Automatización básica

Presentación del tema: "Automatización básica"— Transcripción de la presentación:

1 Automatización básica
Unidad didáctica I Por Marcos Arturo Gómez Mejía

2 ¿Qué aprenderemos? Qué es un automatismo.
La arquitectura y las fases de realización de un automatismo. Qué lenguaje utilizan los automatismos. Para qué sirve el algebra de Boole. Qué distingue un automatismo combinacional de otro secuencial. Cuál es la simbología utilizada en la representación de automatismos. Cuál es la finalidad del GRAFCET.

3 ¿En qué consiste la automatización?
Debemos entender por automatización: El proceso de diseño, realización y/o explotación de sistemas que emplean y combinan la capacidad de las máquinas para realizar tareas y controlar secuencias de operaciones sin la intervención humana.

4 ¿Qué tecnologías concurren en la automatización?
Automatismo Eléctrica Neumática Hidráulica Mecánica

5 ¿Cuáles son sus aplicaciones?
Industria Agricultura pesca ganadería Servicios básicos Comunicaciones Domótica Comercio Transporte

6 ¿Qué elementos forman un automatismo?

7 ¿Qué elementos forman un automatismo?
Maquina o planta: Es el elemento principal objeto del control automático. Motor eléctrico, bomba hidráulica, sistema de riego, cinta transportadora Fuente de energía: Es el medio empleado para realizar el control. Energía eléctrica aplicada en sus distintas formas Controlador o autómata: Es el conjunto de dispositivos encargados de establecer el criterio de control. Señal de control aplicada al actuador

8 ¿Qué elementos forman un automatismo?
Actuador: Es el dispositivo utilizado para modificar la aportación de energía que se suministra a la máquina o planta. Relés, contactores, tiristores Sensor: Es el elemento empleado para medir o detectar la magnitud de variación que deseamos controlar. Tacómetros, sensores de presión, temperatura… Operador: Conjunto de elementos de mando y señalización que facilita el intercambio de información entre personas y automatismos

9 ¿Qué otros elementos se deben considerar?
Dispositivos de seguridad Conductores eléctricos adecuados Blindaje de señalización Armarios y cuadros eléctricos para el alojamiento de dispositivos

10 ¿Cuáles son las fases de realización de un automatismo?
El esquema eléctrico El dimensionado de dispositivos El diseño y la funcionalidad

11 ¿Cuáles son las fases de realización de un automatismo?
La puesta en servicio El ensayo y la prueba El cuadro eléctrico

12 ¿Cuáles son las magnitudes eléctricas tratadas en automatismos?
Intensidad eléctrica: Es la cantidad de electrones que circula por un material en un segundo. La unidad para medirla es el amperio (A) Tensión eléctrica La diferencia de potencial eléctrico es conocida habitualmente como tensión eléctrica o simplemente voltaje. La unidad de medida es el voltio (V). Se manejan dos tipos: Tensión continua y Tensión alterna

13 ¿Cuáles son las magnitudes eléctricas tratadas en automatismos?
Resistencia eléctrica: Es la mayor o menor oposición que presenta un material el paso de la corriente eléctrica. La unidad de resistencia es el ohmio ( Ω ) Ley de Ohm: 𝐼= 𝑉 𝑅 Energía eléctrica: La energía eléctrica (T) que transforma un conductor, por el que circula corriente es: 𝑇=𝑅 𝐼 2 𝑡 o 𝑇=𝑉𝐼𝑡; la unidad de medida es el Julio (J) 1kWh=3.6 ∙ J

14 ¿Cuáles son las magnitudes eléctricas tratadas en automatismos?
Potencia eléctrica Es la energía eléctrica consumida en la unidad de tiempo. La unidad de potencia es el vatio (W) 𝑷= 𝑻 𝒕 =𝑹∙ 𝑰 𝟐 𝑷=𝑽∙𝑰 Densidad de corriente: Es la relación existente entre la cantidad de corriente eléctrica que atraviesa un cuerpo y su sección geométrica. Se mide en 𝐚𝐦𝐩𝐞𝐫𝐢𝐨𝐬 𝐦𝐦 𝟐 ; viene dada por la expresión 𝐽= 𝐼 𝑆 J = densidad de corriente; s= sección del cuerpo en 𝑚𝑚 2

