Guía docente de la asignatura AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL

 Guía docente de la asignatura AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL Titulación: GRADO EN INGENIERÍA ELECTRÓNICA INDUSTRIAL Y AUTOMÁTICA Curso 2012_2013 Guía Docente 1. Datos de la asignatura Nombre Automatización industrial Materia AUTOMÁTICA Módulo ESPECIFICAS Código 507103010 Titulación/es GRADO EN INGENIERÍA ELECTRÓNICA INDUSTRIAL Y AUTOMÁTICA Plan de estudios 2009 Centro Escuela Técnica Superior de Ingeniería Industrial Tipo Obligatoria Periodo lectivo Primer Cuatrimestre Curso 3º Idioma Español ECTS 6 Horas / ECTS 30 Carga total de trabajo (horas) 180 Horario clases teoría ver información oficial actualizada de la ETSII Horario clases prácticas ver información oficial actualizada de la ETSII Aula ver información oficial actualizada de la ETSII Lugar Laboratorio de Automatización y Robótica del DISA 2. Datos del profesorado Profesor responsable Departamento Área de conocimiento Ubicación del despacho Teléfono Correo electrónico URL / WEB Miguel Almonacid Kroeger Ingeniería de Sistemas y Automática (DISA) Ingeniería de Sistemas y Automática 1ª planta Hospital de la marina. Patio de la Izquierda +34 968 325387 Fax [email protected] Aula Virtual UPCT Horario de atención / Tutorías A determinar en cada cuatrimestre Ubicación durante las tutorías Despacho indicado más arriba +34 968 325355 3. Descripción de la asignatura 3.1. Presentación La asignatura de Automatización Industrial es de carácter obligatorio. Su objetivo es proporcionar al alumno un conocimiento más amplio de los equipos y sistemas de automatización, fundamentalmente en los aspectos más prácticos y habituales que un ingeniero puede encontrar en la industria. 3.2. Ubicación en el plan de estudios La asignatura se imparte en el primer cuatrimestre del tercer curso de grado. 3.3. Descripción de la asignatura. Adecuación al perfil profesional La automática es una disciplina que pretende realizar con la menor intervención posible, tareas laborales que realizan los humanos. Cuando este concepto se aplica en un entorno industrial es lo que se conoce como automatización industrial. Dentro de este área, esta asignatura supone un conocimiento para abordar el análisis y diseño de sistemas de automatización industriales y en los aspectos más necesarios para un ingeniero de electrónica y automática. 3.4. Relación con otras asignaturas. Prerrequisitos y recomendaciones Es recomendable haber cursado o estar cursando: -­‐Electrónica Digital, -­‐Electrónica Analógica, -­‐Regulación Automática, 3.5. Medidas especiales previstas Los alumnos que se encuentren en circunstancias especiales deben comunicarlo al profesor/a responsable de la asignatura al principio del cuatrimestre. 4. Competencias 4.1. Competencias específicas de la asignatura (según el plan de estudios) Capacidad para diseñar sistemas de control y automatización industrial 4.2. Competencias genéricas / transversales (según el plan de estudios) COMPETENCIAS INSTRUMENTALES. S
S
S
S
T1.1. Capacidad de análisis y síntesis. T1.2. Capacidad de organización y planificación. T1.3. Comunicación oral y escrita en lengua propia. T1.7. Resolución de problemas. COMPETENCIAS PERSONALES. S T2.1. Capacidad crítica y autocrítica. S T2.2. Trabajo en equipo. COMPETENCIAS SISTÉMICAS. S
S
S
S
T3.1. Capacidad para aplicar los conocimientos a la práctica. T3.2. Capacidad de aprender. T3.7. Habilidad de realizar trabajo autónomo. T3.9. Preocupación por la calidad. 4.3. Objetivos generales / competencias específicas del título (según el plan de estudios) S E1.2. Conocimientos en materias tecnológicas para la realización de mediciones, cálculos, valoraciones, tasaciones, peritaciones, estudios, informes, planes de labores y otros trabajos análogos. 4.4. Resultados esperados del aprendizaje •
•
•
•
•
Diseño de automatismos convencionales mediante tecnología neumática. Diseño de automatismos convencionales mediante tecnología eléctrica. Dominar las metodologías de representación y programación de Autómatas industriales Conocimiento de técnicas de diseño de automatismos para el control de procesos industriales. Implementación de automatismos sobre autómatas programables industriales. 5. Contenidos 5.1. Contenidos (según el plan de estudios) Fundamentos de la automatización industrial. Diseño de automatismos convencionales neumáticos, electroneumáticos y eléctricos. Autómatas programables: arquitectura interna, ciclo de operación y configuración. Diseño y programación de automatismos. Representación de sistemas secuenciales mediante GRAFCET. Programación de autómatas. Elementos avanzados en automatización industrial. 5.2. Programa de teoría BLOQUE I: AUTOMATISMOS CONVENCIONALES.
