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Diseño e Integración de Equipos de Automatización

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Presentación del tema: "Diseño e Integración de Equipos de Automatización"— Transcripción de la presentación:

1 Diseño e Integración de Equipos de Automatización
DMC-1806  Ingeniería Mecatrónica

2 Caracterización de la asignatura
Esta asignatura aporta al perfil del ingeniero mecatrónico los conocimientos y habilidades suficientes para analizar, aplicar e integrar correctamente las tecnologías de automatización cableadas y programadas para resolver procesos industriales de manufactura, así como integrarlos con otras tecnologías de automatización industrial en los sectores productivo y de servicios de su entorno. 

3 Caracterización de la asignatura
La materia provee de herramientas de diseño teóricas y prácticas para la integración de  equipos de automatización, proporcionando el desarrollo de competencias transversales, fundamentalmente de índole ético y de conciencia ambiental, además de capacidades relacionadas con el trabajo en equipo, de comunicación verbal y escrita, análisis de interpretación de datos, planeación y diseño, tomando en cuenta la optimización de los recursos, la seguridad, el coste, la calidad y la sustentabilidad.

4 Esta materia contribuye en el perfil del egresado de la siguiente manera: Aspecto profesional. 
Integrar y desarrollar diversas tecnologías de automatización de procesos  Proporciona conocimientos para poder diseñar, instalar, integrar, operar y dar mantenimiento a sistemas de manufactura automática.  Se podrán integrar equipos de automatización con múltiples estándares y  características diferentes.  Se tendrán los fundamentos necesarios para poder tomar decisiones en la  creación de nuevos sistemas o para realizar cambios de diseño.  Proporcionan los conocimientos sobre estándares de diseño de integración en  automatización en base a normar nacionales e internacionales. Propicia la participación del estudiante en una formación dual a través de la  realización de un proyecto integrador y o directamente en el sector industrial. 

5 Aspecto interpersonal.
Aspecto personal. Desarrollará habilidades en relación a la planeación del tiempo.  Desarrollará habilidades en aspectos importantes para la realización de  proyectos.  Se fomentará en el estudiante la automotivación con la consecución de logros a  través del desarrollo de sus ideas.  Aspecto interpersonal.  Desarrollará habilidades en relación al Trabajo en equipo.  Desarrollará habilidades para describir con claridad la constitución de un  proyecto, sus beneficios y contras.  Automotivación a través de sentirse útil a la sociedad

6 Intención didáctica En la unidad uno se presenta la programación avanzada para controladores lógicos  programables, donde se aborda primeramente el diseño de autómatas usando algoritmos  de diseño de contacto de compuertas, seguido por algoritmos de tipo secuencial usando  máquinas de estado, diagramas de Petri y Grafcet para aplicaciones de tipo secuencial.  Para aplicaciones de altas prestaciones y de alta velocidad se aplica el uso de  interrupciones y subrutinas específicas que implican control de fallas y comunicaciones. Se describen configuraciones para comunicaciones del PLC hacia buses de campo  haciendo uso de memoria interna y secuencias de enrutamiento.  Se finaliza con el diseño de controles PID para aplicaciones de control de motores y  servomecanismos utilizando funciones de configuración manual y autotuning. 

7 En la segunda unidad se presenta el diseño de aplicaciones de automatización diseñando  interfaces HMI a través de paneles de mando manual (botoneras y lamparas piloto) y  utilizando interfaces de pantallas táctiles. Se abordan los diseños de aplicaciones con  diferentes tecnologías y topologías de conexión y configuración a través de PLC´S.  El usos de sistemas de visión es indispensable para la automatización de sistemas de  manufactura por lo que se integran primeramente los conceptos generales sobre visión,  seguido de estudiar los distintos algoritmos más utilizados en los sistemas de  reconocimiento de imagen como binarizacion en B/N, OCR, PCA, RNA etc.  Finalizando la unidad diseñando aplicaciones utilizando cámaras de visión conociendo  las diferentes tecnologías disponibles en el mercado para sistemas de visión y sistemas  HMI’s de pantallas táctiles.

