U21 Tecnologia Industrial II

Unidad

21

Circuitos de control programado

Tecnología Industrial II

2.1. Concepto de hardware y software

Parte física del ordenador. Está formado por todos los componentes que integran la máquina. Los circuitos electrónicos que componen el hardware de la máquina comprenden y traducen las instrucciones enviadas por el software y permiten el funcionamiento del ordenador.

Está formada por todos los programas que utiliza el ordenador, es decir, los sistemas de instrucciones que hacen posible su funcionamiento.

Software pues es algo "inmaterial" que no se puede tocar como tal, es toda la información que de una u otra

forma

Hardware

Software

Controla los trabajos del ordenador. Procesa las tareas sin que el usuario prácticamente se de cuenta. Operaciones: mantener archivos guardados en el disco, administrar

pantallas, etc.

Incluye los sistemas operativos: Mac OS, Windows, Linux, etc.…

Software de sistema

Dirigen las tareas para las que se utilizan las computadoras.

Ejemplos: funciones de tratamiento de textos (Microsoft Word, Word Perfect, Open Office Writer..), hojas de cálculo (Excel), programas de gestión de nóminas, retoque fotográfico, etc.

Software de aplicación

Permite de diferentes usuarios o grupos de ellos se comuniquen entre sí. Para ello este tipo de software establece protocolo (normas) que regulan la comunicación entre las distintas computadoras.

Ejemplo TCP/IP Software de red

Se utiliza para escribir programas. Se trata de lenguajes que permiten definir una secuencias de instrucciones que deben ser procesadas y ejecutadas por la máquina. Ejemplos: Pascal, Fortran, Java, Logo, Visual C++, Basic.

Software de lenguaje

2.2. Elementos de una computadora

Parte del ordenador que gobierna su funcionamiento. El “Cerebro”.

La unidad de proceso está dividida en tres partes, estas partes han de estar interconectadas entre si para permitir la transmisión de la información entre ellas. Los elementos físicos que permiten esta transmisión reciben el nombre de buses. Las tres partes son:

Unidad de Control

ALU (Unidad Aritmético-Lógica)

Registro de datos

Pequeña memoria de almacenamiento de datos s alta velocidad. Facilita el movimiento de datos entre la Unidad de Control, la AlUu y la RAM.

CPU

“ Unidad

Central

de

Procesos

Un ordenador es un dispositivo electrónico que recibe datos o información de una determinada fuente externa, los procesa y es capaz de almacenarlos y/o generar a partir de ellos una información diferente a la original.

Es la encargada de interpretar los datos y reproducir las señales adecuadas para que el resto de unidades realicen la misión que tienen asignada.

CPU

“ Unidad

Memoria

Sirve para almacenar los datos , y también las instrucciones que deben ejercitarse en cada momento.

Unidad básica Bit . Puede tener dos valores 0 o 1

un conjunto de 8 bits  256 combinaciones  byte 1024 bytes  1 Kilobytes

Otros tipos de memoria :

- PROM Programable ROM Programables por el usuario, se compran en estado vienen. - EPROM: Eresable PROM. Memorias PROM eresables.

-EEPROM o E²PROM son las siglas de Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory (ROM programable y borrada eléctricamente). Es un tipo de memoria ROM que puede ser programada, borrada y reprogramada eléctricamente, a diferencia de la EPROM que ha de borrarse mediante un aparato que emite rayos ultravioleta. Son memorias no volátiles

buses

Controlan los elementos periféricos conectados s la máquina, así como el intercambio de instrucciones con el exterior.

Periféricos

-Unidades de disco,

-Impresoras, pendrive, ratón, etc

Entradas

y salidas

Teclado

Disco Duro

Los buses son los canales de datos que

interconectan los componentes de la PC.

Algunos están diseñados para

transferencias pequeñas, y otros para

transferencias mayores.

Pantalla

CPU

Caché

L1

Caché

L2

RAM

Disco

duro

Tarjeta

gráfica

Tarjeta

sonido

CD ROM

Microprocesador

Bus de

acceso a

caché L2

Bus del

sistema

Bus de E/S

3.

MICROPROCEDADORES

:

-Aparecieron a comienzos de la década de 1970 trasformación en las técnicas de control y diseño convencionales.

-Circuito integrado que contiene los elementos que constituyen la unidad central de procesos CPU.

