INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CIUDAD JUÁREZ

PLC’S

UNIDAD I

“FUNDAMENTOS DE AUTOMATIZACION.”

ALUMNO: PROFESOR:

ANAHI VALTIERRA FIERRO PEDRO ALBERTO VALLE MORFIN

RUBEN LOZOYA

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Fundamentos de la automatización

El tema de la automatización nos dará una visión mucho más amplia para que

esto pueda ayudar a una empresa ya que dará un proceso de mecanización de las

actividades industriales para reducir la mano de obra, simplificar el trabajo para

que así de prioridad a algunas maquinas de realizar las operaciones de manera

automática; por que indica que se va a dar un proceso más rápido y más eficiente.

Evolución de la automatización

La evolución en automatización se da por la necesidad de encontrar herramientas

que ayuden a eliminar tareas repetitivas en la operación de diferentes procesos

para lo cual en el ámbito industrial surgen en la década de los 60´s los

controladores lógicos programables (PLC´s), ó también conocidos como

"autómatas programables", los cuales son realmente una herramienta ingenieril

que sustituye a los controles convencionales que se usaban.

Otra parte importante en la automatización era el manejo de señales análogas

para lo cual surgieron los controles distribuidos (DCS), los cuales manejaban

señales de entradas análogas y lazos decontrol.

Hasta la década de los 80´s, las arquitecturas típicas en cuanto a la

automatización fueron PLC + DCS, pero en la década de los 90´s y con la

evolución tecnológica existente surgieron lossistemas de control integrados (ICS),

con los cuales en una sola plataforma se maneja todo el control (análogo y digital),

esto dio como resultado que los costos para automatizar un proceso bajaran

considerablemente, además de que cada vez los equipos (Hardware y software),

son más baratos.

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Evolucion de la automatización industrial.

Principios del siglo XX a los años 50’s

– Orígenes con la revolución industrial.

– Se utilizan elementos mecánicos y electromagnéticos (motores , relés ,

temporizadores, contadores ).

– Problema: los armarios eléctricos (armarios de control) aumentan de tamaño

según se hacen automatizaciones más complejas.

Años 50’s

– Comienzan a utilizarse los semiconductores (electrónica).

– Se reduce el tamaño de los armarios eléctricos.

– Se reduce el número de averías por desgaste de componentes.

– Problema: falta de flexibilidad: un sistema de control sólo sirve para una

aplicación específica, y no es reutilizable.

AÑO 1968: necesidades y soluciones.

– Ford y General Motors plantean las especificaciones que debe cumplir un

controlador electrónico programable para ser realmente útil en la industria:

Fundamentalmente la necesidad de programar

– Bedford associates desarrolla un prototipo de controlador industrial, puede ser

considerado el primer PLC de la historia. (programmablelogiccontroller o autómata

programable industrial)

– Características como las que reclamaba la industria:

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Reutilizable.

Adaptado a entornos agresivos (industria)

Fácilmente programable por técnicos eléctricos.

Implementado con electrónica de estado sólido (semiconductores)

Los primeros PLCs se usaron para controlar procesos secuenciales (cadenas de

montaje, transporte, etc).

Problema: memoria cableada, la reutilización es posible pero costosa

Principios de los 70’s aparece el microprocesador

Primeros ordenadores digitales.

Más flexibilidad por la facilidad de programación (desaparecen las memorias

cableadas).

Problema: no utilizables en la industria por falta de robustez, dificultad deconexión

a equipos mecánicos y dificultad de programación.

Mediados de los70’s

Los autómatas incorporan el microprocesador.

Se pueden reprogramar sin recablear (aumenta flexibilidad).

Permiten realizar cálculos matemáticos.

Se pueden comunicar con un ordenador central (ordenador encargado de

controlar la planta enviando órdenes a los autómatas que gobiernan cadaproceso)

Finales de los 70’s-

Mejoras en los autómatas

Mayor memoria.

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Capacidad de gobernar bucles de control.

Más tipos de E/S (conexión más flexible de sensores/actuadores ).

Lenguajes de programación más potentes.

Comunicaciones más potentes.

Años 80’s: continúan las mejoras

Mayor velocidad de proceso.

Dimensiones más reducidas.

Técnicas de control más complejas (PID, inteligente, fuzzy).

Múltiples lenguajes (contactos, lista instrucciones, GRAFCET, etc).

Actualidad: Gran variedad de mejoras

Compactos y sencillos para aplicaciones incluso domésticas:

Abrir/cerrar puertas.

Control de iluminación o control de riego, etc.

Gama alta

Modulares.

Grandes posibilidades de ampliación.

Prestaciones similares a las de un pequeño ordenador.

Tendencias

Evolución continúa de los sistemas de comunicación:

Redes de autómatas.

