ti 2. t-8. sistemes de control

19/03/2013 Unitat 8. Sistemes automàtics i de control 1


8.1 INTRODUCCIÓ A LA TECNOLOGIA DE CONTROL

• Automatitzar és reduir al mínim la participació humana enl’accionament de les màquines o aparells o en la realització delsprocessos.

• Les màquines i els processos poden ser:

Automàtics: la intervenció humana es limita a la posada enmarxa.

Ex: envasament de llet en tetra bricks, pintat d’un cotxe,...

Semiautomàtics: cal intervenció humana en alguna fase delprocés.

Ex: col·locació de fruita en caixes per mida, muntatge d’uncotxe,...

• La tecnologia de control abasta tots els procediments i sistemes quepermeten d’automatitzar màquines, aparells i processos defabricació.



POBLES PRIMITIUS:

Aplicacions de caça com l’arc, els forats a terra o els paranysamb pedres o lloses.

ORÍGENS DE L’AUTOMATITZACIÓ

EGIPTE DELS FARAONS:

Sistemes automàtics aplicats a l’arquitectura, basats enl’obertura i el buidatge de dipòsits de sorra.

GRECS:

Clepsidra o temporitzador d’aigua.

Sistemes de politges i contrapesos per a l’obertura de portes.


SEGLES XVII i XVIII:

Desenvolupament de les tècniques mecàniques amb l’apariciódels autòmats (figures humanes o animals que es movien igeneraven so).

Regulador centrífug de boles de James Watt, que controlal’entrada de vapor al cilindre de la màquina de vapor.


PRINCIPIS SEGLE XIX:

Teler programable de Joseph Marie Jacquard, precursor delsordinadors moderns, basat en la utilització de cartolinesperforades que contenien informació sobre el dibuix a teixir.

MITJANS SEGLE XIX:

Introducció de la tecnologia de l’electricitat il’electromagnetisme (invenció del relé electromagnètic).




SEGLE XX:

Desenvolupament de la tecnologia elèctrica, electrònica imicroelectrònica.

Invenció del transistor i del circuit integrat o xip (milers detransistors i resistències).

Desenvolupament del microprocessador (anys 70) que serà elnucli de la major part dels automatismes programables.

Aparició de l’autòmat programables o PLC que controla lagestió d’una màquina.

Desenvolupament de la robòtica, que integra diferentstecnologies com ara l’electricitat, la mecànica, l’electrònica, lainformàtica, la sensòrica,...



OBJECTIUS DE L’AUTOMATITZACIÓ

Disminució dels costos de producció per:

Reducció de la ma d’obra. Major aprofitament de les matèries primes. Estalvi energètic.

Reducció o eliminació de treballs perillosos o repetitius (caldria unama d’obra altament qualificada, que demanaria un reciclatge deformació permanent).

La millora en la qualitat final del producte, més durador i fiable:

Evitant l’error humà. Realitzant un control de qualitat sobre totes les peces o els

components del producte (en el sistema clàssic es fa per mitjàd’un mostreig)



OBJECTIUS DE L’AUTOMATITZACIÓ

Major precisió en la fabricació (les facultats humanes tenen unalimitació pel que fa a la velocitat de fabricació, complexitat en lesaccions,...)

Una major disponibilitat a les demandes comercials, ja que lafabricació flexible permet una adaptació ràpida a l’evolució delmercat.

Amb tot això s’obté un producte final més competitiu.



ELS SISTEMES DE CONTROL• El concepte de control és molt ampli, va des del comandament d’una

aixeta que regula el pas d’aigua per una canonada fins a l manipulaciód’un robot en una cadena de muntatge.

• Entenem per sistema de control un conjunt d’elements que actuencoordinadament per aconseguir una acció de govern dins d’un procés,a través de la manipulació directa o indirecta de les magnituds que hiintervenen.

Ex: regular el cabal d’aigua mitjançant una aixeta:control manual giro a esquerra o dreta

control automàtic polsador temporitzat, rellotgetemporitzador,...

• Per tant podem afirmar que l’automatització d’un control no és resmés que un element extern afegit a una màquina o procés, que noaltera les seves característiques de funcionament però si aporta unesmillores en costos i qualitat.



ELS SISTEMES DE CONTROL

• Un sistema de control automàtic és un procés que té per objectiuaconseguir que una màquina o un procés realitzi les seves funcionsamb una intervenció humana mínima.

