Control por computadora

  La aplicación del computador en el control de procesos supone un salto tecnológico enorme que se traduce en la implantación de nuevos sistemas de control en el entorno Industria y posibilita el desarrollo de la navegación espacial. Desde el punto de vista de la aplicación de las teorías de control automático el computador no esta limitado a emular el cálculo realizado en los reguladores analógicos El computador permite la implantación de avanzados algoritmos de control mucho más complejos como pueden ser el control óptimo o el control adaptativo. El objetivo en un principio era sustituir y mejorar los reguladores analógicos, pero este objetivo se fue ampliando dada las capacidades de los computadores en realizar un control integral de las plantas de fabricación, englobando también la gestión de la producción.

Aplicaciones del Computador:

    Las principales aplicaciones industriales del computador son:

·         Adquisición de datos. Consiste en la recogida, tratamiento y almacenamiento de los datos.

·         Supervisión. En esta función el computador no efectúa directamente el control de proceso. Se conecta a los controladores del proceso (autómatas, reguladores PID…) por medio de un sistema de comunicación serie o por una red de comunicaciones industrial. La principal función es la ayuda al operador de planta. El computador suministra al computador unas informaciones elaboradas como pueden ser alarmas, tratamiento de fallos, procedimientos de rearme.

·         Control secuencial. En esta función el computador suele tomar la forma de autómata programable, en el cual se ejecutan programas de control de sistemas secuenciales.

·         Control analógico digital. Es una forma de control que se utilizaba con los primeros computadores en la cual el computador se encargaba de elaborar la consigna de los bucles analógicos.

·         Control digital directo. El computador ejecuta directamente el control del proceso continuo. Toma la forma de regulador industrial o de computador industrial con tarjetas de interface con el proceso.

·         Análisis de datos. Función clásica de los computadores de gestión en el que se analizan los datos de producción por medio de herramientas de ofimática.

    Las ventajas del uso del computador en el control de procesos son múltiples, entre ellas se podría nombrar una mayor eficacia de las operaciones, mayor seguridad y una reducción drástica de las operaciones manuales.

Un sitio Web 2.0 permite a los usuarios interactuar y colaborar entre sí como creadores de contenido generado por usuarios en una comunidad virtual, a diferencia de sitios web donde los usuarios se limitan a la observación pasiva de los contenidos que se ha creado para ellos. Ejemplos de la Web 2.0 son las comunidades web, las aplicaciones Web, las redes sociales, las aplicaciones Web, los servicios de alojamiento de videos, los wikis, los blogs,etc.

Ejemplos de aplicaciones para expresarse/crear y publicar/difundir: 

a. Blogger - http:// www.blogger.com/
b. Wiki - http:// www.wikipedia.org/

Para publicar/difundir y buscar información:

a. Podcast – Grabaciones de audio a manera de programa que puede publicar en Internet
en su propia página o inclusive compartirla con el mundo.
b. YouTube – http://www.youtube.com/
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e. Twitter - https://twitter.com/
f. Pinterest - http://pinterest.com/

Pero NO TODO son las redes típicas, hay muchas probabilidades de que exista una red social fuera de las anteriormente mencionadas y que reúna a gente de su sector o del de sus compradores potenciales.

Con la Web 2.0, hay un cambio de paradigma sobre la concepción de Internet y sus funcionalidades, ya que ahora se orientan más a facilitar la máxima interacción
entre los usuarios y el desarrollo de redes sociales donde puedan expresarse y opinar, buscar y recibir información de interés, colaborar y crear o compartir contenidos. Esto frente a las tradicionales páginas web estáticas (Web 1.0) donde sus visitantes solo pueden leer los contenidos ofrecidos por su autor o editor, en la Web 2.0 todos los cibernautas pueden elaborar contenidos y compartirlos, opinar, etiquetar/clasificar.

