01_introducción a la automatización industrial basada en plcs

1© DANG (2015) BASICO DE PLCs PARA CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES

Introducción a la Automatización Industrial

Dr. Danilo Navarro

dnavarro@udo.edu.ve

navdanilo@gmail.com

Telf:0424-8347349

2© DANG (2015) BASICO DE PLCs PARA CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES

¿Que es AUTOMATIZACIÓN?

• El diccionario define AUTOMATIZACIÓN como “Técnica para lograr que un aparato, un proceso, o un sistema opere AUTOMATICAMENTE.”

3© DANG (2015) BASICO DE PLCs PARA CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES

¿Que es AUTOMATIZACIÓN?

• La federación de Automatización la define según  “ La creación y aplicación de tecnología para monitorear y

controlar la producción y entrega de productos y servicios.”

4© DANG (2015) BASICO DE PLCs PARA CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES

HITO de la automatización industrial

5© DANG (2015) BASICO DE PLCs PARA CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES

¿Que es AUTOMATIZACIÓN?

• La AUTOMATIZACIÓN es el uso de la tecnología disponible para REDUCIR la necesidad del TRABAJO HUMANO.

La AUTOMATIZACIÓN ADEMAS disminuye en gran medida la necesidad de requisitos sensoriales y mentales en humanos.

• La AUTOMATIZACIÓN es el paso siguiente de la mecanización

La MECANIZACIÓN proporciona al operador humano la maquinaria para asistirse en los requerimientos musculares del trabajo……

No obstante …

6© DANG (2015) BASICO DE PLCs PARA CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES

¿Que es AUTOMATIZACIÓN?

Incorporación de EQUIPOS y ALGORITMOS a los sistemas de forma que se garantice el CONTROL y el CORRECTO FUNCIONAMIENTO del mismo, MINIMIZANDO la INTERVENCIÓN HUMANA, y con el OBJETIVO de

Calidad

Productividad Costo mano de obraPlantao

Proceso

Garantizando Competitividad Empresarial

7© DANG (2015) BASICO DE PLCs PARA CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES

¿Por qué AUTOMATIZAR?

Producir con una calidad constante.

Manufacturar las cantidades adecuadas a cada momento.

Incrementar la productividad.

Proporcionar flexibilidad en el producto.

Disminuir los costes.

Mejorar las condiciones de trabajo (tareas tediosas, iterativas, peligrosas, en exceso complejas o imposibles de realizar por un humano).

Posibilitar la reasignación del personal hacia tareas menos mecánicas y más creativas.

8© DANG (2015) BASICO DE PLCs PARA CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES

Grados o Nivel de Automatización

1. Vigilancia: Responde a un objetivo de conocimiento tecnico y económico del proceso.

9© DANG (2015) BASICO DE PLCs PARA CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES

Grados o Nivel de Automatización

2. Guía del operador: Una vez que se obtienen informaciones del proceso, se propone o sugiere al operador las acciones que se deberían emprender.

10© DANG (2015) BASICO DE PLCs PARA CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES

Grados o Nivel de Automatización

3. Mando o control: Se refiere a la automatización completa o parcial de alguna o de todas las funciones del proceso.

11© DANG (2015) BASICO DE PLCs PARA CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES

Dicotomía en el control Industrial

El PLC puede El PLC puede participar en todos participar en todos

los casoslos casos

CONTROL Industrial

CONTINUO

LÓGICO

CONDICIONALSECUENCIAL

LINEAL

i.e. PID

NO LINEAL

i.e. FUZZY

TEMPORAL

i.e. SEMÁFOROS

BASADA EN EVENTOS

i.e. EMBOTELLADORA

BOLEANA

i.e. AIRE ACONDICIONADO

SIST. EXPERTOS

i.e. SEMÁFORO INTELIGENTE

Autómata o PLC

12© DANG (2015) BASICO DE PLCs PARA CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES

Control lógico de procesos: secuencial & condicional

• En general se caracterizan porque la variables a controlar se pueden describir en forma discreta con dos estados:

ON – OFF

Motor:

En marcha o Parado

Depósito:

Lleno o Vacio

Válvula:

Abierta o cerrada

• Los valores de las variables no cambian de forma continua en el tiempo, sino en instantes determinados

13© DANG (2015) BASICO DE PLCs PARA CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES

Sistemas de Lógica Combinacional

f ( )u t ( )y t

( ) ( )y t f u t

En este tipo de lógica, el estado de la salida depende únicamente de la combinación del estado de las entradas.

En lógica combinacional existe "reproducibilidad" absoluta de las situaciones. A toda combinación u de las variables de entrada le corresponde, de forma única, una variación de las variables de salida y.

14© DANG (2015) BASICO DE PLCs PARA CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES

Ejemplo de sistemas de lógica combinacional

TSX1

LS

CIERRA la válvula de vapor si el nivel o la temperatura están fuera de límites

Reactor

TT

T

Vapor

Producto

TC

u ReactanteTS

X1

LS

Supongamos se activa sensor bajo nivel de reactante

15© DANG (2015) BASICO DE PLCs PARA CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES

Sistemas de lógica secuencial

Para conocer el estado de la salida, no basta con conocer la entrada, sino que además hay que conocer el estado de la salida

Presenta relaciones entre el vector de entradas u(t), el vector de estados x(t), y el vector de salida y(t), según:

( ) , ,y t g x u t ( ) , ,x t t f x u t

16© DANG (2015) BASICO DE PLCs PARA CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES

Ejemplo 1 de Sistemas de lógica secuencial

Un portón eléctrico a control remoto, responde al control de forma distinta en función de si está cerrado, abierta, abriendo o cerrando.

1

3

24

5

6

Cerrado

Abierto

Abriendocerrando

Detenido al abrir

Detenido al cerrar

Control ON

Control ON

Control ON

Control ON

Tiempo 4 seg

Swich Porton Abierto

Swich Porton Cerrado

Tiempo 10 seg

S3

S2

S1: Control Remoto

17© DANG (2015) BASICO DE PLCs PARA CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES

Ejemplo 2 de Sistemas de lógica secuencial

AB

Descarga

Sucesión de etapas de operación con acciones específicas y condiciones de transición entre ellas

1 Espera 2 Carga 3 Operación 4 Descarga

M

18© DANG (2015) BASICO DE PLCs PARA CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES

Ejemplo 2 de Sistemas de lógica secuencial

A BM

1

2

3

4

Arranque

Tanque lleno

Operación terminada

Tanque vacio

Estados

Transiciones

Espera

Carga

Operación

Descarga

19© DANG (2015) BASICO DE PLCs PARA CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES

Automatización industrial basada en PLCs

20© DANG (2015) BASICO DE PLCs PARA CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES

Automatización industrial basada en PLCs

Detectores o sensores

Máquina o Proceso Operativo

Automatismo u Órgano de Control

Pre accionadores

Diálogo Hombre-Máquina (HMI)

VARIABLES FÍSICAS

MEDIDASCOMANDOS

ACCIONES

INFORMACIÓN AJUSTES

? ? ?

21© DANG (2015) BASICO DE PLCs PARA CONTROL DE PROCESOS INDUSTRIALES

Automatización con PLCs: Ventajas e Inconvenientes

Modificaciones a la lógica sin recablear ni introducir otras equipos o dispositivos

Ocupa mínimo espacio.

Posibilidad de controlar varias máquinas o procesos con un solo PLC.

Menor tiempo de puesta en funcionamiento y reparación de averías.

Mayor costo inicial de la instalación

Necesidad de especialista de mantenimiento y programación de PLCs.

INCONVENIENTES

VENTAJAS