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SERVICIO NACIONAL DE APRENDIZAJE SENA
CENTRO DE ASISTENCIA TECNICA A LA INDUSTRIA ASTIN
T.G.P.I 958260
ENSAYO DE AUTOMATIZACION
TRABAJO RELIZADO POR
CARLOS EDUARDO HERRERA
SANTIAGO PAZ BALANTA
INSTRUCTOR JHON FELIX ZABALA JARAMILLO
Introducción
Este trabajo es elaborado con el fin de tener idea de cómo hace parte la
automatización en una empresa ya sea micro o macro.
Las empresas que se están adquiriendo tecnología desarrollada (automatización),
están dejando la mano de obra del ser humano atrás, así creando una tasa de
desempleo alta, ya que los trabajo que realizábamos los trabajo a mano, ya las
maquinas lo están haciendo con un tiempo de producción menor, antes una
empresa manejaba entre cien(100) y mil (1000) empleados, con la adquisición de
estas tecnologías hay empresas que redujeron su números de empleados a un
50%.
El ser humano siempre ha buscado la creación de herramientas y máquinas que le
faciliten la realización de tareas peligrosas, pesadas y repetitivas. En los últimos
tiempos, la aparición de máquinas altamente sofisticadas ha dado lugar a un gran
desarrollo del campo de la automatización y el control de las tareas, aplicado ya
en muchas máquinas que se manejan diariamente.
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Perspectiva histórica
Gracias al desarrollo e innovación de nuevas tecnologías, la automatización de
procesos industriales, a través del tiempo, ha dado lugar a avances significativos
que le han permitido a las compañías implementar procesos de producción más
eficientes, seguros y competitivos.
El origen se remonta a los años 1750, cuando surge la revolución industrial.
1745: Máquinas de tejido controladas por tarjetas perforadas.
1817-1870: Máquinas especiales para corte de metal.
1863: Primer piano automático, inventado por M. Fourneaux.
1856-1890: Sir Joseph Whitworth enfatiza la necesidad de piezas intercambiables.
1870: Primer torno automático, inventado por Christopher Spencer.
1940: Surgen los controles hidráulicos, neumáticos y electrónicos para máquinas
de corte automáticas.
1945-1948: John Parsons comienza investigación sobre control numérico.
1960-1972: Se desarrollan técnicas de control numérico directo y manufactura
computadorizada.
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El proceso productivo, tipos y ubicación de los procesos
Podemos decir que todo tiene un proceso de producción ya que para hacer algo
primero lo pensamos y después lo procesamos, un ejemplo de esto puede ser que
para comprar un elemento primero pensamos como lo queremos, donde lo
compramos y cuánto dinero tenemos para ello.
Podemos decir que toda empresa ya sea pequeña o grande tiene un proceso de
producción por montajes ya que toda empresa se divide en secciones y cada una
cumple con una función diferente que a la final será parte del producto terminado.
En los 4 procesos de producción existentes decimos que el Job shops es un
proceso el cual no se ha desarrollado muy bien en Colombia ya que requiere de
tecnología de punta.
El proceso de producción por lotes el cual es aplicado en muchas pequeñas y
medianas empresas a nivel mundial, trata de fabricar un producto en cantidad sin
perdidas.
Las líneas de producción es un claro ejemplo del proceso que utiliza la gran
mayoría de empresas ya que todo producto empieza como materia prima y va
pasando por procesos para convertirse en un producto final el cual es para la
satisfacción del consumidor, un ejemplo de ello puede una empresa de producción
de metalmecánica que solo se encarga del trabajo con metales y tiene sus líneas
de producción como forma metal que es la encargada de transformar en metal en
las diferentes partes que tiene un producto a fabricar.
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Operaciones básicas de fabricación
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MATERIA PRIMA
PROCESO PRODUCTO FINAL.
