Automatización Industrial: Componentes, Sistemas y Mantenimiento

1. Conexión de Dispositivos a la Entrada del PLC

A la entrada de un PLC (Controlador Lógico Programable) se conectan:

• Sensores: Dispositivos que detectan variables físicas como temperatura, posición (final de carrera), proximidad, luz (ópticos) y presión.
• Elementos de Mando: Dispositivos que permiten la interacción humana, como pulsadores, interruptores, selectores y potenciómetros.

2. Diferencias entre Sensores de Presencia y de Posición

Los detectores de posición miden la distancia entre el sensor y un objeto, proporcionando una señal analógica que varía en función de dicha distancia. En cambio, los detectores de presencia solo indican si un objeto está presente o no, emitiendo una señal digital (encendido/apagado).

3. Cadena de Sensores: Inductivos y Capacitivos

En una cadena de automatización, se pueden encontrar sensores inductivos (detectan metales) y sensores capacitivos (detectan cualquier material).

4. Preactuadores: Amplificación y Control

Los preactuadores son elementos intermedios que amplifican la señal de control proveniente del sistema de mando (como un PLC) y la adaptan a la potencia requerida por el actuador final. Actúan como un puente entre el sistema de control y los actuadores de potencia, permitiendo su correcta activación y control.

5. Módulos de un Autómata Programable (PLC)

Un autómata programable se compone de los siguientes módulos:

• Fuente de alimentación: Proporciona la energía eléctrica necesaria.
• CPU (Unidad Central de Procesamiento): Ejecuta el programa y controla el sistema.
• Módulo de entrada: Recibe señales de los sensores y elementos de mando.
• Módulo de salida: Envía señales a los actuadores.
• Terminal de programación: Permite programar y configurar el PLC.
• Periféricos: Dispositivos adicionales como módulos de comunicación, etc.

6. GRAFCET: Diagrama de Control de Etapas y Transiciones

GRAFCET (Gráfico Funcional de Control de Etapas y Transiciones) es un lenguaje gráfico para la programación de autómatas. Se representa mediante un diagrama con etapas (cuadrados), transiciones (líneas con condiciones) y acciones asociadas a las etapas.

7. Buses de Campo: Comunicación Industrial

Un bus de campo es un sistema de comunicación digital que interconecta dispositivos en un entorno industrial, simplificando la instalación y operación de máquinas y equipos.

Ventajas

• Bajo coste de instalación y cableado.
• Funcionamiento fiable en ambientes hostiles.
• Flexibilidad en la configuración de la red.

Desventajas

• Requiere un estudio previo para identificar procesos autónomos y diseñar la interconexión.

8. Módulos de un Sistema SCADA

Un sistema SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) se compone de:

• Configuración: Define la estructura y parámetros del sistema.
• Interfaz gráfica del operador: Permite la visualización y control del proceso.
• Módulo de proceso: Gestiona la visualización, operación y mando.
• Gestión y archivo de datos: Almacena y procesa la información.
• Comunicaciones: Interconecta los diferentes componentes del sistema.

9. Mantenimiento Correctivo y Preventivo

El mantenimiento correctivo se realiza para solucionar fallos o averías que se presentan en el proceso. El mantenimiento preventivo, en cambio, es un mantenimiento programado que busca prevenir fallos, sustituir componentes desgastados y minimizar el riesgo de averías.

10. Componentes de un Robot Industrial

• Sistema de control: Cerebro del robot, ejecuta el programa.
• Conjunto mecánico: Estructura física, brazos, articulaciones.
• Software de configuración y programación: Permite programar el robot.
• Herramientas y accionamientos: Pinzas, soldadores, etc.
• Entorno: Sensores, actuadores, sistemas de seguridad.

11. Criterios para la Elección de un Robot Industrial

La elección de un robot industrial depende de la aplicación:

• Manipulación para desplazamientos de piezas.
• Manipulación para ensamblaje.
• Aplicación de pinturas.
• Aplicación de adhesivos.
• Soldadura por puntos o cordón.
• Corte por láser o plasma.
• Robots colaborativos (trabajo conjunto con humanos).
• Transporte.
• Mecanizado.

12. Tipos de Actuadores en Robótica

Neumáticos

• Fuente de energía: Aire comprimido.
• Componentes: Cilindros, pistones.
• Ventajas: Económicos, rápidos, sencillos.
• Desventajas: Requieren instalación especial, ruidosos, control de posición complejo.

Hidráulicos

• Fuente de energía: Aceite mineral.
• Componentes: Cilindros, motores de paletas.
• Ventajas: Alta capacidad de carga, estabilidad, autolubricantes.
• Desventajas: Mantenimiento complejo, instalación especial, precio elevado.

Eléctricos

• Fuente de energía: Corriente eléctrica.
• Componentes: Motores paso a paso, servomotores.
• Ventajas: Fiables, precisos, fácil control.
• Desventajas: Potencia limitada.

13. Pirámide de la Automatización

La pirámide de la automatización representa los diferentes niveles de control en una planta industrial:

• Nivel de gestión: Estaciones de trabajo, aplicaciones en red, supervisión.
• Nivel de control: PCs y PLCs.
• Nivel de campo y proceso: Controladores, transmisores.
• Nivel de E/S (Entrada/Salida): Actuadores y sensores.