AUTOMATIZACION INDUSTRIAL

CUADRO COMPARATIVO ENTRE LAS TECNOLOGIAS DE LOGICA CABLEADA Y LOGICA PROGRAMADA

CELDAS DE MANUFACTURA

Sistemas constituidos de robots que realizan una actividad particular y que estan conectados a traves de un medio de comunicación para lograr un objetivo global común.
Ejemplos:
• Línea de ensamble
• Control de sistemas industriales
El uso de celdas de manufactura permite obtener altos grados de eficiencia en la producción, mantener estándares elevados de calidad y la capacidad de realizar, con rapidez, las modificaciones que requiere el proceso productivo, para adecuarse a nuevas necesidades del mercado.

SISTEMAS SCADA

SCADA es el acrónimo de Supervisory Control And Data Acquisition (Supervisión, Control y Adquisición de Datos).Un SCADA es un sistema basado en computadores que permite supervisar y controlar a distancia una instalación de cualquier tipo. A diferencia de los Sistemas de Control Distribuido, el lazo de control es GENERALMENTE cerrado por el operador. Los Sistemas de Control Distribuido se caracterizan por realizar las acciones de control en forma automática. Hoy en día es fácil hallar un sistema SCADA realizando labores de control automático en cualquiera de sus niveles, aunque su labor principal sea de supervisión y control por parte del operador. En la tabla No. 1 se muestra un cuadro comparativo de las principales características de los sistemas SCADA y los sistemas de Control Distribuído (DCS) (ESTAS Características no son limitantes para uno u otro tipo de sistemas, son típicas).

REDES INDUSTRIALES

Las redes de comunicaciones industriales deben su origen a la fundación FieldBus (Redes de campo). La fundación FieldBus, desarrollo un nuevo protocolo de comunicación, para la medición y control de procesos donde todos los instrumentos puedan comunicarse en una misma plataforma.
Las comunicaciones entre los instrumentos de proceso y el sistema de control se basan principalmente en señales analógicas (neumáticas de 3 a 15 psi en las válvulas de control y electrónicas de 4 a 20 mA cc). Pero ya existen instrumentos digitales capaces de manejar gran cantidad de datos y guardarlos históricamente; su precisión es diez veces mayor que la de la señal típica de 4-20 mA cc. En vez de transmitir cada variable por un par de hilos, transmiten secuencialmente las variables por medio de un cable de comunicaciones llamado bus.

CNC

Aparte de aplicarse en las máquinas-herramienta para modelar metales, el CNC se usa en la fabricación de muchos otros productos de ebanistería, carpintería, etc. La aplicación de sistemas de CNC en las máquinas-herramienta han hecho aumentar enormemente la producción, al tiempo que ha hecho posible efectuar operaciones de conformado que era difícil de hacer con máquinas convencionales, por ejemplo la realización de superficies esféricas manteniendo un elevado grado de precisión dimensional. Finalmente, el uso de CNC incide favorablemente en los costos de producción al propiciar la baja de costes de fabricación de muchas máquinas, manteniendo o mejorando su calidad.

ROBOTICA

La robótica es una rama de la tecnología, que estudia el diseño y construcción de máquinas capaces de desempeñar tareas repetitivas, tareas en las que se necesita una alta precisión, tareas peligrosas para el ser humano o tareas irrealizables sin intervención de una máquina. Las ciencias y tecnologías de las que deriva podrían ser: el

