Área de Educación Tecnológica. Tecnología de los Procesos Productivos II. 3 Año. Los sistemas automáticos. Análisis de la estructura.

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1 Área de Educación Tecnológica Tecnología de los Procesos Productivos II 3 Año Cuadernillo Nº1 Los sistemas automáticos. Análisis de la estructura. Alumno: Curso: Año: 2009 TPP II Cuadernillo Nº 1 Pág. 1/25

2 Introducción: Los sistemas Hacemos memoria Flujos Materia El flujo de materia se representa cuando en el sistema se produce un movimiento de materia. Cuando hablamos de materia nos referimos al agua, cajas, vasos, billetes, etc. de un bloque a otro. Por ejemplo: si tenemos almacenado agua en un tanque y la llevamos a otro, estamos transportando materia. Información El flujo de información se representa cuando en el sistema se produce un movimiento de información (entendiendo por información al pasaje de palabras, señales, órdenes etc.) de un bloque a otro. Por ejemplo, dos teléfonos conectados entre sí transmiten información de uno a otro. En el diagrama de bloques vamos a representar a la información con una línea de puntos no olvidando indicar el sentido. Energía El flujo de energía se representa cuando en el sistema se produce un intercambio de energía (entendiendo por energía al calor, electricidad, cinética, etc.) de un bloque a otro. Por ejemplo, una linterna entrega energía lumínica para que una persona pueda encontrar el camino como se muestra en el gráfico. En el diagrama de bloques vamos a representar la energía con una doble línea sólida, indicando también el sentido. Normas de representación de flujos Información El flujo de información lo vamos a representar mediante líneas punteadas dirigidas. Las flechas indican el sentido del flujo. Energía El flujo de energía lo vamos a representar mediante líneas dobles Materia El flujo de materia lo vamos a representar mediante flechas simples. Diagrama de bloques Representación gráfica de las partes de un sistema, unidas mediante flujos de información, materia y energía. En un diagrama de bloques también se suele agrupar partes en un mismo bloque, formando funciones. TPP II Cuadernillo Nº 1 Pág. 2/25

3 Los sistemas Un sistema es un conjunto de partes interrelacionadas entre si que transforman insumos en resultados. Los insumos pueden ser materia, información, trabajo, dinero, energía, etc. Los resultados pueden ser productos o servicios. Qué transforman? Para cada uno de los sistemas presentados, indica qué transforman (materia, información o energía) Sistema Transforma Analizando sistemas conocidos 1. Completa los insumos y productos de los sistemas presentados en clase. TPP II Cuadernillo Nº 1 Pág. 3/25

4 2. En la vida cotidiana interactuamos con gran número de sistemas. Enumerá algunos de ellos: a. b. c. 3. Selecciona el que te resulte más conocido, hace una lista de las partes mas importantes que lo componen. Tené en cuenta que pueden ser grupos de partes. 4. Indica cuál es el flujo principal que se transforma en el sistema. Analizamos el tren de la maqueta Existen distintas formas de controlar un sistema. Puede hacerse en forma manual, por tiempo, por sensores. El docente mostrará esas formas de control en el tren de la maqueta. Observa atentamente las acciones realizadas por el profesor (operador) y el modo en que se comporta el tren en cada caso. 1. Te proponemos que completes los flujos y los bloques de los siguientes diagramas, según corresponda. a) TPP II Cuadernillo Nº 1 Pág. 4/25

5 b) c) 2. En base a lo visto, completa la siguiente tabla, indicando que diagrama corresponde al control manual, al control por tiempo y al control por sensores. Diagrama Tipo de control TPP II Cuadernillo Nº 1 Pág. 5/25

6 Actividad 1: Control manual y control automático Pensemos un poco 1. Cuáles son las diferencias entre el rol del operador y el rol del programador? 2. Si se necesita que el tren se detenga cuando llega a la estación, qué ocurre en el control por tiempo si cambia la posición inicial del tren? Y en el control con sensores? Un sistema no automático Existen muchos tipos de ascensores. En algunos, las puertas se abren y cierran solas. Otros memorizan los diferentes pisos a los que tienen que ir. También están los que detectan si se supera un peso máximo admitido. Sabías que en algunos edificios públicos de la ciudad de Buenos Aires todavía existen ascensores manejados manualmente por un ascensorista mediante una palanca que le permite hacerlo subir, bajar o parar? Análisis de un sistema no automático. Sabemos que un ascensor es un sistema. Haz una lista de las partes que componen el ascensor manejado con una palanca. Indica qué función cumple cada una de las partes. No olvides de incluir al ascensorista como parte del sistema. TPP II Cuadernillo Nº 1 Pág. 6/25

