CONCEPTOS BÁSICOS
DE AUTOMATIZACIÓN
ELECTIVA II – AUTOMATIZACIÓN - PLC
FACULTAD DE INGENIERÍA
CORPORACIÓN UNIVERSITARIA AUTÓNOMA DE
NARIÑO
AUTOMATIZACIÓN
“Métodos y procedimientos cuya finalidad es la
sustitución del operador humano por un operador
artificial en la generación de una tarea física o
mental previamente programada”. Real Academia
de Ciencias Exactas Físicas y Naturales.
Utilización de técnicas y equipos para el gobierno
de un proceso industrial de tal forma que éste
funcione de forma autónoma con poca o ninguna
intervención humana.
En función del tipo de proceso que se pretende
OBJETIVOS DE LA AUTOMATIZACIÓN
Búsqueda de costos más bajos
Economizando mano de obra Economizando materias primas Economizando energía.
Supresión de trabajos peligrosos o pesados
Mejoría de las condiciones de seguridad en el trabajo
Mejor Calidad de los Productos
Limitando el factor humano ???? Controles automatizados
Realización de operaciones imposibles de controlar manual o intelectualmente.
OBJETIVOS DE LA AUTOMATIZACIÓN
En resumen la automatización
industrial pretende mejorar la
competitividad del producto
directa o indirectamente.
Los factores que influyen en
la competitividad de un
producto son:
Costo
Calidad (fiabilidad, duración)
Innovación (Ventajas, estética,
optimización)
Disponibilidad (redes de ventas,
ESQUEMA GENERAL DE UN
SISTEMA DE CONTROL
INDUSTRIAL
Parte Operativa Parte de
ELEMENTOS DE UN SISTEMA DE CONTROL
Planta: Sistema físico que se desea controlar
Unidad de control
Decide las operaciones a realizar Trabaja con señales
Accionamientos
El sistema de control gobierna la planta a través de los
accionamientos.
Análogos a los amplificadores de potencia donde las entradas son las
salidas de baja potencia del control.
Ejemplos: Variadores de velocidad, opto acopladores, puentes H,
Relés y contactores.
Transductores: sensor + interfaz.
El sensor convierte las magnitudes físicas de la planta en magnitudes
eléctricas.
La interfaz adapta las señales del sensor a las entradas del sistema
TIPOS DE SEÑALES EN UN
SISTEMA DE CONTROL
Analógicas
Señales de tipo continuo
Se discretizan para ser tratadas
como una señal digital.
Lógicas o binarias
Señales todo o nada
Dos niveles codificados como 0 y
1
Bit
Digitales
Agrupación de señales binarias.
Tamaños típicos:
▪ 8 bit: byte
▪ 16 bit: palabra
FASES DE LA AUTOMATIZACIÓN
Especificación
Conocer la planta y el proceso detalladamente
Estudio de las necesidades Variables a controlar
Diseño
Elección de sensores y accionamientos Algoritmos de Control (Modelado)
Simulación
Elección de la tecnología
Diseño de Hardware y Software (Metodología)
Implementación
Pruebas
Actividad 1
El caso Ford
http://
es.wikipedia.org/wiki/El_Caso_Ford
Responda las siguientes preguntas:
1.
¿Que problemas presenta la
fabricación de automóviles a
principios del siglo XX ?
2.
¿Qué elemento introdujo Ford en la
línea de producción y cuál fue su
impacto?
3.
¿Qué referentes o antecedentes
TIPOS DE PLANTAS DE PRODUCCIÓN
Procesos de flujo continuo
Job Shops
Producción por lotes
PROCESOS DE FLUJO CONTINUO
Se desarrolla una producción dedicada continua
con grandes cantidades de producto y varias
líneas de productos.
El proceso de fabricación mantiene un flujo
continuo de materiales en bruto mediante una
serie de operaciones secuenciales.
Ejemplos: Plantas químicas, alimentos, refinerías
de petróleo, plástico, acero y textiles.
JOB SHOPS
Volúmenes de producción bajos, pero amplia gama de productos.
Pedidos específicos del cliente en el que existe una gran variedad de trabajo a realizar en planta.
El equipo de producción debe ser de propósito general y flexible para hacer posible esta variedad de trabajo.
Requiere el personal más calificado. Ejemplos: Fabricación de vehículos de
gama alta, aeronaves, proyectiles,
maquinas herramienta y prototipos de productos futuros.
Estos productos tienen unos desarrollos y tiempos de producción muy grandes debido a la componente de trabajo de ingeniería, tiempo de diseño,
PRODUCCIÓN POR LOTES
Se producen cantidades de un
producto por un tiempo limitado.
La frecuencia de producción de los
artículos se fijan con las políticas de
control de inventario adoptadas en
marketing.
Cuando se quiera producir un nuevo
producto puede ser necesario un
proceso de re-automatización.
Ejemplo: Sabor especial de una
LÍNEAS DEDICADAS DE ALTO
VOLUMEN DE PRODUCCIÓN
Es una fabricación
especializada de productos
idénticos.
