La mecánica (Griego Μηχανική y de latín mechanìca o arte de construir una máquina) es la rama de la física que describe el movimiento de los cuerpos, y su evolución en el tiempo, bajo la acción de fuerzas. El conjunto de disciplinas que abarca la mecánica convencional es muy amplio y es posible agruparlas en cuatro bloques principales:
Mecánica clásica
Mecánica cuántica
Mecánica relativista
Teoría cuántica de campos
jueves, 13 de marzo de 2008
Electroneumatica y Electrohidraulica
electroneumática
En electroneumática, la energía eléctrica substituye a la energía
neumática como el elemento natural para la generación y transmisión
de las señales de control que se ubican en los sistemas de mando.
Los elementos nuevos y/o diferentes que entran en juego están
constituidos básicamente para la manipulación y acondicionamiento
de las señales de voltaje y corriente que deberán de ser transmitidas
a dispositivos de conversión de energía eléctrica a energía neumática
para lograr la activación de los actuadores neumáticos
electrohidraulica
En la actualidad, en las medianas y grandes empresas de producción,
se tienen implementados procesos que poseen la necesidad de emplear
elevadas cantidades de energía. El empleo de la energía hidráulica
se hace presente en este momento. Máquinas de producción y montaje;
equipos de elevación; prensas; máquinas de moldeo; grúas, entre
otros, son áreas en donde se requieren grandes esfuerzos y presiones
que tanto la energía neumática como eléctrica no son apropiadas
ya sea por razones económicas o por las magnitudes delos esfuerzos
requeridos.
En electroneumática, la energía eléctrica substituye a la energía
neumática como el elemento natural para la generación y transmisión
de las señales de control que se ubican en los sistemas de mando.
Los elementos nuevos y/o diferentes que entran en juego están
constituidos básicamente para la manipulación y acondicionamiento
de las señales de voltaje y corriente que deberán de ser transmitidas
a dispositivos de conversión de energía eléctrica a energía neumática
para lograr la activación de los actuadores neumáticos
electrohidraulica
En la actualidad, en las medianas y grandes empresas de producción,
se tienen implementados procesos que poseen la necesidad de emplear
elevadas cantidades de energía. El empleo de la energía hidráulica
se hace presente en este momento. Máquinas de producción y montaje;
equipos de elevación; prensas; máquinas de moldeo; grúas, entre
otros, son áreas en donde se requieren grandes esfuerzos y presiones
que tanto la energía neumática como eléctrica no son apropiadas
ya sea por razones económicas o por las magnitudes delos esfuerzos
requeridos.
Eléctrica
La electricidad tiene dos conceptualizaciones para definirla, bien diferenciadas. Una, que justifica su nicho como rama del saber en la propia ciencia; y otra, que la define como energía.
Como rama de la ciencia, la definimos como la ciencia que estudia los fenómenos eléctricos, éstos se verán a continuación.
Como energía, esta basada en las propiedades que tienen los diferentes elementos o los materiales para atraer o repeler los electrones, y, que dan lugar y objeto como estudio dentro de la rama de la ciencia, a los fenómenos físicos, como el calor, la luz, los campos magnéticos, etc.
Para comprender la electricidad como ciencia, es necesario conocer la constitución general de los materiales.
Los materiales están contituidos por átomos, y éstos, a su vez, por electrones, protones y neutrones.
Los electrones tienen carga eléctrica negativa, los protones la tienen positiva y los neutrones no tienen ningún tipo de carga.
Sabiendo esto, podemos decir, que un material es eléctricamente neutro, cuando el número de electrones es igual al de los protones.
También, debemos saber que los protones se encuentran en el núcleo del átomo y que los electrones circulan alrededor del núcleo, como sí de un sistema planetario se tratase. Es sumamente necesario comprender que los electrones, se disponen en diferentes capas o niveles alrededor del núcleo, pero lo más importante para la electricidad, es que el último nivel, el más exterior, es el nivel de la valencia y dependiendo del número de electrones alojados en él, el material será un aislante, un semi-conductor o un conductor.
Como rama de la ciencia, la definimos como la ciencia que estudia los fenómenos eléctricos, éstos se verán a continuación.