1. Introducción a la Automatización Industrial.
1.1. Concepto de Automatización.
1.2. Técnicas de Automatización.
1.3. Tipos de Controladores de Procesos.
1.4. Tipos de Procesos Industriales.
1.5. Controladores Secuenciales.
2. Automatismos Eléctricos.
2.1. Conceptos generales.
2.2. Contactor.
2.3. Relés de mando.
2.4. Automatismos simples con relés.
2.5. Relés temporizadores.
2.6. Elementos de mando.
2.7. Detectores automáticos.
2.8. Sistemas de protección.
2.9. Automatismos con motores eléctricos.
3. Automatismos Neumáticos.
3.1. Aire comprimido.
3.2. Producción el aire comprimido.
3.3. Distribución del aire comprimido.
3.4. Preparación del aire.
3.5. Actuadores neumáticos
3.6. Válvulas.
3.7. Mando Neumático.
3.8. Electroneumática.
4. Automatismos Hidráulicos
4.1. Principios físicos fundamentales
4.2. Bombas hidráulicas.
4.3 Instalaciones hidráulicas.
4.4. Actuadores hidráulicos.
4.5. Válvulas
4.6. Circuitos hidráulicos.
4.7. Electrohidráulica.
BLOQUE II: AUTÓMATAS PROGRAMABLES.
5.
Arquitectura interna del autómata
5.1. Conceptos generales.
5.2. Bloques esenciales de un API.
5.3. Unidad central de proceso.
5.4. Memorias.
5.5. Interfaces de Entrada y Salida.
5.6. Fuente de alimentación.
6.
Ciclos de funcionamiento del autómata y control en tiempo real
6.1. Introducción.
6.2. Modos de operación.
6.3. Ciclos de funcionamiento.
6.4. Chequeos del sistema.
6.5. Ejecución en tiempo real.
7.
Configuración del autómata.
7.1. Introducción.
7.2. Tipos de microprocesadores en la CPU.
7.3. Configuración de la unidad de control
7.4. Multiprocesadores centrales.
7.5. Procesadores periféricos.
7.6. Unidades de control redundante.
7.7. Configuraciones del sistema de E/S.
7.7.1.
E/S Centralizadas.
7.7.2.
E/S Distribuidas.
7.8. Memorias de almacenamiento masivo.
8.
Programación del autómata programable. 8.1. Introducción.
8.2. Lenguajes de programación.
8.3. Lenguajes booleanos y listas de instrucciones.
8.4. Diagrama de contactos.
8.5. Plano de funciones.
8.6. Lenguajes de alto nivel.
9.
Programación de bloques funcionales.
9.1.
9.2.
Introducción.
Bloques secuenciales básicos.
9.2.1.
Biestables.
9.2.2.
Temporizadores.
9.2.3.
9.2.4.
Contadores.
Registros de desplazamiento.
9.3.
Bloques funcionales de expansión.
9.3.1.
Funciones de carga y transferencia.
9.3.2.
Comparaciones de datos.
9.3.3.
Instrucciones lógicas entre palabras.
9.3.4.
9.3.5.
Funciones aritméticas.
Funciones de comunicación.
9.4.
Instrucciones especiales.
9.5. Estructura de programación.
10. Diseño y representación de sistemas secuenciales.
10.1. Introducción.
10.2. Automatismos combinacionales.
10.3. Automatismos secuenciales.
10.4. Método GRAFCET
10.4.1. Elementos de base.
10.4.2. Mensajes de interpretación.
10.4.3. Reglas de evolución.
10.4.4. Estructuras básicas
10.4.5. Diseño de automatismos secuenciales mediante Grafcet.
10.4.6. Implementación de GRAFCET en autómatas programables.
10.5. Guía GEMMA.
11. Redes de autómatas.
11.1. Introducción.
11.2. Conceptos generales de las comunicaciones digitales.
11.2.1. Redes locales industriales.
11.2.2. Topología de las LAN.
11.2.3. Nivel físico. Enlaces Estandar.
11.2.4. Estructura lógica de las LAN.
11.3. Redes de comunicación industriales
11.3.1. Buses de campo.
11.3.2. El bus AS-i.
11.3.3. Profibus.
11.3.4. Ethernet.
12. Monitorización, control y gestión de procesos industriales.
12.1.