álgebra, los autómatas programables, las máquinas de estados, la mecánica, la electrónica y la informática.
La historia de la robótica
La historia de la robótica ha estado unida a la construcción de "artefactos", que trataban de materializar el deseo humano de crear seres a su semejanza y que lo descargasen del trabajo. El ingeniero español Leonardo Torres Quevedo (GAP) (que construyó el primer mando a distancia para su torpedo automóvil mediante telegrafía sin hilo, el ajedrecista automático, el primer transbordador aéreo y otros muchos ingenios) acuñó el término "automática" en relación con la teoría de la automatización de tareas tradicionalmente asociadas a los humanos.
Karel Capek, un escritor checo, acuñó en 1921 el término "Robot" en su obra dramática "Rossum's Universal Robots / R.U.R.", a partir de la palabra checa Robbota, que significa servidumbre o trabajo forzado. El término robótica es acuñado por Isaac Asimov, definiendo a la ciencia que estudia a los robots. Asimov creó también las Tres Leyes de la Robótica. En la ciencia ficción el hombre ha imaginado a los robots visitando nuevos mundos, haciéndose con el poder, o simplemente aliviando de las labores caseras.
Román Gubern analiza en su libro El simio informatizado los motivos del ser humano para crear seres artificiales a su imagen y semejanza. Algunos robots están diseñados hoy en día para parecerse a los humanos.
Un robot se define como una entidad hecha por el hombre con un cuerpo (anatomía) y una conexión de retroalimentación inteligente entre el sentido y la acción directa no bajo del control humano. Sin embargo, se ha avanzado mucho en el campo de los robots con inteligencia alámbrica. Las acciones de este tipo de robots son generalmente llevadas a cabo por motores o actuadores que mueven extremidades o impulsan al robot. Asimismo, el término robot ha sido utilizado como un término general que define a una máquina mecánica o autómata, que imita a un animal, ya sea real o imaginario, pero se ha venido aplicado a muchas máquinas que reemplazan directamente a un humano o animal en el trabajo o el juego. Esta definición podría implicar que un robot es una forma de biomimetismo.

COMPUTADORA INDUSTRIAL

Los computadores industriales no son más que automatismos programados. Se puede
decir entonces que la aplicación de los computadores industriales esta vinculados a la
automatización y el control. Los diferentes requerimientos en cuanto a potencia de
cálculo, robustez en el comportamiento, fiabilidad, resistencia a condiciones de
operación en ambientes abrasivos, corrosivos, etc., ha motivado el desarrollo de
diversos tipos de computadores industriales:
! Autómatas programables (PLC).
! Microcontroladores.
! PC´s industriales.
! Procesadores digitales de señales (DSP)

