Conceptos Fundamentales de Automatización y Control
Definiciones Clave
PLC (Autómata Programable)
Los Autómatas Programables son dispositivos electrónicos creados específicamente para el control de procesos secuenciales, es decir, procesos compuestos de varias etapas consecutivas, con el fin de lograr que una máquina o cualquier otro dispositivo funcionen de forma automática. Puesto que están pensados para aplicaciones de control industrial, su diseño les confiere una especial robustez.
Automatización
La Automatización es la utilización de técnicas y equipos para la ejecución de un proceso industrial, de tal forma que ese sistema funcione de forma autónoma, con poca o ninguna intervención humana.
Beneficios e Inconvenientes de la Automatización
Beneficios
- Incremento de productividad de mano de obra
- Incremento de calidad
- Reducción ciclo de fabricación
- Incremento de capacidad
- Reducción de inventarios
- Incremento de ventas
Inconvenientes
- Incremento de costes fijos
- Incremento de mantenimiento
- Reducción de flexibilidad de recursos
Niveles de Automatización
Manual
Se elaboran piezas sin recurrir a máquinas. El ser humano realiza las operaciones usando herramientas. Es responsable de seguir el orden correcto de operaciones. Ejemplo: Dar forma a una pieza con lima.
Mecanizado
La máquina realiza la operación, sin embargo, el ser humano opera la máquina y es responsable de seguir la secuencia de operaciones. Ejemplo: Mecanizado de piezas con un torno convencional.
Automatización Parcial
La máquina realiza varias operaciones en secuencia y de forma autónoma, pero necesita de la intervención humana para poner y retirar piezas. Ejemplo: Dobladora automática.
Automatización Total
La máquina es totalmente autónoma. No necesita intervención humana. El operador realiza tareas de supervisión y mantenimiento preventivo. Ejemplo: Centro de maquinado con alimentador automático.
Integración
Todas las máquinas están interconectadas y trabajan cooperativamente. La intervención humana es requerida a nivel gestión y planeación estratégica.
Electroneumática
Concepto
La Electroneumática es la aplicación donde combinamos dos importantes ramas de la automatización, como son la neumática (manejo de aire comprimido) y la electricidad y/o la electrónica.
Ventajas
- Mediana fuerza (se pueden lograr fuerzas mucho más altas con la hidráulica).
- Altas velocidades de operación.
- Menos riesgos de contaminación por fluidos (especialmente si se utiliza en la industria de alimentos o farmacéutica).
- Menores costos que la hidráulica o la electricidad neta.
Desventajas
- Alto nivel sonoro.
- No se pueden manejar grandes fuerzas.
- El uso del aire comprimido, si no es utilizado correctamente, puede generar ciertos riesgos para el ser humano.
- Altos costos de producción del aire comprimido.
Electroválvula
Válvula neumática de vías cuyo accionamiento es de tipo eléctrico a través de un solenoide alimentado por tensión.
Actuadores Neumáticos
Mecanismos que convierten energía del aire comprimido en trabajo mecánico. Tienen un rango de compresión mayor. (Ejemplos: Fuelles y diafragmas).
Sistemas de Control en Ascensores
Concepto General
Un ASCENSOR se conforma con partes mecánicas, eléctricas y electrónicas. Funcionan mediante algoritmos de inteligencia artificial que se encargan de gestionar la dirección del movimiento y seleccionar los pisos en los cuales detenerse.
Elementos Principales
- Cabina: Formada por bastidor y chasis.
- Motor: Acoplado a un reductor de velocidad. En el eje está montada la polea que arrastra los cables de adherencia.
- Limitador de Velocidad: Compuesto por dos poleas en el cuarto de máquinas.
- Sistema de Paracaídas: Sistema de palancas que acciona cuñas o rodillos en caso de rotura.
- Control de Carga: Sistema de seguridad del ascensor que evita que mueva más peso del que soporta.
Tipos de Sistemas de Control
Autómatas Programables (PLC)
- Dispositivo de carácter genérico.
- Amplia utilización en sectores muy diversos.
- Arquitecturas hardware propietarias.
- Lenguaje de programación estándar.
- No dispone, en general, de interfaz hacia el operador.
Controles Numéricos (CNC)
- Dispositivo de aplicación en el sector de la Máquina Herramienta (M.H.).
- Arquitecturas hardware propietarias.
- Lenguaje de programación (bastante) estandarizado.
- Dispone, en general, de un interfaz para el operador.
- Las prestaciones de este interfaz son muy diversas.
- Cierta tendencia a incluir PCs para las comunicaciones y la supervisión.
Controladores de Robot
- Dispositivo de carácter específico para un tipo de robot.
- Utilización del robot en sectores diversos de la industria.
- Arquitecturas hardware propietarias.
- Diversas formas de programación de los dispositivos.
- Dispone de interfaz de programación para el operador.
- Tendencia a incluir PCs para comunicaciones y programación.
Sistemas de Control Basados en PC
- Dispositivo de carácter genérico.
- Arquitecturas hardware abiertas (generalmente).
- Lenguajes de programación de alto nivel (C, C++, …).
- Dispone de interfaz para el operador.
- Mejores prestaciones.
- Mayor complejidad de programación.
Sistemas de Control Distribuido (DCS)
- Dispositivo muy dependientes del fabricante.
- Utilización en sectores de la industria del proceso continuo.
- Arquitecturas hardware propietarias.
- En general, son sistemas poco “distribuidos” (en su concepción original).
- Programación dependiente del fabricante.
- Dispone de interfaz para operador.
- Tendencia a utilizar hardware de PLCs.
- Tendencia a ser más “distribuidos”.
Vehículos Autónomos Filoguiados (AGV)
- Dispositivo muy dependientes del fabricante.
- Utilización en sectores de la industria muy automatizados.
- Sistemas de control (PLC´s o Buses de control).
- Tendencia a incrementar la sensorización e inteligencia.
- Utilización de buses en el control del sistema.
- Dispone de interfaces simples para el operador.