T1 Automatica Industrial

8/18/2019 T1 Automatica Industrial

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Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control

AUTOM AUTOM Á ÁTICA INDUSTRIALTICA INDUSTRIAL

El control de sistemas se hace realidadEl control de sistemas se hace realidaden la industriaen la industria




28/09/2005Sistemas Electrónicos de Control 2

OBJETIVOSOBJETIVOS

• Conocer los sistemas de automatización desistemas industriales

• Conocer los protocolos de comunicaciones

en el ámbito industrial• Analizar un sistema de control industrialbasado en un sistema microprocesador

• Diseñar software de regulación y supervisiónindustrial





ÍÍNDICENDICE1. INTRODUCIÓN A LA AUTOMÁTICA

INDUSTRIAL2. AUTÓMATAS PROGRAMABLES (PLC)3. SISTEMAS DE SUPERVISIÓN SCADA

4. COMUNICACIONES INDUSTRIALES




TEMA 1TEMA 1

INTRODUCCIINTRODUCCIÓÓN A LA AUTOMN A LA AUTOM Á ÁTICATICAINDUSTRIALINDUSTRIAL





OBJETIVOS DEL TEMAOBJETIVOS DEL TEMA

• Identificar la automática como ciencia• Entender el PLC como controlador de un

sistema discreto

• Comprender la descentralización del control





ÍÍNDICE DEL TEMANDICE DEL TEMA

• 1.1.- Introducción general a los sistemas de

control discretos de procesos discretos• 1.2.- Arquitecturas de control industrial• 1.3.- La pirámide industrial

• 1.4.- Motivación e introducción del resto detemas de la asignatura

D d Si El ó i d C l




1.1. INTRODUCCI1.1. INTRODUCCIÓÓN GENERALN GENERAL A LOS SISTEMAS DE CONTROL A LOS SISTEMAS DE CONTROLDISCRETOS DE PROCESOSDISCRETOS DE PROCESOSDISCRETOS (SCSD)DISCRETOS (SCSD)1.1.1. Definici1.1.1. Definicióón y tipos de procesosn y tipos de procesos1.1.2. Estructura de un sistema automatizado1.1.2. Estructura de un sistema automatizado

1.1.3. Tecnolog1.1.3. Tecnologíías de mandoas de mando

D t d Si t El t ó i d C t l





1.1.1. Definici1.1.1. Definicióón de Automn de Automááticatica

• AUTOMATIZACIÓN• Estudio y aplicación de la automática al

control de procesos industriales

Ciencia

tareas físicas

y/o mentalesSustitución:

hombre-máquina

liberación

tareas peligrosasy/o repetit ivas

objetivoSeguridad y eficienciaen el trabajo

Dpto de Sistemas Electrónicos y de Control





1.1.1. Tipos de Procesos1.1.1. Tipos de Procesos

• PROCESO INDUSTRIAL secuencia de etapas totalmente definidas para la fabricación de un

producto u otra tarea determinada

• CONTINUOS y/o DISCRETOS• CARACTERÍSTICAS Descomposición en ETAPAS (var. internas) Cada estado realiza una serie de ACCIONES (var. salida)

SENSORES controlan las transiciones (var. entrada) Variables “todo-nada”

E1Acción 11

Acción 12

….Acción 1x

E2Acción 21

Acción 22

….Acción 2y

EnAcción n1

Acción n2

….

Acción nz






1.1.2. Estructura de un sistema1.1.2. Estructura de un sistema

automatizadoautomatizado• Parte operativa:

Sus accionadores actúan sobre el proceso• Parte de mando:

Coordina las acciones de la Parte Operativa

Accionadores

PROCESO

Diálogo

Tratamiento

Captadores

Preaccionadores

PMPMPOPO






1.1.3. Tecnologías de Mando

• CABLEADAS

• Automatismo: módulosconectados entre sí, totalmentededicados a un proceso y pocoflexibles:

• Relés electromagnéticos• contactos accionados porbobinas

• Módulos lógicos

neumáticos• contactos accionados poraire

• Tarjetas electrónicas

• circuitos impresos conTRT’s

• PROGRAMADAS

• Automatismo: ciertos módulosson programas, otros circuitosVLSI, adaptables a cualquierproceso y mucha flexibilidad:

• Tarjetas electrónicasestándares o específicas• Micro y miniordenadores• Autómatas programables





1.2. ARQUITECTURAS DE1.2. ARQUITECTURAS DECONTROL INDUSTRIALCONTROL INDUSTRIAL

1.2.1. Controlador centralizado1.2.1. Controlador centralizado

1.2.2. Descentralizaci1.2.2. Descentralizacióón de E/Sn de E/S1.2.3. Supervisi1.2.3. Supervisióónn1.2.4. Control distribuido1.2.4. Control distribuido

1.2.5. Control, supervisi1.2.5. Control, supervisióón y gestin y gestióónn






Procesador +

E/S

EL PASADO DE LA AUTOMATIZACIÓN

E/S

Procesador

E/S

- RS 232/485- Diseño programas de control- Primera puesta en servicio- Mantenimiento

PC

• Un Autómata o PLC es undispositivo electrónico quecontrola procesos omaquinas

• Autómatas de primerageneración.

1.2.1. CONTROLADOR CENTRALIZADO:1.2.1. CONTROLADOR CENTRALIZADO:

el pasado de la automatizaciel pasado de la automatizacióónn






Descentralización E/S1.2.2. DESCENTRALIZACI1.2.2. DESCENTRALIZACIÓÓN DE E/SN DE E/S

E/S

Red Dispositivos

Procesador

E/S E/S

Red de dispositivosE/S distribuidas

PC

descentralización

- RS 232/485

- Diseño programas de control- Gestión de red- Primera puesta en servicio- Mantenimiento

• El autómata ejerce un control más completosobre la máquina• Autómatas de segunda generación• Aparecen las primeras redes

• Descentralización del control• E/S chequeadas por SCAN, por eventos…




p y


LA MAQUINA1.2.3. SUPERVISI1.2.3. SUPERVISIÓÓNN

- Acceso a red de control- Diseño programas de control- Gestión de red- Supervisión- Primera puesta en servicio

- Mantenimiento




p y


1.2.4. CONTROL DISTRIBUIDO1.2.4. CONTROL DISTRIBUIDO

Red de Control

E/S

Red Dispositivos

Procesador

Procesador

E/S E/S E/S

Red Dispositivos

Procesador

E/S E/S

PC

- Acceso a red de control- Diseño programas de control- Gestión de red- Supervisión- Primera puesta en servicio

- Mantenimiento- SINCRONIZACIÓN- RECOLECTOR DE DATOS

- SINCRONIZACIÓN- RECOLECTOR DE DATOS

- CENTRALIZACIÓN DE VARIABLES





maquina 1 maquina 2

PROCESADOR CENTRAL

- Acceso a red de control- Diseño programas de control- Gestión de red- Supervisión- Primera puesta en servicio- Mantenimiento- SINCRONIZACIÓN- RECOLECTOR DE DATOS

- SINCRONIZACIÓN- RECOLECTOR DE DATOS







PC Gestión deInformación

Red InformaciRed Informacióónn

Procesador

Central

Red de Control

Procesador Procesador

Red Dispositivos Red Dispositivos

E/S E/S E/S E/S E/S E/S





A-B

A-B

T

Redes de Información Ethernet TCP/IP

Redes de dispositivos , DeviceNet , Remote I/O

Redes de Control : ControlNet , Data Highway Plus , Data Highway 485 , Remote I/O

PLC-5SLC-500

Terminales de Operador PanelView1x00e, 900 y 550Supervisión y/oProgramación

Supervisión

Programación

MS-DOS y

MS-Windows

RSViewOrdenadores

de Proceso

Fotocélulas, Sensores

Botoneras

Variadores

de Frecuencia

160/1305/1336+

Protectores de motores

SMP3 y CET4

Visualizadores

DataLiner

MessageView Lectores de

códigos

de barras

E/S Distribuidas

Flex I/O

Power Monitor

Control

de Energía

Controlde válvulas

Terminales

DTAM

1.2.5. CONTROL, SUPERVISI1.2.5. CONTROL, SUPERVISIÓÓN Y GESTIN Y GESTIÓÓNN


Optativa IAutomátic




Redes y

Servicios I

Sistemas

Control

PFCOptativa I

ControlAvanzado

AutomáticIndustria

Sistemas

Digitales II

Sistemas

Control

PFC

Optativa IISistemas

AutomáticosDe Medida

Instrument.