CORTE
ARMADO
TALADRADO
FRESADO
TORNEADO
INSPECCION DE
MERCADOCLIENTEDEMANDA
SOCIAL
FINANZAS
ESTUDIO DE MERCADEO
CLIENTE
El proceso en feedback
El feedback lo que se trata en palabras concretas es realizar un trabajo en menos
tiempo, mejor calidad, ahorrando dinero y sin intervención humana, un claro
ejemplo de esto lo podemos ver en las empresas que manejan tecnología
avanzada, cuyas platas cuentan con pocos operarios y las maquinas son de gran
tamaño, pero todo esto es manejado por sistemas como los CONTROLADORES
LOGICOS PROGRAMABLES (PLC) pero a su vez esto tiene una desventaja que
es el desempleo ya que es una estrategia muy buenas para el ahorro de tiempo y
dinero pero también estamos afectando enormemente a familias que dependen de
aquellos trabajos, y aquellas personas que se han desempeñado en esa función y
ahora son reemplazadas por maquinas automatizadas, también hay que saber que
no todos los procesos automatizados trabajan solos, hay procesos como el de cnc,
sensores que han sido automatizados pero son operados por seres humanos.
Estructuras de automatización
En Los procesos de automatización encontramos diferentes categorías:
Automatización fija
Automatización programable
Automatización flexible
Automatización total
En la automatización fija se trabaja con equipos que siempre están haciendo lo
mismo para dependiendo de la demanda, son equipos que siempre van a cumplir
una tarea repetitiva, ahí vemos un estilo de producción por lotes.
En la automatización programable es cuando se trabaja con diferentes productos a
fabricar un ejemplo es un torno CNC que por medio del software se puede
modificar rápidamente, dibujar otra pieza y realizarla sin afectar la producción de
la empresa.
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En la automatización flexible se trabaja un rango de producción medio ósea que
hay varios procesos unos de automatización fija y otros programada, hay personal
pero son controladas en su conjunto por una computadora.
En la automatización total vemos que son sin intervención humana ósea que las
maquinas trabajan por controladores lógicos programables PLC, donde la maquina
misma avisa a una computadora que fallas tiene, se le programa la producción, y
su software PLC solo le puede hacer mantenimiento un profesional o ya sea el
mismo creador de la maquina.
Ventajas e inconvenientes de la automatización
La automatización tiene sus ventajas y desventajas, las ventajas son que ayudan
con la producción, el tiempo, los trabajos de una maquina automatizada son con
mas precisión ya que sus ajustes y tolerancias son por micras entonces eso da un
producto de calidad el cual el cliente preferiría saldría beneficiado, se disminuye la
mano de obre ya que si antes necesitaban 10 personas para hacer un producto
ahora con una maquina automatizada solo se necesitaría 2.
Sus desventajas son el consumo de energía eléctrica para su funcionamiento, la
herramienta de una maquina es mas costosa un ejemplo de ello son las
herramientas con las que trabaja un torno CNC ya que son de tungsteno, unas con
punta diamante y eso es mucho mas dinero, otra cosa es que el mantenimiento de
una maquina automatizada es supremamente costoso y los repuesto son solo
conseguidos en el origen de aquella maquina, en el caso de las maquinas que se
les han adaptado un sistema de automatización PLC lo mas costoso es el arreglo
del software del PLC, se aumenta la gente sin empleo, se requiere de personal
mas calificado ya que son maquinas que en su totalidad se requiere de un estudio
avanzado, otra gran desventaja es que una maquina CNC tiene que ser trabajada
bajo un cierto clima por ella toca hacer un centro de mecanizado con aire
acondicionado ya que el mal uso de la maquina en climas no apropiados puede
des configurar el sistema y así generar perdidas.
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Elementos de la automatización
En los elementos de la automatización se ven las siguientes categorías
Mecánica
Eléctrica
Tecnología Electrónica
Neumática y electro-neumática
Hidráulica y electro-hidráulica
Aplicaciones de Control e Informática Industrial
La automatización tiene todo esto en común por que para mi pensar dentro de una
maquina por muy automatizada que este lleva un sistema mecánico, ya sea
piñones, ejes, que son los que hacen que se mueva la maquina, son refrigerados,
tienen sus sistemas de hidráulica, neumática y todo esto va sujeto a los procesos
eléctricos y electrónicos, la electricidad es la principal ya que es la encargada de
suministrar la energía a las maquinas mediante el cableado, motores eléctricos,
pero la electrónica es la encargada de controlar la energía, es aquella que se
encarga de decir esto para aquí, esto sigue, esto va así, esto va para allá, para
eso se usan sistemas de sensores que son programados ya sea para prevenir un
accidente o para avisar que algo esta mal, le falta refrigerante, se usa sistemas
inalámbricos, telemando y las aplicaciones de control estamos hablando de los
sistemas que controlan todo el proceso, aquí en este elemento se ve lo que es el
control numérico computarizado CNC que en sus diferentes maquinas como el
torno CNC porta unas células de mecanizado que en este caso seria las
herramientas de trabajo ya sea dependiendo de los ejes, se manejan herramientas
especiales que son de un alto costo. Todo tiene en común ya que se necesita de
los diferentes elementos para realizar cualquier trabajo, todo proceso lleva
automatización ya que para encender o apagar alguna maquina ya se esta
manejando elementos de la automatización.
