Automatización,Definición,Tipos,Niveles. by doriannys

Universidad de Oriente Núcleo Monagas Departamento de Ingeniería de Sistemas Curso Especial de Grado Área: Automatización y Control de Procesos Industriales

Hacia un concepto moderno de la Automatización Industrial

Equipo Scada

Editorial: Campos, Doriannys Velasco, Hebert

Universidad de Oriente Núcleo Monagas Departamento de Ingeniería de Sistemas Curso Especial de Grado Área: Automatización y Control de Procesos Industriales Venezuela 2014 AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL COMO INTEGRACIÓN DE DIVERSAS TECNOLOGÍAS La Automatización Industrial es la aplicación de diferentes tecnologías para controlar y monitorear un proceso, maquina, aparato o dispositivo que por lo regular cumple funciones o tareas repetitivas, haciendo que opere automáticamente, reduciendo al mínimo la intervención humana. Lo que se busca con la Automatización industrial es generar la mayor cantidad de producto, en el menor tiempo posible, con el fin de reducir los costos y garantizar una uniformidad en la calidad. La Automatización Industrial es posible gracias a la unión de distintas tecnologías, por ejemplo la instrumentación nos permite medir las variables de la materia en sus diferentes estados, gases, sólidos y líquidos, (eso quiere decir que medimos cosas como el volumen, el peso, la presión etc.), la olehidraulica, la neumática, los servos y los motores son los encargados del movimiento, nos ayudan a realizar esfuerzos físicos (mover una bomba, prensar o desplazar un objeto), los sensores nos indican lo que está sucediendo con el proceso, donde se encuentra en un

Momento determinado y dar la señal para que siga el siguiente paso, los sistemas de comunicación enlazan todas las partes y los Controladores Lógicos Programables ó por sus siglas PLC se encargan de controlar que todo tenga una secuencia, toma decisiones de acuerdo a una programación pre establecida, se encarga de que el proceso cumpla con una repetición, a esto debemos añadir otras tecnologías como el vacío, la robótica, telemetría y otras más. La Automatización Industrial la encontramos en muchos sectores de la economía, como en la Fabricación de Alimentos, Productos Farmacéuticos, Productos Químicos, en la Industria Grafica, Petrolera, Automotriz, Plásticos, Telecomunicaciones entre otros, sectores en los cuales generan grandes beneficios. No solo se aplica a maquinas o fabricación de productos, también se aplica la gestión de procesos, de servicios, a manejo de la información, a mejorar cualquier proceso que con lleven a un desempeño más eficiente, desde la instalación, mantenimiento, diseño, contratación e incluso la comercializació

ÍNDICE INTRODUCCIÓN _______________________________________________________ 4 CONTENIDO ___________________________________________________________ 5 AUTOMATIZACIÓN __________________________________________________ 6 Definición ___________________________________________________________ 6 TIPOS DE AUTOMATIZACIÓN ________________________________________ 6 Automatzación Fija ____________________________________________________ 6 Automatización Programable y Flexible ____________________________________ 6 NIVELES DE LA AUTOMTIZACIÓN ______________________________________ 7 OBJETIVOS DE LA AUTOMATIZACIÓN __________________________________ 8 IMPORTANCIA DE LA AUTOMATIZACIÓN ______________________________ 9 PROTOCOLO DE LA COMUNICACIÓN INDUSTRIAL_____________________ 10 PROCESOS A ATOMATIZAR ___________________________________________ 11 VENTAJAS DE LA AUTOMATIZACIÓN _________________________________ 11 INCOVENIENTES DE LA AUTOMATIZACIÓN ___________________________ 11 TECNOLOGÍAS DE LA AUTOMATIZACIÓN _____________________________ 12 AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL INTEGRAL DE MAQUINARIA PARA LA MEJORA DE LA PRODUCTIVIDAD _____________________________________ 13 SISTEMAS DE AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS INDUSTRIALES _______ 14 CONCLUSIÓN _________________________________________________________ 15 CITAS BIBLIOGRÁFICAS ______________________________________________ 16

