CAPITULO II MARCO TEÓRICO
CAPÍTULO II
MARCO TEÓRICO
En este capítulo se plantearán las diferentes teorías en las que se basará
esta investigación, haciendo referencia a las definiciones básicas, ecuaciones y teorías existentes que sean pertinentes a la investigación.
1.- ANTECEDENTES
A continuación se expondrán investigaciones relacionadas con el tema a tratar, las cuales demostrarán la forma cómo se han realizando las investigaciones sobre brazos robóticos a nivel regional.
Canga M, Gutiérrez L, Villasmil R (2008) en su investigación titulada
“Manipulador robótico para la fase de pintura de carrocerías en líneas de producción automotriz”, desarrollaron un manipulador robótico para la fase de pintura de carrocerías en líneas de producción automotriz. La investigación se tipifica como proyecto factible y tipo aplicada. El instrumento para recolectar la información fue el internet, consulta a ingenieros en el área de automatización y control.
La metodología se basó en un diseño presentado por el autor Angulo (1986), quedando constituida por nueve fases que se enumeran a
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continuación: 1. Definición de las especificaciones, 2. Esquema general del hardware, 3. Ordinograma general, 4. Implementación del hardware, 5.
Adaptación entre el hardware y software, 6. Ordinogramas modulares y codificación del programa. 7. Integración del hardware con el software, 8.
Depuración del software, 9. Prototipo definitivo y pruebas finales.
La primera fase permitió conocer las actividades y procesos en una línea de producción automotriz. Las siguientes fases estuvieron constituidas por el diseño completo del manipulador robótico tanto en el área de hardware conformado por un PLC, la PC y los elementos finales de control, como del software conformado por los programas desarrollados para el controlador en LADDER; la última sirvió para realizar pruebas de simulación y comprobar el correcto funcionamiento de todo el sistema.
Dicha investigación relaciona con esta tesis no sólo el control de un manipulador robótico, cuya posición es monitoreada y modificada por un controlador, sino que también hace referencia un PLC marca Koyo programado en lenguaje LADDER, los cuales son la marca y el lenguaje que se planean utilizar en el desarrollo de la presente investigación.
Por otra parte, Olmedo J, Simbaña R, Quito (2008) en su investigación titulada “Diseño y construcción de una selladora industrial semiautomática para el emplasticado de kits de celulares para la empresa Servitelefon”
presenta n el diseño y construcción de una máquina selladora de plástico semi-automática para la empresa SERVITELEFON. Para esto, se ha
utilizado elementos neumáticos, eléctricos y un Micro-PLC, que es la base central para el funcionamiento de la selladora.
La máquina está dispuesta en tres Etapas; - Etapa de Diseño Estructural - Etapa de Control: Eléctrica, Neumática, programación del Micro- PLC - Etapa de Fuerza En la etapa de diseño estructural se realiza la apariencia física, considerando dimensiones, materiales, etc.
En la etapa de control eléctrico existen elementos de entrada y de salida que trabajan en una secuencia de conmutación, el sistema neumático está conformado por un cilindro neumático y una electroválvula, ambas se encargan de controlar y dirigir el flujo de aire. La programación del Micro-PLC S7-200 CPU 222 consiste en la secuencia lógica de funcionamiento, utilizando el software de programación de Step 7 micro/wi n 32 SIEMENS.
Finalmente se tiene la Etapa de Fuerza cuyo objetivo es proporcionar el voltaje requerido por la niquelina, este voltaje variará de acuerdo al número de niquelina a utilizarse. Concluyendo con las pruebas efectuadas y un análisis económico del proyecto.
La investigación reseñada se relaciona con la presente investigación debido a que se presenta una etapa de control eléctrico existiendo elementos de entrada y salida que trabajan en secuencia así como un sistema neumático conformado por un cilindro neumático y otras piezas, que se encargan de controlar y dirigir el flujo de aire.
Así mismo Cardozo C, Gotera G, Iglesias (2007) en su investigación titulada “Manipulador Teleoperado aplicado a la Vitrectomía” expresan como
objetivo primordial el desarrollo de un sistema de control (Manipulador Teleoperado) que permita realizar una operación de Vitrectomía.
