electricidad y electronica industrial..pptx

Esta presentacion nos ayuda en cuastion de la esducacion

1. ELECTRICIDAD INDUSTRIAL, TEMA 4 P royecto final.

2. 4.1 sensores eléctricos Un sensor eléctrico es un dispositivo que transforma una cantidad física (temperatura, posición, intensidad de la luz, etc.) en una cantidad eléctrica (a menudo un voltaje) que luego puede integrarse en una cadena de procesamiento de señales. Un sensor, también llamado detector, transductor o sonda, convierte los parámetros que no son eléctricos en información que se puede evaluar eléctricamente mediante tensiones y/o intensidades.

3. Tipo de sensores. Los sensores se dividen en sensores mecánicos y no mecánicos. El primer grupo incluye los de posición, inclinación, aproximación, vibración, fuerza y presión. Los sensores no mecánicos incluyen la temperatura y la luz sensores, sensores de campo magnético, sensores capacitivos, y sensores químicos. La transformación o conversión de la magnitud física en eléctrica suele ser de 3 tipos: - La conversión de una temperatura en un valor de resistencia eléctrica por medio de una resistencia térmica. - La conversión de una intensidad de luz en corriente eléctrica mediante un fotodiodo. La conversión de presión mecánica en carga eléctrica por medio de un cristal piezoeléctrico.

4. Sensor de temperatura/ sensor de presión. La presión es una fuerza por unidad de superficie y para su medida se precede bien a su comparación con otra fuerza conocida (manómetros de columna de liquido), o bien a la detección de su efecto sobre un elemento elástica. El flujo o corriente es el movimiento de fluidos por canales o conductos. El caudal es la cantidad de material , en peso o volumen, que circula por unidad de tiempo En este caso, la corriente se hace circular por el propio elemento que se calienta por efecto Joule hasta que se alcanza una temperatura tal que se ejerce una fuerza mecánica sobre un dispositivo que interrumpe el paso de la corriente. El principal inconveniente de estos sensores es que su respuesta es lenta pues tienen mucha masa.

5. S ensores de precion/ fuerza y par. Los posibles métodos para medir una fuerza son compararla con otra conocida (balanzas), o medir el efecto sobre un elemento elástico. Al aplicar una fuerza a un elemento elástica inmóvil, este se deforma hasta que las tensiones generadas por la deformación igualan las debidas al esfuerzo aplicado. El resultado es un cambia en las dimensiones del elemento elástica que con una forma adecuada puede hacerse proporcional a la fuerza. Un primer método para detectar el nivel se basa en emplear un flotador con una polea y un contrapeso. El Angulo girado por la polea es proporcional al nivel del liquido y abre y/o cierra un contacto eléctrico ( intertruptor )

6. S ensores eléctricos resistivos. Los sensores basados en la variación de la resistencia eléctrica de un elemento son los sensores electrónicos mas utilizados. Se debe a que son muchas las magnitudes de medida que afectan al valor de la resistencia por lo que ofrecen una solución valida para muchos problemas.

7. Un transistor es un dispositivo que regula el flujo de corriente o de tensión sobre un circuito actuando como un interruptor y/o amplificador. T ranformador electrico

8. Funcionamiento y Funciones Del Transistor 01

9. Funcionamiento y Funciones Del Transistor En la imagen de más abajo vemos a la izquierda un transistor real y a la derecha el símbolo usado en los circuitos electrónicos. Fíjate que siempre tienen 3 patillas y se llaman emisor, base y colector. Es muy importante saber identificar bien las 3 patillas a la hora de conectarlo. En el caso de la figura, la 1 sería el emisor, la 2 el colector y la 3 la base. En los catálogos puedes encontrar esta información, y si no tienes acceso al catálogo del transistor, sabiendo el tipo que viene marcado sobre el propio transistor . or cada patilla podemos tener una corriente, a las que llamaremos: Ib o IB = la corriente o intensidad por la base Ic o IC = corriente o intensidad por el colector Ie o IE = corriente o intensidad por el emisor

10. Funcionamiento El funcionamiento del transistor es muy sencillo: Si no hay corriente de base Ib , no hay corriente entre el colector y el emisor ( Ic -e). Cuando le llega una corriente muy pequeña por la base Ib , tenemos una corriente entre el colector y el emisor ( Ic -e) que será mayor que la Ib. Podemos considerar la Ib como una corriente de entrada y la Ic -e como una de salida, entonces, cuando le llega una corriente muy pequeña de entrada por la base, obtenemos una corriente mucho mayor de salida (entre colector y emisor).