15 Actividades Calcula la intensidad de corriente que circula por una estufa eléctrica conectada a 120 v, sabiendo que su resistencia es de 23 ohm Calcula la potencia que consume la estufa anterior y que energía a consumido después de 10 hrs. de funcionamiento Consultando las placas de características, que llevan adosadas, confecciona una lista con las tensiones de funcionamiento y las potencias eléctricas que consumen los principales electrodomésticos de tu vivienda. Calcula la potencia total consumida y la energía gastada en 10 hrs si todos se conectan simultáneamente. Busca información sobre las secciones mínimas que deben poseer los conductores eléctricos capaces de soportar intensidades de : 0.1 A, 1 A, 3A, 5A, y 10A

16 EL LENGUAJE DE LOS AUTOMATISMOS

17 EL LENGUAJE DE LOS AUTOMATISMOS
Las señales

18 El concepto de señal Señal: es cualquier evento que nos proporcione información útil.

19 El concepto de señal eléctrica
Asociamos la idea de señal eléctrica , a la de un evento de poca potencia eléctrica y magnitud reducida, que generalmente es empleada para informar del estado o nivel de cierta variable física o eléctrica.

20 Señales: analógica y digital
Señal analógica Señal digital

21 Señales: analógica y digital
Señal analógica Señal digital Es aquélla cuya magnitud evoluciona de forma continua en el tiempo, es decir, que su valor varia de forma gradual. Es aquélla que puede adquirir únicamente dos estados; el estado alto o «1» y el bajo o «0». Generalmente, el estado alto, sirve para indicar la presencia de un evento, es decir la existencia de una tensión o corriente.

22 Ejemplos

23 Códigos de representación numérica
El LENGUAJE DE LOS AUTOMATISMOS Códigos de representación numérica

24 Sistemas numéricos

25 ¿Qué son los Sistemas Numéricos?
Un sistema de numeración es un conjunto de símbolos y reglas de generación que permiten construir todos los números válidos. Un sistema de numeración puede representarse como:

26 Donde: N: es el sistema de numeración considerado (p.ej. decimal, binario, etc.). S: es el conjunto de símbolos permitidos en el sistema. En el caso del sistema decimal son {0,1,...9}; en el binario son {0,1}; en el octal son {0,1,...7}; en el hexadecimal son {0,1,...9, A, B, C, D, E, F}. R: son las reglas que nos indican qué números son válidos en el sistema, y cuáles no. En un sistema de numeración posicional las reglas son bastante simples, mientras que la numeración romana requiere reglas algo más elaboradas.

27 Clasificación Sistemas de numeración no posicionales
Estos son los más primitivos se usaban por ejemplo los dedos de la mano para representar la cantidad cinco y después se hablaba de cuántas manos se tenía. También se sabe que se usaba cuerdas con nudos para representar cantidad. Tiene mucho que ver con la coordinabilidad entre conjuntos. Entre ellos están los sistemas del antiguo Egipto, el sistema de numeración romana, y los usados en Mesoamérica por mayas, aztecas y otros pueblos.

28 Clasificación Sistemas de numeración posicionales
El número de símbolos permitidos en un sistema de numeración posicional se conoce como base del sistema de numeración. Si un sistema de numeración posicional tiene base b significa que disponemos de b símbolos diferentes para escribir los números, y que b unidades forman una unidad de orden superior.

29 SISTEMA DE NUMERACIÓN DECIMAL
Es un sistema de numeración donde se toma como base el numero 10 y va desde el 0 al 9 (0,1,2,3,4,5,6,7,8,9)

30 SISTEMA DE NUMERACIÓN OCTAL
Sistema en el que se toma por base el 8 y va del 0 al 7 Va desde el 0,1,2,3,4,5,6,7

31 SISTEMA DE NUMERACIÓN HEXADECIMAL
Sistema de numeración posicional que tiene como base el 16 y comprende de los siguientes símbolos(1,2,3,4,5,6,7,8,9,a,b,c,d,e,f,10)

32 SISTEMA DE NUMERACIÓN BINARIO
Es el sistema de numeración que se representa solo utilizando las cifras 1 y 0. Características: Este sistema es el que se utiliza en los ordenadores ya que trabaja con desniveles de voltaje internamente (encendido 1 apagado 0).