NEUMATICA

Neumática La neumática es la técnica que se dedica al estudio y aplicación del aire comprimido. En la actualidad, en la automatización de los distintos campos de fabricación, así como en los procesos de ensamblado y empaquetado de productos, es común la utilización de esta técnica para llevar a cabo estos procesos. A. Características de los fluidos: el aire El aire comprimido que se emplea en la industria procede del exterior. Se comprime hasta una presión de unos 6 bares, con respecto a la presión atmosférica, y se denomina presión relativa. El aire va a contener polvo, óxidos, azufre,… que hay que eliminar previamente. Presión absoluta = Presión atmosférica + Presión relativa 1. Unidades de presión La unidad de presión en el sistema internacional es el Pascal (P) 1 P = 1 N/m2 Otras unidades son: El bar: 1 bar = 105 = 1 kp/cm2 recuerda que 1 kp (kilopondio) = 9,8 N La atmósfera (atm): 1 atm = 1’013 bar mm de mercurio (mm Hg): 1 atm = 750 mm Hg B. Elementos básicos de un sistema neumático 1. Elementos activos Son aquellos que comunican energía al fluido. La energía externa que se comunica al elemento activo es principalmente eléctrica o térmica. - Compresores Son máquinas destinadas a elevar la presión del aire que aspiran de la atmósfera. Se deben instalar en un lugar fresco y exento de polvo. En el funcionamiento de un compresor aparecen implicadas dos magnitudes: - La presión que se comunica al aire. - El caudal que es capaz de proporcionar. El caudal es el volumen de fluido que pasa por una sección en la unidad de tiempo. Se puede medir en l/s, l/h o m3 /s Existen dos grandes tipos de compresores - Volumétricos - Dinámicos

Ejemplos :

Estampadora neumática Máquina que aprovecha la deformación plástica del material para crear mediante un golpe de estampa una determinada forma; por ejemplo la acuñación de monedas. Utilizamos un cilindro de simple efecto que portará la matriz o estampa, cuya velocidad de golpe se garantiza con un regulador unidireccional. Es accionada por un operario mediante un pulsador de seta, de forma que sólo estará operativo cuando una mampara de metacrilato se cierre pisando un final de carrera e impidiendo que el brazo del operario acceda por accidente a la herramienta.

Hidráulica

La hidráulica es una rama de la mecánica de fluidos y ampliamente presente en la ingeniería que se encarga del estudio de las propiedades mecánicas de los líquidos. Todo esto depende de las fuerzas que se interponen con la masa y a las condiciones a que esté sometido el fluido, relacionadas con la viscosidad de este.

  La industria ha aportado innovaciones para mejorar sus procesos. Una de las grandes mejoras fue la aplicación de la Hidráulica y la Neumatica. En el enlace anterior puedes ver la definición de neumática, pero en este caso nos basaremos en la hidráulica para defininarle. La pregunta es ¿Qué es la hidráulica?

   La Hidraulica es la tecnología que emplea un líquido, bien agua o aceite (normalmente aceites especiales), como modo de transmisión de la energía necesaria para mover y hacer funcionar mecanismos. Básicamente consiste en hacer aumentar la presíon de este fluido (el aceite) por medio de elementos del circuito hidraulico (compresor) para utilizarla como un trabajo útil, normalmente en un elemento de salida llamado cilindro.  El aumento de esta presión se puede ver y estudiar mediante el principio de Pascal.

Ejemplos:

Frenos para vehículos

Los sistemas hidráulicos de frenado de los vehículos adquirieron relevancia entre los fabricantes de automóviles durante la década de 1930. Son sistemas de pistones múltiples, lo que significa que transmiten fuerza entre dos o más pistones. Según PDH Engineer, cuando presionas un pedal de freno hidráulico, la fuerza comprime el pistón primero, conocido como el pistón de entrada, que a su vez empuja el fluido a través de mangueras y tubos. La presión del fluido provoca que otros dos pistones, conocidos como los pistones de salida, empujen hacia el exterior. Estos pistones están unidos a las zapatas del freno, que presionan contra las paredes de los frenos de tambor, ralentizando así la rotación de las ruedas.