11. Funciona como un elemento Amplificador de señales. Le llega una señal pequeña, intensidad de base ( Ib ) que se convierte en una más grande entre el colector y el emisor ( Ic -e), que podríamos llamar de salida. Esta función es con la que trabajará como un componente de electrónica analógica, varios valores distintos pueden tomar de entrada y salida. 2 funcioones del transitor. . Deja pasar o corta señales eléctricas a partir de una PEQUEÑA señal de mando. Es decir, funciona Como Interruptor. Si no le llega corriente a la base Ib = 0A; es como si hubiera un interruptor abierto entre el colector y el emisor, no pasa corriente entre ellos (fíjate en la imagen de más abajo). Si le llega corriente a la base, entonces es como si hubiera un interruptor cerrado entre el colector y el emisor, ya que circula corriente entre ellos. - Función 1. - Función 2.

12. Zonas de Trabajo de un Transistor Un transistor puede tener 3 estados o zonas de trabajo posibles dentro de un circuito: - En corte: No hay corriente por la base, o es demasiado pequeña y no pasa la corriente entre el colector y el emisor ( Ic -e = cero). - En activa: deja pasar mas o menos corriente entre el colector y el emisor ( Ic -e = corriente variable), dependiendo de la corriente de la base. - En saturación: Entre el colector y el emisor pasa la máxima corriente posible. Aunque aumentemos la Ib no aumenta la Ic -e. Se comporta como un interruptor cerrado ( Ic -e = corriente máxima). Para comprender estos 3 estados lo vamos hacer mediante un símil hidráulico que es más fácil de entender. Lo primero imaginemos que el transistor es una llave de agua como la de la figura.

13. En la figura vemos la llave de agua en 3 estados diferentes. Para que la llave suba y pueda pasar agua desde la tubería E hacia la tubería C, es necesario que entre algo de agua por la pequeña tubería B y empuje la llave hacia arriba (que el cuadrado de líneas suba y permita el paso de agua). B = base E = Emisor C = Colector Nota: Puede parecerte raro que llamemos al emisor al "emisor" siendo este el que recibe el agua (no el que la emite), no te preocupes luego te aclaramos el por qué. - Funcionamiento en corte: si no hay presión de agua en B (no pasa agua por su tubería), la válvula esta cerrada, no se abre la válvula y no se produce un paso de fluido entre el Colector y el Emisor. La válvula está en reposo y no hace nada. Incluso podríamos tener un poquito de presión y que no fuera suficiente para empezar abrir la válvula.

14. Tensiones en los Transistores Las 2 tensiones más importantes son la tensión entre la base y el emisor Vb -e y la tensión entre el colector y el emisor Vc -e. El esquema de la derecha nos puede ser útil para estudiar desde el punto de vista teórico las tensiones en el transistor, pero nunca conectar en la vida real un transistor de esa forma porque se quemaría al estar en cortocircuito, sin ningún receptor. Al conectar el transistor tenemos 2 fuentes de tensión, una que alimentará la base para generar la Ib y otra que alimentará al receptor o receptores de salida, que generará la intensidad que pasará por el receptor y que será la misma que pasará por el colector hacia el emisor, es decir Ic = Ie = Ic -e

15. Transistores NPN y PNP Los transistores están formados por la unión de tres cristales semiconductores, dos del tipo P uno del tipo N (transistores PNP), o bien dos del tipo N y uno del P (transistores NPN). Puedes saber más sobre estas uniones aquí: Unión PN. Según lo visto podemos tener 2 tipos de transistores diferentes: PNP o NPN.

16. Una regla fácil para acordarse cual es cada uno según el símbolo es: NPN = NoPincha ==> la flecha no pincha el transistor. PNP = Pincha ==> la flecha pincha el transistor. Polarización de un Transistor Polarizar es aplicar las tensiones adecuadas (con su polaridad + o -) a los componentes para que las corrientes pueden circular por el circuito del transistor y funcionen correctamente. No debemos que están formado por semiconductores (2 diodos) y los semiconductores y los diodos dependiendo como están polarizados dejan pasar o no la corriente. Normalmente solo se utiliza una fuente de tensión para alimentar tanto al receptor a través del colector-emisor, como para alimentar a la base para activar el transistor. La forma más sencilla de polarizar un transistor es fijarse en la flecha del transistor. En el NPN la intensidad o corriente debe pasar del colector en sentido del emisor, y la corriente a la base tiene que llegar (entrar) en su dirección. Recordamos que el sentido de la corriente o I, es por convenio del polo positivo al negativa, del + al -.

