Automatització Industrial

ENGINYERIA INDUSTRIAL
AUTOMATITZACIÓ
INDUSTRIAL
Guia de l’assignatura
ENGINYERIA INDUSTRIAL
25097 Automatització Industrial. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
1
Crèdits: 6 ( 3 + 3 )
Crèdits ECTS: 4,8
Tipus OPTATIVA
Coordinador: Juan Carlos Hernández Palacín (Juan.Carlos.Hernandez@upc.es)
Altres professors:
Departament: ESAII (707)
Presentació
Coneixements previs
Al tractar-se d’una assignatura introductòria a una àrea especifica tecnològica, no son necessaris
coneixements previos per cursar-la. No obstant, i per tal d’aprofitar al màxim els conceptes que
s’imparteixen, és necessari tenir coneixements bàsics de les següents àrees: electrònica digital i
analògica, electrotècnia, y mecànica.
Camps professionals
Aquesta assignatura està directament orientada al control i la automatització d’entorns productius
reals, per tant les seves sortides professionals estan relacionades amb les àrees de producció i
organització industrial.
Objectius generals
L'objectiu general de l'assignatura s'ha estructurat en objectius més específics agrupat en els
tres àmbits ja coneguts: el conceptual, el procedimental i l'actitudinal. Tal agrupació es mostra
en següent taula.
Objectius conceptuals
-
Conèixer
-
Analitzar
-
Dissenyar
-
Seleccionar
-
Adquirir els conceptes i principis involucrats en
l'automatització y la producció.
Conèixer els components i eines industrials que permeten
l'automatització de la producció.
Aprendre les bases teòriques involucrades en el procés
d'integració dels distints elements de producció.
Saber analitzar i valorar les millores aportades per la
introducció de noves tecnologies en els entorns de
producció.
Analitzar el cicle de vida dels diferents components
d'automatització i realitzar el manteniment que sigui
necessari amb l'objecte d'augmentar el cicle de vida dels
mateixos.
ENGINYERIA INDUSTRIAL
25097 Automatització Industrial. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
Objectius procedimentals
Adquisició d'una metodologia
procedimental
Utilització de sistemes
Integració de sistemes
Seleccionar tecnologia
Objectius actitudinals
2
– Adquisició d'una metodologia que permeti desembolicar-se
amb major o menor facilitat dins entorns altament
automatitzats.
– Aprendre a manejar per separat els distints elements
dins els entorns de producció flexibles (Robots, PLCs,
Sistemes SCADA, entre altres).
– Aprendre a realitzar la integració dels elements de
producció, escollint i utilitzant si fos necessari,
eines addicionals que permetin portar-la a terme
– Desenvolupar el Pensament Crític en els estudiants, de
forma que analitzin i qüestionin les seves pròpies decisions.
– Fomentar el treball en equip de manera que es posin de
manifest els avantatges del treball cooperatiu.
– Desenvolupar el rigor en la metodologia escollida.
– Fomentar l'entusiasme per un aprenentatge continu.
Temari
PROGRAMA D'AUTOMATITZACIÓ INDUSTRIAL 25097
1. Introducció a l'automatització Industrial: ( 1h)
1.1. Concepte de Piràmide CIM
1.2. Comunicacions horitzontals dins el concepte de piràmide CIM
1.3. Comunicacions Verticals dins el concepte de piràmide CIM.
1.4. Especificació de cadascun dels nivells que configuren el concepte de piràmide CIM.
2. Nivell 1 de la piràmide de CIM ( 1h)
2.1. Definició d'autòmat programable
2.2. Classificació dels autòmats programables: influència del tipus de processador en la
classificació realitzada.
2.3. Arquitectura interna d'un autòmat programable.
2.4. Cicle de scan d'un autòmat programable: influència del cicle de scan en l'estructura y
execució d'un programa d'autòmats.
3. L'autòmat Programable C200 alpha. (4h)
3.1. Família d'autòmats programables de la signatura comercial d'OMRÀS
3.2. Concepte d'autòmat programable modular: El C200 alpha.
3.3. Diferències entre tipus de CPU en la família C200 alpha.
3.4. Estudi de les diferents targetes suportades pel C200 alpha.
3.5. Mapa de memòria del C200 alpha.
4. Programació dels autòmats programables (10h)
4.1. Concepte d'algorisme
4.2. Representació d'algorismes a través d'utilitats gràfiques
4.3. GRAFCET com a eina de representació d'algorismes de programació de
autòmats programables.