• La intervenció humana consistirà en:a) Introduir les ordres de funcionament al sistema de control

perquè executi de manera adequada les fases de treball.

b) Rebre la informació del procés i actuar si cal.

SISTEMES DE CONTROL AUTOMÀTIC

Veure vídeocomandament

de control


http://www.edu3.cat/Edu3tv/Fitxa?p_id=17113&p_ex=comandament de control&p_num=3







Ex1: en prémer el polsador P, eltemporitzador K1T s’activa, i es tanca elcircuit d’il·luminació a través delcontacte K1T comandat peltemporitzador. La bombeta s’encendràdurant un temps determinat, desprésdel qual es desconnectaràautomàticament.

SISTEMES DE CONTROL AUTOMÀTIC

Ex3: esterilització de conserves en un autoclau. Han d’estar 20 minutsa una Tª de 121 ºC (posarem l’interval 119-123 ºC).

Ex2: obertura de la porta d’una garatge.




• La tecnologia cablada s’aplica a dispositius pneumàtics, hidràulics,elèctrics i electrònics.

Es du a terme a partir d’unions físiques dels elements que formen elsistema de control. Els seus principals inconvenients són:

És poc flexible davant de futures modificacions i ampliacions. En general ocupa molt espai. No permet efectuar funcions de control complexes. Resulta difícil localitzar i resoldre avaries. Es poc adaptable, ja que la única manera d’alterar la funció de

control és modificant els seus components o la manerad’interconnectar-los.

TECNOLOGIES CABLADES I PROGRAMABLES

• La tecnologia programable gaudeix de gran quantitat d’avantatges.És molt adaptable i pot realitzar diferents funcions de control sensealterar la seva configuració física, només canviant el programa decontrol.




TECNOLOGIES CABLADES I PROGRAMABLES




• La majoria de sistemes de control treballen amb senyals elèctrics,els quals, atenent a la naturalesa d’aquests senyals, poden ser:

ELS SENYALS EN ELS SISTEMES DE CONTROL

Sistemes analògics: treballen amb senyals de tipus continu.Solen representar magnituds físiques del procés (Tª, P, v,...). Enaquest cas la tensió o intensitat del senyal serà proporcional alvalor de la magnitud.

Sistemes digitals: treballen amb senyals de tipus tot o res(binaris). Només poden representar dos estats o nivells: obert otancat, activat o desactivat, condueixen o no condueixen,...Aquests nivells solen representar-se per variables lògiques o bits(valor 0 o 1).



ELS SISTEMES DE CONTROLELS SENYALS EN ELS SISTEMES DE CONTROL

Sistemes híbrids: processen senyals analògics i digitals alhora.Normalment la unitat de control és totalment digital, basada enun microprocessador,ja que aporta gran capacitat de càlcul i deprocessament.



8.2 S.DE CONTROL DE LLAÇ OBERT I LLAÇ TANCAT

• Els sistemes de control de llaç obert es caracteritzen perquè, uncop activats, executen el procés durant un temps prefixat,independentment del resultat obtingut. Per tant, el resultat noafecta el dispositiu de control, és a dir, el sistema no supervisa elresultat de la sortida.

Exemples: Torradora de pa, llum escala senzill, rentadora (pel quefa a si la roba surt neta o no), sandwitchera...


SISTEMES DE CONTROL DE LLAÇ OBERT



SISTEMES DE CONTROL DE LLAÇ TANCAT

• En els sistemes de control de llaç tancat, un cop donada l’ordre decomençar el procés, el resultat o la sortida del procés és analitzat, isi no compleix una determinada consigna (condició) el dispositiu decontrol n’és informat i manté el procés actiu fins a assolir allò queestableix la consigna.

Exemples: Cisternes, ascensors, Calefaccions amb termòstat,sistemes de pilotatge automàtic, robòtica, el sistema motriuhumà, etc...



SISTEMES DE CONTROL DE LLAÇ TANCAT8.2 S.DE CONTROL DE LLAÇ OBERT I LLAÇ TANCAT



• Procés a controlar: el fet de dutxar-se.• Entrada de matèria o energia: aigua que surt per la dutxa.• Variables que cal controlar (sortides): Temperatura (T) i cabal (Q).• Sensors o captadors de dades de les sortides:

• Per T receptors nerviosos de la pell.• Per Q receptors nerviosos de la pell (per la pressió) i ulls.

