Anteproyecto Unico 6-2-14

8/13/2019 Anteproyecto Unico 6-2-14

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INSTITUTO UNIVERSITARIO DE TECNOLOGADE ADMINISTRACION INDUSTRIAL

I.U.T.A.AMPLIACION PUERTO PIRITU

DISEO DE UN MANUAL DE OPERACIONES INHERENTES ALTABLERO DE PRUEBA DE CONTROLES DISCRETOS Y

AUTOMATIZACIN INDUSTRIAL UBICADO EN ELLABORATORIO DE TECNOLOGA INSTRUMENTISTA DEL

I.U.T.A. AMPLIACIN PUERTO PIRITU

TUTOR ACAD MICO AUTORES:ING. BRAULIO GONZ LEZ GUERRA FERNANDO

C. I. N 23.346.193LPEZ JOS LUISC. I. N 20.300.723

Puerto Pritu, Julio de 2013


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INTRODUCCIN

Es de gran importancia de los sistemas automatizados y el control de losprocesos industriales, en un mundo que depende en su totalidad de los

avances tecnolgicos para ser aplicados en ciertos procesos productivos. En

los actuales momentos, la tendencia en el campo de automatizacin y el

control de procesos estn orientados a la mejora de las operaciones

ejecutadas por diversas empresas de manufactura, de produccin por lotes,

de produccin continua, entre otras.

Especficamente, las empresas petroleras que se caracterizan por unaproduccin con procesos continuos, necesita el monitoreo y control

permanente en la mayora de sus operaciones, de tal manera de obtener

beneficios optimizando dicha produccin y evitando la ocurrencia de

incidentes y accidentes dentro de las instalaciones que pueden causar daos

materiales y humanos.La automatizacin es un sistema donde se trasfieren tareas de

produccin, realizadas habitualmente por operadores humanos a un conjunto

de elementos tecnolgicos. Segn la importancia de la automatizacin, se

distinguen los siguientes grados: Aplicaciones en pequea escala, como mejorar el funcionamiento de una

mquina. Posibilidad de que un hombre trabaje con ms de una mquina.

Coordinar o controlar una serie de operaciones y una serie de

magnitudes simultneamente.

Realizar procesos totalmente continuos por medio de secuencias

programadas.


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El proyecto se basar en formalizar un Manual de Operaciones inherentes

al Tablero de Prueba de Controles discretos y automatizacin industrial

realizado por estudiantes del I.U.T.A. Ampliacin Puerto Pritu, e instalado en

el Laboratorio de Tecnologa Instrumentista de esta entidad as como definirla arquitectura de control que cumpla con las necesidades del mismo.

La siguiente investigacin se realizar de una manera documental y de

conocimiento descriptivo el cual se llevar a cabo mediante el siguiente

orden estructural:

CAPITULO I. EL PROBLEMA: En esta etapa se expondrn el

planteamiento del problema, delimitacin, justificacin e importancia y

finalmente los objetivos de la investigacin.

CAPITULO II. MARCO TERICO: En esta segunda etapa de la

investigacin se expondrn los antecedentes de la investigacin, las bases

tericas y legales la definicin de trminos operativos del campo de

instrumentacin y la operalizacin de la variable.

CAPITULO III. MARCO METODOLGICO: En esta etapa de la

investigacin se expondrn el diseo y el tipo de investigacin, as como la

unidad de anlisis, las tcnicas e instrumentos para la recoleccin de datos

y la bibliografa.


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NDICE

INTRODUCCIN ......................................................................................................................... 2

NDICE ....................................................................................................................................... 4

CAPTULO I ................................................................................................................................ 8

EL PROBLEMA ............................................................................................................................ 8

1.1 Planteamiento del Problema. ................................................................................... 9

1.2 Justificacin e Importancia. .................................................................................... 12

1.3 Objetivos de la Investigacin. ................................................................................. 14

1.3.1 Objetivo General. ............................................................................................ 14

1.3.2 Objetivos Especficos. ..................................................................................... 14

CAPTULO II ............................................................................................................................. 15

MARCO TERICO .................................................................................................................... 15

2.1.- ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIN. ..................................................................... 16

2.2.- BASES TERICAS ......................................................................................................... 18

Automatismo: ................................................................................................................. 18

Automatizacin: .............................................................................................................. 18

Elementos de un sistema automtico............................................................................. 18

Acciones .......................................................................................................................... 19

Fuentes de Energa .......................................................................................................... 19

rganos de Mando/Control ............................................................................................ 19

rganos Sensoriales ........................................................................................................ 19

TCNICAS DE CONTROL Y MANDO.................................................................................. 20

Procesos Continuos ......................................................................................................... 20

PROCESOS DISCRETOS O DISCONTINUOS ....................................................................... 20

PROCESOS POR LOTES..................................................................................................... 21

REGULACIN AUTOMTICA............................................................................................ 21

MANDO DE UN SISTEMA DE AUTOMATIZACIN. CONTROL SECUENCIAL ..................... 21

CONTROL EN BUCLE ABIERTO ......................................................................................... 22

CONTROL EN BUCLE CERRADO ....................................................................................... 22

Tipos de Control Secuencial ............................................................................................ 22


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Asncrono ........................................................................................................................ 22

Sncrono .......................................................................................................................... 22

SISTEMAS PARA LA AUTOMATIZACIN .......................................................................... 23

Sistemas de Automatizacin Mecnica .......................................................................... 23

Sistemas de Automatizacin Neumtica ........................................................................ 23

Sistemas de Automatizacin Hidrulica .......................................................................... 23

Automatizacin Elctrica y Electrnica ........................................................................... 23

Control mediante microprocesador................................................................................ 23

AUTOMATAS EN RED ...................................................................................................... 24

Buses de Campo .............................................................................................................. 24

Acciones .......................................................................................................................... 24

Fuentes de Energa .......................................................................................................... 25

rganos de Mando/Control ............................................................................................ 25

rganos Sensoriales ........................................................................................................ 25

AUTMATAS PROGRAMABLES ....................................................................................... 25

SISTEMAS PLC .................................................................................................................. 31

PLC: .................................................................................................................................. 31

Ciclo de control/tratamiento PLC ................................................................................... 32

Tipo de Operaciones: ...................................................................................................... 32

Memoria:......................................................................................................................... 32

Entrada / Salida: .............................................................................................................. 33

Ciclos de funcionamiento:............................................................................................... 33

Fase de sistema ............................................................................................................... 33

Modos de Activacin:...................................................................................................... 33

Directa: ............................................................................................................................ 33

Sncrona: ......................................................................................................................... 33

Gestin de Entrada / Salida............................................................................................. 34

Programacin .................................................................................................................. 34

Comunicaciones lgicas de un PLC ................................................................................. 37

Tcnicas de automatizacin en los PLC ........................................................................... 40


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Lgica cableada ............................................................................................................... 40

Estados OFF y ON ............................................................................................................ 41

Lgica programada .......................................................................................................... 43

Fuente de poder .............................................................................................................. 44

Bastidor de entrada y salida............................................................................................ 45

Bastidor remoto .............................................................................................................. 45

Direccionamiento de casilleros y grupos [6] ................................................................... 46

PLC en comparacin con otros sistemas de control ....................................................... 47

Seales Analgicas y digitales ......................................................................................... 49

Sistemas de control de lazo cerrado ............................................................................... 51

Automatizacin ............................................................................................................... 51

La Parte Operativa .......................................................................................................... 51

La Parte de Mando .......................................................................................................... 52

Tecnologas cableadas .................................................................................................... 53

2.3 BASES LEGALES. ............................................................................................................ 54

CONSTITUCIN DE LA REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA .................................. 54

NORMAS ISA (Instrumentetin Symbols Identificatin) ................................................. 54

COVENIN 2534-1994. ...................................................................................................... 54

NORMAS ISSA .................................................................................................................. 55

NORMAS ISA S5.1; Smbolos e identificacin ................................................................. 55

NORMAS ISA S5.2. Smbolos Lgicos Programales. ........................................................ 55

NORMAS ISA S5.3. Documentacin e identificacin. ...................................................... 56

NORMA ISA S5.184.......................................................................................................... 56

IEC 61131-3 Controladores Lgicos Programables (PLC). .............................................. 56

2.5 Operacionalizacin de la Variable: .......................................................................... 61

CAPITULO III ............................................................................................................................ 62

MARCO METODOLGICO ....................................................................................................... 62

3.1 MARCO METODOLGICO ....................................................................................... 63

3.2.-TIPO DE INVESTIGACIN. ......................................................................................... 63

3.3.- UNIDAD DE ANLISIS. ............................................................................................. 64


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3.4.- POBLACIN Y MUESTRA. ........................................................................................ 64

Muestra ........................................................................................................................... 65

3.5.- TCNICAS E INSTRUMENTOS DE RECOLECCIN DE DATOS. ................................... 65

3.6.- PROCEDIMIENTOS PARA LA RECOLECCIN DE DATOS. .......................................... 66

Revisin Documental ...................................................................................................... 66

Observacin Directa ........................................................................................................ 66

Tormenta de Ideas .......................................................................................................... 67

Matriz de Anlisis ............................................................................................................ 67

REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS ............................................................................................... 69


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CAPTULO I

EL PROBLEMA


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1.1 Planteamiento del Problema.

