Aplicaciones de Automatización.

1. DATOS DE LA ASIGNATURA
Nombre de la asignatura APLICACIONES DE AUTOMATIZACIÓN
Carrera INGENIERÍA ELÈCTRICA
Clave de la asignatura GOC 1306
(Créditos) SATCA 3 – 2 – 5
2. PRESENTACIÓN
Caracterización de la asignatura.
La asignatura de aplicaciones de automatización, analiza diferentes propuestas para el
desarrollo de proyectos de residencias profesionales, genera las competencias para:
formular, gestionar y evaluar proyectos de control y automatización en el ámbito
industrial y de investigación, proponiendo soluciones con tecnologías de vanguardia.
También genera competencia al analizar, seleccionar e implementar sistemas de control y
dispositivos que conlleven a solucionar el problema de automatización requerido.
Finalmente se desarrollará la capacidad para aplicar herramientas computacionales de
acuerdo a las tecnologías de vanguardia, para el diseño, simulación, monitoreo y
operación de sistemas de control y automatización, acordes a la demanda del sector
industrial y de servicios.
Lo antes mencionado contribuye a la formación del perfil del Ingeniero Electricista,
fomentando la colaboración de proyectos de investigación de sistemas de control y
automatización para el desarrollo tecnológico
Intención Didáctica
Se organiza el temario, en cuatro unidades, agrupando los contenidos conceptuales de la
asignatura en los primeros subtemas de cada unidad, posteriormente introduce al
estudiante en la parte práctica desde la unidad uno, tratando de que este desarrolle un
proyecto integral de la asignatura junto con otras áreas del área eléctrica.
Al inicio del curso se abordan los temas básicos de la importancia e impacto de los
sistemas de control y la automatización en varios ámbitos, así como los elementos que
componen dicha área y como se pueden implementar mediante software; lo anterior
siempre buscando una visión integral de este campo de estudio.
En la segunda unidad se abordan algunas estructuras de control así como el uso de la
computación y programas para realizar la implementación, adquisición de datos, así
como para la creación de interfaces y elemento para sensar y/o automatizar diferentes
procesos continuos.
En la tercera unidad se realiza una introducción a los sensores, así como nociones básicas
para la implementación de estos a procesos de automatización de procesos continuos. Por
último en la cuarta unidad, se conjugan los conocimientos y elementos de
automatización, control y sensores (vistos en unidades uno, dos y tres), para la
implementación de procesos continuos mediante equipos de control como son NI ElVIS II,
microcontroladores y PLC’s.
El enfoque sugerido para la asignatura requiere que las actividades prácticas promuevan
el desarrollo de habilidades para la experimentación, tales como: identificación, manejo y
control de variables y datos relevantes; planteamiento de hipótesis; trabajo en equipo; así
mismo, propicien procesos intelectuales como inducción-deducción y análisis síntesis con
la intensión de generar una actividad intelectual compleja; por esta razón varias de las
actividades prácticas se han descrito como actividades previas al tratamiento teórico de
los temas, de manera que no sean una mera corroboración de lo visto previamente en
clase, sino una oportunidad para conceptualizar a partir de lo observado.
En las actividades prácticas sugeridas, es conveniente que el profesor solo guíe a sus
estudiantes para que ellos hagan la elección de las variables a controlar y registrar, que
aprendan a planificar, y se involucren en el proceso de planeación.
La lista de actividades de aprendizaje no es exhaustiva, se sugieren incluir las necesarias
para hacer significativo el aprendizaje. Algunas de las actividades sugeridas pueden
hacerse como actividad extra clase y, una vez en el aula comenzar el análisis y discusión de
los resultados observados.
En las actividades sugeridas, generalmente se propone la formalización de los conceptos a
partir de experiencias concretas; para esto el estudiante ya tendrá conocimiento de varios
conceptos en forma concreta.
Durante el desarrollo de las actividades programadas en la asignatura es muy importante
que el estudiante aprenda a valorar las actividades que lleva particularmente a cabo y
entienda que está construyendo su conocimiento, aprecie la importancia del mismo y los
hábitos de trabajo; desarrolle la precisión y la curiosidad, al puntualidad, el entusiasmo y
el interés, la tenacidad, la flexibilidad y la autonomía y en consecuencia actué de manera
profesional.
3. COMPETENCIAS A DESARROLLAR
Competencias específicas:
Competencias genéricas:
Analizar, evaluar y solucionar problemas
de control y automatización de forma
óptima, racional y eficiente dentro de los
ámbitos industriales, de investigación o
cualquier otra índole
Competencias instrumentales:
 Capacidad de planificar y organizar
 Capacidad de análisis y síntesis
 Pensamiento crítico
 Habilidad para buscar y analizar
información proveniente de fuentes
diversas
 Expresión oral y escrita
 Solución de problemas
 Toma de decisiones
Competencias interpersonales:
 Capacidad crítica y autocrítica
 Capacidad para comunicarse con
profesionales de otras áreas.