El estudio surge de la necesidad de crear un prototipo teleoperado que sea capaz de duplicar los movimientos dentro del procedimiento quirúrgico, realizados con las herramientas quirúrgicas, al mismo tiempo que garantice una gran precisión, reduciendo satisfactoriamente el tiempo que conlleva la operación o el procedimiento, el operador visualiza de manera práctica los nuevos conocimientos y técnicas para medir sus habilidades en este nuevo prototipo, el cual puede llevar estas nuevas prácticas tanto en el mundo de la medicina y muy puntualmente en la ingeniería.
Para la teorización de la variable de dicho trabajo se consultaron autores tales como Angulo (1986), Aracil (1997), Fu et al (1998), Groover et al (1997) entre otros. La metodología utilizada fue la expuesta por Angulo (1989) y estuvo estructurada por nueve (9) fases las cuales se describieron a lo largo del desarrollo de la investigación. Para recolectar la información se utilizaron técnicas como: entrevista, visitas y observaciones; los cuales sustentaron las bases fundamentales tanto de ha rdware como de robótica, así como también permitieron conocer el procedimiento quirúrgico (Vitrectomía).
Como resultado se obtuvo que el manipulador permite al operador efectuar la conversión análoga de la información proporcionada por los sensores a cada uno de los actuadores, el cual provee los grados de libertad necesarios para la intervención, posteriormente se visualizará la estructura del globo ocular y los movimientos practicados sobre el mismo. El hallazgo
más resaltante lo constituye el hecho de que es posible sensar con relativa precisión los movimientos de una herramienta quirúrgica para lograr la exactitud requerida durante el proceso quirúrgico.”
Puede decirse que, dicha investigación se relaciona con el presente estudio debido a la utilización de un brazo robótico con ciertos grados de libertad cuyos valores de posición deben ser monitoreados y modificados por un operador.
2. BASES TEÓRICAS
En las siguientes definiciones explicadas a continuación son todos los términos, los cuales se manejaran en el desarrollo de este proyecto de investigación
2.1. SISTEMA DE CONTROL
Según Warwick (1996, p1) un sistema de control es un “sistema en el cual manipulamos los elementos causantes para llegar a un efecto más deseable”. Siendo los elementos causantes todas aquellas variables que afectan el valor de respuesta deseado en el sistema estos elementos son llamados entradas del sistema. Según Warwick “es convencional referirse al sistema que está siendo controlado como la planta”
Estos elementos causantes o entradas pueden dividirse en dos; aquellos que pueden ser controlados de manera directa y aquellos sobre los cuales no
se tiene control según Burns (2001, p4) los primeros son llamados “Entradas de control” y los segundos “Entradas de disturbio”
2.1.1. TIPOS DE SISTEMAS CONTROL
Ogata (2003, p.6) define dos tipos de sistemas de control, sistemas a lazo abierto y sistemas a lazo cerrado.
2.1.1.1. LAZO ABIERTO
Según Warwick, K (1996, p5) en sistema de control a lazo abierto es
“aquel en el cual la entrada de control del sistema no es afectada de ninguna manera por la salida del sistema. Sin embargo también es necesario que el sistema en sí tampoco sea afectado de manera alguna en respuesta a la salida del sistema”.
La ventaja que poseen estos controladores es que son simples y por lo tanto en la mayoría de los casos resultan más económicos que los sistemas de control a lazo cerrado.
2.1.1.2. LAZO CERRADO
Ogata (2003, p6) explica que:
En un sistema de control en lazo cerrado, se alimenta al controlador la señal de error de actuación, que es la diferencia entre la señal de entrada y la señal de retroalimentación (que puede ser la propia señal de salida o una función de la señal de salida y sus derivadas y/o integrales), con el fin de reducir el error y llevar la salida del sistema a un valor deseado.
Este tipo de sistema tiene la ventaja de ser más preciso que el sistema a lazo abierto ya que el valor deseado es constantemente comparado con el valor obtenido y de esta manera se le indica al controlador qué tanto debe variar su señal de salida para llegar al valor deseado.
2.2. CONTROLADORES
Según Warwick (1996, p11) un controlador es “El elemento que asegura
que la señal de control apropiada es aplicada a la planta”. Para Ogata (2003, p2) la planta es “Cualquier objeto físico que se va a controlar”. Por lo cual se concluye que un controlador es un elemento que aplica una señal de control a cualquier objeto físico que se desee controlar.
