HISTORIA DE LA AUTOMATIZACIÓN

Por siglos el ser humano ha construido máquinas que imiten las partes del cuerpo humano. Los antiguos egipcios unieron brazos mecánicos a las estatuas de sus dioses. Estos brazos fueron operados por sacerdotes, quienes clamaban que el movimiento de estos era inspiración de sus dioses. Los griegos construyeron estatuas que operaban con sistemas hidráulicas, los cuales se utilizaban para fascinar a los adoradores de los templos.

Durante los siglos XVII y XVIII en Europa fueron construidos muñecos mecánicos muy ingeniosos que tenían algunas características de robots.

En 1805, Henri Maillardert construyó una muñeca mecánica que era capaz de hacer dibujos. Una serie de levas (1) se utilizaban como ` el programa ' para el dispositivo en el proceso de escribir y dibujar. Éstas creaciones mecánicas de forma humana deben considerarse como inversiones aisladas que reflejan el genio de hombres que se anticiparon a su época. Hubo otras invenciones mecánicas durante la revolución industrial, creadas por mentes de igual genio, muchas de las cuales estaban dirigidas al sector de la producción textil. Entre ellas se puede citar la hiladora giratoria de Hargreaves (1770), la hiladora mecánica de Crompton (1779), el telar mecánico de Cartwright (1785), el telar de Jacquard (1801), y otros.

La revolución industrial comenzó con la mecanización de las industrias textiles y el desarrollo de los procesos del hierro. Estas nuevas máquinas favorecieron enormes incrementos en la capacidad de producción. La producción y desarrollo de nuevos modelos de maquinaria en las dos primeras décadas del siglo XIX facilitó la manufactura en otras industrias e incrementó también su producción.

Las industrias de procesos continuos fueron las primeras en requerir mantener las variables de proceso en un determinado rango a fin de lograr los objetivos de diseño. Las primeras industrias realizaban el control de las variables en forma manual a través de operadores que visualizaban el estado del proceso a través de indicadores ubicados en las cañerías y/o recipientes y equipos.Esta descripción se ajusta en sus principios a lo que conocemos como lazo cerrado de control o lazo realimentado (feedback). El control manual era por supuesto descentralizado. A medida que las plantas de producción crecieron y se tornaron más complejas se requirió cada vez mayor cantidad de mano de obra.

El primer intento de reemplazar al ser humano en las tareas de control se realizó a través de elementos mecánicos. Mecanismos como las válvulas de control de nivel a flotante permitieron liberar a los operadores el tener que dedicarse a estas tareas. Sin embargo el hecho de que el elemento mecánico de control estuviera ubicado directamente sobre el proceso, mantenía la obligación de ir al campo para conocer el verdadero estado de las variables.

Se desarrollaron entonces distintas tecnologías con el objeto de dar mejor información a los operadores de Planta así como a los Ingenieros de Procesos, Ingenieros de Mantenimiento, Niveles Gerenciales, etc. Las distintas tecnologías fueron:

. Instrumentación y Control neumático: Su origen se da en las primeras décadas del siglo XX y aún se sigue utilizando.

. Instrumentación y Control electrónico: A partir de mediados del siglo XX se introdujeron los transmisores y controladores electrónicos que resolvieron limitaciones de los instrumentos neumáticos (y agregaron cierta posibilidad de realizar estrategias de control más complejas en forma relativamente económica.

. Instrumentación y Control con tecnología digital: A partir de los 60 la tecnología Digital fue incorporándose al ámbito de la Automatización y Control. Aparecieron los PLC (reemplazando tableros de rele de dos posiciones) los controladores unilazos digitales y los DCS (reemplazando los controladores tradicionales unilazos), los sistemas SCADA geógraficos (para adquisión de datos y control en grandes distancias), los software para control para PC (Software HMI o Software SCADA), los Sistemas Abiertos (OIS, OCS) y la instrumentación digital de Campo incluyendo los modernos buses de campo (Fieldbuses).

Con la incorporación de la Tecnología Digital aparecieron beneficios que excedieron el marco de la Sala de Control y que se aprovecha en distintos ámbitos:

*Procesos (seguimiento en tiempo real)
*Estrategias de control más complejas
*Gestión de Producción
*Administración y Gerencia

(1) : una leva es un elemento mecánico hecho de algún material (madera, metal, plástico, etc.) que va sujeto a un eje y tiene un contorno con forma especial. De este modo, el giro del eje hace que el perfil o contorno de la leva toque, mueva, empuje o conecte una pieza conocida como seguidor.

ESTRUCTURA Y COMPONENTES DE UN SISTEMA AUTOMATIZADO

* Energía: Para completar el proceso y operar el sistema.

- Tipos de energía : Eléctrica.
Mecánica.
Térmica
Fuentes alternativas: combustibles fósiles, hidráulica, solar, eólica.


* Programa: Para dirigir el proceso.