Trabajo en equipo.
Habilidades interpersonales.
Competencias sistémicas
 Capacidad de aplicar los
conocimientos en la práctica
 Capacidad de adaptarse a nuevas
situaciones
 Habilidad de investigación
 Habilidad para trabajar en forma
autónoma
 Capacidad de aprender
 Capacidad de generar nuevas ideas
(creatividad)
 Capacidad para diseñar y gestionar
proyectos
4. HISTORIA DEL PROGRAMA
Lugar y fecha de
elaboración o revisión
Participantes
Evento
M.en I. David Huerta García
Tlalnepantla de Baz, Estado M.en C. Francisco Chávez
de México, del 09 de Enero Estrada
al 13 de Enero del 2012
M.en C. Noel De La Cruz
Ceballos
5. OBJETIVO GENERAL DEL CURSO
Elaboración de Programas
de la Especialidad por
competencias.
Analizar, evaluar, seleccionar e implementar procesos de control y automatización, así,
como aplicar en forma óptima, racional y eficiente dichos procesos en la industria,
investigación y ámbitos de cualquier índole.
6. COMPETENCIAS PREVIAS
Comprende las definiciones de los elementos y sistemas básicos de control.
Conoce e identifica elementos de entrada y salida de sistemas de control.
Comprende la contribución de los modos de control y sus combinaciones en los
procesos, así como la selección de los mismos.
Aplica técnicas de sintonización y optimización de controladores.
Conoce las características operativas más importantes de los diferentes tipos de
sensores, transductores, encoders, etc. Así como las recomendaciones de uso en
catálogos.
Conoce y diagnostica problemas en diferentes procesos.
Investiga, analiza y relaciona nuevas tecnologías utilizando diversas fuentes de
información, como internet, artículos científicos y revistas de corte científico.
Utiliza paquetes computacionales para el análisis e interpretación de datos.
7. TEMARIO
Unidad
Temas
Microcontrolador
1
2
Introducción a la
automatización
Subtemas
1.1 Conceptos básicos
1.2 Arquitectura, Características especiales y
juego de instrucciones.
1.3 Uso de Software para en alto nivel.
1.4 Manejo de teclados y visualizadores.
1.5. Control de motores a pasos.
1.6 Comunicación serial RS232.
1.7 Manejo de interrupciones.
2.1Criterios de selección de equipos de control
y automatización.
2.2 Protocolos básicos de comunicación.
2.3 Criterios de selección de interfases.
2.4 Análisis de casos.
3
4
3.1 Introducción al control automático.
Implementaciones de control y 3.2 Estructuras de control.
3.3 Control mediante software de aplicación
automatización
3.4 Control sobre un proceso continuo.
Aplicación de Control y
Automatización
4.1 Análisis y elaboración de arquitecturas para
sistemas de control. (Control distribuido,
scada, control por lotes, control de
relación)
4.2 Implementación de un proceso en variables
continuas. (Labview, Control Logix 5000,
HMI, FESTO CPX, FPGA,
Microcontroladores, Siemens, Control de
movimiento)
4.3 Proyecto de aplicación de automatización y
control.
8.SUGERENCIAS DIDÁCTICAS
 Propiciar actividades de búsqueda, selección y análisis de información en
distintas fuentes. Ejemplo: tutoriales de LabVIEW, NI ELVIS II, sensores,
microcontroladores, PLC, etc. Poner a discusión las medidas tomadas,
cuestionar los objetivos y los medios de haberlo realizado.
 Fomentar actividades grupales que propicien la comunicación, el intercambio
argumentado de ideas, la reflexión, la integración y la colaboración de y entre
los alumnos.
 Relacionar los contenidos de esta asignatura con las demás del plan de
estudios a las que ésta da soporte para desarrollar una visión interdisciplinaria
en el estudiante.
Ejemplo: Control I, Control II, PLC’s
 Propiciar el desarrollo de capacidades intelectuales relacionadas con la
lectura, la escritura y la expresión oral. Ejemplos: trabajar las actividades
prácticas a través de guías escritas, redactar reportes e informes de las
actividades de experimentación, exponer al grupo las conclusiones obtenidas
durante las observaciones.
 Facilitar el contacto directo con materiales e instrumentos, al llevar a
cabo actividades prácticas, para contribuir a la formación de las competencias
para el trabajo experimental como: identificación, manejo y control de variables
y datos relevantes, planteamiento de hipótesis, trabajo en equipo.
 Propiciar el desarrollo de actividades intelectuales de inducción-deducción y
análisis-síntesis, que en caminen hacia la investigación.
 Desarrollar actividades de aprendizaje que propicien la aplicación de los
conceptos, modelos y metodologías que se van aprendiendo en el desarrollo
de la asignatura.
