INDICE INTRODUCCIÓN.......................................................................................................1 ........................... .................. ................. ................. ...................................2 ..........................2 5.1.-ADQUISICIÓN DE DATOS................... .......................... .................. .................. .........................................4 ................................4 5.2.-CONTROL SUPERVISORIO..................
5.3.-CONTROL DIGITAL...........................................................................................5 ........................... .................. ................. ............................................6 ....................................6 5.4.-CONTROL DISTRIBUIDO...................
5.5.-INSTRUMENTACIÓN VIRTUAL........................................................................8 5.6.-PANTALLAS 5.6.-PANTALLAS TACTILES..................................................................................10 5.7.-PROYECTO 5.7.-PROYECTO FINAL..........................................................................................10 CIBERGRAFA........................................................................................................11
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INTRODUCCIÓN Hoy en día, ante la complejidad creciente de los procesos industriales y el aumento en la producción de estos, resulta necesario desde el punto de vista financiero lorar una producción óptima! "ue sea capa# de reducir sus costos y de proporcionar una calidad $uena en sus productos. %o anterior solo puede lorarse con un adecuado control industrial. & lo laro del curso se 'a o$servado "ue e(isten dos tipos de control, el analóico y el diital, si $ien es cierto "ue el primero es el m)s usado en países del tercer mundo como el nuestro! el seundo es 'asta 'oy, el m)s ventajoso a emplear en los procesos industriales. *e$ido a lo cómodo "ue resulta tratar e(clusivamente con n+meros puros y ser ideal para la resolución de pro$lemas numricos. &simismo la alta velocidad conseuida en las se-ales de mando a los diversos instrumentos de control, permite mantener el set point casi constante y monitoreado en todo momento. in em$aro este tipo de control frente al analóico, tiene la desventaja de "ue al muestrear el proceso pierde parte de la información. %o anterior puede ser correido con complejos aloritmos matem)ticos /al comparar este y el analóico en cuestión de costos, el control diital pierde ravemente "ue le asinan versatilidad e interacción amia$le en la modificación de par)metros y varia$les "ue operan en el proceso. &unado a lo anterior, con el control diital asistido por computador se puede
%orar mayor rendimiento de los procesos y por lo tanto una mejor producción con menores costes racias a la utili#ación eficiente del material y del e"uipo. ayor calidad en los productos fa$ricados a costos muy reducidos. ayor seuridad, ya "ue la acción de corrección y activación de alarmas es casi inmediata. 3roporciona una ran cantidad de información a la dirección de control, en forma simult)nea y en tiempo real.
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5.1.-ADQUISICIÓN DE DATOS. %a ad"uisición de datos o ad"uisición de se-ales, consiste en la toma de muestras del mundo real /sistema analóico para enerar datos "ue puedan ser manipulados por un ordenador u otras electrónicas /sistema diital. onsiste, en tomar un conjunto de se-ales físicas, convertirlas en tensiones elctricas y diitali#arlas de manera "ue se puedan procesar en una computadora o 3&. e re"uiere una etapa de acondicionamiento, "ue adecua la se-al a niveles compati$les con el elemento "ue 'ace la transformación a se-al diital. l elemento "ue 'ace dic'a transformación es el módulo de diitali#ación o tarjeta de &d"uisición de *atos /*&. l propósito de ad"uisición de datos es medir un fenómeno elctrico y físico como voltaje, corriente, temperatura, presión o sonido. %a ad"uisición de datos $asada en 3 utili#a una com$inación de 'ard7are modular, soft7are de aplicación y una 3 para reali#ar medidas. ientras cada sistema de ad"uisición de datos se define por sus re"uerimientos de aplicación, cada sistema comparte una meta en com+n de ad"uirir, anali#ar y presentar información. %os sistemas de ad"uisición de datos incorporan se-ales, sensores, actuadores, acondicionamiento de se-ales, dispositivos de ad"uisición de datos y soft7are de aplicación. %a ad"uisición de datos se inicia con el fenómeno físico o la propiedad física de un o$jeto /o$jeto de la investiación "ue se desea medir. sta propiedad física o fenómeno podría ser el cam$io de temperatura o la temperatura de una 'a$itación, la intensidad o intensidad del cam$io de una fuente de lu#, la presión dentro de una c)mara, la fuer#a aplicada a un o$jeto, o muc'as otras cosas. n efica# sistema de ad"uisición de datos puede medir todas estas diferentes propiedades o fenómenos. %os componentes de los sistemas de ad"uisición de datos, poseen sensores adecuados "ue convierten cual"uier par)metro de medición de una se-al elctrica, "ue se ad"uiriere por el 'ard7are de ad"uisición de datos. %os datos ad"uiridos se visuali#an, anali#an, y almacenan en un ordenador, ya sea utili#ando el proveedor de soft7are suministrado u otro soft7are. %os controles y visuali#aciones se pueden desarrollar utili#ando varios lenuajes de proramación de propósito eneral como 9isual :&;, <<, =ortran, >ava, %isp, 3ascal. %os lenuajes especiali#ados de proramación utili#ados para la ad"uisición de datos incluyen 3;, utili#ada en la construcción de randes sistemas de ad"uisición de datos, %a$9;?, "ue ofrece un entorno r)fico de proramación optimi#ado para la ad"uisición de datos, y &@%&:. stos entornos de ad"uisición proporcionan un lenuaje de proramación adem)s de $i$liotecas y 'erramientas para la ad"uisición de datos y posterior an)lisis.