Establecer la informacin en manuales, es significativo, stos son guas

bsicas para realizar cada una de las actividades que se llevan a cabo en launidad de aplicacin. Los manuales son documentos, donde se especifican

todas y cada una de las operaciones que se realizan dentro de una empresa

o entidad, puede dividirse en varios manuales, como son los de Operaciones,

Seguridad, Gua de preapertura, Recursos Humanos, entre otros. Todos son

importantes, pero hay uno sin el cual, las actividades dentro de la unidad no

podran llevarse a cabo; ste es el Manual de Operaciones.

El Manual de Operaciones es primordial, pues en l se detallan las

acciones que cada uno de los usuarios debe cumplir; es complementado con

otros manuales pues se trata de facilitar el entendimiento para maniobrar de

manera excelente a la hora de utilizar los equipos, entre otros menesteres.

De esta manera, los errores son mnimos, se tiene un recuento

pormenorizado de los mismos, y se brindan soluciones aplicables a cada una

de las situaciones que se presenten. Adems, el tener un Manual de

Operaciones, sirve para consultar informacin sobre la historia de la

empresa, la misin, la visin y los valores de la firma.

Se resalta la importancia de los manuales que viene implcita en el

contenido, ya que al ser documentos de consulta para todos los usuarios,

conocen desde el principio, tanto los quehaceres de cada uno, como lo que

no se debe hacer en la unidad.

De esta forma se tiene, que los manuales de procedimientos, pueden

referirse a tareas y trabajos individuales o de grupo, tal es el caso de

ejemplificar como opera en el ejercicio de su desarrollo, en una determinada

actividad, dentro de un departamento, as como tambin se refieren a la


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ejemplificacin de prcticas tcnicas en la operatividad de los equipos, o

bien, se reflejan prcticas generales de un rea determinada de alguna

actividad.

Ahora bien, mejorar el rea de automatizacin de los Laboratorios de un

instituto universitario a nivel industrial, constituye la motivacin para un

trabajo de investigacin. Se configuran y desarrollan prcticas instructivas

con variacin en los niveles de complejidad para la configuracin y el

aprovechamiento mximo de los mdulos construidos.

En los actuales momentos donde se encuentran sistemas totalmentecomputarizados, controlados a distancias por software, las seales elctricas

han sustituido notablemente a todas fuentes de energas conocidas por el

hombre. Tal ha sido la magnitud del avance tecnolgico, que necesariamente

las reas fundamentales en los procesos industriales se han fusionado, con

el fin de desarrollar nuevos procesos, disminuir los tiempos de produccin,

desarrollar mtodos ms autnomos y tener registros de los mismos.

Los elementos nuevos y/o diferentes que entran en juego estn

constituidos bsicamente para la manipulacin y acondicionamiento de las

seales de voltaje y corriente que debern de ser transmitidas a dispositivos

de conversin de energa elctrica a energa neumtica para lograr la

activacin de los actuadores neumticos.

En la presente generacin tecnolgica, prcticamente todas las

maquinarias en la industria dependen de cierto tipo de automatizacin paraasegurar el buen funcionamiento de estos equipos. De acuerdo al pensum de

estudios en el rea de Tecnologa Instrumentista, es necesario realizar

prcticas de laboratorio relacionadas al rea de Controles Discretos,


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particularmente aquellas aplicaciones con avances tecnolgicos inherentes al

rea industrial en relacin a la digitalizacin, nanotecnologa, y electrnica.

Debido a esto, el Instituto Universitario de Tecnologa de AdministracinIndustrial I.U.T.A., ampliacin Puerto Pritu, cuenta desde hace algunos aos

con el Laboratorio de Instrumentista. Lamentablemente debido al

envejecimiento de los equipos, prdida de vida til y falta de mantenimiento o

renovacin, algunos bancos de prueba han dejado de funcionar o trabajan a

muy bajo rendimiento. Aunado a esto permanece la carencia y/o ausencia de

un Manual de Operaciones inherentes al Tablero de Prueba de Controles

Discretos y Automatizacin Industrial. Es por esto que actualmente seplantea la interrogante

Cmo estara diseado el Manual de Operaciones que permita

recoger en un compendio las instrucciones de uso y manipulacin del

Tablero de Controles Discretos y Automatizacin Industrial, de tal

manera que los estudiantes se manejen bajo las premisas y normativas

que all se reflejen?

Encontrar instrucciones de mando y maniobra es una herramienta muy

valiosa para todo aquel que se inicia en el rea industrial, conocer las bases

reglamentarias que tutelan y dominan estas herramientas brinda seguridad y

destreza que de forma emprica y a ciegas slo se consigue daar y

acrecentar la incertidumbre en el sistema.


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1.2 Justificacin e Importancia.

En los actuales momentos donde se encuentran sistemas totalmente

computarizados, controlados a distancias por software, las seales elctricashan substituido notablemente a todas fuentes de energas conocidas por el

hombre. Tal ha sido la magnitud del avance tecnolgico, que necesariamente

las reas fundamentales en los procesos industriales se han fusionado, con

el fin de desarrollar nuevos procesos, disminuir los tiempos de produccin,

desarrollar mtodos ms autnomos y tener registros de los mismos. El

estudio es el desarrollo de la Electroneumtica, desde su origen, hasta los

beneficios que brinda en los actuales momentos. El manejo de seales, laversatilidad que posee con los diversos sistemas de control.

Los elementos nuevos y/o diferentes que entran en juego estn

constituidos bsicamente para la manipulacin y acondicionamiento de las

seales de voltaje y corriente que debern ser transmitidas a dispositivos de

conversin de energa elctrica a energa neumtica para lograr la activacin

de los actuadores neumticos. El conjunto de elementos que se deben

introducir para lograr el accionamiento de los actuadores neumticos son

bsicamente:

Elementos de retencin:

Interruptores mecnicos.

Relevadores

Vlvulas electro neumticas

Al mismo tiempo de emplearse el banco de prueba para prcticas de

laboratorio, se puede utilizar para investigacin profesional o desarrollo de


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Trabajos Especiales de Grado, especficamente en el rea de procesos

industriales.

Prcticamente todas las maquinarias en la industria dependen de ciertotipo de automatizacin para asegurar el buen funcionamiento de estos

equipos y de acuerdo al pensum de estudios en el rea de Tecnologa

Instrumentista, es necesario realizar prcticas de laboratorio relacionadas al

rea de Controles Discretos, particularmente aquellas aplicaciones con

avances tecnolgicos inherentes al rea industrial en relacin a la

digitalizacin, nanotecnologa, y electrnica.

Es por ello que estudiantes de la carrera crearon un Tablero de Prueba

cuya flexibilidad ha permitido implementar prcticas en el Laboratorio de

Tecnologa Instrumentista inherentes a controles discretos y automatizacin,

no obstante carece de un Manual de Operaciones que sustente el uso y

aplicacin del mismo por estudiantes que se inician en el rea industrial.

Para disear un Manual de Operaciones que contenga los procesos y

normativas con los se trabajara el tablero de prueba automatizado, se tieneque tomar en cuenta el registro de datos y establecimiento de las

condiciones deseadas de operacin, y su modificacin, puede resultar

complejo, dependiendo del nmero de variables a manejar en el problema.

La lectura de los manmetros, termmetros y diversa instrumentacin,

bajo sistemas mecnicos, puede ser problemtica para establecer el valor de

la variable medida y con posibles errores de calibracin, en cambio al usar

mtodos electrnicos bastante exactos, se facilita la recoleccin de datos y

modificacin de las condiciones de operacin de procesos, lo cual es una

ventaja fundamental para la investigacin de campo, pues permite obtener

data tcnica reproducible y verificable.


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1.3 Objetivos de la Investigacin.

1.3.1 Objetivo General.

Disear un Manual de Operaciones inherentes al Tablero de Prueba de

Controles Discretos y Automatizacin Industrial ubicado en el laboratorio de

Tecnologa Instrumentista del I.U.T.A. ampliacin Puerto Pritu, con el fin de

optimizar el desempeo de la comunidad estudiantil.

1.3.2 Objetivos Especficos.

1. Identificar el sistema de operaciones que posee el Tablero de Prueba de

Controles Discretos del Laboratorio de Instrumentista del I.U.T.A., sus

componentes, caractersticas propiedades fsicas y mecnicas

involucradas, y las interacciones que ocurren en las pruebas.

2. Asociar cada herramienta y/o equipo de trabajo con su respectiva

operacin, aplicacin, normativa, y restriccin si existiera.

3. Fundamentar el registro de operaciones inherentes al Tablero de Prueba,

de acuerdo a su importancia y sistema de uso en forma metodolgica y

coherente para ampliar el conocimiento del usuario.

4. Establecer la metodologa y formularios, as como las prcticas

necesarias que se deben utilizar en el esquema del Manual de

Operaciones inherentes al Tablero de Prueba de Controles Discretos del

Laboratorio de Instrumentista del I.U.T.A.