INTRODUCCIÓN La creciente necesidad de mejorar la productividad ocasiona que la automatización de los procesos industriales se convierta en una de las prioridades más significativas de las empresas de fabricación. La automatización de los procesos industriales constituye uno de los objetivos más importantes de las empresas en la siempre incesante tarea de la búsqueda de la competitividad en un entorno cambiante y agresivo. Históricamente, los objetivos de la automatización han sido el procurar la reducción de costos de fabricación, una calidad constante en los medios de producción, y liberar al ser humano de las tareas tediosas, peligrosas e insalubres. Para gran parte de la industria moderna, los mercados son muy dinámicos. Cada día demandan una mayor variedad de productos, con una mayor calidad, a un mejor precio, en un tiempo menor y con menor costo (y en algunas ocasiones elaborados y eliminados al final de su ciclo debido con procedimientos amigables al ambiente.

CONTENIDO Introducción La Automatización El término viene de la palabra griega "auto" y significa la ejecución por medios propios de un proceso, en el que materia, información o energía es cambiado o transformado.

Tipos de Automatización

Objetivos de la Automatización Importancia de la Automatización Elementos en cada nivel de Automatización Protocolos de Comunicación Industrial Procesos a automatizar Inconvenientes Tecnologías de la Automatización Automatización Industrial Integral de maquinaria para la mejora de la productividad. Sistemas de Automatización de Procesos Industriales Conclusión Bibliografía

Automatización Fija Automatización Programable o Flexible Pág.

Niveles de Automatización Nivel de instrumentación Nivel de control Nivel de supervisión Nivel de gestión

Automatización Definición El término viene de la palabra griega "auto" y significa la ejecución por medios propios de un proceso, en el que materia, información o energía es cambiado o transformado. Es una amplia variedad de sistemas o procesos; donde se trasfieren tareas de producción a un conjunto de elementos tecnológicos que operan con mínima o sin intervención del ser humano.

Tipos

de Automatización

Automatización fija: Se utiliza cuando el volumen de producción es muy alto, y por tanto se puede justificar económicamente el alto costo del diseño de equipo especializado para procesar el producto, con un rendimiento alto y tasas de producción elevadas. Además de esto, otro inconveniente de la automatización fija es su ciclo de vida que va de acuerdo a la vigencia del producto en el mercado. La justificación económica para la automatización fija se encuentra en productos con grandes índices de demanda y volumen. Hasta mediados de la década de los 80, la mayoría de las plantas automotrices de Estados Unidos estaban denominadas por la automatización fija, y algunas aun lo están. Las plantas químicas procesadoras, y las refinerías de petróleo también usan este tipo de automatización.

Automatización flexible:

programable

Se emplea cuando el volumen de producción es relativamente bajo y hay una diversidad de producción a obtener. En este caso el equipo de producción es diseñado para adaptarse a la variaciones de configuración del producto; ésta adaptación se realiza por medio de un programa (Software). Cuando una maquina ha sido a un producto o a una familia de productos en particular, como en el caso de un flujo de línea, y dicho producto se encuentra en el final de su ciclo de vida, es posible reprogramar la maquina simplemente con una nueva sentencia de operaciones para elaborar un producto nuevo. La CumminsEngine Company, fabricante de motores dieselcon sede en Columbus, Indiana, utiliza dicha flexibilidad para manejar frecuentes modificaciones de diseño. Por ejemplo, los primeros 18 meses siguientes a la introducción de los nuevos frenos de compresión para sus motores, los ingenieros de Cummins le hicieron 14 cambios de diseño a esos frenos. Siestos hubieran sido fabricados en maquinas menos flexibles la introducción de estas mejoras habría requerido probablemente varios años y millones de dólares, y tal vez no habría podido hacerse. La automatización flexible le ahorro al mercado dos años de espera, redujo los gastos anuales por conceptos de garantías en un monto calculado en un monto calculado en $300,000 y disminuyo los costos para el cliente en mas de 30%.