Introducción. Aplicaciones para la supervisión y el control de la producción.
12.1.1.
Sistemas SCADA.
12.1.2.
12.1.3.
Estructura de un paquete SCADA.
SCADAS comerciales.
12.2.
Aplicaciones para la gestión de la planta.
5.3. Programa de prácticas •
Introducción a la neumática
•
Accionamiento directo de cilindro de doble efecto
•
Automatismo neumático para proceso de descarga de piezas
•
Automatismo Electroneumático
•
Automatización de un semáforo.
•
Automatización neumática de un proceso de etiquetado de latas de conserva.
•
Automatización de una instalación de bombeo de agua.
•
Introducción al autómata programable.
•
Maqueta de Alimentador Doble por Gravedad
•
Maqueta Manipulador Electroneumático
•
Maqueta Estación de Reconocimiento y Medición
•
Maqueta Cinta Transportadora
•
Automatización del arranque de un motor mediante estrella - triángulo
•
Automatización del control de bombas hidráulicas 6. Metodología docente 6.1. Actividades formativas Actividad Clase de teoría Clase de problemas. Clase de prácticas de laboratorio Actividades de evaluación formativa Seminarios de problemas y otras actividades de trabajo Descripción de la actividad Clase expositiva basada en la técnica de la lección magistral con variantes de aprendizaje cooperativo informal. Resolución de dudas planteadas por los estudiantes. Trabajo del estudiante Presencial: Toma de apuntes. Planteamiento de dudas. Realización de actividades de aprendizaje cooperativo informal. Se resolverán problemas tipo. Se enfatizará el trabajo en plantear métodos de resolución y no en los resultados. Se plantearán problemas similares para que los alumnos los resuelvan en pequeños grupos con la ayuda del profesor. Presencial: Participación activa. Resolución de ejercicios. Planteamiento de dudas. Las clases prácticas de laboratorio permite la utilización de equipos que hacen posible el planteamiento de casos similares a los reales. También permite el planteamiento de situaciones, casos, ejemplos y problemas que enlazan directamente los contenidos teóricos y prácticos de la asignatura. Los puestos de trabajo de los laboratorios están dotados de equipos informáticos que permiten también el desarrollo de habilidades computacionales y el manejo de programas profesionales. No presencial: Estudio de la materia ECTS 0.7 0.7 0.3 No presencial: Estudio de la materia. Resolución de ejercicios propuestos por el profesor tanto en clase como en la bibliografía. Presencial: Manejo de instrumentación y de equipos y elaboración de informes durante la sesión de prácticas. No presencial: El alumno realizará un trabajo no presencial tanto antes como después de la sesión de laboratorio. Con antelación a dicha sesión, el alumno deberá resolver algunos problemas que se le plantearán para prepararlo en la resolución de la práctica. Con posterioridad el alumno deberá realizar dos memorias: una en grupo y otra individual. 0.9 1 0.8 Se realizarán preguntas breves y cuestiones teórico-­‐prácticas en clase y se corregirán a continuación como técnica de evaluación del aprendizaje y seguimiento del grado de asimilación de los contenidos. Presencial: Realización de los cuestionarios y evaluación de los realizados por otros compañeros para fomentar el espíritu crítico y su capacidad de auto-­‐evaluación, auto-­‐reflexión y co-­‐
evaluación. Los alumnos trabajan en grupo para resolver problemas con el apoyo del profesor que aclarará conceptos y resolverá dudas. Presencial: Resolución de problemas. Explicación del método de resolución. Exposición de trabajos. 0.5 No presencial: Los alumnos se reunirán para resolver los problemas planteados. 0.6 0.2 cooperativo Exámenes Se realizarán pruebas escritas de tipo individual. Presencial: Resolución de problemas y cuestiones teórico prácticas. Habrán tutorías tanto individuales como en grupo, con objeto de resolver problemas puntuales. Presencial: Resolución de dudas. Tutorías individuales y de grupos 0.2 0.1 6 7. Evaluación 7.1. Técnicas de evaluación Ponderación Competencias genéricas (4.2)evaluadas Resultados (4.4) evaluados Instrumentos Realización / criterios Pruebas escritas individuales Cada prueba escrita estará constituida cuestiones y/o problemas que combinan diferentes partes de la asignatura. 