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CIM: producción integrada y controlada por ordenador con múltiples autómatas.

Redes de sensores/actuadores conectadas a los autómatas (AS-interface).

Múltiples estándares de comunicación (Profibus, ethernet industrial,…)

Maquinas de regulación automática

La regulación automática, también llamada Teoría de control, estudia el

comportamiento de los sistemas dinámicos, tratándolos como cajas o bloques con

una entrada y una salida. En general, la entrada al sistema es una señal analógica

o digital que se capta en algún punto del sistema. Los bloques intermedios

representan las diversas acciones perturbadoras que afectan a la señal, como

rozamientos en los actuadores, así como el efecto de los elementos de control

interpuestos, los reguladores. Estos efectos se suelen representar mediante las

funciones matemáticas que los describen, llamadas funciones de transferencia. La

salida del sistema se llama referencia y corresponde al valor de la señal tras

actuar sobre ella las anteriores funciones de transferencia. Cuando una o más de

las variables de salida de un sistema tienen que seguir el valor de una referencia

que cambia con el tiempo, se necesita interponer un controlador que manipule los

valores de las señales de entrada al sistema hasta obtener el valor deseado de

salida.

Autómatas

Los autómatas programables aparecieron en los Estados Unidos de América en

los años 1969 – 1970 y, más particularmente, en el sector de la industria del

automóvil. Alrededor de dos años después, fueron empleados en Europa. Su

fecha de creación coincide, por lo tanto, con el comienzo de la era del

microprocesador y con la generalización de la lógica cableada modular. El

autómata es la primera máquina con lenguaje, es decir, un calculador lógico cuyo

juego de instrucciones se orienta hacia los sistemas de evolución secuencial. Hay

que apreciar que, cada vez más, la universalidad de los ordenadores tiende a

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desaparecer, por lo que el futuro parece abrirse hacia esta nueva clase de

dispositivos: máquina para proceso de señales, para la gestión de bases de datos,

etc. El autómata programable es, en este sentido, un precursor y constituye para

los automatistas un esbozo de la máquina ideal. La creciente difusión de

aplicaciones de la electrónica, la fantástica disminución del precio de los

componentes, el nacimiento y desarrollo de los microprocesadores y, sobre todo,

la miniaturización de los circuitos de memoria permiten presagiar una introducción

de los autómatas programables, cuyo precio es atractivo incluso para equipos de

prestaciones modestas, en una inmensa gama de

nuevos campos de aplicación.

Controladores lógicos.

Un controlador Lógico programable es un dispositivo utilizado para controlar

operaciones de procesos o maquinas, está compuesto por la unidad de

procesamiento central (CPU) y las interfaces de entradas y salidas. Las

interfaces de Ebntrada/ salida reciben una señal de los aparatos de campo

(elementos sensores), los cuales indican al CPU el programa que se debe

ejecutar, luego el CPU ordena ( por medio de la internase de salida) conectar o

desconectar los aparatos activados. Los programas introducidos por el usuario a

mas tardar a la hora de poner en marcha el sistema donde funcionara el PLC son

denominados programas de aplicación, estos programas son almacenados dentro

de la memoria y son mantenidos por una tensión suministrada por la fuente de

poder, tanto la memoria como la fuente de poder y el sistema de procesador que

se encarga de ejecutar los programas, son partes del CPU.

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Controlador lógico asíncrono

Surgen de la necesidad de poder diseñar sistemas de control capaces de tomar

decisiones en un instante en función del valor que las entradas tuvieron en el

pasado, o lo que es lo mismo en base a la secuencia de valores de las variables

de entrada a lo largo del tiempo. Se utilizan biestables en los que las variables de

entrada actúan sobre el estado interno del sistema en el mismo instante en que

pasan a un determinado estado, o cambian de estado. Fueron los primeros en

utilizarse para realizar sistemas de control lógico sencillos, pero sus limitaciones,

entre las que cabe citar la dificultad para desarrollar métodos sistematicos de

diseño, ha hecho que prácticamente no se utilicen en la actualidad. Los elementos

de memoria están constituidos por el tiempo de propagación de las puertas lógicas

que forman en el sistema combinacional. Parte de las variables de salida de este

sistema se realimentan directamente de la entrada y por ello el sistema

secuencial se denomina de reacción o alimentación directa. Este sistema se

caracteriza por el hecho que las variables de entrada actúan de forma directa

sobre el.

Figura 1. Esquema de bloques de un sistema secuencial implementando con

biestales.

