INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR

Transcripción

1 PROGRAMA SINTÉTICO CARRERA: Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica. ASIGNATURA: Sistemas de Adquisición de Datos. SEMESTRE: Noveno OBJETIVO GENERAL: El alumno aplicará la teoría de adquisición de datos para el acondicionamiento de señales, configuración y programación de tarjetas aplicados al control de procesos industriales prácticos. CONTENIDO SINTÉTICO: I. Evolución de la Computadora como Parte de un Sistema de Adquisición de Datos. II. Acondicionamiento y Adquisición de Señal. III. Interfases para la Adquisición y Transmisión de Datos. IV. Software de Control por Computadora e Instrumentación Virtual. METODOLOGÍA: Análisis de las diferentes técnicas en cada uno de los temas. Búsqueda bibliográfica para continuar el estudio de los mismos temas por parte del alumno. Participación en forma activa de los alumnos integrándose en equipos de trabajo, para discusión fundamentada y conclusión de los temas. Realización de diagramas por parte de los alumnos, bajo la supervisión del docente. Relación de la teoría con los fenómenos observables en el laboratorio. Desarrollo de un proyecto final. EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN: 45% Exámenes departamentales. 45% Prácticas de laboratorio y proyecto final. 10% Participación en el aula, tareas, trabajos extraclase. BIBLIOGRAFÍA. Ceballos, F. Javier, Enciclopedia del Lenguaje C, Ed: Alfaomega, 2005, 1205 págs. México. Creus, Antonio. Instrumentación Industrial; Ed. Alfa Omega Marcombo, ed. 6, 750 págs. México. Driscoll, Coughlin, Villanucci; Data Acquisition and Process Control with the M68HC11 microcontroller, Ed. Macmillan, 1994, 446 págs. USA. J. Ritter, David, LABVIEW GUI : Essential Techniques, Ed. McGru Hill, 2002, 562 págs. USA. Manuel Antoni, Biel Domingo, Olivé Joaquín, Prat Jordi, J. Sánchez Francesc, Instrumentación Virtual: Adquisición, procesado y análisis de señales, 2002, Ed. Alfaomega, 373 págs. México. Mueller Scout, Manual de actualización y reparación de PC s., Ed: Prentice Hall, 1998, 1112 págs. México. Pallás Ramón A., Sensores y acondicionadores de señal, 2001, Ed. Alfaomega, ed. 3ª, 480 págs. México. Morcillo Ruiz, Pedro y Cócera Rueda, Julián, Comunicaciones Industriales, Ed. Paraninfo, 1992, 303 págs. México.

2 ESCUELA: ESIME Unidades Culhuacan y Zacatenco. CARRERA: Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica. OPCIÓN: Control COORDINACIÓN: DEPARTAMENTO: Académico de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica. ASIGNATURA: Sistemas de Adquisición de Datos SEMESTRE: Noveno. CLAVE: CRÉDITOS: 7.5 VIGENTE: TIPO DE ASIGNATURA: Teórico/Práctica. (Optativa) MODALIDAD: Escolarizada TIEMPOS ASIGNADOS HRS/SEMANA/TEORÍA: HRS/SEMANA/PRÁCTICA: HRS/SEMESTRE/TEORÍA: 54.0 HRS/SEMESTRE/PRÁCTICA: 27.0 HRS/TOTALES: 81.0 PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO POR: Academias de Control de la ESIME, Unidades Culhuacan y Zacatenco APROBADO POR: Consejo Técnico Consultivo Escolar de la ESIME Unidades Culhuacan y Zacatenco. AUTORIZADO POR: Comisión de Planes y Programas de Estudio del Consejo General Consultivo del IPN. Ing. Ernesto Mercado Escutia E.S.I.M.E. Culhuacan M. en C. Jesús Reyes García E.S.I.M.E. Zacatenco

3 ASIGNATURA: Sistemas de Adquisición de Datos. CLAVE HOJA: 2 DE 8 FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA La adquisición de datos es el proceso por medio del cual los fenómenos físicos del mundo real son transformados en señales eléctricas que son medidas y convertidas en un formato digital para procesamiento, análisis y almacenamiento por una computadora. Es así como esta asignatura contribuye a formar profesionalmente especialistas en el campo de control que entre sus aplicaciones existe una gran variedad de sistemas cuya señal de entrada son del tipo digital. Tal multiplicidad de necesidades hace necesario que los estudiantes de ingeniería calculen, diseñen, adapten, modifique, instalen, y den mantenimiento apropiado a todo componente y/o dispositivo interactuante. En la última década los procesadores ya sean PLC, Controladores Locales o Pc s han sido ampliamente usados como plataforma en la adquisición de datos y control. La razón principal de su popularidad es una tecnología de bajo costo, flexible y de fácil uso. La adquisición de datos con PC nos da la facilidad para desplegar, registrar y controlar una amplia variedad de señales industriales tales como presión, flujo y temperatura. La llegada de las computadoras para adquisición de datos y monitoreo de procesos y también usadas como registradores de datos, tanto de controladores dedicados como controladores lógicos programables y sus aplicaciones típicas son: Monitoreo e instrumentación médica, laboratorios de control y adquisición de datos, equipos de prueba automáticos para inspección de componentes, procesos de control de plantas y fabricas. Las asignaturas antecedentes son: Señales y sistemas de Control Clásico, Circuitos Digitales, Dispositivos y Electrónica Lineal. OBJETIVO DE LA ASIGNATURA El alumno aplicará la teoría de adquisición de datos para el acondicionamiento de señales, configuración y programación de tarjetas aplicados al control de procesos industriales prácticos.

