para algún proceso propuesto y asistido por el profesor. Realización de practicas de laboratorio. Tareas y trabajos extra clase

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN 50% Examen departamental. 40% Prácticas de laboratorio. 10% Tareas y trabajos extra clase.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR ASIGNATURA: Control Distribuido. No. UNIDAD V

CLAVE:

HOJA: 8 DE 12

NOMBRE:.Sistemas Operativos en la Industria de Control y Automatización.

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno analizará la importancia de las topologías de redes de capa dos dentro de la estructura de un Sistema de Control Distribuido así como los componentes utilizados en la interconexión.

No. TEMA

5.1 5.2 5.3 5.3.1 5.3.2 5.4 5.4.1 5.4.2 5.4.3 5.4.4 5.4.5 5.4.6 5.4.7 5.4.8 5.4.9

TEMAS

HORAS

Conceptos básicos de cableado estructurado Elementos básicos de un sistema de comunicaciones Modelo de referencia OSI Estructura de capas: Física, enlace de datos, red, transporte, sesión y presentación. Relación entre las capas. Introducción a Protocolos LAN. Topologías de Red LAN Ethernet Fast Ethernet Gigabit Ethernet Ethernet industrial Redes LAN inalámbricas (IEEE802.11) Token Ring. Direcciones MAC y físicas. Dispositivos de conexión de red. (Hub,Switch,Router)

Subtotal de horas

T

P

3.0

3.0

2.0

1B,2B,3B,4B,5B

6.0

6.0

9.0

CLAVE BIBLIOGRÁFICA

EC

3.0

8.0

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Indagación de conceptos y operación de máquinas de corriente alterna usos y aplicaciones, exposición y discusión en clase en coordinación con el profesor.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN 50% Examen departamental. 40% Prácticas de laboratorio. 10% Actividades complementarias: tareas y trabajos extra clase.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR ASIGNATURA: Control Distribuido.

CLAVE:

No. UNIDAD VI

HOJA: 9 DE 12

NOMBRE: Familia de Protocolos TCP/IP.

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno analizará la familia de protocolos TCP /IP (Transfer Control Protocol/ Internet Protocol) y lo relacionará con la arquitectura de comunicaciones de un Sistema de Control Distribuido.

No. TEMA

6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 6.10

TEMAS

HORAS

Direcciones IP. Direcciones IP especiales y reservadas. Máscara de subred. Protocolo IP. Formato del datagrama IP. Capa de transporte. Puertos. Protocolo UDP. Formato del mensaje UDP. Protocolo TCP.

Subtotal de horas

CLAVE BIBLIOGRÁFICA

T

P

EC

4.5

6.0

3.0 1.5

1B,2B,3B,4B,5B

1.5

4.5

6.0

6.0

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Indagación de conceptos y operación de máquinas de corriente alterna usos y aplicaciones, exposición y discusión en clase en coordinación con el profesor.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

50% Examen departamental. 40% Prácticas de laboratorio. 10% Actividades complementarias.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR ASIGNATURA: Control Distribuido.

No. UNIDAD VII

CLAVE:

HOJA: 10 DE 12

NOMBRE: Aplicación de Linux en Sistemas de Control Distribuido.

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno describirá la diferencia de los sistemas operativos utilizados en un Sistema de Control Distribuido, así como sus aplicaciones.

No. TEMA

7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 7.6

TEMAS

HORAS

Panorama de Linux. Conceptos Fundamentales. Procesos. Modelos de Memoria. Sistema de Archivos. Entradas y Salidas.

CLAVE BIBLIOGRÁFICA

T

P

EC

9.0

12.0

6.0

1B,2B,3B,4B,5B

2.0 2.0 2.0

Subtotal de horas

9.0

12.0

12.0

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Indagación de conceptos y operación de máquinas de corriente alterna usos y aplicaciones, exposición y discusión en clase en coordinación con el del profesor.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN 50% Examen departamental. 40% Prácticas de laboratorio. 10% Actividades complementarias.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR ASIGNATURA: Control Distribuido.

