Bienbenidos

Espero que este blog sea de su agrado y comprendan facilmente la Historia de la Automatizacion



viernes, 12 de marzo de 2010

HISTORIA DE LA AUTOMATIZACION

Las primeras máquinas simples que sustituían una forma de esfuerzo en otra forma que fueran manejadas por el ser humano, tal como levantar un peso pesado con sistema de poleas o con una palanca. Posteriormente las máquinas fueron capaces de sustituir formas naturales de energía renovable, tales como el viento, mareas, o un flujo de agua por energía humana.
Los botes a vela sustituyeron a los botes de remos. Todavía después, algunas formas de automatización fueron controlados por mecanismos de relojería o dispositivos similares utilizando algunas formas de fuentes de poder artificiales -algún resorte, un flujo canalizado de agua o vapor para producir acciones simples y repetitivas, tal como figuras en movimiento, creación de música, o juegos. Dichos dispositivos caracterizaban a figuras humanas, fueron conocidos como autómatas y datan posiblemente desde 300 AC.
En 1801, la patente de un telar automático utilizando tarjetas perforadas fue dada a Joseph Marie Jacquard, quien revolucionó la industria del textil.
La parte más visible de la automatización actual puede ser la
robótica industrial. Algunas ventajas son repetitividad, control de calidad más estrecho, mayor eficiencia, integración con sistemas empresariales, incremento de productividad y reducción de trabajo. Algunas desventajas son requerimientos de un gran capital, decremento severo en la flexibilidad, y un incremento en la dependencia del mantenimiento y reparación. Por ejemplo, Japón ha tenido necesidad de retirar muchos de sus robots industriales cuando encontraron que eran incapaces de adaptarse a los cambios dramáticos de los requerimientos de producción y no eran capaces de justificar sus altos costos iniciales.
Para mediados del siglo 20, la automatización había existido por muchos años en una escala pequeña, utilizando mecanismos simples para automatizar tareas sencillas de manufactura. Sin embargo el concepto solamente llego a ser realmente práctico con la adición (y evolución) de las computadoras digitales, cuya flexibilidad permitió manejar cualquier clase de tarea. Las computadoras digitales con la combinación requerida de velocidad, poder de computo, precio y tamaño empezaron a aparecer en la década de 1960s. Antes de ese tiempo, las computadoras industriales era exclusivamente computadoras analógicas y computadoras híbridas. Desde entonces las computadoras digitales tomaron el control de la mayoría de las tareas simples, repetitivas, tareas semiespecializadas y especializadas, con algunas excepciones notables en la producción e inspección de alimentos. Como un famoso dicho anonimo dice, "para muchas y muy cambiantes tareas, es difícil remplazar al ser humano, quienes son fácilmente vueltos a entrenar dentro de un amplio rango de tareas, más aún, son producidos a bajo costo por personal sin entrenamiento."
SISTEMAS DE PRODUCCION ARTESANALES
El origen se remonta a los años 1750, cuando surge la revolución industrial.1745: máquinas de tejido controladas por tarjetas perforadas.1817-1870: máquinas especiales para corte de metal.1863: primer piano automático, inventado por M. Fourneaux.1856-1890: Sir Joseph Whitworth enfatiza la necesidad de piezas intercambiables.1870: primer torno automático, inventado por Christopher Spencer.1940: surgen los controles hidráulicos, pneumáticos y electrónicos para máquinas de corte automáticas.1945-1948: John Parsons comienza investigación sobre control numérico.1960-1972: Se desarrollan técnicas de control numérico directo y manufactura computadorizada.
SISTEMAS MODERNOS DE PRODUCCION
Existen muchos trabajos donde no existe riesgo inmediato de la automatización. Ningún dispositivo ha sido inventado que pueda competir contra el ojo humano para la precisión y certeza en muchas tareas; tampoco el oído humano. El más inútil de los seres humanos puede identificar y distinguir mayor cantidad de escencias que cualquier dispositivo automático. Las habilidades para el patrón de reconocimiento humano, reconocimiento de lenguaje y producción de lenguaje se encuentran más allá de cualquier expectativa de los ingenieros de automatización.
Las computadoras especializadas, referidas como
Controlador lógico programable, son utilizadas frecuentemente para sincronizar el flujo de entradas de sensores y eventos con el flujo de salidas a los actuadores y eventos. Esto conduce para controlar acciones precisas que permitan un control estrecho de cualquier proceso industrial. (Se temía que estos dispositivos fueran vulnerables al error del año 2000, con consecuencias catastróficas, ya que son tan comunes dentro del mundo de la industria).
Las interfaces Hombre-Máquina (HMI) o interfaces Hombre-Computadora (CHI), formalmente conocidas como interfaces Hombre-Máquina, son comúnmente empleadas para comunicarse con los PLCs y otras computadoras, para labores tales como introducir y monitorear temperaturas o presiones para controles automáticos o respuesta a mensajes de alarma. El personal de servicio que monitorea y controla estas interfaces son conocidos como ingenieros de estación.
Otra forma de automatización que involucra computadoras es la prueba de automatización, donde las computadoras controlan un equipo de prueba automático que es programado para simular seres humanos que prueban manualmente una aplicación. Esto es acompañado por lo general de herramientas automáticas para generar instrucciones especiales (escritas como programas de computadora) que direccionan al equipo automático en prueba en la dirección exacta para terminar las pruebas.
REVOLUCION INDUSTRIAL
El cambio que se produce en la Historia Moderna de Europa por el cual se desencadena el paso desde una economía agraria y artesana a otra dominada por la industria y la mecanización es lo que denominamos Revolución Industrial.En la segunda mitad del siglo XVIII, en Inglaterra se detecta una transformación profunda en los sistemas de trabajo y de la estructura de la sociedad. Es el resultado de un crecimiento y de unos cambios que se han venido produciendo durante los últimos cien años; no es una revolución repentina, sino lenta e imparable. Se pasa del viejo mundo rural al de las ciudades, del trabajo manual al de la máquina. Los campesinos abandonan los campos y se trasladan a las ciudades; surge una nueva clase de profesionales. Algunos de los rasgos que han considerado definitorios de la revolución industrial se encuentra en el montaje de factorías, el uso de la fuerza motriz... además de los cambios que trajo: se pasa de un taller con varios operarios a grandes fábricas, de la pequeña villa de varias docenas de vecinos a la metrópoli de centenas de miles de habitantes.Esta revolución viene a ser un proceso de cambio constante y crecimiento continuo donde intervienen varios factores: las invenciones técnicas ( tecnología) y descubrimientos teóricos, capitales y transformaciones sociales ( economía), revolución de la agricultura y al ascenso de la demografía. Estos factores se combinan y potencian entre sí, no se puede decir que exista uno que sea desencadenante.Las enormes transformaciones económicas que conocerá Europa (comenzando estos cambios Gran Bretaña) a partir del siglo XVIII modificarán en gran medida un conjunto de instituciones políticas, sociales y económicas vigentes en muchos países desde al menos el siglo XVI que suelen denominarse como El Antiguo Régimen. El nombre fue utilizado por primera vez por dirigentes de la Revolución Francesa en un sentido crítico: los revolucionarios pretendían terminar con todo lo que constituía ese Antiguo Régimen. Aquí nos ocuparemos fundamentalmente de los aspectos económicos, aunque dando también las claves básicas para comprender las instituciones políticas y sociales de esta época.

