Control de Procesos. Ingeniería Electrónica APM

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1.- DATOS DE LA ASIGNATURA Nombre de la asignatura: Carrera: Clave de la asignatura: SATCA1 Control de Procesos Ingeniería Electrónica APM-1305 2 - 4 - 6 2.- PRESENTACIÓN

Caracterización del programa.

Esta asignatura aporta al perfil del Ingeniero Electrónico los elementos para realizar el control y supervisión de procesos industriales, además de desarrollar la habilidad en el uso de las herramientas de vanguardia aplicables a la simulación, análisis y diseño de controladores para sistemas SCADA.

Intención didáctica.

Son cuatro temas los que integran esta asignatura, de las cuales el primero trata de la introducción al control de procesos industriales con subtemas como: métodos gráficos de identificación, estructuras de control, introducción a los autómatas y dispositivos industriales.

El segundo tema trata de las características de unidades de control, sistemas de adquisición de datos SCADA, definición términos SCADA, DCS, PLC e instrumentos inteligentes, estructura de una RTU y una MTU, implementación de un SCADA y protocolos de comunicación.

En el tercer tema se presentan los sistemas de Control Digital Directo DDC, arquitectura y análisis de sistemas de control distribuido así como sus características.

En el cuarto tema se abordan temas de control de velocidad de motores de CD, control de velocidad de motores de CA, control de movimientos y aplicaciones a plantas industriales (químicas y eléctricas)

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3.-COMPETENCIAS A DESARROLLAR Competencias específicas:

Conoce, analiza y optimiza los diferentes métodos de control y supervisión de procesos industriales.

Competencias genéricas: Competencias Instrumentales:

 Capacidad de análisis y síntesis.  Capacidad de organizar y

planificar.

 Conocimientos básicos de la carrera.

 Comunicación oral y escrita.  Habilidades para el manejo de la

computadora.

 Habilidad para buscar y analizar información proveniente de fuentes diversas.

 Solución de problemas.  Toma de decisiones. Competencias interpersonales:

 Capacidad crítica y autocrítica.  Trabajo en equipo.

 Habilidades interpersonales Competencias Sistémicas:

 Capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica.  Habilidad de investigación.  Capacidad de aprender.  Capacidad de generar nuevas

ideas (creatividad).

 Habilidad para trabajar en forma autónoma.

 Capacidad para diseñar y gestionar proyectos.

 Iniciativa y espíritu emprendedor.  Preocupación por la calidad.  Búsqueda de logro.

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4.-HISTORIA DEL PROGRAMA

5.- OBJETIVO GENERAL DEL CURSO

Conoce, analiza y optimiza los diferentes métodos de control y supervisión de procesos industriales.

6.- COMPETENCIAS PREVIAS

 Modelado y simulación de sistemas dinámicos.  Uso de software de simulación.

 Conocimiento de MatLab.

 Conocimiento sobre acondicionamiento de señal.

 Destreza en el manejo de equipo electrónico, tal como: Osciloscopio, multímetros, fuentes de alimentación.

Lugar y fecha de

elaboración o revisión Participantes Evento

Dirección General de Educación Superior Tecnológica, Dirección de Institutos Tecnológicos Descentralizados, 29 y 30 de Septiembre del 2011 Academia de Electrónica:

Instituto Tecnológico Superior de Coatzacoalcos

Instituto Tecnológico Superior de Las Choapas

Instituto Tecnológico Superior de Ecatepec

Instituto Tecnológico Superior de Monclova

Instituto Tecnológico Superior de Tierra Blanca

Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Propuesta de contenidos temáticos Dirección General de Educación Superior Tecnológica, Dirección de Institutos Tecnológicos Descentralizados, 17 y 18 de Enero del 2013

Representantes de los Institutos Tecnológicos Superiores de: Coatzacoalcos, Las Choapas, Tierra Blanca, Uruapan, Nuevo Casas Grandes.

Y Tecnológicos de Estudios Superiores de:

Chalco, Ecatepec y Villa Guerrero.

Reunión para el análisis por competencias profesionales de la especialidad de la carrera de Ingeniería Electrónica.

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7.- TEMARIO

No. Nombre de Temas Subtemas

1

Introducción al Control de Procesos

Industriales.

1.1 Identificación de Sistemas.

1.1.1 Métodos Gráficos de Identificación. 1.2. Sintonización de Controladores Industriales. 1.2.1 Método de Ziegler-Nichols.

1.3 Estructuras de Control. 1.3.1 Lazo de Control Simple. 1.3.2 Reguladores en Cascada.

1.3.3 Control de adelanto (Feedforward). 1.3.4 Control Selectivo.

1.3.4 Aplicaciones.

1.4 Introducción a los autómatas. 1.5 Dispositivos Industriales.

2 Sistemas de Control Digital SCADA

2.1 Características de unidades de control. 2.2 Sistemas de Adquisición de Datos SCADA. 2.2.1 Principios fundamentales de sistemas modernos.

2.2.2 Hardware, Software y cableado. 2.2.3 Redes de Área Local y SCADA.

2.3 Definición de términos: SCADA, DCS, PLC e instrumentos inteligentes.

2.4 Estructura de una RTU y MTU. 2.5 Implementación de un SCADA. 2.6 Protocolos de comunicación. 3 Sistemas de Control Supervisorio y Distribuido

3.1 Sistemas de Control Digital Directo DDC. 3.1.1 Sistemas de Control Supervisorio SPC. 3.1.1.1 Arquitectura.

3.1.1.2 Análisis y características.

3.1.2 Sistemas de Control Distribuido DCS. 3.1.2.1 Arquitectura.

3.1.2.2 Análisis y características. 3.1.3 Ventajas y Desventajas.

4 Aplicaciones Industriales

4.1 Control de velocidad de motores de CD. 4.2 Control de velocidad de motores de CA. 4.3 Control de Movimientos.

4.4 Aplicaciones a plantas industriales (químicas y eléctricas).

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8. - SUGERENCIAS DIDÁCTICAS

 Investigación bibliográfica y en artículos técnicos relacionados con cada uno de los temas.