8 En la unidad tres se abordan los conceptos para el diseño se sistemas de automatización  utilizando normativas nacionales e internacionales, aplicadas para la selección adecuada  de gabinetes de control, canalización y empalme de cableado, diseño de esquemas  eléctricos y mantenimiento de equipos de control.  Se hace uso de herramientas de software 3D computacional para el diseño de gabinetes  de control y unifilares eléctricos aplicado a un proyecto final o integrador.

9 Competencia(s) específica(s) de la asignatura
Diseña y propone soluciones de integración de quipo de control para la automatización de procesos.  Selecciona e integra elementos de control para asegurar la calidad, eficiencia y  rentabilidad de dichos procesos.  Implementa estrategias de implementación y puesta en marcha de sistemas de  automatización en sistemas de manufactura digital.  Analiza, evalúa, selecciona protocolos de comunicación industrial.  Modifica redes industriales ya instaladas previamente seleccionando adecuadamente  las tecnologías.  Integra diferentes tecnologías de marcas y fabricantes para dar solución a problemas  de manufactura automatizada.  Organiza plena y gestiona proyectos de integración de automatización usando  estrategias de ingeniería de dirección de proyectos.

10 Competencias previas Comunicaciones Digitales. Microprocesadores
Interrupciones  Manejo de PLC´s.  Codificación.  Programación   Trabajo en equipo.  Planeación del tiempo.  Propiciar la búsqueda y selección de información.  Realimentar de forma permanente los temas tratados en clase.  Promover la presentación de exposiciones por parte de los alumnos. • Promover la solución de problemas en forma individual y grupal.

11 Competencias previas Establecer y consensuar en el grupo las normas de conducta a seguir en las  relaciones interpersonales, y mostrar éstas a través del ejemplo del facilitador.  Análisis y discusión por equipos de los temas investigados.  Exposición verbal auxiliada de materiales de apoyo.  Proporcionar el manual de prácticas desde un inicio del curso

12 UNIDAD 1.- Programación Avanzada de Controladores lógicos programables.
Competencias Específica(s):  Capacidad para plantear diseño de  automatismos de tipo combinacional y  secuencial.  Capacidad para modelar prototipos usando  software de simulación para PLC’s.  Diseñar aplicaciones de automatización  haciendo uso de subrutinas especiales e  interacciones.  Configurar adecuadamente el uso de  memoria y configuración del autómata para  comunicaciones industriales.  Diseñar contralores PID utilizando autotunning en aplicaciones de  servomecanismos. 

13 Genéricas:  Destrezas lingüísticas tales como la  comunicación oral y escrita o   conocimientos de una segunda lengua.  Capacidades cognitivas, la capacidad de  comprender y manipular ideas y   pensamientos.  Capacidad crítica y autocrítica  Trabajo en equipo. Solución de problemas.  Capacidad de aplicar los conocimientos en la  práctica.  Habilidades de investigar.

14 Actividades de aprendizaje
Investigar las partes funcionales de un proceso automatizado.  Investigar los distintos tipos de automatización.  Leer manuales y recolectar información sobre todos los tipos de controladores identificando su principal aplicación dentro de un automatismo.  Realizar programación de autómatas a nivel avanzado en automatismos  combinacionales y secuenciales.  Realizar visitas a áreas con procesos automatizados, observar sus partes funcionales y su tipo de automatización.  Observar diferentes aplicaciones   industriales y proponer ejemplos de  programación utilizando subrutinas e  interrupciones.  Investigar y asignar una lectura   documental sobre los manuales de los  controladores más comunes Siemes y  Allenbradley.  Realizar prácticas para programar  controles PID en motores de CD

15 Sistemas de Visión y HMI’s
Competencias Específica(s): conocer los conceptos  generales de visión artificial, algoritmos y  filtros para reconocimiento de imagen.   Conocer las tecnologías en sistemas de  visión y seleccionar adecamente los  equipos y cámara de reconocimiento para  aplicaciones de visión en la manufactura.  Capacidad para integrar, diseñar y  configurar elementos de visión en  aplicaciones de automatización industrial.  Capacidad para diseñar, configurar y  comunicar interfaces HMI’s utilizando  pantallas táctiles en aplicaciones con  PLC’s.  Seleccionar e integrar diversas tecnologías  de pantallas táctiles en controladores  SIEMENS,ALLEN BRADLEY Y  MITSUBISHI.  Diseñar interfaces integrando sistemas  OPC mediante servidores y clientes en  Labivew.