5. Presentar el Manual de Operaciones inherentes al Tablero de Prueba de

Controles Discretos del Laboratorio de Instrumentista.


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CAPTULO II

MARCO TERICO


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2.1.- ANTECEDENTES DE LA INVESTIGACIN.

Pabn L. y Rodrguez F. (2012): en su trabajo de grado titulado: Diseo

de un Banco de Prueba a ser utilizado en las prcticas de Controles

Discretos y Automatizacin para el Laboratorio de Tecnologa

Instrumentista del I.U.T.A. Ampliacin Puerto Pritu.

Concluyeron: La flexibilidad del Banco de Prueba permiti realizar

ejemplos de varias situaciones que ocurren en los sistemas industriales, en la

parte de automatizacin y controles discretos siendo esto una gran ayuda

para los futuros estudiantes que utilizaran este banco, ya que podrn crear o

montar prcticas de situaciones que muy posiblemente se encuentran a lo

largo en la industria. Recomiendan estos autores disear manuales para la

elaboracin, uso y mantenimiento del Banco de Prueba para su correcto

manejo de funcionamiento de las prcticas.

Pino J. (2012) Tesis titulada: Propuesta de Automatizacin y Control

para la Planta de Inyeccin de Agua Salada de la Estacin de descarga

bared8, perteneciente a El distrito Mcura

Concluy: Se encontr que la planta carece de un sistema de control

automatizado el cual trae como consecuencia a la empresa altos costos de

mantenimiento y de operacin. Se procedi a seleccionar los equipos e

instrumentos que mejor se adapten a las necesidades operacionales que se

originaron del diseo de la lgica de control para la Planta de Inyeccin de

Agua Salada. Por ltimo se logr definir la arquitectura de control del sistema

de inyeccin de agua salada, tomando en cuenta parmetros y necesidades


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operacionales en cuanto a comunicacin de datos importantes que generan

los sensores presentes en los procesos que se originan en los subsistemas

que integran a la planta.

Durn D. y Socarras J. Tesis titulada: Automatizacin de un calentador de

crudo bajo la Norma NFPA-85 utilizando controladores lgicos programables,

para la empresa COPLAN, C.A.

Concluyeron: La identificacin de las seales de entrada y salida, tanto del

BMS como del CCS se requieren al momento de programar, estas son lasque permiten establecer condiciones como alamar, paradas del calentador y

rangos de operacin. Adems de esto es importante conocer la arquitectura

del PLC ya que al momento de disear la lgica de automatizacin es

necesario establecer en que mdulo se encuentra la seal.

Aporte:

Estos trabajos apoyan la estructura metodolgica de la investigacin as

como gua y refuerzo para la elaboracin del Manual del Tablero Inherente a

Controles Discretos y Automatizacin Industrial, que fue implantando por

estudiantes en su proyecto de grado, quienes en sus recomendaciones

sugieren la elaboracin de ste.

Es de importancia conocer las investigaciones en el rea de

automatizacin industrial ya que los avances tecnolgicos requieren depersonal formado bajo sus premisas, es por esto que un Manual de

Operaciones apoyado en prcticas es funcional y apreciable para la

enseanza en esta institucin.


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2.2.- BASES TERICAS

Automatismo:

Sistema que permite ejecutar una o varias acciones sin intervencin manual.

Automatizacin:

Aplicacin de sistemas automticos en la realizacin de un proceso.

Elementos de un sistema automtico

Figura N1 Elementos de un Sistema de Mando


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Acciones

Actuacin sobre el medio o proceso, con frecuencia son operaciones que

se pueden repetir indefinidamente. Suelen ser acciones humanas

susceptibles de ser sustituidas por acciones mecnica realizadas por los

rganos de trabajo.

Fuentes de Energa

Las operaciones y movimientos de los sistemas automticos suponen un

gasto energtico que ha de ser aportado por un medio externo. Suele

denominarse fuente de potencia a aqulla que suministra energa a los

rganos de trabajo que actan sobre el proceso. Las funciones propias del

sistema automtico tambin necesitan de un soporte energtico.

rganos 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

parmetros que definen una accin o tarea.

rganos Sensoriales

Son sistemas cuya misin consiste en captar o medir determinados

valores o magnitudes durante la realizacin del proceso. Estos rganos

proporcionan informacin a los rganos de mando para que estos puedan

dividir consecuentemente.


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TCNICAS DE CONTROL Y MANDO.

Procesos Continuos

Las magnitudes que determinan la evolucin del proceso cambian de

forma continua en el tiempo. Existe una similitud entre los procesos continuos

y los sistemas electrnicos analgicos.

Figura N2 Sistema de llenado de una caldera industrial, se trata de mantener el nivel

un lquido. La altura cambia de forma continua.

PROCESOS DISCRETOS O DISCONTINUOS

Las magnitudes que determinan la evolucin del proceso cambian deforma discreta o discontinua y suelen tomar solo determinados valores. El

sistema evoluciona mediante eventos. Estos procesos son tambin

conocidos como procesos de eventos discretos. En los procesos discretos se

acta sobre objetos concretos tambin llamados elementos discretos.

Figura N 3Una cinta transportadora


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PROCESOS POR LOTES.

Son procesos discretos en los que intervienen ms de un elemento o pieza

inicial para ser transformados en un solo producto.

REGULACIN AUTOMTICA.

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 est ante un problema de

regulacin. Cuando este valor vara en el tiempo se dice que se est ante un

problema de servomecanismo.

MANDO DE UN SISTEMA DE AUTOMATIZACIN. CONTROL

SECUENCIAL

El concepto de Automatizacin industrial suele aplicarse al control de

procesos discretos. Los rganos de mando reciben informacin discreta del

proceso y proporcionan ordenes discretas sobre los rganos de trabajo. Los

sistemas de mando adquieren una estructura secuencial:

El proceso se divide en una serie de estados o estadios.

Cada estado se activa y desactiva de forma secuencial.

Cada estado activo tiene asociada una serie de acciones.

En mltiples ocasiones, en el control de un proceso se ven involucradas

magnitudes de naturaleza continua y magnitudes de naturaleza discreta. En


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estos casos es necesario aplicar estrategias tanto secuenciales como de

regulacin. Es lo que se denomina control hbrido.

CONTROL EN BUCLE ABIERTO

Los rganos de mando o control actan sobre el proceso de acuerdo a

unos objetivos previamente establecidos. No existe transmisin de

informacin desde el proceso a los rganos de mando.

CONTROL EN BUCLE CERRADO

Los sistemas de mando consideran la informacin recibida del proceso

para modificar en funcin de ellas la accin a realizar.

Tipos de Control Secuencial

Asncrono

La transicin de estado se produce nicamente debido a los cambios en

las variables del proceso.

Sncrono

Las transiciones en las variables y en los estados se producen de forma

sincronizada mediante pulsos de un reloj de frecuencia fija.


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SISTEMAS PARA LA AUTOMATIZACIN

Sistemas de Automatizacin Mecnica

Mecanismos habituales: Engranajes,correas de transmisin, palancas etc.

Ejemplos: Tornos, Fresadoras, Relojes Mecnicos etc.

Sistemas de Automatizacin Neumtica

Mecanismos Habituales: Compresores, electrovlvulas, mbolos etc.

Ejemplos: Frenos de Ferrocarriles, mquinas de disparo neumtico etc.

Sistemas de Automatizacin Hidrulica

Presenta caractersticas muy similares a los mecanismos neumticos, solo

que el mando hidrulico tiene un tiempo de respuesta inferior al mando

neumtico. Ejemplos: direccin de automvil, prensas hidrulicas.

Automatizacin Elctrica y Electrnica

Es la ms extendida en la actualidad, los sistemas de actuacin elctrica

son bien conocidos, motores, actuadores electromagnticos, etc. El mando

elctrico suele implantarse mediante rels. El mando electrnico puede ser

implementado mediante componentes electrnicos discretos digitales o

mediante sistemas de lgica programable (FPGA). El mtodo de

automatizacin electrnico ms extendido es el microprocesador.

Control mediante microprocesador

El microprocesador permite la ejecucin de un programa que se ejecuta de

forma secuencial, esta secuencia se realiza de forma cclica ejecutando lo


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que se denomina bucle de control. La ejecucin del bucle est sincronizada

por el reloj del sistema, esta estructura permite la implantacin de sistemas

de mando secuenciales.

AUTOMATAS EN RED

Actualmente se entiende a introducir los autmatas en redes de

comunicaciones. Tambin existen autmatas modulares que se amplan

aadiendo mdulos.

Buses de Campo

Bus AS-I.- Sistema de transmisin de datos y ordenes para sensores y

actuadores.

Profibus.- Permite interconexin en red de autmatas, establecer distintas

jerarquas maestro-esclavo, supervisin de procesos. etc. topologa en bus.

Interbus.- Sistema abierto, con topologa en anillo, permite intercambio deinformaciones entra dispositivos de distintos fabricantes.

