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1. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 1 1.- INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 1.1. CONCEPTOS. 1.2. TÉCNICAS DE CONTROL Y MANDO. 1.3. SISTEMAS PARA LA AUTOMATIZACIÓN. 1.4. SISTEMAS P.L.C. 1.1.- CONCEPTOS Automatismo: Sistema que permite ejecutar una o varias acciones sin intervención manual. Automatización: Aplicación de sistemas automáticos en la realización de un proceso. Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

2. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 2 Elementos de un sistema automático FUENTE DE ENERGÍA ACCIONES INTERFASE ÓRGANOS ÓRGANOS DESEADAS DE DE USUARIO MANDO/CONTROL TRABAJO ÓRGANOS ACCIONES SENSORIALES PROCESO Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

3. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 3 Acciones Actuación sobre el medio o proceso, con frecuencia son operaciones que se pueden repetir indefinidamente. Suelen ser acciones humanas susceptibles de ser sustituidas por acciones mecánica realizadas por los órganos de trabajo. Fuentes de Energía Las operaciones y movimientos de los sistemas automáticos suponen un gasto energético que ha de ser aportado por un medio externo. Suele denominarse fuente de potencia a aquélla que suministra energía a los órganos de trabajo que actúan sobre el proceso. Las funciones propias del sistema automático también necesitan de un soporte energético. Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

4. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 4 Órganos de Mando/Control Representa el sistema que decide cuando realizar las acciones, que acciones realizar, y en su caso, el valor que han de tener algunos de los parámetros que definen una acción o tarea. Órganos Sensoriales Son sistemas cuya misión consiste en captar o medir determinados valores o magnitudes durante la realización del proceso. Estos órganos proporcionan información a los órganos de mando para que estos puedan dividir consecuentemente. Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

5. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 5 1.2.- TÉCNICAS DE CONTROL Y MANDO. Procesos Continuos Las magnitudes que determinan la evolución del proceso cambian de forma continua en el tiempo. Existe una similitud entre los procesos continuos y los sistemas electrónicos analógicos. Ejemplo.- Sistema de llenado de una caldera industrial, se trata de mantener el nivel un líquido. La altura cambia de forma continua. Nivel del líquido Variable Continua Acción continua Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

6. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 6 Procesos Discretos o Discontinuos Las magnitudes que determinan la evolución del proceso cambian de forma discreta o discontinua y suelen tomar solo determinados valores. El sistema evoluciona mediante eventos. Estos procesos son también conocidos como procesos de eventos discretos. En los procesos discretos se actúa sobre objetos concretos también llamados elementos discretos. Ejemplo- Una cinta transportadora S1 S2 M1 M2 Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

7. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 7 S1 S2 M1 M2 La cinta se accionará hacia la derecha si S1 detecta la presencia de un objeto al comienzo de la misma, y se detendrá cuando S2 detecte el objeto. La cinta se accionará hacia la izquierda si S2 detecta la presencia de un objeto al comienzo de la misma, y se detendrá cuando S1 detecte el objeto. Las magnitudes que definan la evolución del proceso son: la detección del objeto al comienzo; la detección del objeto al final y la marcha o paro de los motores. Dichas magnitudes solo pueden tomar dos valores, detectado o no detectado, en marcha o parado. Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

8. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 8 Procesos por Lotes. Son procesos discretos en los que intervienen más de un elemento o pieza inicial para ser transformados en un solo producto. Regulación Automática. Mecanismos que permiten actuar durante un proceso continuo con el fin de que las magnitudes alcance un valor determinado. Cuando este valor se mantiene constante en el tiempo se dice que se está ante un problema de regulación. Cuando este valor varia en el tiempo se dice que se está ante un problema de servomecanismo. Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

9. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 9 Ejemplos.- Problema de regulación: Temperatura constante en una instalación. ºc Temperatura Variable Continua Transmisión calor Acción Continua Problema de servomecanismo: Movimiento de una cámara al seguir un objeto. Sensor visual M + Controlador Amplificador _ θ(t) Sensor Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

10. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 10 Mando de un sistema de Automatización, Control Secuencial El concepto de Automatización industrial suele aplicarse al control de procesos discretos. Los órganos de mando reciben información discreta del proceso y proporcionan ordenes discretas sobre los órganos de trabajo. Los sistemas de mando adquieren una estructura secuencial: - El proceso se divide en una serie de estados o estadíos. - Cada estado se activa y desactiva de forma secuencial. - Cada estado activo tiene asociada una serie de acciones. Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

11. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 11 En múltiples ocasiones, en el control de un proceso se ven involucradas magnitudes de naturaleza continua y magnitudes de naturaleza discreta. En estos casos es necesario aplicar estrategias tanto secunciales como de regulación. Es lo que se denomina control híbrido. Ejemplo: Nivel del líquido Variable Continua ºc Tiempo Temperatura Variable Acción Discreta Continua Transmisión calor Acción Continua Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

12. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 12 Control en Bucle Abierto Los órganos de mando o control actúan sobre el proceso de acuerdo a unos objetivos previamente establecidos. No existe transmisión de información desde el proceso a los órganos de mando. Acciones Órganos Calculadas Mando Proceso Trabajo Ejemplo - Calentar comida en el microondas. Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

13. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 13 Control en Bucle Cerrado Los sistemas de mando consideran la información recibida del proceso para modificar en función de ellas la acción a realizar. Acciones Órganos Calculadas Mando Proceso Trabajo Órganos Sensoriales Ejemplo - Cualquiera de los problemas de regulación o servocontrol. Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

14. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 14 Tipos de Control Secuencial Asíncrono La transición de estado se produce únicamente debido a los cambios en las variables del proceso. Ejemplo.- Mando de un de un motor mediante relé. V+ S1 R V- S2 R1 R2 M Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

15. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 15 Síncrono Las transiciones en las variables y en los estados se producen de forma sincronizada mediante pulsos de un reloj de frecuencia fija. Acciones Mando Órganos Calculado Proceso Trabajo Lectura Clock Sensores Ejemplo.- Procesos controlados mediante microprocesadores. Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

16. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 16 1.3.- SISTEMAS PARA LA AUTOMATIZACIÓN Sistemas de Automatización Mecánica Mecanismos habituales: Engranajes,correas de transmisión, palancas etc Ejemplos: Tornos, Fresadoras, Relojes Mecánicos etc. Sistemas de Automatización Neumática Mecanismos Habituales: Compresores, electroválvulas, émbolos etc. Ejemplos: Frenos de Ferrocarriles, máquinas de disparo neumático etc. Sistemas de Automatización Hidráulica Presenta características muy similares a los mecanismos neumáticos, solo que el mando hidráulico tiene un tiempo de respuesta inferior al mando neumático. Ejemplos: dirección de automóvil, prensas hidráulicas.... Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

17. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 17 Automatización Electrica y Electrónica Es la más extendida en la actualidad, los sistemas de actuación eléctrica son bien conocidos, motores, actuadores electromágnéticos etc.... El mando eléctrico suele implantarse mediante relés. El mando electrónico puede ser implementado mediante componentes electrónicos discretos digitales o mediante sistemas de lógica programable (FPGA). El método de automatización electrónico más extendido es el microprocesador. Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

18. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 18 Control mediante microprocesador El microprocesador permite la ejecución de un programa que se ejecuta de forma secuencial, esta secuencia se realiza de forma ciclíca ejecutando lo que se denomina bucle de control. Procesador Computador D/A Actuadores Lectura sensor 1 Lectura sensor 2 PROCESO Cálculo actuaciones Reloj Actuación 1 A/D Sensores Actuación 2 La ejecución del bucle está sincronizada por el reloj del sistema, esta estructura permite la implantación de sistemas de mando secuenciales. Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

19. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 19 1.4.- SISTEMAS PLC PLC: máquina electrónica programable por personal no informático, destinada a cumplir en un ambiente industrial y en tiempo real funciones de automatismos lógicos, combinatorios y secuenciales. Entradas Salidas 0- 24 v ( 0- 24 v) P.L.C. ( 0- 220 v) Alimentación Ordenador o Consola de Programación Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

20. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 20 Se trata de un sistema modular, con una CPU y terminales de entrada/ salida. Diagrama de bloques Memoria Programa MODULO DATOS TEMPORIZACIÓN SALIDA MEMORIA CUENTA CPU ENTRADA Ciclo de control/tratamiento PLC: - Leer entradas - Calcula salidas - Escribir salidas Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

21. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 21 Tipo de Operaciones: - Entrada / Salida - Lógicas: AND, OR - Temporizadores y cuenta: TIM, CNT - Aritméticas - Salto Memoria: - SW de explotación: (ROM) es el que se dedica a las tareas fijas del ciclo. (Leer entradas, lanzar salida, temporizar). -Memoria de programa: (EPROM /RAM): Almacena variables y asocia Entradas / Salida. -Memoria de datos: Almacena variables asociadas a las entradas/ salidas Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

22. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 22 Entrada / Salida: - Son módulos de 8/16 señales de E/S. Estos módulos traducen los valores de las señales y además aseguran aislamiento galvánico. 12 E S 12 V N A T L 24 R A 0- 5 V I 24 V 48 D D A A 48 V Ciclos de funcionamiento: Durante el funcionamiento del autómata se pueden distinguir dos fases: Chequeo Fase de Sistema Inicialización Lectura entradas Tratamiento Fase de Tratamiento Actualización salidas Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

23. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 23 *Fase de sistema - Chequeo Entrada / Salida - Chequeo de la memoria - Iniciación de temporizadores - Iniciación de Contadores *Fase de tratamiento: Pueden existir diferentes modos de activación (comienzo del ciclo) Modos de activación: - Directa: El programa se ejecuta una y otra vez de forma repetida y cíclica. - Síncrona: Periódicamente se arranca el programa. - Auto sincronizado: exige que las transiciones a la entrada generen interrupciones hacia la CPU. Así solo en cambios de la entrada se recalculan las salidas. Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

24. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 24 Gestión de Entrada / Salida Adquisición bloque, emisión bloque: Se leen todas las entrada a la vez y luego se escriben todas las salidas a la vez. Adquisición bloque, emisión directa: Se leen todas las entrada y las salidas se van actualizando a medida que se calculan (no necesitan reservar memoria para los datos de salida, ya que se escribe directamente). Adquisición directa, emisión directa: Se realizan las lecturas se calculan las ecuaciones y se actualizan las salidas de forma individual Los autómatas suelen tener un Watchdog que si no es reseteado antes de cierto tiempo genera una interrupción. Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

25. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 25 Programación Se realiza mediante una consola de programación o mediante un ordenador. Existen varios lenguajes de programación: * RLL (Relés Ladder Logic). Es un lenguaje gráfico mediante una pantalla. BOBINA DE CONTACTO CONTACTO RELE ABIERTO CERRADO 200 E 001 Salida 200 200 E 002 0 200 = 0 200 ⋅ E 001 + E 002 200 E 002 201 0 201 = 0 200 ⋅ E 001 Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

26. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 26 * ENSAMBLADOR: Se dan instrucciones básicas al autómata. LD 200 AND 001 OR 002 OUT 200 END * LENGUAJES ALTO NIVEL: “GRAFCET” que permiten Puertas lógicas Ecuaciones Lógicas Acciones concurrentes Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

27. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 27 AUTOMATAS EN RED Actualmente se entiende a introducir los autómatas en redes de comunicaciones. También existen autómatas modulares que se amplían añadiendo módulos. Buses de Campo Bus AS-I.- Sistema de transmisión de datos y ordenes para sensores y actuadores. Profibus.- Permite interconexión en red de autómatas, establecer distintas jerarquías maestro-esclavo, supervisión de procesos. etc.topología en bus. Interbus.- Sistema abierto, con topología en anillo, permite intercambio de informaciones entra dispositivos de distintos fabricantes. Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

28. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 28 1.5.- SIMATIC s7-200 Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

29. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 29 Entradas y Salidas Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

30. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 30 1.5.1.- Memoria de la CPU: tipos de datos y direccionamiento La memoria de datos está estructurada en dos areas distintas, Area de datos y área de Objetos. Se puede acceder a los datos de diversas áreas de memoria de la CPU en formato de byte, palabra o palabra doble. Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

31. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 31 Para acceder a un bit en un área de memoria es preciso indicar la dirección del mismo, la cual está formada por un identificador de área, la dirección del byte y el número del bit. Ejemplo: La figura muestra : I3.4 (I=entrada , 3=byte 3 4=bit 4) Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

32. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 32 La dirección de un byte, de una palabra o de una palabra doble de datos en la memoria de la CPU se indica de forma similar a la dirección de un bit. Esta última está formada por un identificador de área, el tamaño de los datos y la dirección inicial del valor del byte Ejemplo: Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

33. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 33 Direccionamiento de la imagen del proceso de las entradas (I) Bit I [direcc. del byte].[direcc. del bit]I0.1 Byte, palabra, palabra doble I [tamaño][direcc. del byte inicial] IB4 Direccionamiento de la imagen del proceso de las salidas (Q) Bit Q [direcc. del byte].[direcc. del bit]Q1.1 Byte, palabra, palabra doble Q [tamaño][direcc. del byte inicial] QB5 Direccionamiento de la memoria de variables (V) Bit V [direcc. del byte].[direcc. del bit]V10.2 Byte,palabra,palabra doble V[tamaño][direcc. del byte inicial] VW100 Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

34. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 34 Direccionamiento del área de marcas (M) Bit M [direcc. del byte].[direcc. del bit]M26.7 Byte, palabra,palabra doble M [tamaño][direcc. del byte inicial] MD20 Direccionamiento de las marcas especiales (SM) Bit SM [direcc. del byte].[direcc. del bit]M0.1 Byte, palabra, palabra doble SM[tamaño][direcc. del byte inicial] SMB86 Direccionamiento del área de temporizadores (T) Dos variables asociadas a los temporizadores: •Valor actual •Bit del temporizador (bit T) Se accede utilizando: T + número del temporizador. Dependiendo de la operación utilizada, se accede al valor o al bit del temporizador. Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

35. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 35 Direccionamiento del área de contadores (C) Dos variables asociadas a los contadores: •Valor actua. •Bit del contador (bit C) Se accede utilizando la dirección del contador (C + número del contador).Dependiendo de la operación utilizada, se accede al valor o al bit del contador. Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

36. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 36 TIPOS DE CONTACTOS (lectura de entradas) TIPOS DE BOBINAS (escritura salidas) Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

37. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 37 MARCAS ESPECIALES PROGRAMACIÓN Q0,1 M0.1 () Activación de salida 1 si hay paso de corriente en la entrada 0.1 Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

38. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 1 1.- INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 1.1. CONCEPTOS. 1.2. TÉCNICAS DE CONTROL Y MANDO. 1.3. SISTEMAS PARA LA AUTOMATIZACIÓN. 1.4. SISTEMAS P.L.C. 1.1.- CONCEPTOS Automatismo: Sistema que permite ejecutar una o varias acciones sin intervención manual. Automatización: Aplicación de sistemas automáticos en la realización de un proceso. Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

39. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 2 Elementos de un sistema automático FUENTE DE ENERGÍA ACCIONES INTERFASE ÓRGANOS ÓRGANOS DESEADAS DE DE USUARIO MANDO/CONTROL TRABAJO ÓRGANOS ACCIONES SENSORIALES PROCESO Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

40. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 3 Acciones Actuación sobre el medio o proceso, con frecuencia son operaciones que se pueden repetir indefinidamente. Suelen ser acciones humanas susceptibles de ser sustituidas por acciones mecánica realizadas por los órganos de trabajo. Fuentes de Energía Las operaciones y movimientos de los sistemas automáticos suponen un gasto energético que ha de ser aportado por un medio externo. Suele denominarse fuente de potencia a aquélla que suministra energía a los órganos de trabajo que actúan sobre el proceso. Las funciones propias del sistema automático también necesitan de un soporte energético. Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

41. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 4 Órganos de Mando/Control Representa el sistema que decide cuando realizar las acciones, que acciones realizar, y en su caso, el valor que han de tener algunos de los parámetros que definen una acción o tarea. Órganos Sensoriales Son sistemas cuya misión consiste en captar o medir determinados valores o magnitudes durante la realización del proceso. Estos órganos proporcionan información a los órganos de mando para que estos puedan dividir consecuentemente. Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

42. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 5 1.2.- TÉCNICAS DE CONTROL Y MANDO. Procesos Continuos Las magnitudes que determinan la evolución del proceso cambian de forma continua en el tiempo. Existe una similitud entre los procesos continuos y los sistemas electrónicos analógicos. Ejemplo.- Sistema de llenado de una caldera industrial, se trata de mantener el nivel un líquido. La altura cambia de forma continua. Nivel del líquido Variable Continua Acción continua Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

43. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 6 Procesos Discretos o Discontinuos Las magnitudes que determinan la evolución del proceso cambian de forma discreta o discontinua y suelen tomar solo determinados valores. El sistema evoluciona mediante eventos. Estos procesos son también conocidos como procesos de eventos discretos. En los procesos discretos se actúa sobre objetos concretos también llamados elementos discretos. Ejemplo- Una cinta transportadora S1 S2 M1 M2 Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

44. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 7 S1 S2 M1 M2 La cinta se accionará hacia la derecha si S1 detecta la presencia de un objeto al comienzo de la misma, y se detendrá cuando S2 detecte el objeto. La cinta se accionará hacia la izquierda si S2 detecta la presencia de un objeto al comienzo de la misma, y se detendrá cuando S1 detecte el objeto. Las magnitudes que definan la evolución del proceso son: la detección del objeto al comienzo; la detección del objeto al final y la marcha o paro de los motores. Dichas magnitudes solo pueden tomar dos valores, detectado o no detectado, en marcha o parado. Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

45. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 8 Procesos por Lotes. Son procesos discretos en los que intervienen más de un elemento o pieza inicial para ser transformados en un solo producto. Regulación Automática. Mecanismos que permiten actuar durante un proceso continuo con el fin de que las magnitudes alcance un valor determinado. Cuando este valor se mantiene constante en el tiempo se dice que se está ante un problema de regulación. Cuando este valor varia en el tiempo se dice que se está ante un problema de servomecanismo. Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

46. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 9 Ejemplos.- Problema de regulación: Temperatura constante en una instalación. ºc Temperatura Variable Continua Transmisión calor Acción Continua Problema de servomecanismo: Movimiento de una cámara al seguir un objeto. Sensor visual M + Controlador Amplificador _ θ(t) Sensor Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

47. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 10 Mando de un sistema de Automatización, Control Secuencial El concepto de Automatización industrial suele aplicarse al control de procesos discretos. Los órganos de mando reciben información discreta del proceso y proporcionan ordenes discretas sobre los órganos de trabajo. Los sistemas de mando adquieren una estructura secuencial: - El proceso se divide en una serie de estados o estadíos. - Cada estado se activa y desactiva de forma secuencial. - Cada estado activo tiene asociada una serie de acciones. Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

48. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 11 En múltiples ocasiones, en el control de un proceso se ven involucradas magnitudes de naturaleza continua y magnitudes de naturaleza discreta. En estos casos es necesario aplicar estrategias tanto secunciales como de regulación. Es lo que se denomina control híbrido. Ejemplo: Nivel del líquido Variable Continua ºc Tiempo Temperatura Variable Acción Discreta Continua Transmisión calor Acción Continua Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

49. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 12 Control en Bucle Abierto Los órganos de mando o control actúan sobre el proceso de acuerdo a unos objetivos previamente establecidos. No existe transmisión de información desde el proceso a los órganos de mando. Acciones Órganos Calculadas Mando Proceso Trabajo Ejemplo - Calentar comida en el microondas. Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

50. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 13 Control en Bucle Cerrado Los sistemas de mando consideran la información recibida del proceso para modificar en función de ellas la acción a realizar. Acciones Órganos Calculadas Mando Proceso Trabajo Órganos Sensoriales Ejemplo - Cualquiera de los problemas de regulación o servocontrol. Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

51. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 14 Tipos de Control Secuencial Asíncrono La transición de estado se produce únicamente debido a los cambios en las variables del proceso. Ejemplo.- Mando de un de un motor mediante relé. V+ S1 R V- S2 R1 R2 M Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

52. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 15 Síncrono Las transiciones en las variables y en los estados se producen de forma sincronizada mediante pulsos de un reloj de frecuencia fija. Acciones Mando Órganos Calculado Proceso Trabajo Lectura Clock Sensores Ejemplo.- Procesos controlados mediante microprocesadores. Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

53. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 16 1.3.- SISTEMAS PARA LA AUTOMATIZACIÓN Sistemas de Automatización Mecánica Mecanismos habituales: Engranajes,correas de transmisión, palancas etc Ejemplos: Tornos, Fresadoras, Relojes Mecánicos etc. Sistemas de Automatización Neumática Mecanismos Habituales: Compresores, electroválvulas, émbolos etc. Ejemplos: Frenos de Ferrocarriles, máquinas de disparo neumático etc. Sistemas de Automatización Hidráulica Presenta características muy similares a los mecanismos neumáticos, solo que el mando hidráulico tiene un tiempo de respuesta inferior al mando neumático. Ejemplos: dirección de automóvil, prensas hidráulicas.... Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

54. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 17 Automatización Electrica y Electrónica Es la más extendida en la actualidad, los sistemas de actuación eléctrica son bien conocidos, motores, actuadores electromágnéticos etc.... El mando eléctrico suele implantarse mediante relés. El mando electrónico puede ser implementado mediante componentes electrónicos discretos digitales o mediante sistemas de lógica programable (FPGA). El método de automatización electrónico más extendido es el microprocesador. Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

55. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 18 Control mediante microprocesador El microprocesador permite la ejecución de un programa que se ejecuta de forma secuencial, esta secuencia se realiza de forma ciclíca ejecutando lo que se denomina bucle de control. Procesador Computador D/A Actuadores Lectura sensor 1 Lectura sensor 2 PROCESO Cálculo actuaciones Reloj Actuación 1 A/D Sensores Actuación 2 La ejecución del bucle está sincronizada por el reloj del sistema, esta estructura permite la implantación de sistemas de mando secuenciales. Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

56. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 19 1.4.- SISTEMAS PLC PLC: máquina electrónica programable por personal no informático, destinada a cumplir en un ambiente industrial y en tiempo real funciones de automatismos lógicos, combinatorios y secuenciales. Entradas Salidas 0- 24 v ( 0- 24 v) P.L.C. ( 0- 220 v) Alimentación Ordenador o Consola de Programación Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

57. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 20 Se trata de un sistema modular, con una CPU y terminales de entrada/ salida. Diagrama de bloques Memoria Programa MODULO DATOS TEMPORIZACIÓN SALIDA MEMORIA CUENTA CPU ENTRADA Ciclo de control/tratamiento PLC: - Leer entradas - Calcula salidas - Escribir salidas Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

58. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 21 Tipo de Operaciones: - Entrada / Salida - Lógicas: AND, OR - Temporizadores y cuenta: TIM, CNT - Aritméticas - Salto Memoria: - SW de explotación: (ROM) es el que se dedica a las tareas fijas del ciclo. (Leer entradas, lanzar salida, temporizar). -Memoria de programa: (EPROM /RAM): Almacena variables y asocia Entradas / Salida. -Memoria de datos: Almacena variables asociadas a las entradas/ salidas Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

59. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 22 Entrada / Salida: - Son módulos de 8/16 señales de E/S. Estos módulos traducen los valores de las señales y además aseguran aislamiento galvánico. 12 E S 12 V N A T L 24 R A 0- 5 V I 24 V 48 D D A A 48 V Ciclos de funcionamiento: Durante el funcionamiento del autómata se pueden distinguir dos fases: Chequeo Fase de Sistema Inicialización Lectura entradas Tratamiento Fase de Tratamiento Actualización salidas Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

60. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 23 *Fase de sistema - Chequeo Entrada / Salida - Chequeo de la memoria - Iniciación de temporizadores - Iniciación de Contadores *Fase de tratamiento: Pueden existir diferentes modos de activación (comienzo del ciclo) Modos de activación: - Directa: El programa se ejecuta una y otra vez de forma repetida y cíclica. - Síncrona: Periódicamente se arranca el programa. - Auto sincronizado: exige que las transiciones a la entrada generen interrupciones hacia la CPU. Así solo en cambios de la entrada se recalculan las salidas. Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

61. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 24 Gestión de Entrada / Salida Adquisición bloque, emisión bloque: Se leen todas las entrada a la vez y luego se escriben todas las salidas a la vez. Adquisición bloque, emisión directa: Se leen todas las entrada y las salidas se van actualizando a medida que se calculan (no necesitan reservar memoria para los datos de salida, ya que se escribe directamente). Adquisición directa, emisión directa: Se realizan las lecturas se calculan las ecuaciones y se actualizan las salidas de forma individual Los autómatas suelen tener un Watchdog que si no es reseteado antes de cierto tiempo genera una interrupción. Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

62. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 25 Programación Se realiza mediante una consola de programación o mediante un ordenador. Existen varios lenguajes de programación: * RLL (Relés Ladder Logic). Es un lenguaje gráfico mediante una pantalla. BOBINA DE CONTACTO CONTACTO RELE ABIERTO CERRADO 200 E 001 Salida 200 200 E 002 0 200 = 0 200 ⋅ E 001 + E 002 200 E 002 201 0 201 = 0 200 ⋅ E 001 Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

63. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 26 * ENSAMBLADOR: Se dan instrucciones básicas al autómata. LD 200 AND 001 OR 002 OUT 200 END * LENGUAJES ALTO NIVEL: “GRAFCET” que permiten Puertas lógicas Ecuaciones Lógicas Acciones concurrentes Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

64. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 27 AUTOMATAS EN RED Actualmente se entiende a introducir los autómatas en redes de comunicaciones. También existen autómatas modulares que se amplían añadiendo módulos. Buses de Campo Bus AS-I.- Sistema de transmisión de datos y ordenes para sensores y actuadores. Profibus.- Permite interconexión en red de autómatas, establecer distintas jerarquías maestro-esclavo, supervisión de procesos. etc.topología en bus. Interbus.- Sistema abierto, con topología en anillo, permite intercambio de informaciones entra dispositivos de distintos fabricantes. Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

65. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 28 1.5.- SIMATIC s7-200 Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

66. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 29 Entradas y Salidas Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

67. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 30 1.5.1.- Memoria de la CPU: tipos de datos y direccionamiento La memoria de datos está estructurada en dos areas distintas, Area de datos y área de Objetos. Se puede acceder a los datos de diversas áreas de memoria de la CPU en formato de byte, palabra o palabra doble. Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

68. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 31 Para acceder a un bit en un área de memoria es preciso indicar la dirección del mismo, la cual está formada por un identificador de área, la dirección del byte y el número del bit. Ejemplo: La figura muestra : I3.4 (I=entrada , 3=byte 3 4=bit 4) Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

69. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 32 La dirección de un byte, de una palabra o de una palabra doble de datos en la memoria de la CPU se indica de forma similar a la dirección de un bit. Esta última está formada por un identificador de área, el tamaño de los datos y la dirección inicial del valor del byte Ejemplo: Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

70. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 33 Direccionamiento de la imagen del proceso de las entradas (I) Bit I [direcc. del byte].[direcc. del bit]I0.1 Byte, palabra, palabra doble I [tamaño][direcc. del byte inicial] IB4 Direccionamiento de la imagen del proceso de las salidas (Q) Bit Q [direcc. del byte].[direcc. del bit]Q1.1 Byte, palabra, palabra doble Q [tamaño][direcc. del byte inicial] QB5 Direccionamiento de la memoria de variables (V) Bit V [direcc. del byte].[direcc. del bit]V10.2 Byte,palabra,palabra doble V[tamaño][direcc. del byte inicial] VW100 Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

71. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 34 Direccionamiento del área de marcas (M) Bit M [direcc. del byte].[direcc. del bit]M26.7 Byte, palabra,palabra doble M [tamaño][direcc. del byte inicial] MD20 Direccionamiento de las marcas especiales (SM) Bit SM [direcc. del byte].[direcc. del bit]M0.1 Byte, palabra, palabra doble SM[tamaño][direcc. del byte inicial] SMB86 Direccionamiento del área de temporizadores (T) Dos variables asociadas a los temporizadores: •Valor actual •Bit del temporizador (bit T) Se accede utilizando: T + número del temporizador. Dependiendo de la operación utilizada, se accede al valor o al bit del temporizador. Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

72. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 35 Direccionamiento del área de contadores (C) Dos variables asociadas a los contadores: •Valor actua. •Bit del contador (bit C) Se accede utilizando la dirección del contador (C + número del contador).Dependiendo de la operación utilizada, se accede al valor o al bit del contador. Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

73. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 36 TIPOS DE CONTACTOS (lectura de entradas) TIPOS DE BOBINAS (escritura salidas) Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

74. Automatización Industrial INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN 37 MARCAS ESPECIALES PROGRAMACIÓN Q0,1 M0.1 () Activación de salida 1 si hay paso de corriente en la entrada 0.1 Dpto. de Ingenieria Electrónica, de Sistemas Informáticos y Automática Universidad de Huelva

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