16 Genéricas: Capacidad de análisis y síntesis.
Comunicación oral y escrita en su propia  lengua.  Capacidad de aplicar los conocimientos en  la práctica  Habilidades de investigar  Capacidad de aprender

17 Actividades de aprendizaje
Investigar las tecnologías actuales en los  sistemas de visión.  Conocer los algoritmos más utilizados en  visión y realizar ejercicios de  reconocimiento visual utilizando algoritmos  en Matlab.  Realizar la configuración de una cámara de  visión y la comunicación con un PLC para  aplicación de reconocimiento visual  industrial.  Realizar una investigación de las  tecnólogas utilizadas en HMI’s y pantallas  táctiles.  Diseñar interfaces de control utilizando un  apantalla táctil y configurándola para  trabajar por modbus rs-485 con un PLC s  

18 Actividades de aprendizaje
Implementar una integración de pantallas  táctiles con diferentes controladores tales  como un siemens s7-200 y un plc allen  bradley micrologix 1500.  Diseñar aplicaciones e interfaces visuales  utilizando Labview y comunicación OPC.

19 UNIDAD 3.- Diseño e integración de elementos de control
Competencias Específica(s):  Capacidad para generar diseños de  tableros control haciendo uso de software  computacional.  Aplicar los estándares de diseño NOM,  IEC, NEMA y DIN en diseño de gabinetes y  diagramas eléctricos de control.  Seleccionar, configurar y rediseñar  ensambles y componentes eléctricos  adecuadamente en la construcción de  sistemas de automatización.  Capacidad para seleccionar y configurar  equipo de comunicación industrial.

20 Genéricas: Capacidad de comunicarse con profesionales de otras áreas.
Habilidad para trabajar en forma autónoma  Capacidad para diseñar y gestionar  proyectos.  Capacidad de adaptarse a nuevas  situaciones Capacidad de generar nuevas ideas  (creatividad)  Liderazgo

21 Actividades de aprendizaje
Realizar una investigación documental  sobre las normas implicadas en el diseño  de controladores.  Realiza diseños de ensambles mediante  solidworks en gabinetes y Autocad  electrical.  Identificar y definir un problema en la  manufactura que pueda ser abordado  mediante un automatismo y  sobre el cómo comenzar a trabajar su  diseño.  Elaborar una bitácora de trabajo y diseño de una planeación estratégica para el diseño del automatismo.  Recolectar datos técnicos de los   elementos de control de la automatización  del proceso y relacionarlos con las  especificaciones técnicas de diseño del  automatismo.  Investigar proveedores de controladores para elaborar una lista de costos y realizar estimaciones del proyecto.  Elaborar un plan de implementación y mantenimiento.

22 Práctica(s) 1.- Aplicaciones de PLC utilizando subrutinas y operaciones de alta velocidad Aplicaciones de PLC utilizando subrutinas de puesta a falla y comunicaciones  utilizando buses de campo.  3.- Aplicaciones de PLC utilizando métodos de diseño por máquina de estados. 4.- Diseño de interrupciones externas e internas utilizando contadores rápidos en PLC  siemes s7-200.  5.- Diseño y configuración de módulos PID para plc s7-200 en control de velocidad y  posición e motores de corriente directa.  6.- Diseño de comunicaciones modbus y 4-20ma para control de servo drives y variadores  de velocidad utilizando plc siemens s7-200 y divre powerflex 4.  7.- Diseño de controles PID utilizando autotuning para servo drives y servomecanismos Comunicación entre Labview PLC realizando una Aplicación SCADA. 9. Configuación de Servidor OPc con interconexión de controladores Siemens y  Allenbradley.  10.- Configuración de una Interfase Hombre Máquina (HMI)  11.- Aplicación de una HMI en un Proyecto Integrador

