INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN AUTOMA TIZACIÓN
ELEMENT EL EMENTOS OS DE UN SISTEMA SISTEMA DE CONTROL
Elementos de un Sistema S istema de Control 1
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Sensores
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Indicadores
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Transmisores
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Registradores
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Transductores
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Controladores
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Elem. Elem. Finales de Control
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Actuadores
Sensor o Elemento Primario 1 Los sensores Los sensores son los encargados los encargados de de medir medir o captar el valor el valor de de la la variable variable de de proceso proceso y y envían envían una una señal señal de salida de salida predeterminada predeterminada . .
El sensor puede formar parte de otro instrumento (por (por ejem ejempl plo, o, un tran transm smis isor or)) o bien bien pued ede e esta estarr separado. separado. El sensor El sensor debe tomar debe tomar la la menor energía menor energía posible del sistema, para sistema, para no no introducir introducir error error en en la la medición medición..
Clasificación de los Sensores 1 •
Según su salida: Eléctricos: - Activos: No necesitan
de
fuentes
de
alimentación, y de forma automática crean las señales de las magnitudes a medir.
- Pasivos: Usan una fuente auxiliar para crear las señales de las magnitudes a medir.
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Mecánicos:
Clasificación de los Sensores 1 •
Según su principio físico de funcionamiento: Resistivo: - Son sensores cuya variable medida modifica el valor de una resistencia
Ejemplos: -
Strain Gauge (Galga extensiométrica)
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Termistor
-
Fotoresistencias
Clasificación de los Sensores 1 •
Según su principio físico de funcionamiento:
Capacitivo: - Los sensores capacitivos son utilizados principalmente en la detección de materiales metálicos, como también no metálicos. Estos miden el cambio de la capacitancia dependiendo de la cte. dieléctrica del material a detectar.
Ejemplo: -
Sensores Líquido,
de
proximidad:
partes
metales, etc.
plásticas,
Clasificación de los Sensores 1 •
Según su principio físico de funcionamiento:
Inductivo: - Los sensores inductivos son utilizados solo en la detección de materiales metálicos. Incorporan una bobina electromagnética para detectar la presencia de un objeto de metal conductor.
Ejemplo: -
Sensores de proximidad: Solo metales (conductores).
Clasificación de los Sensores 1 •
Según su principio físico de funcionamiento:
Ultrasónicos: - Estos sensores emiten un sonido y miden el tiempo que la señal tarda en regresar. Estos reflejan en un objeto, el sensor recibe el eco producido y lo convierte en señales eléctricas. Pueden detectar objetos con diferentes formas, diferentes colores, superficies y de diferentes materiales. sólidos, líquidos o polvorientos
Ejemplo: -
Sensores de nivel
Clasificación de los Sensores 1 •
Según su principio físico de funcionamiento:
Fotoeléctrico: - Un sensor Fotoeléctrico, es un dispositivo electrónico que responde al cambio en la intensidad de la luz. Estos sensores requieren de un componente emisor que genera la luz, y un componente receptor que percibe la luz generada por el emisor
Ejemplo: -
Sensores Infrarrojos
Clasificación de los Sensores 1 •
Según su principio físico de funcionamiento:
Piezoeléctricos: - Piezoelectricidad es una propiedad que poseen algunas sustancias no conductoras, cristalinas, de presentar cargas eléctricas de signo contrario, en caras opuestas, cuando están sometidas a determinadas deformaciones mecánicas.
Ejemplo: -
Sensores Piezoeléctrico: Guitarra electroacústica
Clasificación de los Sensores 1
Según la magnitud a medir: •
Temperatura
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Nivel
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Flujo
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Presión
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Velocidad
•
Posición
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Etc.
Estructura General de un Sensor o Sistema de medida 1
Indicadores 1Son
instrumentos que disponen de un índice y una escala graduada en la que puede leerse el valor de la variable.
Según la amplitud de la escala se dividen en indicadores concéntricos y excéntricos. Existen indicadores digitales que muestran la variable en forma numérica con dígitos.
Transmisores Son instrumentos que captan la variable de proceso a través del 1 elemento primario y la transmiten a distancia en forma de señal neumática (3 a 15 psi) o electrónica (4 a 20 mA) de corriente continua o digital. La señal digital es la mas ampliamente utilizada y es apta directamente para las comunicaciones, ya que utiliza protocolos estándar para el uso de estas señales.
Registradores Son instrumentos que registran con trazo continuo o a puntos la 1 variable, y pueden ser circulares o de gráfico rectangular o alargado según sea la forma del gráfico. Los registradores sin papel (paperless recorders) tienen un coste de operación reducido, una mejor exactitud y pueden incorporar funciones de captura de datos, ideales para procesos discontinuos.
Transductores Son instrumentos que reciben una señal de entrada en función 1 de una o más cantidades físicas y la convierten modificada o no a una señal de salida, es decir, convierten la energía de entrada de una forma a energía de salida en otra forma. Son transductores , un relé, un elemento primario, un convertidor PP/I (presión de proceso a intensidad), convertidor PP/P (señal de proceso a señal neumática), etc.
Controladores Los Controladores comparan la variable controlada (presión, 1 nivel, etc.) con un valor deseado y ejercen una acción correctiva de acuerdo con la desviación. Los controladores pueden ser de tipo manual, neumático, electrónico.
