AUTOMATAS PROGRAMABLES
Ingeniería de Maquinas
5º Ingeniero Industrial
Félix Moya Martínez
David Álvarez Tyers
INDICE
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Introducción.
Objetivos de la automatización.
Las funciones de la automatización.
Tipos de procesos industriales.
Estructura de los autómatas.
Estructura de los sistemas automatizados.
Sensores y captadores.
Accionadores.
1. Introducción.
Historia:


1968: Procesador cableado sustituye a relés.
Década de los setenta
 Incorporación de elementos hombre-máquina.
 Manipulaciones de datos
 Operaciones aritméticas
 Comunicaciones (ordenador)
 Incremento de memoria
 E/S remotas
 Instrucciones más potentes
 Desarrollo de comunicaciones con dispositivos
1. Introducción



Década de los ochenta: Avance de la tecnología µP
 Alta velocidad de respuesta, más lenguajes
 Reducción de dimensiones
 Módulos inteligentes, autodiagnóstico
Década de los noventa:
 Buses de campo abiertos
 Utilización de tecnología de ordenador: PCMCIA /ETHERNET
 Conceptos Smart Factory
 Plug & Play / Down sizing / Easy to use
Actualidad:


Extensión de los controles vía Internet.
Altas cotas de estandarización.
1. Introducción.
Definiciones:




Automatización: "Conjunto de procedimientos que
tienden a reducir o suprimir la intervención humana en
los procesos de producción".
Automática: "Ciencia que trata de sustituir en un
proceso el operador humano por dispositivos mecánicos o
electrónicos"
Automatizar: "Aplicar la automática a un proceso, a un
dispositivo, etc."
Automatismo: "Dispositivo cuyo funcionamiento no requiere
la intervención del hombre".
1. Introducción.
El autómata programable PLC (Programable Logic Controler), es
el equipo que en un sistema automático nos permite elaborar y
modificar las funciones que tradicionalmente se han realizado
con relés, contactores, temporizadores, etc.
Según la Comisión Internacional Electrotecnia, 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 específicas 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 máquinas o procesos.
2. Objetivos de la automatización.
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

La Competitividad: Exige la búsqueda de costes más bajos
para el producto, por medio de la reducción de los gastos de
mano de obra, ahorro de material, economizar energía, etc.
La Seguridad: La supresión de los trabajos peligrosos o
pesados por parte del hombre, permite la mejora de las
condiciones de trabajo, y el ennoblecimiento del mismo.
La Calidad: "Errar es humano". Al limitar el factor humano en
la realización del producto, conseguiremos un mejor acabado
para el mismo, y una calidad relativamente constante.
2. Objetivos de la automatización.
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