PLC

Un autómata programable industrial (API) o Programable logic controller (PLC), es un equipo electrónico, programable en lenguaje no informático, diseñado para controlar en tiempo real y en ambiente de tipo industrial, procesos secuenciales. Un PLC trabaja en base a la información recibida por los captadores y el programa lógico interno, actuando sobre los accionadores de la instalación.Campos de aplicaciónEl PLC por sus especiales características de diseño tiene un campo de aplicación muy extenso. La constante evolución del hardware y software amplía constantemente este campo para poder satisfacer las necesidades que se detectan en el espectro de sus posibilidades reales.Su utilización se da fundamentalmente en aquellas instalaciones en donde es necesario un proceso de maniobra, control, señalización, etc. , por tanto, su aplicación abarca desde procesos de fabricación industriales de cualquier tipo a transformaciones industriales, control de instalaciones, etc.Sus reducidas dimensiones, la extremada facilidad de su montaje, la posibilidad de almacenar los programas para su posterior y rápida utilización, la modificación o alteración de los mismos, etc., hace que su eficacia se aprecie fundamentalmente en procesos en que se producen necesidades tales como:Espacio reducidoProcesos de producción periódicamente cambiantesProcesos secuencialesMaquinaria de procesos variablesInstalaciones de procesos complejos y ampliosChequeo de programación centralizada de las partes del procesoEjemplos de aplicaciones generales:Maniobra de máquinasMaquinaria industrial de plásticoMáquinas transferMaquinaria de embalajesManiobra de instalaciones:Instalación de aire acondicionado, calefacción...Instalaciones de seguridadSeñalización y control:Chequeo de programasSeñalización del estado de procesosVentajas e inconvenientesNo todos los autómatas ofrecen las mismas ventajas sobre la lógica cableada, ello es debido, principalmente, a la variedad de modelos existentes en el mercado y las innovaciones técnicas que surgen constantemente. Tales consideraciones me obligan e referirme a las ventajas que proporciona un autómata de tipo medio.VentajasMenor tiempo empleado en la elaboración de proyectos debido a que:No es necesario dibujar el esquema de contactosNo es necesario simplificar las ecuaciones lógicas, ya que, por lo general la capacidad de almacenamiento del módulo de memoria es lo suficientemente grande.La lista de materiales queda sensiblemente reducida, y al elaborar el presupuesto correspondiente eliminaremos parte del problema que supone el contar con diferentes proveedores, distintos plazos de entrega.Posibilidad de introducir modificaciones sin cambiar el cableado ni añadir aparatos.Mínimo espacio de ocupación.Menor coste de mano de obra de la instalación.Economía de mantenimiento. Además de aumentar la fiabilidad del sistema, al eliminar contactos móviles, los mismos autómatas pueden indicar y detectar averías.Posibilidad de gobernar varias máquinas con un mismo autómata.Menor tiempo para la puesta en funcionamiento del proceso al quedar reducido el tiempo cableado.Si por alguna razón la máquina queda fuera de servicio, el autómata sigue siendo útil para otra máquina o sistema de producción.InconvenientesComo inconvenientes podríamos hablar, en primer lugar, de que hace falta un programador, lo que obliga a adiestrar a uno de los técnicos en tal sentido, pero hoy en día ese inconveniente esta solucionado porque las universidades ya se encargan de dicho adiestramiento.El coste inicial también puede ser un inconveniente.Funciones básicas de un PLCDetección:Lectura de la señal de los captadores distribuidos por el sistema de fabricación.Mando:Elaborar y enviar las acciones al sistema mediante los accionadotes y preaccionadotes.Dialogo hombre maquina:Mantener un diálogo con los operarios de producción, obedeciendo sus consignas e informando del estado del proceso.Programación:Para introducir, elaborar y cambiar el programa de aplicación del autómata. El dialogo de programación debe permitir modificar el programa incluso con el autómata controlando la maquina.Nuevas FuncionesRedes de comunicación:Permiten establecer comunicación con otras partes de control. Las redes industriales permiten la comunicación y el intercambio de datos entre autómatas a tiempo real. En unos cuantos milisegundos pueden enviarse telegramas e intercambiar tablas de memoria compartida.Sistemas de supervisión:También los autómatas permiten comunicarse con ordenadores provistos de programas de supervisión industrial. Esta comunicación se realiza por una red industrial o por medio de una simple conexión por el puerto serie del ordenador.Control de procesos continuos:Además de dedicarse al control de sistemas de eventos discretos los autómatas llevan incorporadas funciones que permiten el control de procesos continuos. Disponen de módulos de entrada y salida analógicas y la posibilidad de ejecutar reguladores PID que están programados en el autómata.Entradas- Salidas distribuidas:Los módulos de entrada salida no tienen porqué estar en el armario del autómata. Pueden estar distribuidos por la instalación, se comunican con la unidad central del autómata mediante un cable de red.Buses de campo:Mediante un solo cable de comunicación se pueden conectar al bus captadores y accionadotes, reemplazando al cableado tradicional. El autómata consulta cíclicamente el estado de los captadores y actualiza el estado de los accionadores.

MICROCONTROLADOR

Un microcontrolador es un circuito integrado o chip que incluye en su interior las tres unidades funcionales de una computadora: CPU, Memoria y Unidades de E/S, es decir, se trata de un computador completo en un solo circuito integrado

