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Tema 1. Introducción a la automatización
y el control.
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Contenido
1. Introducción
2. Evolución histórica
3. Arquitectura y componentes
4. Tipos de control
5. Etapas en la automatización
6. Ejemplos
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Introducción
Definición: Automatización (Definición Real Academia Española.):
1. f. Acción y efecto de automatizar.
Automatizar (D.R.A.E.):
1. tr. Convertir ciertos movimientos corporales en movimientos
automáticos o indeliberados.
2. tr. Aplicar la automática a un proceso, a un dispositivo, etc.
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Introducción
Definición: Automático, a (D.R.A.E.):
1. adj. Perteneciente o relativo al autómata.
2. adj. Dicho de un mecanismo: Que funciona en todo o en parte
por sí solo. U. t. c. s.
3. adj. Que sigue a determinadas circunstancias de un modo inmediato y
la mayoría de las veces indefectible. Después de su mala gestión, el
cese fue automático
4. adj. Maquinal o indeliberado.
5. m. Especie de corchete que se cierra sujetando el macho con los
dientes de la hembra, que actúan como un resorte.
6. f. Ciencia que trata de sustituir en un proceso el operador
humano por dispositivos mecánicos o electrónicos.
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Introducción
Definición: Autómata (D.R.A.E.):
1. m. Instrumento o aparato que encierra dentro de sí el mecanismo
que le imprime determinados movimientos.
2. m. Máquina que imita la figura y los movimientos de un ser animado.
3. m. Persona estúpida o excesivamente débil, que se deja dirigir por
otra.
Automatización, para esta asignatura:
Sistema capaz de ejecutar acciones previamente establecidas en
espacio y tiempo sin necesidad de intervención humana.
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Introducción
¿Para qué y por qué automatizar? Mejorar rendimiento en procesos repetitivos
Semáforos, apertura de puertas, clasificación de objetos,…
Mejorar la cadencia y control de la producción
Mayor velocidad y control de calidad
Producción continuada
Mejorar la calidad en el trabajo industrial y la vida cotidiana
Frente a ambientes agresivos y hostiles para el ser humano
Frente a tareas repetitivas y poco estimuladoras
Frente a tareas que implican desgaste físico importante
Realizar procesos difícilmente controlables de forma manual
Procesos muy rápidos y complejos
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Contenido
1. Introducción
2. Evolución histórica
3. Arquitectura y componentes
4. Tipos de control
5. Etapas en la automatización
6. Ejemplos
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Evolución histórica
Automatización en la antigüedad: Tecnologías mecánicas:
Mecanismo para la apertura automática de las puertas del templo Herón, s. I.
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Evolución histórica
Automatización en la antigüedad: Tecnologías mecánicas:
Molinos de viento, Herón s. I., Persas s.VII, La Mancha (1575-…),…
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Evolución histórica
Automatización en la antigüedad: Tecnologías mecánicas:
Máquina de vapor de Watt (1819)
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Evolución histórica
Automatización en la antigüedad: Tecnologías mecánicas:
Regulador de Watt
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Evolución histórica
Automatización en la antigüedad: Tecnologías mecánicas:
Piano automático de M. Fourneaux (1863)
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Evolución histórica
Automatización en el siglo XIX: Tecnologías eléctricas:
Thomas A. Edison (1879)
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Evolución histórica
Automatización en la actualidad: Desarrollo de la electrónica a principios del siglo XX
Desarrollo de los semiconductores (a partir de los años 50)
Desarrollo de los autómatas programables (a partir de los años 60)
Desarrollo de los microprocesadores (a partir de los años 70)
Actualidad: Gran variedad de autómatas
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.
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Evolución histórica
Automatización, tendencias actuales: Evolución continua de los sistemas de comunicación:
Redes de autómatas.
CIM: producción integraday controlada por ordenador con múltiples
autómatas.
Redes de sensores/actuadores conectadas a los autómatas (AS-interface).
Múltiples estándares de comunicación (Profibus, ethernet industrial, …)
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Contenido
1. Introducción
2. Evolución histórica
3. Arquitectura y componentes
4. Tipos de control
5. Etapas en la automatización
6. Ejemplos
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Arquitectura y componentes
Parte operativa:
• Accionamientos
• Detectores
Sistema de control
Sist. Interacción y monitorización:
• Botoneras
• SCADA
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Arquitectura y componentes
Sistema de interacción y monitorización: Interacción del operador humano
Monitorización
Supervisión
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Arquitectura y componentes
Sistema de control: Tecnologías cableadas
Tecnologías mecánicas, neumáticas e hidráulicas
Sistemas electrónicos combinacionales y secuenciales
Relés y contactores
Tecnologías programadas
Autómatas programables
PC’s industriales
Sistemas empotrados
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ESQUEMA GENERAL DE UN SISTEMA AUTOMATIZADO (I)
Arquitectura y componentes
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ESQUEMA GENERAL DE UN SISTEMA AUTOMATIZADO (I)
Arquitectura y componentes
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Arquitectura y componentes
ESQUEMA GENERAL DE UN SISTEMA AUTOMATIZADO (II)
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Arquitectura y componentes
CONTROL EN LAZO CERRADO
ESQUEMA GENERAL DE UN SISTEMA AUTOMATIZADO (III)
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ESQUEMA GENERAL DE UN SISTEMA AUTOMATIZADO (IV)
Parte operativa
(planta o proceso) Parte de Mando
(control)
Preaccionadores Accionadores
Captadores
Supervisión
Arquitectura y componentes
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Control Parte operativa
• Simuladores E/S
• Maquetas
• Simuladores
Supervisión
• Panel de mando
• PC+SCADA • Lógica cableada • PLC´s • PC+Tarjeta E/S •Microcontroladores • Reg. Digitales • Etc...