• Controlador (part del sistema de control): el cervell. Els sensorsenvien informació (senyals d’entrada) al nostre cervell i aquestdecideix si l’aigua està calenta o freda i si el cabal és o no l’adequat.

• Senyal corrector: el cervell compara la informació amb lescondicions desitjables (CONSIGNA) i pren la decisió adequada enforma de impulsos nerviosos (aigua freda mou comandament del’aigua calenta). Aquest és el senyal corrector, que s’envia a travésdels nervis fins als braços i mans.

• Actuadors: els comandaments. Actuen sobre el procés variant T i Q.• Informació: la persona que es dutxa pot transmetre com està l’aiuda

a algú que pregunti.

Exemple: dutxa




• Procés a controlar: temperatura del forn igual a un valor T= x ºc(seleccionat mitjançant el selector de T.

• Entrada de matèria o energia: energia elèctrica.• Variables que cal controlar (sortides): Temperatura (T).• Sensors o captadors de dades de les sortides:

• Per T sensor de temperatura (termoparell).• Controlador (part del sistema de control): Termòstat• Senyal corrector: el termòstat envia senyal perquè per les

resistències passí més o menys intensitat (s'escalfaran en funciód'aquesta).

• Actuadors: resistències elèctriques• Preactuadors: relés• Informació: display que em mostra la T en pantalla.

Exemple: control de la temperatura en un forn




• Procés a controlar• Entrada de matèria o energia• Variables que cal controlar (sortides)• Sensors o captadors de dades de les

sortides• Controlador (part del sistema de control)• Senyal corrector• Actuadors• Informació

Exemple: rentadora




Augmenta la precisió o exactitud del control la sortida va variantfins assolir el valor de consigna. En canvi en sistemes de llaç obertpodem obtenir sortides indesitjables.

Són menys sensibles a les variacions dels paràmetres del procés, jaque supervisen contínuament la sortida i poden compensar-ne elscanvis.

Provoquen un augment de la velocitat de resposta del sistema.

AVANTATGES D’UN SISTEMA DE LLAÇ TANCAT vs UN DE LLAÇ OBERT

INCONVENIENTS D’UN SISTEMA DE LLAÇ TANCAT vs UN DE LLAÇ OBERT

Són més complexos.

Són més cars.



LA FUNCIÓ DE TRANSFERÈNCIA O GUANY

• La funció de transferència o transmitància del sistema de controlés l’expressió matemàtica que en un bloc relaciona la variable desortida amb la variable d’entrada.

• La funció de transferència constitueix un model matemàtic delcomportament del bloc que representa.

e (t) s (t)

G (t)

e(t)G(t)s(t)i(t)R(t)vR



Sistema de llaç obert




Sistema de llaç tancat




8.3 COMPONENTS DELS SISTEMES DE CONTROL

• En els sistemes de control és necessari utilitzar tot un conjunt decomponents o dispositius tecnològics que permetin de fer la funció decontrol necessària, independentment del tipus de tecnologia empradaen aquests dispositius.

• Els principals dispositius que intervenen en un procés automàtic són:

1. Dispositiu d’entrada d’ordres: són els que permeten al’operador l’entrada de dades i ordres al sistema. Poden ser:

Elements binaris: permeten l’entrada d’ordres del tipusactivat/desactivat, cert/fals, si/no,... polsadors,interruptors, commutadors,...

Elements numèrics/alfanumèrics: permeten l’entrada denúmeros i/o lletres teclats numèrics, preselectorsdigitals (rodes numerades)


•BINARIS

•NUMÈRICS1. Dispositiu d’entrada d’ordres:



2. Dispositiu d’entrada d’informació: constituïts bàsicament persensors, que prenen dades de la situació del procés o de lesvariables de sortida i les transmeten a la unitat de controlperquè realitzi les accions corresponents sobre els actuadors.

És poden classificar segons eltipus de senyal que faciliten(binaris, numèrics o analògics) osegons la magnitud que indiquen(T, P, Q, v, posició,...)



2. Dispositiu d’entrada d’informació:



3. Unitat de control o controlador: constitueix el sistema detractament de la informació del procés, i estableix la maneracom s’han de combinar les entrades d’informació per activar lessortides del procés

Moltes vegades són necessàries les interfícies (convertidoranalògic/digital) que adapten els senyals dels sensors a lesentrades de la unitat de control.