Se caracterizan por una tasa de
producción muy alta.
El equipo se dedica a la
fabricación de un tipo de
producto único tal como el
automóvil, bombillas, aparatos,
etc.
La planta entera se diseña y
V a ri e d a d d e l p ro d u ct o
CUATRO TIPOS DE
CONFIGURACIONES EN PLANTA
Producción Job Shop Producción por Lotes Líneas Dedicadas Procesos de Flujo Continuo
Volumen de Producción
* Las plantas de Líneas dedicadas posee un mayor volumen de producción por producto, sin embargo la variedad de
TIPOS DE DISPOSICIONES EN PLANTA
Se refiere al tipo de
reordenamiento de los
dispositivos físicos e
instalaciones de producción
en planta.
Existen básicamente cuatro
tipos de disposiciones en
planta asociados con los
sistemas tradicionales de
producción:
Disposición de Posición Fija
Disposición de Proceso
DISPOSICIÓN DE POSICIÓN FIJA
Por causa de su peso y/o tamaño, el
producto permanece en un sitio concreto y
el equipamiento para su fabricación se lleva
a ese punto.
DISPOSICIÓN DE PROCESO
Las máquinas de producción se
ordenan en grupos de acuerdo
con el tipo general de proceso de
manufacturación.
La ventaja radica en la
flexibilidad.
Disposición Típica de los Job
disposición de flujo de producto
Esta disposición es
conveniente para la
fabricación especializada de
un mono-producto, o de
grandes volúmenes de un
producto único.
Conviene la reordenación de
las instalaciones lo más
eficientemente posible.
Las instalaciones de
PARTE DE CONTROL
La parte de Control o Mando es el dispositivo
encargado de realizar el control coordinador de las
distintas operaciones realizadas sobre la planta o parte
Operativa, bajo los parámetros preestablecidos en el
diseño.
Las funciones más comunes de la Parte de Control son:
Gestión de entradas y salidas
Tratamiento de las relaciones lógicas
Tratamiento de funciones de seguridad
Tratamiento de la lógica secuencial del proceso
Funciones de regulación
Control de Calidad
Gestión de Mantenimiento
Operaciones de supervisión, monitorización y diagnóstico de
fallos
CLASIFICACIÓN TECNOLÓGICA
Lógica Cableada Lógica Programada
Control Eléctrico
(Relés, Contactores, Actuadores) Autómatas ProgramablesPLC o red de PLCS Neumática/Oleoneumática Microprocesadores
Hidráulica Computador
Lógica Cableada Lógica Programada
Gran volumen y peso Gran flexibilidad
Funciones simples de control Funciones Complejas de control Escasa flexibilidad Aplica control distribuido
Mantenimiento Costoso Comunicación y gestion
NIVELES DE
AUTOMATIZACIÓN
El grado de automatización de un proceso
viene determinado fundamentalmente, por
factores de tipo económico y tecnológico, por
ello podemos encontrar una gama muy
amplia y variada, dependiendo de los
objetivos a alcanzar:
Nivel Básico (1)
Nivel Intermedio (2)
Tercer Nivel
NIVEL BÁSICO
Corresponde al asignado a una máquina sencilla o
parte de una máquina.
En este nivel se distinguen tres grados de
automatización:
Vigilancia o Visualización: Solo se muestran las variables
Asistido: Necesita de la intervención humana para la
toma de decisiones
Mando: El proceso solo necesita del operario para el
arranque, se toma información de la planta y se ejecutan
acciones de control de forma automática.
Los niveles visualización y asistido están
NIVEL INTERMEDIO
Corresponde con la explotación de un conjunto de
máquinas o dispositivos que interactúan juntos en un
proceso, para la elaboración de un producto.
En este nivel se incluye la automatización por PLCS
TERCER NIVEL
Se caracteriza por ser de un sistema completo.
Se incluyen además de labores de control elemental, aspectos
Materia
Prima Producto
AUTOMATIZACIÓN DE TERCER NIVEL
Control Centralizado
B
A C D
Supervisión Dispositivo de Control Dispositivo de Control Dispositivo de Control Dispositivo de Control Materia Prima Producto B
A C D E F G
Control Centralizado
AUTOMATIZACIÓN DE TERCER
NIVEL
Supervisión
Dispositivo de Control
Dispositivo de Control
Dispositivo de Control
Dispositivo de Control
Materia Prima
B
A C D E F G
Control Distribuido
Sistema Flexible de fabricación
CUARTO NIVEL
CIM (computer integrate
manufacture)
Todo el proceso productivo es controlado por
computador, se incluye además los conceptos de
Gestión Empresarial, Planificación y Programación.
Objetivos:
Reducir los niveles de stock y aumentar su rotación
Disminuir los costos directos
Reducir los costos de material
Aumentar los tiempos de disponibilidad de las máquinas
Incrementar la productividad