Niveles

de la Automatización

Nivel instrumentación:

Está formado por los elementos de medida (sensores) y mando (actuadores) distribuidos en una línea de producción. Son los elementos más directamente relacionados con el proceso productivo ya que los actuadores son los encargados de ejecutar las órdenes de los elementos de control para modificar el proceso productivo, y los sensores miden variables en el proceso de producción, como por ejemplo: nivel de líquidos, caudal, temperatura, presión, posición. Como ejemplo de actuadores se tienen los motores, válvulas, calentadores.

Nivel de Control: En este nivel se sitúan los elementos capaces de gestionar los actuadores y sensores del nivel anterior tales como autómatas programables o equipos de aplicación específica basados en microprocesador como robots, máquinas herramienta o controladores de motor. Estos dispositivos son programables y permiten que los actuadores y sensores funcionen de forma conjunta para ser capaces de realizar el proceso industrial deseado. Los dispositivos de este nivel de control junto con los del nivel inferior de acción/sensado poseen entidad suficiente como para realizar procesos productivos por sí mismos. Es importante que posean unas buenas características de interconexión para ser enlazados con el nivel superior (supervisión), generalmente a través de buses de campo.

Nivel de Supervisión: En este nivel es posible visualizar cómo se están llevando a cabo los procesos de planta, y a través de entornos SCADA (Supervisión, Control y Adquisición de Datos) poseer una “imagen virtual de la planta” de modo de que ésta se puede recorrer de manera detallada, o bien mediante pantallas de resumen ser capaces de disponer de un “panel virtual” donde se muestren las posibles alarmas, fallos o alteraciones en cualquiera de los procesos que se llevan a cabo. Nivel de Gestión: Este nivel se caracteriza por gestionar la producción completa de la empresa, Comunicar distintas plantas, Mantener las relaciones con los proveedores y clientes, Proporcionar las consignas básicas para el diseño y la producción de la empresa, en él se emplean PCs, estaciones de trabajo y servidores de cualquiera índole. 7

Búsqueda de costos más bajos. –Economizando mano de obra –Economizando material –Economizando energía

Supresión de trabajos peligrosos o pesados. Mejoría de las condiciones de trabajo. Mejor calidad del producto – Limitando humano.

factor

Ensamblajes, operaciones rápidas, coordinaciones complejas.

– Controles automatizados. Realización de operaciones imposibles de controlar manual o intelectualmente – Ensamblajes miniatura – Operaciones muy rápidas – Coordinaciones complejas En resumen, se trata de mejorar la competitividad del producto directa o indirectamente.

Mejora de Competitividad

Importancia

la Automatización

a adopción de la automatización en general, es una estrategia clave para mejorar la competitividad de las empresas y también para alcanzar los objetivos que de otro modo difícilmente podrían conseguirse. La automatización afecta significativamente a las empresas, brindándoles mayor producción y exactitud en las operaciones que realizan mediante máquinas, además resguarda la vida humana al realizar acciones peligrosas para evitar heridas o muerte en el trabajo por causa de un descuido.

Elementos

en cada nivel de automatización requeridos Nivel de Instrumentación:   

Sensores Actuadores Dispositivos electrónicos Nivel de Control:   

PLC Ordenador industrial Reguladores industriales

Nivel de Supervisión:  

SCADA DCS

Nivel de Gestión   

Estaciones de trabajo Aplicaciones en red ERP

Protocolos de comunicación industrial

os buses de datos que permiten la integración de equipos para la medición y control de variables de proceso, reciben la denominación genérica de buses de campo. Un bus de campo es un sistema de transmisión de información (datos) que simplifica enormemente la instalación y operación de máquinas y equipamientos industriales utilizados en procesos de producción. El objetivo de un bus de campo es sustituir las conexiones punto a punto entre los elementos de campo y el equipo de control a través del tradicional lazo de corriente de 4-20mA o 0 a 10V DC, según corresponda. Generalmente son redes digitales, bidireccionales, multipunto, montadas sobre un bus serie, que conectan dispositivos de campo como PLCs, transductores, actuadores, sensores y equipos de supervisión. Varios grupos han intentado generar e imponer una norma que permita la integración de equipos de distintos proveedores. Sin embargo, hasta la fecha no existe un bus de campo universal. Los buses de campo con mayor presencia en el área de control y automatización de procesos son:

HART (HighwayAddressable-RemoteTransdu-cer): Agrupa la información digital sobre la señal analógica típica de 4 a 20 mA DC. La señal digital usa dos frecuencias individuales de 1200 y 2200 Hz, que representan los dígitos 1 y 0 respectivamente, y que en conjunto forman una onda sinusoidal que se superpone al lazo de corriente de 420 mA . PROFIBUS (Process Field Bus): Norma internacional de bus de campo de alta velocidad para control de procesos normalizada en Europa por EN 50170 FOUNDATION FIELDBUS (FF): Es un protocolo de comunicación digital para redes industriales, específicamente utilizado en aplicaciones de control distribuido. Puede comunicar grandes volúmenes de información, ideal para aplicaciones con varios lazos complejos de control de procesos y automatización. Está orientado principalmente a la interconexión de dispositivos en industrias de proceso continuo. Los dispositivos de campo son alimentados a través del bus Fieldbus cuando la potencia requerida para el funcionamiento lo permite.

Procesos a automatizar

Operaciones manuales  automáticas Máquinas semiautomáticas automáticas Producción rígida producción flexible

Ventajas  Permite aumentar la producción y adaptarla a la demanda  Disminuye el coste del producto  Consigue mejorar la calidad del producto y mantenerla constante  Mejora la gestión de la empresa  Disminuye de la mano de obra necesaria  Hace más flexible el uso de la herramienta

Inconvenientes  Incremento del paro en la sociedad  Incremento de la energía consumida por producto  Repercusión de la inversión en el coste del producto 

Exigencia de mayor nivel de conocimientos de los operari

Tecnologías de la automatización  Mecánica: herramientas, mecanismos, maquinas, elementos de transporte  Eléctrica: automatismos eléctricos, motores eléctricos de c.c. y c.a., cableados– fuerza –mando, aparillajes eléctricos  Electrónica: controladores analógicos, sensores, preaccionadores, drivers, accionamientos, comunicaciones, telemando-telemetría, comunicación inalámbrica  Neumática – electro-neumática: cilindros neumáticos, válvulas neumáticas y electro-neumáticas, automatismos neumáticos  Hidráulica y electro-hidráulica: cilindros hidráulicos, válvulas hidráulicas y electro-hidráulicas, automatismos hidráulicos  Control e Informática Industrial: controladores de procesos, control por computador, embedded control, autómatas programables, visión artificial, robótica, mecatrónica, células – fabricación flexible – mecanizado – montaje, control numérico, CAD-CAM, CIM, redes y buses – comunicaciones

Automatización Industrial Integral de maquinaria para la mejora de la productividad Mediante la adopción de la automatización electromecánica y sistemas de automatización industrial integral de su industria conseguirá una mejora sustancial de todos sus procesos productivos siendo mucho más competitivo. Hoy en día es posible automatizar prácticamente cualquier proceso productivo industrial mediante el diseño y la implementación de automatismos, robots (robótica), sistemas de control servo, PLC's y cualquier otro elemento necesario para conseguir una repetibilidad de un proceso con tiempos de ciclo muy inferiores a los que se conseguirían de una forma manual o semiautomática. El objetivo es muy claro: optimizar y rentabilizar cualquier proceso industrial. Las alternativas para la automatización ya sea integral o parcial de su industria son ilimitadas: Automatización de maquinaria industrial Automatización industrial de maquinaria a medida Automatización general de procesos industriales Automatización mecánica Automatización industrial y control Ingeniería de automatización Sistemas de automatizado robotizados

