Automatización y Control
hace 3 años · Actualizado hace 2 años
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¿Qué es la Automatización?
La Automatización se puede definir como la utilización de técnicas y equipos para el control de un sistema, normalmente industrial, de tal forma que funcione de forma automática, al menos parcialmente.
Por tanto se habla de un concepto que implica controlar un sistema o planta, es decir, hacer que el comportamiento de dicho sistema cumpla unos objetivos determinados, unas especificaciones de funcionamiento, y que lo haga de forma autónoma, sin intervención humana o al menos con una intervención limitada. El elemento que sustituye al operador humano en la toma de decisiones es el Sistema de Control.
El comportamiento de un sistema va a estar caracterizado por magnitudes representativas, de las que nos interesa su evolución en el tiempo, por ejemplo, temperaturas en un sistema térmico, presiones o caudales en un sistema hidráulico, tensiones o intensidades en un sistema eléctrico, o la posición de la cabina y el estado ON/OFF de los botones en un ascensor. En definitiva, estamos hablando de magnitudes o variables dinámicas, es decir, en las que su valor cambia con el tiempo.
Control de un Sistema Automatizado
Controlar un sistema implica actuar sobre él, es decir, determinar en cada momento los valores de un conjunto de variables sobre las que se puede actuar y que deben permiten modificar, y por tanto controlar, el comportamiento de la planta. Este conjunto de variables son las actuaciones, señales de control o entradas del sistema. La siguiente figura muestra una estructura muy simple de control. El sistema de control, de acuerdo a las especificaciones, determina las acciones de control, pero sin conocer en ningún momento el estado de la planta. Este tipo de control se denomina control en lazo abierto.
Conocer como se está comportando en cada instante el sistema debe hacer mejorar la calidad del control, por ejemplo, permitiendo al sistema de control actuar frente a perturbaciones, a las que sería imposible que reaccionara con una estructura en lazo abierto. Esto se consigue dotando a la planta de un conjunto de sensores que midan las variables que se consideren de interés. Estas variables son las salidas del sistema. Si estas variables las utiliza el sistema de control para determinar las actuaciones se tiene el control en lazo cerrado.
En la figura se han incorporado en el sistema de control las interfaces (módulos de entrada y módulos de salida ) que le permiten adquirir las señales provenientes o enviadas a la planta.
Nótese que los conceptos de entrada y salida dependen de si se consideran desde el punto de vista del sistema a controlar o del sistema de control.
Proceso de Diseño de un Sistema Automatizado
El proceso de diseño para cualquier sistema puede considerarse como el proceso que involucra las siguientes etapas:
- La necesidad.- el proceso de diseño comienza con una necesidad, quizá del consumidor o cliente.
- Análisis del problema.- el primer paso en el desarrollo de un diseño es investigar la naturaleza verdadera del problema, por ejemplo, cuando éste se analiza. Ésta es una etapa importante en cuanto a que si el problema no se define con exactitud, puede ocasionar pérdida de tiempo en los diseños y no se satisfará la necesidad.
- Preparación de una especificación.- si se sigue en análisis, se puede prepara la especificación de los requerimientos. Esto planteará el problema, cualquier restricción sujeta a la solución, y el criterio a aplicar para juzgar la calidad del diseño.
- Generación de soluciones posibles.- a esto se le califica por lo general como la etapa conceptual. Los esbozos de soluciones se preparan, mismos que funcionan con los detalles suficientes que indican los medios para obtener cada una de las funciones requeridas.
- Selecciones de una solución apropiada.- las diversas soluciones se evalúan y la más apropiada es la que se selecciona.
- Producción de un diseño detallado.- el detalle de un diseño seleccionado debe funcionar hora. Éste puede requerir la producción de prototipos o maquetas de tamaño natural para determinar los detalle óptimos de un diseño.
- Producción de dibujos de trabajo.- el diseño seleccionado se traduce entonces en dibujos de trabajo, diagramas de circuitos, etc., de manera que se pueda elaborar el artículo.
Cada etapa del proceso de diseño no se debe considerar como algo independiente. A menudo se necesitará regresar a una etapa previa y darle mayor consideración. Así, cuando se presente un problema, puede haber la necesidad de regresar y reconsiderar el análisis del mismo en la etapa de generación de soluciones posibles.
Tipo de Señales
Las señales con las que se trabaja en estos sistemas de control, en relación a los valores que pueden adquirir, son fundamentalmente de dos tipos:
- Señales continuas o analógicas : En un rango determinado de valores de la señal se tienen infinitos valores intermedios. Un ejemplo son las magnitudes físicas de un proceso, como presión, temperatura, caudal, etc.
- Señales discretas: Estas señales solo pueden tomar un número finito de valores. El caso más típico son las señales todo-nada, denominadas señales binarias o booleanas, que solo pueden tener dos valores.
¿Qué son los sensores?
Los sensores son dispositivos cuya función es transformar una determinada magnitud física de un proceso, tal como presión, temperatura, posición, etc., en otra señal, normalmente eléctrica, que en el caso que nos trata, será enviada al sistema de control. Los actuadores realizan sobre el proceso una acción, normalmente mecánica, que implica un aporte de energía, en respuesta a una señal típicamente eléctrica proveniente del sistema de control.
Atendiendo al tipo de señal con la que operan, los sensores y actuadores pueden
ser analógicos o discretos (todo-nada).
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