2.2.1. CONTROL PID
El controlador PID es la suma de tres tipo diferentes de control; el control proporcional (P) el control integrativo (I) y el control derivativo (D).
Según Burns (1996, p82) el control proporcional es aquel en el cual “la acción de control, o señal es proporcional al error e (t)”. Donde e (t) es la resta entre el valor obtenido y el valor deseado; mientras que el control PI añade el autor referido (1996, p84) es aquel que “incluye un término que es una función de la integral de error”, esto se hace con el objetivo de disminuir el error en estado estacionario.
Por último, el autor (1996, p89) especifica que en el control PID se
“incluye un término que es un función de la derivada del error” esto se hace
con el objetivo de estabilizar plantas de orden superior. En la presente investigación se utilizara un control tipo PID ya que este permite realizar una acción de control de manera potente y es responde de manera eficiente a las posibles perturbaciones propias del sistema o a perturbaciones externas.
2.2.2.- CONTROL DE POSICIÓN
Farbod (2009, p. 135) explica que “En el problema de control de posición, la tarea del manipulador es llegar a un vector de posición final de la articulación deseada”, así mismo el autor toma en consideración que “…Para el control de posición asumimos que cada articulación será controlada independientemente”. En la presente investigación se crea un sistema de control de posición capaz de controlar hasta 6 articulaciones, para correcta implementación de dicho sistema se realizara un lazo de control independiente para cada articulación insertando el efecto que tienen las demás articulaciones sobre la controlada como una perturbación a la salida del sistema.
2.3. BRAZO ROBÓTICO
Conforme Ollero (2001, p5) “Hoy en día la mayoría de los brazos robóticos o mejor conocidos como brazos articulados, son esencialmente robots industriales”. Esto se debe a dichos brazos permiten realizar trabajos repetitivos de manera continua y eficiente al mismo tiempo que permiten realizar tareas que resultarían incomodas o imposibles para la fisiología
humana, sin embargo dado al alto costo que conlleva producir un manipulador robotico estos no han podido masificarse y llevarse hacia un consumo mas comercial, siendo esta la causa de su desarrollo en áreas mayormente industriales tal y como lo afirma el autor.
2.3.1. ROBOT INDUSTRIAL
Al momento fijar una definición de lo que es un robot industrial, existen ciertas dificultades. Según Barrientos (2007, p9) aclara que:
La primera de estas diferencias conceptuales surge del mercado japonés y del euro-americano, de lo que es un robot y un manipulador, para los japoneses un robot industrial es un cualquier dispositivo mecánico dotado de articulaciones móviles destinado a la manipulación. Mientras que el mercado occidental, es más restrictivo, exigiendo una mayor complejidad, sobre todo en lo relativo al control.
Haciendo referencia a lo antes dicho el poder establecer una definición formal acerca de un robot industrial es complicado, debido a que se presentan distintos niveles de exigencia dependiendo del mercado y también por consecuencia a la constantemente evoluciona robótica, la cual obliga a la actualizaciones de dichos conceptos.
Por lo cual, la definición comúnmente utilizada, es la de la asociación de industrias robóticas (RIA) la establece que “un robot industrial es un manipulador multifuncional reprogramable, capaz de mover materias, piezas, herramientas o dispositivos especiales, según trayectorias variables, programadas para realizar tareas diversas.”
De esto se concluye que un robot no es más que, una herramienta la cual facilita el proceso o desarrollo de la actividad que se esté ejecutando, y dicha herramienta puede ser reprogramable para así poder ser utilizada, no sólo para una tarea en específico si no, para otro tipo de actividades e incluso para ajustar cambios futuros que podría recibir dicha actividad.
2.3.1.1. CLASIFICACIÓN DE LOS ROBOTS INDUSTRIALES
Los robots industriales tienen diferentes tipos de clasificaciones. Según Barrientos (2007, p11) establece que:
La IFR (Federación Internacional de Robótica) distingue entre cuatro tipos de robots los cuales son: robot secuencial, robot de trayectoria controlable, robot adaptativo, robot telemanipulado. Esta clasificación coincide en gran medida con la establecida por la asociación francesa de robótica industrial (AFRI).
Según la AFRI la clasificación de los robots se lleva de la siguiente forma.
Tipo A: Manipulador con control manual o telemando.
Tipo B: Manipulador automático con ciclos pre ajustados, regulación mediante fines de carrera o topes, control por PLC, accionamiento, eléctrico o hidráulico.