Acciones

Actuacin sobre el medio o proceso, con frecuencia son operaciones que

se pueden repetir indefinidamente. Suelen ser acciones humanas

susceptibles de ser sustituidas por acciones mecnica realizadas por los

rganos de trabajo.


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Fuentes de Energa

Las operaciones y movimientos de los sistemas automticos suponen un

gasto energtico que ha de ser aportado por un medio externo. Sueledenominarse fuente de potencia a aqulla que suministra energa a los

rganos de trabajo que actan sobre el proceso. Las funciones propias del

sistema automtico tambin necesitan de un soporte energtico.

rganos 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

parmetros que definen una accin o tarea.

rganos Sensoriales

Son sistemas cuya misin consiste en captar o medir determinados valores

o magnitudes durante la realizacin del proceso. Estos rganos proporcionan

informacin a los rganos de mando para que estos puedan dividir

consecuentemente.

AUTMATAS PROGRAMABLES

Son equipos electrnicos, en general basados en microprocesadores, que

aceptan seales de entrada para evaluar y generar salidas apropiadas para

controlar mquinas o procesos. Los controladores programables son de

control lgico y su funcin lgica queda determinada por un programa

introducido por el usuario en el que se indica el modo en que los dispositivos

de salida funcionan en respuestas a los de entrada. El programa se


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almacena en una memoria de lectura-escritura, por lo que puede introducirse

una modificacin en el proceso controlado mediante la programacin.

Para NEMA (The Nacional Electrical Manufactures Association), un

autmata programable es un aparato electrnico que opera digitalmente y

usa una memoria programable para el almacenamiento interno de

instrucciones, para implementar funciones especficas tales como lgica,

secuencia, temporalizacin, conteo y aritmtica para controlar mquinas o

procesos por medio de mdulos de entradas o salidas, analgicas o digitales.

Figura 2: Allen Bradley PLC.

Fuente [www.tcgroupinc.com/.../Refinery%20PLC%20Rack.JPG].

Los primeros autmatas pretendan, bsicamente, sustituir a los sistemas

convencionales con rels o circuitos lgicos, con las ventajas evidentes que

supona tener un hardware estndar. Por ello nacieron con prestaciones muy

similares a las que ofrecan dichas tecnologas convencionales y sus

lenguajes de programacin eran muy prximos a los esquemticos

empleados en las mismas.


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Estas limitaciones eran aconsejadas solo por limitaciones de mercado y no

respondan a limitaciones tecnolgicas de aquel momento, ya que las

posibilidades que podan ofrecer eran realmente mayores. Los autmatas

actuales han mejorado sus prestaciones respecto a los primeros en muchosaspectos, pero fundamentalmente a base de incorporarse un juego de

instrucciones ms potente, mejorar la velocidad de respuesta y dotar al

autmata de capacidad de comunicacin. Los juegos de instrucciones

incluyen actualmente, aparte de las operaciones lgicas con bits,

temporizadores y controladores, otra serie de operaciones lgicas con

palabras, operaciones aritmticas, tratamiento de seales analgicas,

funciones de comunicacin y una serie de funciones de control nodisponibles en la tecnologa clsica de rels, todo ello a potenciado su

aplicacin masiva al control industrial.

Unidad central de procesos (CPU)

La CPU (Central Processing Unit), construida alrededor de un sistema

microprocesador, es la encargada de ejecutar el programa de usuario y deordenar la transferencia de informacin en el sistema de entradas/salidas.

Adicionalmente, puede tambin establecer comunicacin con perifricos

externos, como son la unidad de programacin, monitores LED/LCD o TRC,

otros autmatas u ordenadores, etc. Para ejecutar el programa, CPU

adquiere sucesivamente las instrucciones una a una desde memoria, y

realiza las operaciones especificadas en las mismas.


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Figura 3: Unidad central de procesos.

Fuente [www.tinglado.net/.../puzle_cpu/cpu.jpg].

Esta decodificacin puede realizarse mediante un sistema de lgica

estndar con microprocesador ms memoria, o puede estar programada por

hardware (cableada) en el propio procesador, segn diseo propio del

fabricante utilizando tecnologas custom o personalizadas.

La primera solucin, ms barata, es la ms frecuente en autmatas de

gama baja, mientras que la segunda, con mayores costos de diseo y

desarrollo, es propia de autmatas de gama media y alta, donde el

incremento de precios queda compensado por los bajos tiempos de

ejecucin de las instrucciones, muchos menores que en la solucin estndar

(dcimas de microsegundos frente a decenas de microsegundos).

En cualquier caso, esta descodificacin interna de instrucciones, es

transparente al usuario, que no puede modificarla en ninguna forma. Al ser

adems especfica de cada fabricante, que elige el lenguaje de programacin


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que soportara su autmata (instrucciones, contactos o smbolos grficos), y

la forma en que se interpretan sus instrucciones, la descodificacin no solo

limita los lenguajes disponibles de programacin, sino que es la responsable

de que no todas la CPU pueden ejecutar los mismos programas, aunquehayan sido escritos en el mismo lenguaje, impidiendo, en definitiva, el

intercambio de programas entre autmatas diferentes.

Memoria del autmata

La memoria de un trabajo es el almacn donde el autmata guarda todo

cuanto necesita para ejecutar la tarea de control.

Figura 4: Memoria del autmata programable.

Fuente [www.sc.ehu.es/.../MEMORIA/ap73.jpg].

Una memoria de semiconductor es un dispositivo electrnico capaz de

almacenar datos binarios (seales de niveles altos y bajos unos y ceros,

denominadas bits), que pueden ser ledos posicin a posicin (bit a bit), o por

bloques de ocho (byte) o diecisis posiciones (Word).


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La memoria ideal para el autmata debera ser simultnea rpida,

pequea, barata y de bajo consumo de energa. Como ninguna de las

memorias del mercado reune todas las condiciones, los autmatas combinan

distintos tipos de ellas.

Memoria de programa

La memoria de programa, normalmente externa y enchufable a la CPU,

almacena el programa escrito por el usuario para su aplicacin.

Adicionalmente puede contener datos alfanumricos y textos variables, y

tambin informacin parametrizada sobre el sistema, por ejemplo nombre o

identificador del programa escrito, indicaciones sobre la configuracin de E/S

o sobre la red de autmatas, si existe, etc.

Cada instruccin de usuario ocupa un paso o direccin del programa y

necesita, normalmente, para ser almacenada, dos posiciones de memoria de

semiconductor (dos bytes). La capacidad total del programa de usuario

depende del tipo de CPU utilizada, y puede oscilar entre los 1 K pasos de un

autmata compacto hasta algn centenar de K instrucciones en un autmata

de gama alta.

La ejecucin del programa en el mdulo es siempre prioritaria, de modo

que si se da tensin al autmata con un mdulo conectado, la CPU ejecuta

su programa y no el contenido en la memoria RAM interna.

Funcin del autmata programable

El Autmata Programable es un dispositivo de control principal de los

sistemas automatizados en la industria. Controla las secuencias de arranque,

operacin y parada. Mediante el almacenamiento de los programas de


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control del equipo lgico y los datos del monitoreo de la condicin de

funcionamiento y los datos solicitados por el operador, el controlador enva

comando a los dispositivos de control para regular la velocidad, la

temperatura, la carga, el nivel y otras condiciones del sistema.

SISTEMAS PLC

PLC:

Mquina electrnica programable por personal no informtico,destinada a

cumplir en un ambiente industrial y en tiempo real funciones deautomatismos lgicos, combinatorios y secuenciales. (Controlador Lgico

Programable).

Es un equipo electrnico inteligente diseado en base a

microprocesadores, que consta de unidades o mdulos que cumplen

funciones especficas, tales como, una Unidad Central de Procesamiento

(CPU), que se encarga de casi todo el control del sistema, mdulos quepermiten recibir informacin de todos los sensores y comandar todos los

actuadores del sistema, adems es posible agregarle otros mdulos

inteligentes para funciones de pre-procesamiento y comunicacin.

El PLC es utilizado para automatizar sistemas elctricos, electrnicos,

neumticos e hidrulicos de control discreto y anlogo. Las mltiples

funciones que pueden asumir estos equipos en el control, se debe a la

diversidad de operaciones a nivel discreto y anlogo con que dispone para

realizar los programas lgicos sin la necesidad de contar con equipos

adicionales.


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Ciclo de control/tratamiento PLC

Leer entradas

Calcula salidas

Escribir salidas

Tipo de Operaciones:

Entrada / Salida

Lgicas: AND, OR

Temporizadores y cuenta: TIM, CNT

Aritmticas

Salto

Memoria:

SW de explotacin: (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


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Entrada / Salida:

Son mdulos de 8/16 seales de E/S. Estos mdulos traducen los valores

de las seales y adems aseguran aislamiento galvnico.

Ciclos de funcionamiento:

Durante el funcionamiento del autmata se pueden distinguir dos fases:

Fase de sistema

Chequeo Entrada / Salida

Chequeo de la memoria

Iniciacin de temporizadores

Iniciacin de Contadores

Fase de tratamiento:

Pueden existir diferentes modos de activacin (comienzo del ciclo)

Modos de Activacin:

Directa:

El programa se ejecuta una y otra vez de forma repetida y cclica.

