EVOLUCIÓN DE LA AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL

PRINCIPIOS SIGLO XX HASTA AÑOS 50

Orígenes con la revolución industrial, se utilizan elementos mecánicos y electromagnéticos (motores, relés, temporizadores, contadores). Problema: los armarios eléctricos (armarios de control) aumentan de tamaño según se hacen automatizaciones más complejas.

AÑOS 50

Comienzan a utilizarse los semiconductores (electrónica), se reduce el tamaño de los armarios eléctricos, se reduce el número de averías por desgaste de componentes. Problema: falta de flexibilidad: un sistema de control sólo sirve para una aplicación específica, y no es reutilizable.

EVOLUCIÓN DE LA AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL

AÑO 1968: NECESIDADES Y SOLUCIONES

Ford y General Motors plantean las especificaciones que debe cumplir un controlador electrónico programable para ser realmente útil en la industria:

1. Fundamentalmente, necesidad de programación.2. Bedford associates desarrolla un prototipo de controlador industrial3. Puede ser considerado el primer PLC de la historia. (programmable logic controller o

autómata programable industrial)

Características como las que reclamaba la industria:

Reutilizable. Adaptado a entornos agresivos (industria) Fácilmente programable por técnicos eléctricos. Implementado con electrónica de estado sólido (semiconductores)

Los primeros PLCs se usaron para controlar procesos secuenciales (cadenas de montaje, transporte, etc). Problema: memoria cableada, la reutilización es posible pero costosa.

EVOLUCIÓN DE LA AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL

PRINCIPIOS 70: APARECE EL MICROPROCESADOR

Primeros ordenadores digitales, más flexibilidad por la facilidad de programación (desaparecen las memorias cableadas). Problema: no utilizables en la industria por falta de robustez, dificultad de conexión a equipos mecánicos y dificultad de programación.

MEDIADOS 70

Los autómatas incorporan el microprocesador, se pueden reprogramar sin recablear (aumenta flexibilidad), permiten realizar cálculos matemáticos.Se pueden comunicar con un ordenador central (ordenador encargado de controlar la planta enviando órdenes a los autómatas que gobiernan cada proceso).

EVOLUCIÓN DE LA AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL

FINALES 70: MEJORAS EN LOS AUTÓMATAS

Mayor memoria, capacidad de gobernar bucles de control, más tipos de E/S (conexión más flexible de sensores/actuadores), lenguajes de programación más potentes, comunicaciones más potentes.

AÑOS 80: CONTINÚAN LAS MEJORAS

Mayor velocidad de proceso. Dimensiones más reducidas. Técnicas de control más complejas (PID, inteligente, fuzzy). Múltiples lenguajes (contactos, lista instrucciones, GRAFCET, etc).

La evolución en automatización se da por la necesidad de encontrar herramientas que ayuden a eliminar tareas repetitivas en la operación de diferentes procesos para lo cual en el ámbito industrial surgen en la década de los 60´s los controladores lógicos programables (PLC´s), ó también conocidos como "autómatas programables", los cuales son realmente una herramienta ingenieril que sustituye a los controles convencionales que se usaban por relevación electromecánica.

Un PLC es una computadora de uso industrial la cual recibe señales de entradas de campo, como son: Sensores (Temperatura, posición, presión...Etc), Botones pulsadores, protecciones... etc, las interpreta de acuerdo a un programa y genera señales para controlar maquinas ó procesos.

El principio de programación usado es el algebra booleana, ó algebra de gun y la manera de representarse es por diagramas lógicos de escalera.

Al usar PLC´s se redujeron considerablemente los paros en las líneas de producción por fallas además de eficientizar los procesos.

Inicialmente las funciones de un PLC eran específicamente ejecutar el control secuencial de los procesos, esto es: solo control digital ya que la tecnología con que se contaba era muy limitada y no era posible manejar controles análogos.

Por esta razón otra parte importante en la automatización era el manejo de señales análogas para lo cual surgieron los controles distribuidos (DCS), los cuales manejaban señales de entradas análogas y lazos de control (PLD´s).

Hasta la década de los 80´s, las arquitecturas típicas en cuanto a la automatización fueron PLC + DCS, pero en la década de los 90´s y con la evolución tecnológica existente surgieron los sistemas de control integrados (ICS), con los cuales en una sola plataforma se maneja todo el control (análogo y digital), esto dio como resultado que los costos para automatizar un proceso bajaran considerablemente, además de que cada vez los equipos (Hardware y software), son más baratos y mas amigables para su implementación.