Tipo C: Robot programable con trayectoria continua o punto a punto.
Carece de conocimientos sobre su entorno .
Tipo D: Robot capaz de adquirir datos de su entorno, readaptando su tarea en función de estos.
2.3.1.2. ANATOMÍA DE LOS ROBOTS INDUSTRIALES
Groover (1989, p22) define la anatomía de un robot industrial de la siguiente manera:
La mayoría de los robots industriales están montados en una base que está sujeta al suelo, el cuerpo está unido a dicha base y el conjunto del brazo está sujeto al cuerpo, al final del brazo se localiza la muñeca”. La anatomía que constituye un robot industrial, no difiere mucho de la anatomía de los seres humanos, a diferencia de que los robots industriales, solo aplican una parte de la anatomía humana la cual constituye un brazo humano (hombro, brazo, codo y muñeca).
A esto se podría añadir la definición de Barrientos, A (2007, p16) la cual explica que:
Un robot está formado por una serie de elementos o eslabones unidos mediante articulaciones que permiten un movimiento relativo entre cada dos eslabones consecutivos. La constitución física de los robots industriales guarda cierta similitud con la anatomía del brazo humano”.
Lo cual permite hacer referencia a los distintos elementos que componen el robot, usar términos como cuerpo, brazo, codo y muñeca.
De lo expuesto por los autores se evidencia la similitud entre la anatomía de los robots industriales y el brazo humano, razón por la cual, resulta relativamente sensillo idear las tareas a realizar por estos y, debido al echo que la mayoría de las labores realizadas por los seres humanos en los procesos de producción y manufactura requieren tan solo esta extremidad dichos manipuladores resultan ideales para esta área.
2.3.1.3. TIPOS DE ARTICULACIONES
Para poder definir los distintos tipos de articulaciones, primeramente se
debe saber lo que una articulación es. Conforme Groover, M (1989, p22) establece que “los movimientos relativos del robot entre los diversos componentes del cuerpo, brazo y muñeca son proporcionados por una serie
de articulaciones”. Estas articulaciones son las que permiten la unión de dos piezas del robot (por ejemplo: el brazo y el cuerpo), y poder permitirles a estas dos piezas ciertos grados de movimientos.
Por parte del autor establece que
El movimiento de cada articulación puede ser de desplazamiento, de giro o de una combinación de estas. De este modo son posibles seis tipos diferentes de, aunque en la práctica, en los robots solo emplean la rotacional y la prismática.
Los diferentes tipos de articulaciones son las que le permiten al robot el posicionamiento y la orientación de todo el conjunto del actuador o brazo robótico. Estas se muestran en la Figura 1.
Figura 1. Tipo de Articulaciones. Fuente: Barrientos (2007)
También Barrientos (2007, p17) acota que
Cada uno de los movimientos independiente que puede realizar cada articulación con respecto a la anterior se le denomina grados de
libertada (GDL), en la figura #1 la cual muestra los seis tipos de configuraciones diferentes, se indican los distintos grados de libertad de cada articulación. El número de grados de libertada del robot viene dado por la suma de los grados de libertad de las articulaciones que lo componen. Puesto que se ha indicado antes, las articulaciones empleadas son las de rotación y prisma con un GDL cada una, el número de GDL del robot suele coincidir con el número de articulaciones que este posea.
Debido a esto se deduce que pueden existir diferentes tipo de configuraciones de brazos robóticos y dichas configuración depende de los diferentes tipos de articulaciones que se existen, las cuales dictan de manera directa los grados de libertad que dicho brazo robótico pueda poseer.
Barrientos (2007, p17) dice que
El empleo de diferentes combinaciones de articulaciones en un robot, da lugar a diferentes configuraciones de este, con características a tener en cuenta tanto en el diseño y construcción del robot como en su aplicación. Las combinaciones más frecuentes son las que se representan en la Figura #2, donde únicamente se atienden a las tres primeras articulaciones del robot, que son las más importantes a la hora de posicionar su extremo en un punto del espacio.
De cualquier manera, para posicionar y orientar un cuerpo en el espacio, son al menos necesarias seis articulaciones, tres para definir la posición la cual se le asigna como tal al brazo, y las tres restantes, para la orientación las cuales son asignadas a la muñeca.