9. SUGERENCIAS DE EVALUACIÓN
La evaluación de la asignatura se hará considerando el desempeño alcanzando
en (aunque no necesariamente todos):
 Desarrollo de las prácticas en forma independiente o en equipos
 Reportes de investigación sobre temas de control y automatización relacionados
con el curso
 Desarrollo de un proyecto que de solución a un problema de control y
automatización de un proceso simple.
 Construcción de un prototipo del proyecto mencionado en el punto anterior.
 Examen escrito.
10. UNIDADES DE APRENDIZAJE
Unidad 1: Microcontroladores
Competencias específicas a desarrollar
Conocer, analizar, programar y aplicar los
microcontroladores básicos en circuitos de
control. Además de interpretar la
intercomunicación serial RS232 y el uso de la
memoria EEPROM.
Actividades de Aprendizaje
Analizar y estudiar el set de instrucciones
de un microcontrolador de
arquitectura tipo RISC.
Realizar algoritmos de programación
elementales orientados a la solución
de problemas básicos de control.
Realizar la implementación física de los
algoritmos de programación.
Solucionar problemas de aplicación de
casos, donde se interactúe al
microcontrolador con el mundo
exterior mediante el uso deinterfases
de E/S de datos.
Unidad 2: Introducción a la automatización
Competencias específicas a desarrollar
Analizar los aspectos fundamentales de la
automatización, así como los elementos
mediante los cuales se puede realizar la
programación de controladores como son
los PLC’s, microprocesadores, equipos
como NI ELVIS II, etc.
Actividades de Aprendizaje
 Realizar una investigación del
estado del arte del control
automático y sus aplicaciones.
 Investigar como se puede realizar la
implementación de un sistema de
control.
 Identificar y resaltar los aspectos
importantes de elementos como
son los microcontroladores, PLC’s NI
ELVIS II, así como el software
mediante el cual se programa cada
uno de ellos.
Unidad 3: Implementaciones de control y automatización
Competencias específicas a desarrollar
Evaluar estructuras de control, así como el
software de aplicación según el controlador
para ser aplicadas en un proyecto
Analizar y aplicar las técnicas de
Modulación de ancho de pulso, de
variación de frecuencia y convertidores de
energía usando las nuevas tecnologías
Actividades de Aprendizaje
 Realizar una investigación sobre las
distintas estructuras de control así
como los aspectos fundamentales
que las caracterizan.
 Realizar reportes sobre la
programación de estructuras de control
mediante software de aplicación ya sea
LabView, Siemens, etc.
Presentar la programación y el
funcionamiento correcto de un proceso
continuo.
Unidad 4: Aplicación de control y automatización
Competencias específicas a desarrollar
Actividades de Aprendizaje
Desarrollar e implementar un proyecto de
automatización de un sistema continuo
 Seleccionar una aplicación real de un
proceso de automatización
 Desarrollar la programación,
simulación y construcción de dicho
proyecto.
11. FUENTES DE INFORMACIÓN
1.- Katsushiko Ogata. Sistemas de control en tiempo discreto. Edit. Prentice Hall.
2.- Umez, Eronini, Dinámica de sistemas y control, Ed. Thompson Learning
3.- Smith, Carlos A. y Corripio, Armando B., Control automático de procesos. Teoría y práctica, Ed. Limusa
4.- Kuo, Benjamin C., Sistemas de control automático, Ed. Prentice Hall
5.- OgataKatsuhiko, Ingenieria de control moderna, Ed. Prentice Hall
6.- Barrientos, Antonio, Matía, Fernando, Sanz, Ricardo y Gamboa, Ernesto, Control de sistemas
continuos, Problemas resueltos, Ed. Mc Graw Hill
7.- Pedro Ponce-Cruz, Fernando D. Ramírez-Figueroa, Intelligent Control Systems with LabVIEW Ed.
Springer
8.- José R. Lajara Vizcaíno, J, PelegriSebastiá, LabVIEW Entorno gráfico de programación Ed. Marcomo
9.- M. Morris Mano, lógica digital y diseño de computadores, Ed. Prentice Hall
10.- Pallas Areny R. Sensores y acondicionadores de señal, Ed. Marcombo.
11.- Angulo Usastegui, J. M. Microcontroladores pic, diseño práctico de aplicaciones Mc Graw Hill.
12.- Manual PIC 16F873A, Microchip.
12. PRÁCTICAS PROPUESTAS
1. Introducción a MPLAB.
2. Control de temperatura.
3. Conociendo la plataforma NI ELVIS II.
4. La plataforma NI ELVIS II y LabVIEW.
5. Monitoreo de presión.
6. Monitoreo de temperatura.
7. Monitoreo de peso.
8. Medición de posición lineal (LVDT; acelerómeto)
9. Medición de posición angular (capacitancia; potenciómetro).