17. Si te fijas para poner solo una fuente de tensión (pila) hemos utilizado el colector como punto común para el paso de las corrientes Ib e Ic . Por ese motivo se llama "De Colector Común". Podríamos utilizar el emisor común y la parte de la base se pondría por abajo. Ha esta manera de formar los circuitos se le denomina "Configuración del Transistor". Normalmente la polarización y la configuración se realiza con una sola fuente de tensión.

18. 4.2. Conceptos de electro- neumática y simbología

19. ¿Qué es la electroneumática? El término electroneumático se define a partir de las palabras electro que significa eléctrico y neumático que significa presión de aire. Por lo tanto, un sistema electroneumático es una integración de la electricidad y los componentes mecánicos con fuente de aire comprimido. En resumen, el control de los componentes neumáticos por medio de impulsos eléctricos se conoce como electroneumática. La transferencia de energía en la neumática, como el bombeo de aire en un cilindro neumático debe ser controlado. Esta puede controlar la presión abriendo manualmente una válvula, detectando automáticamente su presión, o enviando una señal.

20. Cómo funciona la electroneumática Para poder realizar una tarea utilizando la neumática, debe haber alguna forma de iniciar, controlar y detener el proceso. Aquí es donde un simple sistema neumático se convierte en electroneumático. Los sistemas electroneumáticos integran las tecnologías neumáticas y eléctricas en un sistema en el que el medio de señal/control es eléctrico y el medio de trabajo es el aire comprimido. En este tipo de sistema, se pueden utilizar dispositivos como relés, electroválvulas, interruptores de límite y PLC para interconectar el control eléctrico con la acción neumática. Básicamente hay dos áreas en las que hay que centrarse con el lado eléctrico de un circuito electroneumático: cómo iniciar/detener el proceso y cómo saber qué está haciendo el sistema. En muchos sistemas electroneumáticos, el dispositivo que se controla es una válvula de control direccional accionada eléctricamente. Estas válvulas de control (electroneumáticas) suministran presión de aire a dispositivos como cilindros que extenderán o retraerán una varilla cuando se aplique o se retire la presión.

21. Una válvula de accionamiento manual es un pulsador que se utiliza para cerrar o abrir un circuito de control eléctrico. Se utilizan principalmente para arranque y parada de la operación de la maquinaria. También proporcionan una parada manual cuando se produce una emergencia. Los interruptores de los pulsadores se accionan empujando el actuador dentro de la carcasa. Este hace que el conjunto de contactos se abra o se cierre. Dispositivos eléctricos básicos de un circuito electroneumático

22. Un presostato o interruptor de presión es un convertidor de señales neumáticas y eléctricas. En definitiva, los interruptores de presión se usan para detectar el cambio de presión, y abre o cierra un interruptor eléctrico cuando una presión predeterminada es alcanzada. Por lo general, un interruptor de presión es un dispositivo mecánico que depende de la presión del aire para controlar el funcionamiento de un compresor de aire eléctrico. Este sencillo mecanismo completa el circuito y permite la alimentación del motor siempre y cuando la presión del sistema esté por debajo de un ajuste especificado. Cualquier interruptor que se acciona debido a la posición de un componente neumático, normalmente un vástago de pistón o el eje del motor hidráulico o la posición de la carga se denomina interruptor de límite. El accionamiento de un interruptor de fin de límite proporciona una señal eléctrica que causa una respuesta apropiada del sistema. Los interruptores de límite realizan la misma función que los interruptores de botón. Los botones pulsadores se accionan manualmente mientras que los interruptores de límite son accionados mecánicamente. 3. Presostato o interruptor de presión 2. Interruptor de límite

23. Un relé para electroneumática es un interruptor de accionamiento electromagnético. En realidad, es un simple dispositivo eléctrico utilizado para el procesamiento de señales. Los relés están diseñados para soportar fuertes subidas de tensión y condiciones ambientales adversas. Cuando se aplica un voltaje a la bobina del solenoide, se genera un campo electromagnético. Esto hace que la armadura sea atraída hacia el núcleo de la bobina. La armadura acciona los contactos del relé, cerrándolos o abriéndolos, según el diseño Una válvula solenoide, también conocida como válvula de accionamiento eléctrico, es una válvula que utiliza la fuerza electromagnética para funcionar. Es decir, cuando se pasa una corriente eléctrica a través de la bobina del solenoide, se genera un campo magnético que hace que se mueva una varilla de metal armado. En resumen, este es el proceso básico que abre la válvula y funciona directa o indirectamente en el aire. Las tareas más importantes de las electroválvulas neumáticas incluyen: Conectar o desconectar el aire de alimentación 5. Relé 4. Válvulas solenoides.

