Lab01 sistemas mecatronicos grp.b modulo 4

Mantenimiento De Maquinaria De Planta

CURSO

SISTEMAS MECATRONICOS INDUSTRIALES

LABORATORIO Nro. 01

ALUMNOS

GALLEGOS BENAVENTE, MIGUEL ANGEL D.

TICONA QUISPE, KEVIN

PROFESOR

Msc. NILTON ANCHAYHUA ARESTEGUI

VI CICLO

SEMESTRE 2013 -II

SISTEMAS MECATRONICOS INDUSTRIALESNro. DD-106Página 2 / 6

Tema :Partes de un Sistema Mecatrónico, Sensores de Presión y Temperatura

Grupo

Nota: Departamento de Mantenimiento de Maquinaria de Planta Fecha: Lab. Nº 01

1. OBJETIVOS

1. Conocer e identificar las partes de un sistema mecatrónico

2. Identificar los tipos de sensores, de presión, temperatura

3. Identificar los tipos de actuadores

4. Aplicar los sensores binarios de presión a determinados requerimientos operativos industriales.

2. RECURSOS

1. DISPOSITIVOS:

a. Estación Mecatrónica Rexroth

b. Sensores y actuadores (Laboratorio E5)

3. SEGURIDAD EN LA EJECUCIÓN DEL LABORATORIO

Tener cuidado con el tipo y niveles de voltaje que suministran a los equipos

Antes de utilizar los instrumentos cerciorarse si son de entrada o de salida, para no dañar los equipos

Tener cuidado en la conexión y en la desconexión de los equipos utilizados

4. PRECAUSIONES DE SEGURIDAD

1. Recuerde en todo momento que debe consultar las especificaciones técnicas de los dispositivos antes de presurizarlos y/o energizarlos.

2. Recuerde en todo momento que está trabajando con líneas de aire presurizadas.

3. Nunca aplique aire comprimido hacia los ojos. Este puede arrastrar partículas sólidas que pueden dañar su capacidad de visión temporal o permanentemente.

4. Nunca aplique aire comprimido hacia la ropa. Este puede arrastrar partículas sólidas que pueden alcanzar a sus ojos y dañar su capacidad de visión temporal o permanentemente.



Grupo


5. DESARROLLO

I. El alumno se enfrentará a un sistema mecatrónico, se pide definir las partes del sistema mecatrónico.

1. SISTEMA MECÁNICO

Definir: Son aquellos sistemas constituidos fundamentalmente por elementos que transmiten movimiento desde las diferentes fuentes que lo generan, al transformar diferentes tipos de energía.

Fig. 1 SISTEMA MECANICO

2. SISTEMAS DE MEDICIÓN (SENSORES)

Definir: Un sensor es un dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas o químicas, llamadas variables de instrumentación, y transformarlas en variables eléctricas. Las variables de instrumentación pueden ser por ejemplo: temperatura, intensidad lumínica, distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza, torsión, humedad, movimiento, pH, etc. Una magnitud eléctrica puede ser una resistencia eléctrica (como en una RTD), una capacidad eléctrica (como en un sensor de humedad), una Tensión eléctrica (como en un termopar), una corriente eléctrica (como en un fototransistor).

Fig. 2 SENSORES

3. SISTEMAS DE ACTUACIÓN.

http://es.wikipedia.org/wiki/PH

http://es.wikipedia.org/wiki/Fototransistor

http://es.wikipedia.org/wiki/Corriente_el%C3%A9ctrica

http://es.wikipedia.org/wiki/Termopar

http://es.wikipedia.org/wiki/Tensi%C3%B3n_el%C3%A9ctrica

http://es.wikipedia.org/wiki/Tensi%C3%B3n_el%C3%A9ctrica

http://es.wikipedia.org/wiki/Sensor_de_humedad

http://es.wikipedia.org/wiki/Capacidad_el%C3%A9ctrica

http://es.wikipedia.org/wiki/RTD

http://es.wikipedia.org/wiki/Resistencia_el%C3%A9ctrica

http://www.google.com.pe/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&docid=ktBnfRZZo7xBSM&tbnid=z3SZ9P_xrxYHZM:&ved=0CAgQjRwwAA&url=http%3A%2F%2Fafroner9.blogspot.com%2F2012%2F09%2Frobotica-y-bionica.html&ei=iOQnUtX0IYze8wTivIGIBw&psig=AFQjCNGa9dPsh6VFQGJ1YWcwF4XPyOQ9vg&ust=1378432520620491

http://www.google.com.pe/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&docid=AY787UjykVIlwM&tbnid=978jLr_QgUTrBM:&ved=0CAgQjRwwAA&url=http%3A%2F%2Fsensoresdecaudal.blogspot.com%2F&ei=LugnUvHIHY_a8wTu8oCIAg&psig=AFQjCNEMwjYshPo1Feink88IZ51Mk-54Ww&ust=1378433454556049



Grupo


Definir: Un actuador es un dispositivo capaz de transformar energía hidráulica, neumática o eléctrica en la activación de un proceso con la finalidad de generar un efecto sobre un proceso automatizado. Este recibe la orden de un regulador o controlador y en función a ella genera la orden para activar un elemento final de control como, por ejemplo, una válvula.