7 Como se vinculan las partes de un ascensor con ascensorista? Realizá el diagrama de bloques de un ascensor manejado por un ascensorista. Las siguientes preguntas te ayudarán a pensar el diagrama: De dónde proviene la energía necesaria para hacer funcionar el motor del ascensor? Qué partes mueve ese motor? Puede pensarse a la palanca como un interruptor que controla el paso y el sentido de la energía? Cómo sabe el ascensor que debe detenerse, subir o bajar? Cómo se entera el ascensorista que llegó al piso deseado? Analogía entre sistemas no automáticos A que sistema visto hasta ahora se asemeja el ascensor con ascensorista? De que modo son similares los sistemas? TPP II Cuadernillo Nº 1 Pág. 7/25

8 Análisis de un ascensor automático Actualmente la mayoría de los ascensores funcionan de manera automática, deteniéndose solos al llegar al destino indicado a través de la botonera. Además no es necesario mantener presionado el botón para que el ascensor se mueva. Hacer una lista de las partes que componen un ascensor automático. Indicar la función de cada una de las partes. Cuáles son las partes comunes entre un ascensor manual y uno automático? Cómo pensás que sabe cuándo detenerse el ascensor automático? Se trata de un control por tiempo o por sensores? Por qué? Cuáles son las partes que están solo en los ascensores automáticos, reemplazando al ascensorista? Comportamiento de sistemas automáticos 1) En base a lo visto hasta aquí, que es lo que hace que un sistema sea un sistema automático? TPP II Cuadernillo Nº 1 Pág. 8/25

9 2) A continuación se describen un conjunto de sistemas automáticos. Para cada uno de ellos, indicar si se trata de sistemas controlados por tiempo o por sensores: La luz de la calle se enciende al anochecer y se apaga al amanecer. La alarma suena cada vez que se abre la puerta. El regador se enciende todos los días a la misma hora durante tres minutos. Las luces del semáforo se encienden de acuerdo a la secuencia programada. 3) El sistema analizado (ascensor automático) se considera que es capaz de tomar decisiones por sí sólo (subir, bajar, detenerse en determinado piso, abrir las puertas). En el controlador se encuentran almacenadas las órdenes que le permiten al sistema comportarse de manera automática. Escribir un listado con las órdenes o instrucciones que necesita poseer el controlador para poder hacer funcionar el sistema. Partes de un sistema automático Sensores - Son dispositivos que permiten traducir cambios físicos o químicos que se producen en el medio ambiente, en señales que un sistema pueda interpretar. Los sensores pueden detectar, por ejemplo, la variación del nivel de luz, la presencia de una persona, el nivel de humedad, el choque de dos objetos, etc. Existen sistemas automáticos que no poseen sensores. Actuadores - Son dispositivos que permiten realizar modificaciones en las condiciones físicas o químicas del medio ambiente. Una lámpara, un motor o una sirena, son ejemplos de actuadores Controlador - Es el dispositivo que procesa la información proveniente de los sensores y, en base a una lógica previamente ingresada, toma acciones enviando información hacia los actuadores, teniendo en cuenta que son procesadas o traducidas por las interfases. Por ejemplo, una computadora, una plaqueta electrónica o un controlador lógico programable (PLC). En los sistemas sin sensores, el controlador funciona como un timer. Interfases - Son dispositivos cuya función es adaptar la información y los niveles de energía como para que distintos bloques que intervienen en el sistema puedan comunicarse o interactuar. Es necesario utilizar interfases para interconectar a los sensores y a los actuadores con el controlador. TPP II Cuadernillo Nº 1 Pág. 9/25

10 Clasificación de las partes de un sistema automático Analizar el siguiente listado de partes de un ascensor automático y completar la tabla de acuerdo con la función que cumple cada una de ellas: Dispositivo que detecta en que piso está Fuente de energía. Motor para subir y bajar la cabina Botonera para indicar a que piso quiero ir. Sensor que detecta cuando llega al piso para detenerlo Cabina Controlador Lógico Programable (PLC) Persona Interfaz de entrada Interfaz de salida Sensores Controladores Actuadores Otros Ubicación genérica de partes en un diagrama de bloques Como hemos visto, todos los sistemas automáticos están compuestos por partes que pueden ser clasificadas como sensores, actuadores, controladores e interfaces. Existen otros componentes, como las fuentes de energía y las personas con las que interactúan los sistemas. La siguiente es la representación de la ubicación de los distintos componentes al analizar un sistema para dibujar su diagrama de bloques. TPP II Cuadernillo Nº 1 Pág. 10/25