Características
Son diseñados para disminuir el coste económico y el consumo de energía de un sistema en particular. Por eso el tamaño de la CPU, la cantidad de memoria y los periféricos incluidos dependerán de la aplicación. El control de un electrodoméstico sencillo como una batidora, utilizará un procesador muy pequeño (4 u 8 BIT) por que sustituirá a un autómata finito. En cambio un reproductor de música y/o vídeo digital (mp3 o mp4) requerirá de un procesador de 32 BIT o de 64 BIT y de uno o mas Códec de señal digital (audio y/o vídeo). El control de un sistema de frenos ABS (Antilock Brake System) se basa normalmente en un microcontrolador de 16 BIT, al igual que el sistema de control electrónico del motor en un automóvil.Esquema de un microcontroladorLos microcontroladores representan la inmensa mayoría de los chips de computadoras vendidos, sobre un 50% son controladores "simples" y el restante corresponde a DSPs más especializados. Mientras se pueden tener uno o dos microprocesadores de propósito general en casa (vd. está usando uno para esto), usted tiene distribuidos seguramente entre los electrodomésticos de su hogar una o dos docenas de microcontroladores. Pueden encontrarse en casi cualquier dispositivo electrónico como automóviles, lavadoras, hornos microondas, teléfonos, etc...Un microcontrolador difiere de una CPU normal, debido a que es más fácil convertirla en una computadora en funcionamiento, con un mínimo de chips externos de apoyo. La idea es que el chip se coloque en el dispositivo, enganchado a la fuente de energía y de información que necesite, y eso es todo. Un microprocesador tradicional no le permitirá hacer esto, ya que espera que todas estas tareas sean manejadas por otros chips. Hay que agregarle los módulos de entrada/salida (puertos) y la memoria para almacenamiento de información.Por ejemplo, un microcontrolador típico tendrá un generador de reloj integrado y una pequeña cantidad de memoria RAM y ROM/EPROM/EEPROM/FLASH, significando que para hacerlo funcionar, todo lo que se necesita son unos pocos programas de control y un cristal de sincronización. Los microcontroladores disponen generalmente también de una gran variedad de dispositivos de entrada/salida, como convertidores de analógico a digital, temporizadores, UARTs y buses de interfaz serie especializados, como I2C y CAN. Frecuentemente, estos dispositivos integrados pueden ser controlados por instrucciones de procesadores especializados. Los modernos microcontroladores frecuentemente incluyen un lenguaje de programación integrado, como el BASIC que se utiliza bastante con este propósito.Los microcontroladores negocian la velocidad y la flexibilidad para facilitar su uso. Debido a que se utiliza bastante sitio en el chip para incluir funcionalidad, como los dispositivos de entrada/salida o la memoria que incluye el microcontrolador, se ha de prescindir de cualquier otra circuitería.

TECNOLOGIA PROGRAMADA

Utilización de dispositivos capaces de ejecutar algoritmos, dotados de
entradas y salidas analógicas y/o digitales
Inconvenientes:
• Complicados y caros para
aplicaciones simples
Ventajas:
• Flexibilidad
• Ocupan poco espacio
• Coste compensa para
aplicaciones de complicación
media/alta
• Mantenimiento sencillo
Ejemplos:
• Automatización industrial con PLCs
Familias tecnológicas:
• Microprocesadores (ordenadores
de proceso)
• Microcontroladores
• Autómatas Programables (PLCs)
• PCs industriales

Electrohidraulica

En la actualidad, en las grandes y medianas empresas de producción se tienen implementados procesos que poseen la necesidad de emplear grandes cantidades de energia. El empleo de la energia hidraulica se hace presente en este momento. Maquinas de moldeo, gruas, entre otros, sonj areas en donde se requieren grandes esfuerzos y presiones que tanto la energia neumatica como la electrica no son apropiadas ya sea por razones economicas o por las magnitudes de los esfuerzos requeridos.

Electroneumatica

En electroneumática, la energía eléctrica substituye a la energía neumática como el elemento natural para la generación y transmisión de las señales de control que se ubican en los sistemas de mando. Los elementos nuevos y/o diferentes que entran en juego están constituidos básicamente para la manipulación y acondicionamiento de las señales de voltaje y corriente que deberán de ser transmitidas a dispositivos de conversión de energía eléctrica a energía neumática para lograr la activación de los actuadores neumáticos.

NEUMATICA

Neumática
• Se basa en el empleo de aire comprimido como elemento
energético básico.
• El aire se puede comprimir por medio de una acción mecánica
exterior hasta alcanzar una presión determinada (superior a la
atmosférica). Al entrar en contacto con un órgano de trabajo libera
esa energía.
APLICACIONES
•Accionamiento de válvulas para aire, agua o productos químicos.
• Accionamiento de puertas pesadas o calientes.
• Descarga de depósitos en la construcción, fabricación de acero,
minería e industrias químicas.
• Apisonamiento en la colocación de hormigón.
• Pintura por pulverización.
• Sujección y movimiento en la industria maderera.
• Sujección para encolar, pegar en caliente o soldar plásticos.
• Máquinas de soldadura eléctrica por puntos.
• Ribeteado.
• Máquinas de embotellado y envasado.
• Manipuladores neumáticos.
• Tornos de dentista.