Sncrona:

Peridicamente se arranca el programa.


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Auto sincronizado:

Exige que las transiciones a la entrada generen interrupciones hacia la

CPU. As solo en cambios de la entrada se recalculan las salidas.

Gestin de Entrada / Salida

Adquisicin bloque, emisin bloque: Se leen todas las entrada a la vez y

luego se escriben todas las salidas a la vez.

Adquisicin bloque, emisin directa: Se leen todas las entrada y lassalidas se van actualizando a medida que se calculan (no necesitan

reservar memoria para los datos de salida, ya que se escribe

directamente).

Adquisicin directa, emisin directa: Se realizan las lecturas se calculan

las ecuaciones y se actualizan las salidas de forma individual. Los

autmatas suelen tener un Watchdog que si no es reseteado antes de

cierto tiempo genera una interrupcin.

Programacin

Se realiza mediante una consola de programacin o mediante un

ordenador. Existen varios lenguajes de programacin:

RLL(Rels Ladder Logic). Es un lenguaje grfico mediante una pantalla.

ENSAMBLADOR: Se dan instrucciones bsicas al autmata.


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LD 200

AND 001

OR 002 OUT 200

END

LENGUAJES ALTO NIVEL: GRAFCET que permiten

Puertas lgicas

Ecuaciones Lgicas

Acciones concurrentes

Programacin de un PLC

Los primeros PLC, en la primera mitad de los 80, eran programados

usando sistemas de programacin propietarios o terminales de programacin

especializados, que a menudo tenan teclas de funciones dedicadas que

representaban los elementos lgicos de los programas de PLC. Los

programas eran guardados en cintas. Ms recientemente, los programas

PLC son escritos en aplicaciones especiales en un ordenador, y luego son

descargados directamente mediante un cable o una red al PLC. Los PLC

viejos usan una memoria no voltil (magnetic core memory) pero ahora los

programas son guardados en una RAM con batera propia o en otros

sistemas de memoria no voltil como las memoria flash.

Los primeros PLC fueron diseados para ser usados por electricistas quepodan aprender a programar los PLC en el trabajo. Estos PLC eran

programados con lgica de escalera (ladder logic). Los PLC modernos

pueden ser programados de muchas formas, desde la lgica de escalera

hasta lenguajes de programacin tradicionales como el BASIC o C. Otro


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mtodo es usar la Lgica de Estados (State Logic), un lenguaje de

programacin de alto nivel diseado para programas PLC basndose en los

diagramas de transicin de estados.

Recientemente, el estndar internacional IEC 61131-3 se est volviendo

muy popular. IEC 61131-3 define cinco lenguajes de programacin para los

sistemas de control programables: FBD (Function block diagram), LD (Ladder

diagram), ST (Structured text), similar al Lenguaje de programacin Pascal),

IL (Instruction list) y SFC (Sequential function chart).

Mientras que los conceptos fundamentales de la programacin del PLC

son comunes a todos los fabricantes, las diferencias en el direccionamiento

E/S, la organizacin de la memoria y el conjunto de instrucciones hace que

los programas de los PLC nunca se puedan usar entre diversos fabricantes.

Incluso dentro de la misma lnea de productos de un solo fabricante, diversos

modelos pueden no ser directamente compatibles.

LA ESTRUCTURA BSICA DE CUALQUIER AUTMATA

PROGRAMABLE

Fuente de alimentacin: convierte la tensin de la red, 110 220V ac a

baja tensin de cc (24V por ejemplo) que es la que se utiliza como tensin de

trabajo en los circuitos electrnicos que forma el autmata.

CPU: la Unidad Central de Procesos es el autntico cerebro del sistema. Es

el encargado de recibir rdenes del operario a travs de la consola de

programacin y el mdulo de entradas. Despus las procesa para enviarrespuestas al mdulo de salidas.

Mdulo de entradas: aqu se unen elctricamente los captadores

(interruptores, finales de carrera...). La informacin que recibe la enva al


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CPU para ser procesada segn la programacin. Hay 2 tipos de captadores

conectables al mdulo de entradas: los pasivos y los activos.

Mdulo de salida: es el encargado de activar y desactivar los actuadores(bobinas de contactores, motores pequeos...). La informacin enviada por

las entradas a la CPU, cuando est procesada se enva al mdulo de salidas

para que estas sean activadas (tambin los actuadores que estn

conectados a ellas). Hay 3 mdulos de salidas segn el proceso a controlar

por el autmata: rels, triac y transistores.

Terminal de programacin: la terminal o consola de programacin esel que

permite comunicar al operario con el sistema. Sus funciones son la

transferencia y modificacin de programas, la verificacin de la programacin

y la informacin del funcionamiento de los procesos.

Perifricos: ellos no intervienen directamente en el funcionamiento del

autmata pero s que facilitan la labor del operario.

Comunicaciones lgicas de un PLC

Las formas como los PLC intercambian datos con otros dispositivos son

muy variadas. Tpicamente un PLC puede tener integrado puertos de

comunicaciones seriales que pueden cumplir con distintos estndares de

acuerdo al fabricante. Estos puertos pueden ser de los siguientes tipos:

RS-232: (tambin conocido comoElectronic Industries AllianceRS-232C)

es una interfaz que designa una norma para el intercambio serie de datosbinarios entre un DTE (Equipo terminal de datos) y un DCE (Data

Communication Equipment, Equipo de Comunicacin de datos), aunque

existen otras en las que tambin se utiliza la interfaz RS-232. En particular,

existen ocasiones en que interesa conectar otro tipo de equipamientos, como


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pueden ser computadores. Evidentemente, en el caso de interconexin entre

los mismos, se requerir la conexin de un DTE (Data Terminal Equipment)

con otro DTE.

RS-485: est definido como un sistema en bus de transmisinmultipunto

diferencial, es ideal para transmitir a altas velocidades sobre largas

distancias (35 Mbps hasta 10 metros y 100 Kbps en 1.200 metros) y a travs

de canales ruidosos, ya que reduce los ruidos que aparecen en los voltajes

producidos en la lnea de transmisin. El medio fsico de transmisin es un

par entrelazado que admite hasta 32 estaciones en 1 solo hilo, con una

longitud mxima de 1.200 metros operando entre 300 y 19200 bps y la

comunicacin half-duplex (semiduplex). Soporta 32 transmisiones y 32

receptores. La transmisin diferencial permite mltiples drivers dando la

posibilidad de una configuracin multipunto. Al tratarse de un estndar

bastante abierto permite muchas y muy diferentes configuraciones y

utilizaciones.

RS-422: su funcin es conectar dispositivos en forma serial, junto con el

RS-423, son los reemplazantes del estndar RS-232, pues soportan mayoresvelocidades de transferencia. Tambin permiten compatibilidad hacia atrs,

pues es posible conectar dispositivos RS-232 en ellos.

Ethernet: es un estndar de redes de computadoras de rea local con

acceso al medio por contienda CSMA/CD. El nombre viene del concepto

fsico de ether. Ethernet define las caractersticas de cableado y sealizacin

de nivel fsico y los formatos de tramas de datos del nivel de enlace de datos

del modelo OSI.

Modbus: es un protocolo de comunicaciones situado en el nivel 7 del

Modelo OSI, basado en la arquitectura maestro/esclavo o cliente/servidor,


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diseado en 1979 por Modicon para su gama de controladores lgicos

programables (PLCs). Convertido en un protocolo de comunicaciones

estndar de facto en la industria es el que goza de mayor disponibilidad para

la conexin de dispositivos electrnicos industriales.

Bus CAN: es un protocolo de comunicaciones desarrollado por la firma

alemana Robert Bosch GmbH, basado en una topologa bus para la

transmisin de mensajes en ambientes distribuidos, adems ofrece una

solucin a la gestin de la comunicacin entre mltiples CPUs (unidades

centrales de proceso).

Profibus: (Process Field Bus) es un bus de campo industrial utilizado en

mbito de automatizacin industrial. Se trata de una red abierta, estndar e

independiente de cualquier fabricante y cuenta con varios perfiles.

Devicenet: consiste en una rama o bus principal -de hasta 500 mts con

mltiples derivaciones -de hasta 6 mts. cada una- donde se conectan los

diferentes dispositivos de la red. En cada red Device Netse pueden conectar

hasta 64 nodos y cada uno puede soportar un nmero infinito de E/S aunquelo normal son 8, 16 32.

Ethernet I/P: Protocolo para la comunicacin en una red a travs de

paquetes conmutados, es principalmente usado en Internet. Los datos se

envan en bloques conocidos como paquetes (datagramas) de un

determinado tamao (MTU). El envo es no fiable (conocido tambin como

best efforto mejor esfuerzo); se llama as porque el protocolo IP no garantiza

si un paquete alcanza o no su destino correctamente. Un paquete puedellegar daado, repetido, en otro orden o no llegar. Para la fiabilidad se utiliza

el protocolo TCP de la capa de transporte.