4.4. Tipus de llenguatges de programació: Llista d'instruccions, Diagrames de Contactes,
Blocs de funció i llenguatges d'alt nivell.
4.5. Estructures de programació:
4.5.1. Programació lineal
4.5.2. Ruptura de la lineal de programació lineal: salts i màster control relais.
ENGINYERIA INDUSTRIAL
25097 Automatització Industrial. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
4.5.3. Programació estructurada:
4.5.3.1. Programació modular
4.5.3.2. Subrutines
5. Utilització de targetes de conversió analògiques digitals (2h)
5.1. Concepte de conversió Analògica Digital
5.2. Errors de conversió
5.3. Targeta AD 002 de l'autòmat programable C200 alpha
5.4. Targeta DÓNA 002 de l'autòmat programable del C200 alpha
6. Comunicacions en el C200 alpha (2h)
6.1. Comunicació sèrie
6.2. Targeta d'ampliació de ports sèrie
6.3. El bus controller link: targeta de comunicació controller link
6.4. Targeta de comunicació Ethernet
7. Robòtica: Conceptes Bàsics. (2h)
7.1. Antecedents i evolució de l'automatització amb robots.
7.2. Manipuladors i robots: conceptes bàsics.
7.3. Campos d'Aplicació.
8. Manipuladors i robots. (2h)
8.1. Característiques fonamentals.
8.2. Actuadores.
8.3. Sensors propis.
8.4. Elements terminals.
9. Sistemes de control. (2h)
9.1. Control en l'espai d'articulacions.
9.2. Control en l'espai mundo.
10. Programació de robots (2h)
10.1. Tipus de programació.
10.2. Programació gestual i textual.
10.3. Llenguatges de programació.
11. Robotització de tasques. (2h)
11.1. Adaptació de l'entorn al robot.
11.2. Adaptació del robot a l'entorn: control sensorial.
11.3. Elements de protecció i seguretat.
Mòdul 1.
Aquest mòdul està compost pels temes següents:
1. Introducció a l’automatització Industrial: ( 1h)
2. Nivell 1 de la piràmide CIM ( 1h)
Mòdul 2.
Aquest mòdul està compost pels temes següents:
3. L’autòmat Programable C200 alpha. (4h)
4. Programació dels autòmats programables (10h)
5. Utilització de targetes de conversió analògiques digitals (2h)
6. Comunicacions en el C200 alpha (2h)
Mòdul 3.
3
ENGINYERIA INDUSTRIAL
25097 Automatització Industrial. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
4
Aquest mòdul està compost pels temes següents:
7. Robòtica: Conceptes Bàsics. (2h)
8. Manipuladors i robots. (2h)
9. Sistemes de control. (2h)
10. Programació de robots (2h)
11. Robotització de tasques (2h)
Objectius específics dels mòduls
n
Mòdul 1
L’objectiu d’aquest mòdul és situar l’assignatura en el context actual d’un entorn productiu altament
automatitzat. Per aconseguir aquest propòsit s’introdueix el concepte de piràmide CIM, i es situa
aquesta assignatura als nivells 1 i 2 d’aquesta..
n
Mòdul 2
L’objectiu d’aquest mòdul és estudiar en profunditat l’autòmat programable com a element fonamental
de control i automatització al nivell 2 de la piràmide CIM.
n
Mòdul 3
L’objectiu d’aquest mòdul és estudiar els processos de fabricació automatitzats, introduint en aquests
els robots com a elements fonamentals en els sistemes actuals de producció de tipus flexible.
Metodologia de treball
Sessions teoria, problemes
Les sessions presencials s'alternen amb la introducció de gran quantitat d'exemples pràctics, que
estan encaminats a reforçar els conceptes impartits durant la sessió.
La realització de problemes en aquestes sessions presencials estan connectats amb la realització de
petites practiques de laboratori, que permeten a l'estudiant aprendre el “ saber com”, fomentant
mitjançant aquesta tècnica d'estudi la discussió cooperativa dels problemes proposats.