Gatos

Los trabajadores utilizan gatos hidráulicos para elevar objetos muy pesados, tales como automóviles, materiales de construcción e incluso edificios enteros. De acuerdo con Phys Link, los gatos utilizan un principio básico hidráulico conocido como el Principio de Pascal, el cual fue desarrollado por el científico francés Blaise Pascal en el siglo XVII. El principio establece que si aplicas una fuerza a un líquido en el interior de un cilindro pequeño, serás capaz de generar una mayor fuerza de presión en un mismo cilindro más grande. Así que cuando empujas hacia abajo la palanca de una bomba o de un gato hidráulico, estás presionando líquidos por un pequeño cilindro, que empujan a su vez a los líquidos dentro de un cilindro más grande. La presión resultante es suficientemente alta como para levantar objetos muy pesados​​, a pesar de que la fuerza relativa necesaria para aplicar sea pequeña.

Control por computadora

  La aplicación del computador en el control de procesos supone un salto tecnológico enorme que se traduce en la implantación de nuevos sistemas de control en el entorno Industria y posibilita el desarrollo de la navegación espacial. Desde el punto de vista de la aplicación de las teorías de control automático el computador no esta limitado a emular el cálculo realizado en los reguladores analógicos El computador permite la implantación de avanzados algoritmos de control mucho más complejos como pueden ser el control óptimo o el control adaptativo. El objetivo en un principio era sustituir y mejorar los reguladores analógicos, pero este objetivo se fue ampliando dada las capacidades de los computadores en realizar un control integral de las plantas de fabricación, englobando también la gestión de la producción.

Aplicaciones del Computador:

    Las principales aplicaciones industriales del computador son:

·         Adquisición de datos. Consiste en la recogida, tratamiento y almacenamiento de los datos.

·         Supervisión. En esta función el computador no efectúa directamente el control de proceso. Se conecta a los controladores del proceso (autómatas, reguladores PID…) por medio de un sistema de comunicación serie o por una red de comunicaciones industrial. La principal función es la ayuda al operador de planta. El computador suministra al computador unas informaciones elaboradas como pueden ser alarmas, tratamiento de fallos, procedimientos de rearme.

·         Control secuencial. En esta función el computador suele tomar la forma de autómata programable, en el cual se ejecutan programas de control de sistemas secuenciales.

·         Control analógico digital. Es una forma de control que se utilizaba con los primeros computadores en la cual el computador se encargaba de elaborar la consigna de los bucles analógicos.

·         Control digital directo. El computador ejecuta directamente el control del proceso continuo. Toma la forma de regulador industrial o de computador industrial con tarjetas de interface con el proceso.

·         Análisis de datos. Función clásica de los computadores de gestión en el que se analizan los datos de producción por medio de herramientas de ofimática.

    Las ventajas del uso del computador en el control de procesos son múltiples, entre ellas se podría nombrar una mayor eficacia de las operaciones, mayor seguridad y una reducción drástica de las operaciones manuales.

Un sitio Web 2.0 permite a los usuarios interactuar y colaborar entre sí como creadores de contenido generado por usuarios en una comunidad virtual, a diferencia de sitios web donde los usuarios se limitan a la observación pasiva de los contenidos que se ha creado para ellos. Ejemplos de la Web 2.0 son las comunidades web, las aplicaciones Web, las redes sociales, las aplicaciones Web, los servicios de alojamiento de videos, los wikis, los blogs,etc.

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NEUMATICA

Neumática La neumática es la técnica que se dedica al estudio y aplicación del aire comprimido. En la actualidad, en la automatización de los distintos campos de fabricación, así como en los procesos de ensamblado y empaquetado de productos, es común la utilización de esta técnica para llevar a cabo estos procesos. A. Características de los fluidos: el aire El aire comprimido que se emplea en la industria procede del exterior. Se comprime hasta una presión de unos 6 bares, con respecto a la presión atmosférica, y se denomina presión relativa. El aire va a contener polvo, óxidos, azufre,… que hay que eliminar previamente. Presión absoluta = Presión atmosférica + Presión relativa 1. Unidades de presión La unidad de presión en el sistema internacional es el Pascal (P) 1 P = 1 N/m2 Otras unidades son: El bar: 1 bar = 105 = 1 kp/cm2 recuerda que 1 kp (kilopondio) = 9,8 N La atmósfera (atm): 1 atm = 1’013 bar mm de mercurio (mm Hg): 1 atm = 750 mm Hg B. Elementos básicos de un sistema neumático 1. Elementos activos Son aquellos que comunican energía al fluido. La energía externa que se comunica al elemento activo es principalmente eléctrica o térmica. - Compresores Son máquinas destinadas a elevar la presión del aire que aspiran de la atmósfera. Se deben instalar en un lugar fresco y exento de polvo. En el funcionamiento de un compresor aparecen implicadas dos magnitudes: - La presión que se comunica al aire. - El caudal que es capaz de proporcionar. El caudal es el volumen de fluido que pasa por una sección en la unidad de tiempo. Se puede medir en l/s, l/h o m3 /s Existen dos grandes tipos de compresores - Volumétricos - Dinámicos