Como energía, esta basada en las propiedades que tienen los diferentes elementos o los materiales para atraer o repeler los electrones, y, que dan lugar y objeto como estudio dentro de la rama de la ciencia, a los fenómenos físicos, como el calor, la luz, los campos magnéticos, etc.
Para comprender la electricidad como ciencia, es necesario conocer la constitución general de los materiales.
Los materiales están contituidos por átomos, y éstos, a su vez, por electrones, protones y neutrones.
Los electrones tienen carga eléctrica negativa, los protones la tienen positiva y los neutrones no tienen ningún tipo de carga.
Sabiendo esto, podemos decir, que un material es eléctricamente neutro, cuando el número de electrones es igual al de los protones.
También, debemos saber que los protones se encuentran en el núcleo del átomo y que los electrones circulan alrededor del núcleo, como sí de un sistema planetario se tratase. Es sumamente necesario comprender que los electrones, se disponen en diferentes capas o niveles alrededor del núcleo, pero lo más importante para la electricidad, es que el último nivel, el más exterior, es el nivel de la valencia y dependiendo del número de electrones alojados en él, el material será un aislante, un semi-conductor o un conductor.
Electrónica
La electrónica, es la rama de la física y fundamentalmente una especialización de la ingeniería que estudia y emplea sistemas cuyo funcionamiento se basa en la conducción y el control del flujo microscópicos de los electrones u otras partículas cargadas eléctricamente.
Utilizando una gran variedad de dispositivos desde las válvulas termoiónicas hasta los semiconductores. El diseño y la construcción de circuitos electrónicos para resolver problemas prácticos, forma parte de los campos de la Ingeniería electrónica, electromecánica y la informática en el diseño de software para su control. El estudio de nuevos dispositivos semiconductores y su tecnología, se suele considerar una rama de la Física y química relativamente
Microcontrolador
Un microcontrolador es un circuito integrado o chip que incluye en su interior las tres unidades funcionales de una computadora: CPU, Memori y Unidades de E/S, es decir, se trata de un computador completo en un solo circuito integrado.
Son diseñados para disminuir el coste económico y el consumo de energía de un sistema en particular. Por eso el tamaño de la CPU, la cantidad de memoria y los periféricos incluidos dependerán de la aplicación. El control de un electrodoméstico sencillo como una batidora, utilizará un procesador muy pequeño (4 u 8 bit) por que sustituirá a un autómata finito. En cambio un reproductor de música y/o vídeo digital (mp3 o mp4) requerirá de un procesador de 32 bit o de 64 bit y de uno o mas Códec de señal digital (audio y/o vídeo). El control de un sistema de frenos ABS (Antilock Brake System) se basa normalmente en un microcontrolador de 16 bit, al igual que el sistema de control electrónico del motor en un automóvil.
Los microcontroladores representan la inmensa mayoría de los chips de computadoras vendidos, sobre un 50% son controladores "simples" y el restante corresponde a DSPs más especializados. Mientras se pueden tener uno o dos microprocesadores de propósito general en casa (vd. está usando uno para esto), usted tiene distribuidos seguramente entre los electrodomésticos de su hogar una o dos docenas de microcontroladores. Pueden encontrarse en casi cualquier dispositivo electrónico como automóviles, lavadoras, hornos microondas, teléfonos, etc...
Un microcontrolador difiere de una CPU normal, debido a que es más fácil convertirla en una computadora en funcionamiento, con un mínimo de chips externos de apoyo. La idea es que el chip se coloque en el dispositivo, enganchado a la fuente de energía y de información que necesite, y eso es todo. Un microprocesador tradicional no le permitirá hacer esto, ya que espera que todas estas tareas sean manejadas por otros chips. Hay que agregarle los modulos de entrada/salida (puertos) y la memoria para almacenamiento de información.
Por ejemplo, un microcontrolador típico tendrá un generador de reloj integrado y una pequeña cantidad de memoria RAM y ROM/EPROM/EEPROM/FLASH, significando que para hacerlo funcionar, todo lo que se necesita son unos pocos programas de control y un cristal de sincronización. Los microcontroladores disponen generalmente también de una gran variedad de dispositivos de entrada/salida, como convertidores de analógico a digital, temporizadores, UARTs y buses de interfaz serie especializados, como I2C y CAN. Frecuentemente, estos dispositivos integrados pueden ser controlados por instrucciones de procesadores especializados. Los modernos microcontroladores frecuentemente incluyen un lenguaje de programación integrado, como el BASIC que se utiliza bastante con este propósito.