ESTRUCTURA Y COMPONENTES DE UN SISTEMA AUTOMATIZADO



SISTEMA DE CONTROL DE LAZO ABIERTO



Es aquel sistema en que solo actúa el proceso sobre la señal de entrada y da como resultado una señal de salida independiente. Estos sistemas se caracterizan por:
Sencillos y de fácil conceptos.
Nada asegura su estabilidad ante una perturbación.
La salida no se compara con la entrada.
Es afectado por las perturbaciones.
La precisión depende de la previa calibración del sistema.


SISTEMA DE CONTROL DE LAZO CERRADO

Son los sistemas en los que la acción de control está en función de la señal de salida. Sus características son:Complejos, pero amplios de parámetros.La salida se compara con la entrada y la afecta para el control del sistema.Estos sistemas se caracterizan por su propiedad de retroalimentación.Más estable a perturbaciones y variaciones internas.Un ejemplo de un sistema de control de lazo cerrado sería el termotanque de agua que utilizamos para bañarnos.

SISTEMA DE CONTROL MANUAL

El control manual abarca conmutar y regular individualmente los circuitos eléctricos; el número de las combinaciones conmutables aumenta considerablemente, de acuerdo con el número de circuitos.Teniéndose circuitos eléctricos regulables, son muchas las situaciones de iluminación posibles.Dónde está la diferencia con respecto al control de luz programable: Si la conmutación y la regulación se efectúan a mano, las combinaciones y los estados prácticamente dejan de ser reproducibles.