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Muchos fabricantes adems ofrecen distintas maneras de comunicar sus

PLC con el mundo exterior mediante esquemas de hardware y software

protegidos por patentes y leyes de derecho de autor.

Tcnicas de automatizacin en los PLC

Bsicamente existen dos tecnologas que se emplean en la fabricacin de

automatismo.

Lgica cableada

Se denomina conexin cableada a todos los controladores cuya funcin se

determina mediante la conexin (cableado) de sus elementos individuales de

conexin. As, por ejemplo, se determina la funcin de control de un

contactor mediante la seleccin de los elementos de conexin (abrir o cerrar)

y por las caractersticas de su conexin, (conexin en serie o conexin en

paralelo).

En sistemas mayores se emplea la conexin cableada en autmatas

programables, entre los que se encuentran los PLC controlador lgico

programable, la RTU Unidad Terminal Remota o los rels programables, o

computadoras o servidores de uso industrial. Estos autmatas no se

programan en lenguajes tradicionales como cualquier computador, se

programan en Ladder, lenguaje en el cual las instrucciones no son otra cosa

que lneas de lgica cableada. As el conocimiento de la lgica cableada es

de fundamental importancia para quien programa un autmata programable o

PLC. La lgica cableada ms que una tcnica, hoy en da constituye una

filosofa que permite estructurar circuitos en forma ordenada, prolija y segura,

sea en circuitos cableados o programados.
http://c/Users/MARIANA/Desktop/siteInfohttp://c/Users/MARIANA/Desktop/siteInfo


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La prctica de la lgica cableada ha sido asimilada por otras ramas de la

tecnologa como las telecomunicaciones y la informtica, con la introduccin

del cableado estructurado en edificios, oficinas y locales comerciales, lugares

donde es poco usual el manejo de esquemas y dibujos de las instalacioneselctricas, excepto la de potencia, la elaboracin de proyectos de detalle y el

cableado en forma ordenada mediante el uso borneras y regletas, que

pasaron a llamarse patcheras en el caso de las redes de datos y telefona.

La estructura mecnica as como el cableado en el armario de distribucin

depende de la funcin del controlador.

El montaje y cableado de un controlador programable puede efectuarse

recin despus de que se conozca su programa es decir, sus

documentaciones de conexin. Cada cambio posterior de las funciones del

controlador requiere un cambio de la estructura y del cableado. Estos

cambios son muchas veces costosos y exigen mucho tiempo.

Estados OFF y ON

Desde un punto de vista terico la lgica cableada opera de igual forma

que la lgica tradicional, donde las variables solamente pueden tener dos

estados posibles, verdaderos o falsos. En la lgica cableada verdadero

es igual a un rel energizado o en ON, en el caso de los contactos el estado

verdadero es el contacto CERRADO. En la lgica cableada un falso es

igual a un rel des energizado o en OFF, para los contactos el estado falso

es el contacto ABIERTO o estas puedes ser todas las estradas que cruzanpor el circuito primario las abiertas.


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Figura 5: Estados de la lgica cableada.

Fuente [www.upload.wikimedia.org/wikipedia/domus.23.jpg].

En los circuitos electrnicos digitales o compuerta lgica, se utiliza el

sistema numrico binario; donde verdadero es igual a 1 y falso es igual a

0. Si se trata de un sistema neumtico u leo-hidrulico, verdadero es

igual a una vlvula ABIERTA y falso es igual a una vlvula CERRADA. Si

se trata del mando de la vlvula, verdadero corresponde al mando

accionado y falso corresponde al estado no accionado del mando.

Figura 6: lgica cableada.

Fuente [upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/75/L].


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Lgica programada

En cambio la estructura y el cableado son ampliamente independientes de

la funcin deseada del controlador. Al aparato de automatizacin se conecta

todos los contactos emisores requeridos para la funcin del controlador

(interruptores, pulsadores, barras de luz, etc.) y todos los aparatos

activadores sujetos al controlador (contactores, vlvulas, etc.).

Figura 7: Lenguaje de contactores programada.

Fuente [www.yoreparo.com/.../images/319_image009.gif].

Memoria ROM

La memoria ROM semiconductora slo puede ser leda (no escrita).

Viene en diferentes modalidades:

ROM: Memoria con los datos grabados de fbrica.

PROM: Inicialmente 'Vaca", el usuario programa una vez los datos en lamemoria y estos ya no pueden borrarse o cambiarse ms.


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EPROM: El usuario programa los datos de la memoria, sin embargo

stos pueden borrarse sometiendo el integrado a una dosis de luz

ultravioleta, segn especificacin del fabricante.

EEPROM: Los datos son grabados y borrados elctricamente.

La ventaja de las memorias EPROM y EEPROM es que pueden usarse

para prototipos que deben someterse a correcciones. Una vez que el

programa sea definido, puede parecerse a una memoria ROM o PROM, que

fabricado en grandes cantidades resulta ms econmicas. Las memorias de

tipo ROM son no voltiles, la informacin que contiene no se borra al quitar la

alimentacin del integrado. Las memorias EPROM, no pueden borrarse y

grabarse indefinidamente sino slo un nmero limitado de veces que por lo

general oscila entre 10.000 y 100.000.

Fuente de poder

Este sistema juega uno de los mayores roles de operacin total de

controlador programable ya que su papel fundamental no es solamente la de

suministrar los requerimientos de voltaje DC a los componentes del PLC (es

decir, al procesador> a la memoria y a las Entradas/Salidas), sino tambin, al

monitor. Adems debe regular el voltaje suministrado que permitir operar al

C.P.U.


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Bastidor de entrada y salida

El bastidor de Entrada / Salida comprende el cableado del plano posterior

y los conectores de borde del modulo que se requiere para dirigir la

alimentacin elctrica y las seales de datos de hacia y desde los mdulos

instalados. La determinacin del tamao se refiere al nmero de mdulos de

Entradas / Salidas que pueden ser instalados en el bastidor adems del

modulo del PLC, el cual ocupa una ranura especial en la posicin izquierda

mxima del bastidor.

Figura 8: Entradas y salidas de un PLC.

Fuente [www.ecom.coastal.com/.../PLC003-XXX-ENG.jpg].

Bastidor remoto

Si el nmero necesario de canales de Entradas / Salidas sobrepasa el

cupo mximo de un solo bastidor, puede instalar un segundo bastidor

remoto. En este caso el bastidor remoto debe incluir ya sea otro PLC en un


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modo de ADPTADOR, o un modulo adaptador de Entradas / Salidas

remotas. En el bastidor remoto, la ranura mas a la izquierda se reserva para

el PLC o adaptador de Entradas / Salidas, mientras que en el resto de las

ranuras son para los mdulos de alimentacin elctricas o de Entradas /Salidas.

Direccionamiento de casilleros y grupos [6]

A cada modulo de Entradas / Salidas se les asigna un nmero de casillero

/ grupo de acuerdo con su posicin en el bastidor de Entradas / Salidas. Este

nmero pasa a formar parte de la direccin lgica de cada Terminal de

Entradas / Salidas.

La direccin lgica es una designacin del Software que se utiliza para

identificar y almacenar los datos en la memoria del PLC, y para adquirir o

enviar datos hacia y desde dispositivos externos.

Con el sistema de Direccionamiento de una sola ranura, un bastidor local de

16 ranuras contiene dos casilleros (Racks) numerados casillero 1 y casillero

2. Cada casillero consta de ocho grupos de terminales de Entradas / Salidas,

numeradas 00 hasta 07. Con el mtodo de Direccionamiento de una sola

ranura, cada ranura es equivalente a un grupo. Con el direccionamiento de

dos ranuras, cada grupo comprende dos ranuras. Con el direccionamiento de

media ranura, cada grupo sera equivalente a media ranura.

Con el mtodo de direccionamiento de una sola ranura, cada grupo deEntradas / Salidas puede contener hasta 16 terminales de entradas y 16

terminales de salida. En la seccin de mdulos de Entradas / Salidas discreta

de este cuaderno de trabajo se discutirn mayores detalles del

direccionamiento lgico.


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PLC en comparacin con otros sistemas de control

Los PLC estn adaptados para un amplio rango de tareas de

automatizacin. Estos son tpicos en procesos industriales en la manufactura

donde el coste de desarrollo y mantenimiento de un sistema de

automatizacin es relativamente alto contra el coste de la automatizacin, y

donde van a existir cambios en el sistema durante toda su vida operacional.

Los PLC contienen todo lo necesario para manejar altas cargas de

potencia; se requiere poco diseo elctrico y el problema de diseo se centra

en expresar las operaciones y secuencias en la lgica de escalera (o

diagramas de funciones). Las aplicaciones de PLC son normalmente hechos

a la medida del sistema, por lo que el costo del PLC es bajo comparado con

el costo de la contratacin del diseador para un diseo especfico que solo

se va a usar una sola vez.

Por otro lado, en caso de productos de alta produccin, los sistemas de

control a medida se amortizan por s solos rpidamente debido al ahorro en

los componentes, lo que provoca que pueda ser una buena eleccin en vez

de una solucin "genrica". Sin embargo, debe ser notado que algunos PLC

ya no tienen un precio alto. Los PLC actuales tienen todas las capacidades

por algunos cientos de dlares.