Ejemplos :

Estampadora neumática Máquina que aprovecha la deformación plástica del material para crear mediante un golpe de estampa una determinada forma; por ejemplo la acuñación de monedas. Utilizamos un cilindro de simple efecto que portará la matriz o estampa, cuya velocidad de golpe se garantiza con un regulador unidireccional. Es accionada por un operario mediante un pulsador de seta, de forma que sólo estará operativo cuando una mampara de metacrilato se cierre pisando un final de carrera e impidiendo que el brazo del operario acceda por accidente a la herramienta.

Hidráulica

La hidráulica es una rama de la mecánica de fluidos y ampliamente presente en la ingeniería que se encarga del estudio de las propiedades mecánicas de los líquidos. Todo esto depende de las fuerzas que se interponen con la masa y a las condiciones a que esté sometido el fluido, relacionadas con la viscosidad de este.

  La industria ha aportado innovaciones para mejorar sus procesos. Una de las grandes mejoras fue la aplicación de la Hidráulica y la Neumatica. En el enlace anterior puedes ver la definición de neumática, pero en este caso nos basaremos en la hidráulica para defininarle. La pregunta es ¿Qué es la hidráulica?

   La Hidraulica es la tecnología que emplea un líquido, bien agua o aceite (normalmente aceites especiales), como modo de transmisión de la energía necesaria para mover y hacer funcionar mecanismos. Básicamente consiste en hacer aumentar la presíon de este fluido (el aceite) por medio de elementos del circuito hidraulico (compresor) para utilizarla como un trabajo útil, normalmente en un elemento de salida llamado cilindro.  El aumento de esta presión se puede ver y estudiar mediante el principio de Pascal.

Ejemplos:

Frenos para vehículos

Los sistemas hidráulicos de frenado de los vehículos adquirieron relevancia entre los fabricantes de automóviles durante la década de 1930. Son sistemas de pistones múltiples, lo que significa que transmiten fuerza entre dos o más pistones. Según PDH Engineer, cuando presionas un pedal de freno hidráulico, la fuerza comprime el pistón primero, conocido como el pistón de entrada, que a su vez empuja el fluido a través de mangueras y tubos. La presión del fluido provoca que otros dos pistones, conocidos como los pistones de salida, empujen hacia el exterior. Estos pistones están unidos a las zapatas del freno, que presionan contra las paredes de los frenos de tambor, ralentizando así la rotación de las ruedas.

Gatos

Los trabajadores utilizan gatos hidráulicos para elevar objetos muy pesados, tales como automóviles, materiales de construcción e incluso edificios enteros. De acuerdo con Phys Link, los gatos utilizan un principio básico hidráulico conocido como el Principio de Pascal, el cual fue desarrollado por el científico francés Blaise Pascal en el siglo XVII. El principio establece que si aplicas una fuerza a un líquido en el interior de un cilindro pequeño, serás capaz de generar una mayor fuerza de presión en un mismo cilindro más grande. Así que cuando empujas hacia abajo la palanca de una bomba o de un gato hidráulico, estás presionando líquidos por un pequeño cilindro, que empujan a su vez a los líquidos dentro de un cilindro más grande. La presión resultante es suficientemente alta como para levantar objetos muy pesados​​, a pesar de que la fuerza relativa necesaria para aplicar sea pequeña.

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Resistencia:

Se le denomina resistencia eléctrica a la igualdad de oposición que tienen los electrones al desplazarse a través de un conductor. La unidad de resistencia en el Sistema Internacional es el ohmio, que se representa con la letra griega omega (Ω), en honor al físico alemánGeorge Ohm, quien descubrió el principio que ahora lleva su nombre.