24. 4.3 FUNCIONAMIENTO Y CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DEL PLC.

25. PLC traducido al español significa “Control Lógico Programable“, en la actualidad estos dispositivos están diseñados para automatizar procesos, toda industria que requiere de un sistema de control es apta para ser portadora de un PLC. Un PLC moderno es básicamente un control secuencial de Relevadores, si lo queremos ver desde el punto de vista más simple, es una tarjeta la cual cuenta con 8 relevadores (los comunes, hay otros de mayor capacidad o exenciones), estos relevadores no son como los comunes y son llamados de estado sólido, por lo cual no hay ese sonido que caracteriza a un relevador común, esta tarjeta puede ser programada para que siga una secuencia, lo cual es perfecto cuando se realizan trabajos mecánicos repetitivos

26. Esto es un PLC común de 8 entradas y salidas, hay muchas clases de plc , y muchos diseños diferentes, pero teóricamente todos cumplen las mismas funciones Así que si separamos en partes el PLC seria: C: Control: Es el PLC en su estado físico ya que se le puede considerar como lo que L: Lógico: Cuando se programa se debe llevar una lógica para saber qué es lo controla todo lo que se automatizara. primero que indicará el control que se debe hacer y que será lo siguiente (más adelante profundizaremos más en esto). P: Programable: Básicamente indica que puede ser programado una y otra vez a través de un código y siempre puede adaptarse a nuevas exigencias que se hagan. Funcionamiento de un PLC En la mayoría de los PLC (Autómata Programable o Controladores Lógicos Programables) el funcionamiento es de tipo cíclico y secuencial, es decir, que las operaciones tienen lugar una tras otra, y se van repitiendo continuamente mientras el autómata está bajo tensión. Una típica secuencia se detalla a continuación: Autodiagnóstico: el autodiagnóstico se realiza cuando el PLC es conectado a tensión y es una verificación de todos sus circuitos. Si existiera algún problema el PLC emitiría alguna señal luminosa indicando el tipo de error que ha detectado.

27. Campos de aplicación. El PLC por sus especiales características de diseño tiene un campo de aplicación muy Extenso. La constante evolución del hardware y software amplía constantemente este campo para poder satisfacer las necesidades que se detectan en el espectro de sus posibilidades reales. Su utilización se da fundamentalmente en aquellas instalaciones en donde es necesario un proceso de maniobra, control, señalización, etc. , por tanto, su aplicación abarca desde procesos de fabricación industriales de cualquier tipo a transformaciones industriales, control de instalaciones, etc. Espacio reducido • Procesos de producción periódicamente cambiantes • Procesos secuenciales • Maquinaria de procesos variables • Instalaciones de procesos complejos y amplios • Chequeo de programación centralizada de las partes del proceso

28. 4.4 PROGRAMACIÓN BÁSICA DEL PLC En este artículo vamos a explicar y a detallar qué es y en qué consiste la programación de PCL. Para ello, definiremos, en primer lugar, el concepto de la programación PLC. Hablaremos, a continuación, de las fases que componen este tipo de programación y, por último, veremos cuáles son los tipos de programación de PLC que existen. Las siglas PLC se refieren a los controladores lógicos programables que se utilizan en los procesos de automatización industrial. Estos controladores se desarrollaron en la década de 1960 con la función principal de controlar las actividades de fabricación que se llevan a cabo en los procesos industriales. Los PLCs están compuestos tanto de hardware como de software. Disponen de un sistema operativo (firmware) y de un entorno de programación en el que se pueden utilizar varios lenguajes.

