Automatització Industrial: Conceptes Clau i Sistemes

Conceptes Fonamentals d'Automatització

Què és un Autòmat? Definició i Exemples

Un autòmat és un robot o màquina dissenyada per realitzar tasques de manera autònoma. Es caracteritza per la seva excel·lència en l'execució de processos repetitius o complexos. Exemples comuns inclouen ascensors i parquímetres.

Automatització: Productivitat i Qualitat

L'automatització és el procés d'implementar sistemes que funcionen amb mínima o nul·la intervenció humana. Serveix per:

• Augmentar la productivitat.
• Millorar la qualitat dels productes o serveis.
• Incrementar la confiança en els processos.
• Millorar l'eficiència operativa.
• Donar més velocitat al procés de mecanització.
• Proporcionar més flexibilitat als sistemes.

Un bon procés d'automatització aporta beneficis significatius a qualsevol sector.

PLC: Controlador Lògic Programable

Un PLC (Programmable Logic Controller) és un controlador lògic programable. És un equip elèctric o electrònic dissenyat específicament per controlar processos seqüencials o combinacionals en entorns industrials.

Automatitzar: Reducció de Riscos i Rol Humà

Automatitzar significa aconseguir que una màquina o procés funcioni o s'activi sense la intervenció directa de l'ésser humà. Això comporta una reducció de la presència humana en tasques perilloses o repetitives, disminuint així els riscos laborals.

Tot i que un autòmat no té la capacitat de raonar ni prendre decisions per si mateix, sempre hi ha una persona encarregada de supervisar-lo i assegurar-ne el correcte funcionament. L'operari s'encarregarà de:

• Supervisar el procés productiu.
• Supervisar el funcionament del sistema de control.
• Supervisar la correcció del funcionament general.

Components i Funcionament de l'Automatisme

Elements Clau: Captadors, Control i Activadors

El funcionament d'un automatisme es basa en la interacció de tres components principals:

Captadors

Permeten conèixer l'estat en què es troba el procés en un moment donat. Són els "sentits" del sistema.

Control

Proporciona a l'autòmat la seqüència lògica de desenvolupament de les accions. És el "cervell" que processa la informació dels captadors.

Activadors

Permeten modificar el comportament del procés, realitzant les accions físiques necessàries. Són els "músculs" del sistema.

Tipus de Sistemes de Control

Control en Anell Obert: Característiques i Exemples

En un sistema de control en anell obert, el senyal arriba a la unitat de control i després al preactivador, on es gestiona l'entrada de potència. D'aquí, la potència arriba a l'activador, que finalment realitza l'acció.

Exemples típics inclouen microones, forns i rentadores.

Característiques del Control en Anell Obert:

• El sistema no rep cap informació sobre l'evolució o les accions del procés un cop iniciat.
• La informació flueix en un sol sentit (unidireccional).

Control en Anell Tancat: Retroalimentació Essencial

El sistema de control en anell tancat és similar a l'anell obert, però amb una diferència crucial: els activadors incorporen sensors que proporcionen retroalimentació (feedback) al sistema de control.

Característiques del Control en Anell Tancat:

• El sistema coneix l'estat en què es troba el procés en tot moment.
• Modifica el seu comportament segons la informació que envien els sensors.
• Disposa de retroalimentació, permetent una major precisió i adaptabilitat.

Classificació d'Automatismes i Autòmats

Entrada i Sortida en Sistemes de Control

Entrada

És l'element que proporciona informació al sistema de control.

Sortida

És l'element que rebrà el senyal del sistema de control i que, per tant, canviarà d'estat o realitzarà una acció.

Autòmats Combinacionals: Lògica Directa

Els autòmats combinacionals són aquells en què les sortides depenen directament de les entrades. La seva funció es pot expressar com: sortides = f(entrades).

Procés a seguir per a Autòmats Combinacionals:

1. Identificar les entrades (I) i sortides (O) del sistema.
2. Obtenir la taula de veritat que descriu el comportament lògic.
3. Obtenir la fórmula matemàtica (utilitzant l'àlgebra de Boole).
4. Implementar la funció matemàtica en el nostre automatisme.

Autòmats Seqüencials: Processos Interns i GRAFCET

Els autòmats seqüencials són més complexos, ja que les seves sortides depenen no només de les entrades, sinó també de tots els processos interns o estats anteriors del sistema. La seva funció es pot expressar com: sortides = f(entrades, variables internes).

Procés a seguir per a Autòmats Seqüencials:

• Forma intuïtiva: Adequada per a sistemes amb poques entrades/sortides (I/O).
• Forma seqüencial: Recomanada per a sistemes amb moltes I/O, sovint utilitzant GRAFCET.

El GRAFCET (Graph for Functional Control Steps) és una eina gràfica que permet una descripció clara i estructurada del procés. Aquesta representació visual facilita la traducció del procés a funcions lògiques per a la seva implementació.