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Controlador lógico síncrono

Los contadores síncronos suelen consistir en un elemento de memoria, que se

implementa usando flip-flops y un elemento combinatorio, que es implementado

tradicionalmente mediante puertas lógicas. Las puertas lógicas son circuitos

lógicos con uno o más terminales de entrada y un terminal de salida, en el que la

salida se conmuta entre dos niveles de tensión determinados por una combinación

de señales de entrada. El uso de las puertas lógicas para la lógica combencional

suele reducir el costo de los componentes de los circuitos del contador a un

mínimo absoluto, por lo que sigue siendo un enfoque popular.

La automatización en la industria

Es la utilización de técnicas y equipos para gobernar un proceso industrial en

forma óptima y de manera automática lo cual aumenta la cálida del producto, la

flexibilidad y a su vez la productividad.

Lo que se busca con la Automatización industrial es generar la mayor cantidad de

producto, en el menor tiempo posible, con el fin de reducir los costos y garantizar

una uniformidad en la calidad.

La Automatización Industrial es posible gracias a la unión de distintas tecnologías,

por ejemplo la instrumentación nos permite medir las variables de la materia en

sus diferentes estados, gases, sólidos y líquidos, (eso quiere decir que medimos

cosas como el volumen, el peso, la presión etc.), la olehidraulica, la neumática, los

servos y los motores son los encargados del movimiento, nos ayudan a realizar

esfuerzos físicos (mover una bomba, prensar o desplazar un objeto), los sensores

nos indican lo que está sucediendo con el proceso, donde se encuentra en un

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momento determinado y dar la señal para que siga el siguiente paso, los sistemas

de comunicación enlazan todas las partes y los

Controladores Lógicos Programables ó por sus

siglas PLC se encargan de controlar que todo

tenga una secuencia, toma decisiones de

acuerdo a una programación pre establecida,

se encarga de que el proceso cumpla con una

repetición, a esto debemos añadir otras

tecnologías como el vacío, la robótica,

telemetría y otras maneras

La Automatización Industrial la encontramos en muchos sectores de la economía,

como en la Fabricación de Alimentos, Productos Farmacéuticos, Productos

Químicos, en la Industria Grafica, Petrolera, Automotriz, Plásticos,

Telecomunicaciones entre otros, sectores en los cuales generan grandes

beneficios. No solo se aplica a maquinas o fabricación de productos, también se

aplica la gestión de procesos, de servicios, a manejo de la información, a mejorar

cualquier proceso que con lleven a un desempeño más eficiente, desde la

instalación, mantenimiento, diseño, contratación e incluso la comercialización.

Autómata programable

Un autómata programable (AP) es un sistema electrónico programable diseñado

para ser utilizado en un entorno industrial, que utiliza una memoria programable

para el almacenamiento interno de instrucciones orientadas al usuario, para

implantar unas soluciones especificas tales como funciones lógicas, secuencia,

temporización, recuento y funciones aritméticas con el fin de controlar mediante

entradas y salidas, digitales y analógicas diversos tipos de maquinas o procesos.

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Donde se utiliza?

Un autómata programable suele emplearse en procesos industriales que tengan

una o varias de las siguientes necesidades.

- Espacio reducido

- Procesos de producción periódicamente cambiantes

- Procesos secuenciales

- Maquinaria de procesos variables

- Instalaciones de procesos complejos y amplios

- Chequeo de programación centralizada de las partes del proceso

- Aplicaciones generales

- Maniobra de maquinas

- Maniobra de instalaciones

- Señalizaciones y control

Ventajas y deventajas del PLC’S

Ventajas

Control más preciso

Mayor rapidez de respuesta

Flexibilidad control de procesos

Seguridad en el proceso

Mejor monitoreo del funcionamiento

Mejor mantenimiento

Detección rápida de averias

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Posibilidad de modificaciones sin elevar costos

Mejor costo de instalacion, operación y mantenimiento

Posibilidad de gobernar varios actuadores con el mismo autómata.

Si el PLC queda pequeño para el proceso industrial puede seguir siendo

utilidad en otras maquinas o sistemas de producción.

Deventajas

Mano de obra especializada

Centralizada el proceso

Condiciones ambientales apropiadas

Mayor costo para controlar tareas muy pequeñas o sencillas

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Bibliografías.

http://isa.uniovi.es/~vsuarez/Download/Controladores%20Logicos

%20(Transparencias).pdf

http://www.uhu.es/rafael.sanchez/ingenieriamaquinas/carpetaapuntes.htm/

Trabajos%20IM%202009-10/Elena%20Barrios-Automatas

%20programables.pdf

http://automata.cps.unizar.es/Historia/Webs/la_revolucion_industrial.htm

http://es.slideshare.net/tobe2190/plc-inf-tema-111-y-112

https://www.clubensayos.com/Temas-Variados/Controladores-l

%C3%B3gicos-Sincr%C3%B3nicos-Y-Asincr%C3%B3nicos/282284.html

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