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Modelos matemáticos de sistemas
Los modelos matemáticos de sistemas nos habla desde un punto mas científico,
va mas allá de la automatización, los modelos matemáticos nos explican todo
sobre como y por que se hace dicho elemento, proceso, el por que y a base de
que se mueve, sus formulas, es un tema muy complejo pero es como la base de
todo, dependiendo de la evolución los podemos clasificar así:
Sistemas de tiempo continuo
Un sistema en tiempo continuo viene caracterizado por magnitudes o señales
que toman valor en cada instante de tiempo, yo leyendo comprendí que esto se
basa mas en los sistemas como las plantas eléctricas, hidroeléctricas es como
la base, es un tiempo continuo.
Sistemas de tiempo discreto
Un sistema en tiempo discreto es un operador matemático que transforma una
señal en otra por medio de un grupo fijo de reglas y funciones, son aquellos
como por ejemplo los equipos biomédicos como los electrocardiógrafos que
por medio de operadores dan el funcionamiento del corazón.
Sistemas de eventos discretos
Estos sistemas se caracterizan por mantener un estado interno global del
sistema, que puede no obstante estar física o lógicamente distribuido, y que
cambia parcialmente debido a la ocurrencia de un evento, un claro ejemplo de
esto son como los GPS, las redes, controladores de diferentes áreas, es como
lo que necesitan los diferentes sistemas para su función es como la que
permite que eso suceda, son sistemas comandados por eventos ósea que son
un conjunto de resultados como por ejemplo con una aplicación puedes ver
donde y a que hora para el bus en la esquina de mi casa,
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Modelado y simulación de sistemas complejos
Es una información que como su nombre lo dice es complejo pero es entendible
que es como la encargada o la que hace experimentos sobre ciertos sistemas,
ponemos de ejemplo los sistemas de medición como un calibrador vernier o pie de
rey que según sus funciones viene diseñado para escala milimétrica y fracción de
pulgada, algunos son diseñados para mayor precisión como milésimas de
milímetro o milésimas de pulgada, pero todo es un experimento y cada vez va mas
allá , como decía el texto de modelado, solo refleja aquellos aspectos que han sido
medidos y analizados dentro de un determinado contexto experimental. Otros
aspectos pueden quedar ocultos en el modelo porque aun no se conocen, es claro
que siempre se va descubrir mas cosas, todo esto sale dependiendo de la realidad
que se vive en el mundo cada vez se va ir mejorando cada vez mas y esto
conlleva a experimentos de modelos y simulación.
Esta rama es muy importante ya que para empezar cualquier proceso debemos
modelarlo, estudiarlo y saber que ventajas nos trae, que desventajas y que tanto lo
necesita el mundo que nos rodea.
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Lenguaje Unificado de Modelización (UML)
Lenguaje Unificado de Modelado (UML, por sus siglas en inglés, Unified Modeling
Language) es el lenguaje de modelado de sistemas de software más conocido y
utilizado en la actualidad; está respaldado por el OMG (Object Management
Group).
El Lenguaje Unificado Modelado es una herramienta compatible, estandarizada
para escribir planos de software, Se utiliza para especificar, visualizar, construir y
documentar los artefactos de un proceso intensivo.
Es un lenguaje gráfico para visualizar, especificar, construir y documentar un
sistema. UML ofrece un estándar para describir un "plano" del sistema (modelo),
incluyendo aspectos conceptuales tales como funciones del sistema, y aspectos
concretos como expresiones de lenguajes de programación, esquemas de bases
de datos y compuestos reciclados.