Disponibilidad del producto: Mejorando la disponibilidad de
los productos, pudiendo proveer las cantidades necesarias en el
momento preciso.
La Flexibilidad de la herramienta: Esto es, poder modificar
de forma sencilla y rápida los medios de los que disponemos
para la fabricación de distintos productos o para modificar el
proceso de elaboración.
Evitar las limitaciones humanas: Realizando operaciones
imposibles de controlar intelectual o manualmente.
3. Las funciones de la automatización.
 Adquisición de datos.
Un conjunto de sensores traducen las constantes físicas a
valores eléctricos. Informan al autómata del mundo que le
rodea.
 Procesado de los datos.
Según el valor de esos datos, y teniendo en cuenta los
algoritmos programados, el sistema tomara decisiones.
 Ejecución de funciones. Ejecutar lo decidido mediante algún
actuador que sea capaz de sustituir el trabajo manual,
dependiendo de la información de entrada.
4. Tipos de procesos industriales.
Los procesos industriales pueden ser de dos tipos básicos, en
función de su evolución con el tiempo. Estos dos tipos básicos
son: los procesos continuos y los procesos discretos.
Procesos Continuos: Los valores del proceso se recogen
continuamente para poder compararlos con el valor de
referencia o consigna, y variar las salidas del proceso también
de forma continua. Las variables empleadas en el proceso y el
sistema de control son de tipo analógico, por ejemplo presiones
temperaturas, volumen, etc.
Procesos Discretos: La recogida de valores del proceso sólo
se efectúa en instantes muy puntuales. Los valores de proceso
son conocidos por el sistema de control sólo en instantes
discretos (determinados) de tiempo. Las variables empleadas en
el proceso y el sistema de control son de tipo todo-nada.
5. Estructura de los Autómatas.
CPU
Memoria
Alimentación
Entradas
Periféricos
Captadores
Unidad de
programación
Captadores
Sección de
entradas
Salidas
Alimentación
Unidad de alimentación
CPU
Actuadores
Sección de
salidas
Interfaces
Consola de
programación
Dispositivos
periféricos
Actuadores
5. Estructura de los Autómatas.
CPU: La unidad central de procesamiento, CPU (por sus siglas del
inglés Central Processing Unit), o, simplemente, el procesador, es
el componente en una computadora digital que interpreta las
instrucciones y procesa los datos contenidos en los programas de
computadora.
Memoria: También llamada almacenamiento y se refiere a los
componentes de una computadora, dispositivos y medios de
almacenamiento que retienen datos informáticos durante algún
intervalo de tiempo. Las memorias de computadora proporcionan
unas de las principales funciones de la computación moderna, la
retención o almacenamiento de información.
5. Estructura de los Autómatas.
Entrada/Salida: También abreviado E/S o I/O (del original en
inglés input/output), es la colección de interfaces que usan las
distintas unidades funcionales (subsistemas) de un sistema de
procesamiento de información para comunicarse unas con otras,
o las señales (información) enviadas a través de esas interfaces.
Las entradas son las señales recibidas por la unidad, mientras
que las salidas son las señales enviadas por ésta.
Fuente de alimentación: Es un dispositivo que convierte la
tensión alterna de la red de suministro, en una o varias
tensiones, prácticamente continuas, que alimentan los distintos
circuitos del autómata, así como los distintos transductores y
sensores.
5. Estructura de los Autómatas.
Captador: Un captador o transductor es un dispositivo capaz de
transformar o convertir un determinado tipo de energía de
entrada, en otra de diferente a la salida. El nombre del
transductor ya nos indica cual es la transformación que realiza
(p.e. electromecánica, transforma una señal eléctrica en
mecánica o viceversa), aunque no necesariamente la dirección
de la misma.
Actuadores: Son dispositivos capaces de generar una fuerza a
partir de líquidos, de energía eléctrica y gaseosa. El actuador
recibe la orden de un regulador o controlador y da una salida
necesaria para activar a un elemento final de control como lo
son las válvulas. Existen tres tipos de actuadores: Hidráulicos,
Neumáticos y Eléctricos.
6. Estructura de los sistemas automatizados.
Podemos desglosar los sistemas automatizados en dos partes bien
diferenciadas, la Parte Operativa (P.O.), y la Parte de Mando (P.M.).
6. Estructura de los sistemas automatizados.
Parte Operativa: Engloba la parte de sistema que opera
sobre la máquina y el producto.
En general comprende lo siguiente:
 Útiles y medios diversos que se aplican en el proceso de
fabricación, como pueden ser moldes, útiles de estampar,
herramientas de corte, bombas, prensas, etc.
 Accionadores destinados a mover el proceso automatizado,
como un motor eléctrico para accionar una bomba, un
cilindro hidráulico para cerrar un molde, etc...
Parte de Mando: Como su propio nombre indica, es la que
manda o envía las órdenes hacia la Parte Operativa y
recibe las señales de retorno para coordinar sus acciones
(normalmente se trata de un control en lazo cerrado).
7. Sensores y captadores.
Los sensores desarrollan una serie de funciones de vital
importancia en las instalaciones automatizadas:

Seguimiento del ciclo de funcionamiento, para facilitar la
sincronización de las distintas fases operativas del mismo.

Reconocimiento de piezas para informar al sistema de control.

Vigilancia de la marcha del proceso en tiempo real al sistema de
control de cualquier emergencia o situación anómala.

Vigilancia de la apertura de las defensas de maquinas,
instalaciones, etc. cuando exista la posibilidad de que se
ocasionen accidentes. En esencia, detectar situaciones de
peligro para el personal, e incrementar la seguridad de las
instalaciones.
7. Sensores y captadores.
Finales de carrera y micro-interruptores.
7. Sensores y captadores.
Termostatos.
Abierto
Cerrado
7. Sensores y captadores.
Presostatos.
7. Sensores y captadores.
Sensores de proximidad magnéticos.
7. Sensores y captadores.
Sensores de proximidad inductivos.
7. Sensores y captadores.
Sensores de proximidad capacitivos.
7. Sensores y captadores.
Sensores ópticos.
7. Sensores y captadores.
Sensores de ultrasonidos.
8. Accionadores.
Los accionadores son los elementos destinados a mover el proceso
automatizado. En definitiva proporcionan al proceso la fuerza motriz
para, por ejemplo, mover una bomba, cerrar un molde, etc.
Eléctricos: Los accionadores eléctricos
utilizan directamente la energía eléctrica
distribuida en las maquinas y toman
diferentes formas: motores, resistencias
de calentamiento, electroimanes, etc.
8. Accionadores.
Neumáticos: El trabajo realizado por un actuador neumático puede
ser lineal o rotativo. El movimiento lineal se obtiene por cilindros
de embolo (estos también proporcionan movimiento rotativo con
variedad de ángulos por medio de actuadores del tipo piñóncremallera). También encontramos actuadores neumáticos de
rotación continua (motores neumáticos).
8. Accionadores.
Hidráulicos: Los actuadores hidráulicos utilizan la energía
producida por un fluido hidráulico (usualmente aceite) para
transformarla en un movimiento.
Podemos diferenciar dos tipos principalmente:
- Actuadores de movimiento rectilíneo o lineal.
- Actuadores de movimiento giratorio.
GRACIAS POR SU ATENCION
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