Aunque son necesarios seis GDL para el posicionamiento y orientación del extremo del robot, en la práctica, existen muchos robots industriales que sólo cuentan con cuatro y cinco grados de libertad, ya que son suficientes para las actividades que llevan a cabo.
Figura 2. Clasificación de los robots según la combinación de sus articulaciones. Fuente: Barrientos (2007)
2.4. SISTEMA DE IMPULSIÓN
Según Esquerra, (1988, p91) un sistema de impulsión es aquel que es
“directamente opuesto al método de extracción” queriendo decir con esto que el efecto buscado y causado en estos sistemas es de impulso.
2.4.1. TIPOS DE SISTEMAS DE IMPULSIÓN
A continuación se mostrarán los diferentes sistemas de impulsión
típicamente utilizados en la industria robótica, propuestos por García y Castillo (2007,p. 88)
2.4.1.1. HIDRÁULICO
Según el autor un sistema de impulsión hidráulico es aquel “en la que se utiliza un fluido, generalmente un tipo de aceite, para que el robot pueda
movilizar sus mecanismos”. Es importante destacar que dichos sistemas de impulsión son utilizados principalmente en manipuladores con gran torque y fuerza, sin embargo resultan lentos en comparación con otros tipos de sistemas de impulsión.
2.4.1.2. ELÉCTRICO
Seguidamente el autor expone que “se le da el nombre de impulsión eléctrica cuando se usa la energía eléctrica para que el robot ejecute sus movimientos”. Esta impulsión típicamente se realiza por medios de motores eléctricos y se caracteriza por su gran precisión y capacidad de control.
2.4.1.3. NEUMÁTICO
Por ultimo el autor explica que un sistema de impulsión neumático es aquel en el que “se comprime el aire abastecido por un compresor, el cual viaja a través de mangueras” para movilizar sus mecanismos siendo los más comunes motres y pistones neumáticos. Para efectos de esta investigación el sistema de control a desarrollar será basado en un manipulador con un sistema de impulsión neumático, las presiones típicas para estos manipuladores esta entre 4 y 8 bars.
2.5. SENSORES
Según Siciliano, Sciavicco, Villani y Oriolo (2009, p210) un sensor es aquel dispositivo que “permite la medición de cantidades caracterizando los
estados internos del manipulador”. Para poder realizar cualquier control a lazo cerrado es evidente que es necesario la utilización de sensores de tal manera que se pueda retroalimentar el controlador los valores actuales de la variable manipulada y así pueda este realizar los cambios necesarios para conseguir los valores deseados.
2.5.1. SENSORES DE VELOCIDAD
Para Groover, Weiss, Nagel, Odrey (1989, p77) los sensores de velocidad son
…esencialmente, un generador de c.c. que proporciona una tensión de salida proporcional a la velocidad angular del inducido.” Existen también tacómetros de corriente alterna (C.A.) que su utilizan para eliminar el rizo remanente que se tiene como resultado de la rectificación de onda que produce el conmutador del generador de .CC.
2.5.2. SENSORES DE POSICIÓN
Para Groover y otros (1989, p72) “Los sensores de posición proporcionan los medios necesarios para determinar si las articulaciones se desplazaron para rectificar la posición lineal o rotacional con el objeto de conseguir la posición requerida y la orientación del efector final”. Para poder realizar un control de posición a lazo cerrado es necesario utilizar sensores de posición como elementos de retroalimentación que indiquen al controlador la posición real del elemento a controlar de tal manera que este pueda realizar los ajustes necesarios y así llegar a la posición deseada.
2.5.2.1. TIPOS
Existen diversos tipos de sensores de posición los más utilizados en la industria son los siguientes:
(A) BASADOS EN POTENCIÓMETROS
Según Groover y otros (1989, p72) “Los potenciómetros son dispositivos
analógicos cuya tensión de salida es proporcional a la posición de un cursor”.
En estos dispositivos cuando el cursor se encuentra en un extremo la tensión de salida es igual al voltaje de alimentación y cuando se encuentra en el otro extremo es igual a tierra, para los valores intermedios el valor de la salida es definido por Groover y otros (1989,p. 83) como:
(1) Donde es la tensión de salida, es la tensión de excitación, es el alcance disponible del cursor y es la posición actual del cursor.