-Circuito sumamente integrado decenas de millones de transistores, resistencias en muy poco espacio.

- El contacto con el exterior se realiza a través de patillas (40-132) que se conectan a través de finos conductores (bus) a otras patillas de unidades de memoria o periféricos de entrada y salida.

- No es operativo por si mismo ( poca memoria, sin capacidad de comunicación ,,,,,)

-Aplicaciones

-Control de datos y procesos instrumentos de medida

-Control administrativo

-Electrodomésticos, Etc.

-Microprocesadores para pc : Se denomina microordenador o microcomputadora a todos los dispositivos de computación que utilizan un microprocesador (portátil o de sobremesa) como unidad central de procesos .

4. MICROCONTROLADORES

Es una microcomputadora completa en un único chip, CPU memoria y módulos de entrada y salida.

-Desarrollo del programa comprobación del funcionamiento funcionamiento autónomo.

-Aplicaciones:

Industria del automóvil, comunicaciones,

5. LA AUTOMATIZACIÓN

Tipos de fabricación de productos:

- Con herramientas manuales.

- Mecanizado del sistema productivo

-La máquina sustituye al trabajo directo de la persona.

- Automatización del sistema productivo.

La máquina es capaz de controlar el trabajo que realiza, incluso de corregir sus propios errores. Mejora de la calidad de vida.

Efectos de la aplicación de los sistemas automáticos en la industria:

 Mejora en la calidad del producto.

 Aumentar las cantidades de producto obtenidas gracias a la producción en serie y a las cadenas de montaje.  Reducir los costes de producción.

Fabricar productos que no podrían obtenerse por otros medios.

Tipos de automatización:  Automatización fija:

 Automatización flexible:

Un sistema automatizado consta de dos partes principales:

Parte de Mando o control  Genera las instrucciones para que una acción se lleve a cabo. Mediante lógica cableada (contactores, relés, etc) Mediante lógica programable (autómata programable) Parte Operativa o actuadora  Elemento físico que realiza la acción.

Para volúmenes de producción es alto para que sea rentable. Diseño producto estable

Ciclo de vida producto largo

Ejemplo: mecanizado de motores en la industria del automóvil.

Emplea un conjunto de máquinas enlazadas a través de un sistema automático de transporte y manejo de materiales, cuya secuencia de operaciones está controlada por un ordenador central.

5.1. EL AUTOMATA PROGRAMABLE.

Un autómata programable es u celebro capaz de reconocer el estado de unos

Sensores o captadores y, en función de ellos y del programa, actuar sobre las salidas.

Un autómata programable se utiliza para un mando con lógica programada (PLC) Componentes:

- Fuente de alimentación. - Entradas y salidas. - Memoria.

- Procesador (CPU)

Tipos de autómatas:

- Tipo modular. El PLC se construye a medida, como “piezas de un mecano”.

5.2. LA ROBOTICA.

La automatización y la robótica son dos tecnología estrechamente relacionadas.

La automatización en un entorno industrial utiliza líneas de control, de montaje, máquinas de control numérico, robots, etc.

Un robot es

Manipulador programable y funcional diseñado para mover materiales, piezas, herramientas o dispositivos especiales, mediante movimientos programados variables para la realización de diversidad de tareas.

Características de un robot:

4.2. Normalizado

Objetivo : afinar el grano de la estructura de fundidas o forjadas. Homogeneiza.

Destruye anisotropia.

Calentamiento rápido del material hasta una temperatura crítica

Enfriamiento al aire.

(Se forma perlita y ferrita o cementita de grano fino)

Aumenta la tenacidad del acero.

Recomendables en aceros con poco contenido en C (son aceros con baja templabilidad)

4.3. Recocido

Grano fino Calentamiento hasta una temperatura

similar al normalizado

Enfriamiento al muy lento (se apaga el horno y el material se enfría en su interior) Se forma

- perlita y ferrita (aceros hipoeutectoides)

- cementita (hipereutectoides)

Se aplica a aceros para ablandarlo y darle la ductilidad necesaria para someterlos a conformado plástico o darle forma final por mecanizado

4.2. Tratamientos térmicos superficiales

Objetivo  Endurecer la superficie y potenciar su resistencia al la fatiga y el desgaste.

Consisten (la mayoría) en la realización de un temple en las capas periféricas, mientras que el núcleo de la pieza conserva una alta tenacidad.

