INTRODUCCIÓN AL CONTROL AUTOMÁTICO
Conceptos básicos.
¿Qué es un
sistema automatizado?
La automatización
es un sistema donde se trasfieren tareas de producción, realizadas
habitualmente por operadores humanos a un conjunto de elementos tecnológicos.
La automatización de una máquina o proceso consiste en la
incorporación de un dispositivo tecnológico que se encarga de controlar su
funcionamiento.
Automatismo: Es el eje central de cualquier sistema
automatizado, que podemos definir como todo
dispositivo eléctrico, electrónico, neumático, etc., capaz por sí solo de
controlar el funcionamiento de una máquina o proceso.
El sistema
automatizado que se crea con la incorporación del automatismo es capaz de
reaccionar ante las situaciones que se presentan, ejerciendo la función de
control para la que se ha concebido.
Un sistema automatizado consta de dos partes principales:
·
Parte de
Mando
·
Parte
Operativa
La Parte Operativa es la parte que actúa
directamente sobre la máquina. Son los elementos que hacen que la máquina se
mueva y realice la operación deseada. Los elementos que forman la parte
operativa son los actuadores de las máquinas como motores, cilindros,
compresores y los sensores como interruptores de tipos diferentes, finales de
carrera, etc.
La Parte de Mando suele ser un PLC o autómata
programable (tecnología programada), aunque hasta hace poco se utilizaban relevadores
electromagnéticos, tarjetas electrónicas o módulos lógicos neumáticos
(tecnología cableada).
En un sistema de fabricación automatizado, el PLC está en
el centro del sistema y debe ser capaz de comunicarse con todos los elementos
que integran el sistema automatizado.
Objetivos de la automatización:
·
Mejorar
la productividad de la empresa, reduciendo los costos de la producción y
mejorando la calidad de la misma.
·
Mejorar
las condiciones de trabajo del personal, suprimiendo los trabajos penosos e
incrementando la seguridad.
·
Realizar
las operaciones imposibles de controlar intelectual o manualmente.
·
Mejorar
la disponibilidad de los productos, pudiendo proveer las cantidades necesarias
en el momento preciso.
·
Simplificar
el mantenimiento de forma que el operario no requiera grandes conocimientos
para la manipulación del proceso productivo.
·
Integrar
la gestión y producción.
Las tecnologías empleadas en la automatización pueden clasificarse en dos grandes grupos: tecnologías cableadas y tecnologías programadas o programables
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Los automatismos cableados se realizan a base de uniones físicas de los elementos que constituyen la Unidad de Control. La forma en que se establecen dichas uniones se determina por la experiencia o por un planteamiento teórico, empleando ecuaciones lógicas y álgebra de Boole. |
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Figura 1. Tecnología cableada. |
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· - En
general ocupa mucho espacio.
· - Poca
flexibilidad ante modificaciones o ampliaciones.
· - Es difícil la identificación y resolución de averías.
- No están adaptados a funciones de control compleja
Circuitos de control.
Podemos expresar en forma muy general el significado de control como
la adecuada operación de una serie de elementos que nos proporcionarán
una respuesta deseada como resultado de una serie de necesidades o
requerimientos expresados a través de instrucciones.
En cualquier sistema industrial, los circuitos de
control reciben y procesan información sobre las condiciones en el sistema.
Esta información representa hechos tales como, posiciones
mecánicas de partes móviles, temperaturas en varios lugares, presiones
existentes en tubos, ductos y cámaras, caudales; fuerzas ejercidas sobre
dispositivos de detección; velocidades de desplazamiento, etc.
El circuito de control debe tomar toda esta
información empírica y combinarla con la que le suministra el operador.
La información suministrada por el operador, usualmente
proviene de un conjunto de interruptores
y/o potenciómetros. Esta información
representa la respuesta deseada del sistema, es decir, el resultado esperado.
Basándose en la información suministrada por el operador
y los datos adquiridos del sistema, el circuito de control, toma decisiones.
Estas decisiones
son la próxima acción que debe ejecutar el sistema, ya sea arrancar o para un motor, aumentar o
disminuir la velocidad de un movimiento mecánico, abrir o cerrar una
electroválvula, o aún, parar el sistema completamente a causa de una condición
peligrosa.
Obviamente, la decisión que toma el circuito de control no es una elaboración propia del sistema. Solamente es el reflejo de los deseos del diseñador, quien previendo todas las posibles condiciones de entrada, ha elaborado la lógica para que la salida del sistema sea apropiad.Es así, como se espera que el circuito de control opere en las condiciones en que el diseñador lo haría.
Figura 2. Sistema a controlar.
De lo anterior, resalta la importancia que tiene un
diseñador para resolver una situación determinada en un sistema industrial.
La tarea de un diseñador consiste en integrar de la
manera más segura y eficiente todos los elementos que intervienen en un
circuito de control de cualquier tarea o proceso.
Elementos
de un circuito de control.
Elementos
de Entrada.
Algunos de los elementos usados comúnmente son: botones pulsadores,
interruptores límite, sensores optoelectrónicos, sensores de presión, sensores
de temperatura, sensores de proximidad, entre otros.
Lógica del Circuito.
Es la sección que dicta la lógica para la toma de
decisiones. Esta sección del circuito actúa de acuerdo con la información
suministrada por los elementos de entrada, toma decisiones con base en dicha información y envía órdenes a los
elementos de salida.
La sección lógica de un circuito de control puede ser
construida aplicando diferentes técnicas tales como, el control con
contactos (el empleo de relevadores electromagnéticos), el control digital
(el empleo de dispositivos de estado sólido), el control por PLC (el empleo de
Controladores Lógicos Programables), el control por microcomputadora (el empleo
de sistemas mínimos, interfaces, computadoras personales y software de
programación).
Elementos de Salida.
Es la sección que comprende a los elementos actuadores. Los elementos o
dispositivos de salida toman las señales de la salida de la sección lógica del circuito y las
convierten y amplifican a formas utilizables. Los elementos de salida más comúnmente usados
son: lámparas indicadoras, contactores electromagnéticos y motores eléctricos,
electroválvulas, solenoides, entre otros.
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