Fig. 3 ACTUADOR

4. SISTEMAS DE CONTROL.

Definir: Los sistemas de control, se aplican en esencia para los organismos vivos, las máquinas y las organizaciones. Estos sistemas fueron relacionados por primera vez en 1948 por Norbert Wiener en su obra Cibernética y Sociedad con aplicación en la teoría de los mecanismos de control. Un sistema de control está definido como un conjunto de componentes que pueden regular su propia conducta o la de otro sistema con el fin de lograr un funcionamiento predeterminado, de modo que se reduzcan las probabilidades de fallos y se obtengan los resultados buscados.Hoy en día los procesos de control son síntomas del proceso industrial que estamos viviendo. Estos sistemas se usan típicamente en sustituir un trabajador pasivo que controla una determinado sistema (ya sea eléctrico, mecánico, etc. ) con una posibilidad nula o casi nula de error, y un grado de eficiencia mucho más grande que el de un trabajador. Los sistemas de control más modernos en ingeniería automatizan procesos en base a muchos parámetros y reciben el nombre de controladores de automatización programables (PAC).Los sistemas de control deben conseguir los siguientes objetivos:

1. Ser estables y robustos frente a perturbaciones y errores en los modelos.

2. Ser eficiente según un criterio preestablecido evitando comportamientos bruscos e irreales.

II. El alumno deberá realizar una lista de los sensores, actuadores y controladores

encontrados en la estación mecatrónica y describir la tarea que realiza

http://es.wikipedia.org/wiki/Controlador_de_Automatizaci%C3%B3n_Programable

http://es.wikipedia.org/wiki/Controlador_de_Automatizaci%C3%B3n_Programable

http://es.wikipedia.org/wiki/Norbert_Wiener

http://es.wikipedia.org/wiki/Organizaci%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/M%C3%A1quina

http://es.wikipedia.org/wiki/Ser_vivo

http://www.google.com.pe/url?sa=i&source=images&cd=&cad=rja&docid=rCZwh86OPP4v0M&tbnid=Df2FRoTDVpZb7M:&ved=0CAgQjRwwAA&url=http%3A%2F%2Fwww.elprisma.com%2Fapuntes%2Fingenieria_industrial%2Factuadoresneumaticos%2F&ei=kuknUtzRB5K-9gT7xICICg&psig=AFQjCNEsYe59HnZZrDPnQZ9OEon_zB5kDQ&ust=1378433810180836



Grupo


1. Sensores.

item Tipo de Sensor Descripción de la tarea

1

SENSOR CAPACITIVOLos sensores capacitivos (KAS) reaccionan ante metales y no metales que al aproximarse a la superficie activa sobrepasan una determinada capacidad.

2

SENSOR INDUCTIVOLos sensores inductivos son una clase especial de sensores que sirven para detectar materiales metálicos ferrosos.

3

SENSOR DE POSICIONUn sensor de proximidad es un transductor que detecta objetos o señales que se encuentran cerca del elemento sensor.

4S. VELOCIDAD LINEAL Y

ANGULAR

Estos sensores pueden detectar la velocidad de un objeto tanto sea lineal como angular, pero la aplicación más conocida de este tipo de sensores es la medición de la velocidad angular de los motores que mueven las distintas partes del robot.

6

SENSOR PRESIÓN

Para medir la presión se utilizan sensores que están dotados de un elemento sensible a la presión y que emiten una señal eléctrica al variar la presión o que provocan operaciones de conmutación si esta supera un determinado valor límite.

7

SENSOR DE LUZUn sensor fotoeléctrico es un dispositivo electrónico que responde al cambio en la intensidad de la luz.

2. Actuadores.

Item Tipo de Actuador Descripción de la tarea

1

ELECTRÓNICOS

Los actuadores electrónicos también son muy utilizados en los aparatos mecatrónicos, como por ejemplo, en los robots. Los servomotores CA sin escobillas se utilizaran en el futuro como actuadores de posicionamiento preciso debido a la demanda de funcionamiento sin tantas horas de mantenimiento.

2

HIDRÁULICOS

Los actuadores hidráulicos, que son los de mayor antigüedad, pueden ser clasificados de acuerdo con la forma de operación, funcionan en base a fluidos a presión. Existen tres grandes grupos:

cilindro hidráulicomotor hidráulicomotor hidráulico de oscilación

3

NEUMÁTICOS

A los mecanismos que convierten la energía del aire comprimido en trabajo mecánico se les denomina actuadores neumáticos. Aunque en esencia son idénticos a los actuadores hidráulicos, el rango de compresión es mayor en este caso, además de que hay una pequeña diferencia en cuanto al uso y en lo que se refiere a la estructura, debido a que estos tienen poca viscosidad.