23 Proyecto de asignatura
Objetivo:  Diseñar la integración de una automatización para un proceso de manufactura aplicando  técnicas y normativas de diseño y construcción nacional e internacional. El sistema  contará con la selección adecuada de los componentes tanto de control, comunicaciones  e interfaz de control haciendo uso de buses de campo y pantallas táctiles.   • Fundamentación: Se basa en la premisa que el estudiante se encuentre en último  semestre y cuente ya con un proyecto previamente planteado en las asignaturas de taller de investigación o en su defecto un proyecto de investigación de residencia  profesional el cual se tomará como referencia para que el alumno le dé continuidad  si las características del proyecto lo permiten.  • Planeación: EL diseño del sistema de automatización se contempla comenzarlo en  la última unidad y al ir avanzando en temas también avanzar paralelamente al  proyecto conforme cada tema le va dando al alumno las herramientas para realizarlo,  al final dela unidad se contempla la entrega de un reporte de diseño el cual presentará  los elementos necesarios para obtener una parte de la calificación final.  • Ejecución: Debido a que cada estudiante presentará un proyecto distinto la ejecución  contempla sólo la entrega de un reporte técnico de diseño el cual presentará las  estrategias de diseño aprendidas durante desarrollo de la asignatura.  • Evaluación: la entrega de un reporte técnico final corresponderá la parte de la  calificación de la unidad, aplicando una rúbrica para obtener un puntaje respectivo al  proyecto realizo.

24 Evaluación por competencias
Se recomienda que al inicio del periodo se le informe al estudiante el peso que  tendrán en la calificación los exámenes escritos, la participación en clase, la  presentación de trabajos y o tareas, las presentaciones frente a grupo, las  prácticas y el proyecto.   Si se tomará en cuenta en la calificación algunos otros aspectos indicarlo y en  que porcentaje.  Considerar la asistencia para tener derecho a examen.  Considerar las tareas y reportes de investigaciones documentales y  experimentales como parte de su evaluación.   Considerar la participación de los alumnos durante el análisis de casos que se  efectúe en aula, promoviendo la comunicación entre alumnos y facilitador.  Considerar la realización de un proyecto.  Realizar una lista de verificación del reporte técnico del proyecto final.  Se realizará un examen en cada unidad temática consistente en un teórico y un  práctico.  Reportes de las investigaciones solicitadas.  Reportes de prácticas realizadas en los equipos de laboratorio.  Reportes de diseño mecánico y control en software de programación.  Se realizará un seguimiento del alumno en las horas asignadas de tutorías. Este seguimiento podrá constar de todos los medios que el docente considere  oportuno. Para ayudar al estudiante a conseguir las competencias específicas  asociadas a la asignatura.

25 fuentes de información
Martín, Peter G. , Bottom line automation, , ISA, , 2002   Cheta Ojeda, Francisco, Problemas de diseño de automatismos:   electrónicoseléctricos-neumáticos, Paraninfo, Madrid 2000.   Manual de productos de automatización: ABB, General Electric, Siemens, Telemecanique, Allen Bradley.   Menascé Daniel A. Capacity planning for web performance: metrics, models and methods. Prentice Hall ISBN    Comunicaciones industriales: principios básicos. Manuel-Alonso Castro Gil [et al.]. Madrid : UNED, 2007   Comunicaciones industriales : sistemas distribuidos y aplicaciones. Manuel-Alonso Castro Gil [et al.]. Madrid : UNED, 2007   Profesional Eclipse 3 para desarrolladores Java. Berthold Daum. Madrid. Anaya Multimedia,2005   Aguilar Enrique Cerro. Comunicaciones Industriales. CEYSA.2004.  Peña Joan Domingo. Comunicaciones en el entorno industrial. UOC ISBN Erosa Victoria E., Arroyo Pilar E., Administración de la Tecnología, Ed. Limusa Noriega Editores, País México, 2007.   Schilling Melissa A. Dirección Estratégica de la Innovación Tecnológica, Ed. Mc Graw-Hill, País España, 2008.   Automated Manufacturing Systems. Actuators, controls, sensors and robotics,S. Brian Morriss. McGraw-Hill International Ed., ISBN:   Handbook of Industrial Automation, Richard L. Shell & Ernest l. Hall, Marcel Dekker, Inc ISBN:    Comunicaciones en el entorno industrial, J. Domingo Peña et al. Biblioteca Multimedia Industria. Editorial UOC, ISBN:

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