2.- Introduccion a La Automatizacion 2014

AUTOMATITZACION INDUSTRIAL 3.-‐ INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN

Escola d’Enginyeria de Terrassa Universitat Politècnica de Catalunya José Luis Medina Garcia

3.1.- INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN Los distintos procesos de una planta de producción tienen como objetivo aportar un valor añadido a un producto, ya sea mediante:

•  Obtención de nuevos productos a partir de diferentes materias primas.

•  La transformación, mecanizado o variación de las características fisicoquímicas de una materia prima

•  La manipulación y/o ensamblaje de una materia prima para, finalmente, llegar a un producto acabado.

En todos estos tipos procesos, es necesario llevar a cabo una serie de acciones mediante el empleo de equipos que permiten realizar operaciones concretas a partir de las consignas del operario y cuya aplicación determinará el producto final.

3.-‐ Introducción a la AutomaDzación Industrial José Luis Medina -‐ 2011 2

3.1.- INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN Todas las acciones que se realizan en el proceso de producción industrial requieren un conjunto de operaciones en que la presencia del operador humano es constante:

•  Puesta en marcha y el paro de los procesos en modo manual, automático o semiautomático .

•  Vigilancia y supervisión del correcto funcionamiento de los equipos durante la producción.

•  Manipulación de productos y materias primas. •  La gestión de alarmas. •  Prever los mantenimiento predictivo y actuar sobre los correctivos.

Todas estas acciones, entre otras, debe llevarse a cabo con el menor coste posible, dentro de las mejores condiciones de seguridad humana y medioambiental.


3.1.- INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN La automatización en el campo industrial, por tanto, se desarrolla en dos vertientes:

•  En primer lugar, sustituyendo al operador humano en aquellas tareas más repetitivas en las que no es necesaria su intervención o bien en las que son de difícil realización.

•  En segundo lugar, mejorando la calidad del producto final y

abaratando los costes del proceso.


3.1.- INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN


Según estas premisas, se podría definir la automatización industrial como: “La transferencia parcial o total de las funciones de coordinación ejecutadas por un operario en un proceso productivo a un equipo cableado o equipo electrónico programable”.

3.1.- INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN

Las ventajas de aplicar la automatización en procesos industriales se puede resumir en los siguientes puntos:

•  Aumenta la productividad de la instalación. •  Incrementa la flexibilidad de las máquinas •  Minimiza tiempos de espera y tiempos de parada •  Mejorar la repetitibilidad de la fabricación •  Obtiene calidad uniforme y optimiza consumos de materia prima •  Aumenta la capacidad de diagnóstico •  Incrementa la seguridad •  Consigue mejor adaptación a contextos especiales:

•  Entornos hostiles (medio marino, espacial, nuclear,…) •  Tareas físicas o intelectuales poco apropiadas como • manipulación de grandes pesos, tareas repetitivas.

LAZO ABIERTO

LAZO CERRADO

3.1.- INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN. Clasificación de los sistemas automatizados 1.- Según el tipo de control

3.1.- INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN. Clasificación de los sistemas automatizados 2.- Según la tecnología de control

2.1.- Continuos 2.2.- Discretos

2.3.- Por lotes

3.1.- INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN. Clasificación de los sistemas automatizados 2.- Según el tipo de materia prima

3.1.- INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN. Estructura de un sistema automatizado

máquina o instalación

N1

N2

N3

Instalación de bombeo

3.1.- INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN. Estructura de un sistema automatizado Sistema de Bombeo






En un proceso productivo, se pueden encontrar diferentes niveles de automatización, en función de la tipología del elemento a la que se aplica y del ámbito de aplicación. Normalmente se asocia la automatización con máquinas individuales, pero el concepto de automatización actualmente va más allá de la máquina o proceso. Así, se pueden identificar cinco niveles de automatización:

3.1.- INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN. NIVELES DE AUTOMATIZACIÓN

Nivel de la empresa

Nivel

5

Descripción

Nivel de planta

Nivel de celda o sistema

Nivel de maquinaria

Nivel de dispositivo

4

3

2

1

Sistema de información corporativo

Sistema de producción

Sistema de manufactura - grupos de máquinas

Máquinas individuales

Sensores, actuadores, otros elementos de hardware

3.1.- INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN. NIVELES DE AUTOMATIZACIÓN 1.- Nivel de dispositivo o proceso sencillo: Se caracteriza por automatizar un proceso o dispositivo sencillo, donde pueden intervenir sensores, elementos de diálogo hombre-maquina como pulsadores y visualizadores en general junto actuadores y otros dispositivos de hardware. El número de variables que interviene es pequeño y se pueden emplear técnicas de automatización tanto cableadas como programadas. Un ejemplo sencillo podría consistir en el arranque de un motor trifásico como el de la figura:

3.1.- INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN. NIVELES DE AUTOMATIZACIÓN 2.- Nivel de maquina: Se caracteriza por la automatización de una máquina o conjunto de dispositivos sencillos con la finalidad de realizar una tarea específica. La automatización a nivel de máquina intervienen un numero mayor de elementos de automatización como como son sensores, captadores y elementos básicos de diálogo hombre-maquina. En este nivel son los Autómatas Programables o PLC los que realizan mayoritariamente el control de la máquina.

Dependiendo de la complejidad de la máquina, también se podrían encontrar redes de comunicación industrial o dispositivos de diálogo hombre-máquina como programas SCADA, o paneles de operador

3.1.- INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN. NIVELES DE AUTOMATIZACIÓN 3.- Nivel de celda: Se caracteriza por la automatización de un conjunto de dispositivos o máquinas de producción, con la finalidad de realizar un proceso del sistema de producción. La automatización a nivel de celda, intervienen igualmente elementos de automatización como son sensores, captadores y elementos básicos de diálogo hombre-maquina, pero la constituye también un número muy heterogéneo de elementos de producción, como pueden ser los autómatas programables de la gama media-alta, los robots, servo controladores, máquinas de control numérico etc.

En este nivel si que adquieren importancia la comunicación entre dispositivos (buses de campo), y los elementos de diálogo hombre máquina avanzados como son los SCADA y los paneles de operador

3.1.- INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN. NIVELES DE AUTOMATIZACIÓN 4.- Nivel de planta: Se caracteriza por automatizar un proceso completo, e intervienen además del control elemental del proceso, otros aspectos como Supervisión, Optimización, Gestión de Mantenimiento, Control de Calidad y Seguimiento de la producción. Tiene gran importancia en este nivel la integración de todas las célula de fabricación mediante sistemas de comunicación, permitiendo compartir información y coordinar las tareas de cada una de ellas.

A este nivel ya interviene los equipos informáticos y el software de gestión, producción y calidad. Este nivel tiene una visión conjunta de todo el proceso de producción Según el tipo de control se distingue:

1.  Control Centralizado 2.  Control Distribuido

3.1.- INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN. NIVELES DE AUTOMATIZACIÓN Control centralizado : Constituido pon un computador, una interface del proceso y una estación de operador que controlan los diferentes procesos del sistema

3.1.- INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN. NIVELES DE AUTOMATIZACIÓN Control Distribuido : Existencia de varias unidades de control y fabricación que llevan a cabo las mismas tareas. En caso de avería o sobrecarga será posible transferir todo o parte de las tareas a otras unidades

3.1.- INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN. NIVELES DE AUTOMATIZACIÓN 5.- Nivel de Empresa: Integra los equipos y sistemas de comunicación para la gestión empresarial. En este nivel el elemento básico de control es el PC en sus diferentes formatos: Terminal, servidores etc. La estructura del nivel empresarial a nivel de comunicación se basa en redes LAN o WAN que permiten el intercambio de información entre los diferentes dispositivos conectados a la red que permiten la gestión (clientes, proveedores, personal, estrategia de empresa, etc.)

Aquí el tipo de información que fluye suelen suele ser de gran tamaño pero no es un concepto importante el control en tiempo real del flujo de información

Concepto de Fabricación Asistida por Computador: Inclusión de forma integrada a la producción de conceptos tales como gestión empresarial, planificación, programación, etc. Implica una estrategia progresiva de automatización, avanzando según una serie de etapas:

Células de fabricación: Racionalizar la planta en un conjunto células de fabricación que realizan una tarea dentro del proceso. Islas de automatización: Un conjunto de células forma una Isla de automatización que controla el trabajo coordinado de todas las células. Integración de Islas en Sistemas Flexibles de Fabricación (FMS: Flexible

Manufacturing System): Controla todo el proceso de producción para flexibilizarla y adaptarse a nuevos productos y pedidos y minimizar tiempos de espera.

3.1.- INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN. CIM (Computer Integrated Manufacturing)

3.1.- INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN. Niveles de automatización: Pirámide CIM Modelo NBS (National Bureau of Standards)

3.1.- INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN. Niveles de automatización (CIM) Modelo NBS (National Bureau of Standards)

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2.- Introduccion a La Automatizacion 2014