33 conversiones

34 DECIMAL A BINARIO Para pasar de base 10 a otra base, en vez de multiplicar, dividimos el número a convertir entre la nueva base. El cociente se vuelve a dividir por la base, y así sucesivamente hasta que el cociente sea inferior a la base. El último cociente y los restos (en orden inverso) indican los dígitos en la nueva base.

35 Ejemplo: Convertir el 100 en binario.

36 BINARIO A DECIMAL Para pasar de una base cualquiera a base 10, basta con realizar la suma de los productos de cada dígito por su valor de posición. Los valores de posición se obtienen como potencias sucesivas de la base, de derecha a izquierda, empezando por el exponente cero. Cada resultado obtenido se suma, y el resultado global es el número en base 10.

37 Ejemplo: El número binario

38 OPERACIONES CON BINARIOS

39 SUMA DE NÚMEROS BINARIOS
Las posibles combinaciones al sumar dos bits son 0 + 0 = 0 0 + 1 = 1 1 + 0 = 1 1 + 1 = 10

40 Ejemplo: —————— Operamos como en el sistema decimal: comenzamos a sumar desde la derecha, en nuestro ejemplo, = 10, entonces escribimos 0 en la fila del resultado y llevamos 1 (este "1" se llama arrastre). A continuación se suma el acarreo a la siguiente columna: = 1, y seguimos hasta terminar todas la columnas (exactamente como en decimal).

41 MULTIPLICACIÓN DE NÚMEROS BINARIOS
El algoritmo del producto en binario es igual que en números decimales; aunque se lleva cabo con más sencillez, ya que el 0 multiplicado por cualquier número da 0, y el 1 es el elemento neutro del producto.

42 Ejemplo:

43 Códigos de representación numérica
Decimal

44 ÁLGEBRA DE BOOLE

45 Proposiciones Una proposición es un enunciado, del cual se afirma algo; y podemos indicar si esta afirmación es verdadera o es falsa

46 No se puede establecer si es falsa o verdadera
Proposiciones PROPOSICIONES Simples Abiertas No se puede establecer si es falsa o verdadera

47 Proposiciones. Negación
Si una proposición es falsa su negación será verdadera y viceversa.

48 Proposiciones compuestas
Una proposición es compuesta si se forma con dos o más proposiciones simples.

49 Conjunción Proposiciones compuestas Disyunción

50 Proposiciones compuestas
Conjunción. A . B AB (A)(B) A y B A & B A AND B

51 Producto (Conjunción)
ENTRADAS SALIDAS

52 Compuerta AND

53 Diagrama de escalera Los diagramas eléctricos de contactos se representan mediante Diagramas de Escalera

54 Proposiciones compuestas
Disyunción. A + B A o B A or B

55 Disyunción - Suma

56 Compuerta OR

57 Negación

58 Compuerta NOT

59 Combinación de compuertas

60 Compuerta NOR

61 Combinación de compuertas

62 Compuerta NAND

63 Combinación de compuertas

64 Compuerta OR exclusiva

65 Combinación de compuertas

66 Compuerta Ex-NOR

67 Símbolos gráficos alternativos

68 ¿Qué es un nivel lógico activo?
La ausencia del círculo (ya sea en una entrada o en una salida), significa que esa entrada o salida será activa en el estado ALTO, cuando la entrada o salida tengan un círculo, significa que será activa en el estado BAJO

69 Ejemplo:

70 Algebra de Boole. Reglas básicas.

71 Algebra de Boole. Reglas básicas.

72 Leyes básicas

73 Leyes básicas

74 Leyes básicas

75 Demostraciones

76 Demostraciones

77 Demostraciones

78 Demostraciones

79 Demostraciones

80 SISTEMAS COMBINACIONALES

81 SISTEMA COMBINACIONAL
Definición. Cuando la respuesta del sistema (salidas) depende exclusivamente de las distintas combinaciones que se pueden formar con sus variables de entrada, estos sistemas reciben el nombre de sistemas Combinacionales. SISTEMA COMBINACIONAL ENTRADAS SALIDAS A B C X Y Z

