PDF- Equipos Industriales y Automatizacion Basico

INSTITUTO SUPERIOR TECNOLOGICO PÚBLICO “ALMIRANTE M IGUEL GRAU” DEPARTAMENTO DE ELECTRICIDAD-ELECTRONICA

REDES INDUSTRIALES IREDES INDUSTRIALES IREDES INDUSTRIALES IREDES INDUSTRIALES I

PROFESOR: BERNARDO RIVERA ABADPROFESOR: BERNARDO RIVERA ABADPROFESOR: BERNARDO RIVERA ABADPROFESOR: BERNARDO RIVERA ABAD - 0 -

GENERALIDADES DE EQUGENERALIDADES DE EQUGENERALIDADES DE EQUGENERALIDADES DE EQUIPOS IPOS IPOS IPOS

INDUSTRIALES Y AUTOMINDUSTRIALES Y AUTOMINDUSTRIALES Y AUTOMINDUSTRIALES Y AUTOMATIZACIÓNATIZACIÓNATIZACIÓNATIZACIÓN

1 INTRODUCCION …………………………………………………………………....1 2 OBJETIVOS ………………………………………………………………………..1 3 CONTENIDO ………………………………………………………………………...1

3.1 CONCEPTO DE AUTOMATIZACION.…………………………….………..1 3.2 EL PLC COMO ALTERNATIVA AL AUTOMATISMO…………….…….....2

3.2.1 VENTAJAS DEL USO DEL PLCS …………………………………...5

3.3 PANELES DE OPRERADOR(OP)………………………………………….6 3.3.1 TIPOS DE PANELES DE OPERADOR……………………….…..7

3.4 VARIADORES DE FREC…………………………………………………….9 3.4.1PREGUNTASMASCOMUNESSOBREVARIADORESDE FRECUENCIA ………………………………………………………………10 3.4.2 VENTAJAS DE USAR VARIADORES DE FRECUENCIA……….11

3.5 PCS INDUSTRIALES ……………………………………………………….11 3.6 CONTROLADOR DE CAMPO …………………………………………….13

4 RESUMEN…………………………………………………………………………...……14 5 PREGUNTAS DE AUTOCOMPROBACION……………………………………..……15 6 RESPUESTAS A LA PREGUNTAS DE AUTOCOMPROBACION………………....15 7 GLOSARIO DE TERMINOS.…………………………………………………………….16




GENERALIDADES SOBRE EQUIPOS INDUSTRIALES Y AUTOMATIZACIÓN”

1. INTRODUCCION:

Todos somos concientes que en nuestro país la eficiencia en la producción es uno de los principales requisitos para alcanzar el ansiado desarrollo; siendo, por tanto, es necesario impulsar la modernización de nuestras industrias. Gracias al constante avance de la tecnología, dicha modernización es posible, ya que hemos llegado a un alto grado de especialización en las estrategias de control automático, asistidas estas por poderosas herramientas de cómputo. Un elemento muy importante, para lograr una verdadera mejora en la productividad de una industria, en la operación integrada de esas unidades de producción con la información de soporte requerida por la planta y por los sistemas de manufactura y administración. Para poder comprender como funciona estas operaciones integradas es necesario tener una precisión conceptual sobre automatización y descripción de los principales equipos utilizados en una instalación industrial. Estos nos permitirán mas adelante conocer como funcionan las redes no solamente para la comunicación industrial, sino también las ofimáticas.

2. OBJETIVOS:

El objetivo de esta unidad es definir los conceptos sobre automatización y descripción de los principales equipos utilizados en una instalación industrial que permitirá comprender la manera como estos dispositivos se integran en una red de comunicación

3. CONTENIDO: 3.1. CONCEPTO DE AUTOMATIZACION: ¿Qué es automatizar?

Automatizar es llegar a controlar un proceso industrial de manera automática haciendo el uso de herramientas hardware y software existentes. Sin embargo, el llegar a una automatización general solo es posible realizando por pasos con elementos básicos.




Usted se preguntara ¿Cuál es el elemento que nos permite dar el primer paso para empezar a automatizar? El primer elemento básico que permite dar el primer paso y progresivamente los siguientes en el camino de la automatización es el controlar lógico programable o mejor llamado plc. 3.2 EL PLC COMO ALTERNATIVA AL AUTOMATISMO: Muchas veces, es mas de una oportunidad, hemos escuchado hablar de plc o lo que es lo mismo, el CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE.

