Control de Procesos. Ingeniería Electrónica APM

Transcripción

1 1.- DATOS DE LA ASIGNATURA Nombre de la asignatura: Carrera: Clave de la asignatura: SATCA 1 Control de Procesos Ingeniería Electrónica APM PRESENTACIÓN Caracterización del programa. Esta asignatura aporta al perfil del Ingeniero Electrónico los elementos para realizar el control y supervisión de procesos industriales, además de desarrollar la habilidad en el uso de las herramientas de vanguardia aplicables a la simulación, análisis y diseño de controladores para sistemas SCADA. Intención didáctica. Son cuatro temas los que integran esta asignatura, de las cuales el primero trata de la introducción al control de procesos industriales con subtemas como: métodos gráficos de identificación, estructuras de control, introducción a los autómatas y dispositivos industriales. El segundo tema trata de las características de unidades de control, sistemas de adquisición de datos SCADA, definición términos SCADA, DCS, PLC e instrumentos inteligentes, estructura de una RTU y una MTU, implementación de un SCADA y protocolos de comunicación. En el tercer tema se presentan los sistemas de Control Digital Directo DDC, arquitectura y análisis de sistemas de control distribuido así como sus características. En el cuarto tema se abordan temas de control de velocidad de motores de CD, control de velocidad de motores de CA, control de movimientos y aplicaciones a plantas industriales (químicas y eléctricas)

2 3.-COMPETENCIAS A DESARROLLAR Competencias específicas: Conoce, analiza y optimiza los diferentes métodos de control y supervisión de procesos industriales. Competencias genéricas: Competencias Instrumentales: Capacidad de análisis y síntesis. Capacidad de organizar y planificar. Conocimientos básicos de la carrera. Comunicación oral y escrita. Habilidades para el manejo de la computadora. Habilidad para buscar y analizar información proveniente de fuentes diversas. Solución de problemas. Toma de decisiones. Competencias interpersonales: Capacidad crítica y autocrítica. Trabajo en equipo. Habilidades interpersonales Competencias Sistémicas: Capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica. Habilidad de investigación. Capacidad de aprender. Capacidad de generar nuevas ideas (creatividad). Habilidad para trabajar en forma autónoma. Capacidad para diseñar y gestionar proyectos. Iniciativa y espíritu emprendedor. Preocupación por la calidad. Búsqueda de logro.

3 4.-HISTORIA DEL PROGRAMA Lugar y fecha de elaboración o revisión Participantes Evento Dirección General de Educación Superior Tecnológica, Dirección de Institutos Tecnológicos Descentralizados, 29 y 30 de Septiembre del 2011 Dirección General de Educación Superior Tecnológica, Dirección de Institutos Tecnológicos Descentralizados, 17 y 18 de Enero del 2013 Academia de Electrónica: Coatzacoalcos Las Choapas Ecatepec Monclova Tierra Blanca Uruapan Representantes de los Institutos Tecnológicos Superiores de: Coatzacoalcos, Las Choapas, Tierra Blanca, Uruapan, Nuevo Casas Grandes. Y Tecnológicos de Estudios Superiores de: Chalco, Ecatepec y Villa Guerrero. Propuesta de contenidos temáticos Reunión para el análisis por competencias profesionales de la especialidad de la carrera de Ingeniería Electrónica. 5.- OBJETIVO GENERAL DEL CURSO Conoce, analiza y optimiza los diferentes métodos de control y supervisión de procesos industriales. 6.- COMPETENCIAS PREVIAS Modelado y simulación de sistemas dinámicos. Uso de software de simulación. Conocimiento de MatLab. Conocimiento sobre acondicionamiento de señal. Destreza en el manejo de equipo electrónico, tal como: Osciloscopio, multímetros, fuentes de alimentación.