4. Dispositius de sortida d’informació: s’encarreguen de lacomunicació amb l’operador. Poden classificar-se en:

• Binaris pilot visualitzador, timbres, sirenes,...

• Numèrics i alfanumèrics displays de 7 segments,pantalles de cristall líquid, monitors, impressores,...)



4. Dispositius de sortida d’informació:



5. Actuadors i preactuadors: són els encarregats d’actuar sobreel procés motors, cilindres pneumàtics, resistènciescalefactores,...

Sovint els actuadors no són directament connectables alcontrolador i requereixen preactuadors contactors, relés,vàlvules distribuïdores, variadors de tensió,...



• El sistema de control de llaç obert està format, bàsicament, per duesparts:

El controlador: és el dispositiu característic del sistema quedetermina i executa el procés per al qual està preparat.Ex: en el cas del llum de l’escala seria el temporitzador

en el cas d’una rentadora seria el programadoren el cas d’una torradora de pa seria el termòstat

L’actuador o accionador: és l’element final que fa una acciósobre el procés.Ex: en el cas del llum de l’escala seria la lampada

en el cas d’una rentadora seria el motoren el cas d’una torradora de pa seria la resistència

ELEMENTS DEL CONTROL DE LLAÇ OBERT




ELEMENTS DEL CONTROL DE LLAÇ OBERT


• El sistema de control de llaç tancat té una composició més complexa,hi intervenen més components.

• Per poder efectuar la realimentació necessitem disposar d’unselements de captació de les magnituds del procés, els sensors otransductors, i d’uns circuits adaptadors anomenats interfícies.

Igualment també són necessaris uns actuadors o accionadors, queactuen sobre el procés.

• A més, seran necessaris uns dispositius que s’encarreguin decomparar i generar el senyal d’error quan entri en dissonància amb elsenyal de consigna. D’això se n’encarregaran el generador de valorde consigna i el comparador.

ELEMENTS DEL CONTROL DE LLAÇ TANCAT




ELEMENTS DEL CONTROL DE LLAÇ TANCAT


8.4 CONTROLADORS

• El controlador és el dispositiu responsable d’elaborar el senyalcorrector que constantment es enviat a l’element final de regulaciódel procés, amb la finalitat d’aconseguir restablir o mantenir lescondicions de regulació desitjades pròximes al valor de consigna.

• La sortida delcontrolador (senyalcorrector) és funció delsenyal d’error(desviació) proporcionatpel comparador.


8.4 CONTROLADORS

• La funció de transferència del controlador s’haurà d’escollirdepenent del procés.

Totes les funcions de transferència obeeixen uns quant modelsbàsics de comportament, anomenats també accions bàsiques decontrol.

• Les principals accions bàsiques de control són:

Acció proporcional (P)

Acció integral (I)

Acció derivativa (D)

Acció TOT o RES

PI

PD

PID


CONTROL PROPORCIONAL

24

8.4 CONTROLADORS


• Aquest tipus de regulació, anomenada proporcional, pot produir unaacció correctora exacta (sense desviació permanent), només en unacondició específica de funcionament; en la resta persistirà unadesviació residual o permanent o OFFSET.


8.4 CONTROLADORS



ε(t)KCC(t) PO

• En un control proporcional (P) pur, l’acció de control C(t) depènproporcionalment del senyal d’error ε(t), és a dir, es modifica en unaquantitat proporcional a la desviació entre el punt de consigna i elvalor real mesurat, segons l’expressió següent:

On: C(t) és el senyal correctorCO és el senyal corrector quan

l’error és nulKP és una constant anomenada

guany o constantproporcional

ε(t) és el senyal d’error

8.4 CONTROLADORS



C(t)BPC(t)K1

ε(t)P

• L’invers del guany (KP), s’anomenahabitualment banda proporcional (BP); aixòsignifica que l’error del controlador ε(t) ésdirectament proporcional a la seva bandaproporcional, que és una característicapròpia de cada controlador.

8.4 CONTROLADORS


CONTROL INTEGRAL

8.4 CONTROLADORS


• Parlem de control integral quan la velocitat de canvi de la sortida decontrol és proporcional al senyal d’error d’entrada.

Si la desviació (error) és gran augmenta la velocitat dedesplaçament de la vàlvula per evitar que disminueixi el nivell.