VENTAJAS:
• Sencillez de los sistemas de mando: válvulas, cilindros, etc.
• Rapidez de respuesta del sistema neumático
• Economía de los sistemas neumáticos una vez instalados.
INCONVENIENTES:
• Instalaciones caras en general.
• El mantenimiento del aire en buenas condiciones es costoso.

La electrónica, es la rama de la física y fundamentalmente una especialización de la ingeniería que estudia y emplea sistemas cuyo funcionamiento se basa en la conducción y el control del flujo microscópico de los electrones u otras partículas cargadas eléctricamente.Utilizando una gran variedad de dispositivos desde las válvulas termoiónicas hasta los semiconductores. El diseño y la construcción de circuitos electrónicos para resolver problemas prácticos, forma parte de los campos de la Ingeniería electrónica, electromecánica y la informática en el diseño de software para su control. El estudio de nuevos dispositivos semiconductores y su tecnología, se suele considerar una rama de la Física
Automatización Electrónica Cableada
• Uso de componentes electrónicos:
– Puertas lógicas.
– Registros de desplazamiento.
– Temporizadores.
– Contadores.
– Biestables.
– Multiplexores/Demultiplexores.
– Sumadores.
– Etc.
http://es.wikipedia.org/wiki/Electrónica

La electrónica, es la rama de la física y fundamentalmente una especialización de la ingeniería que estudia y emplea sistemas cuyo funcionamiento se basa en la conducción y el control del flujo microscópico de los electrones u otras partículas cargadas eléctricamente.Utilizando una gran variedad de dispositivos desde las válvulas termoiónicas hasta los semiconductores. El diseño y la construcción de circuitos electrónicos para resolver problemas prácticos, forma parte de los campos de la Ingeniería electrónica, electromecánica y la informática en el diseño de software para su control. El estudio de nuevos dispositivos semiconductores y su tecnología, se suele considerar una rama de la Física
Automatización Electrónica Cableada
• Uso de componentes electrónicos:
– Puertas lógicas.
– Registros de desplazamiento.
– Temporizadores.
– Contadores.
– Biestables.
– Multiplexores/Demultiplexores.
– Sumadores.
– Etc.
http://es.wikipedia.org/wiki/Electrónica

AUTOMATIZACION ELECTRICA

Tecnología mecánica

La tecnología mecánica es la aplicación práctica de la mecánica física; por tanto, se ocupa del estudio de las fuerzas y movimientos de los sistemas mecánicos.Sin embargo, el término tiene otros significados, compatibles con el anterior. Mecánica: son los trabajos u operaciones con piezas de metal, así se denomina como mecánica a cualquier actividad en la manipulación o trasformaciones de piezas de metal, la metalurgia no es mecánica dado que trasforma un mineral, con componentes metálicos pero de características no metálicas, desde el punto de vista físico, en metal propiamente dicho.El término mecánica puede entenderse como:Parte de la física que estudia las fuerzas.Trabajos y operaciones con material metálico.Trabajos repetitivos según un proceso previamente establecido.Lo que da lugar a la mecánica industrial que estamos tratando, la tecnología mecánica puede adoptar cualquiera de los anteriores significados o una combinación de ellos

Automatización Mecánica
• Sistemas complejos:
abundancia de componentes:
– Ruedas dentadas.
– Poleas.
– Piñones cremallera.
– Palancas.
– Etc.
• Escasa flexibilidad.

http://es.wikipedia.org/wiki/Tecnologìa_mecáni

Tecnologías para la Automatización

Tecnología Cableada
Uniones físicas entre los elementos que constituyen la Unidad de Control que
pueden ser dispositivos:Mecánicos, Neumáticos, Hidráulicos, Eléctricos,
Electrónicos, etc.
Inconvenientes:
• Ocupa mucho espacio
• Poca flexibilidad
• Mantenimiento costoso
• No adaptados a funciones de control
complejas
Ventajas:
• Simplicidad
• Adecuadas para problemas
sencillos
Ejemplos:
• Control de nivel de líquido por flotador
• Sistema de gobierno hidráulico del timón
• Cuadros de mando por contactores

LAS TECNOLOGÍAS DE AUTOMATIZACIÓN POR LÓGICA CABLEADA