Los microcontroladores negocian la velocidad y la flexibilidad para facilitar su uso. Debido a que se utiliza bastante sitio en el chip para incluir funcionalidad, como los dispositivos de entrada/salida o la memoria que incluye el microcontrolador, se ha de prescindir de cualquier otra circuitería
Diferencia entre microcontrolador y microprocesador
Diferencia entre microcontrolador y microprocesador
Es muy habitual confundir los términos de microcontrolador y microprocesador, cayendo así en un error de cierta magnitud. Un microcontrolador es, como ya se ha comentado previamente, un sistema completo, con unas prestaciones limitadas que no pueden modificarse y que puede llevar a cabo las tareas para las que ha sido programado de forma autónoma. Un microprocesador, en cambio, es simplemente un componente que conforma el microcontrolador, que lleva a cabo ciertas tareas que analizaremos más adelante y que, en conjunto con otros componentes, forman un microcontrolador.
Debe quedar clara por tanto la diferencia entre microcontrolador y microprocesador: a modo de resumen, el primero es un sistema autónomo e independiente, mientras que el segundo es una parte, cabe decir que esencial, que forma parte de un sistema mayor.
Es muy habitual confundir los términos de microcontrolador y microprocesador, cayendo así en un error de cierta magnitud. Un microcontrolador es, como ya se ha comentado previamente, un sistema completo, con unas prestaciones limitadas que no pueden modificarse y que puede llevar a cabo las tareas para las que ha sido programado de forma autónoma. Un microprocesador, en cambio, es simplemente un componente que conforma el microcontrolador, que lleva a cabo ciertas tareas que analizaremos más adelante y que, en conjunto con otros componentes, forman un microcontrolador.
Debe quedar clara por tanto la diferencia entre microcontrolador y microprocesador: a modo de resumen, el primero es un sistema autónomo e independiente, mientras que el segundo es una parte, cabe decir que esencial, que forma parte de un sistema mayor.
Microprocesador
El microprocesador, o simplemente el micro, es el cerebro del ordenador. Es un chip, un tipo de componente electrónico en cuyo interior existen miles (o millones) de elementos llamados transistores, cuya combinación permite realizar el trabajo que tenga encomendado el chip.
Los micros, como los llamaremos en adelante, suelen tener forma de cuadrado o rectángulo negro, y van o bien sobre un elemento llamado zócalo (socket en inglés) o soldados en la placa o, en el caso del Pentium II, metidos dentro de una especie de cartucho que se conecta a la placa base (aunque el chip en sí está soldado en el interior de dicho cartucho).
Los micros, como los llamaremos en adelante, suelen tener forma de cuadrado o rectángulo negro, y van o bien sobre un elemento llamado zócalo (socket en inglés) o soldados en la placa o, en el caso del Pentium II, metidos dentro de una especie de cartucho que se conecta a la placa base (aunque el chip en sí está soldado en el interior de dicho cartucho).
A veces al micro se le denomina "la CPU" (Central Process Unit, Unidad Central de Proceso), aunque este término tiene cierta ambigüedad, pues también puede referirse a toda la caja que contiene la placa base, el micro, las tarjetas y el resto de la circuitería principal del ordenador.
La velocidad de un micro se mide en megahertzios (MHz) o gigahertzios (1 GHz = 1.000 MHz), aunque esto es sólo una medida de la fuerza bruta del micro; un micro simple y anticuado a 500 MHz puede ser mucho más lento que uno más complejo y moderno (con más transistores, mejor organizado...) que vaya a "sólo" 400 MHz. Es lo mismo que ocurre con los motores de coche: un motor americano de los años 60 puede tener 5.000 cm3, pero no tiene nada que hacer contra un multiválvula actual de "sólo" 2.000 cm3.
Debido a la extrema dificultad de fabricar componentes electrónicos que funcionen a las inmensas velocidades de MHz habituales hoy en día, todos los micros modernos tienen 2 velocidades:
Velocidad interna: la velocidad a la que funciona el micro internamente (200, 333, 450... MHz).
Velocidad externa o del bus: o también "velocidad del FSB"; la velocidad a la que se comunican el micro y la placa base, para poder abaratar el precio de ésta. Típicamente, 33, 60, 66, 100 ó 133 MHz.