11 Diagrama de bloques de un ascensor En la imagen se muestra un diagrama de bloques incompleto (faltan las flechas), con los distintos bloques ubicados según la ubicación genérica. Responde a las siguientes preguntas que te ayudarán a completar el diagrama. 1. Que información recibe la botonera? De dónde la recibe? A qué parte del sistema se la envía? 2. De donde reciben información los sensores? A que parte del sistema la envían? 3. El controlador, que recibe información de los sensores a través de la interfaz de entrada - la analiza, procesa, y entrega a la interfaz de salida. Represéntalo en el diagrama anterior 4. La cabina del ascensor es movida por un motor. La función del controlador en este caso es mandarle información a la interfaz de salida para que esta le de energía al motor. 5. En general el controlador maneja el estado de los actuadores en base a la información proveniente de los sensores y al programa que tiene almacenado en su memoria, a través de la interfaz de salida. TPP II Cuadernillo Nº 1 Pág. 11/25

12 6. El motor entrega energía a la cabina para que tenga el movimiento ascendente y descendente. 7. Y por último, el fin de un ascensor es que la persona tenga un movimiento (una energía para poder desplazarse). Atención! El siguiente diagrama es incorrecto. Puedes indicar por que? TPP II Cuadernillo Nº 1 Pág. 12/25

13 Actividad 2: Sistema de control de accesos Conocemos un nuevo controlador A continuación se presenta un controlador, denominado RCX, que posee las siguientes características: Posee una memoria capaz de almacenar 5 programas diferentes. Puede manejar dos tipos de actuadores distintos: lámparas y motores. Es capaz de tomar información, a través de sus tres entradas, de tres tipos de sensores: luz, tacto, temperatura. La programación del controlador se realiza desde la computadora mediante un lenguaje de íconos denominado Robolab. Los programas se escriben en la computadora y, una vez terminados, se envían al controlador por medio de un puerto infrarrojo. S Sistemas de control de acceso Puesto de peaje Caso 1 En un puesto de peaje, la barrera se levanta cada vez que el empleado presiona un pulsador ubicado en la cabina de control. Luego que el auto pasa, el empleado presiona nuevamente el pulsador y la barrera baja. - Conectar el motor de la barrera a la salida C del RCX. - Conectar el sensor de tacto a la entrada 2 del RCX. - Verificar que la barrera se encuentre baja. - Encender el RCX, ejecutar el programa almacenado en la memoria 1 y simular el sistema real. TPP II Cuadernillo Nº 1 Pág. 13/25

14 1. Completar los flujos de información y energía en el siguiente diagrama de bloques. FUENTE DE ENERGIA IE CONTROLADOR IS PULSADOR MOTOR EMPLEADO AUTO BARRERA 2. Puede afirmarse que se trata de un sistema automático? Por qué? S Sistemas de control de acceso Puesto de peaje Caso 2 En otro puesto de peaje, la barrera se levanta cada vez que el empleado presiona un pulsador ubicado dentro de la cabina. Luego de un tiempo, la barrera baja. - Conectar el motor de la barrera a la salida C del RCX. - Conectar el sensor de tacto a la entrada 2 del RCX. - Verificar que la barrera se encuentre baja. - Encender el RCX, ejecutar el programa almacenado en la memoria 2 y simular el sistema real. 3. Completar los flujos de información y energía de este caso en el siguiente diagrama de bloques. TPP II Cuadernillo Nº 1 Pág. 14/25

15 4. Completar las siguientes frases que describen el sistema: - El controlador recibe la información de. - Puede afirmarse que el pulsador cumple la función de. - La barrera sabe cuando detenerse porque 5. Puede afirmarse que este caso se trata de un sistema automático? Por qué? S Sistemas de control de acceso Puesto de peaje Caso 3 Se decide modificar el sistema de manera tal que la barrera se levante cuando un sensor óptico detecta la llegada de un auto. - Conectar el motor de la barrera a la salida C del RCX. - Desconectar el pulsador de la entrada 2, conectar el sensor óptico a la entrada 1 del RCX y ubicarlo de modo que detecte la llegada del auto. - Verificar que la barrera se encuentra baja. - Ejecutar el programa almacenado en la memoria 3 y simular el sistema real. TPP II Cuadernillo Nº 1 Pág. 15/25

