Automatización Industrial. Tarea 3

Universidad abierta para adultos (UAPA).

Bienvenidos a la tercera semana de trabajo en la asignatura Automatización Industrial, en la que se realizarán las siguientes actividades:

-HAGA UN ENSAYO SOBRE LOS CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMABLES, EXPRESE SUS VENTAJAS, USOS, Y VARIEDADES DE ESTOS.

ESTABLEZCA Y DEFINA LOS SISTEMAS DE CONTROL NUMÉRICO, VENTAJAS, USOS Y VARIEDAD DE ESTOS.

INDIQUE GRÁFICOS Y EJEMPLOS DE AMBOS CASOS

Los dispositivos electrónico de control de procesos que se basan en una lógica definida a través de un programa de computación son llamados controladores lógicos programables.

Su historia se remonta a finales de la década de 1960, cuando la industria busco en las nuevas tecnologías electrónicas una solución más eficiente para reemplazar los sistemas de control basados en circuitos eléctricos con relés, interruptores y otros componentes comúnmente utilizados para el control de los sistemas de lógica combinacional.

Para poder explicar el funcionamiento de un PLC es necesario definir primeramente las partes: · Interfaces de entradas y salidas · CPU (Unidad Central de Proceso) · Memoria · Dispositivos de Programación Al PLC se le ingresa el programa a través del dispositivo adecuado (un cargador de programa o PC) y éste es almacenado en la memoria de la CPU lo que constituye el programa que va a ejecutar el controlador durante su funcionamiento.

La CPU, constituye el «cerebro» del PLC, procesa la información que recibe del exterior proveniente de los distintos sensores a través de la interfaz de entrada y de acuerdo con el programa, emite una salida a través de la interfaz de salida con la que se logra actuar sobre el proceso.

En los módulos de entrada pueden ser conectados distintos dispositivos externos tales como:

    Sensores inductivos, capacitivos, ópticos

    Interruptores

    Pulsadores

    Llaves

    Finales de carrera

    Detectores de proximidad

En los módulos de salida pueden ser conectados dispositivos externos para actuar directamente en el proceso tales como:

    Contactores

    Electroválvulas

    Variadores de velocidad

    Alarmas

La CPU funciona cíclicamente ejecutando el programa, al comenzar el ciclo, la CPU lee el estado de las señales de entrada, seguido ejecuta el programa a continuación la CPU ejecuta tareas internas de diagnóstico y comunicación, ya al final del ciclo se actualizan las señales de salidas con las que se actúa sobre el proceso. El tiempo del ciclo depende del tamaño y complejidad del programa del programa, del número de entradas y salidas y de la cantidad de comunicación requerida.

Las ventajas en el uso del PLC comparado con sistemas basados en relé o sistemas electromecánicos son:

Flexibilidad: Posibilidad de reemplazar la lógica cableada de un tablero o de un circuito impreso de un sistema electrónico, mediante un programa que corre en un PLC.

Tiempo: Ahorro de tiempo de trabajo en las conexiones a realizar, en la puesta en marcha y en el ajuste del sistema.

Cambios: Facilidad para realizar cambios durante la operación del sistema.

    Confiabilidad

    Espacio

    Modularidad

    Estandarización

El PLC ha supuesto una gran revolución en la automatización industrial. Estos aparatos electrónicos, debido a su facilidad de programación, han terminado por ser clave en la modernización de las empresas. Los autómatas programables han ido sustituyendo desde los años 60, los antiguos sistemas de control basados en circuitos eléctricos, relés, interruptores y otros componentes eléctricos.

Así pues, hoy en día contamos con procesos productivos industriales con un considerable ahorro de costes, pero también de tiempo, ya que al reducir el mantenimiento y alargar la vida útil, se logra que trabajen a un rendimiento mucho mayor.

Por otro lado, la evolución de los lenguajes de programación ha sufrido cambios importantes que han permitido desarrollar leguajes cada vez más sencillos, lo que supone un ahorro en tiempo de formación para los técnicos. Actualmente, los lenguajes de programación de autómatas se basan diagramas de contactos, programación basada en Basic o C o en lógica de estado.