Esquema general de un Sistema Automatizado (V)
Arquitectura y componentes
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Nivel de
SUPERVISIÓN
ó
Dialogo
Hombre-Máquina
Unidad
de
Control Consignas
Información
elaborada
sobre el
funcionamiento
del S.A.
Pre-
accionadores
Órdenes o
Acciones
de Control
Accionadores
Captadores
Máquina
o
Proceso
Parte de Mando Parte Operativa
Información
sobre el
proceso
Trabajo
ESQUEMA GENERAL DE UN SISTEMA AUTOMATIZADO (VI)
Arquitectura y componentes
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Arquitectura
Parte operativa: Sensores:
proximidad
posición lineal o angular
presencia
velocidad
fuerza, par y presión
temperatura
caudal
Nivel
Etc.
Accionamientos
eléctricos
hidráulicos
neumáticos
térmicos
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Contenido
1. Introducción
2. Evolución histórica
3. Arquitectura y componentes
4. Tipos de control
5. Etapas en la automatización
6. Ejemplos
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Tipos de control
Sistema de control en bucle abierto:
Planta o proceso
Sistema de interacción
Sistema de control
Parte operativa
Solo accionamientos
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Tipos de control
Sistema de control en bucle cerrado:
Planta o proceso
Sistema de interacción
Sistema de control
Parte operativa
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Tipos de control
Esquema general:
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Tipos de control
Tipos de señales: Analógicas:
Señales continuas
Se muestrean y digitalizan para ser tratadas
Lógicas:
Señales de tipo binario, codificadas como 0 o 1, bit.
Digitales:
Agrupación de señales binarias
Byte
16 bit
….
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Tipos de control
Señales de E/S:
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Contenido
1. Introducción
2. Evolución histórica
3. Arquitectura y componentes
4. Tipos de control
5. Etapas en la automatización
6. Ejemplos
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Etapas en la automatización
Especificación: Conocer la planta o proceso:
Estudio y definición de necesidades
Estudio y definición de variables a controlar
Diseño: Elección de sensores y accionamientos.
Algoritmos y leyes de control
Simulación
Diseño e implementación de los equipos (hardware y software)
Implantación
Pruebas
Explotación
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Etapas en la automatización
Disciplinas involucradas: Tecnología mecánica, neumática e hidráulica
Tecnología eléctrica
Tecnología electrónica
Teoría de control
Robótica
Sensores
Programación
Comunicaciones
Lógica
Otros:
Procesos químicos
Procesos biológicos
Procesos económicos
Procesos termicos
Etc.
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Contenido
1. Introducción
2. Evolución histórica
3. Arquitectura y componentes
4. Tipos de control
5. Etapas en la automatización
6. Ejemplos
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Ejemplos
¿Ejemplos? Revisar/pensar un poco y encontraras de todo
tipo….
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Sistema Automático de control Secuencial
V1
FCI
V2
Pieza
FCS
FCB
MS
MBR
AUTOMA-
TISMO
FCS
FCI
FCD
FCD
MS
MBR
MB
V1
V2
PARTE DE MANDO
PARTE OPERATIVA
FCB
MB
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Esquema típico de una Automatización Industrial
Regulador Industrial
PID (Ej: DR-20)
Control de Procesos Continuos
sensor de
temperatura
resistencia
Periferia
distribuida Nivel de Supervisión: - Comp. de proceso
- Monitorización
- Interfase hombre-maquina
Control de
Procesos
Discretos
válvula
sensores
nivel
proce
so
micro
Alg. Control
DA
AD
Bus de campo
Bus de campo
Periferia
distribuida
Periferia
distribuida
interfase
Proceso
continuo
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© Grupo de Automática, Robótica y Visión Artificial
http://www.aurova.ua.es
Fuentes:
• página web de la asignatura Sistemas Automáticos (ISA uniovi)
(http://isa.uniovi.es/ISAwiki/index.php/Sistemas_Automáticos)
• página web de la asignatura Automatización Industrial (ICAI)
(http://www.dea.icai.upco.es/jarm/Asignaturas/AutomatizacionIndustrial_3itiei/transparencias/1intro.pdf)