La cifra por la que se multiplica la velocidad externa o de la placa para dar la interna o del micro es el multiplicador; por ejemplo, un Pentium III a 450 MHz utiliza una velocidad de bus de 100 MHz y un multiplicador 4,5x.
PLC
Un controlador lógico programable (PLC), o programable es un controlador digital de la computadora utilizada para la automatizacion de procesos industriales, como el control de la maquinaria de la fábrica lineas de montajes. A diferencia de las computadoras de uso general, el PLC está diseñada para múltiples entradas y salida de los arreglos, rangos de temperatura extendida, la inmunidad al ruido eléctrico, y la resistencia a la vibración y el impacto. Programas para el control de la operación de la máquina se encuentran almacenados en respaldo de batería o de memoria no volatil. Un PLC es un ejemplo de un sistema de tiempo real, ya que la producción de resultados deben ser producidos en respuesta a las condiciones dentro de un tiempo delimitado, de lo contrario no deseados operación dará lugar.
CARACTERISTICAS
La principal diferencia con otros equipos es que son blindados para PLCs condición grave (polvo, humedad, calor, frío, etc) y tienen la facilidad de amplia entrada / salida (I / O) arreglos. PLCs leer interruptores de límite, analógico variables de proceso (como temperatura y presión), y las posiciones de los complejos sistemas de posicionamiento. Algunos incluso el uso de visión artificial. Por el lado del actuador, PLCs funcionar los motores eléctricos, cilindros hidráulicos o neumáticos, magnéticos relés o solenoides, o salidas analógicas. La entrada / salida disposiciones pueden incluirse en un simple PLC, el PLC o externa puede tener módulos de E / S conectado a una red informática que conecta a la PLC.
PLC se inventaron en sustitución de los sistemas automatizados que utilizan cientos o miles de relés, temporizadores cam, y el tambor secuenciadores. A menudo, un único PLC puede ser programado para reemplazar miles de relés.Controladores programables fueron inicialmente aprobadas por la industria de fabricación de automóviles, donde sustituyó a la revisión del software de nuevo cableado de duro cableados paneles de control cuando cambiaron los modelos de producción.
Muchos de los primeros PLCs expresó la toma de decisiones en la lógica simple en la lógica de escalera que parece similar a los diagramas esquemáticos eléctricos.Los electricistas eran muy capaces de trazar el circuito problemas con diagramas esquemáticos utilizando la lógica de escalera. Este programa se ha elegido la notación para reducir la demanda de capacitación para los actuales técnicos. Otros principios de PLCs utilizan una forma de lista de instrucciones de programación, sobre la base de una pila basada en la lógica solver.
La funcionalidad de la PLC ha evolucionado a lo largo de los años para incluir relé de control secuencial, control de movimiento, control de procesos, sistemas de control distribuido y en red. Los datos de la manipulación, el almacenamiento, poder de procesamiento y capacidad de comunicación de algunos modernos PLCs son aproximadamente equivalentes a las computadoras de escritorio. PLC-al igual que la programación combinada con mando a distancia de E / S de hardware, permiten un uso general de escritorio a la computadora de superposición algunos PLCs en determinadas aplicaciones.
En virtud de la norma IEC 61131-3, PLCs se puede programar utilizando las normas basadas en los lenguajes de programación. Una notación gráfica de la programación de gráficos llamado de función secuencial está disponible en algunos controladores programables.
Ejemplo
Como ejemplo, dicen que el servicio de las necesidades de almacenamiento de agua en un tanque. El agua se extrae de la cisterna por otro sistema, según sea necesario, y nuestro ejemplo el sistema debe gestionar el nivel del agua en el tanque.
Utilizando sólo las señales digitales, el PLC tiene dos entradas digitales de los interruptores de flotación (tanque vacío y tanque lleno. El PLC utiliza una salida digital para abrir y cerrar la válvula de entrada al depósito.
Cuando la baja el nivel del agua suficiente para que el tanque vacío flotador está apagado (hacia abajo), el PLC se abre la válvula para permitir que más agua pulg Una vez que el nivel de agua suficiente para que plantea el tanque lleno esté encendido (hasta), el PLC se cierra el orificio de salida para detener el agua de desborde.