1.3. LA PIR1.3. LA PIR Á ÁMIDE INDUSTRIALMIDE INDUSTRIAL

1.3.1. Generaciones1.3.1. Generaciones

1.3.2. La Pir 1.3.2. La Pir áámide Industrialmide Industrial





1.3.1. Generaciones1.3.1. Generaciones

• Transformaciones y adaptaciones• Funcionalidad de los equipos• Clasificación no rigurosa• 1ª y 2ª las primeras, pequeñas soluciones• 3ª visión actual del PLC, declaración de

intenciones• 4ª realidad de la 3ª• 5ª ¿estará empezando?





Primera GeneraciPrimera Generacióón (f.60n (f.60 -- f.70)f.70)

• Máquinas aisladas• Compactos• Programación por consola

• Programación textual ygráfica

• Almacenamiento en RAM





Segunda GeneraciSegunda Generacióón (f.70n (f.70 -- 1985)1985)

Modulares, ↑ flexibilidad

↑ capacidad de E/S Digitales, analógicas y

especiales Programación por consola y

PC. Textual y gráfica(nuevos lenguajes)

Almacenamiento en

EPROM





Tercera GeneraciTercera Generacióón (m.80n (m.80 -- m.90)m.90)

IDEAIDEA E/S distribuidas Inteligencia

distribuida Aparición de

Microsoft Paquetes de

supervisión

Comunicacionescon otros nivelesindustriales

DESARROLLO DEDESARROLLO DELA AUTOMLA AUTOM Á ÁTICATICA

Redes de DISPOSITIVOS Redes de DISPOSITIVOS

Redes de CONTROL Redes de CONTROL

Redes de INFORMACI Redes de INFORMACI ÓÓ N N

Campo=field

Objetivo comunicaciones

Controla, gestiona,supervisa, informa…





Cuarta GeneraciCuarta Generacióón (m.90n (m.90 -- actual)actual)





¿¿Quinta GeneraciQuinta Generaci ó ó n ..... n .....??

Permanezcanatentos .....

¿¿ cu cu á áles serles ser á á n los nuevos modelos? n los nuevos modelos?¿¿ cu cu á ál es el interl es el interéé s de los fabricantes? s de los fabricantes?¿¿ cu cu á áles son las nuevas tendencias enles son las nuevas tendencias en

la automla autom á á tica? tica?





MODELO DE PIRMODELO DE PIRÁÁMIDEMIDE

INDUSTRIALINDUSTRIAL

• Aparece con 2ª y 3ª• necesidad de integrar los sistemas de una instalación

industrial

• SIMPLIFICA de forma gráfica• Alta conectividad: múltiples puntos de E/S y varios PLC• Máxima gestión de información: para controlar, gestionar el

almacén, las ventas…• Redes de comunicaciones: para enrutar la información• El PLC

• controlador del proceso• gestor de las comunicaciones …




28/09/2005Sistemas Electrónicos de Control 29LA PIRÁMIDE INDUSTRIAL

TRONCO

BASE

VÉRTICEINFORMÁTICA

PLC

DISPOSITIVOS

Gestión empresarial

Control deProcesos

Acondicionadores ytratamientos especiales

Mucha información de bajo nivel. Variables a

nivel de sensor

Poca información de muy alto nivel. Variables

a nivel de producto y

mercado






SENSORES Y ACTUADORES• Finales de carrera• Electroválvulas• Motores

EL NIVEL DE DISPOSITIVOSEL NIVEL DE DISPOSITIVOSNo inteligencia ni controlNo inteligencia ni control