CONTROL INTEGRAL

8.4 CONTROLADORS


CONTROL INTEGRAL

8.4 CONTROLADORS


• L’acció proporcional reacciona ràpida i enèrgicament, però deixa unerror permanent. L’acció integral pot provocar inestabilitat en elsistema o una resposta excessivament lenta si es vol corregir lainestabilitat.

L’objectiu de l’acció derivativa (D) és precisament complementar lesdues anteriors i permetre d’obtenir una resposta dinàmica mésràpida, és a dir, aconseguir un temps de resposta menor.

• El control derivatiu es caracteritza per generar un senyal de controlproporcional a la velocitat amb què varia la magnitud d’error amb eltemps. Dit d’una altra manera, l’acció derivativa s’oposa a lesdesviacions amb una acció que és proporcional a la rapidesad’aquestes.

Si es produeix un error molt brusc augmenta molt la velocitat devariació aquest comportament no es desitjable, i per tant a lapràctica no s’usa el control derivatiu de forma pura, sinó associada auna acció P o a una acció PI.

CONTROL DERIVATIU

8.4 CONTROLADORS


CONTROL DERIVATIU

8.4 CONTROLADORS


• L’objectiu d’aquest tipus de control és obtenir tots els avantatgesdels altres tres i superar els seus inconvenients.

• Recordem les característiques i el comportament de cadascuna de lestres accions (referides al dipòsit d’aigua):

L’acció proporcional corregeix la posició de la vàlvula en unaquantia proporcional a la desviació. És d’efecte instantani ienèrgic, encara que presenta una desviació permanent.

L’acció integral mou la vàlvula a una velocitat proporcional a ladesviació o senyal d’error. És d’efecte lent i progressiu, peròcontinua actuant fins a anul·lar la desviació permanent.

L’acció derivativa corregeix la posició de la vàlvula en un valorproporcional a la velocitat de canvi de la desviació. Això produeixun efecte d’anticipació si tenim en compte la tendència de lavariable controlada.

CONTROL PROPORCIONAL-INTEGRAL-DERIVATIU (PID)

8.4 CONTROLADORS


• El comportament d’un controlador PID correspon a la superposiciód’aquestes tres accions.

CONTROL PROPORCIONAL-INTEGRAL-DERIVATIU (PID)

t

0 DIP dttdε

Kdtε(t)Kε(t)KC(t)

• En la indústria, la major part dels controladors s’implementenmitjançant un hardware estàndard. Per tant, l’usuari, només ha deprogramar o ajustar les constants KP, KI i KD.


• Un sistema de control tot o res és aquell la sortida del qual nomésadopta dos estats: connectat i desconnectat o, el que és el mateix,màxima i mínima sortida.

CONTROL TOT O RES

8.4 CONTROLADORS


CONTROL TOT O RES

8.4 CONTROLADORS


8.5 TRANSDUCTORS

• Els transductors o sensors són dispositius que transformen unamagnitud física en una altra magnitud física, sovint un senyal elèctric,entre les quals hi ha una relació determinada.

ESTRUCTURA D’UN TRANSDUCTOR

• En un transductor podem distingir les parts següents:

Element sensor o captador: converteix les variacions d’unamagnitud física en variacions d’una magnitud elèctrica omagnètica, anomenada comunament senyal.

Bloc de tractament de senyal: té com a funció filtrar,preamplificar,... i, en general, tractar el senyal obtingut pelcaptador per acoblar-lo a l’entrada de l’etapa de sortida.

Etapa de sortida: comprèn els amplificadors, relés, convertidorsde codi, transmissors i, en general, tots aquells circuits queadapten el senyal a les necessitats de la càrrega exterior.


ESTRUCTURA D’UN TRANSDUCTOR

• Un transductor ideal serà aquell:

En que la relació entre l’entrada i la sortida sigui proporcionalper a tots els règim de funcionament.

Que absorbeixi un mínim d’energia durant el procés demesurament.

8.5 TRANSDUCTORS


CLASSIFICACIÓ DE TRANSDUCTORS

• Els transductors es poden classificar segons:

Actius: no requereixen d’energia externa pergenerar el senyal de sortida, el senyal d’entradaja proporciona aquesta energia.

Passius: requereixen d’una font d’energia externaper generar el senyal de sortida.