Bajo Nivel Alto Nivel Fill Valve ------[/]------------[/]-------------- --------( OUT )--------- Fill
Un sistema analógico puede utilizar un sensor de presión de agua o de una célula de carga, y una rampa (la regulación), el goteo de la cisterna, la válvula ajusta a volver lentamente goteo de agua en el depósito.
En este sistema, a fin de evitar 'aleteo' ajustes que puede llevar a cabo la válvula, muchos PLCs incorporar "histéresis", que esencialmente crea una "banda muerta" de la actividad. Un técnico se ajusta esta muerta por lo que la válvula se mueve sólo por un cambio significativo en la tasa. Esto, a su vez, minimizar el movimiento de la válvula, y reducir su desgaste.
Un verdadero sistema puede combinar ambos enfoques, utilizando interruptores de flotación simple y válvulas para evitar derrames, y una tasa de tipo de sensores y válvulas para optimizar las tasas de recambio y evitar golpes de ariete. Copia de seguridad y métodos de mantenimiento puede hacer un verdadero sistema muy complicado.
Computador Industrial
El computador en el control de procesos industriales.-
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.
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.
Redes Industriales
Las redes de comunicaciones industriales deben su origen a la fundación FieldBus (Redes de campo). La fundación FieldBus, desarrollo un nuevo protocolo de comunicación, para la medición y control de procesos donde todos los instrumentos puedan comunicarse en una misma plataforma.
Las comunicaciones entre los instrumentos de proceso y el sistema de control se basan principalmente en señales analógicas (neumáticas de 3 a 15 psi en las válvulas de control y electrónicas de 4 a 20 mA cc). Pero ya existen instrumentos digitales capaces de manejar gran cantidad de datos y guardarlos históricamente; su precisión es diez veces mayor que la de la señal típica de 4-20 mA cc. En vez de transmitir cada variable por un par de hilos, transmiten secuencialmente las variables por medio de un cable de comunicaciones llamado bus.
La tecnología fieldbus (bus de campo) es un protocolo de comunicaciones digital de alta velocidad que esta creada para remplazar la clásica señal de 4-20 mA que aún se utiliza en muchos de los sistemas DCS (Sistema de Control Distribuido) y PLC (Controladores Lógicos Programables), instrumentos de medida y transmisión y válvulas de control. La arquitectura fieldbus conecta estos instrumentos con computadores que se usan en diferentes niveles de coordinación y dirección de la planta. Muchos de los protocolos patentados para dichas aplicaciones tiene una limitante y es que el fabricante no permite al usuario final la interoperabilidad de instrumentos, es decir, no es posible intercambiar los instrumentos de un fabricante por otro similar. Es claro que estas tecnologías cerradas tienden a desaparecer ya que actualmente es necesaria la interoperabilidad de sistemas y aparatos y así tener la capacidad de manejar sistemas abiertos y estandarizados. Con el mejoramiento de los protocolos de comunicación es ahora posible reducir el tiempo necesitado para la transferencia de datos, asegurando la misma, garantizando el tiempo de sincronización y el tiempo real de respuesta determinística en algunas aplicaciones.
LA TECNOLOGÍA DE BUSES DE CAMPO
Físicamente podemos considerar a un bus como un conjunto de conductores conectando conjuntamente más circuitos para permitir el intercambio de datos. Contrario a una conexión punto a punto donde solo dos dispositivos intercambian información, un bus consta normalmente de un número de usuarios superior, además que generalmente un bus transmite datos en modo serial, a excepción de algún protocolo de bus particular como SCSI, o IEEE-488 utilizado para interconexión de instrumentos de medición, que no es el caso de los buses tratados como buses de campo.
Para una transmisión serial es suficiente un número de cables muy limitado, generalmente son suficientes dos o tres conductores y la debida protección contra las perturbaciones externas para permitir su tendido en ambientes de ruido industrial
Ventajas de un bus de campo
- El intercambio puede llevar a cabo por medio de un mecanismo estándar.
- Flexibilidad de extensión.
- Conexión de módulos diferentes en una misma línea.
- Posibilidad de conexión de dispositivos de diferentes procedencias.
- Distancias operativas superiores al cableado tradicional.
- Reducción masiva de cables y costo asociado.
- Simplificación de la puesta en servicio.
Desventajas de un bus de campo
- Necesidad de conocimientos superiores.