Tipos según el procedimiento usado:

Temple superficial a la llama.

Temple por inducción.

Temple por rayo láser.

Temple por bombardeo electrónico.

El calor se aporta aplicando la llama de un soplete a la superficie de la pieza calentando durante breves intervalos de tiempo para evitar que el calor se trasmita al interior de la pieza.

Posteriormente se templa la pieza por inmersión o rociado de agua o aceite. Posteriormente se somete a revenido.

Inconveniente: no se puede controlar la profundidad del temple

Se somete el material a un campo magnético variable que origina una diferencia de potencial. La corriente eléctrica inducida en el interior de la pieza provoca el

calentamiento de la misma por efecto Joule. Templado final por inmersión o rociado.

El rayo láser es una radiación electromagnética que al impactar sobre la superficie del metal produce calor.

No requiere baño refrigerante.

4.2. Tratamientos térmicos superficiales

Objetivo  Endurecer la superficie y potenciar su resistencia al la fatiga y el desgaste.

Consisten (la mayoría) en la realización de un temple en las capas periféricas, mientras que el núcleo de la pieza conserva una alta tenacidad.

Tipos según el procedimiento usado:

Temple superficial a la llama.

Temple por inducción.

Temple por rayo láser.

Temple por bombardeo electrónico.

El calor se aporta aplicando la llama de un soplete a la superficie de la pieza calentando durante breves intervalos de tiempo para evitar que el calor se trasmita al interior de la pieza.

Posteriormente se templa la pieza por inmersión o rociado de agua o aceite. Posteriormente se somete a revenido.

Inconveniente: no se puede controlar la profundidad del temple

Se somete el material a un campo magnético variable que origina una diferencia de potencial. La corriente eléctrica inducida en el interior de la pieza provoca el

calentamiento de la misma por efecto Joule. Templado final por inmersión o rociado.

El rayo láser es una radiación electromagnética que al impactar sobre la superficie del metal produce calor.

No requiere baño refrigerante.

5. Tratamientos termoquímicos

Son operaciones de calentamiento y enfriamiento de los metales que se complementan con la adición de nuevos elementos en la superficie de las piezas, de manera que se modifica la composición química superficial.

OBJETIVO:

 Mejorar las propiedades superficiales (dureza, resistencia al desgaste, corrosión)  A penas cambiar las propiedades internas (tenacidad)

Las más frecuentes son:

- Cementación o carburación.

Consiste en la adición de carbono a la superficie de un acero que presente un bajo contenido en carbono a una cierta temperatura. Se obtiene así una dureza superficial muy elevada.

Para facilitar la difusión del carbono se eleva la temperatura (700º C aprx) y se somete a una atmósfera carburante.

- Nitruración. Es un proceso de endurecimiento del acero por absorción de nitrógeno a una temperatura determinada.

La pieza se calienta a unos 500ºC haciendo pasar una corriente de amoniaco.

Además de incrementar la dureza de los aceros, proporciona una buena resistencia a la fatiga y a la corrosión. Se utiliza para endurecer piezas de maquinaria (bielas, cigüeñales, etc.);también herramientas, como brocas, etcétera.

6. Tratamientos mecánicos

Mejoran las características de los metales por deformación mecánica, con o sin calor.

-Tratamientos mecánicos en caliente, también denominados forja.

Consisten en calentar un metal a una temperatura determinada para, luego, deformarlo golpeándolo fuertemente. Con esto se afina el tamaño del grano y se eliminan del material sopladuras y cavidades interiores, con lo que se mejora su estructura interna.

-Tratamientos mecánicos en frío.

Consisten en deformar el metal a la temperatura ambiente, bien golpeándolo, o por trefilado o laminación. Estos tratamientos incrementan la dureza y la resistencia mecánica del metal y, también, acarrean una

disminución en su plasticidad.

7. Tratamientos superficiales

Mejoran las características de los metales por deformación mecánica, con o sin calor.

Los más utilizados son:

-Metalización.

Se proyecta un metal fundido, pulverizándolo sobre la superficie de otro.

Con esto se consigue comunicar a la superficie de un metal las características de otro diferente.

-Cromado.

Se deposita cromo electrolíticamente sobre el metal o por difusión a temperatura elevada (es el caso de los aceros)

Con el cromado se consigue:

- Disminuir el coeficiente de rozamiento del metal. - Aumentar su resistencia al desgaste.