Caràcter

Analògics Digitals Tot o res

Manera de codificar la magnitud mesurada

Posició Proximitat Desplaçament lineal o deformacions Desplaçament o posició angular Velocitat lineal o angular Temperatura Pressió

Magnitud física a detectar

8.5 TRANSDUCTORS


CLASSIFICACIÓ DETRANSDUCTORS

8.5 TRANSDUCTORS



• Detecten la presència o posició d’un objecte en un punt concret.Poden ser:

Finals de cursa: activen i desactiven els seus contactesmitjançant l’acció mecànica sobre l’actuador que portenincorporat (polsador, palanca, rodet, vareta elàstica,...)

Microruptors: actuen com els finals de cursa però sónconstructivament diferents: actuen amb menor forçad’accionament, són més petits, treballen amb menyscorrent,...

TRANSDUCTORS DE POSICIÓ

8.5 TRANSDUCTORS



TRANSDUCTORS DE POSICIÓ

8.5 TRANSDUCTORS



• Fan la mateixa funció que els transductors de posició, és a dirdetecten la proximitat o presència d’un objecte i donen, normalment,una resposta tot o res (també pot ser analògica).

Els principals avantatges respecte els transductors de posició:

• No cal que existeixi contacte físic o esforç mecànic. Per aquestmotiu tenen un menor desgast una major vida útil.

• Major resistència a ambients agressius.

• Possibilitat de poder realitzar major freqüència d’operacions.

TRANSDUCTORS DE PROXIMITAT

8.5 TRANSDUCTORS



• Els principals transductors de proximitat són:

Detectors inductius: detectar objecte metàl·lic dins d’un campmagnètic altern.

Detectors capacitius: detectar objecte dins d’un camp elèctric.


8.5 TRANSDUCTORS




Detectors òptics: detectar objectes per presència o absènciad’un feix lluminós mitjançant detectors fotoelèctrics ofotocèl·lules.


8.5 TRANSDUCTORS




Detectors magnètics: efecte d’un camp magnètic permanentsobre un parell de llengüetes enfrontades i introduïdes en unpetit tub de vidre amb un determinat gas (contactes Reed).

Detectors pneumàtics

Detectors ultrasònics


8.5 TRANSDUCTORS


8.6 GENERADORS DE CONSIGNA, COMPARADORS I ACTUADORS

El generador del valor de consigna o de referència consisteix en undispositiu capaç de generar un senyal de referència, el qual s’aplicarà alcomparador amb l’objecte de confrontar-lo amb el senyal realimentatprocedent del transductor, i generar així el senyal d’error o desviacióactiu.

Els senyals més utilitzats com a variables de referència solen ser latensió i el corrent elèctrics, la pressió pneumàtica o una posiciómecànica. En un sistema de calefacció, el valor de consigna seria el valorde temperatura desitjat.



COMPARADORS


La gamma d’actuadors que pot governar un sistema de control és moltàmplia i diversa.Entre els més habituals hi ha els destinats a produir moviment (motors,servomotors i cilindres), els assignats al transvasament de fluids(bombes), els de tipus tèrmic (forns, estufes, bescanviadors, etc.) i elsde tipus lumínic (làmpades, lluminàries, etc.). Moltes vegades no podenaccionar-se directament des de la unitat de control i requereixen algunpreaccionament per amplificar el senyal de comandament.

Els preactuadors o preaccionadors més freqüents són els relés,contactors, vàlvules distribuïdores, servovàlvules, variadors de tensió,etc. Tant els actuadors com els preactuadors poden ser del tipus tot ores o de tipus continu (analògic o digital).


ACTUADORS I PREACTUADORS



VISUALITZADORS


8.7 L’AUTÒMAT PROGRAMABLE O PLC



http://www.youtube.com/watch?v=fKfKLzMYvtk

http://www.youtube.com/watch?v=fKfKLzMYvtk


AVANTATGES DEL PLC

• Possibilitat d’introduir modificacions sense haver de canviar la xarxade connexions ni afegir-hi dispositius.

• Espai d’ocupació reduït.• Reducció del cost de la mà d’obra de la instal·lació.• Reducció del temps de l’elaboració del projecte.• Possibilitat de comandar diferents màquines amb un únic autòmat.• Reducció del temps de la posada en funcionament de la instal·lació, ja

que queda reduït el temps de cablatge. A més, el mateix programa potservir per automatitzar un nombre infinit de màquines o instal·lacionssimilars.