Pero…. ¿Qué es un plc? El plc es la denominación dada al controlador lógico programable y la podríamos definir como un dispositivo electrónico digital con memorias programables para almacenar instrucciones que implementan funciones como lógica secuencial, de tiempo y de cuenta cálculos y aritmèticos, etc. Usado para el control de maquinas y procesos. Y como funciona: La unidad de control de el plc tras otra las introducciones almacenadas interpreta su contenido y se encarga de su ejecución. Al hacerlo el controlador consulta los estados de los sensores y produce resultados a los actuadores tales como conexión o desconexión de bobinas lámparas etc.




...Y ¿Qué es un sensor? Son aquellos elementos encargados de entregar TODA l información proveniente de un proceso. Proporcionan el estado de las variables a controlar. Ejemplos de sensores:

• Finales de carrera. • Selectores y conmutadores. • Pulsadores. • Presostatos. • Termostatos • Termocuplas y RTDs. • Transmisores de nivel, presión, flujo Ph.

Fig. 1.4 sensore s digitales y analógicos …..Y ¿Qué es un actuador?




Son los elementos finales, encargados de recibir la información proveniente de un sistema de control Ejemplos de actuadotes:

• Electro válvulas • Solenoides • Lámparas de señalización • Bobinas de los contactores • Válvulas proporcionales • Entre otros……

Fig.1.5 posicionador I/P para válvulas proporcionales

Pero… ¿eso es todo de un PLC?....NO Los PlCs fueron concebidos inicialmente como una alternativa mas eficiente ala lógica del control en sistemas discretos; es decir, aquellos en lo que las variables son variables discretas binarias (on/off);: inclusive, de allí el origen del nombre “controlador lógico”, sin embargo, actualmente su campo de acción abarca el procesamiento, totalización o realización de variables continuas y analógicas, para esto, el PLC utiliza algoritmos de control como el PID (proporcional-integral- derivativo) o el control de lógica difusiva (“fuzzy logic”) Entonces podemos concluir que…. Mas que un controlador lógico estamos ante un avanzado y flexible “controlador de procesos”. Vale la pena resaltar que la instalación de un PLC no requiere de condiciones especiales de trabaja. Su construcción física esta hecha para soportar las duras condiciones ambientales que existe en un complejo industrial.




3.2.1 VENTAJAS DEL USO DE PLCS Son muchas las ventajas existentes dadas por el uso de los PLCs para la automatización de procesos industriales. En la actualidad, su uso es tan difundido que no se requiere analizar demasiado para decidir cuando usarlo. Sin embargo, a continuación enumeraremos las principales ventajas, con el propósito que el lector reconozca mejor el panorama. Reducción de costos de cableado El uso del PLCs como alternativa ala lógica de control convencional cableada, nos hace presidir del uso de elementos electromecánicos y electrónicos, tales como: relés contadores, algunos controladores, etc., ya que estos dispositivos simplemente deben ser programados en el PLCs sin realizar inversión adicional. Ahorro de espacio Los diversos elementos del hardware que intervienen en la lógica cableada como relé auxiliar, temporizadores, contadores, etc., son sustituidos por estructuras software dentro del PLCs. Flexibilidad Un cambio en la lógica de control actual supone solamente un cambio en el programa y realizar mínimos cambios de cableado

Confiabilidad La probabilidad para que un PLC pueda fallar por razones constructivas es insignificante exceptuando errores humanos que pueden surgir en algunas partes vulnerables (tarjetas de salida). Además, por su propia construcción, es decir, el uso componentes integrados de estado olido (carece de partes mecánicas y movibles), hacen que el equipo tenga una elevada confiabilidad




Facilidad en la prueba y puesta en marcha La lógica de control se prueba por secciones o en su totalidad con la ayuda del programador y ahi mismo se hacen las modificaciones necesarias. Los lenguajes de programación usados son familiares y siguen las normas industriales Rápida detección de fallas y averías Existen utilerías de software que facilitan la detección de fallas, tanto de programa de control, como del controlador. Menor consumo de energía Cualquier equipo electromecánico y electrónico requiere de un consumo de energía para su funcionamiento, siendo dicho consumo representativo cuando se tiene una gran cantidad de ellos; sin embargo, el consumo de PLCS es muy inferior, lo que se traduce en ahorro de sustancias. 3.3 Paneles de operador (OP) Saber que sucede, en donde y poder reaccionar correctamente. En la producción automatizada, esta cuestión ha dado origen a una tecnología propia cuya importancia crece sin cesar: manejo y visualización significa dominar el proceso, significa mantener plenamente operativas las maquinas e instalaciones, significa disponibilidad productividad… Simplificar cada vez más lo cada vez más complejo Esta es una cuestión de dos caras. Por un lado, los procesos se hacen cada vez mas complejos y crecen las exigencias impuestas a la funcionalidad de las maquinas e instalaciones. Naturalmente, el operador conoce su maquina como nadie, pero el también es “humano” Como de tener de mucho cosas a la vista, en su cabeza y en sus manos, la interfaz hombre-maquina (HMI) deberá ofrecerle el máximo de transparencia. Simplificar cada vez mas complejo, este es el desafió que encargamos cada vez que iniciamos una innovación en este sector. ¿Qué es un panel de control? Son dispositivos electrónico diseñados para el manejo y la vigilancia de maquinas. Los paneles del operador son apropiado para su montaje en armarios y pupitres de distribución a lado de la maquina. Gracias al elevado de protección (frontalmente IP65), los equipos resultan también apropiados para su aplicación en rudos ambientes industriales. Un panel de operador ¿se programa? No…los gráficos y los textos que deba visualizar en el panel de operador deberán configurarse previamente en una PC con el software de configuración del fabricante. Para transferir los datos de configuración hacia el panel del operador (OP), es necesario conectar la PC de configuración a dicho OP.




