Ing. Marcelo Garca Torres

UNIVERSIDAD POLITCNICA SALESIANA

MATERIA: AUTOMATIZACIN INDUSTRIAL I

Desde las pasadas dcadas las industrias han tenido que enfocarse en producir mayor cantidad y

mejorar la calidad en sus productos controlando los costos de produccin y entregando a costos bajos

para brindar buenos servicios al bienestar de la comunidad para as mantenerse en el mercado.

Para lograr dicha calidad, consistencias y competitividad con otras empresas a nivel local e internacional

se plante el desarrollo de equipos capaces de procesar y memorizar variables fsicas, que constituyen

sistemas de tratamiento de la informacin, las empresas no pudieran hacerlo sin la automatizacin de

sus procesos.

La automatizacin se ha convertido en un instrumento muy utilizado en la industria actualmente y a lo

largo de los aos la tecnologa ha avanzado y da tras da evolucin ms y ms segn las necesidades que

vayan presentando, es por ello la importancia de la automatizacin de procesos.

mandado pereza, enrique; Acevedo, Jorge marcos; silva, Celso Fernndez; Quiroga, Jos arresto; autmatas programables y sistemas

de automatizacin, alfa omega, 2009, pp 22

K.LS. SHARMA, overview of industrial process automation, elsevier, 2011, pp. 12

Introduccin

ESTRUCTURA DE UN SISTEMA DE AUTOMATIZACIN.

Automatizacin:

Sistema donde se trasfieren tareas de produccin, realizadas usualmente por operadores humanos a un conjunto de elementos tecnolgicos

Se dividen en dos grandes grupos:

Parte de Mando Parte Operativa

ESTRUCTURA DE UN SISTEMA DE AUTOMATIZACIN

La Parte de Mando: Instrumentos utilizados para dirigir y controlar el procesode automatizacin por medio de seales elctricas e instrucciones deprogramacin.

La Parte Operativa: Acta directamente sobre la mquina. Son los elementosque hacen que la mquina se mueva y realice la operacin deseada. Entre estoselementos encontramos maquinarias tales como motores, cilindros,compresores, entre otros.

ESTRUCTURA DE UN SISTEMA DE AUTOMATIZACIN

Parte OperativaEstos elementos son los encargados de llevar a cabo los cambios directamente al proceso productivo tanto a

procesos discretos como continuos. Entre las herramientas operativas encontramos:

1. MAQUINAS: Son los equipos mecnicos que realizan los procesos, traslados, transformaciones, etc. de los productoso materia prima.

2. ACCIONADORES: Son equipos acoplados a las mquinas, y que permiten realizar movimientos, calentamiento,ensamblaje, embalaje. Pueden ser:

a. Accionadores elctricos: Usan la energa elctrica, son por ejemplo, electrovlvulas, motores, resistencias,cabezas de soldadura, etc.

b. Accionadores neumticos: Usan la energa del aire comprimido, son por ejemplo, cilindros, vlvulas, etc.

c. Accionadores hidrulicos: Usan la energa de la presin del agua, se usan para controlar velocidades lentas peroprecisas.

3. PRE ACCIONADORES: Se usan para comandar y activar los accionadores. Por ejemplo, contactores, switchs,variadores de velocidad, distribuidores neumticos, etc.

4. CAPTADORES: Son los sensores y transmisores, encargados de captar las seales necesarias para conocer el estadosdel proceso, y luego enviarlas a la unidad de control.

5. INTERFAZ HOMBRE-MQUINA (HMI): Permite la comunicacin entre el operario y el proceso, puede ser unainterfaz grfica de computadora, pulsadores, teclados, visualizadores, etc.