(B) UNIDADES DE RESOLUCIÓN
Nuevamente según Groover y otros (1989, p74) las unidades de resolución son “Dispositivos analógicos cuya salida es proporcional al ángulo de un elemento de rotación con respecto a un elemento fijo”. Es importante destacar que estos son dispositivos alimentados por corriente alterna por lo cual en la actualidad se utilizan cada vez menos debido a que se prefiere
utilizar dispositivos discretos puesto que es más fácil acoplarlo con los controladores lógicos.
(C) CODIFICADORES
Existen tres tipos de codificadores comúnmente utilizados en la industria estos son
(a) Incrementales
Según Groover y otros (1989, p75) se refiere a los codificadores incrementales de la siguiente manera:
Consta de un disco de cristal marcado con bandas transparentes y opacas alternadas radialmente alineadas. Un fototransmisor (una fuente de luz) se encuentra situado en un lado del disco y un fotorreceptor en el otro. A medida que gira el disco, el haz de luz se completa y se corta de forma alternativa. La salida desde el fotorreceptor es un tren de impulso que, con frecuencia, es proporcional a la velocidad de rotación del disco. En un codificador común, existen dos tipos de juegos de fototransmisores y receptores alineados con un desfase de .
Midiendo dicho desfase se puede saber el sentido del giro, esto es, si la señal A llega primero que la señal B entonces el codificador gira en un sentido y si la señal B llegan antes que la señal A entonces el codificador gira en sentido contrario.
Los codificadores incrementales a pesar de ser más costosos que los potenciómetros tienen una mayor precisión y son más económicos
que los codificadores absolutos o virtualmente absolutos razón por la cual son elegidos como los más ideales para la presente investigación.
Figura 3. Codificador incremental. Fuente: Siciliano, B y otros (2009, p.
212) (b) Absolutos
Siciliano y otros (2009, p210) explica que un codificador absoluto:
Consiste en un disco de vidrio sobre el cual se encuentran dos círculos concéntricos (vías); cada vía tiene un secuencia que alterna sectores transparentes y sectores opacos que se obtienen al depositar una película metálica. Un haz de luz es emitido correspondiente a cada vía y es interceptado por un fotodiodo o un fototransistor localizado en el lado opuesto al disco. A través de un arreglo correcto de los sectores transparentes y opacos, es posible convertir un número finito de posiciones angulares en la data digital correspondiente. El número de vías determina la longitud de la palabra, y a su vez la resolución del codificador.
Figura 4. Codificador Absoluto. Fuente: Siciliano, B y otros (2009, p. 212)
(c) Absolutos virtuales
Gordinier (16/03/11) explica que este tipo de codificadores “utiliza vías cíclicas y enumeradas, como un codificador incremental” es importante aclarar que dicha numeración se realiza de un manera parecida a un código de barras. “la posición absoluta está codificada de manera serial en esta vía en vez de estar distribuida en varias vías como en un codificador absoluto”.
Debido a esta mezcla entre un codificador absoluto y un codificador virtual inicialmente no es posible determinar la posición absoluta del elemento a sensar, sin embargo, luego de un leve movimiento, cuando el lector pasa de una numeración a la siguiente, se obtiene la información necesaria para determinar la posición actual del elemento a sensar.
Figura 5. Codificador absoluto virtual. Fuente: http://www.virtualabsolute.com/
(16/03/11) 2.6. PLC
Conforme Bryan, A (1997, p4) define que
…los controladores lógicos programables o también llamados controladores lógicos o bajo sus siglas PLC, son miembros sólidos de las familias de las computadoras, usan circuitos integrados en lugar de utilizar dispositivos electromecánicos para la implementación de
funciones de control. Estos son capaces de almacenar instrucciones tales como de secuencia, de tiempo, de conteo, funciones aritméticas, manipulación y comunicación de datos, para así poder obtener el control de procesos y maquinas industriales.
Gracias a la existencia de estas computadoras industriales se puede tener procesos óptimos con menos intervención del humano, para que así este sólo ocupe tareas de mantenimiento e inspección.
2.6.1 TIPOS DE PLC
Bryan, A (1997, p8) establece que
Existen diferentes tipos de controladores lógicos programables, los cuales se clasifican por su tamaño y a la vez por el número de tarjetas de entradas, salidas y de comunicación que estos posean. Los PLCs se clasifican en modulares y compactos.