SISTEMAS DE CONTROL AUTOMATICO

Los sistemas de control automático son objetos o sistemas que, al recibir una señal de entrada, realizan alguna función de forma automática sin la intervención de las personas. El desarrollo de los sistemas de control automáticos ha supuesto que los objetos de consumo posean una autonomía tal que funcionan prácticamente sin intervención de las personas, no solo en la industria, sino también, y de forma más acusada, en el hogar. Así, aparatos como microondas, frigoríficos, sistemas de calefacción y aire acondicionado, alarmas antirrobo, ordenadores, etc., son aparatos que usamos habitualmente, mejorando la calidad de vida de las personas y realizando funciones de forma automático.


EQUIPOS Y HERRAMIENTAS PARA AUTOMATIZAR

DISPOSITIVOS DE ENTRADA

Son aquellos que sirven para introducir datos a la computadora para su proceso. Los datos se leen de los dispositivos de entrada y se almacenan en la memoria central o interna. Los dispositivos de entrada convierten la información en señales eléctricas que se almacenan en la memoria central.
SENSOR

Un sensor es un dispositivo capaz de transformar magnitudes físicas o químicas, llamadas variables de instrumentación, en magnitudes eléctricas. Las variables de instrumentación dependen del tipo de sensor y pueden ser por ejemplo temperatura, intensidad luminosa, distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza, torsión, humedad,
pH, etc. Una magnitud eléctrica obtenida puede ser una resistencia eléctrica (como en una RTD), una capacidad eléctrica (como en un sensor de humedad), una tension eléctrica (como en un termopar), una corriente eléctrica (como un fototransistor), etc.

TRANSMISOR

Instrumentos que convierten la salida del sensor en una señal suficientemente fuerte como para transmitirla al controlador o a otro aparato receptor, las señales de salida pueden ser neumaticas, electricas o digitales.

DISPOSITIVOS DE SALIDA

ACTUADORES

Se denominan actuadores a aquellos elementos que pueden provocar un efecto sobre un proceso automatizado. Los actuadores son dispositivos capaces de generar una fuerza a partir de líquidos, de energía eléctrica y gaseosa. El actuador recibe la orden de un regulador o controlador y da una salida necesaria para activar a un elemento final de control como lo son las válvulas.

Existen tres tipos de actuadores:
*Hidráulicos
*Neumáticos
*Eléctricos


CONTROLADOR


Un controlador de dispositivo (llamado normalmente controlador, o, en inglés, driver) es un programa informático que permite al sistema operativo interactuar con un periférico, haciendo una abstracción del hardware y proporcionando una interfaz -posiblemente estandarizada- para usarlo. Se puede esquematizar como un manual de instrucciones que le indica cómo debe controlar y comunicarse con un dispositivo en particular. Por tanto, es una pieza esencial, sin la cual no se podría usar el hardware.

Comparan la variable fisica a controlar con un valor deseado y ejercen una accion correctiva de acuerdo a la desviacion. El tipo de señal de salida de un controlador es estandar como el transmisor. En la industria se tiene una gran variedad de controladores como los PID, los digitales y los inteligentes basados en tecnicas como la logica difusa y las redes neuronales.


REGULADOR
Un regulador es un dispositivo electrónico creado para obtener un valor de salida deseado en base al nivel de entrada, ya sea mecánico o eléctrico.Este consiste en fijar el valor de la tensión de salida, siendo esta típicamente de 9, 12, 15 o 18 V, en función de la entrada y las condiciones de la pista. Por lo general es un elemento de bajada y con una disipación de calor proporcional. Un ejemplo mecánico es una llave de agua donde se regula el flujo de agua que sale por ella.Un regulador eléctrico puede pensarse en el alternador de un coche, para cargar la batería eléctrica, o en un cargador de un aparato donde la entrada es la línea eléctrica y un transformador, y obtenemos a la salida el voltaje requerido por el aparato.Los reguladores son de dos tipos, fijos y ajustables, de esta forma se puede tener cualquier gama de tensiones con un bajo coste.En sistemas de control se requieren valores fijos con precisión de los niveles milesimales en los cuales los reguladores desempeñan un papel muy importante.