ESTRUCTURA DE UN SISTEMA DE AUTOMATIZACIN

Parte de Mando

1. Tecnologas cableadasCon este tipo de tecnologa, 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. Esta fue la primera solucin que se utiliz para crear autmatas industriales, pero presenta

varios inconvenientes. Los dispositivos que se utilizan en las tecnologas cableadas para la realizacin del

automatismo son:

a) Rels electromagnticos.

b) Mdulos lgicos neumticos.

c) Tarjetas electrnicas.

Aunque utilizados hoy en da, su uso se ha visto limitado a pequeos procesos, es por ello que hemos de

enfocarnos en el segundo subgrupo.

ESTRUCTURA DE UN SISTEMA DE AUTOMATIZACIN

Tecnologas programadasLos avances en el campo de los microprocesadores de los ltimos aos han favorecido la

generalizacin de las tecnologas programadas en la realizacin de automatismos. Los equipos realizados

para este fin son:

a) Los ordenadores (PCs)

b) Los autmatas programables (PLC)

Ordenador (PC): Es el instrumento utilizado para la programacin del autmata (PLC) quien a su vez se

encargara de controlar todo el proceso. La inclusin del ordenador facilita proceso de control y

reprogramacin sin necesidad de reinstalar todo el sistema nuevamente.

PLC: Acrnimo de Autmata Programable (Programmable Logic Controller) es un equipo electrnico,

programable en lenguaje no informtico, diseado para controlar en tiempo real y en ambiente de tipo

industrial procesos secuenciales. Estos reaccionan en base a la informacin recibida de los sensores

(Captadores) actuando luego sobre los pre-accionadores y accionadores. Es considerado la base de la

automatizacin industrial.

ESTRUCTURA DE UN SISTEMA DE AUTOMATIZACIN

Captadores

PLC

HMI

PC

Pre-Accionador

Accionador

Maquina

Esquema general de automatizacin:

ESTRUCTURA DE UN SISTEMA DE AUTOMATIZACIN

Ambas partes se comunican por medio de captadores binarios, traductores analgicos y digitales y dispositivos de pre accionamiento.

Estrategias de automatizacin

El diseo de un sistema automatizado siguiendo el principio USA.

Principio USA; Entender, simplificar y Automatizar

Entender los detalles del proceso

Entradas y salidas Funcin en el proceso Orden de las operaciones y justificacin Modelo matemtico del proceso

Simplificar

Eliminar pasos innecesarios Emplear tecnologa adecuada

Automatizar

TIPOS DE SISTEMAS DE AUTOMATIZACIN.

FIJA : Utiliza equipos especficamente diseados para resolver un proceso determinado

PROGRAMABLE : Utiliza los mismos equipos para diferentes sistemas de produccin con el objetivo de abaratar costes y proporcionar mayor flexibilidad en el tipo de produccin.

FLEXIBLE :Trmino medio entre las anteriores. Permite reconfiguraciones para variar la produccin.

TIPOS DE SISTEMAS DE AUTOMATIZACIN.

FIJA :

Utiliza equipos especficamente diseados para resolver un proceso determinado. El objetivo es obtener la mxima eficiencia. Los procesos en los que se emplea tienen las siguientes caractersticas:

Produccin alta

Poca diversidad de productos. Poca flexible para variar produccin.

Etapas fijas

Gran inversin inicial en equipos a medida

El alto coste se reparte en la gran cantidad de unidades fabricadas.

Ejemplos: Lneas de mecanizado, mquinas de ensamblaje automtico.

TIPOS DE SISTEMAS DE AUTOMATIZACIN.PROGRAMABLE :

Utiliza los mismos equipos para diferentes sistemas de produccin con el objetivo de abaratar costes y proporcionar mayor flexibilidad en el tipo de produccin. Los procesos en los que se emplea tienen las siguientes caractersticas:

El equipo tiene la capacidad de cambiar la secuencia de operacin mediante programa para adaptarse a variaciones del producto.