82 Ejemplo: Tanque de agua

83 Ejemplo

84 Ejemplo

85 Ejemplo c) Los detectores A,B o C adquieren el estado 1 cuando el agua los cubre, y 0 en caso contrario

86 Ejemplo d) Los indicadores luminosos Va, Me Ll los usaremos para señalizar los distintos niveles de agua del depósito, y Al para indicar cualquier situación anómala.

87 Ejemplo: Tabla de verdad

88 Ejemplo: Funciones lógicas

89 Método de Karnaugh para la simplificación de funciones lógicas

90 Definición Simplificar o minimizar una función lógica, es obtener una función equivalente que involucre la mínima cantidad de operaciones y variables, es decir, conseguir la mínima expresión de la función

91 Procedimiento: Simplificar la expresión:
Dibujaremos una tabla que contenga tantas casillas como combinaciones posibles de las variables, ( 2 𝑛 ). En este caso 2 3 = 8 Simplificar la expresión: 𝐵1= 𝐶 ∙ 𝐵 ∙ 𝐴 + 𝐶 ∙ 𝐵 ∙𝐴+ 𝐶 ∙𝐵∙𝐴

92 Procedimiento: A continuación colocamos las variables, B y A por ejemplo por encima del vértice superior izquierdo de la tabla y la variable C debajo de la línea. Identificamos cada una de las filas y columnas de la tabla colocando un número binario en código reflejado de Grey.

93 Procedimiento:

94 Procedimiento: A continuación rellenaremos el mapa de Karnaugh. Para hacerlo podemos utilizar indistintamente la tabla de verdad de la salida B1 o la función canónica de B1. Si partimos de la tabla de verdad, colocaremos un 1 en la casilla del mapa, dada por las combinaciones de la tabla que hacen 1 la salida de B1

95 Procedimiento: Si partimos de la función anotaremos un 1 en la casilla que corresponda con cada término de la función

96 Procedimiento:

97 Procedimiento: El paso siguiente consiste en agrupar el mayor número de unos contiguos posibles, teniendo en cuenta que en cada agrupación haya 2 𝑛 unos es decir que n valga 0,1,2,3,4…se tendría un número de unos igual a 1,2,4,8,16. Las agrupaciones se realizan horizontal o verticalmente nunca en oblicuo.

98 Procedimiento:

99 Procedimiento: La función simplificada tendrá tantos términos como agrupaciones hayamos sido capaces de realizar. A continuación escribimos los términos considerando sólo las variables que no cambian. 𝐵 1 1 = 𝐶 ∙A 𝐵 1 2 = 𝐶 ∙ 𝐵

100 Procedimiento: La función simplificada es: 𝐵1= 𝐶 ∙ 𝐵 + 𝐶 ∙𝐴 De acuerdo con la ley distributiva podemos escribirla de la forma siguiente: 𝐵1 = 𝐶 ∙ 𝐵 +𝐴

101 Sistemas Secuenciales

102 Definición Los sistemas secuenciales son aquellos en los que, sus salidas no sólo dependen del estado de las variables de entrada en un determinado instante, sino que, además, dependen de los estados anteriores que haya adquirido el sistema. Por lo tanto, un sistema secuencial, se dice, tiene memoria.

103 Sistema secuencial Todo sistema secuencial posee:
Un conjunto de 2 estados de entrada, donde n es el número de variables de entrada. X Un conjunto de 2 estados internos, donde m es el número de variables internas. Y Un conjunto de 2 estados posibles de salida donde p= m+n es el número de variables de salida. Z n m p

104 Sistema secuencial SISTEMA SECUENCIAL . BLOQUE . COMBINACIONAL
Zp . X1 . Zp-m Xn Z1 Estados internos Y1(t) Y(t-1) MEMORIA Ym(t-1) Ym(t)

105 Práctica 4 Monta en el taller un circuito secuencial