EL NIVEL DE CONTROLEL NIVEL DE CONTROL



REDES DE CONTROL

•Supervisión de planta• Ingeniería

SincronizaciSincronizacióón subprocesosn subprocesos





EL NIVEL DE INFORMACIEL NIVEL DE INFORMACIÓÓNN




SISTEMAS INFORMÁTICOS•VAX, UNIX •Terminales de operador•

Bases de datos• Impresoras de red


Redes d e INFOR MACIÓN Redes d e INFORM ACIÓN




Redes d e DISPO SITIVOS Redes d e DISPO SITIVOS

Redes d e CONTR OL Redes d e CONT ROL


¿¿QUQUÉÉ OFRECOFRECÍÍA EL MERCADO?A EL MERCADO?

.- Decnet .- Ethernet TCP/IP .- Ethernet MMS

.- Profibus .- DeviceNet .- ASI



.- Modbus .- Synec L1

.- Unitelway .- ControlNet

Algo pero en realidad nada. Problema: lo que ofrece¿cómo conectarlo al nivel superior? ¿INTEGRACIÓN?

Dpto. de Sistemas Electrónicos y de Control¿De dónde venimos....




¿

¿¿ConexiConexióón de dispositivos a redes?n de dispositivos a redes?





¿


Los PLC si se conectan a redes, peroLos PLC si se conectan a redes, pero ¿¿ven a losven a los

dispositivos?dispositivos?







El mejor, peroEl mejor, pero ¿¿de qude quéé sirve si no ve a los PLC?sirve si no ve a los PLC?





....hacia dónde vamos?




ESTANDARIZACIESTANDARIZACIÓÓNN





• Automatización de una máquina• Permite realizar un proceso con entidad propia





• Automatización del área de producción• Permite sincronizar subprocesos, supervisarlos …

Dpto. de Sistemas Electrónicos y de ControlWAN




Area A Area B Area C Area D

H

U

B

Finanzas

Planificación y Logística

Producción

Proceso de Datos

Ethernet TCP/IP

• Automatización del centro de producción

• Permite la gestión completa de la fábrica





Ce n t r o A Ce n t r o B Ce n t r o C

W i d e A r e a N e t w o r k

( W A N )

HOT LINES INTERNET

LA CORPORACIÓN


La cuarta generación




g





S l ió Si




Solución Siemens


Solución Abierta








La quinta generación




1.4. MOTIVACI1.4. MOTIVACIÓÓN E INTRODUCCIN E INTRODUCCIÓÓNN AL RESTO DE TEMAS DE LA AL RESTO DE TEMAS DE LA

ASIGNATURA ASIGNATURA

1.4.1. AUTOM1.4.1. AUTOM Á ÁTICA INDUSTRIALTICA INDUSTRIAL1.4.2. AUT1.4.2. AUTÓÓMATAS PROGRAMABLESMATAS PROGRAMABLES1.4.3. SISTEMAS SCADA1.4.3. SISTEMAS SCADA

1.4.4. COMUNICACIONES INDUSTRIALES1.4.4. COMUNICACIONES INDUSTRIALES


1.4.1. AUTOMATIZACI1.4.1. AUTOMATIZACIÓÓN INDUSTRIALN INDUSTRIAL




24vdc

509-BOD

SupervisiSupervisióón SCADAn SCADA

AutAutóómatas Programablesmatas ProgramablesComunicacionesComunicaciones

Control industrialControl industrial





2. Aut2. Autóómatas Programablesmatas Programables

• Historia y Evolución

• Características Generales y aplicaciones• Lenguajes de programación• PLC: CONTROLOGIX


3 SISTEMAS SCADA3 SISTEMAS SCADA




3. SISTEMAS SCADA3. SISTEMAS SCADA

• Filosofía de la supervisión y control

• Sistema SCADA de National Instruments:LABVIEW /DSC


4 C i i4 C i i




4. Comunicaciones4. Comunicaciones

• Organismos que velan por laestandarización

• Niveles ISO

• Rs 233, 485• Devicenet• Controlnet

• Ethernet

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