* Sistema de control: Para ejecutar las instrucciones. El sistema de control de un sistema automatizado permite ejecutar el programa y lograr que el proceso realice su función definida.



- Los sistemas de control pueden ser de dos tipos:


-Sistemas de control de ciclo cerrado:

Son los sistemas en los que la acción de control está en función de la señal de salida. En un sistema de control de lazo cerrado la variable de salida es comparada con un parámetro de entrada, y cualquier diferencia entre las dos es usada para lograr que la salida sea acorde con la entrada.

Sus características son: Complejos, pero amplios de parametros, La salida se compara con la entrada y la afecta para el control del sistema.
Estos sistemas se caracterizan por su propiedad de retroalimentación. Más estable a perturbaciones y variaciones internas Un ejemplo de un sistema de control de lazo cerrado sería el termotanque de agua que utilizamos.

Sistemas de control de ciclo abierto:

Es aquel sistema en que solo actua el proceso sobre la señal de entrada, y da como resultado una señal de salida independiente. Un sistema de control de ciclo abierto opera sin el ciclo de retroalimentación, sin medir la variable de salida, de manera que no hay comparación entre el valor real de la salida y el valor deseado en el parámetro de entrada

Estos sistemas se caracterizan por:

- Sencillos y de fácil conceptos
- Nada asegura su estabilidad ante una perturbación
- La salida no se compara con la entrada
- Es Afectado por las perturbaciones
- La precision depende de la previa calibración del sistema

SISTEMA DE CONTROL MANUAL:

El control manual abarca conmutar y regular individualmente los circuitos eléctricos; el número de las combinaciones conmutables aumenta considerablemente, de acuerdo con el número de circuitos.Teniéndose circuitos eléctricos regulables, son muchas las situaciones de iluminación posibles.

Dónde está la diferencia con respecto al control de luz programable: Si la conmutación y la regulación se efectúan a mano, las combinaciones y los estados prácticamente dejan de ser reproducibles.



SISTEMAS DE CONTROL AUTOMATICO :

Los sistemas de control automático son objetos o sistemas que, al recibir una señal de entrada, realizan alguna función de forma automática sin la intervención de las personas.
El desarrollo de los sistemas de control automáticos ha supuesto que los objetos de consumo posean una autonomía tal que funcionan prácticamente sin intervención de las personas, no solo en la industria, sino también, y de forma más acusada, en el hogar. Así, aparatos como microondas, frigoríficos, sistemas de calefacción y aire acondicionado, alarmas antirrobo, ordenadores, etc., son aparatos que usamos habitualmente, mejorando la calidad de vida de las personas y realizando funciones de forma automática.

EQUIPOS Y HERRAMIENTAS PARA AUTOMATIZAR UN PROCESO, SISTEMA Ó MAQUINA

* DISPOSITIVOS DE ENTRADA:


- SENSORES: Un sensor es un dispositivo capaz de transformar magnitudes físicas o químicas, llamadas variables de instrumentación, en magnitudes eléctricas. Las variables de instrumentación dependen del tipo de sensor y pueden ser por ejemplo temperatura, intensidad luminosa, distancia, aceleración, inclinación, desplazamiento, presión, fuerza, torsión, humedad, pH, etc.



* DISPOSITIVOS DE SALIDA:



- ACTUADORES: aquellos elementos que pueden provocar un efecto sobre un proceso automatizado. Los actuadores son dispositivos capaces de generar una fuerza a partir de líquidos, de energía eléctrica y gaseosa. El actuador recibe la orden de un regulador o controlador y da una salida necesaria para activar a un elemento final de control como lo son las válvulas.

* REGULADOR Ó CONTROLADOR: Un regulador es un dispositivo electrónico creado para obtener un valor de salida deseado en base al nivel de entrada, ya sea mecánico o eléctrico.

* DISPOSITIVOS DE INTERFAZ DE POTENCIA: son dispositivos intermedios entre nuestro microcontrolador y aquellos aparatos que requieran cantidades de corriente mayores a los que pueden manejar nuestro microcontrolador (por lo general estamos hablando de 40 miliamperios como máximo por pin), motores de paso, motores DC, servomotores, lamparas incandescentes, reflectores, grupos de leds son ejemplos de dispositivos que podriamos a llegar a controlar desde el microcontrolador a través de las interfaces de potencia, es un grave error tratar de conectarlos directamente a los pines del microcontrolador.

PROCESOS INDUSTRIALES DE MANUFACTURA

La actividad esencial de la industria de transformación consiste en procesar varias materias primas compradas y transformarlas en nuevos productos terminados. Algunas veces el cambio en las características físicas o químicas de las materias primas es total, y en otros casos resulta relativamente pequeño.



* EJEMPLO DE UN PROCESO INDUSTRIAL DE MANUFACTURA:


http://www.sendspace.com/file/1531c9

ó

http://www.sendspace.com/file/71vrhh