4 ASIGNATURA: Sistemas de Adquisición de Datos. CLAVE: HOJA: 3 DE 8 No. UNIDAD I NOMBRE: Evolución de la Computadora como Parte de un Sistema de Adquisición de Datos. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno explicará la evolución que ha tenido la computadora en la aplicación de sistemas de control. No. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA Evolución de la automatización. Descripción general del control por computadora. Arquitectura general de la PC. Direcciones y puertos I/O B, 9B Subtotal de Horas ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de información en Internet y bibliografía recomendada por el profesor, selección de conceptos, historia del control por computadora, exposición de los temas propuestos en grupo y/o individual bajo la supervisión del profesor, realización de prácticas de laboratorio, tareas y trabajos extra clase. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN 45% Examen departamental I y II. 45% Prácticas de laboratorio. 10% Participación en el aula, tareas, trabajos extra clase.

5 ASIGNATURA: Sistemas de Adquisición de Datos. CLAVE: HOJA: 4 DE 8 No. UNIDAD II NOMBRE: Acondicionamiento y Adquisición de Señal. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno aplicará la teoría básica del acondicionamiento de señal y adquisición de datos en el control de procesos. No. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA Puente de Wheatstone. Acoplamiento de señales de entrada para transductores. Señales referidas a tierra. Señales flotantes. Amplificador de instrumentación, ajuste de span y cero. Conversión V-I, I-V. Conversión tensión-frecuencia, frecuencia-tensión. Conversión analógica a digital. Aplicación del convertidor A/D. Teorema de muestreo. Errores en la adquisición de datos. Códigos de conversión. Acoplamiento de señales de salida para actuadores. Aplicación del convertidor D/A. Interfaz opto electrónica para TRIAC Interfaz analógica a transistor B, 2B, 3B, 4B Subtotal de horas ESTRATEGIA DIDÁCTICA Exposición inicial del docente. Búsqueda de información en Internet y bibliografía recomendada por el profesor selección de conceptos, exposición de los temas propuestos en grupo y/o individual bajo la supervisión del docente, realización de prácticas de laboratorio tareas y trabajos extra clase. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN 45% Examen departamental, unidades I y II. 45% Prácticas de laboratorio. 10% Participación en el aula, tareas y trabajos extra clase.

6 ASIGNATURA: Sistemas de Adquisición de Datos. CLAVE: HOJA: 5 DE 8 No. UNIDAD III NOMBRE: Interfases para la Adquisición y Transmisión de Datos. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno explicará la especificación y configuración de una tarjeta de adquisición de datos para su aplicación en los procesos industriales. No. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA Interfaz por bus. Especificación general del bus PCI y PCI express. Tarjetas interfaz comerciales. Selección de interfaz mediante software de Nacional Instruments. Interfaz por puerto serie. Análisis de la comunicación serial síncrona. Análisis de la comunicación serial asíncrona. Estándares de transmisión RS232C, RS422, RC485, IEEE488 GPIB. Análisis del hardware de comunicaciones MA232, MA233 y SN B, 4B, 5B, 6B Subtotal de horas ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de información en bibliografía recomendada por el profesor, selección de conceptos, realización de ejercicios y exposición de los temas propuestos en grupo y/o individual bajo la supervisión del profesor, realización de prácticas y tareas extra clase. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN 45% Examen departamental, unidades III. 45% Prácticas de laboratorio y avance del proyecto. 10% Participación en el aula, tareas y trabajos extra clase.

7 ASIGNATURA: Sistemas de Adquisición de Datos. CLAVE: HOJA: 6 DE 8 No. UNIDAD IV NOMBRE: Software de Control por Computadora e Instrumentación Virtual. OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno aplicará lenguajes de programación comercial para desarrollar instrumentación virtual de sistemas de control de procesos y desarrollará un proyecto. No. TEMA T E M A S HORAS T P EC CLAVE BIBLIOGRÁFICA Lenguajes de programación para bajo y alto nivel. Lenguaje C y Code Warrior. LabVIEW. LabWindows. HP VEE Diseño de pantallas gráficas. Captura de datos en teclado. Adquisición de datos del proceso. Algoritmos de control de procesos. Grabación y lectura de datos B, 4B, 5B, 7B, 8B Subtotal de horas ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de información en Internet y bibliografía recomendada por el profesor, utilización de diversos lenguajes en el laboratorio y extra clase. Selección de conceptos, exposición de los temas propuestos en grupo y/o individual con asistencia del docente. Seguimiento y supervisión del proyecto. Realización de prácticas de laboratorio, tareas y trabajos extra clase. PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN 45% Examen departamental, unidades IV. 45% Prácticas de laboratorio y entrega del proyecto final. 10% Participación en el aula, tareas, trabajos extra clase.