4 TEMARIO No. Nombre de Temas Subtemas 1 Introducción al Control de Procesos Industriales. Sistemas de Control Digital SCADA Sistemas de Control Supervisorio y Distribuido 1.1 Identificación de Sistemas Métodos Gráficos de Identificación Sintonización de Controladores Industriales Método de Ziegler-Nichols. 1.3 Estructuras de Control Lazo de Control Simple Reguladores en Cascada Control de adelanto (Feedforward) Control Selectivo Aplicaciones. 1.4 Introducción a los autómatas. 1.5 Dispositivos Industriales. 2.1 Características de unidades de control. 2.2 Sistemas de Adquisición de Datos SCADA Principios fundamentales de sistemas modernos Hardware, Software y cableado Redes de Área Local y SCADA. 2.3 Definición de términos: SCADA, DCS, PLC e instrumentos inteligentes. 2.4 Estructura de una RTU y MTU. 2.5 Implementación de un SCADA. 2.6 Protocolos de comunicación. 3.1 Sistemas de Control Digital Directo DDC Sistemas de Control Supervisorio SPC Arquitectura Análisis y características Sistemas de Control Distribuido DCS Arquitectura Análisis y características Ventajas y Desventajas. 4 Aplicaciones Industriales 4.1 Control de velocidad de motores de CD. 4.2 Control de velocidad de motores de CA. 4.3 Control de Movimientos. 4.4 Aplicaciones a plantas industriales (químicas y eléctricas).

5 8. - SUGERENCIAS DIDÁCTICAS Investigación bibliográfica y en artículos técnicos relacionados con cada uno de los temas. Visitas industriales. Simulaciones con software de aplicación: Matlab, Mathematica, Simnon, entre otros. Planteamiento de problemas y solución de ejercicios. Prácticas de laboratorio. Tareas. Proyecto final. 9.- SUGERENCIAS DE EVALUACIÓN La evaluación debe ser continua y formativa por lo que se debe considerar el desempeño en cada una de las actividades de aprendizaje, haciendo especial énfasis en: Evaluación diagnóstica (valoración de conocimientos previos). Dar seguimiento al desempeño en el desarrollo del programa (dominio de los conceptos, capacidad de la aplicación de los conocimientos en problemas reales, trasferencia del conocimiento). Desarrollo de un proyecto final que integre todos los temas de aprendizaje. Presentación del proyecto final (Informe, presentación y defensa congruencia del proyecto final). Participación del estudiante en dinámicas grupales (mesas redondas, conferencias, debate entre otras). Actividades de auto evaluación. Exámenes parciales. Cumplimiento de los objetivos y desempeño en las prácticas.

6 10.- PROYECTO DE INTEGRADOR DE LA ASIGNATURA Objetivo: Diseña e implementa sistemas automatizados, utiliza diferentes métodos de control, Adquiere los conocimientos en la selección de los instrumentos de medición para optimizar, control y supervisión de los procesos industriales y ambientales. Fundamentación: Sensores y principios de medición, amplificadores operacionales, diseña convertidores análogo-digitales, utiliza electrónica de potencia, conoce y aplica los conceptos de control a sistemas automatizados, pprograma, manipula, simula sistemas dinámicos y usa controladores lógicos programables. Planeación: Se pretende que el alumno realice un informe técnico y un prototipo durante la planeación con el cronograma con una duración a 6 meses y que contenga: La investigación estado del arte Realice un informe técnico durante los primeros meses Realización del prototipo en los últimos meses Ejecución: culminación de la realización del proyecto planteado respetando el desarrollo de la planeación por los estudiantes, acompañado de los asesores docentes, para comprobar la parte del conocimiento y práctica. Evaluación: la evaluación es integral y se llevara a cabo durante los 3 parciales que permiten justificar el avance de su proyecto, que para cada indicador en la evaluación consiste en un 20 % asignado para el proyecto, 20 % en las prácticas de laboratorio encaminadas a la adaptación en cada uno de los proyectos del grupo y por último el 60 % el examen como último indicador que cambian según la naturaleza de la materia Nota: El aspecto innovador es importante en los proyectos de investigación así como los siguientes puntos: Fundamentación, Planeación, Ejecución, Evaluación.