La resistencia de un material depende directamente de dicho coeficiente, además es directamente proporcional a su longitud (aumenta conforme es mayor su longitud) y es inversamente proporcional a su sección transversal (disminuye conforme aumenta su grosor o sección transversal)

Descubierta por Georg Ohm en 1827, la resistencia eléctrica tiene un parecido conceptual a la fricción en la física mecánica. La unidad de la resistencia en el Sistema Internacional de Unidades es el ohmio (Ω). Para su medición, en la práctica existen diversos métodos, entre los que se encuentra el uso de un ohmímetro. Además, su cantidad recíproca es la conductancia, medida en Siemens

                                                         

Diodo:

Un diodo es un componente electrónico de dos terminales que permite la circulación de la corriente eléctrica a través de él en un solo sentido. Este término generalmente se usa para referirse al diodo semiconductor, el más común en la actualidad; consta de una pieza de cristal semiconductor conectada a dos terminales eléctricos.

De forma simplificada, la curva característica de un diodo (I-V) consta de dos regiones: por debajo de cierta diferencia de potencial, se comporta como un circuito abierto (no conduce), y por encima de ella como un circuito cerrado con una resistencia eléctrica muy pequeña. Debido a este comportamiento, se les suele denominar rectificadores, ya que son dispositivos capaces de suprimir la parte negativa de cualquier señal, como paso inicial para convertir una corriente alterna en corriente continua. Su principio de funcionamiento está basado en los experimentos de Lee De Forest.

Capacitor:

Un capacitor electrónico es un componente importante en los dispositivos eléctricos. Se considera un dispositivo "pasivo", ya que no afecta a las corrientes eléctricas activamente o a otros componentes eléctricos. En su lugar, los capacitores almacenan energía eléctrica entre los conductores eléctricos. Los números impresos en el capacitor se refieren a la cantidad de corriente que puede sostener pasivamente.

interfaza de control

Entendemos por controladora para ordenador a un sistema o equipo electrónico, que permita la comunicación  entre el ordenador y el sistema o máquina a controlar. La controladora interpreta y adapta las señales procedentes del ordenador para gobernar los elementos correspondientes del sistema bajo control. Además, proporciona al ordenador las señales y valores producidos por los sensores del sistema bajo control para que puedan ser leídos por éste.

Controladora CNICE

La controladora CNICE es una interfaz de control que, tal como se puede observar en la imagen, dispone de los siguientes elementos:

Ocho entradas digitales

Esta controladora posee ocho entradas digitales con niveles TTL.

Para que se pueda recoger la señal en una entrada digital se ha de conectar un cable a la entradade la fuente emisora de la señal y otro a la conexión MASA, recogiendo, únicamente, la activación o no activación de dicha entrada.

Hay que recordar que en esta controladora se utiliza lógica negativa para las entradas digitales, es decir, cuando las entradas están al aire o se les introduce un valor 1, se interpreta un 0; por el contrario, si se le introduce un 0 en la entrada se leerá un 1.

Ocho salidas digitales

En esta controladora cuando una salida digital no está activada emite una señal de 0 voltios

, por el contrario, si se activa emitirá una señal de 5 voltios.

Cuatro entradas analógica

Las entradas analógicas, al contrario que las digitales, recogen una señal variable de entre 0 y 5 voltios.

También debemos saber que la lectura de las entradas, tanto las analógicas como las digitales, se realiza en dos partes: primero se lee la parte alta y después la parte baja del dato de entrada.

Conector de fuente de alimentación

La fuente de alimentación es el circuito que se encarga de suministrar energía eléctrica adecuada a toda la placa controladora. Al conector de entrada se le conectará un transformador con un voltaje de salida de 12 voltios. Si la conexión a la red es correcta se debe encender un led rojo. Conector macho de 25 pines

La comunicación entre la controladora y el ordenador se realiza a través del puerto paralelo LPT y para ello la placa de la controladora tiene un conector macho de 25pines. Se debe unir el puerto paralelo del PC al conector de 25 pines mediante un cable de 25 contactos macho-hembra.