Diferentes tcnicas son utilizadas para un alto volumen o una simple tarea

de automatizacin, Por ejemplo, una lavadora de uso domstico puede ser

controlada por un temporizador a levas electromecnico costando algunos

cuantos dlares en cantidades de produccin.


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Un diseo basado en un micro controlador puede ser apropiado donde

cientos o miles de unidades deben ser producidas y entonces el coste de

desarrollo (diseo de fuentes de alimentacin y equipo de entradas y salidas)

puede ser dividido en muchas ventas, donde el usuario final no tienenecesidad de alterar el control. Aplicaciones automotrices son un ejemplo,

millones de unidades son vendidas cada ao, y pocos usuarios finales

alteran la programacin de estos controladores. (Sin embargo, algunos

vehculos especiales como son camiones de pasajeros para trnsito urbano

utilizan PLC en vez de controladores de diseo propio, debido a que los

volmenes son pequeos y el desarrollo no sera econmico).

Algunos procesos de control complejos, como los que son utilizados en la

industria qumica, pueden requerir algoritmos y caractersticas ms all de la

capacidad de PLC de alto nivel. Controladores de alta velocidad tambin

requieren de soluciones a medida; por ejemplo, controles para aviones.

Los PLC pueden incluir lgica para implementar bucles analgicos,

proporcional, integral y derivadas o un controlador PID. Un bucle PID podra

ser usado para controlar la temperatura de procesos de fabricacin, porejemplo. Histricamente, los PLCs fueron configurados generalmente con

solo unos pocos bucles de control analgico y en donde los procesos

requieren cientos o miles de bucles, un Sistema de Control Distribuido (DCS)

se encarga. Sin embargo, los PLC se han vuelto ms poderosos, y las

diferencias entre las aplicaciones entre DCS y PLC han quedado menos

claras.

Resumiendo, los campos de aplicacin de un PLC o autmata

programable en procesos industriales son: cuando hay un espacio reducido,

cuando los procesos de produccin son cambiantes peridicamente, cuando

hay procesos secuenciales, cuando la maquinaria de procesos es variable,


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cuando las instalaciones son de procesos complejos y amplios, cuando el

chequeo de programacin se centraliza en partes del proceso.

Seales Analgicas y digitales

Las seales digitales o discretas como los interruptores, son simplemente

una seal de On/Off (1 0, Verdadero o Falso, respectivamente). Los

botones e interruptores son ejemplos de dispositivos que proporcionan una

seal discreta. Las seales discretas son enviadas usando la tensin o la

intensidad, donde un rango especifico corresponder al On y otro rango al

Off. Un PLC puede utilizar 24V de voltaje continuo en la E/S donde valores

superiores a 22V representan un On, y valores inferiores a 2V representan

Off. Inicialmente los PLC solo tenan E/S discretas.

Las seales analgicas son como controles de volmenes, con un rango

de valores entre 0 y el tope de escala. Esto es normalmente interpretado con

valores enteros por el PLC, con varios rangos de precisin dependiendo del

dispositivo o del nmero de bits disponibles para almacenar los datos.Presin, temperatura, flujo, y peso son normalmente representados por

seales analgicas. Las seales analgicas pueden usar tensin o

intensidad con una magnitud proporcional al valor de la seal que

procesamos. Por ejemplo, una entrada de 4-20 mA o 0-10 V ser convertida

en enteros comprendidos entre 0-32767.

Las entradas de intensidad son menos sensibles al ruido elctrico (como

por ejemplo el arranque de un motor elctrico) que las entradas de tensin.

Usando solo seales digitales, el PLC tiene 2 entradas digitales de dos

interruptores del tanque (tanque lleno o tanque vaco). El PLC usa la salida

digital para abrir o cerrar una vlvula que controla el llenado del tanque.


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Si los dos interruptores estn apagados o solo el de tanque vaco esta

encendido, el PLC abrir la vlvula para dejar entrar agua. Si solo el de

tanque lleno esta encendido, la vlvula se cerrara. Si ambos interruptores

estn encendidos sera una seal de que algo va mal con uno de los dos

interruptores, porque el tanque no puede estar lleno y vaco a la vez. El uso

de dos interruptores previene situaciones de pnico donde cualquier uso del

agua activa la bomba durante un pequeo espacio de tiempo causando que

el sistema se desgaste ms rpidamente. As tambin se evita poner otro

PLC para controlar el nivel medio del agua.

Un sistema analgico podra usar una bscula que pese el tanque, y una

vlvula ajustable. El PLC podra usar un PID para controlar la apertura de la

vlvula. La bscula est conectada a una entrada analgica y la vlvula a

una salida analgica. El sistema llena el tanque rpidamente cuando hay

poca agua en el tanque. Si el nivel del agua baja rpidamente, la vlvula se

abrir todo lo que se pueda, si el caso es que el nivel del agua esta cerca del

tope mximo, la vlvula estar poco abierta para que entre el agua

lentamente y no se pase de este nivel.

Con este diseo del sistema, la vlvula puede desgastarse muy

rpidamente, por eso, los tcnicos ajustan unos valores que permiten que la

vlvula solo se abra en unos determinados valores y reduzca su uso. Un

sistema real podra combinar ambos diseos, usando entradas digitales para

controlar el vaciado y llenado total del tanque y el sensor de peso para

optimizarlos.


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Sistemas de control de lazo cerrado

Son los sistemas en los que la accin de control est en funcin de la

seal de salida. Sus caractersticas son:

Complejos, pero amplios de parmetros.

La salida se compara con la entrada y la afecta para el control del

sistema.

Estos sistemas se caracterizan por su propiedad de retroalimentacin.

Automatizacin

Es un sistema donde se trasfieren tareas de produccin, realizadas

habitualmente por operadores humanos a un conjunto de elementos

tecnolgicos. Un sistema automatizado consta de dos partes principales:

Parte operativa.

Parte de mando.

La Parte Operativa

Es la parte que acta directamente sobre la mquina. Son los elementos

que hacen que la mquina se mueva y realice la operacin deseada. Los

elementos que forman la parte operativa son los accionadores de las

mquinas como motores, cilindros, compresores y los captadores como

fotodiodos, finales de carrera. Los dispositivos encargados de convertir las


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magnitudes fsicas en magnitudes elctricas se denominan transductores.

Los transductores se pueden clasificar en funcin del tipo de seal que

transmiten en:

Transductor todo o nada: Suministran ua seal binaria claramente

diferenciada. Los finales de carrera son transductores de este tipo.

Transductores numricos: Transmiten valores numricos en forma de

combinaciones binarias. Los encoders son transductores de este tipo.

Transductores analgicos: Suministran una seal continua que es fiel

reflejo de la variacin de la magnitud fsica medida.

Accionadores y Preaccionadores

El accionador es el elemento final de control que, en respuesta a la seal

de mando que recibe, acta sobre la variable o elemento final del proceso.

Un accionador transforma la energa de salida del automatismo en otra til

para el entorno industrial de trabajo, pueden ser clasificados en elctricos,

neumticos e hidrulicos. Los accionadores ms utilizados en la industria

son: Cilindros, motores de corriente alterna, motores de corriente continua,

etc.

La Parte de Mando

Generalmente suele ser un autmata programable (tecnologa

programada), aunque hasta hace bien poco se utilizaban rels

electromagnticos, tarjetas electrnicas o mdulos lgicos neumticos

(tecnologa cableada). En un sistema de fabricacin automatizado el


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autmata programable esta en el centro del sistema. Este debe ser capaz de

comunicarse con todos los constituyentes de sistema automatizado.

Tecnologas cableadas

Con este tipo de tecnologa, el automatismo se realiza interconectando los

distintos elementos que lo integran. Su funcionamiento es establecido por los

elementos que lo componen y por la forma de conectarlos.

Esta fue la primera solucin que se utilizo para crear autmatas

industriales, pero presenta varios inconvenientes. Los dispositivos que seutilizan en las tecnologas cableadas para la realizacin del automatismo

son:

Mdulos lgicos neumticos.

Rels electromagnticos.

Tarjetas electrnicas.


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2.3 BASES LEGALES.

CONSTITUCIN DE LA REPBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA

Articulo N 105

La educacin es un derecho humano y un deber social fundamenta, es

democrtica, gratuita y obligatoria. El estado la asumir como funcin

indeclinable y de mximo inters en todos sus niveles y modalidades, y como

instrumento de conocimiento cientfico, humanstico y tecnolgico al servicio

de la sociedad. La educacin es un servicio pblico y est fundamentada en

el respeto a todas las corrientes del pensamiento, con la finalidad dedesarrollar el potencial creativo de cada ser humano y el pleno ejercicio de

su personalidad en una sociedad democrtica basada en la valoracin tica

del trabajo y n la participacin activa, consiente y solidaria en los procesos de

transformacin social consustanciados con los valores de la identidad

nacional, y con una visin latinoamericana y universal. El estado, con la

participacin de las familias y la sociedad, promover el proceso de

educacin ciudadana de acuerdo con los principales contenido de la

Constitucin y la Ley.