Actualmente el concepto de automatización de procesos no solo es el considerar que la maquina ó la línea productiva trabaje en automático, además es de vital importancia el tener información de lo que ocurre en tiempo real, esto es: Reportes de operación, fallas, control de calidad, stocks de almacén etc... Para así identificar los puntos críticos que ocasionan desviaciones y corregirlos para asegurar la eficiencia del proceso.

Existen muchas marcas y modelos de equipos de automatización en el mercado, pero la clave para eficientizar un proceso es la correcta conceptualización de como se modernizará considerando costo beneficio a corto, mediano y largo plazo.

Es importante también considerar la logística seguir para implementar un proyecto, asegurando la continuidad de la producción y evitar así tiempos muertos durante la implementación del mismo.

Evolución de la Automatización Industrial

La evolución en automatización se da por la necesidad de encontrar herramientas que ayuden a eliminar tareas repetitivas en la operación de diferentes procesos para lo cual en el ámbito industrial surgen en la década de los 60´s los controladores lógicos programables (PLC´s), ó también conocidos como "autómatas programables", los cuales son realmente una herramienta ingenieril que sustituye a los controles convencionales que se usaban. Otra parte importante en la automatización era el manejo de señales análogas para lo cual surgieron los controles distribuidos (DCS), los cuales manejaban señales de entradas análogas y lazos de control.

Hasta la década de los 80´s, las arquitecturas típicas en cuanto a la automatización fueron PLC + DCS, pero en la década de los 90´s y con la evolución tecnológica existente surgieron los sistemas de control integrados (ICS), con los cuales en una sola plataforma se maneja todo el control (análogo y digital), esto dio como resultado que los costos para automatizar un proceso bajaran considerablemente, además de que cada vez los equipos (Hardware y software), son más baratos.

Conceptos de Automatización

Autómata Programable:

Se utilizada también para referirse a un robot. Es un sistema programable diseñado para controlar, en tiempo real y en ambiente industrial, procesos secuenciales.

Automatización en islas:

La ubicación independiente de las maquinas de proceso. Cada isla esta equipada con un controlador lógico programable.

CIM Manufactura Integrada por Computadora:

Es utilizar la capacidad de análisis, cálculo y procesamiento de las computadoras para la producción de bienes con el objetivo de incrementar la capacidad de manufactura usando el mismo grupo de máquinas.

Arquitectura de Automatización:

Conjunto de dispositivos cuyo objetivo es coordinar las funciones de producción de una máquina.

Robotización

Aplicación de máquinas automáticas a un proceso de fabricación o industria.

¿Puede el internet incluir un elemento positivo en la automatización de industria en general? Explique cómo, O explique por qué no.

La Internet es un elemento muy útil para la automatización industrial, ya que, entre algunas de sus utilidades esta la posibilidad de aplicar controladores que son activados por Internet, así como software y otras herramientas que se consiguen en la red.Mencione a menos dos empresas, según la lectura, que han tenido éxito en la implementación de nuevas alternativas de automatización

Siemens

Peugeot Citroën

Enumere como mínimo tres conclusiones importantes que puede definir de la presente lectura.

Los componentes de tecnología del ámbito de la automatización han evolucionado en las últimas décadas.

Todo proceso de fabricación depende de computadores industriales, por lo tanto, son susceptibles de automatización.

La aplicación de métodos de automatización en las empresas aumenta la productividad sin descartar al factor humano.

Historia y evolución de la automatización.

La aplicación del principio de realimentación tiene sus comienzos en máquinas e instrumentos muy sencillos, algunos de los cuales se remontan a 2000 años atrás. El aparato más primitivo que emplea el principio de control por realimentación fue desarrollado por un griego llamado Ktsibios aproximadamente 300 años A.C. Se trataba de un reloj de agua como el mostrado en la figura el cual medía el pasaje del tiempo por medio de un pequeño chorro de agua que fluía a velocidad constante dentro de un recipiente. |