- Inversión de instrumentación y accesorios de diagnóstico.
- Costos globales inicialmente superiores.
Procesos de comunicación por medio de bus
El modo más sencillo de comunicación con el bus es el sondeo cliente/servidor. Más eficiente pero también más costoso es el Token bus ( IEEE 802.4), desde el punto de vista físico tenemos un bus lineal, desde el punto de vista lógico un token ring. El procedimiento token passing es una combinación entre cliente/servidor y token bus. Todo servidor inteligente puede ser en algún momento servidor.
ALGUNOS TIPOS DE BUS
La mayoría de los buses trabajan en el nivel 1 con interfaz RS 485.
ASI (Actuator Sensor Interface)
Es el bus más inmediato en el nivel de campo y más sencillo de controlar, consiste en un bus cliente/servidor con un máximo de 31 participantes, transmite por paquetes de solo 4 bits de dato. Es muy veloz, con un ciclo de 5 ms aproximadamente. Alcanza distancias de máximo 100 m.
BITBUS
Es el más difundido en todo el mundo, es cliente/servidor que admite como máximo 56 clientes, el paquete puede transmitir hasta 43 bytes de dato.
PROFIBUS (PROcess FIeld BUS)
Es el estándar europeo en tecnología de buses, se encuentra jerárquicamente por encima de ASI y BITBUS, trabaja según procedimiento híbrido token passing, dispone de 31 participantes hasta un máximo de 127. Su paquete puede transmitir un máximo de 246 Bytes, y el ciclo para 31participantes es de aproximadamente 90 ms. Alcanza una distancia de hasta 22300 m.
FieldBus en OSI
En la arquitectura OSI, fieldbus ocupa los niveles 1 (Físico), 2 (Enlace de Datos) y 7 (Aplicación); teniendo en cuenta que este último no solo se encarga de la interfaz de usuario sino de aplicaciones especificas dependiendo de cada aplicación.
CLASIFICACION DE LAS REDES INDUSTRIALES.
Si se clasifican las redes industriales en diferentes categorías basándose en la funcionalidad, se hará en:
Buses Actuadores y Sensores
Buses Actuadores y Sensores
Inicialmente es usado un sensor y un bus actuador en conexión simple, dispositivos discretos con inteligencia limitada, como un foto sensor, un switch limitador o una válvula solenoide, controladores y consolas terminales.
Buses de Campo y Dispositivos
Buses de Campo y Dispositivos
Estas redes se distinguen por la forma como manejan el tamaño del mensaje y el tiempo de respuesta. En general estas redes conectan dispositivos inteligentes en una sola red distribuida.(Delta V de Emmerson)
Estas redes ofrecen altos niveles de diagnóstico y capacidad de configuración, generalmente al nivel del poder de procesamiento de los dispositivos más inteligentes. Son las redes más sofisticadas que trabajan con control distribuido real entre dispositivos inteligentes, tal es el caso de FIELDBUS FOUNDATION.
COMPONENTES DE LAS REDES INDUSTRIALES.
En grandes redes industriales un simple cable no es suficiente para conectar el conjunto de todos los nodos de la red. Deben definirse topologías y diseños de redes para proveer un aislamiento y conocer los requerimientos de funcionamiento.
Bridge
Bridge
Con un puente la conexión entre dos diferentes secciones de red, puede tener diferentes características eléctricas y protocolos; además puede enlazar dos redes diferentes.
Repetidor
El repetidor o amplificador es un dispositivo que intensifica las señales eléctricas para que puedan viajar grandes distancias entre nodos. Con este dispositivo se pueden conectar un gran número de nodos a la red; además se pueden adaptar a diferentes medios físicos como cable coaxial o fibra óptica.
Gateway
Un gateway es similar a un puente ya que suministra interoperabilidad entre buses y diferentes tipos de protocolos y además las aplicaciones pueden comunicarse a través de él.
Enrutadores
Es un switch "Enrutador" de paquetes de comunicación entre diferentes segmentos de red que definen la ruta.