NORMAS ISA (Instrumentetin Symbols Identificatin)

RP52.1-1975. Recomendaciones para la proteccin del medio ambiente

para los laboratorios modelos.

COVENIN 2534-1994.

En su primera versin, establece requisitos generales que deben cumplir

un laboratorio de calibracin y ensayo.


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NORMAS ISSA

El fin de las normas ISSA es el de estandarizar la nomenclatura dentro de

un plano de funcionalidad de un instrumento, en donde se expresar cada

elemento o instrumento que conforme el proceso que se est desarrollando,

as como las variables que se controlaran y la seal que los elementos

primarios, transductores y convertidores leern.

NORMAS ISA S5.1; Smbolos e identificacin

Establece un criterio uniforme para designar instrumentos y alarmas deinstrumentacin utilizados para la medicin y control. La simbologa descrita

en esta norma se utiliza para identificar instrumentos y sistemas de medicin

y control en cualquier tipo de documento donde se quiera hacer referencia a

un instrumento, la norma proporciona la identificacin de las funciones

principales de los instrumentos.

NORMAS ISA S5.2. Smbolos Lgicos Programales.

El objetivo de esta norma es proveer un mtodo de diagramacin lgica

de entrelazado y secuencia binaria para el arranque de sistemas, operacin,

alarma , parada de equipos y procesos en la industria qumica, petrolera, de

generacin de potencia, acondicionamiento de aire, refinacin de minerales

y otras numerosas industrias.

Esta norma intenta facilitar el entendimiento de sistemas binarios, y

mejorar la comunicacin entre el personal tcnico, gerencial, de diseo,

operacional y de mantenimiento que tiene que ver con el sistema.


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NORMAS ISA S5.3. Documentacin e identificacin.

El objeto de esta norma es documentar los instrumentos formados por

ordenadores, controladores programables, miniordenadores y sistemas a

microprocesador que disponen de control compartido, visualizacin

compartida y otras caractersticas de interfase.

NORMA ISA S5.184

A cada instrumento se lo puede identificar con un sistema de letras las

cuales deben ser maysculas todas, su identificacin funcional son las

primeras que mximo deben ser 4, las cuales designan la variable, la funcin

secundaria y la funcin principal del instrumento, y por su identificacin de

bucle que tambin va acompaado por un nmero y una letra, si un

instrumento realiza dos o ms funciones puede designarse por todas sus

funciones, existen letras que ya tienen su designacin para cada paso pero

tambin hay letras libres como la N que se puede utilizar para algn proceso

y especificar su funcin, tambin podemos encontrar smbolos que nos

explican instrumentos, variables de medida, vlvulas de control, tipo de

conexin, actuadores, elementos que forman el instrumento, procesos y

operaciones realizadas.

IEC 61131-3 Controladores Lgicos Programables (PLC).

sta parte trata los lenguajes de programacin y define los estndares de

dos lenguajes grficos y dos lenguajes textuales para PLC:

Lenguaje escalera (LD - Ladder Diagram), grfico.

Diagrama de bloque de funciones (FBD - Function Block Diagram),

grfico.


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Texto estructurado (ST - Structured Text), textual.

Lista de instrucciones (IL - Instruction List), textual.

Bloques de funcin secuenciales (SFC - Sequential Function Chart), con

elementos para organizar programas de computacin paralela y

secuencial.


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2.4. DEFINICIN DE TRMINOS OPERACIONALES

Accesible Este trmino se aplica a un dispositivo o funcin que puede serusado o visto por un operador con el propsito de controlar el desempeo de

las acciones de control; como ejemplo: cambios en el set-point, transferencia

auto-manual o acciones de encendido y apagado.

Alarma Es un dispositivo o funcin que detecta la presencia de una

condicin anormal por medio de una seal audible o un cambio visible

discreto, o puede tratarse de ambas seales al mismo tiempo, las cuales

tienen el fin de atraer la atencin.

Controlador Dispositivo con una salida que varia para regular una variable

de control de una manera especfica. Un controlador manual vara su salida

automticamente en respuesta a una entrada directa o indirecta de un

proceso variable. Un controlador manual es una estacin manual de carga y

su salida no depende de una medida de un proceso variable pero puede

variarse solamente por medio de un procedimiento manual.

Convertidor Es un dispositivo que recibe informacin en determinada

manera de un instrumento y transmite una seal de salida en otra forma. Un

convertidor es tambin conocido como transductor, de cualquier forma,

transductor es un trmino general, y su uso para conversin de seales no

es recomendado.

Deriva. Es una variacin en la seal de salida que se presenta en un perodo

de tiempo determinado mientras se mantienen constantes la variable medida

y todas las condiciones ambientales. Se suelen considerar la deriva de cero

(variacin en la seal de salida para el valor cero de la medida atribuible a

cualquier causa interna) y la deriva trmica de cero (variacin en la seal de


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salida a medida cero, debida a los efectos nicos de la temperatura). La

deriva est expresada usualmente en porcentaje de la seal de salida de la

escala total a la temperatura ambiente, por unidad, o por intervalo de

variacin de la temperatura. Por ejemplo, la deriva trmica de cero de uninstrumento en condiciones de temperatura ambiente durante 1 mes fue de

0,2 % del alcance.

Fiabilidad {Reliability). Medida de la probabilidad de que un instrumento

contine comportndose dentro de lmites especificados de error a lo largo

de un tiempo determinado y bajo condiciones especificadas.

Lazo Combinacin de uno o ms instrumentos o funciones de control que

sealan el paso de uno a otro con el propsito de medir y/o controlar las

variables de un proceso.

Linealidad basada en puntos. Falta de linealidad expresada en forma de

desviacin mxima con relacin a una lnea recta que pasa a travs de los

puntos dados correspondientes al cero y al 100 % de la variable medida.

Linealidad. La aproximacin de una curva de calibracin a una lnea recta

especificada.

Montado en panel Trmino aplicado a un instrumento que est montado

sobre un panel o consola y es accesible para un operador en uso normal.

Panel Estructura que tiene un grupo de instrumentos montados sobre ella. El

panel puede consistir de una o varias secciones, cubculos, consolas o

escritorios.


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Relay Dispositivo cuya funcin es pasar informacin sin alterarla o solo

modificarla en determinada forma. Relay es comnmente usado para

referirse a dispositivos de cmputo.

Sensor Parte de un lazo o un instrumento que primero detecta el valor de

una variable de proceso y que asume una correspondencia,

predeterminacin, y estado inteligible o salida. El sensor puede ser integrado

o separado de un elemento funcional o de un lazo. Al sensor tambin se le

conoce como detector o elemento primario.

Switch Dispositivo que conecta, desconecta, selecciona, o transfiere uno o

ms circuitos y no esta diseado como un controlador, un relay o una vlvula

de control.


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2.5 Operacionalizacin de la Variable:

Disear un Manual de Operaciones inherentes al Tablero de Prueba de

Controles Discretos y Automatizacin Industrial ubicado en el laboratorio deTecnologa Instrumentista del I.U.T.A. ampliacin Puerto Pritu, con el fin deoptimizar el desempeo de la comunidad estudiantil.

Fuente: Guerra F.; Lpez J. (2013)

VARIABLE DIMENSIONES INDICADORES FUENTES INSTRUMENTOS

Tablero dePrueba deControles

Discretos yAutomatizacin

Industrial

FuncionamientoControl

SensoresProcesos

Fallasconfiabilidad

Tipos Principio de

Funcionamiento Unidades

Recursohumano

LibrosRevistas

DocumentosTextuales y

BibliogrficosTesis

InternetLaboratorio

Matriz de Anlisis.

Gua deEntrevista

(estructurada)

Desempeo dela comunidad

estudiantil

Calidad de lasprcticas.

EfectividadCumplimiento delas actividades

Formacin recibida Actividades

ejecutadas Desarrollo y

mejoramiento delas actividades.


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CAPITULO III

MARCO METODOLGICO


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3.1 MARCO METODOLGICO

3.1.-DISEO DE LA INVESTIGACIN.

El diseo de la investigacin ser de campo con basamento documental,

ya que para el desarrollo de la misma se requiere de observacin y trabajos

directos en el rea de laboratorio de tecnologa instrumentista, as como

adems, se evaluar un conjunto de referencias bibliogrficas; toda la

informacin recopilada con la observacin estructurada se sustentar

mediante textos, tesis, libros y materiales registrados que sirvan de ayuda

para la realizacin de este trabajo de investigacin.

Segn Hurtado, J. (2000), Algunos de los diseos de

investigacin pueden ser documental y de campo. La primera se

basa en el anlisis de diferentes fuentes de informacin o

documentacin como: Material bibliogrfico y fuentes textuales,

la segunda consiste en la observacin directa del problema y

del objetivo de la investigacin y se basa en la relacin de datos

de fuentes vivas, es decir se desarrollan por medio de

encuestas, en

Anteproyecto Unico 6-2-14

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