8 ASIGNATURA: Sistemas de Adquisición de Datos. CLAVE: HOJA: 7 DE 8 RELACIÓN DE PRÁCTICAS PRACT. No. NOMBRE DE LA PRÁCTICA UNIDAD DURACIÓN LUGAR DE REALIZACIÓN 1 Identificación de las partes de una computadora. I 2 3 Proyecto de acondicionamiento de señal de transductores. Instalación, configuración y uso de una tarjeta de adquisición de datos. II III 7.5 Todas las prácticas se realizaran en el laboratorio de control 4 Interfaz con puerto serie. III 5 Demostración de software LabVIEW. IV 6 Demostración de software LabWindows. IV 7 Proyecto de desarrollo de algoritmos de control. IV Proyecto desarrollo de software de pantallas gráficas. IV 4.5 Total de horas 27.0

9 ASIGNATURA: Sistemas de adquisición de datos CLAVE: HOJA: 8 DE 8 PERÍODO UNIDAD PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN I I y II 45% Examen departamental I y II. 45% Prácticas de laboratorio. 10% Participación en el aula, tareas, trabajos extra clase. 2 III 45% Examen departamental III. 45% Prácticas de laboratorio y avance del proyecto 10% Participación en el aula, tareas, trabajos extra clase. 3 IV 45% Examen departamental IV. 45% Prácticas de laboratorio y entrega del proyecto final. 10% Participación en el aula, tareas, trabajos extraclase. CLAVE B C BIBLIOGRAFÍA Pallás Ramón A., Sensores y acondicionadores de señal, 2001, Ed. Alfaomega, 3ª Ed., 480 págs. México Mànuel Antoni, Biel Domingo, Olivé Joaquín, Prat Jordi, J. Sánchez Francesc, Instrumentación Virtual: Adquisición, procesado y análisis de señales, 2002, Ed. Alfaomega, 373 págs. México Creus Antonio, Instrumentación Industrial; Ed. Alfa Omega Marcombo, 1998, 6 Ed., 750 págs. México Driscoll, Coughlin, Villanucci; Data Acquisition and Process Control with the M68HC11 microcontroller, Ed. Macmillan, 1994, 446 págs. USA. Morcillo Ruiz, Pedro y Cócera Rueda, Julián, Comunicaciones Industriales, Ed. Paraninfo, 303 págs. México Mueller Scout, Manual de actualización y reparación de PC s., Ed. Prentice Hall, 1998, 1112 págs. USA J. Ritter, David, LABVIEW GUI : Essential Techniques, Ed. McGru Hill, 2002, 562 págs.usa Ceballos, F. Javier, Enciclopedia del Lenguaje C, Ed: Alfaomega, 2001, 1205 págs. México

10 1. DATOS GENERALES PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA ESCUELA: Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Unidades Culhuacan y Zacatenco. CARRERA Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica. SEMESTRE Noveno ÁREA: BÁSICAS C. INGENIERÍA D. INGENIERÍA C. SOC. y HUM. ACADEMIA: Control ASIGNATURA: Sistemas de Adquisición de Datos ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO: Licenciatura: Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica, Ingeniería en Control y Automatización, Ingeniería Eléctrica o Ingeniero Mecánico Electricista. 2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA: El alumno aplicará la teoría de adquisición de datos para el acondicionamiento de señales, configuración y programación de tarjetas aplicados al control de procesos industriales prácticos. 3. PERFIL DOCENTE: CONOCIMIENTOS EPERIENCIA PROFESIONAL HABILIDADES ACTITUDES Control Clásico. Manejo de software para la adquisición de datos. Convertidores A/D y D/A Circuitos Digitales, Dispositivos electrónicos. Manejo de puertos de E/S. En la selección, aplicación, operación y diseño de sistemas de adquisición de datos aplicado a la industria manufacturera. Desarrollo de software para la instrumentación de procesos industriales. Manejo de grupos, equipo de laboratorio de hardware y software. Establecimiento de ambientes favorables al aprendizaje, para la solución de problemas. Análisis y síntesis. Motivar al estudio. Razonamiento e investigación, uso de material didáctico, capacidad de liderazgo ante el grupo. ELABORÓ REVISÓ AUTORIZÓ Ejercicio de la crítica fundamentada, respeto, tolerancia, compromiso con la docencia, ética, responsabilidad científica, colaboración superación docente y profesional. Motivar los valores humanos e institucionales. Compromiso social. Ing. Raúl De la Torre y García. Ing. Rubén Juárez Barrientos M en C Jesús Reyes García M. en C. Eduardo Lázaro Castillo Ing. Guillermo Santillán Guevara Ing. Ernesto Mercado Escutia. Presidentes de Academia Control Subdirectores Académicos Directores FECHA: 2006