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*e la misma manera "ue se toma una se-al elctrica y se transforma en una diital para enviarla al ordenador, se puede tam$in tomar una se-al diital o $inaria y convertirla en una elctrica. n este caso el elemento "ue 'ace la transformación es una tarjeta o módulo de &d"uisición de *atos de salida, o tarjeta de control. %a se-al dentro de la memoria del 3 la enera un prorama adecuado a las aplicaciones "ue "uiere el usuario y, lueo de procesarla, es reci$ida por mecanismos "ue ejecutan movimientos mec)nicos, a travs de servomecanismos, "ue tam$in son del tipo transductores. n sistema típico de ad"uisición utili#a sensores, transductores, amplificadores, convertidores analóico B diital /&C* y diital B analóico /*C&, para procesar información acerca de un sistema físico de forma diitali#ada.
5.2.-CONTROL SUPERVISORIO. n el control supervisor. ue fue la primera aplicación en la "ue los computadores intervinieron en el control de procesos. l computador no maneja directamente los elementos finales de control. ino "ue se encara de fijarlos valores de referencia para los controladores "ue o$iernan dic'os elementos y "ue funcionan por fuera del computador. n un principio los controladores eran solamente analóicos pero lueo tam$in se incluyeron controladores diitales. l computador en un sistema de control supervisor. &dem)s de fijar los valores de referencia para los controladores. 3uede efectuar otras funciones como
Deistro de datos y eventos. jecución de proramas "ue permitan optimi#ar la operación del proceso. %os proramas de flujo de cara y de despac'o económico en un sistema de enería elctrica.
3ara alcan#ar la m)(ima seuridad de funcionamiento y lorar la optimi#ación idónea del proceso, el computador podría determinar los puntos de consina m)s convenientes en cada instante, aplicarlos a los la#os de control situados dentro del propio computador o $ien en el e(terior en controladores individuales. ste tipo de control reci$e el nom$re de color de puntos de consina o 3 /set point control, o $ien control supervisor. *entro del control supervisor se usa el trmino &*& /upervisory ontrol and *ata &d"uisition, nom$re enrico "ue reci$e el soft7are "ue reali#a las funciones de interfase con el operador, el ordenador central /o supervisor y la recolección de datos 'istóricos, informes, etc. s un sistema de dos vías, "ue no
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sólo e(amina o reci$e información de lo "ue ocurre a distancias remotas sino "ue tam$in puede dar órdenes a los instrumentos distantes. n &*& no de$e confundirse con un istema de ontrol *istri$uido /*, *istri$uted ontrol ystem, aun"ue actualmente los principios y tecnoloías "ue utili#an son muy similares. u principal diferencia consiste en "ue los sistemas de control distri$uido, normalmente se usan para controlar procesos industriales m)s complejos y restrinidos al perímetro de una planta! por ejemplo, los sistemas de control de una refinería, los de una planta de E%3, etc. l &*& descri$e un n+mero de unidades terminales remotas /D@Fs, Demote @erminal nits instaladas en las cercanías del proceso, las cuales se comunican con una estación maestra /@, aster @erminal tation u$icada en una sala de control central. s una aplicación o conjunto de aplicaciones soft7are especialmente dise-ada para funcionar so$re ordenadores de control de producción, con acceso a la planta mediante la comunicación diital con los instrumentos y actuadores, e interfa# r)fica de alto nivel con el usuario.
5.3.-CONTROL DIGITAL. n el control diital "ue apareció 'acia los a-os 1G60, el computador lleva$a a ca$o todos los c)lculos "ue reali#a$an individualmente los controladores 3, 3<;, 3<;<* enerando directamente las se-ales "ue van a las v)lvulas. ste tipo de control se denomina /control diital directo, el computador esta enla#ado con el proceso. 5
*iital directo /**. s el control autom)tico de una condición o proceso por un dispositivo diital o un microprocesador. n sistema ** es un sistema centrali#ado en el "ue todas las mediciones se llevan a la sala de control. %uar desde donde uno o varios computadores ejercen directamente el control de todos los la#os e(istentes en la planta y desde donde se envían las se-ales de mando para los actuadores. l ** permite una transferencia autom)ticoBmanual sin pertur$aciones y admite una f)cil modificación de las acciones y de las confiuraciones de los sistemas de control lo cual es muy importante en la puesta en marc'a de la planta. l ** tiene la ventaja so$re los controladores convencionales de estar provisto de un cali$rado autom)tico "ue corresponde a las acondiciones de operación instant)nea. s decir, el computador ajusta la cali$ración de sus aloritmos de acuerdo con una función predeterminada de la varia$le medida o de una com$inación de varia$les en luar de re"uerir periódicamente la cali$ración individual de cada instrumento por un instrumentista o especialista tal como acurre en los instrumentos convencionales. como desventajas precisa de un sistema duplicado o triplicado de soporte por"ue un fallo sería catastrófico y el coste de la proramación, "ue puede llear a ser del 50I del precio total de la implementación. istema de control "ue reali#a un aparato diital "ue esta$lece directamente las se-ales "ue van a los elementos finales de control.
5.4.-CONTROL DISTRIBUIDO. 3odríamos decir "ue los sistemas de control distri$uidos fueron desarrollados para proporcionar las ventajas del control por ordenador pero con m)s seuridad y fle(i$ilidad. 6
n istema de ontrol distri$uido o a veces conocido como istemas &utomati#ados de ontrol es un sistema donde intervienen diversos e"uipos de control, como son un 3% y un &*&, y est)n distri$uidos en una planta o f)$rica, o inclusive en varias plantas. %a característica principal de estos sistemas es "ue interact+an entre sí, de tal manera "ue forman un sólo sistema. ste +nico sistema es capa# de controlar todos los e"uipos, sensores, 3%, computadoras, medidores etc. "ue forman parte del sistema. Juestras industrias se moderni#an, volvindose cada ve# m)s randes y complejas, ocasionando situaciones "ue son difíciles de prever, para reducir costos se opera de manera continua las 24 'oras del día, lo "ue dificulta la supervisión de los procesos. %os vol+menes de productos son e(cesivamente randes por lo "ue son difíciles de controlar, el tama-o de las plantas es tan rande "ue es virtualmente imposi$le para una persona tener una visión real de lo "ue est) pasando. & manera de solucionar esta situación, nacen los sistemas de ontrol *istri$uidos, estos sistemas $uscan concentrar toda la información /temperatura, presión, pesos, etc "ue se tiene en un solo punto. sta información se visuali#a en una computadora, de manera muy amia$le. l sistema nos proporciona información en Ktiempo realL, es inteliente, por lo "ue nos avisa por medio de alarmas cierto tipo de situaciones. &dicionalmente puede tomar de manera autom)tica ciertas decisiones y el sistema uarda la 'istoria de toda la planta en todo momento, lo cual nos ayuda a u$icar cual"uier tipo de falla. l control distri$uido es el paso siuiente en la evolución de los sistemas de control "ue se 'an e(puesto en el punto anterior. &sí, en los sistemas centrali#ados, ya cl)sicos, su potencia de tratamiento se concentra en un +nico elemento /el ordenador central, mientras "ue en el control distri$uido la potencia de tratamiento de la información se encuentra repartida en el espacio. 3odríamos decir "ue los sistemas de control distri$uido fueron desarrollados para proporcionar las ventajas del control por ordenador pero con m)s seuridad y fle(i$ilidad. us elementos principales son
ontrolador :)sico s un módulo estructurado en torno a un microprocesador "ue permite reali#ar controles 3;* /3roporcionalB;nteralB*erivativo y otros aloritmos de control $asados en sumas, multiplicaciones, divisiones, relaciones, raíces cuadradas, contadores, etc. n controlador $)sico puede controlar varios la#os, es decir, puede estar KpendienteL de m+ltiples varia$les de forma simult)nea y proporcionar un control so$re ellas. ontrolador multifunción tili#a en su proramación un lenuaje de alto nivel y permite controlar procesos complejos en los "ue el reulador diital $)sico.
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l controlador multifunción suele estar constituido por un e"uipo $asado en un ordenador personal con elevada capacidad operativa y de comunicación. stación de tra$ajo del operador 3roporciona la comunicación con todas las se-ales de la planta para el operador de proceso, el ineniero de proceso y el tcnico de mantenimiento. %a presentación de la información a cada uno de ellos se reali#a mediante proramas de operación. Jiveles de un control distri$uido om$inando los conceptos de la#o de control y comunicaciones industriales, un sistema de control distri$uido /* consta de uno o m)s KnivelesL de control, los cuales, est)n vinculados con el fin de ejecutar conjuntamente tareas complejas con un m)(imo de efectividad y una elevada optimi#ación en el uso de los recursos. lementos re"ueridos por nivel ste nivel es el denominado de planta o proceso y es el "ue físicamente se encuentra en contacto con el entorno a controlar, tal como su nom$re indica.
l controlador $)sico del sistema, "ue es un microprocesador "ue proporciona los cl)sicos controles 3;* y otros aloritmos de control. s apto para el manejo de varios la#os /@ípicamente oc'o "ue proporcionan, entre otros, los siuientes aloritmos de control
@odoBnada. =lotante. 3roporcional de tiempo varia$le. 3;* normal. 3;* con autoajuste de las acciones de control. 3;* con ajuste e(terno del punto de consina. 3;* con control anticipativo /feedfor7ard.
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5.5.-INSTRUMENTACIÓN VIRTUAL. n instrumento virtual consiste de una computadora del tipo industrial, o una estación de tra$ajo, e"uipada con poderosos proramas /soft7are, 'ard7are económico, tales como placas para insertar, y manejadores /drivers "ue cumplen, en conjunto, las funciones de instrumentos tradicionales. %os instrumentos virtuales representan un apartamiento fundamental de los sistemas de instrumentación $asados en el 'ard7are a sistemas centrados en el soft7are "ue aprovec'an la potencia de c)lculo, productividad, e('i$ición y capacidad de cone(ión de las populares computadoras de escritorio y estaciones de tra$ajo. &un"ue la 3 y la tecnoloía de circuitos interados 'an e(perimentado avances sinificativos en las +ltimas dos dcadas, es el soft7are el "ue realmente provee la ventaja para construir so$re esta potente $ase de 'ard7are para crear los instrumentos virtuales, proveyendo mejores maneras de innovar y de reducir los costos sinificativamente. on los instrumentos virtuales, los inenieros y científicos construyen sistemas de medición y automati#ación "ue se ajustan e(actamente a sus necesidades /definidos por el usuario en luar de estar limitados por los instrumentos tradicionales de funciones fijas /definidos por el fa$ricante. n la rama de la ineniería y la ciencia, principalmente, la instrumentación virtual 'a surido como una 'erramienta muy importante para la ad"uisición de datos y el monitoreo remoto proporcionando randes ventajas so$re la instrumentación tradicional. %a instrumentación virtual involucra tareas de procesamiento, an)lisis, almacenamiento y desplieue de datos relacionados con la medición de una se-al específica, "ue varían dependiendo de las necesidades del usuario! a diferencia de la instrumentación tradicional "ue se caracteri#a por reali#ar funciones específicas "ue no pueden ser modificadas por el usuario ya "ue est)n definidas por el fa$ricante. %os instrumentos virtuales son instrumentos KrealesL en el sentido de "ue son capaces de ad"uirir y procesar datos oriinados a partir de un fenómeno físico producido en el mundo real. stos instrumentos son KvirtualesL en el sentido de "ue alunos aspectos de su operación son implementados por soft7are. l instrumento virtual me permite personali#ar el instrumento real y arearle m)s funcionalidad sin incurrir en costos adicionales de$ido a "ue la funcionalidad de este se modifica por soft7are. st)n $asados físicamente en una computadora, es por ello "ue la eficiencia del instrumento virtual est) limitada por el 'ard7are del servidor en trminos de G
velocidad, confiuración de interfases de entrada y salida. st) dise-ada utili#ando diversos lenuajes de proramación para reali#ar las diferentes funciones "ue el usuario re"uiera para cu$rir sus necesidades. on la instrumentación virtual, los usuarios tienen la posi$ilidad de redefinir, e(pandir o modificar las funciones e(istentes de los instrumentos virtuales mediante cam$ios reali#ados por soft7are. %as ventajas "ue ofrecen los instrumentos virtuales so$re los instrumentos tradicionales son
5.6.-PANTALLAS TACTILES na pantalla t)ctil es una pantalla "ue mediante un to"ue directo so$re su superficie permite la entrada de datos1 y órdenes al dispositivo, y a su ve# muestra los resultados introducidos previamente! actuando como perifrico de entrada y salida de datos, así como emulador de datos interinos erróneos al no tocarse efectivamente. e+n la tecnoloía "ue usen, 'ay tres tipos de pantallas t)ctilesA de uso 'a$itual Desistivas on m)s $aratas y no les afectan el polvo ni el aua salada y, adem)s de ser m)s precisas, pueden ser usadas con un puntero o con el dedo. apacitivas :asadas en sensores capacitivos, consisten en una capa de aislamiento elctrico, como el cristal, recu$ierto con un conductor transparente, como el ;@N /tinBdoped indium o(ide. omo el cuerpo 'umano es tam$in un conductor elctrico, tocando la superficie de la pantalla resulta una distorsión del campo electrost)tico de la pantalla, la cual es medida por el cam$io de capacitancia /capacidad elctrica. uperficie de onda %a tecnoloía de ondas de superficie utili#a ondas ultrasónicas "ue pasan so$re el panel de la pantalla t)ctil. uando se toca el panel, una parte 10
de la onda es a$sor$ida. ste cam$io en las ondas ultrasónicas reistra la posición del evento t)ctil y envía esta información al controlador para su procesamiento.
5.7.-PROYECTO FINAL n proyecto /del latín proiectus es una planificación "ue consiste en un conjunto de actividades "ue se encuentran interrelacionadas y coordinadas.1 %a ra#ón de un proyecto es alcan#ar las metas específicas dentro de los límites "ue imponen un presupuesto, calidades esta$lecidas previamente y un lapso de tiempo previamente definido. %a estión de proyectos es la aplicación de conocimientos, 'a$ilidades, 'erramientas y tcnicas a las actividades de un proyecto para satisfacer los re"uisitos del mismo. onsiste en reunir varias ideas para llevarlas a ca$o, y es un emprendimiento "ue tiene luar durante un tiempo limitado, y "ue apunta a lorar un resultado +nico. ure como respuesta a una necesidad, acorde con la visión de la orani#ación, aun"ue sta puede desviarse en función del inters. l proyecto finali#a cuando se o$tiene el resultado deseado, y se puede decir "ue colapsa cuando desaparece la necesidad inicial o se aotan los recursos disponi$les. %a definición m)s tradicional Oes un esfuer#o planificado, temporal y +nico, reali#ado para crear productos o servicios +nicos "ue areuen valor o cause un cam$io retroactivo. sto en definición con la forma m)s tradicional de tra$ajar, so$re la $ase de procesos, en la cual se opera en forma permanente, creando los mismos productos o servicios una y otra ve#P.
CIBERGRAFA 'ttpCCelectroindustrial2.$lospot.m(C2012C12CtopicosBdeBcontrolBasistidoBpor.'tml 'ttpCCinstrumentacionycontrol.netC*escarasC*ocumentacionCH;Q&*&C;ynet Q;ntroduccionQistemasQ&*&.pdf 'ttpCCtecinst.$lospot.m(C2012C12CtopicosBdeBcontrolBasistidoBpor.'tml 'ttpsCCinenieriaelectronica.orCcontrolBasistidoBporBcomputadoraC 'ttpCC777.siccoa.comCinde(.p'pCnuestrosBproyectosCclientesRidS68 'ttpCCcatarina.udlap.m(CuQdlQaCtalesCdocumentosClemCsanc'e#QmQ$Ccapitulo1.pdf 11
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