Veamos ahora cómo se usan los sistemas PLC, estos se aplican en los diversos tipos de procesos industriales. De hecho, su utilidad abarca muchos flancos, desde aquellos de pequeña envergadura como dosificadores o montacargas, hasta complejos sistemas de control o líneas completas de producción. Solo hay que elegir el modelo adecuado para cada caso.

Conozcamos varios ejemplos ilustrativos.

Maniobras de maquinaria

Comenzamos con las maniobras de maquinaria. En este caso encontramos muchas aplicaciones interesantes:

•     Máquinas de procesado de gravas, cementos y arenas.
•     Máquinas industriales para la madera y los muebles.
•     Maquinaria industrial del plástico.
•     Máquinas – herramientas complejas.
•     Máquinas de ensamblaje.
•     Maquinaria de transferencia.

Maniobra de instalaciones

En el campo de la maniobra de instalaciones, también encontramos aplicaciones interesantes para el PLC:

•     Instalaciones de seguridad.
•     Instalaciones de calefacción y aire acondicionado.
•     Instalaciones de plantas para el embotellado.
•     Instalaciones de transporte y almacenaje.
•     Instalaciones para tratamientos térmicos.
•     Instalaciones de la industria de la automoción.
•     Instalaciones industriales azucareras.

Industria del automóvil

Hemos comentado la importancia de las aplicaciones de los PLC en la industria de la automoción. Y efectivamente, sus usos son muchos y muy variados e importantes:

•  Aplicaciones en cadenas de montaje para soldaduras, cabinas de pintura, ensamblaje, etc.
• Uso en máquinas de herramientas como fresadoras, taladradoras, tornos, etc.

Fabricación de neumáticos

Muy emparentado con la industria automotriz, encontramos aplicaciones importantes para la fabricación de neumáticos:

• Control de maquinaria para la extrusión de gomas, el armado de cubiertas…
•  Control de sistemas de refrigeración, calderas, prensas de vulcanizado…

Plantas petroquímicas y químicas

En el sector de la industria química también descubrimos una serie de usos importantes para el PLC:

• Aplicación en oleoductos, refinados, baños electrolíticos, tratamientos de aguas residuales y fecales, etc.
• Control de procesos como el pesaje, la dosificación, la mezcla, etc.

Otros sectores industriales

Y por último, también observamos más aplicaciones en sectores diversos de la industria moderna:

• Metalurgia: control de hornos, fundiciones, laminado, grúas, forjas, soldadura, etc.
• Alimentación: empaquetado, envasado, almacenaje, llenado de botellas, embotellado, etc.
• Madereras y papeleras: serradoras, control de procesos, laminados, producción de conglomerados…
• Producción de energía: turbinas, transporte de combustibles, centrales eléctricas, energía solar…
• Tráfico: ferrocarriles, control y regulación del tráfico…
• Domótica: temperatura ambiente, sistemas anti-robo, iluminación, etc.

Sistemas de control Numérico.

El control numérico (CN) o control decimal numérico es un sistema de automatización de máquinas herramienta que son operadas mediante comandos programados en un medio de almacenamiento, en comparación con el mando manual mediante volantes o palancas.

Las primeras máquinas de control remoto numérico se construyeron en los años 40 y 50 por el ingeniero John T. Parsons, basadas en las máquinas existentes con motores desmodificados cuyos números se relacionan manualmente siguiendo las instrucciones dadas en un microscopio de tarjeta perforada. Estos servomecanismos iniciales se desarrollaron rápidamente con los equipos analógicos y digitales. El abaratamiento y miniaturización de los procesadores ha generalizado la electrónica digital en los todos los tipos herramienta, lo que dio lugar a la denominación control decimal numérico, control numérico por computadora, control numérico por computador o control numérico computarizado (CNC), para diferenciarlas de las máquinas que no tenían computadora. En la actualidad se usa el término control numérico para referirse a este tipo de sistemas, con o sin computadora.1​

Este sistema ha revolucionado la industria debido al abaratamiento de microprocesadores y a la simplificación de la programación de las máquinas de CNC.

Las máquinas CNC se utiliza en la industria moderna, no solo para reducir los costes de producción sino también para ahorrar en tiempo y mejorar la precisión del trabajo, pues los centros de CNC son muy útiles para el mecanizado complejo.

Hay dos tipos de máquinas CNC, verticales y horizontales, clasificación dada en función de la posición del motor del husillo. También hay máquinas CNC de diferentes tamaños para fabricar piezas, como las de 3, 4 y 5 ejes. A mayor número de ejes, las empresas pueden producir comparativamente más rápido y piezas de mayor complejidad.

Además de mejorar la productividad y de un trabajo mejor acabado, las máquinas CNC ofrecen una amplia gama de beneficios; aquí te traemos una lista de las 6 mayores ventajas de las máquinas CNC.

Este sistema tiene algunas ventajas las cuales son:

1. Mejora de la precisión

Puesto que las máquinas CNC funcionan a partir de programas de ordenador, ofrecen mayor precisión en comparación con las máquinas mecánicas operadas manualmente.

Más aún, como las máquinas están controladas por software y programas de ordenador integrado, los procesos se terminan antes y disminuye el número de errores, lo que resulta en una mejora global de la productividad.

2. Seguridad

Las operaciones en las máquinas CNC se ejecutan a través de programas, por lo que los trabajadores no están en contacto directo ni expuestos a las herramientas de corte.

Esto significa que los trabajadores están exentos de peligro y seguros en sus espacios de trabajo.

3. Alta precisión del proceso

El software CNC integra CAD (Computer Aided Design) y las operaciones CAM (Computer Aided Manufacturing), capaces de realizar el mismo proceso cientos o miles de veces con el mismo nivel de perfección.

4. Reducción de residuos

La maquinaria CNC ayuda a reducir los desperdicio de metal, ya que están diseñadas con sistemas de gestión de las virutas resultantes de procesos de mecanizado o corte, que se acumula en los talleres sin tener un uso en particular.

La retirada automática de virutas que incorporan produce espacios de trabajo más limpios.

Por ello, estos sistemas proporcionan una solución óptima para el trabajo con metales en diferentes formas. Mejoran la gestión de los cortes para tener el mayor aprovechamiento, y además pueden separar los diferentes tipos de virutas, de modo que se facilita su reutilización y reciclado.

5. Reducción de la implicación del trabajador

Con la incorporación de máquinas CNC, las empresas pueden realizar las operaciones más complejas en pocos minutos sin la intervención de un operador de máquina o un ingeniero.

Este hecho reduce considerablemente los costes de incorporación y formación de operadores de máquinas, y también reduce los errores humanos y accidentes que ocurren en los procesos tradicionales.

De hecho, una sola persona puede supervisar varias máquinas CNC, ya que  una vez ha sido programada se la puede dejar trabajar de forma autónoma como norma general. A veces solo es necesario reemplazar ocasionalmente las herramientas de corte.

6. Ejecución de procesos complejos

La maquinaria CNC pueden ejecutar procesos complejos que requerirían grandes esfuerzos y tiempo en el caso de hacerse a mano. Todo lo que uno tiene que hacer es configurar la máquina e integrar los programas.

Los operadores solamente son necesarios para supervisar la máquina y los procesos y, por lo tanto, se puede ejecutar el proceso sin interrupciones o fallos.

Con todas estas ventajas de las máquinas CNC, las empresas del metal pueden ser más eficientes y obtener un ROI más alto en menor tiempo.

Existen 3 tipos de máquinas de control las cuales son:

Máquinas de control punto a punto.

Esta máquina mecaniza solo los puntos iniciales y finales, pero no la trayectoria. Los parámetros como el trazado y la velocidad no son controlados en este tipo de maquina; un claro ejemplo seria la taladradora o la puntera.

Maquinaria de control de pariaxial.

A diferencia de las anteriores, estas sí que nos permiten programar desplazamientos y la velocidad a lo largo de toda la trayectoria. Solo tiene una puntualizacion y es que la trayectoria debe ser paralela a los ejes,  un ejemplo claro de esta máquina son los tornos.

Maquinarias de control interpolar o continuo.

Serían las más polivalentes en cuanto al mecanizado, en este caso las maquinarias del contorneado nos ofrecen la posibilidad de realizar mecanizados a lo largo de las trayectorias de cualquier tipo. Estas maquinarias son las que tienen una orientación clara a las piezas diseñadas y simuladas por ordenador.