CLAVE:

HOJA: 11 DE 12

RELACIÓN DE PRÁCTICAS

PRACT. No.

NOMBRE DE LA PRÁCTICA

UNIDAD

DURACIÓN

1

Comunicación por RS-232, RS-485.

IV

3.0

2

Comunicación Profibus

IV

3.0

3

Comunicación por Ethernet.

V

3.0

4

Comunicación por ModBus.

VI

6.0

5

Implementación de un sistema de control distribuido para control de procesos industriales.

VII

6.0

6

Implementación de un sistema de control SCADA

VII

6.0

Total de horas

27.0

LUGAR DE REALIZACIÓN

Todas las prácticas se realizaran en el laboratorio de control.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR ASIGNATURA: Control Distribuido.

CLAVE:

HOJA: 12 DE 12

PERÍODO

UNIDAD

1

I, II y III

60% Examen departamental. 30% Exposición y resultados de la simulación. 10% Actividades complementarias, tareas y trabajos extra clase.

2

IV y V

50% Examen departamental. 40% Prácticas de laboratorio. 10% Tareas y trabajos extra clase.

3

VI y VII

C

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

50% Exámenes departamentales. 40% Prácticas de laboratorio. 10% Actividades complementarias.

CLAVE

B

BIBLIOGRAFÍA

1

X

Tomas G. Ferrando J, Piattini s, Redes para Proceso Distribuido. Editorial Ra-ma. España Segunda Edición. 804 págs.

2

X

Szklanny, Sistemas Digitales de Control de Procesos. Editorial Control S.R.L. España 2003, 625 págs.

3

X

Ollero Baturone, Control por Computador, Editorial, Marcombo, S.A. Barcelona 2005, Primera Edición, 400 páginas.

4

X

Shinskey F. G. Process Control Systems, Editorial Mc Graw Hill, Cuarta Edición, New York 1996, 580 págs.

5

X

Creus Sole, Instrumentación Industrial, Editorial Marcombo S.A. Barcelona 2005, Séptima edición, 425 págs.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR

PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA 1. DATOS GENERALES ESCUELA: Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Unidades Culhuacan y Zacatenco. CARRERA:

SEMESTRE

Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica.

ÁREA:

BÁSICAS

ACADEMIA:

C. INGENIERÍA

D. INGENIERÍA

Noveno

C. SOC. y HUM.

ASIGNATURA: Control Distribuido.

Control

ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO:

Licenciatura en Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica o afín.

2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA: El alumno analizará e implementará un sistema de control distribuido el cual permita realizar la supervisión y la administración de diversas variables (presión, nivel, temperatura, etc.), vinculados a las industrias de manufactura y de transformación. 3. PERFIL DOCENTE: CONOCIMIENTOS

Licenciatura en Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica o afín.

EXPERIENCIA PROFESIONAL Desarrollo en el área de control y redes para control aplicados a las industrias de transformación, o manufacturera, alimenticia, , petroquímica, automotriz, etc.

ELABORÓ

HABILIDADES

ACTITUDES

Manejo de grupos, equipo de laboratorio de hardware y software. Establecimiento de ambientes favorables al aprendizaje, Transferencia de conocimiento teórico a la solución de problemas. Análisis y síntesis. Motivar al estudio. Razonamiento e investigación, uso de material didáctico capacidad de liderazgo ante el grupo

Ejercicio de la crítica fundamentada, respeto, tolerancia, compromiso con la docencia, ética, responsabilidad científica, colaboración, superación docente y profesional. Motivar los valores humanos e institucionales. Vocación al servicio. Compromiso Social.

REVISÓ

AUTORIZÓ

________________________

_________________________

__________________________

Ing. Raúl De la Torre y García. M en C Eduardo Lázaro Castillo Presidentes de Academia Control

Ing. Ruben Juárez Barrientos Ing. Guillermo Santillán Guevara Subdirectores Académicos

M en C Jesús Reyes García Ing, Ernesto Mercado Escutia. Directores de Plantel

FECHA: .2006