Automatización con microcontroladores - Inicio

Universidad Autónoma de Zacatecas
Unidad Académica de Ingeniería Eléctrica
Programa del curso: Automatización con Microcontroladores
Carácter
Semestre
recomendado
Optativa
7º
Carreras: ICE
Sesiones
Teoría
32
Lab
10
Créditos
Teoría
7
Lab
2
Tipo de curso: Ingeniería aplicada
Antecedentes
Total
9
Control I,
Microprocesadores
Fecha: 01 / Febrero / 2007
Descripción y objetivos del curso
Descripción:
Automatización con microcontroladores es un curso teórico práctico en donde se
pretende que el estudiante aplique los conocimientos adquiridos en asignaturas como
Ingeniería de Control, Electrónica, Electrónica Digital y Microprocesadores, diseñando e
implementado sistemas de control y automatización para resolver problemas reales. La
finalidad es que el alumno diseñe los sistemas de control utilizando microcontroladores o
procesadores digitales de señales, además de las etapas de acondicionamiento de
sensores y etapas de potencia requeridas en cada aplicación.
Objetivo General:
Diseñar sistemas de control enfocados a la automatización utilizando microcontroladores
o procesadores digitales de señales. El alumno diseñará y aplicará sistemas de control
para plantas y procesos reales, aprovechando los conocimientos que ha adquirido en
asignaturas
como
Ingeniería
de
Control
I,
Electrónica,
Electrónica
Digital
y
Microprocesadores,
1
Temario de sesiones teóricas
Tema 1.
Introducción
(Sesiones: 3 )
Objetivo: Conocer y analizar las características principales de un proceso de producción
automatizado controlado por un microcontrolador o un procesador digital de
señales.
1.1 Características principales de un proceso de producción automatizado.
1.2 El microcontrolador o PDS como unidad de control del sistema de producción.
1.3 Sensores y transductores.
1.4 Sistemas de actuadotes.
1.5 Introducción a los controladores incrustados.
Tema 2.
Acondicionamiento de señales
(Sesiones: 6 )
Objetivo: Analizar las características principales de la señalización generada por sensores
en un proceso de producción automatizado y las etapas de acondicionamiento
requeridas para un microcontrolador o un procesador digital de señales.
2.1 Señales de entrada y su acondicionamiento.
2.2 Programación para leer señales y comandos de entrada.
2.2.1 Señales digitales.
2.2.2 Señales analógicas.
2.2.3 Señales pulsantes.
2.3 Aplicación de los programas para leer señales de diversos sensores.
Tema 3.
Etapas de potencia
(Sesiones: 6 )
Objetivo: Analizar las características principales de la señalización para activación de cargas
de diferente potencia en un proceso de producción automatizado por un
microcontrolador o un procesador digital de señales.
3.1 Señales de salida y su acondicionamiento para activar un actuador.
3.1.1 Cargas resistivas para corriente continua.
3.1.2 Cargas inductivas para corriente continua.
3.1.3 Cargas resistivas para corriente alterna.
3.1.3 Cargas inductivas para corriente alterna.
3.2 Programación para generar señales e información de salida.
3.2.1
Salidas digitales.
2
3.2.2
Salidas analógicas.
3.2.3
Salidas PWM.
3.3 Aplicación de los programas para activar varios tipos de actuadores.
Tema 4.
Sistemas de presentación de datos
(Sesiones: 5 )
Objetivo: Estudiar los principales tipos de presentación de datos e información en un
proceso de producción automatizado por un microcontrolador o un procesador
digital de señales.
4.1 Presentación visual numérica.
4.2 Presentación visual alfanumérica.
4.3 Presentación gráfica.
4.4 Medidores digitales.
Tema 5. Diseño de controladores
(Sesiones: 11)
Objetivo: Diseñar y programar controladores utilizando microcontroladores o procesadores
digitales de señales.
5.1 Control Encendido – Apagado.
5.2 Control por temporización.
5.3 Sistemas de control en tiempo continuo.
5.4 Sistemas de control en tiempo discreto.
5.5 Aritmética de punto fijo y punto flotante.
5.6 El control Proporcional Integral Derivativo “PID”.
5.6.1 Diseño del control “PID”.
5.6.2 Programación en VisSim y aplicación del control “PID”.
5.6.2.1 Control de temperatura
5.6.2.2 Control de velocidad de motores de corriente continua
5.6.2.3 Control de posición de motores de corriente continua
5.6.2.3 Control de nivel de líquidos
3
Temario de sesiones de laboratorio
Práctica 1 Programación de controladores incrustados en VisSim y PDS TMS320LF2407
Práctica 2 Termómetro digital
Práctica 3 Control On/Off de temperatura con relevador
Práctica 4 Control proporcional integral de temperatura con variación de ángulo de disparo
en un Triac.
Práctica 5 Control de posición en motores de pasos
Práctica 6 Control de Velocidad de motores de pasos
Práctica 7 Control proporcional integral de velocidad de un motor de corriente continua
Práctica 8 Control On / Off de nivel de líquido en un tanque de almacenamiento
Práctica 9 Control Proporcional Integral Derivativo “PID” en un sistema térmico
Práctica 10 Trabajo final.
Políticas del curso
1. Tiempo para inicio y término de sesiones.
Máximo 15 minutos después de la hora señalada.
2. Tareas (una tarea por cada tema).
3. Exámenes parciales
4. Examen Ordinario
5. Ética y comportamiento en clase.
Conservar el orden, respeto mutuo y no introducir alimentos al salón de clase.
Metodología de enseñanza y actividades de aprendizaje
1.
2.
3.
4.
Exposición de los temas por el profesor ante grupo.
Temas en los que es necesario mostrar gráficos se usa proyector de acetatos o cañón.
Tareas, resuelven problemas teórico prácticos e investiga información en bibliografía.
Sesiones de laboratorio en donde el alumno comprueba en forma práctica y por medio de
simulación por computadora los conocimientos adquiridos en la parte teórica.
5. Trabajo final en donde el alumno diseña un sistema de control para un sistema real.
Evaluación
1.
2.
3.
4.
5.
3 exámenes parciales
Examen final
Proyecto
Tareas
Practicas de Laboratorio
30%
20%
10%
10%
30%
4
Herramientas de cómputo de apoyo
1.
2.
VisSim ECD. Programa que permite simular sistemas de control incrustados en un
ambiente gráfico, esto facilita el análisis ya que prácticamente se trabaja sobre el
diagrama de bloques.
Pcbug11. Programa para transferir programas al microcontrolador MC68HC11.
Bibliografía
Texto del curso:
1. Nombre del texto: Mecatrónica, Sistemas de Control Electrónico en Ingeniería Mecánica y
Eléctrica.
Autor(es): W. Bolton.
Editorial: Alfaomega.
Textos de referencia:
2. Nombre del texto: Vissim / Embedded Controls Developer ver. 5.0
Autor(es): Texas Instruments.
Editorial: Texas Instruments.
3. Nombre del texto: MC68HC11 reference manual mc68hc11rm/ad rev. 3
Autor(es): Motorola.
Editorial: Motorola.
4. Nombre del texto: Programming Microprocesor Intefaces for Control and Instrumentation.
Autor(es): Michel Andrew.
Editorial: Pergamon Press.
5. Nombre del texto: Notas: Aplicación del Sistema Mínimo SMHC11 en el Diseño de
Sistemas de Automatización y Control.
Autor(es): Miguel Eduardo González Elías.
Editorial: Universidad Autónoma de Zacatecas.
5