16 6. Completar los flujos en el siguiente diagrama de bloques. 7. Puede afirmarse que este caso se trata de un sistema automático? Por qué? Analiza las diferencias y similitudes que existen con el caso 2. S Sistemas de control de acceso Puesto de peaje Caso 4 En el mismo puesto de peaje se ha incorporado un sensor que detecta cuando el auto termina de pasar por la barrera. - Conectar el motor de la barrera a la salida C del RCX. - Conectar un sensor óptico en la entrada 1 del RCX - Conectar un sensor óptico en la entrada 3 del RCX. - Ejecutar el programa almacenado en la memoria 4, verificar el funcionamiento del sistema, simulando el sistema real. TPP II Cuadernillo Nº 1 Pág. 16/25

17 8. Alcanza el auto a atravesar la barrera? Qué sucede ahora si el auto pasa muy lentamente? 9. Realiza el diagrama de bloques del sistema representado en el caso 4. TPP II Cuadernillo Nº 1 Pág. 17/25

18 Actividad 3: Máquina expendedora de gaseosas Un sistema familiar En esta etapa vamos a utilizar un método distinto para elaborar el diagrama de bloques. El sistema que analizaremos será una máquina expendedora de gaseosas, como las que hay en los pasillos del colegio. Analicemos el sistema Cuales creés que son las partes que componen el sistema maquina expendedora de gaseosas? TPP II Cuadernillo Nº 1 Pág. 18/25

19 Vamos a construir el diagrama pensando como interactúa la persona con la máquina. 1. Que es lo primero que realiza una persona para hacer funcionar la máquina? 2. Como verifica la máquina si la moneda es falsa y si es suficiente para comprar la bebida seleccionada? 3. A dónde se envía la información obtenida? 4. Dónde va la moneda? 5. Representa la información hasta aquí obtenida en un diagrama de bloques 6. Como sabe la máquina qué bebida desea la persona? 7. Qué te parece que se hace con la información obtenida? TPP II Cuadernillo Nº 1 Pág. 19/25

20 8. Realiza el diagrama de bloques correspondiente a esta etapa. 9. Una vez recibida esta información, el controlador decide la acción a tomar para que la persona reciba la gaseosa deseada. Cómo creés que llega la lata adecuada a manos de la persona? 10. La gaseosa que entrega la máquina tiene una temperatura menor a la del medio ambiente. Esto se logra enfriando las latas en el depósito. Debo tener en cuenta que todas las latas se mantienen a una temperatura constante. Cómo logro tener siempre la misma temperatura? TPP II Cuadernillo Nº 1 Pág. 20/25

21 11. Realiza el diagrama final del sistema TPP II Cuadernillo Nº 1 Pág. 21/25

22 Actividad 4: cajero automático Otra forma de analizar un sistema A continuación se detallan las partes de un cajero automático (tipo Banelco o Link) y las instrucciones para su operación. Analizaremos el sistema en base al video visto en clase. TPP II Cuadernillo Nº 1 Pág. 22/25

23 Pensemos juntos 1. Cuáles son las partes que tienen en común este sistema y la máquina expendedora de gaseosas que analizamos en la actividad anterior? 2. Qué similitudes encuentras entre ambos sistemas? Diagrama en bloques del cajero automático En base a esta información, realiza el diagrama de bloques. TPP II Cuadernillo Nº 1 Pág. 23/25

24 Actividad 5: estacionamiento automático Descripción del sistema A continuación se describe el funcionamiento de un estacionamiento automático. 1. Enumere las partes que componen el sistema 2. Qué similitudes encuentras con la barrera de lego analizada anteriormente? 3. Qué función cumple cada una de las partes del sistema? Clasificalas. TPP II Cuadernillo Nº 1 Pág. 24/25

25 En base a lo analizado, realiza el diagrama de bloques del sistema. Analicemos el controlador Elegir uno de los sistemas presentados las actividades y escribir la lista de instrucciones que es necesario que el controlador tenga almacenadas, para que el sistema funcione de manera automática. TPP II Cuadernillo Nº 1 Pág. 25/25