• Reducció del cost de manteniment. Com que es redueix el nombre decomponents i el cablatge, s’augmenta la fiabilitat del sistema idisminueix el nombre d’avaries i, a més, la resolució d’aquestes avariesresulta més fàcil i ràpida.

• Reutilització del PLC. Si una màquina o instal·lació queda fora deservei, l’autòmat segueix sent vàlid per fer-lo servir en una altra.



INCONVENIENTS DEL PLC

• Necessitat de disposar de personal amb un cert grau d’especialitzacióper programar-lo i fer el manteniment posterior.

• En certes aplicacions, el seu preu inicial pot resultar un inconvenient,ja que podria ser més elevat que altres opcions tecnològiques.

Caldrà, llavors, fer un estudi més exhaustiu i analitzar tots els altresfactors que intervenen en el procés d’automatització per trobar lasolució òptima.



ESTRUCTURA DE L’AUTÒMAT PROGRAMABLE

Un autòmat programable industrial és un equip electrònic de control, queconsta d’un maquinari, independent del procés que es vol controlar, i d’unprogramari que conté la seqüència d’operacions de control que cal dur aterme.

D’acord amb aquest programa de control prèviament emmagatzemat enuna memòria, l’autòmat governa els senyals de sortida a partir del’estat dels senyals d’entrada. Tant els senyals d’entrada a l’autòmatcom els de sortida al procés es cablen directament en els borns deconnexió del PLC.




Els senyals d’entrada poden procedir:

• d’elements digitals (finals de cursa, detectors de proximitat, etc.)• d’analògics (sensors, transductors, etc.).

Els senyals de sortida són:

• ordres digitals• tot o res• senyals analògics en tensió o corrent

que actuen sobre elements indicadors (pilots, visualitzadors, timbres,etc.) i sobre elements accionadors (relés, contactors, vàlvules, etc.).




Un autòmat programable consta de tres parts fonamentals:• la unitat central de procés o de control (CPU)• la memòria• els elements d’entrada i sortida.



ESTRUCTURA DE L’AUTÒMAT PROGRAMABLE: UNITAT DE CONTROL



ESTRUCTURA DE L’AUTÒMAT PROGRAMABLE: MEMÒRIA



ESTRUCTURA DE L’AUTÒMAT PROGRAMABLE: ENTRADA I SORTIDA



8.8 PROGRAMACIÓ D’AUTÒMATS



Exemple: circuit de comandament d’un inversor de gir d’un motor trifàsic

S1 = polsador d’aturada NTS2,S3 = polsadors de marxa NOS4, S5 = finals de cursa NTK1, K2 = Contactors sentit gir

Descripció del funcionament per part d’un alumne.




Diagrama de contactes

Es tracta d’un llenguatge gràfic molt utilitzat en la programació d'autòmats, semblant a l’esquema de relés, però dibuixat, en la majoria dels autòmats, segons el mètode americà en què els símbols són diferents i les línies lògiques van horitzontals en lloc de verticals




Connexions de l’autòmat



Exemple: circuit de comandament d’un inversor de gir d’un motor trifàsicDiagrama lògic o Logigrama



Diagrama de flux o ordinograma


Molt utilitzat pels dissenyadors de programari per ordinador, utilitza simbologia de blocs, convenientment entrellaçats per línies, que representen l’evolució temporal o condicional de les accions que s’han d’executar.Podem establir dos tipus, un de nivell 1, en el qual representarem les accions que desenvoluparà el procés acció per acció, i un de nivell 2, en el qual substituirem les designacions del nivell 1 per les instruccions corresponents, per tal de poder realitzar el programa de l'autòmat.




GRAFCETGraphe de commande etape-transition (IEC 848).Representa directament la successió de les etapes dins d’un cicle de producció, separades per transicions o condicions de salt entre etapes. Podem considerar diversos nivells, però amb dos en tindrem prou. Nivell 1: definim les etapes i les transicions, així com les accions que cal efectuar en cada etapa. Nivell2: precisem les entrades i les sortides de l’autòmat que intervenen en cada etapa i transició.




Funcions algebraiques.

Consisteix a escriure directament les equacions algebraiques lògiques que representen l’automatisme.

ti 2. t-8. sistemes de control

Documents