Pràctiques, laboratoris
Les practiques de laboratori d'aquesta assignatura estan basades en l'automatització d'un entorn
productiu real, en el qual poden aplicar-se els conceptes adquirits en les sessions teòriques. La
capacitat del laboratori permet la realització de 9 practiques distintes simultaniejament.
Cadascuna d'aquestes practiques es converteix en l'activitat que l'estudiant ha de desenvolupar
durant la seva estada al laboratori.
Basicamente l'estudiant deu automatitzar completament una estació de treball que forma part d'un
procés productiu, per a la qual cosa rep un guió de practiques on se li detallen quants aspectes
tècnics són necessaris per portar acabo l'objectiu proposat.
ENGINYERIA INDUSTRIAL
25097 Automatització Industrial. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
5
L'estudiant empra les seves 30 hores de pràctiques a aconseguir l'automatització proposada. Així
doncs l'estudiant només realitzarà un dels enunciats que a continuació s'exposen:
n
Pràctica 1: Automatització de l'estació subministradora de producte.
n
Pràctica 2: Automatització de l'estació subministradora de trepatge.
n
Pràctica 3: Automatització de l'estació de verificació de trepatge.
n
Pràctica 4: Automatització de l'estació de transport.
n
Pràctica 5: Automatització de l'estació de muntatge de producte.
n
Pràctica 6: Automatització de l'estació d'inserció de pivots.
n
Pràctica 8: Automatització de l'estació de subministrament de plaques.
n
Pràctica 9: Automatització de l'estació de manipulació de plaques.
Organització en mòduls i temps de dedicació de l'estudiant
Mòdul
Mòdul 1:
Mòdul 2:
Mòdul 3:
Temps de
Classe
2
18
10
Temps
d’estudi
1
36
20
Temps
total
3
54
30
Materials
Bibliografia bàsica
Roger Hannam, 1997. Computer Integrated Manufacturing from concepts to realisation. Ed.AddisonWesley (Cap. 1 y 2).
Planas R.M., Hernández J.C. Apuntes de Sistemas de Producción Integrados 2001 (Tema 1).
U. Rembold, B.O. Nnaji, A. Storr. Computer Integrated Mnufacturing and Egineering. Ed. AddisonWesley, 1994 (Tema 7).
Mikell P. Groover, 1987. Automation, Production Systems and Computer Integrated Manufacturing.
Ed. Prentice-Hall. (Cap. 14 y 15).
Lee J. Krajewsky, Larry P. Ritzman. Operations Management. Strategy and Analysis. Ed. Addison
Wesley, 1998. (Cap. 6, 7 y Suplemeto D)
ENGINYERIA INDUSTRIAL
25097 Automatització Industrial. Guia de l’assignatura
Aprovada en C.A.A de data 8/06/05
6
Bibliografia complementària
Manual de Programacion del automata programable C200 alpha de OMRON
Manual de Instalacion del automata Programable C200 alpha de OMRON
Manual de usuario del robot Scorbot R V
Avaluació
El sistema d'avaluació de l'assignatura presentada es mostra en la taula següent:
Avaluacions
1ª Avaluació
Avaluació de Pràctiques
Caràcter
Examen escrit
Avaluació continuada: Correcte
funcionament de la pràctica.
Pes (%)
40%
60%
L'estratègia dissenyada per avaluar les pràctiques de laboratori d'aquesta assignatura part de les
premisses següents:
• No incrementar la càrrega docent que representa aquesta assignatura als estudiants amb la
realització d'informes de pràctiques.
• Crear un sistema d'avaluació de pràctiques que permeti no sols tenir en compte la realització
de l'examen sinó la trajectòria de l'estudiant durant la seva permanència al laboratori.
Durant la ultima sessió de practiques es revisés de forma individualitzada (cada grup de practiques)
el funcionament correcte de la practica de laboratori proposada, així com podran realitzar-se
totes les preguntes se creen oportunes que sobre la practica realitzada.
La nota final serà:
Nfinal = 0,4 * Nef + 0,6 * Nep
On:
Nfinal è Nota final de l'assignatura
Nef è Nota de l'examen de teoria
Nep è Nota de l’examen de practiques.