Una vez efectuada con éxito la transferencia de la configuración, conectar el OP al control y LISTO…. El PLC reacciona, de acuerdo con los datos proyectados, antes los desarrollos del programa en el control. 3.3.1 Tipos de paneles de operador 3.3.1.1 Visualizadores de textos

Permiten visualizar estados de servicios, valores actuales del proceso y la anomalías de un control acoplado. También pueden ejecutarse algunas funciones para el diagnósticos de las maquinas.

Las siguientes funciones de visualización y manejo se pueden se pueden proyectar para visualizadores de textos.

• Imágenes. • Avisos de servicios. • Alarmas. • Texto de información. • Recetas (en algunos). • Protocolización. • Idiomas.




Una imagen consta de varias entradas ya que, por ejemplo. Para la descripción de un estado de la maquina, son necesarios, normalmente, mas datos correspondientes de los que se pueden representar en un recorte del display.

3.3.1.2 Interfaces graficas Permiten representar grafica mente los estado de servios, los valores actuales del proceso y la anomalías de un control acoplado y manejar confortablemente la maquina o instalación a supervisar.

Se pueden configurar las siguientes funciones de visualización y manejo:

• Imágenes. • Entrada/salida de valores del proceso. • Barras y curvas. • Lista de símbolos para textos y gráficos. • Avisos. • Protocolos. • Impresión. • Textos. • Recetas. • Idiomas. • Entre otros.

Estas interfaces pueden representar maquinas e instalaciones como imágenes totalmente graficas, lo cual facilita la orientación del usuario




3.4. VARIADOR DE FRECUENCIA El método más eficiente de controlar la velocidad de un motor eléctrico es por medio de un variador electrónico variando la frecuencia El variador de frecuencia regula la frecuencia de la tensión aplicada al motor, logrando con ella modificar su velocidad. Sin embargo se debe tener presente que el cambio de frecuencia debe estar acompañado por un cambio de tensión aplicado al motor para no saturar el flujo magnético dentro del rotor. Pero ¿Cómo determinamos si es factible el empleo de un variador de frecuencia?

Para ella es necesario tener un profundo conocimiento del proceso a ser controlado; así conocer las ventajas y limitaciones comparados con otros sistemas alternativos Esto es un trabajo conjunto y coordinado que involucra tanto a ingeniero de producción, de procesos, mantenimiento mecánico, eléctrico y electrónico, instrumentistas, etc. Con el objetivo de mantener un aventaja de calidad y economía.

Instalar un variador de frecuencia es hacer un motor eléctrico “Inteligente” …¿Cómo definiría un variador de frecuenc ia?

Es un dispositivo que toma una onda alterna prefijada tanto en tensión como en frecuencia y la trasforma en una atención y frecuencia ajustable, que permiten controlar la velocidad de los motores de corriente alterna.

Algunas aplicaciones se ajustan mejor a otras a los variadores de frecuencia. Dando suficiente tiempo. Dinero y opciones, un variadote puede ajustarse probablemente a cualquier aplicación; pero hay casos en los cuales no es la mejor opción. Los variadores son dispositivos electrónicos como muchos de ellos compuestos por microprocesadores y son pocos tolerantes a las condiciones de operación fuera de sus límites.




La industria tiene, ahora, que resolver alguno problemas tales como: excesivas tensiones transitorias en la alimentación, temperatura extrema e inadecuada selección del equipo.