El mismo poseía un flotante que subía a medida que el tiempo transcurría. Ktsibios resolvió el problema del mantenimiento del caudal constante de agua inventando un aparato semejante al usado en los carburadores de los motores modernos. Entre el suministro de agua y el tanque colector había una regulación de caudal de agua por medio de una válvula flotante que mantenía el nivel constante. Si el nivel se elevaba (como resultado de un incremento en la presión de suministro por ejemplo), el flotante se elevaba restringiendo el caudal de agua en el recipiente regulador hasta que el flotante volvía al nivel específico. En el siglo IX el regulador de nivel a flotante es reinventado en Arabia. En este caso se usaba para mantener el nivel constante en los bebederos de agua. En el siglo XVI, en Inglaterra se usaba el principio de realimentación para mantener automáticamente las paletas de los molinos de viento en una posición normal a la dirección del viento. En el siglo XVII, en Inglaterra se inventaba el termostato que se aplicaba para mantener la temperatura constante de una incubadora.

En primer uso del control automático en la industria parece haber sido el regulador centrífugo de la máquina de vapor de Watt en el año 1775 aproximadamente. Este aparato fue utilizado para

regular la velocidad de la máquina manipulando el caudal de vapor por medio de una válvula. Por lo tanto, están presentes todos los elementos de realimentación. Aún cuando el principio de control por realimentación desde muchos años en la antigüedad, su estudio teórico aparece muy tarde en el desarrollo de la tecnología y la ciencia. El primer análisis de control automático es la explicación matemática del regulador centrífugo por James Clerk Maxwell en 1868. Más tarde la técnica del regulador se adjudicó a otras máquinas y turbinas y a principio del siglo XX comenzó la aplicación de reguladores y servomecanismos en reguladores de energía térmica al gobierno de buques. El deseo de mejorar las respuestas transitorias y la exactitud de los sistemas de control, obligó a desarrollar la teoría de control. La primera teoría general sobre control automático, pertenece a Nyquist en el famoso artículo “Teoría de la regeneración “. Este estudio sentó las bases para la determinación de la estabilidad de sistemas sin necesidad de resolver totalmente las ecuaciones diferenciales. Otros desarrollos en servomecanismos y amplificadores eléctricos dieron origen a muchas técnicas de frecuencia y lugar geométrico que se usan hoy en día. Las aplicaciones generales al control de procesos no comenzaron hasta la década del ’30. Las técnicas de control se consagraron rápidamente, tal es así que ya en los años ’40 funcionaban redes de control relativamente complejas.

Equipos de automatización.

PLC

El término PLC proviene de las siglas en inglés para Programmable Logic Controler, que traducido al español se entiende como “Controlador Lógico Programable”. Se trata de un equipo electrónico, que, tal como su mismo nombre lo indica, se ha diseñado para programar y controlar procesos secuenciales en tiempo real. Por lo general, es posible encontrar este tipo de equipos en ambientes industriales.

Para que un PLC logre cumplir con su función de controlar, es necesario programarlo con cierta información acerca de los procesos que se quiere secuenciar. Esta información es recibida por captadores, que gracias al programa lógico interno, logran implementarla a través de los accionadores de la instalación.

Un PLC es un equipo comúnmente utilizado en maquinarias industriales de fabricación de plástico, en máquinas de embalajes, entre otras; en fin, son posibles de encontrar en todas aquellas maquinarias que necesitan controlar procesos secuenciales, así como también, en aquellas que realizan maniobras de instalación, señalización y control.

Dentro de las funciones que un PLC puede cumplir se encuentran operaciones como las de detección y de mando, en las que se elaboran y envían datos de acción a los preaccionadores y accionadores. Además cumplen la importante función de programación, pudiendo introducir, crear y modificar las aplicaciones del programa.

CNC

En una máquina CNC, a diferencia de una máquina convencional o manual, una computadora controla la posición y velocidad de los motores que accionan los ejes de la máquina. Gracias a esto, puede hacer movimientos que no se pueden lograr manualmente como círculos, líneas diagonales y figuras complejas tridimensionales.

Las máquinas CNC son capaces de mover la herramienta al mismo tiempo en los tres ejes para ejecutar trayectorias tridimensionales como las que se requieren para el maquinado de complejos moldes y troqueles como se muestra en la imagen.

En una máquina CNC una computadora controla el movimiento de la mesa, el carro y el husillo. Una vez programada la máquina, ésta ejecuta todas las operaciones por sí sola, sin necesidad de que el operador esté manejándola. Esto permite aprovechar mejor el tiempo del personal para que sea más productivo.