4

ELECTRICOS

La estructura de un actuador eléctrico es simple en comparación con la de los actuadores hidráulicos y neumáticos, ya que sólo requieren de energía eléctrica como fuente de poder. Como se utilizan cables eléctricos para transmitir electricidad y las señales, es altamente versátil y prácticamente no hay restricciones respecto a la distancia

http://es.wikipedia.org/wiki/Luz

http://es.wikipedia.org/wiki/Sensor_fotoel%C3%A9ctrico

http://es.wikipedia.org/wiki/Hierro

http://es.wikipedia.org/wiki/Sensor



Grupo


entre la fuente de poder y el actuador.

3. Controlador

item Tipo de Controlador Descripción de la tarea

1

CONTROLADORES MONO Y

MULTILAZO (SLPI)

Resolución de algoritmos de control PID

2

SLPIMuestran el valor de una señalEjecutan algoritmos básicos

III. El alumno deberá definir los siguientes conceptos:

Sensor Óptico de barrera:

Los sensores ópticos de barrera están compuestos por un emisor y un receptor separados.

Sirven para la detección segura de objetos a gran alcance y donde exista ambientes adversos como polvo, neblina, nieve, lluvia, granizo, arena, polvo, etc.

Son ideales para aplicaciones en superficies altamente reflectantes, por ejemplo, superficies pintadas, de metal o envueltas en papel aluminio.

Los campos de aplicación son las industrias de minería , madera, papel, cristal, plástico, alimentaria e industria en general.

Sensor Optico Retro-reflectivo:



Grupo


Este tipo de sensor presenta una cara frontal en la que encontramos tanto al LED como al fototransistor. Debido a esta configuración el sistema tiene que medir la radiación proveniente del reflejo de la luz emitida por el LED.

Se tiene que tener presente que esta configuración es sensible a la luz del ambiente perjudicando las medidas, pueden dar lugar a errores, es necesario la incorporación de circuitos de filtrado en términos de longitud de onda, así pues será importante que trabajen en ambientes de luz controlada. Otro aspecto a tener en cuenta es el coeficiente de reflectividad del objeto, el funcionamiento del sensor será diferente según el tipo de superficie.

Sensor óptico reflectivo:

Este tipo de sensor presenta una cara frontal en la que encontramos tanto al LED como al fototransistor. Debido a esta configuración el sistema tiene que medir la radiación proveniente del reflejo de la luz emitida por el LED.

Se tiene que tener presente que esta configuración es sensible a la luz del ambiente perjudicando las medidas, pueden dar lugar a errores, es necesario la incorporación de circuitos de filtrado en términos de longitud de onda, así pues será importante que trabajen en ambientes de luz controlada. Otro aspecto a tener en cuenta es el coeficiente de reflectividad del objeto, el funcionamiento del sensor será diferente según el tipo de superficie.


http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Coeficiente_de_reflectividad&action=edit&redlink=1


http://es.wikipedia.org/wiki/Error_de_medici%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Medici%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/LED

http://es.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_de_sistemas



http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Coeficiente_de_reflectividad&action=edit&redlink=1


http://es.wikipedia.org/wiki/Error_de_medici%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/Medici%C3%B3n

http://es.wikipedia.org/wiki/LED

http://es.wikipedia.org/wiki/Teor%C3%ADa_de_sistemas




Grupo


Sensor Inductivo

Los sensores inductivos son una clase especial de sensores que sirven para detectar materiales metálicos ferrosos.

http://es.wikipedia.org/wiki/Hierro




Grupo


Sensor Capacitivo:

Los sensores capacitivos (KAS) reaccionan ante metales y no metales que al aproximarse a la superficie activa sobrepasan una determinada capacidad.

SISTEMAS MECATRONICOS INDUSTRIALESNro. DD-106

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Grupo


Motor DC

El motor de corriente continua es una máquina que convierte la energía eléctrica en mecánica, provocando un movimiento rotatorio. En algunas modificaciones, ejercen tracción sobre un riel. Estos motores se conocen como motores lineales

Su principal inconveniente, el mantenimiento, muy caro y laborioso.

Una máquina de corriente continua (generador o motor) se compone principalmente de dos partes, un estátor que da soporte mecánico al aparato y tiene un hueco en el centro generalmente de forma cilíndrica. En el estátor además se encuentran los polos, que pueden ser de imanes permanentes o devanados con hilo de cobre sobre núcleo de hierro. El rotor es generalmente de forma cilíndrica, también devanado y con núcleo, al que llega la corriente mediante dos escobillas.


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Grupo


Datos técnicos

Piston Nemático

A los mecanismos que convierten la energía del aire comprimido en trabajo mecánico se les denomina actuadores neumáticos. Aunque en esencia son idénticos a los actuadores hidráulicos, el rango de compresión es mayor en este caso, además de que hay

una pequeña diferencia en cuanto al uso y en lo que se refiere a la estructura, debido a que estos tienen poca viscosidad.

En esta clasificación aparecen los fuelles y diafragmas, que utilizan aire comprimido y también los músculos artificiales de hule, que últimamente han recibido mucha atención.

• De efecto simple

• Cilindro neumático

• Actuador neumático De efecto doble

• Con engranaje

• Motor neumático Con veleta

• Con pistón

• Con una veleta a la vez

• Multiveleta

• Motor rotatorio Con pistón


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Grupo


• De ranura vertical

• De émbolo

• Fuelles, diafragma y músculo artificial

• Cilindro de efecto simple


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Programmable Lógico Controller (PLC).

Un controlador lógico programable, más conocido por sus siglas en inglés PLC (Programmable Logic Controller), es una computadora utilizada en la ingeniería automática o automatización industrial, para automatizar procesos electromecánicos, tales como el control de la maquinaria de la fábrica en líneas de montaje o atracciones mecánicas.

Los PLCs son utilizados en muchas industrias y máquinas. A diferencia de las computadoras de propósito general, el PLC está diseñado para múltiples señales de entrada y de salida, rangos de temperatura ampliados, inmunidad al ruido eléctrico y resistencia a la vibración y al impacto. Los programas para el control de funcionamiento de la máquina se suelen almacenar en baterías copia de seguridad o en memorias no volátiles. Un PLC es un ejemplo de un sistema de tiempo real duro donde los resultados de salida deben ser producidos en respuesta a las condiciones de entrada dentro de un tiempo limitado, que de lo contrario no producirá el resultado deseado

Datos Técnicos Generales

http://es.wikipedia.org/wiki/Tiempo_real

http://es.wikipedia.org/wiki/Producci%C3%B3n_en_cadena

http://es.wikipedia.org/wiki/Electromec%C3%A1nica

http://es.wikipedia.org/wiki/Automatizaci%C3%B3n_industrial

http://es.wikipedia.org/wiki/Ingenier%C3%ADa_autom%C3%A1tica

http://es.wikipedia.org/wiki/Computadora

http://es.wikipedia.org/wiki/Ingl%C3%A9s


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Grupo


Sistema mecánico de posicionamiento XYZ (Mesa XYZ).

Es una estructura que sirve de

soporte y en la cual se instalan lós

dispositivos electromecánicos que

deseamos simularlos.

Tornillo Sin fin

En ingeniería mecánica se denomina tornillo sin fin a una disposición que transmite el movimiento entre ejes que están en ángulo recto. Cada vez que el tornillo sin fin da una vuelta completa, el engranaje avanza un número de diente igual al número de entradas del sinfín. El tornillo sin fin puede ser un mecanismo irreversible o no, dependiendo del ángulo de la hélice, junto a otros factores. (CMyJM) Con el tornillo sin fin y rueda dentada podemos transmitir fuerza y movimiento entre ejes perpendiculares.

La velocidad de giro del eje conducido depende del número de entradas del tornillo y del número de

dientes de la rueda.

Si el tornillo es de una sola entrada, cada vez que éste de una vuelta avanzará un diente.

http://es.wikipedia.org/wiki/Engranaje

http://es.wikipedia.org/wiki/Perpendicular

http://es.wikipedia.org/wiki/Eje_(mec%C3%A1nica)

http://es.wikipedia.org/wiki/Engranaje

http://es.wikipedia.org/wiki/Ingenier%C3%ADa_mec%C3%A1nica


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IV. TERMINOS PARA BUSCAR.

1. EMERSON DCS Delta V

Es un Sistema de Control Distribuido, cuyas principales características son:

• Su diseño está orientado a buses

• Tiene como buses nativos: Foundation Fieldbus, AS-i bus, Profibus DP, HART y DeviceNet, además de sus entradas/salidas básicas

• Soporta el estándar IEC 1804-3, o EDDL (Electronic Device Description Language), que permite que todos los parámetros de un dispositivo electrónico estén accesibles al sistema

• Puede configurarse para unas pocas entradas/salidas hasta más de 30.000

• Conectividad con otros sistemas utilizando OPC y XML

• Técnicas avanzadas de control, como son: control difuso (fuzzy), control con redes neuronales, control predictivo, sintonización de lazos PID o controles Fuzzy,

Recordemos que un sistema de control distribuido consta de:

• Controlador, equipo electrónico, cercano al proceso

• HMI. Interfase al operador

Para algunos aspectos no es relevante en dónde reside una funcionalidad determinada, ya que desde el punto de vista de configuración se hace sobre el sistema como un todo. Pero sí puede llegar a ser importante en términos de confiabilidad o disponibilidad. El controlador es típicamente un equipo industrial, de alta disponibilidad. En la siguiente figura se muestra un procesador con redundancia y entradas/salidas básicas. En relación a los módulos específicos soportados, estos son:

• Entradas/salidas básicas: 6 tipos de E/S análogas y 10 tipos de E/S discretas. Para varios de ellos, pueden utilizarse terminales con fusibles

• Foundation Fieldbus. Módulo con dos canales H1, 16 nodos por canal

• DeviceNet. Módulo con una puerta; puede soportar hasta 61 nodos

• HART. Algunos de los módulos análogos, pueden soportar hasta 16 conexiones por canal

• Profibus DP. Un canal RS-485, soporta hasta 64 esclavos, a velocidades hast 1.5 Mbps


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• Módulo Modbus RTU. Dos puertas seriales RS-232, RS-422 o RS-485, con hasta 16 nodos por puerta. Velocidades hasta 115 Kbauds

• y varios otros más específicos

Por último mencionar que pueden integrarse hasta diez sistemas DeltaV en un conjunto medianamente interoperable.

2. PWM

La función PWM requiere de un circuito en el cual hay distintas partes bien diferenciadas entre sí. El comparador es lo que se convierte en el nexo, contando con una salida y un total de dos entradas distintas. A la hora de configurarlo tenemos que tener en cuenta que una de las dos entradas se centra en dar espacio a la señal del modulador. Por su lado, la segunda entrada tiene que estar vinculada con un oscilador de tipo de dientes de sierra para que la función se pueda llevar a cabo con éxito. La señal que proporciona el oscilador con dientes es lo que determina la salida de la frecuencia. Es un sistema que ha dado buenas demostraciones de funcionar, convirtiéndose en un recurso muy utilizado en cuanto a la disponibilidad de recursos energéticos.

Con el paso de los años y desde que la PWM entrara en vigor, las placas madre contaron con sensores de temperatura, consultables desde la bios del equipo. A partir de ese momento se impuso reducir el ruido de la CPU, haciendo que el ordenador reaccionara de distintas maneras en base al contexto. Si por ejemplo, estamos utilizando el equipo con el objetivo de descargar archivos, como demos de videojuegos, realmente el ordenador no necesita una potencia superior a la mínima. En estos casos la CPU no se calienta, no necesita el ventilador y se debe evitar gastar energía de forma innecesaria.Cuando montamos un ordenador que deba poder ofrecer un rendimiento de primer nivel, pensamos en incluir la mayor potencia de ventilación, para que en situaciones críticas estos ventiladores puedan funcionar a toda máquina con el objetivo de evitar problemas en el equipo. Pero esta configuración se desaprovecha en

http://www.ibertronica.es/refrigeracion/ventiladores/arctic-cooling-f14-pwm-140x140x25.html


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momentos como en el ejemplo citado de la descarga de archivos. En estas situaciones no es necesario que el ventilador gire a toda velocidad, sino que se puede mantener en los niveles mínimos. La función PWM es una manera de regularlo. Para perfeccionar esto se le añadió un cable adicional que manda una señal de la velocidad a la que está funcionando el ventilador. La placa base se encarga de regular la velocidad a la que debe ir el ventilador en cada momento. Si el equipo se calienta mucho, le dice con una señal que debe trabajar más. Para ello hay que configurar el ordenador desde la bios siempre pensando en obtener los menores índices de ruido.Para que la función PWM tenga más sentido y sea más completa, existen accesorios que se encargan de llevar esa señal a otros ventiladores que también se puedan beneficiar de ella. El objetivo común es mejorar lo máximo posible el rendimiento de estos equipos.

3. PROTOCOLO CAN

Existen diversos sistemas de comunicación y varios protocolos por cada

requerimiento de la red, pero un tipo de comunicación que cobra cada día más

importancia es el protocolo CAN, este sistema esta incorporado en muchas marcas y

se volverá obligatorio como protocolo de comunicación para el DIAGNOSTICO

ABORDO en el control de emisiones...

CAN, o CAN Bus, es la forma abreviada de Controller Area Network es un bus de

comunicaciones serial para aplicaciones de control en tiempo real, con una velocidad

de comunicación de hasta 1 Mbit por segundo, y tiene excelente capacidad de

detección y aislamiento de errores. Es decir, esta es la mejor y más nueva tecnología


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Grupo


actual en los vehículos. De hecho, varios fabricantes de vehículos desde el 2003,

incluidos Toyota, Ford, Mazda , Mercedes Benz , BMW y otros ya tienen instalado

este sistema. Del mismo modo que OBD 2 fue obligatorio para todos los vehículos

desde 1996, el CAN Bus será de instalación obligatoria en todos los vehículos a partir

de 2008

Este sistema emplea dos cables en los cuales viajan dos señales exactamente

iguales en amplitud y frecuencia pero completamente inversas en voltaje los módulos

con estos dos pulsos identifica el mensaje, pero también tiene opciones de mantener

la red activa aunque falle uno de los cables de comunicación.

Durante varios años, los fabricantes de automóviles solamente han tenido la opción

de elegir entre cuatro protocolos de comunicación: ISO 9141, J1850PWM,

J1850VPW, KWP 2000 / ISO 14230-4. El sistema CAN proporcionó a los fabricantes

de automóviles una nueva conexión de alta velocidad, normalmente entre 50 y 100

veces más rápida que los protocolos de comunicación típicos, y redujo el número de

conexiones requeridas para las comunicaciones entre los sistemas.

Al mismo tiempo, CAN proporcionó a los fabricantes de herramientas de diagnóstico

una manera de acelerar las comunicaciones entre el vehículo y su herramienta. El

diagnóstico se ve muy beneficiado ya que la mayor velocidad de comunicación les

permitirá en el futuro, a través de su herramienta de escaneado, ver datos casi en

tiempo real, tal como ahora ven datos de sensores con sus scanners.

El estándar CAN ha sido incorporado a las especificaciones de OBD 2 por el comité

de la International Standards Organization (ISO) y está especificado bajo la norma

ISO 11898 (Road Vehicles - Controller Area Network) y definido en los documentos

de ISO 15765 (sistemas de diagnóstico de vehículos). El California Air Resources

Board (CARB) acepta estas normas de ISO debido a que contribuyen a cumplir con

su misión de regular y reducir las emisiones de los vehículos. Desde 2003, varios

fabricantes de automóviles ya han implementado la nueva norma en sus vehículos,

pero CARB requiere que para 2008, todos los modelos de vehículos vendidos en los

Estados Unidos deberán cumplirlo.

4. SISTEMA SCADA


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Grupo


SCADA es el acrónimo de Supervisory Control And Data Acquisition. Un sistema

SCADA está basado en computadores que permiten supervisar y controlar a

distancia una instalación, proceso o sistema de características variadas. A

diferencia de los Sistemas de Control Distribuido, el lazo de control es

generalmente cerrado por el operador. Los Sistemas de Control Distribuido se

caracterizan por realizar las acciones de control en forma automática. Hoy en día

es fácil hallar un sistema SCADA realizando labores de control automático en

cualquiera de sus niveles, aunque su labor principal sea de supervisión y control

por parte del operador. En la siguiente tabla se muestra un cuadro comparativo de

las principales características de los sistemas SCADA y los Sistemas de Control

Distribuido (DCS) (Estas Características no son limitantes para uno u otro tipo de

sistemas, sino que por el contrario son típicas).

Los sistema de control de acceso actualmente ya permiten trabajar con

plataformas SCADA mediante protocolos de comunicación como el ModBus (o

ModBusIP), OPC y otros.

ASPECTO SCADA DCS

TIPO DE

ARQUITECTURACENTRALIZADA DISTRIBUIDA

TIPO DE CONTROL

PREDOMINANTE

SUPERVISORIO: Lazos

de control cerrados por

el operador.

Adicionalmente: control

secuencial y regulatorio.

REGULATORIO: Lazos de

control cerrados

automáticamente por el

sistema. Adicionalmente:

control secuencial, batch,

algoritmos avanzados, etc.

TIPOS DE VARIABLES DESACOPLADAS ACOPLADAS

ÁREA DE ACCIÓN Áreas geográficamente

distribuidas.Área de la planta.

UNIDADES DE

ADQUISICIÓN DE

Remotas, PLC´s. Controladores de lazo, PLC

´s.

http://control-accesos.es/category/control-de-acceso


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DATOS Y CONTROL

MEDIOS DE

COMUNICACIÓN

Radio, satélite, líneas

telefónicas, conexión

directa, LAN, WAN.

Redes de área local,

conexión directa.

BASE DE DATOS CENTRALIZADA DISTRIBUIDA

El flujo de la información en los sistemas SCADA es como se describe a

continuación: el fenómeno físico lo constituye la variable que deseamos medir.

Dependiendo del proceso, la naturaleza del fenómeno es muy diversa: presión,

temperatura, flujo de potencia, intensidad de corriente, voltaje, etc. Este fenómeno

debe traducirse a una variable que sea inteligible para el sistema SCADA, es

decir, en una variable eléctrica. Para ello, se utilizan los sensores o transductores.

Los sensores o transductores convierten las variaciones del fenómeno físico en

variaciones proporcionales de una variable eléctrica. Las variables eléctricas más

utilizadas son: voltaje, corriente, carga, resistencia o capacitancia. Sin embargo,

esta variedad de tipos de señales eléctricas debe ser procesada para ser

entendida por el computador digital. Para ello se utilizan acondicionadores de

señal, cuya función es la de referenciar estos cambios eléctricos a una misma

escala de corriente o voltaje. Además, provee aislamiento eléctrico y filtraje de la

señal con el objeto de proteger el sistema de transientes y ruidos originados en el

campo. Una vez acondicionada la señal, la misma se convierte en un valor digital

equivalente en el bloque de conversión de datos. Generalmente, esta función es

llevada a cabo por un circuito de conversión analógico/digital. La computadora

(PC) almacena esta información, la cual es utilizada para su análisis y para la

toma de decisiones. Simultáneamente, se muestra la información al usuario del

sistema, en tiempo real. Basado en la información, el operador puede tomar la

decisión de realizar una acción de control sobre el proceso. El operador comanda

al computador a realizarla, y de nuevo debe convertirse la información digital a

una señal eléctrica. Esta señal eléctrica es procesada por una salida de control, el

cual funciona como un acondicionador de señal, la cual la transforma de escala

para manejar un dispositivo dado: bobina de un relé, setpoint de un controlador,

etc.


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5. PROFIBUS

Profibus es un protocolo de bus, de amplio uso industrialSu uso está ampliamente

difundido en el mundo, su funciónbásicamente es conectar dispositivos de

automatización industrial(controladores, variadores de frecuencia, instrumentos de

medición,etc) y permitir una comunicación robusta, económica y sencilla entreGran

número de fabricantes de controladores u otro tipo deinstrumentos para el control

industrial fabrican sus productoscertificando la compatibilidad con este protocolo. Esto

brinda laposibilidad de independizarse del fabricante y tener latranquilidad de que si

todos los dispositivos “hablan profibus” noLa norma utilizada para la certificación es

la EN 50 170

La comunicación en un sistema industrial se puede dar a tres niveles, de forma

separada

o conjunta:

1. Nivel de actuador/sensor. Las señales binarias de los sensores y actuadores

son transmitidos a través del bus de estos dispositivos de manera cíclica al

maestro de la red. Para este nivel se suele utilizar AS-Interface.

2. Nivel de campo. Este nivel conecta a todos los periféricos tales como módulos

E/S, transductores de señal con el sistema de automatización por una

comunicación en tiempo real. En este nivel los datos son también enviados de

forma síncrona mientras que las alarmas, los parámetros y los datos de

diagnóstico de la comunicación son enviados de forma asíncrono en

momentos puntuales. Para este nivel PROFIBUS ofrece una solución

transparente y especialmente preparada para processos de automatización.

3. Nivel de célula. Los controladores programables tales como los PLC y los IPC

se comunican unos con otros en este nivel mediante grandes paquetes y

potentes funciones de comunicación, pudiendo estar esta capa integrada en el

sistema de comunicaciones interno de una compañía mediante internet,

intranet, mediante los protocolos más usuales TCP/IP y Ethernet.


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El siguiente dibujo es muy representativo del uso más habitual de Profibus.

6. PROFIBUS DP

1. El Profibus DP es el más utilizado para solucionar las necesidades de

interconexión de los posibles perfiles Profibus. Está optimizado en

velocidad, eficiencia y bajo costos de conexión, orientado especialmente

para la comunicación entre sistemas automáticos y los periféricos

distribuidos en el nivel de campo.

2. Cuando se selecciona un medio de transmisión se deben considerar las

largas distancias, la velocidad de transmisión y los requerimientos del

sistema a automatizar, tales como la operatividad en áreas peligrosas y

la transmisión en un único cable de los datos y la energía.

3. El intercambio de datos es principalmente cíclico, utilizándose

determinadas funciones de comunicación eventualmente regladas

según EN 50170 a parte de las habituales básicas funciones exclusivas

para dicho intercambio. Aunque DP también ofrece servicio en

comunicaciones acíclicas más complejas para la parametrización, la


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monitorización y el manejo de alarmas en los dispositivos de campos

inteligentes.

4. Velocidad. DP requiere sólo de 1 ms a 12 Mbit/s para transmitir 512 bits

de datos de entrada y 512 bits de datos de salida entre 32 estaciones

distribuidas. Gracias a que en un único ciclo de mensaje con DP se

pueden transmitir datos de entrada y salida incrementa su velocidad en

comparación con FMS. En DP los datos de E/S son transmitidos usando

el servicio de SRD de la capa 2.

5. Diagnóstico de funciones. Las extensas funciones de diagnóstico

posibilitan una rápida localización de errores. Los mensajes de

diagnóstico son transmitidos en el bus y recopilados por el maestro.

Estos mensajes de diagnóstico se clasifican en tres niveles:

6. Diagnóstico de estación. Estos mensajes conciernen al estado de

operación de la estación. Ej.: sobre temperatura del dispositivo, bajo

voltaje

7. Diagnóstico de módulo. Estos mensajes indican el rango de valores de

trabajo de las variables de la estación. Ej.: E/ de 16 bits, m 2 /S de

8bits,

8. Diagnóstico relacionado con el canal. En este caso la posible causa del

error es la disfunción de uno de los elementos de los que dependen de

la estación. Ej.: en caso de ser un módulo de 10 actuadores binarios

que uno de ellos no funcione correctamente.


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7. PROFIBUS FMS

El perfil de comunicación de FMS es diseñado para la comunicación a nivel de célula.

A este nivel, los controladores programables, PLC y IPC, tienen unos requisitos de

comunicación especiales, siendo más importante un alto grado de funcionalidad que

una rápida reacción del sistema.

La capa de aplicación, capa 7 según el modelo ISO OSI, consiste en las siguientes

partes:

• Las especificaciones de los mensajes de campo, que da nombre al perfil FMS

• El interfaz con las capas de bajo nivel (LLI). Hace de intérprete entre las capa 7

de aplicación y las capas 1 y 2, más en contacto con el medio físico de

transmisión.

El modelo de comunicación FMS permite que los processos de las aplicaciones

distribuidas se unifiquen en un mismo processo mediante las relaciones de

comunicación. Esta porción de los processos de la aplicación de un dispositivo de

campo que puede ser alcanzada a través de la comunicación es llamada dispositivo

virtual de campo, VFD. La siguiente figura enseña las relaciones entre los dispositivos

de campo reales y los dispositivos VFD. En el ejemplo sólo las variables, tales como:

número de unidades, registro de errores y tiempo de acceso, son parte del VFD y

pueden ser leídas o escritas a través de dos relaciones de comunicación. Las

variables como valor requerido y receta no son disponibles con FMS.

Los objetos de la comunicación dinámica son introducidos en la sección dinámica del

diccionario de objetos y pueden ser modificados durante el funcionamiento del bus.

La dirección lógica es el método preferido para acceder a un determinado objeto. El

acceso se hace a través con una dirección corta, el índice, el cual es un dato del tipo

unsigned de 16 bits. Cada objeto tiene una única dirección. Una opción adicional es el

direccionamiento de objetos a través de un nombre.