Esta clasificación se debe ya que en los modulares se puede incluir un número mayor de tarjetas que amplifique el número de funciones con las cuales se desea trabajar, mientras que en el PLC compacto las tarjetas ya viene incluidas, estos PLCs son utilizados para controlar peque ños procesos los cuales no exigen tantas medidas de control.
Se puede afirmar que para los PLCs compactos se pueden extender su número de tarjetas, pero para aplicar dicha función se necesita adquirir una parte adicional denominada chasis, la cual acepta un número menor a tres tarjetas dependiendo de la marca de este PLC compacto, como también sólo acepta un número menor a 3 chasis igualmente dependiendo de la marca del controlador que se esté utilizando.
Sin embargo estos PLCs resulta más económicos por lo cual al momento de diseñar un sistema simple o un prototipo resulta ventajoso hacer uso de estos aunque al ser etos PLCs ideados para procesos mas simples tienden a poseer menos instrucciones de programación lo que resulta en un código de control mas extenso.
2.6.2. PARTES DEL PLC
Según Bryan, A (1997, p10) establece que
Un controlador lógico programable está constituido por dos partes básicas y fundamentales las cuales son, la unidad central de procesamiento (CPU) y los sistemas de interface de entrada y salida.
A su vez el CPU está conformado por tres partes las cuales son: el procesador, el sistema de memoria y la fuente de alimentación.
Estas partes del PLC son de gran importancia ya que estas son las más esenciales para poder definir la automatización de un proceso.
La fuente de poder es la que alimenta a todos los módulos existentes en el chasis del PLC, el PLC tiene comunicación con el mundo exterior gracias a las interfaces de entrada y salida y por último y no menos importante el procesador, el cual la velocidad de trabajo del PLC depende en gran manera de este.
2.6.3. PROGRAMACIÓN DEL PLC
Bryan (1997, 276) explica que “Existen tres tipos de lenguajes de programación usados en el PLC, los cuales son: LADDER, BOOLEAN Y GRAFCET”. Estos lenguajes se utilizan para programar en el controlador las
respuestas deseadas a los diferentes estimulos bien sea proveniente de las entradas físicas del sistema o de las variables internas del controlador. A continuacion de expondrá el funcionamiento de cada una de ellas.
2.6.3.1 LADDER
Según el autor este lenguaje “Consiste en un diagrama de contactores”.
Mas adelante el autor afirma que este lenguaje usa como base la “lógica de relés”. Este lenguaje de programación nace de la necesidad de facilitar la progrmacion a los ingenieros electrisistas al presentarles un lenguaje familiar y permitir una actualización de los procesos automatizados mas rápida y eficiente ya que eran estos lo que inicialmente se encargaban de estos procesos.
2.6.3.2 BOOLEAN
Seguidamente el autor explica que “El lenguaje BOOLEAN se basa, en el algebra booleana para entender y explicar la lógica de control.” Esta lógica de control se basa en operaciones que utilizan compuertas lógicas similares a las usadas en los diseños de electrónica digital.
2.6.3.3 GRAFCET
Por ultimo el autor expresa que el lenguaje GRAFCET es “un lenguaje basado en gráficas, estas gráficas están representadas en diagrama de bloques y estos bloques a su vez tiene funciones lógicas ya definidas”.
Dicho diagrama de bloque será el resultado final de la programación y pasará a ser el programa que domine el PLC para poder implementar las funciones lógicas y el control de los procesos para los cuales fue realizada dicha programación. Dicho lenguaje, al ser grafio,permite una programación de manera mas simple pues elimina el error de sitaxis que pueda existir en lenguajes de programación basados en texto como lo son la mayoría de los lenguajes de programación de alto nive.
3. SISTEMA DE VARIABLES
A continuación se expondrán las variables de la presente investigación.
3.1 DEFINICION NOMINAL
Control
3.2 DEFINICION CONCEPTUAL
Según Vance (2003, p. 2) control es un conjunto de “...acciones que conducirán al proceso de manera efectiva en la dirección correcta”
3.3 DEFINICION OPERACIONAL
Para efectos de esta investigación el control de posición será el conjunto de acciones que se tomarán para el posicionamiento del manipulador, estas acciones serán tomadas por el PLC tomando como referencias a las distintas mediciones provenientes del manipulador y a los valores proporcionados a través de un computador.