60% de la nota final, aunque será imprescindible obtener al menos un 5 sobre 10 para superar la asignatura. T1.1, T1.3, T1.7 y T3.2. Todos Informes de laboratorio Los alumnos deberán realizar un informe de cada una de las prácticas de laboratorio. Una de éstas será elegida para su evaluación. 20% T1.2, T1.3, T2.1, T2.2, T3.2, T3.7 y T3.9 Todos Actividades de trabajo cooperativo informal Se valorarán las actividades de trabajo cooperativo informal que se realizarán durante el curso, así como la resolución de problemas y trabajos fuera del aula 20% T1.2, T1.3,T2.2, T3.1, T3.9 y E1.2 Todos Seminarios de problemas y otras actividades de trabajo cooperativo Se valorará el trabajo desarrollado y los resultados obtenidos en los seminarios de problemas y en otras actividades de trabajo cooperativo que se realizará a lo largo del curso. 7.2. Mecanismos de control y seguimiento El seguimiento y control del aprendizaje del alumno se realizará a través de las siguientes actividades: •
•
Prueba escrita: corresponderá un único examen final. El peso de esta parte de la evaluación es del 60%, aunque el alumno deberá obtener una nota mínima de 5 puntos sobre 10 para poder superar la asignatura. En dicha prueba se valorarán, no sólo los conocimientos específicos de la asignatura, sino también las competencias transversales T1.1, T1.3, T1.7 y T3.2. Cuestiones y actividades planteadas en las clases presenciales, actividades de Aprendizaje Colaborativo informal por grupos y resolución de problemas y realización de trabajos desarrollados en grupos. Con este grupo de actividades se pretende valorar, además de las competencias específicas de la asignatura, las competencias transversales T1.2, T1.3, T2.1, T2.2, T2.3, T3.2, T3.7 y T3.9. La valoración conjunta de estas actividades tendrá un peso en la nota final del 20%. • Memoria del trabajo en el laboratorio. Los alumnos deberán realizar, por grupo, un informe de cada una de las prácticas. A lo largo del curso deberán presentar uno de éstos para su evaluación. En las memorias realizadas en grupo se valorarán, además de los conocimientos específicos adquiridos en cada práctica, las competencias transversales T1.2, T1.3, T1.5, T2.2, T3.1, T3.9 y E1.2. La valoración de este trabajo tendrá un peso en la nota final del 20%. 8. Recursos y bibliografía 9.1. Bibliografía básica Automatismos Eléctricos, Neumáticos e Hidráulicos. Florencio J.,
Cembranos Mistral. Editorial Thomson-Paraninfo. ISBN: 8497323203.
Autómatas Programables. Teoría y Práctica. N. García, M. Almonacid,
R.J. Saltarén, R. Puerto. Universidad Miguel Hernández, 2000.
Autómatas Programables. Entorno y Aplicaciones. E. Mandado, J.
Marcos, C. Fernández, J.I. Armesto, S. Pérez. Ed. Thomson
Paraninfo, 2004.
Autómatas Programables. Josep Balcells, Jose Luis Romeral. Ed.
Marcombo, 1997
Automatización: problemas resueltos con autómatas programables, J.
P. Romera, J. A. Lorite, S. Montoro. Paraninfo, 1994
9.2. Bibliografía complementaria Automatismos y Cuadros eléctricos. Equipos e Instalacioes
Electrotécnicas. Fermín Moreno, Joseba Zubiaurre. CEYSA Editorial
Técnica. ISBN: 84-86108-33-0.
Problemas de diseño de automatismos: electrónico-eléctricos y
electrónico-neumáticos, F. Ojeda Cherta. Paraninfo, 1996
9.3. Recursos en red y otros recursos Asignatura en el aula virtual. Contenidos: •
Presentaciones de Power Point utilizadas durante el curso. •
Manuales utilizados en las prácticas de la asignatura. •
Introducción de las prácticas de laboratorio a desarrollar durante el curso. Comité Español de Automática CEA: http://www.cea-­‐ifac.es/noticias/noticias/ RIAI: Revista Iberoamericana de Automática e Informática Industrial: http://riai.isa.upv.es/ ISA Sección Española: http://www.isa-­‐spain.org/ Revista Automática e Instrumentación: http://www.grupotecnipublicaciones.com/publicaciones/automatica-­‐e-­‐instrumentacion.html IEEE Control Systems Society: http://www.ieeecss.org/main/