Esto se ve reflejado en cuando compramos un producto viene con un libro de
instrucciones en diferentes idiomas, funciones de cada uno de los sistemas, con
que se fabrico, al UML se unen muchas compañías ya que es de gran ventaja por
eso podemos utilizar sistemas de Microsoft y poder tenerlo en diferentes idiomas
al igual que los celulares, también hay maquinas que solo trabajan con un idioma.
Es una herramienta de mucha utilidad que hace que algunas funciones sean mas
practicas.
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Características de UML
Data Types
En ciencias de la computación y de la programación de computadoras, un
tipo de datos es una clasificación de la identificación de uno de los distintos
tipos de datos, como verdadero, entero o booleano, que determina los
posibles valores de ese tipo, un ejemplo es el programa de programación
java el cual permite utilizar diferentes herramientas
Core
Core es un procesador que combina uno o mas microprocesadores y
dependiendo de ello es que se ve la velocidad o mejor funcionamiento de
un aparto electrónico, podemos ver celulares con 2 o mas núcleos que
contienen microprocesadores y esto hace que sea mas veloz un dispositivo
como por ejemplo un celular.
Extension Mechanisms
Son el mecanismo de extensión los cuales nos sirve para la ampliación de
tamaño de ciertos parámetros.
Common Behavior
Es el comportamiento común, es como ver el estado o la realidad de lo que
esta pasando.
State Machines
Máquinas de estado finito pueden modelar un gran número de problemas,
entre los que están la automatización de diseño electrónico , protocolo de
comunicación de diseño, el lenguaje de análisis sintáctico y otras
aplicaciones, nos habla de las herramientas que hay para realizar dicho
proceso, si vamos hacer un celular nuevo y de alta tecnología es lógico que
necesitamos herramientas que nos ayuden a conseguir esa tecnología y así
es que se va mejorando día a día mas.
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Activity Graphs
Para mi es encargado del estilo y gráficos del producto, aplicación a
fabricar, sistema a elaborar, todo esto es teniendo en cuenta los sistemas
en que es común operar algún elemento.
Collaborations
Aquí se ve reflejadas todas aquellas entidades o software que fueron
necesitados para la elaboración.
Use Cases
Aquí es donde nos informamos de cierta información como el título
(objetivo), actor Principal, alcance, nivel, la (Historia): el cuerpo del caso de
uso es simplemente un párrafo o dos de texto, de manera informal que
describe lo que sucede.
Model Management
Aquí es donde empieza todo por que es el modelo de gestión es donde se
habla de todo lo que se va hacer, que se necesita, es como hacer una
revisión aquí entra muchas cosas como la demanda social en el mercado,
que falta, que nos beneficia etc.
De esto aprendemos que estas características las vemos en muchos
productos como un celular que viene cumpliendo cada una de ellas, un
computador, todo trae un procesador, idiomas, cada vez los gráficos son
mas reales, hay definición HD, y todo es planeado para que sea de gran
impacto.
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Estructura del curso
El curso se estructura en 4 partes
Control de procesos continuos
Es el control de un elemento que cumple cierta función, los controles de
procesos continuos pueden ser los PLC.
Control de procesos de eventos discretos
Diagramas de estado
Es donde se representa ciertas actividades dependiendo de que se
esta tratando.
Redes de Petri
Una red de Petri está formada por lugares, transiciones, arcos dirigidos y
marcas o fichas que ocupan posiciones dentro de los lugares. Es controlado
y va cumpliendo funciones dependiendo de cómo este programado.
Grafcet
Es un diagrama funcional normalizado, que permite hacer un modelo del
proceso a automatizar, contemplando entradas, acciones a realizar, y los
procesos intermedios que provocan estas acciones.
Statecharts
Tiene mucho que ver con los diagramas de estado, estos son los
datos los cuales dan información sobre como se va realizar y que
parámetros tendrá.
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Automatización local
Captadores son los encargados de suministrar la energía o calor, un
ejemplo de ello son las empresas que han implementado captadores
solares ya sea para energía o para el calentamiento de agua que en
muchos casos es utilizada para la automatización de procesos.
Pre-actuadores y actuadores son dispositivos inherentemente mecánicos
cuya función es proporcionar fuerza para mover o actuar otro dispositivo
mecánico, la fuerza que proviene del actuador proviene de tres posibles
fuentes, presión neumática, presión hidráulica y la fuerza eléctrica y los pre
actuadores ayudan cuando no es controlado por las conexiones.