3.4.1.1. PREGUNTAS MAS COMUNES SOBRE VARIADORES DE

FRECUENCIA Para entender esta tecnología podríamos preguntarnos y respondernos lo siguiente…

¿Es un inversor lo mismo que un variador de frecuen cia?

Un inversor es realmente una parte del variador de frecuencia, pero se acostumbra intercambiar los tiempos.

¿Por qué se necesita tener una tensión y una frecue ncia ajustable?

Un suministro de energía con tensión y frecuencia ajustables permiten que los motores de inducción operen a diferentes velocidades casi con el mismo rendimiento que a su velocidad nominal. Esto permite que se usen motores AC para reemplazar otros sistemas de variación de velocidad más costosos o no disponibles.

n sìncrona = 120 x f # Polos

Dado que el número de polos del motor esta definido por su construcción, un cambio en la frecuencia producirá un cambio en la velocidad. La tensión se ajusta para permitir que la razón voltios/hertz (V/Hz) se mantenga constante y permitir, teóricamente, que el motor no pierda rendimiento.




¿Qué sucede si no se mantiene la relación V/Hz cons tante?

Si la relación V/Hz no es la misma de diseño, el desempeño del motor no será el deseado.

Un aumento de esta relación hace que el motor se vuelva ruidoso y se recaliente. La disminución causara una reducción del torque del motor. Así como un sobrecalentamiento.

El valor de V/Hz de diseño de obtiene dividiendo los datos de placa adecuados.

3.4.2. VENTAJAS DE USAR VARIADORES DE FRECUENCIA .

Las mayores ventajas son:

• Uso de motores AC estándar. • Reducción del costo del mantenimiento. • Bajo costo de operación debido a la optimización del consumo de

energía. ENTONCES YA PUEDO EMPEZAR A CONFIGUARAR

VARIADORES DE FRECUENCIA

3.5 PCS INDUSTRIALES

En los tiempos actuales, la recolección y evaluación de datos y de producción de una planta en tiempo real es muy importante para la optimización de la producción. El sistema nace de la necesidad de adaptarse a los cambios modernos, tal como evaluar la data de interés en tiempo real y tomar medidas correctivas en el menor tiempo posible; estos datos manejados adecuadamente llevan a elaborar planes de producción eficiente y mantenimiento preventivo y correctivo de los equipos involucrados.




… ¿ Que es una computadora industrial?

Las computadoras personales son herramientas muy versátiles para aplicaciones de control y automatización, tanto el hardware como el software de soporte son variados, por lo que es posible una cantidad muy grande de aplicaciones diferentes. Se han convertido en una herramienta muy importante de adquisición de datos, supervisión de procesos en las que el uso de hardware especializado contribuir a solucionar problemas en la industria y actividades económicas conexas.

… Pero ¿Cuales son sus aplicaciones?

Las microcomputadoras personales han incursionado con bastante éxito en el área productiva, tanto en los laboratorios como en la planta misma. La razón fundamental del éxito de las PC´s es su versatilidad, capacidad para ser programadas de acuerdo a necesidades particulares y su capacidad de presentación grafica.

Las aplicaciones utilizando PC’s tienes múltiples matices en cuanto a temas, arquitectura y forma de implementarse. En cuanto a dichos matices tenemos: (1) supervisión de procesos, en que se utilizan, fundamentalmente. Los recursos del procesador para mostrar dinámicamente el funcionamiento de un proceso, (2) el control, en el que el procesador, a través de interfaces de control especificas permite manipular directamente el proceso y (3) el sistema SCADA, al control supervisado y adquisición de datos en el que se realizan las dos funciones anteriores para sistemas relativamente complejos en los que, generalmente, están involucradas las comunicaciones. Cada una de estas tres categorías puede aplicarse en cualquier actividad, sea manufacturera o no, tanto n el laboratorio como en la planta o el taller.

… y ¿Cómo son?

Su construcción compacta y robusta, además de su levado grado de producción IP65, los convierten en auxiliares ejemplares para la visualización y el tiramiento de las operaciones de producción. Esto permite utilizarlos en




entornos industriales rudos con alto nivel de suciedad. Polvo y vibraciones, pudiendo instalarse directamente en la maquina si hay poco espacio libre. • Potentes, robustos y compactos. • Utilizables en rudas condiciones de ambiente. • Función habilidad y prestaciones escalables

3.6 CONTROLADOR DE CAMPO

Los controladores de campo son instrumentos digitales diseñados para resolver las tareas medianas y complejas de un sistema de automatización. Son usados en procesos industriales como:

• Industria alimento y bebidas. • Industria química. • Industria petroquímica • Industria del acero. • Industria del vidrio. • Entre otras.