29. ¿Qué fases componen la programación PLC? La programación de PLC se compone de cinco fases que vamos a ir explicando a continuación: 1- Definir y analizar el problema. Lo primero que hay que determinar es cuál es la necesidad o problema que se quiere solucionar a través de un determinado control programable. También habrá que tener claro cuáles son los resultados que se quieren obtener del sistema y los datos que son necesarios para poder determinar cuál será la respuesta de la máquina. 2- Definir la arquitectura del controlador. Habrá que determinar que hardware tendrá el PLC y conocer cuáles son los datos o los procesos que se van a monitorizar para configurar de una forma adecuada las entradas del controlador para que pueda recibir los datos que recogen los sensores instalados. 3- Diseño de los algoritmos. Los algoritmos son secuencias que indican los pasos que son necesarios para la realización de cada tarea concreta. De esta manera, se diseñará y se elegirá el método que se indicado para tomar las decisiones que correspondan.

30. ¿ Cuáles son los tipos de programación PLC? 1) Lista de Instrucciones (IL o STL). Este tipo de lenguaje suele utilizarse para pequeñas aplicaciones, ya que su estructura es muy compleja. 2) Texto estructurado (ST). Se trata de un lenguaje que se utiliza para la realizar la codificación de expresiones aritméticas complejas que tengan valores tanto analógicos como digitales. La diferencia con la lista de instrucciones es que en este lenguaje se incluye la formación de las tareas que realizará el programa. 3) Diagrama escalera, Ladder o de contacto (LD). Este tipo de programación es el que más se utiliza en el campo de la interfaz gráfica. Se trata de un esquema muy avanzado que se utiliza para registrar aquellas estructuras lógicas de los controles industriales. Su nombre se debe a que este lenguaje imita una escalera en dos rieles verticales y líneas horizontales que representan los circuitos de control.

31. PROGRAMACIÓN EN PLC Programar un PLC implica generar un conjunto de instrucciones y de órdenes que provocarán la ejecución de una tarea determinada. Podemos decir que un programa es una respuesta predeterminada a todas las combinaciones posibles de estados de la información que recibe. La programación en PLC se compone de diversas fases: 1 – Definición y análisis del problema: En primer lugar debemos identificar cuál es la necesidad que queremos resolver a través de la controladora programable. ¿Qué resultados nos debe proporcionar el sistema? ¿Qué datos o información nos hacen falta para poder determinar la respuesta de la máquina? 2 – Definición de la arquitectura del automatismo: Definiremos el hardware de la controladora. Una vez que sepamos cuál es la información o los procesos que necesitamos monitorizar, configuraremos las entradas de la controladora para que pueda recibir los datos que se recogen a través de los sensores. Se definen también las salidas a través de las cuáles se activarán procesos, y factores como la redundancia o el diagnóstico. 3 – Diseño de los algoritmos: Un algoritmo consiste en una secuencia de los pasos requeridos para ejecutar una tarea. Así, se diseñara el método para la toma de decisiones.

32. LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN EN PLC Los lenguajes de programación en PLC se componen de una serie de símbolos, caracteres y reglas de uso que fueron diseñados para poder establecer una comunicación de los usuarios con las máquinas. Es el código mediante el cual somos capaces de crear un programa con instrucciones para controlar el funcionamiento de cualquier proceso o máquina industrial. En la actualidad, el estándar internacional IEC 6131 define los principales lenguajes de programación en PLC:

33. 1 – IL ( Instruction List ): Es un lenguaje de texto y es el lenguaje de programación más antiguo. En realidad, es la base del resto de lenguajes y se empleaba cuando las computadoras no tenían capacidad gráfica. El IL es un lenguaje de bajo nivel y recuerda al lenguaje ensamblador. En este lenguaje todos los programas pueden ser traducidos a una lista de instrucciones. El control del programa se consigue a través de “saltos” y de llamadas a funciones.

34. 2 – LD (Ladder): Es un lenguaje gráfico y es la evolución del lenguaje IL. El lenguaje Ladder se conoce también como Diagrama de Escalera, ya que su estructura recuerda a la de una escalera: se compone de dos niveles verticales (alimentación) y de dos horizontales. Las instrucciones se colocan en el lado izquierdo y las salidas en el lado derecho. El procesador del PLC interpretará los lados de abajo arriba y de izquierda a derecha.

35. 3 – FBD ( Function Block Diagram ): Es un lenguaje gráfico que define la función entre las variables de entrada y las de salida. En este lenguaje se utilizan bloques de símbolo lógico. Muestra de un código en lenguaje FBD

36. 4 – ST ( Structured Text): Es un lenguaje gráfico que define la función entre las variables de entrada y las de salida. Recuerda al lenguaje de programación C y al Pascal. Se compone de una serie de instrucciones que se pueden ejecutar de manera condicionada.

37. Gracias por su atención