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Los objetos de la comunicación pueden ser también protegidos contra acciones

desautorizadas, a través de la protección de acceso, o permitir servicios para acceder

a un objeto de manera restringida, por ejemplo para sólo leerlo.

8. PROFIBUS PA

El uso de Profibus en dispositivos típicos y aplicaciones en processos de

automatización es definido por los perfiles PA. El perfil está basado en los perfiles de

comunicación DP y dependen del campo de la aplicación, IEC 1158-2, RS-485 y fibra

óptica son utilizados como transmisores de esta tecnología. Los perfiles PA definen

los parámetros de los dispositivos y el comportamiento de los típicos dispositivos de

campo tales como transductores de señal o actuadores, facilitando incluso el cambio

de un dispositivo por otro similar de distinto fabricante.

La descripción de las funciones y del comportamiento del dispositivo está basado

funciones bloques internacionales. La definición y las opciones del perfil de

aplicaciones PA hacen a

Profibus el mejor sustituto para las convencionales líneas de transmisión en 4-20 mA.

Profibus también permite controlar la adquisición de datos y la actuación en el medio,

en processos a través de un simple cable de 2 hilos. Profibus permite la conexión y

desconexión de dispositivos durante el funcionamiento incluso en áreas peligrosas.

Especialmente diseñado para este tipo de áreas peligrosas se ha elaborado el perfil

Profibus PA. El perfil Profibus PA ha sido desarrollado en cerrada cooperación con

usuarios de processos industriales, con las siguientes características:

Perfil de aplicaciones estándar para processos de automatización que permite la

intercambiabilidad del dispositivo de campo con otros de distinto fabricante.

Se pueden añadir y desconectar estaciones del bus incluso en áreas peligrosas sin

influenciar a otras estaciones.

El bus suministra alimentación para los transductores de señal usando la tecnología

de dos cables acuerdo con el estándar IEC 1158-2.

Este bus es usado también en áreas potencialmente explosivas con los tipos de

protección EEx ia/ib o la encapsulación EEx d.


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9. PROFINET

Profinet permite una solución de automatización distribuida siendo creada a través del

uso de componentes prefabricados y subsoluciones. El reparto de componentes

prefabricados y la reutilización de los componentes hábiles significan la reducción de

los costes de ingeniería asociados al desarrollo de los sistemas de automatización.

El principal objetivo de Profinet es la combinación de los objetos de automatización

distribuidos normalmente en una aplicación con la potencia de processo de una

distribución de ordenadores. Principalmente la atención se concentra en

componentes con un funcionalidad fija que pueden ser parametrizados, como

controladores de motor, válvulas, unidades de señales, estaciones de control,

manipuladores, equipos de monitorización,…etc. El poder computacional del PLC o

del PC en esta red, se dedica a secuencias lógicas de alto nivel, como manipulación

de recetas, tareas de seguridad de alto nivel, o a servir de interfaz con el resto del

mundo, como por ejemplo en aplicaciones de oficina.

Profinet es la respuesta de la PNO al cambio del paradigma de la ingeniería de

automatización y a la tendencia hacia el incremento de la utilización de las redes

Ethernet, incluso en dispositivos de campo, Ethernet como bus de campo. Usando


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Profinet, los miembros del PNO están en posición de tomar la iniciativa en la próxima

fase de las soluciones de automatización.

Las principales características de Profinet son:

Abierta, usando un estándar universalmente aceptado. El interfaz de la red es

claramente definido.

Consistente, la comunicación y cooperación de los dispositivos de acceso es similar

en todos los mecanismos. Horizontalmente entre los controladores programables y

verticalmente entre la oficina, la zona de control y el nivel de campo. Integración en

los sistemas Profibus. Uso intuitivo, fácil de usar, simplifica y hace uniforme el modelo

de aplicación organizando la red en diferentes grupos. Herramientas de control y

configuración de equipos, programación de PLC y configuración DP. Uniforme modelo

de datos, que es compartido en una base de datos común. Orientado a componentes

y a objetos. Las aplicaciones son creadas interconectado objetos mediante interfaz

gráfica, textualmente o mediante scripts.


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V. PROBLEMA PROPUESTO EN CLASE


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Se desea encender dos lámparas L1 y L2 de modo que con un pulso se encienda L1 y con otro se encienda L2, Finalmente con un tercer pulso se apague el sistema.

SOLUCION.


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VI. CONCLUSIONES.


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-Los Sistemas macarrónicos combinan la parte mecánica electrónica y de programación.

-Los sensores son dispositivos electrónicos que reciben señal del medio exterior sin tener contacto directo.

- Profinet permite una solución de automatización distribuida siendo creada a través del uso de componentes prefabricados y subsoluciones. El reparto de componentes prefabricados y la reutilización de los componentes hábiles significan la reducción de los costes de ingeniería asociados al desarrollo de los sistemas de automatización.

En la pirámide de automatización tenemos en primer lugar

Lab01 sistemas mecatronicos grp.b modulo 4

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