Sistemas de automatización de procesos industriales Sin lugar a dudas puede automatizar cualquier parte de su proceso productivo aplicando la tecnología adecuada dotada de sistemas de automatización mecánica de maquinaria y así conseguir una reducción de costes de producción en su industria mejorando sustancialmente sus procesos industriales. Son numerosas las empresas que comercializan con sistemas de automatización para el control industrial de distintos artículos y productos, en fabricantes de maquinaria industrial le pondremos en contacto con la empresa más indicada para su necesidad de automatización industrial de máquinas que le ofrecerá entre otras cosas servicios de: Sistemas de automatización en general Automatización para control industrial Automatización del control de calidad Automatización industrial de manipulación de piezas, artículos y productos Automatización industrial de fabricación de piezas, artículos y productos Automatizar procesos productivos en general Automatización de procesos industriales Automatización mecánica Diseño y fabricación propia de maquinaria a medida Ingeniería de automatización Automatización industrial de artículos y productos Empresas con servicios de automatización industrial Fabricantes de automatismos

CONCLUSIÓN La automatización se ha visto en gran parte como una mejora para el ámbito industrial, ya que ofrece muchas ventajas a las empresas que la aplica en sus procesos buscando economizar la mano de obra, materiales y energía, además resguarda la vida humana al realizar acciones peligrosas para evitar heridas o muerte en el trabajo por causa de un descuido. Cuando se minimiza la intervención humana en los procesos se provocan menos fallos, es por ello que son muchas las empresas que se han empezado a unir en la automatización de la mayoría de sus actividades desempeñadas, para así poder satisfacer la demanda que tienen en el mercado con más eficacia y rapidez en sus procesos de producción.

BIBLIOGRAFÍA GARCÍA, A. (2005). El control automático en la industria. [Libro en línea]. Cuenca: Ediciones de la Universidad de La Mancha. Disponible en:http://books.google.co.ve/books?id=MzLgX4uMO0C&printsec=frontcover#v=onepage&q&f=false . [2014, 27 de septiembre]. GARCÍA, E. (1999). Automatización de procesos industriales: robótica y automática. [Libro en línea]. Disponible en:http://books.google.co.ve/books?id=TVM-1QoZmuAC&printsec=frontcover. [2014, 27 de septiembre]. ROBLES, A. (2005). Introducción a la automatización de procesos. [Documento en línea]. Oviedo: Universidad de Oviedo. Disponible en: http://www.google.co.ve/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=5&cad=rja&uact=8&ved=0CDoQFjA E&url=http%3A%2F%2Fwww.isa.uniovi.es%2F~arobles%2Fra2%2Fpdf%2Ft1intro.pdf&ei=iggqVK6CKpHis ASrq4KQBQ&usg=AFQjCNEZckGrkBY6Ef8Qmf4uoi0FfsxdoA&sig2=Eab0FhAYKXpaC_X5M0xysA&bvm=bv.7 6477589,d.cWc. [2014, 27 de septiembre]. SC.EHU (2001). La Automatización. [Documento en línea] Disponilble en: http://www.sc.ehu.es/sbweb/webcentro/automatica/WebCQMH1/PAGINA%20PRINCIPAL/Automatizacion/ Automatizacion.htm[2014, 28 de septiembre]. TORRES, F. (2011). Introducción a la automatización y el control. [Documento en línea]. Alicante: Universitat d’ Alacant. Disponilble en: http://www.google.co.ve/url?sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=4&cad=rja&uact=8&ved=0CDMQFj AD&url=http%3A%2F%2Frua.ua.es%2Fdspace%2Fbitstream%2F10045%2F18432%2F1%2FTema%2520 1_Introduccion.pdf&ei=iggqVK6CKpHisASrq4KQBQ&usg=AFQjCNE5pP6KEyc_EY0O0exWZmcDEpIQiw&sig2 =7sz0LWiK-sbgG7vj3i1aEw&bvm=bv.76477589,d.cWc. [2014, 28 de septiembre].

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