DISPOSITIVOS PARA INTERFAZ DE USUARIO

Las interfaces básicas de usuario son aquellas que incluyen cosas como menús, ventanas,
teclado, ratón, los "beeps" y algunos otros sonidos que la computadora hace, en general, todos aquellos canales por los cuales se permite la comunicación entre el hombre y la computadora.
La idea fundamental en el
concepto de interfaz es el de mediación, entre hombre y máquina. La interfaz es lo que "media", lo que facilita la comunicación, la interacción, entre dos sistemas de diferente naturaleza, típicamente el ser humano y una máquina como el computador. Esto implica, además, que se trata de un sistema de traducción, ya que los dos "hablan" lenguajes diferentes: verbo-icónico en el caso del hombre y binario en el caso del procesador electrónico.
De una manera más técnica se define a Interfaz de usuario, como conjunto de componentes empleados por los usuarios para comunicarse con las
computadoras. El usuario dirige el funcionamiento de la máquina mediante instrucciones, denominadas genéricamente entradas.
LOS DISPOSITIVOS DE INTERFAZ DE POTENCIA

Las interfaces de potencia son dispositivos intermedios entre nuestro microcontrolador y aquellos aparatos que requieran cantidades de corriente mayores a los que pueden manejar nuestro microcontrolador (por lo general estamos hablando de 40 miliamperios como máximo por pin), motores de paso, motores DC, servomotores, lamparas incandescentes, reflectores, grupos de leds son ejemplos de dispositivos que podriamos a llegar a controlar desde el microcontrolador a través de las interfaces de potencia, es un grave error tratar de conectarlos directamente a los pines del microcontrolador. Nos valdremos de transistores, reles, puentes-H o interfaces eléctronicas de control, para construir nuestras interfaces de potencia.

NIVELES DE AUTOMATIZACION


PIRAMIDE CIM (Computer Integrated Manufacturing)


La incorporación al entorno industrial de los Avances Tecnológicos proporciona: Aumento de la productividad, aumento de la calidad del producto, disminución del tiempo de respuesta a cambios del mercado, reducción significativa de costos, por lo tanto las redes de comunicación permiten:
- Medio para la incorporación de la última tecnología a la industria.
- Integración completa del proceso productivo (desde el operario a los gestores y clientes).
- Reducción del tiempo de puesta en funcionamiento (40 % menos de cableado).
- Reducción de costos por modificación del sistema productivo.
- Automatización más Robusta y Controlable.

Nivel de Acción / Sensado (nivel de célula): También llamado nivel de 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 (nivel de campo): 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 (nivel de planta): 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 (nivel de fábrica): 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 el se emplean PCs, estaciones de trabajo y servidores de distinta índole.

PROCESOS INDUSTRIALES DE MANUFACTURA


TRANSFORMACION DE LAS MATERIAS PRIMAS
En todo proceso de transformación de la materia prima, en producto elaborado, aquella pierde peso, por lo que se generan residuos. Cuanto más peso se pierda más residuos se generan, pero también más importancia tendrá la ubicación de la materia prima en la localización de la industria, puesto que el coste del transporte de la mercancía, para la misma distancia, aumenta con el volumen. Sin embargo, hay excepciones, como en el caso de que el producto elaborado sea muy frágil o necesite medios de transporte muy especializados, y por lo tanto más caros. Por otra parte, es raro el producto elaborado que utiliza una sola materia prima. En este caso será más importante el recurso que más peso pierda en el proceso de elaboración.Algunas industrias utilizan como materia prima productos elaborados por otras fábricas y su pauta de localización está en función de la ubicación de esas otras factorías, sobre todo si están instaladas antes que ella.Pero además, muchas compañías se instalan allí donde ya hay otras industrias; en busca de las economías de aglomeración que generan los servicios conjuntos de las empresas. La cercanía a una zona industrial se busca para conseguir estas economías de aglomeración.Uno de los fenómenos más llamativos de la actividad industrial es la contaminación que produce. La materia prima perdida en el proceso de elaboración se introduce en el medio de manera masiva, por encima de las posibilidades que tiene la naturaleza de recuperarse, generando, así, la contaminación. Por otro lado, el ritmo de consumo de los recursos naturales también puede ser un problema, ya que un uso mayor a su umbral de renovación lleva, inexorablemente, al agotamiento del recurso, y por consiguiente, al cierre de la industria por falta de materia prima que transformar.
Manufactura Industrial:

El sector de manufactura industrial provee los equipos y bienes de capital encontrados en las plantas de producción alrededor del mundo. Sus productos ayudan a las empresas manufactureras de todo tamaño a hacer más con menos. Más poder con menos huella. Más control con menos mano de obra. Más producción con menos costo.El sector de manufactura industrial es amplio y diverso, pero muchos jugadores enfrentan retos similares. Costos incrementales por petróleo, gas natural, acero y cobre están apretando los márgenes, a menos que sean contrarestados con incrementos en cargos y precios. Clientes reacios a invertir en nuevos equipos ha intensificado la importancia del servicio post-venta. Para resaltar las líneas de producto críticas o expandir el cubrimiento geográfico, algunos jugadores están buscando candidatos de adquisición, mientras otros están buscando desinvertir en unidades de bajo rendimiento. Impuestos locales y nacionales, generalmente administrados a través de múltiples territorios, están bajo revisión y constante cambio. Un llamado de responsabilidad corporativa ha motivado regulación alrededor de controles internos y certificaciones de la gerencia. Un tema compartido en el sector es la necesidad de obtener mas de las inversiones en Tecnología y Personas.

La fabricación moderna incluye todos los procesos intermedios requeridos para la producción y la integración de los componentes de un producto. El sector industrial está estrechamente relacionado con la ingeniería y el
diseño industrial.
El proceso puede ser manual (origen del término) o con la utilización de
máquinas. Para obtener mayor volumen de producción es aplicada la técnica de la división del trabajo, donde cada trabajador ejecuta sólo una pequeña porción de la tarea. Así, se especializa y economiza movimientos, lo que va a repercutir en una mayor velocidad de producción.

FASES DEL PROCESOS DE MANUFACTURA
1. Almacenamiento
2. Transporte
3. Mecanizado
4. Transformación de materias primas
5. Acabados
6. Ensamble
7. Pruebas de línea
8. Empaque
PROCESOS INDUSTRIALES DE MANUFACTURA
-MARROQUINERIA
-JOYERIA
-CONFECCIONES(MODISTERIA)
-EBANISTERIA
-CARPINTERIA
-GUADUA
-METALISTERIA

PROCESOS INDUSTRIALES DE MANOFACTURA

TRANSFORMACION DE LAS MATERIAS PRIMAS
En todo proceso de transformación de la materia prima, en producto elaborado, aquella pierde peso, por lo que se generan residuos. Cuanto más peso se pierda más residuos se generan, pero también más importancia tendrá la ubicación de la materia prima en la localización de la industria, puesto que el coste del transporte de la mercancía, para la misma distancia, aumenta con el volumen. Sin embargo, hay excepciones, como en el caso de que el producto elaborado sea muy frágil o necesite medios de transporte muy especializados, y por lo tanto más caros. Por otra parte, es raro el producto elaborado que utiliza una sola materia prima. En este caso será más importante el recurso que más peso pierda en el proceso de elaboración.Algunas industrias utilizan como materia prima productos elaborados por otras fábricas y su pauta de localización está en función de la ubicación de esas otras factorías, sobre todo si están instaladas antes que ella.Pero además, muchas compañías se instalan allí donde ya hay otras industrias; en busca de las economías de aglomeración que generan los servicios conjuntos de las empresas. La cercanía a una zona industrial se busca para conseguir estas economías de aglomeración.Uno de los fenómenos más llamativos de la actividad industrial es la contaminación que produce. La materia prima perdida en el proceso de elaboración se introduce en el medio de manera masiva, por encima de las posibilidades que tiene la naturaleza de recuperarse, generando, así, la contaminación. Por otro lado, el ritmo de consumo de los recursos naturales también puede ser un problema, ya que un uso mayor a su umbral de renovación lleva, inexorablemente, al agotamiento del recurso, y por consiguiente, al cierre de la industria por falta de materia prima que transformar.
FASES DEL PROCESOS DE MANUFACTURA

*Procesos de manufactura La forma en que se producen las partes
*Procesos de conformado
*Procesos de ensamble
*Procesos de acabado
*Procesos diversos
*Procesos de fundición y colado
*Procesos de formado
*Procesos de unión con adhesivos
*Procesos de remoción de materiales
*Procesos de soldadura
*Procesos de sujeción mecánica
*Procesos de limpieza
*Procesos de revestimiento
*Procesos diversos
*Procesos de tratamiento térmico
*Control de calidad
PROCESOS INDUSTRIALES DE MANUFACTURA
*Marroquineria
*Joyeria
*Evanisteria
*Carpinteria
*Metalisteria

EJEMPLO DE UN SISTEMA AUTOMATIZADO

http://www.psa-peugeot-citroen.com/es/psa_grupo/visite/parent.swf