Equipos de propsito general Produccin baja media Posibilidad de gran variedad de productos. Inversin en equipos de propsito general.En el caso en el que sea necesario realizar pequeas modificaciones en la cadena de produccin hay que tener en cuenta (realizados al finalizar la fabricacin del lote actual):

Reprogramacin de robots, mquinas de control numrico, autmatas programables, etc. Modificacin fsica de las herramientas. Ejemplos: Robots industriales, Control numrico, PLCs, rels programables.

TIPOS DE SISTEMAS DE AUTOMATIZACIN.

FLEXIBLE :

Trmino medio entre las anteriores. Permite reconfiguraciones para variar la produccin. Cierto nivel de parametrizacin. Los procesos en los que se emplea tienen las siguientes caractersticas:

Equipos de propsito general ms especficos o sofisticados que la anterior Producciones medias Alta inversin en equipos a medida. Produccin continua de mezclas variables de productos. Flexibilidad para acomodar variaciones en el diseo del producto

SUBSISTEMAS DE INSTRUMENTACIN

La instrumentacin de productos o sistemas permite controlar con precisinlas variables que los definen. Esto es de suma importancia cuando priman losrequisitos de seguridad, fiabilidad y robustez.

Este sector se ha visto dinamizado por:

La aparicin y mejora de nuevos sensores capaces de captar msmagnitudes fsicas

La disponibilidad de comunicaciones inalmbricas y buses de campo detiempo real, que facilitan estructuras de sensores distribuidos

La disponibilidad de plataformas hardware, capaces de almacenar y procesargran cantidad de informacin para sistemas embebidos de bajo coste

SUBSISTEMAS DE CONTROL

Variable controlada: Es la cantidad o condicinperteneciente al sistema cuyo comportamientose pretende controlar. Normalmentecorresponden a la salida del sistema

Variable manipulada: Es la cantidad o condicindel sistema sobre la que se puede actuar,influenciando la variable controlada.Normalmente corresponden a las entradas.

Control: Llevar el sistema a un rgimen deseadoactuando sobre las variables manipuladas.

SUBSISTEMAS DE CONTROL

Controlador: Sujeto externo al sistema cuya misin es controlar dichosistema. El controlador es automtico si consigue controlar el sistema sinintervencin humana.

rdenes: Normalmente definen un objetivo respecto las variablescontroladas.

Controlador en bucle cerrado: Controlador que define el valor de lasvariables manipuladas en funcin de las rdenes y el valor de las variablescontroladas.

SUBSISTEMA DE INTERFACE HUMANA

La interfaz de usuario / interfaz hombre-mquina (HMI) es el punto deaccin en que un hombre entra en contacto con una mquina. El caso mssimple es el de un interruptor

No se trata de un humano ni de una "mquina" (la lmpara), si no unainterfaz entre los dos. Para que una interfaz hombre-mquina (HMI) sea tily significativa para las personas, debe estar adaptada a sus requisitos ycapacidades.

MANTENIMIENTO Y OPERACIN DE SISTEMAS DE

AUTOMATIZACIN.

TPM (Mantenimiento Productivo Total)

El TPM es un sistema japons de mantenimiento industrial desarrollado a partir del concepto de mantenimiento preventivo creado en la industria de los Estados Unidos.

El TPM es una estrategia compuesta por una serie de actividades ordenadas que una vez implantadas ayudan a mejorar la competitividad de una organizacin industrial o de servicios.

MANTENIMIENTO Y OPERACIN DE SISTEMAS DE AUTOMATIZACIN

Se considera como estrategia, por ayudar a crear capacidades competitivas atravs de la eliminacin rigurosa y sistemtica de las deficiencias de los sistemasoperativos.

El TPM permite diferenciar una organizacin con relacin a su competencia debidoal impacto en reduccin de los costos, mejora de los tiempos de respuesta,fiabilidad de suministros, el conocimiento que poseen las personas y la calidad delos productos y servicios finales.

El TPM es un sistema orientado a lograr: cero accidentes, cero defectos ceroaveras