TOPOLOGIA DE REDES INDUSTRIALES
Los sistemas industriales usualmente consisten de dos o mas dispositivos, como un sistema industrial puede ser bastante grande debe considerarse la topología de la red; las topologías más comunes son: La Red Bus, Red Estrella y Red Híbrida
BENEFICIOS DE UNA RED INDUSTRIAL
- Reducción de cableado (físicamente)
- Dispositivos inteligentes (funcionalidad y ejecución)
- Control distribuido (Flexibilidad)
- Simplificación de cableado de las nuevas instalaciones
- Reducción de costo en cableado y cajas de conexión
- Aplicable a todo tipo de sistema de manufactura
- Incremento de la confiabilidad de los sistemas de producción
- Optimización de los procesos existentes.
REDES INDUSTRIALES CON PLC
Muchos sistemas están conformados por equipos de diferentes fabricantes y funcionan en diferentes niveles de automatización; además, a menudo se encuentran distanciados entre sí; pero sin embargo, se desea que trabajen en forma coordinada para un resultado satisfactorio del proceso. El objetivo principal es la comunicación totalmente integrada en el sistema. Al usuario, esto le reporta la máxima flexibilidad ya que también puede integrar sin problemas productos de otros fabricantes a través de las interfaces software estandarizadas.
En los últimos años, las aplicaciones industriales basadas en comunicación digital se han incrementado haciendo posible la conexión de sensores, actuadores y equipos de control en una planta de procesamiento.
De esta manera, la comunicación entre la sala de control y los instrumentos de campo se han convertido en realidad. La Comunicación digital debe integrar la información provista por los elementos de campo en el sistema de control de procesos.
En los últimos años, las aplicaciones industriales basadas en comunicación digital se han incrementado haciendo posible la conexión de sensores, actuadores y equipos de control en una planta de procesamiento.
De esta manera, la comunicación entre la sala de control y los instrumentos de campo se han convertido en realidad. La Comunicación digital debe integrar la información provista por los elementos de campo en el sistema de control de procesos.
CNC
CNC significa Computer Control Numérico. Esto significa una computadora convierte en el diseño de los números que la computadora usa para controlar el corte y conformación de los materiales.
1. El diseño está cargado en el ordenador que se adjunta a la máquina CNC. El ordenador cambios en el diseño de un código (numérico) que controla la forma en que la CNC recortes y formas del material.
2. El material que se forma es grabada en un bloque con cinta de doble cara. Esto debe hacerse con cuidado para que no se suelta el bloque durante el mecanizado.
3.El bloque es colocado entonces en el vicio, en el interior de la CNC. Debe ser más estrictas con cuidado. Si no es seguro cuando la máquina empieza a cortar el material que puede venir fuera 
de la prensa.Cuando la máquina empieza a funcionar, el vicio se mueve hacia arriba, abajo, derecha e izquierda según el diseño.
de la prensa.Cuando la máquina empieza a funcionar, el vicio se mueve hacia arriba, abajo, derecha e izquierda según el diseño. 4.El guardia se coloca en posición. Protege operador de la máquina en caso de que el material es retirado del vicio por el poder de la fresa. Por razones de seguridad, si la guardia no está en la posición de motor no arranca.
5.El CNC está encendido y es la forma de cortar el material. Un cortador se ha detenido la forma material puede ser removido de la prensa. Total de tiempo - para diseños sencillos - 15 minutos.
Dispositivos Programables
La lógica programable
La lógica programable, como el nombre implica, es una familia de componentes que contienen conjuntos de elementos lógicos (AND, OR, NOT, LATCH, FLIP-FLOP) que pueden configurarse en cualquier función lógica que el usuario desee y que el componente soporte. Hay varias clases de dispositivos lógicos programables: ASICs, FPGAs, PLAs, PROMs, PALs, GALs, y PLDs complejos.
ASIC
ASIC significa Circuitos Integrados de Aplicación Específica y son dispositivos definibles por el usuario. Los ASICs, al contrario que otros dispositivos, pueden contener funciones analógicas, digitales, y combinaciones de ambas. En general, son programables mediante máscara y no programables por el usuario. Esto significa que los fabricantes configurarán el dispositivo según las especificaciones del usuario. Se usan para combinar una gran cantidad de funciones lógicas en un dispositivo. Sin embargo, estos dispositivos tienen un costo inicial alto, por lo tanto se usan principalmente cuando es necesario una gran cantidad.