Los controladores electrónicos mas usado son: computadoras con tarjetas de adquisición de datos, controladores lógicos programables (PLC), microcontroladores (PIC, AVR, Intel)
Controlador Lógico Programable (PLC) 1
¿Qué es un PLC? Es un dispositivo electrónico que puede ser programado por el usuario y se utiliza en la industria para resolver problemas de secuencias en la maquinaria o procesos en tiempo real.
Controlador Lógico Programable (PLC) 1
Características de un PLC: •
Recoger datos de las fuentes de entrada a través de las fuentes digitales y analógicas.
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Tomar decisiones en base a criterios pre-programados.
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Almacenar datos en la memoria.
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Generar ciclos de tiempo.
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Realizar cálculos matemáticos.
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Actuar sobre los dispositivos externos mediante las salidas analógicas y digitales.
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Comunicarse con otros sistemas externos.
Controlador Lógico Programable (PLC) 1 Componentes de un PLC:
Fuente de alimentación: Proporciona corriente continua a los circuitos electrónicos que forman el controlador. Módulo de memoria: Almacena el programa en una memoria que puede ser volátil (RAM) o no volátil (ROM). CPU: La Unidad Central de Proceso controla la secuencia de ejecución del programa, realiza las operaciones aritméticas y lógicas, coordina la comunicación entre los diferentes componentes, etc.
Controlador Lógico Programable (PLC) 1 Componentes de un PLC:
Módulos de entrada: Reciben las señales eléctricas de los equipos de la instalación que está controlando el proceso.
Módulos de salida: Envían las señales eléctricas a los equipos de la instalación que está controlando.
Puerto de Comunicaciones: Es el medio para comunicarse el PLC con la Interfaz(HMI), unidades de programación, periféricos, otros PLCs, etc.
Controlador Lógico Programable (PLC) Componentes de un PLC: 1
Microcontroladores 1 ¿Qué es un Microcontrolador?
Es un circuito integrado programable, capaz de ejecutar las órdenes grabadas en su memoria. Está compuesto de varios bloques funcionales, los cuales cumplen una tarea específica. Un microcontrolador incluye en su interior las tres principales unidades funcionales de una computadora: unidad central de procesamiento, memoria y periféricos de entrada/salida.
Microcontroladores 1 •
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Características de un Microcontrolador: El procesador es el elemento más importante y se encarga de direccionar la memoria de instrucciones, recibir el código OP de la instrucción en curso, su decodificación y la ejecución de la operación que implica la instrucción, así como la búsqueda de los operandos y el almacenamiento del resultado. La memoria de instrucciones y datos está integrada en el propio chip. Una tipo ROM, y se destina a contener el programa de instrucciones que gobierna la aplicación. Otra parte de memoria será tipo RAM, y se destina a guardar las variables y los datos.
Microcontroladores 1 •
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Características de un Microcontrolador: Las puertas de Entrada y Salida (E/S) permiten comunicar al procesador con el mundo exterior, a través de interfaces, o con otros dispositivos. Estas puertas, también llamadas puertos, son la principal utilidad de las patas o pines de un microprocesador. Todos los microcontroladores disponen de un circuito oscilador que genera una onda cuadrada de alta frecuencia, que configura los impulsos de reloj usados en la sincronización de todas las operaciones del sistema. Esta señal del reloj es el motor del sistema y la que hace que el programa y los contadores avancen.
Elementos Finales de Control 1
Los elementos finales de control son mecanismos que modifican el valor de una variable que ha sido manipulada como respuesta a una señal de salida desde un dispositivo de control automático. Se encarga de manipular alguna característica del proceso según lo ordenado por el controlador. Consta generalmente de dos partes: Un actuador y un mecanismo de ajuste de la variable manipulada.
Elementos Finales de Control 1
Ejemplos: •
Válvula de Control
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Variador de Frecuencia
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Electroválvula
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Bobina de Relé
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Tiristor
Actuadores 1
Es un dispositivo inherentemente mecánico cuya función es proporcionar fuerza para mover o “actuar” otro dispositivo mecánico. La fuerza que provoca el actuador proviene de tres fuentes posibles: Presión neumática, presión hidráulica, y fuerza motriz eléctrica (motor eléctrico o solenoide). Dependiendo de el origen de la fuerza el actuador se denomina “neumático”, “hidráulico” o “eléctrico” .
Actuadores Actuador Neumático:
1
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Cilindros simple y doble efecto (lineal)
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Actuadores de Giro
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Engranaje y cremallera
Actuadores Actuador Hidráulico:
1
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Cilindros simple y doble efecto (lineal)
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Motor Hidráulico
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Motor Hidráulico de oscilación
Actuadores Actuador Eléctrico:
1
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Motores de Corriente alterna
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Motores de Corriente Continua
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Actuador lineal
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Motores paso a paso
Interacción entre elementos de un Sistema de Control Variables para actuar Controlador
Actuador
Proceso
Valores Deseados Transmisor Valores medidos
Variable manipulada VM
Señal o Acción De Control
Variable controlada VC
1
Perturbaciones Controlador
SP
Señal Amplificada VM
Comparador Actuador
Regulador
E (Error) SP Set Point Referencia Consigna
VC
Proceso
Amplificador
VC
Transmisor
Transductor
Sistema de medida
Sensor o E. primario
