Automatización industrial.

AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL.

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   Se define como un proceso o un dispositivo industrial. Aquello que se quiere automatizar recibe el nombre de planta.    La automatización se aplica tanto a los procesos de fabricación continua (industria química, petroquímica, cemento, etc.) como de piezas discretas (automóviles, electrodomésticos, muebles, etc.).    En muchas ocasiones ambos tipos de procesos se dan de forma simultánea en la misma fábrica, es conveniente tratarlos por separado.

   Los objetivos de la automatización son: Incrementar la productividad y flexibilizar las herramientas. Producir con calidad constante. Dedicar a los humanos a las tareas creativas.    El gran auge de la automatización industrial se debe a la aparición del autómata programable (PLC), que sustituyó a los sistemas de control basados en lógica cableada y permitió incrementar la productividad y flexibilizar las herramientas y la programación.

Autómata programable o PLC.

   Un autómata programable o controlador lógico programable, más conocido por sus siglas en inglés PLC (Programmable Logic Controller), es una computadora utilizada en la ingeniería automática o automatización industrial, para automatizar procesos (i.e. electromecánicos, electroneumáticos, electrohidráulicos), tales como el control de la maquinaria de la fábrica en líneas de montaje u otros procesos de producción.

    Los PLCs vinieron a sustituir a las computadoras de propósito general porque presentaban los siguientes inconvenientes: Eran poco aptas para el entorno industrial. Necesitaban personal especializado para programarlos y mantenerlos. Tenían un elevado coste del equipo y de su mantenimiento.    A diferencia de las computadoras de propósito general, el PLC: Está adaptado al entorno industrial: está diseñado para múltiples señales de entrada y de salida, rangos de temperatura ampliados,

 inmunidad al ruido eléctrico y resistencia a la       vibración y al impacto. Por tanto, es más fácil     mantenerlo. Es programable por el personal de operación. Es fácilmente reutilizable.    Un PLC es un ejemplo de un sistema de tiempo real, donde los resultados de salida deben ser producidos en respuesta a las condiciones de entrada dentro de un tiempo limitado, de lo contrario no producirá el resultado deseado.

PLC Basics | Programmable Logic Controller (Embed)

Tipos de máquina.

   En la automatización industrial se utilizan principalmente tres tipos de máquinas: máquina herramienta, máquina transfer y robots.

• Máquinas

Distribución en planta.

   La distribución en planta (Lay-out en inglés) es la ordenación de los equipos industriales y de espacios necesarios para que un sistema productivo alcance sus objetivos con la eficiencia adecuada. La disposición en la fabricación puede ser: Distribución basada en el producto. Distribución basada en procesos. Distribución híbrida o por células. Distribución por posición fija.

• Lay-out

Grados de automatización.

   La automatización de la producción puede realizarse con un mayor o menor grado de flexibilidad. De forma que se habla de automatización rígida y automatización flexible. El grado de flexibilidad de un sistema de producción está fuertemente ligado al volumen de la producción, y éste, a su vez, a la variedad de productos.    

   Automatización rígida: aquella en la que la secuencia de las operaciones está fijada por la configuración de los equipos utilizados, suele ser rentable en la producción de grandes series de productos iguales (normalmente productos de gran demanda). Se suele asociar a una distribución basada en el producto, opera con series altas o muy altas de piezas con altos valores de productividad y relativa inflexibilidad a cambios en el proceso de producción.

   Automatización flexible: también denominada programable, permite cambiar el producto fabricado mediante un cambio en las órdenes de control del sistema, pero con alteraciones mínimas o nulas en el sistema de fabricación en sí. Por tanto, los equipos se adaptan a la fabricación de productos diferentes modificando la secuencia de operaciones mediante el cambio de un programa. Se suele asociar a una distribución basada en procesos.    Normalmente la automatización flexible opera con series medias de productos en las que la fabricación es organizada por lotes de productos (batch production) que se procesan del mismo modo.

Pirámide de la automatización.

   Es una representación pictórica de los diferentes niveles de automatización de una fábrica.  Es una gran manera de dar sentido a toda la complejidad de una fábrica. 

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Nivel 1    Se trata del nivel más bajo en la jerarquía de la automatización. Incluye los actuadores, sensores y otros elementos hardware que forman una máquina.    En este nivel se adquieren los datos del proceso mediante los sensores situados en él y se actúa mediante los actuadores.    Estos sensores y actuadores que interaccionan directamente con el proceso productivo suelen recibir el nombre de dispositivos de campo (field devices).

Nivel 2    Este nivel está formado por las máquinas individuales que intervienen en el proceso productivo. Por tanto, desde el punto de vista de control, en este nivel se sitúan los autómatas programables (PLCs), los sistemas de control numérico de las máquinas, los robots industriales, los computadores industriales, etc.    Todos estos dispositivos se conocen de forma genérica como controladores de máquinas.

Nivel 3    El nivel donde se encuentran los sistemas de control de supervisión y adquisición de datos (SCADA), así como las interfaces hombre-máquina (HMI).    En esta capa, los datos de proceso se supervisan a través de interfaces de usuario, y se almacenan en bases de datos. El SCADA se utiliza típicamente para controlar múltiples máquinas en procesos complejos, incluyendo procesos que involucran múltiples sitios.    Una diferencia entre el nivel 2 y el 3 es que el SCADA se usa a menudo para refinar o restablecer valores en el nivel de control

Nivel 4    Este nivel se llama nivel de operación o de planificación. En él se monitoriza todo el proceso de fabricación en una planta o fábrica desde las materias primas hasta el producto acabado. Esto permite a la gerencia ver exactamente lo que está sucediendo y les permite tomar decisiones basadas en esa información. Pueden ajustar los pedidos de materias primas o los planes de envío basándose en datos reales recibidos de los sistemas.    Este nivel suele utilizar un sistema de gestión informática conocido como MES (Manufacturing Execution System)

Nivel 5    La cima de la pirámide es lo que se llama el nivel de gestión. Este nivel utiliza el sistema de gestión integrado de las empresas que se conoce como ERP (Enterprise Resource Planning) o planificación de recursos empresariales. Aquí es donde la alta dirección de una empresa puede ver y controlar sus operaciones.    El ERP suele ser un conjunto de aplicaciones informáticas que pueden ver todo lo que sucede dentro de una empresa. Utiliza toda la tecnología de los niveles anteriores más algunos programas más para lograr este nivel de integración. Esto permite a la empresa ser capaz de monitorizar todos los niveles del negocio desde la fabricación, las ventas, las compras, las finanzas y la nómina, entre muchos otros.    Mientras que el MES supervisa y controla una sola planta, ERP proporciona supervisión, informes y control para corporaciones enteras.