7 11.- TEMAS DE APRENDIZAJE Tema 1.- Introducción al Control de Procesos Industriales. Competencia específica a desarrollar Comprende los diferentes métodos para identificar diversos modelos de Proceso. Comprende las formas de sintonización de un controlador industrial. Actividades de aprendizaje Busca y selecciona información sobre los métodos de identificación de procesos Realiza prácticas para simular los modelos ya identificados Deduce cuál es el método más apropiado de identificación, en situaciones reales. Define la optimización de sistemas Busca y selecciona información sobre los diferentes métodos para sintonizar un controlador industrial Ajusta en lazo abierto y en lazo cerrado un proceso usando un controlador PID Obtiene gráficas de respuesta de un proceso Participa en una plenaria grupal para retroalimentar las experiencias y aclarar dudas. Tema 2.- Sistemas de Control Digital SCADA Competencia específica a desarrollar Diseña un sistema de adquisición de datos usando Telemetría. Actividades de aprendizaje Busca y selecciona información sobre sistemas SCADA, telemetría Realiza práctica de adquisición de datos. Evalúa los datos obtenidos, para implementar un modelo. Participa en una plenaria grupal para retroalimentar las experiencias y aclarar dudas. Tema 3.- Sistemas de Control Supervisorio y Distribuido Competencia específica a desarrollar Comprende sobre las diferentes filosofías, estrategias y arquitecturas de control digital directo: supervisorio y Actividades de aprendizaje Busca y selecciona información sobre control digital directo DDC, control supervisorio SPC y sobre control

8 distribuido. distribuido DCS. Diseña una interfaz hombre máquina HMI de un proceso industrial. Participa en una plenaria grupal para retroalimentar las experiencias y aclarar dudas. Tema 4.- Sistemas de Control de Velocidad y Posición Competencia específica a desarrollar Comprende sobre las diferentes filosofías, estrategias y arquitecturas de control de velocidad de motores de corriente continua, motores de corriente alterna y sobre el control de movimientos y posición. Conoce sobre los diferentes dispositivos de control y equipo auxiliar utilizado en los procesos Industriales y de Manufactura. Actividades de aprendizaje Busca y selecciona información sobre: control de velocidad de motores de corriente continua, motores de corriente alterna, y sobre el control de movimientos y posición. Implementa un Sistema de Control y Automatización de Proceso Industrial, usando un driver electrónico, para motores de dc o ac. Participa en una plenaria grupal para retroalimentar las experiencias y aclarar dudas.

9 12. FUENTES DE INFORMACION Kuo, Benjamín C., Sistemas de control automático, 7ª edición, Ed. Prentice Hall, (1996): Ogata, Katsuhiko, Ingeniería de control moderna, 3ª edición, Ed. Prentice Hall, (1992): William L. Brogan, Modern control theory, 3th edition, Ed. Prentice Hall, (1991). Roca Cusidó, Alfred, Control de procesos, Ed. Alfaomega,(1999) Umez_Eronini E., Dinámica de sistemas y control, Ed. International Thomson Editors, (2001). Introducción a la identificación de procesos CIENVESTAV Control automatico de procesos de Corripio. Practical SCADA for Industry,David Bailey BEng, Bailey and Associates, Perth, Australia,Elsevier. Telemetry Systems Engineering,Frank Carden,Russell Jedlicka, Robert Henry Artech. Practical Data Acquisition for Instrumentation and Control Systems, John Park, Elsevier. Process Industrial Instruments and Controls Handbook Practical Data Communications for Instrumentation and Control, John Park, Elsevier. Manuales Siemens, Foxboro, Honeywell, ABB, Relience, Rockwell, Asea. Fundamentos de Electrónica Industrial Timothy B. 13. PRÁCTICAS SUGERIDAS 1. Sensor de nivel. 2. Características de la bomba. 3. Características del proceso estático. 4. Constante de tiempo del proceso. 5. Control ON-OFF del nivel. 6. Control proporcional del nivel con anillo cerrado 7. Sensor de capacidad 8. Control proporcional de la capacidad con anillo cerrado 9. Sensor de temperatura 10. Medida de las características del calentador 11. Control ON-OFF de la temperatura 12. Control proporcional de la temperatura con anillo cerrado 13. Sensor de presión 14. Sensor de presión como sensor de nivel 15. Control ON-OFF del nivel con sensor de presión 16. Obtención de Modelos con sensores voltaje, corriente, ph, etc.