La gran flexibilidad que tienen significa que los controladores pueden ser usados para procesos de control simples y complejos

…Pero ¿Qué es un proceso?

Un proceso es identificado como poseedor de una o más variables asociadas con el, sobre las cuales es importante conocer sus valores de modo que estos puedan ser controlados. …Y ¿De cuantas variables estamos hablando?

Podemos dividirlas en tres grupos:




Variables controladas: todo parámetro que indica la calidad de un producto o las condiciones de operación de un procesos son llamadas variables controladas, como la presión, nivel, temperatura, ph, gravedad especifica o densidad, composición, contenido de humedad, peso y velocidad y otras variables, dependiendo del proceso. Variables manipuladas: incluyen la posición de una válvula, la posición de un damper o la velocidad de un motor; un lazo de control es usualmente manipulado para controlar unas variables en esquemas de control más complicados. Por ejemplo, la variable flujo es manipulada para controlar temperatura o nivel. Cargas: denominadas así a todas las variables que afectan a la variable controlada, diferente a las variables manipuladas. Ambas, las variables de carga y las manipuladas, pueden influenciar a la controlada desde el lado de suministro o demanda del proceso. La relación entre la diferencia variable :controlad as ,manipuladas y de carga hacen necesario el control de proceso,generalmente el problema de control es determinar el valor de la variable manipulada que e stablece un balance entre todas las influencias de las variables controladas y mantiene a esta ultima estable en un determinado valor .otros factores com o la velocidad de respuesta ,forma de las respuestas y la interface c on el operador son también importantes en el diseño de un sistema de control.

4. RESUMEN

• El plc es el elemento básico que nos permite dar el primer paso para la automatización e integración de los sistemas.

• Cuando hablamos de manejo de visualización de un panel de operador, hablamos de dominar el proceso, es decir, significa mantener plenamente




operativa las maquinas e instalaciones, significa disponibilidad, significa productividad.

• El variador de frecuencia regula la frecuencia de la tensión aplicada al motor, logrando con ello, modificar su velocidad.

• Actualmente las computadoras industriales se han convertido en poderosas herramientas para la adquisición de datos, supervisión y control de procesos.

• La gran flexibilizada de control de campo nos permite utilizar desde los procesos de control simples hasta los más complejos.

5 PREGUNTAS DE AUTOCOMPROBACION 1¿Cuáles son los elementos que nos entregan la información provenientes de procesos o sistemas? P2 ¿Cuándo decimos que un cambio en la lógica de control supone solamente un cambio en el programa, nos referimos a que ventajas del PLC? P3 ¿es correcto decir que para la puesta en la operación de un panel de operador, es necesario programarlo antes? P4 ¿es lo mismo decir inversor que variador de frecuencia? P5 ¿Cuáles son las ventajas de usar las computadoras industriales en ambientes industriales? P6 dentro de un control de procesos,¿ cuales son las variables que indican la calidad de un producto o las condiciones de operación de un proceso ?

6 RESPUESTA A LA PREGUNTAS DE AUTOCOMPROBACION S1.-sensores. S2.-flexibilidad. S3.-falso .los paneles de operador se configuran, no se programan. S4.-no el inversor es parte de un variador de frecuencia. S5.-por su robusta construcción, puede ser utilizada en entornos industriales rudos, con alto nivel de suciedad, polvo y vibraciones, pudiendo instalarse directamente en la maquina si hay poco espacios libre. S6.-son las variables controladas.




7. GLOSARIO DE TERMINOS

AC Corriente alterna.

ACTUADOR Elemento encargado de recibir la información proveniente de un sistema de control.

AUTOMATIZAR Controlar un proceso industrial de manera automática.

CARGAS

se denomina así a todas las variables que afectan a la variable controlada .

CONFIGURACION

Composición de componentes hardware y software especifico de una instalación.

DC

Corriente continúa.

EQUIPO

Unidad conexa que puede conectarse a una o varias subredes, por ejemplo un plc o un sistema de automatización, unidad de programación, una estación de operador.

FRECUENCIA

Medida de la cantidad de ciclos por unidad de tiempos expresada en hz.

INSTALACION Totalidad de material eléctrico y electrónico utilizado.

OP Panel de operador. PC Computadora personal.

PLC Controlador lógico programable.

PROCESO Poseedor de unas más variables asociadas con el, sobre las cuales es importante conocer sus valores de modo que estos puedan ser controlados.

SCADA Supervisión control y adquisición de datos. SENSOR Elemento encargado de brindar información

proveniente de un proceso.

Documents

PDF- Equipos Industriales y Automatizacion Basico