Estructura básica de un PLD
Un dispositivo programable por el usuario es aquel que contiene una arquitectura general pre-definida en la que el usuario puede programar el diseño final del dispositivo empleando un conjunto de herramientas de desarrollo. Las arquitecturas generales pueden variar pero normalmente consisten en una o más matrices de puertas AND y OR para implementar funciones lógicas. Muchos dispositivos también contienen combinaciones de flip-flops y latches que pueden usarse como elementos de almacenaje para entrada y salida de un dispositivo. Los dispositivos más complejos contienen macrocélulas. Las macrocélulas permite al usuario configurar el tipo de entradas y salidas necesarias en el diseño
PROM
Las PROM son memorias programables de sólo lectura. Aunque el nombre no implica la lógica programable, las PROM, son de hecho lógicas. La arquitectura de la mayoría de las PROM consiste generalmente en un número fijo de términos AND que alimenta una matriz programable OR. Se usan principalmente para decodificar las combinaciones de entrada en funciones de salida.
PAL
Las PAL son dispositivos de matriz programable. La arquitectura interna consiste en términos AND programables que alimentan términos OR fijos. Todas las entradas a la matriz pueden ser combinadas mediante AND entre si, pero los términos AND específicos se dedican a términos OR específicos. Las PAL tienen una arquitectura muy popular y son probablemente el tipo de dispositivo programable por usuario más empleado. Si un dispositivo contiene macrocélulas, comúnmente tendrá una arquitectura PAL. Las macrocélulas típicas pueden programarse como entradas, salidas, o entrada/salida (e/s) usando una habilitación tri-estado. Normalmente tienen registros de salida que pueden usarse o no conjuntamente con el pin de e/s asociado. Otras macrocélulas tiene más de un registro, varios tipos de retroalimentación en las matrices, y ocasionalmente realimentación entre macrocélulas.
GAL
Las GAL son dispositivos de matriz lógica genérica. Están diseñados para emular muchas PAL pensadas para el uso de macrocélulas. Si un usuario tiene un diseño que se implementa usando varias PAL comunes, puede configurar varias de las mismas GAL para emular cada de uno de los otros dispositivos. Esto reducirá el número de dispositivos diferentes en existencia y aumenta la cantidad comprada. Comúnmente, una cantidad grande del mismo dispositivo debería rebajar el costo individual del dispositivo. Estos dispositivos también son eléctricamente borrables, lo que los hace muy útiles para los ingenieros de diseño.
PLA
Las PLA son matrices lógicas programables. Estos dispositivos contienen ambos términos AND y OR programables lo que permite a cualquier término AND alimentar cualquier término OR. Las PLA probablemente tienen la mayor flexibilidad frente a otros dispositivos con respecto a la lógica funcional. Normalmente poseen realimentación desde la matriz OR hacia la matriz AND que puede usarse para implementar máquinas de estado asíncronas. La mayoría de las máquinas de estado, sin embargo, se implementan como máquinas sincrónas. Con esta perspectiva, los fabricantes crearon un tipo de PLA denominado Secuencial (Sequencer) que posee registros de realimentación desde la salida de la matriz OR hacia la matriz AND.
Los PLDs complejos son lo que el nombre implica, Dispositivos Complejos de Lógica Programable. Se consideran PAL muy grandes que tienen algunas características de las PLA. La arquitectura básica es muy parecida a la PAL con la capacidad para aumentar la cantidad de términos AND para cualquier término OR fijo. Esto se puede realizar quitando términos AND adyacentes o empleando términos AND desde una matriz expandida. Esto permite que cualquier diseño pueda ser implementado dentro de estos dispositivos.
FPGA
Las FPGA son Campos de Matrices de Puertas Programables. Simplemente son matrices de puertas eléctricamente programables que contienen múltiples niveles de lógica. Las FPGA se caracterizan por altas densidades de puerta, alto rendimiento, un número grande de entradas y salidas definibles por el usuario, un esquema de interconexión flexible, y un entorno de diseño similar al de matriz de puertas. No están limitadas a la típica matriz AND-OR. Por contra, contienen una matriz interna configurable de relojes lógicos (CLBs) y un anillo de circunvalación de bloques de e/s (IOBs).
Los diseñadores que usan FPGAs pueden definir funciones lógicas en un circuito y revisar estas funciones como sea necesario. Así, las FPGAs pueden diseñarse y verificarse en unos días, a diferencia de las varias semanas necesarias para las matrices de puerta programables.
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