Automatismos eléctricos
Es muy relacionado con la electrónica de control, nos muestra la
manera en las que se puede utilizar los microcontroladores.
Automatismos neumáticos e hidráulicos
La neumática utiliza el aire comprimido como vehículo para
transmitir la energía, esto lo utiliza los sistemas robotizados, las
maquinas de soldadura eléctrica por puntos. La hidráulica utiliza el
aceite a presión como vehículo para transmitir energía, desarrolla
cantidades de fuerzas, es muy utilizado en las empresas de
metalmecánica como las prensas hidráulicas
Autómatas programables
Es un sistema secuencial diseñado para controlar procesos, así
como lo hacen los robots industriales, el termino autómatas se usa
para referirse a los robots.
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Controladores industriales
Son aquellos encargados de repartir efectivamente las funciones, un
ejemplo de controlador puede ser un sistema eléctrico y también una
persona, en este caso un controlador podíamos verlo como un PLA o un
CNC ya que ellos son los encargados de suministrar dicha información
como también hay controladores de energía eléctrica.
Automatización global
Esta es la ultima parte y pues generaliza muchas cosas.
Simulación de procesos productivos
Nos muestra la forma en la que se trabaja un producto va desde donde
empieza, el proceso y donde termina, en esto va incluido lo que es las 5s.
Redes locales
Son las redes por las cuales funcionan ciertos elementos los cuales
necesitan de una red para su funcionamiento.
Buses industriales
Los buses industriales son sistemas de información de datos que simplifica
enormemente la instalación y operación de máquinas y equipamientos
industriales utilizados en procesos de producción.
GEMMA
SCADA
Es un software para ordenadores que permite controlar y supervisar
procesos industriales a distancia. Facilita retroalimentación en tiempo real
con los dispositivos de campo (sensores y actuadores), y controla el
proceso automáticamente. Provee de toda la información que se genera en
el proceso productivo (supervisión, control calidad, control de producción,
almacenamiento de datos, etc.) y permite su gestión e intervención.
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Control jerárquico
Las estructuras de control jerárquicas son útiles en procesos altamente
integrados puesto que descomponen un sistema complejo en varios
subsistemas que pueden tener diferentes objetivos (estabilización,
desempeño, optimización) o escalas de tiempo.
Diseño de respuesta de frecuencia
El diseño en la respuesta de frecuencia tiene un sistema de representación
dinámica, porque sus formas son curvas y con un alto contraste. Al ser una
representación de dimensión infinita no se puede decir que haya formulas
especificas con la cual podamos relacionar la repuesta de frecuencia con los
parámetros características de la respuesta temporal, hay que adquirir una
experiencia para hacerlo en cualquiera de sus dos alternativas.
“Es importante que el sistema tenga un filtro que pase antes del mostrador de
forma que se filtren las bandas laterales en estas condiciones la repuesta del
sistema lineal en invariante en el tiempo a una entrada sinusoidal preserva la
frecuencia y modifica solo la amplitud y la fase de la señal de entrada así la
amplitud y la fase son las dos únicas cantidades que se deben tratar”.
Se habla de un diagramas de bode, el cual los métodos son convencionales de
respuesta en frecuencia se aplican a las funciones de transferencia en el plano,
mediante el uso del diagrama de bode se puede diseñar un compensador digital o
un controlador digital a través de los métodos convencionales.
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El problema del diseño de feedback
El diseño de feedback tiene una realimentación negativa como ventaja el aumento
de ancho de banda la disminución de la sensibilidad del sistema a las variaciones
de los parámetros y la obtención de función de transferencias, este tipo de diseño
es más complejo pero también confuso ya
Diseño en el espacio de estado
Se basan en la realimentación de la variable salida, por lo común en la utilización
de controladores con un reducido número de parámetros de diseño.
“se supone que se cuenta en todo momento con el valor de cada uno de los
estados de plantas a controlar y se determina la acción de control, como una
combinación lineal de los estados. Los coeficientes de esa retroalimentación de
estados”
Aquí se ve más complicado ya que existe una dificultad alta para relacionar
parámetros del controlador con las especificaciones deseadas.
Asignación de polos
“En el diseño de asignación de polos se colocan todos los polos cerrados en
posiciones que se deseen, este diseño ubica los polos cerrados de modo que las
condiciones transitorias sean llevadas a cero de forma preestablecida, sin
embargo hay costo con colocar todos los polos en lazo cerrado, porque para
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realizarlo se requiere tener buenas medidas de todas la variables de estado o bien
incluir un observador de estado en el sistema, existe un requisito por parte del
sistema para poder realizar la asignación de polos en forma arbitraria, esta
exigencia es que el sistemas sea de estado completamente controlable.”
Sintonía de controladores PID
Sintonizar un controlador PID es establecer el valor que deben tener los
parámetros de ganancia, tiempo integral y tiempo derivativo, para que el sistema
responda en una forma adecuada, la primera etapa de todo procedimiento de
sintonización consiste en obtener la información estática y dinámica del lazo
el método del lazo cerrado, la información del lazo se obtienen a partir de un
primer test realizado en lazo cerrado usualmente con un consolador con acción
proporcional pura.
El método de lazo abierto, la característica estática y dinámicas de la planta,
elemento, final de control mas proceso más transmisor. Se obtiene de un ensayo
en el lazo abierto generalmente la respuesta a un escalón.
Dispositivos lógicos
Estos dispositivos solo tiene dos estados de equilibrio los cuales reciben nombres
típicos que los identifican. Dispositivo mecánico su estado s SI/NO; válvula
ABIERTO/CERRADO.
Estos tipos de dispositivos permiten la construcción de artefactos más complejos
que se llamas automatismo. Sus modelos son los sistemas digitales hay dos
clases; sistemas combinacionales, secuenciales.
Sistemas combinacionales: también se le puede llamar lógica combinacional es
todos sistemas digitales en el que su salida son función exclusiva del valor de sus
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entradas en un momento dado, son que intervengan en ningún caso anterior de
las entradas o de las salidas.
Sistemas secuenciales: los valores de las salidas, en un momento dado, no
dependen exclusivamente de los valores de las entradas en dicho momento, sino
también dependen del estado anterior o estado interno, este sistema es más
simple es en biestable de los cuales, el tipo D “el cerrojo es el más utilizado.
Algebra de boole
Es un sistema de elementos B=(0,1) y los operadores binarios (.) y (+) y (´). La
cuales cumplen las siguientes propiedades: conmutativa, distributiva, impotentes,
asociativas, absorciones. Elementos neutros diferentes, siempre existe el complejo
de A, denominado A´.
Funciones booleanas
Es una función cuyo dominio son las palabras conformadas por los valores
binarios 0 o 1(falso o verdadero) y cuyo dominio son ambos valores 0 y 1.
Formas canónicas
Es la función lógica a toda suma en la cual aparecen todas las variables en su
forma directa o inversa, en esta forma se utilizan los términos minterm y
masxterm, todas las funciones lógicas son expresables en forma canonica, tanto
como una suma de minterms como producto de maxterms.
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Simplificación de funciones booleanas
Simplificar una función consiste en obtener otra función equivalente a f y con una
expresión más simple, la utilización de esta función hace que sea más simple de
encontrar otra, sea por un programa de ordenador o por un circuito neumático o
electrónico.
Los métodos mas utilizados para simplificar funciones booleanas son el karnaughy
el quine-mccluskey.
Método de Karnaugh: es un diagrama utilizado para la simplificación de funciones
algebraicas Booleanas. El mapa de Karnaugh fue inventado en 1950 por Maurice
Karnaugh, un físico y matemático de los laboratorios Bell.
Los mapas de Karnaugh reducen la necesidad de hacer cálculos extensos para la
simplificación de expresiones booleanas, aprovechando la capacidad del cerebro
humano para el reconocimiento de patrones y otras formas de expresión analítica,
permitiendo así identificar y eliminar condiciones muy inmensas.
Método de Quine-McCluskey: es un método de simplificación de funciones
booleanas desarrollado por Willard Van Orman Quine y Edward J. McCluskey. Es
funcionalmente idéntico a la utilización del mapa de Karnaugh, pero su forma
tabular lo hace más eficiente para su implementación en lenguajes
computacionales, y provee un método determinista de conseguir la mínima
expresión de una función booleana.
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Sistemas combinacionales
Es un sistema de control que tiene entradas y salidas, tales que para todo cada
una de ellas es una función booleana de las entradas.
En los sistemas combinacionales se asume que los valores de las salidas en un
instante determinado solo dependen de los valores que en ese mismo instante
tengan las entradas.
Funciones lógicas elementales
Se puede decir que las funciones elementales son las mas simples que pueden
construirse utilizando los operadores lógicos estas funciones se pueden realizar
físicamente mediante diferentes tecnologías, como la eléctrica y la neumática.
Cada función lógica tiene un símbolo, dado por la norma ISO, aunque se usan a
veces otros símbolos en electrónica y otras tecnologías.
Función NOT
Esta función es la negación de una variable Una variable lógica A a la cual se le
aplica la negación se pronuncia como "no A" o "A negada".
Función OR
Esta función realiza la operación de suma ordinaria en Z2, o disyunción lógica
entre v arias variables.
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Función NOR
Es el complemento en Z2, de la función or varias variables. La de verdad z=(x
nand y) para dos variables y su símbolo. DIN e ISO.
Maquinas de estados
Es un sistema secuencial que posee un numero finito q de entradas, un número
finito N de estados (n es el número de variables de estado) y un número finito p
de salidas. Tanto las señales de entrada como las de salida y las de estado,
toman valores binarios. Por ser la máquina de estados un sistema de control, las
señales de entrada pueden cambiar en su evolución en el tiempo y ´esto hace que
cambien también las señales de estado y las de salida
Autómata de Mealy
“Es un tipo de máquina de estados finitos que genera una salida basándose en su
estado actual y una entrada. Esto significa que el Diagrama de estados incluirá
ambas señales de entrada y salida para cada línea de transición. En contraste, la
salida de una máquina de Moore de estados finitos (el otro tipo) depende solo del
estado actual de la máquina, dado que las transiciones no tienen entrada
asociada. Sin embargo, para cada Máquina de Mealy hay una máquina de Moore
equivalente cuyos estados son la unión de los estados de la máquina de Mealy y
el Producto cartesiano de los estados de la máquina de Mealy y el alfabeto de
entrada.”
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Autómata de Moore
“Es un autómata de estados finitos donde las salidas están determinadas por el
estado actual únicamente (y no depende directamente de la entrada). El diagrama
de estados para una máquina Moore incluirá una señal de salida para cada
estado. Comparada con la Máquina de Mealy, la cual mapea transiciones en la
máquina a salidas.”
Diagramas de estados
“Una maquina de estados con N < 2n estados, q entradas y p salidas, es un grafo
orientado que contiene la misma información que las tablas de transición y de
salida pero que expresa de forma más clara, si cabe, la naturaleza secuencial del
sistema.”
Sistemas reactivos
“Los sistemas reactivos son sistemas de control que están comandados por
eventos: sistemas que están permanentemente reaccionando a estímulos
externos e internos. Los teléfonos, automóviles, redes de comunicación, sistemas
operativos de ordenadores, sistemas de aviación, y las interfaces hombre-máquina
de muchas clases de software ordinario son ejemplos de sistemas reactivos.
El problema del modelado de estos sistemas radica en la dificultad de describir el
comportamiento reactivo de una manera clara, realista y al mismo tiempo lo
suficientemente formal y rigurosa como para servir de base para detallada
simulación computarizada del sistema.”
Se puede decir que los sistemas reactivos son los que más utilizamos a diario.
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Modelos de sistemas productivos
Automatizar un sistema de producción consiste en reducir la intervención humana
a lo largo del proceso de fabricación, optimizar la utilización de los materiales y de
las energías empleando nuevas tecnologías y conseguir unas mejores
prestaciones y una mejor calidad del producto terminado. Aunque el modelo de un
sistema productivo es bastante complejo, para muchas
Aplicaciones de automatización local podemos admitir que está compuesto por
dos subsistemas, uno reactivo (parte de comando) y otro activo (parte operativa),
que interaccionan entre sí.
Con la automatización lo que se pretende este reemplazar la mano de obra por las
maquinas, para así tener un mejor tiempo de producción, con la llegadas de las
maquinas las empresas reemplazan la mano de obras, por algo digital.
Grafcet
Es un sistema grafico de modelado de automatismos secuenciales. Fue
introducido en Francia por P. Girauld, en su tesis doctoral. La norma IEC-848 da
una completa descripción de Grafcet y ha sido adoptada por diversos fabricantes
para crear interfaces graficas de usuario que facilitan la programación de sus de
autómatas programables. El Grafcet es aplicable, por principio, a un sistema
automatizado de producción compuesto de dos partes: una parte operativa (PO) y
una parte de comando (PC).
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Stateflow
“Stateflow es una herramienta incluida en el paquete Matlab que funciona bajo el
programa (toolbox) Simulink. Es posible ejecutar solo Stateflow (como un bloque
´único de Simulink) pero siempre bajo Simulink. Utilizando Stateflow y Simulink se
pueden realizar modelos de sistemas híbridos.”
Creación de un modelo con Stateflow–Simulink
Tras arrancar el programa Matlab, creamos un modelo nuevo (new-model) de
Simulink y colocamos en el mismo, con el ratón, el bloque Chart de Stateflow. Con
el editor grafico se pueden crear cartas Stateflow, de modo interactivo,
simplemente haciendo clic en cada elemento y arrastrándolo a la ventana de
dibujo. Una vez colocados varios estados, podemos crear transiciones haciendo
clic en un estado y arrastrando el ratón hasta otro estado. Se etiquetan los estados
y las transiciones indicando las acciones que van a ocurrir durante la ejecución y
bajo que condiciones se harán las transiciones. Finalmente se añade el historial,
uniones, y estados en paralelo para detallar las operaciones del modelo.
Los pasos para seguir una aplicación completa son: crear la carta stateflow, utilizar
el Explorer de stateflow, definir un interface de bloques de stateflow, ejecutar la
simulación y generar el código.
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Elementos de una carta de estado
Una carta de estado (statechart) es un grafico formado por elementos gráficos
sobre los que van escritos otros elementos de texto. Los elementos gráficos son
cartas, estados, transiciones y uniones mientras que los elementos de texto son
datos y eventos.
Cartas: La carta es como la hoja de papel en la que se representan los elementos
gráficos y de texto. Cada carta representa una máquina de estados y constituye un
bloque de Simulink que puede conectarse con otras cartas o con otros bloques de
Simulink.
Estados: Un estado se dibuja como un rectángulo con las esquinas redondeadas
y representa un modo de funcionamiento del sistema. Aunque tienen el mismo
nombre, no debemos confundir estos estados con los estados del “modelo de
estado” de un sistema de control de tiempo continuo o discreto. Aunque en
ocasiones ambos pudieran coincidir, los estados aquí considerados son más
generales: representan los modos o formas de funcionamiento que adquiere el
sistema al reaccionar frente a los eventos.
Automatismos eléctricos
El relé: El relé es el dispositivo fundamental para la realización de automatismos
eléctricos. Consta de un conjunto de piezas colocadas dentro de una caja, de la
forma indicada en la figura 6.1, y es esencialmente un interruptor accionado
mediante un electroimán. Al aplicar tensión entre los terminales A1 y A2, el
electroimán atrae a la armadura férrea hacia el núcleo del electroimán, con lo que
el terminal 1 se desconecta del terminal NC y se conecta con el terminal NA.
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automatización
Cuando se deja de aplicar el voltaje a la bobina, el relé, accionado por el muelle,
vuelve a su estado de reposo.
Conclusión
La automatización nos da a ver un mundo de diferente manera, posee una
cantidad de herramientas y elementos que nos ayudan a mejorar cualquier
proceso, nos hace ver todo de una manera fácil pero a la vez compleja ya que
para hacer ciertos procesos se necesita de muchas personas, cada una
desempeñada en un área.
De igual forma, como ya sabemos la tecnología día a día se va haciendo parte
fundamental de la vida humana, sin embargo, aun faltan muchos procesos por
automatizar. Existe un sinfín de cosas que facilitarán en varios sectores las
labores humanas, e incluso en algunos trabajos disminuirá el riesgo al que estos
se puedan enfrentar, tan solo es cuestión de tiempo para conseguirlo.
Por último queremos agregar que tan solo debemos darle entrada a la tecnología
en nuestra sociedad, para así permitir un desarrollo más fácil, rápido y eficaz.
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