 Visitas industriales.

 Simulaciones con software de aplicación: Matlab, Mathematica, Simnon, entre otros.

 Planteamiento de problemas y solución de ejercicios.  Prácticas de laboratorio.

 Tareas.

 Proyecto final.

9.- SUGERENCIAS DE EVALUACIÓN

La evaluación debe ser continua y formativa por lo que se debe considerar el desempeño en cada una de las actividades de aprendizaje, haciendo especial énfasis en:

 Evaluación diagnóstica (valoración de conocimientos previos).

 Dar seguimiento al desempeño en el desarrollo del programa (dominio de los conceptos, capacidad de la aplicación de los conocimientos en

problemas reales, trasferencia del conocimiento).

 Desarrollo de un proyecto final que integre todos los temas de aprendizaje.  Presentación del proyecto final (Informe, presentación y defensa

congruencia del proyecto final).

 Participación del estudiante en dinámicas grupales (mesas redondas, conferencias, debate entre otras).

 Actividades de auto evaluación.  Exámenes parciales.

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10.- TEMAS DE APRENDIZAJE

Tema 1.- Introducción al Control de Procesos Industriales. Competencia específica a

desarrollar Actividades de aprendizaje

Comprende los diferentes métodos para identificar diversos modelos de Proceso.

Comprende las formas de sintonización de un controlador industrial.

 Busca y selecciona información sobre los métodos de identificación de procesos  Realiza prácticas para simular los

modelos ya identificados

 Deduce cuál es el método más apropiado de identificación, en situaciones reales.  Define la optimización de sistemas

 Busca y selecciona información sobre los diferentes métodos para sintonizar un controlador industrial

 Ajusta en lazo abierto y en lazo cerrado un proceso usando un controlador PID  Obtiene gráficas de respuesta de un

proceso

 Participa en una plenaria grupal para retroalimentar las experiencias y aclarar dudas.

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Tema 2.- Sistemas de Control Digital SCADA Competencia específica a

Diseña un sistema de adquisición de datos usando Telemetría.

 Busca y selecciona información sobre sistemas SCADA, telemetría

 Realiza práctica de adquisición de datos.  Evalúa los datos obtenidos, para

implementar un modelo.

Tema 3.- Sistemas de Control Supervisorio y Distribuido Competencia específica a

Comprende sobre las diferentes filosofías, estrategias y arquitecturas de control digital directo: supervisorio y distribuido.

 Busca y selecciona información sobre control digital directo DDC, control supervisorio SPC y sobre control distribuido DCS.

 Diseña una interfaz hombre máquina HMI de un proceso industrial.

Tema 4.- Sistemas de Control de Velocidad y Posición Competencia específica a

Comprende sobre las diferentes filosofías, estrategias y arquitecturas de control de velocidad de motores de corriente continua, motores de corriente alterna y sobre el control de movimientos y posición. Conoce sobre los diferentes dispositivos de control y equipo auxiliar utilizado en los procesos Industriales y de Manufactura.

 Busca y selecciona información sobre: control de velocidad de motores de corriente continua, motores de corriente alterna, y sobre el control de movimientos y posición.

 Implementa un Sistema de Control y Automatización de Proceso Industrial, usando un driver electrónico, para motores de dc o ac.

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11. FUENTES DE INFORMACION

 Kuo, Benjamín C., Sistemas de control automático, 7ª edición, Ed. Prentice Hall, (1996):

 Ogata, Katsuhiko, Ingeniería de control moderna, 3ª edición, Ed. Prentice Hall, (1992):

 William L. Brogan, Modern control theory, 3th edition, Ed. Prentice Hall, (1991).

 Roca Cusidó, Alfred, Control de procesos, Ed. Alfaomega,(1999)

 Umez_Eronini E., Dinámica de sistemas y control, Ed. International Thomson Editors, (2001).

 Introducción a la identificación de procesos CIENVESTAV

 Control automatico de procesos de Corripio.

 Practical SCADA for Industry,David Bailey BEng, Bailey and Associates, Perth, Australia,Elsevier.

 Telemetry Systems Engineering,Frank Carden,Russell Jedlicka, Robert Henry Artech.

 Practical Data Acquisition for Instrumentation and Control Systems, John Park , Elsevier.

 Process Industrial Instruments and Controls Handbook

 Practical Data Communications for Instrumentation and Control, John Park , Elsevier.

 Manuales Siemens, Foxboro, Honeywell, ABB, Relience, Rockwell, Asea.

 Fundamentos de Electrónica Industrial Timothy B. 12. PRÁCTICAS SUGERIDAS

1. Sensor de nivel.

2. Características de la bomba.

3. Características del proceso estático. 4. Constante de tiempo del proceso. 5. Control ON-OFF del nivel.

6. Control proporcional del nivel con anillo cerrado 7. Sensor de capacidad

8. Control proporcional de la capacidad con anillo cerrado 9. Sensor de temperatura

10. Medida de las características del calentador 11. Control ON-OFF de la temperatura

12. Control proporcional de la temperatura con anillo cerrado 13. Sensor de presión

14. Sensor de presión como sensor de nivel

15. Control ON-OFF del nivel con sensor de presión