Masa

Sirve para conectarse a MASA o a tierra, es decir, a 0 voltios. Para que exista corriente eléctrica tiene que existir diferencia de potencial entre dos puntos. Uno de los puntos será la toma de corriente y el otro es la masa.

En la siguiente imagen se pueden observar con mas detalle cada uno de los componentes explicados anteriormente.

CONTROL POR COMPUTADORA

Los sistemas de control por computadora  permiten emplear un orden para controlar un sistema  físico real. En nuestro entorno encontramos  multitud de sistemas que son o pueden ser  controladores por ordenador. Dentro de estos sistemas  podemos encontrar el ordenador  a bordo de un automóvil, una casa domtizada, un sistema de aire acondicionado, los complejos  sistemas de control,  los complejos sistemas de control de los coches de fórmula, las naves espaciales, etc. Con el control por computadora conseguimos que el ordenador interaccione con objetos y mecanismos reales, pudiendo incluso mejorar el comportamiento de estos sistemas físicos.

La controladora

Las controladoras son el "cerebro del robot".  Se encargan de reconocer la información que viene del exterior a través de los sensores (que serían como los sentidos) y  hacer funcionar los actuadores (motores, bombillas,...) conforme a un programa almacenado en su memoria

Entradas: Por las entradas de la controladora, el robot recibe información del exterior  a través de sensores. Se diferencia entre entradas analógicas y digitales, pero la terminología es confusa, porque, normalmente, en los robots todas las entradas son digitales. 

Llamamos entradas digitales a las que solo pueden interpretar dos valores (sensor activado/ sensor desactivado). En realidad se trata de entradas lógicas. En ellas, por ejemplo, se conectan los sensores de tacto que no son más que interruptores. Sus posibles estados son pulsado/no pulsados.

Salidas: Las salidas  de la controladora  permiten controlar actuadores, esto es receptores eléctricos como motores, bombillas, resistencias... Existen varios tipos de salidas: ce conexión/desconexión, reversibles y analógicas.

Salidas digitales  conexión/desconexión: Permiten conectar un receptor que sólo se alimentará con una polaridad. Por tanto los motores conectados a ellas no podrán cambiar su sentido se giro. Se comportan como un interruptor. En algunos casos son salidas a relé (que permiten bastante potencia) y en otros casos están activadas por interruptores electrónicos (en este caso hay una pequeña pérdida de la tensión de alimentación). Si el receptor tiene polaridad, habrá que tenerla en cuenta ya que entonces no se podrá conectar de cualquier manera. En la placa PICAXE de alta potencia, las salidas 5,6,7  y 8 son de este tipo. En ellas los receptores deben conectarse por un lado al polo positivo y por otro a la salida.

Unión al ordenador: Las controladoras deben conectarse a  un ordenador para introducirles el programa. En algunos casos, la misma tarjeta no tiene memoria de forma que el programa reside en el ordenador. Esto tiene la ventaja de que se puede utilizar toda la memoria y capacidad de cálculo de un ordenador que suele ser muy superior al de las controladoras autónomas, pero el grave inconveniente de que el robot tiene que estar unido al ordenador mediante cables y esto limita su movimiento o se trata de robots muy grandes.  En estos casos, las controladoras simplemente son targetas que permiten introducir información en el ordenador o que pueden disparar relés como resultado de órdenes del mismo.

En otros casos , la unión al ordenador se hace sólo para sercargar el programa ya que la propia controladora tiene su memoria para almacenar el programa y su CPU para gestionarlo. El inconveniente es que la memoria y la potencia de cálculo están muy limitados, pero la ventaja de la independencia del robot que no tiene el anterior "cordón umbilical". Las controladoras PICAXE son de este tipo.

Sensores: se encarga de analizar el entorno y enviar las señales al computador  de control para que realice las funciones programadas. Se conecta a las entradas digitales o analógicas de la controladora dependiendo de si simplemente actúan como interruptores o si se precisa analizar un rango  determinado de valores. Cuando lo sensores serán activados, dejando pasar la corriente y cuando no lo están impiden el paso de la misma.

https://www.youtube.com/watch?v=mqNdo60Fj3E

este es el link del video: