P.T.B. EN MECC MÓDULO: INSTALACIÓN DE SISTEMAS CCTV TEMA: DIAPOSITIVAS SOBRE AUTOMATIZACIÓN P.S.P.: ING. J. QUIROGA

Transcripción

1 P.T.B. EN MECC MÓDULO: INSTALACIÓN DE SISTEMAS CCTV TEMA: DIAPOSITIVAS SOBRE AUTOMATIZACIÓN P.S.P.: ING. J. QUIROGA

2 Conferencia: Automatización Industrial

3 1 a Etapa: Operación manual exclusivamente, las descisiones las toma el operador del equipo y/o sistema. Poca eficencia en la operación, ésta se basa en las habilidades, experiencia y pericia de los operadores. 2 a Etapa: Con la operación automática, se sustituyen las operaciones manuales por sistemas eléctricos, neumáticos, hidráulicos y electrónicos para el control del equipo y/o sistema. Inicio Trabajo manual -Sentidos, determinar el estado del proceso - Cerebro, pensar y tomar decisiones para controlar el proceso - Extremidades, hacer el control del proceso ( trabajo) Desarrollo Trabajo automatizado - Se sustituyen los sentidos por sensores para establecer el estado del proceso - Se sustituyen las operaciones del cerebro por una Unidad de Procesamiento Electrónica ( CPU ) -Se sustituyen las extremidades, por elementos finales de control

4 Aplicación de sistemas autónomos en rutinas manuales Modernización de maquinaria Usar Hardware y Software para secuenciar procesos Realizar procesos repetitivos mediante un CPU. Monitoreo del proceso. Control sobre la secuencia y el proceso Máxima calidad en producción Mayor velocidad del sistema Etc.

5 Conversión de sistemas antiguos. Eliminacion de Relevadores y actuadores Aplicación de PLC s y actuadores de menor consumo. Ahorro de energía Menor mantenimiento. Exactitud de proceso. Modificaciones o cambios de receta más rapidos.

6 La economía de México se basa en la industria. Dentro de ésta se detecta la necesidad de contar con Ingenieros capacitados en automatización y control. Gran inversión económica y de tiempo. Si la situación continúa, solo las personas que cuenten con capacitación externa a su educación escolar tendran oportunidad de desarrollar su profesión con grandes beneficios. Falta de capacitación en las nuevas tecnologías dentro del actual sistema escolar.

7 Retroalimentación Señales externas Alimentación Sistema de actuadores HMI Señales externas Alimentación Señales externas Alimentación Sistema de Sensores Señalización BUS De comunicación CPU PC Usuario Alimentación

8 Retroalimentación Señales externas Señalización HMI... Indic. De Errores Indic. De Status Alarmas CPU Retro Interfaces Señales externas 3 BUS De comunicación Tarjetas De entrada Software De control (programa Principal) Tarjetas De salida Sistema de sensores Interfaces Señales externas Sistema de actuadores PC Botoneras De control Motor Potencia Usuario Retro

9 HMI CPU Interfaces Tarjetas De entrada Software De control (programa Principal) Tarjetas De salida Interfaces PC Usuario

10 Precio SIMATIC S7-400 SIMATIC S7-200 Micro PLC SIMATIC S7-300 LOGO! Módulo lógico Relays de tiempo Contactores-Relays Funcionalidad

11 En 1996 Siemens creó con el Logo! una flamante nueva categoría de producto El Módulo Lógico. LOGO! es LOGO! es como un PLC... LOGO! es casi un PLC... Conexiones con Funciones - en vez de Ladder. Pero no procesa funciones matemáticas. Por medio de operaciones integradas y capacidad de display. Por medio de entradas integradas directamente en el equipo. Mediante el muestreo directo de mensajes variables,etc. LOGO! es un módulo inteligente... Con salidas de hasta 10A.

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16 S7-200 es un micro PLC Es programable en 3 lenguajes diferentes, enfocados a distintas Especialidades. Solo se puede programar con un software especial. Soporta operaciones de números reales y de punto flotante Es expandible Soporta redes industriales Puede manejarse a control remoto, mediante modem.

17 Que contiene el S7-200 S7-200 Bornes de salida Bornes de alimentacion Ranura de Memoria O bateria Bornes de entrada Bornes de Fuente

18 Caracteristicas S7-200 Modular Diferentes presentaciones Módulos especiales Capacidad de Comunicación. Programación simple. espacio reducido. conexión directa con TD-200 Y TP-070. Económico. Sistema completo Proramación secuencial Y estructurada Para aplicaciones mas complejas

19 Señales externas Sistema de actuadores Botoneras De control Motor Potencia Retro

20 Sistemas para control de motores Arranques de bajo consumo Rampas lineales y tipo S Secuencias para aplicaciones especiales. Menor cableado de control Monitoreo del status del motor Control V/F. Control Escalar y Vectorial.

21 Existen dos tipos de Convertidores de Frecuencia: í Convertidores con Control Escalar MM 420 í Convertidores con Control Vectorial MM 440 Velocidad Velocidad Fuerza

22 Entradas / Salidas digitales Entradas / Salidas analógicas Interface Serie CPU Interfaces y Drives IHM Etapa Rectificadora Link DC Etapa Inversora

23 Modulación de ancho de pulso o PWM Control V/F

24 Es una tecnología utilizada en convertidores que permite controlar, además de la velocidad del motor, también el torque del mismo. El Control Vectorial puede ser de dos tipos: Sensorless lazo abierto (sin Encoder) Con Encoder lazo cerrado (con realimentación de velocidad por Encoder)

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26 Señales externas 3 Sistema de sensores

27 Automatización de Fábricas Definición Sensor - Instrumento para detectar objetos a distancia, no requiere de contacto físico con el objeto ( material ) a detectar. - Convierte las variables físicas del proceso, en señales eléctricas para los sistemas de control. Tiempo de vida útil - Vida promedio de un sensor es 105 años. México

28 Automatización de Fábricas Criterios de aplicación Sensor inductivo - objetos metálicos - alcance hasta 100 mm - hasta f s >= 5 KHz - hasta 250 o C - hasta IP68 - muy resistente a perturbaciones - DIN (NAMUR) - para zona Ex Sensor ultrasónico - objetos que reflejan el sonido - alcance hasta 15 m - hasta f s >= 8 Hz - hasta 70 o C - hasta IP67 - menos seguro ante perturbaciones - neutro en colores - insensible ante la suciedad Sensor capacitivo - objetos metálicos y no metálicos, sólidos y líquidos - alcance hasta 50 mm - hasta f s >= 100 Hz - hasta 70 o C - hasta IP68 - menos seguro ante perturbaciones - DIN (NAMUR) - para zona Ex Sensor magnético - objetos magnéticos - alcance hasta 60 mm - hasta f s >= 1 KHz - hasta 70 o C - hasta IP67 - muy resistente a perturbaciones - DIN (NAMUR) Sensor óptico - objetos opacos o que reflejen la luz - alcance hasta 100 m - hasta f s >= 1.5 KHz - hasta 300 o C ( con F.O.) - hasta IP67 - menos seguros ante perturbaciones - detección de objetos pequeños (F.O.) - DIN (NAMUR) México

29 Automatización de Fábricas Criterios de aplicación Campo inductivo/magnético capacitivo ultrasónico salida Convertidor de señal amplificador óptico México

30 Automatización de Fábricas Construcción Los sensores se fabrican actualmente bajo estándares. Estándares eléctricos alimentación y señal de salida Estándares mecánicos construcción ( forma física ) Los formatos más comúnmente usados son: - Cilíndricos - Cuadrados - Rectangulares - Tipo ranura - Tipo Anular o anillo México

31 Automatización de Fábricas Salidas Tecnología de las salidas SENSOR Actuador, PLC, DCS, etc. México

32 Automatización de Fábricas Sensores Inductivos Principio de Operación El sensor inductivo se compone básicamente de tres partes : - Circuito Oscilador - Etapa de conmutación - Etapa de salida Cuando se alimenta el sensor, el oscilador comienza a oscilar y consume una corriente constante y conocida, a una amplitud determinada. El campo electromagnético producido por la bobina del sensor, se concentra por un anillo de ferrita. Esta será la superficie activa del sensor ó cara sensora. Si en la proximidad de la superficie activa, se encuentra un objeto metálico ferroso, se inducen corrientes parásitas en éste. La perdida de energía lleva a una disminución de corriente en el circuito oscilador y por lo tanto la amplitud de este decrece. Esta variación en el oscilador es evaluada y como producto de la variación, es generada una señal de conmutación. México

33 Automatización de Fábricas Principio Físico Campo Magnético Objeto metálico Campo Magnético Atenuado Amplitud del oscilador objeto sensor México

34 Automatización de Fábricas Aplicaciones México

36 Automatización de Fábricas Sensores Capacitivos Principio de funcionamiento Este tipo de sensor actúa con el principio de funcionamiento de un capacitor. Cualquier objeto en la naturaleza cuenta con una constante dieléctrica determinada. Este tipo de sensores se desarrollo para detectar objetos metálicos y no metálicos, sólidos y líquidos. La cara sensora del propio switch, actúa como una placa del capacitor, el objeto (sólido o líquido) es la segunda placa del capacitor. Como medio de transmisión se utiliza el aire. Los sensores capacitivos, no son capaces de detectar el aire. México

37 Automatización de Fábricas Sensores Capacitivos Principio de Operación Objeto Electrodo de prueba Oscilador de HF Unidad de evaluación Amplificación Salida Blindaje Potenciómetro de ajuste México

39 Automatización de Fábricas Sensores Magnéticos Principio de funcionamiento Los sensores de campo magnético, son sensores de proximidad que responden a un campo magnético permanente. Las distancias de operación son mayores que las de los sensores inductivos. La curva de respuesta depende de la orientación de los imánes permanentes. Al aproximarse un imán, el campo magnético externo se fortalece, consecuentemente la permeabilidad reversible del núcleo del cual depende la inductancia de una bobina disminuye y por lo tanto la inductancia de esta se reduce, de esta manera, la corriente aumenta a una tensión constante. Esta variación de corriente, es la que se utiliza para realizar la operación de sensado. México

40 Automatización de Fábricas Sensores Magnéticos Respuesta del sensor i I N S imán permanente N S N S S N S n distancia V abierto cerrado distancia El consumo de corriente de un sensor magnético, aumenta al aproximarse un imán permanente. México

41 Automatización de Fábricas Sensores megnéticos Aplicaciones México

42 Automatización de Fábricas Sensores megnéticos Aplicaciones México

43 Automatización de Fábricas Sensores Fotoeléctricos Principio de Operación Los sensores Fotoeléctricos o FOTOCELDAS utilizan la generación de Luz para realizar la operación de sensado. La luz que se utiliza es del tipo INFRARROJO generalmente, el principio de operación de este tipo de sensores, lo determina el propio sensor, esto es, la forma en que se genera el haz de luz y el método en que se recibe este, es el tipo de fotocelda. Para este efecto, las fotoceldas se clasifican por su tipo en : Reflex Barrera Difusa México

44 Automatización de Fábricas Sensores Fotoeléctricos Fotoceldas para Fibras Opticas El rango de aplicación de los sensores fotoeléctricos se extiende considerablemente a través del uso de Fibras ópticas ó Guías de Onda de Luz. Las fibras son atornilladas en el sensor ó sujetas por éste. Los sensores con fibras ópticas pueden ser usados como Detección Directa ó Barrera. La longitud de las fibras debe ser seleccionada en forma individual por el tipo de aplicación. Las fibras ópticas pueden ser seleccionadas por el tipo de material de construcción de la propia fibra, esto es, pueden ser fibras ópticas de Vidrio ó de Plástico. México

45 Automatización de Fábricas Sensores Fotoeléctricos Fibras Opticas, deteción directa F.O. de vidrio Con recubrimiento de Acero Inoxidable Soporta hasta 300 o C en el ambiente Menos atenuación Menos flexible F.O. de plástico Con recubrimiento de plástico Temperatura ambiente hasta 70 o C Más atenuación Más flexible México

46 Automatización de Fábricas Sensores Fotoeléctricos Distorsiones Otro sensor óptico Lente sucio Daño en la carcasa Objeto interferencia por fuentes de luz natural Interferencia por fuentes de luz fluorescente Variaciones de voltaje Ajuste incorrecto México

49 Automatización de Fábricas Sensores Ultrasónicos Principio de Operación Los sensores ultrasónicos de P+F, funcionan por medio de la generación de sonido por medio de elemento piezoeléctricos, este material es una cerámica. Existen 3 métodos prácticos para generar ultrasonido, los cuales son: México a) Oscilador electrostático b) Oscilador tipo membrana c) Oscilador tipo torcido ó piezoeléctrico Para la generación del ultrasonido, P+F utiliza la técnica de Oscilación por medio de un piezoeléctrico. Los materiales piezoeléctricos tiene una propiedad electromecánica, para lo cual, se utiliza la característica eléctrica de este tipo de materiales, esto es: Cuando un material piezoeléctrico esta sujeto e una tensión eléctrica vibra.

50 Automatización de Fábricas Sensores Ultrasónicos Principio de Operación La vibración producida por el piezo es la que se utiliza para generar el sonido, esto es, a la cerámica piezo se le acerca un material metálico, en este caso Aluminio, al golpear la cerámica el aluminio, se produce el ultrasonido. Oscilador tipo torcido ó piezoeléctrico Ultrasonido Tensión eléctrica DC oscilación Metal ( Alu ) Cerámica Piezoeléctrica México

51 Automatización de Fábricas Sensores Ultrasónicos Principio de Operación Los sensores ultrasónicos de P+F funcionan con un emisor y un receptor de sonido. Para el desacoplamiento del sonido al medio más fino acústicamente ( el aire ), se utiliza una capa patentada de material especial. Estos repetidores ultrasónicos son impermeables al agua, al estar llenos de espuma. Cuando el sonido es generado por el emisor y posteriormente es reflejado este por el medio, el eco es convertido a una señal eléctrica. El tiempo que transcurre desde que el eco es generado hasta que es recibido en conjunto con la propia velocidad del sonido, son utilizados para el cálculo ya sea de detección ó medición (distancia ). La duración de la emisión t y el tiempo de extinción de la oscilación del repetidor, provoca una zona ciega, en la cual el sensor no reconoce ningún objeto. México

54 Ing. Adrian Cervantes Castillo Tel: , , Agradece su atención.