Control Distribuido

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
PROGRAMA SINTÉTICO
CARRERA:
Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica
ASIGNATURA: Control Distribuido
SEMESTRE:
Noveno
OBJETIVO GENERAL:
El alumno analizará e implementará un sistema de control distribuido el cual permita realizar la supervisión y la
administración de diversas variables (presión, nivel, temperatura, etc.), vinculados a las industrias de manufactura
y de transformación.
CONTENIDO SINTÉTICO:
I.- Niveles de Control Distribuido y Conceptos Básicos.
II.- Arquitectura de los Sistemas de Control Distribuidos.
III.- Programas de Computo en la Industria Manufacturera y el Diseño.
IV.- Computadoras en los Sistemas Distribuidos.
V.- Sistemas Operativos en la Industria de Control y Automatización.
VI.- Familia de Protocolos TCP/IP.
VII.- Aplicación de Linux en Sistemas de Control Distribuido.
METODOLOGÍA:
El alumno hará investigación bibliográfica para la selección, clasificación, ordenación y exposición de los temas
seleccionados para el curso. Bajo la supervisión del profesor los alumnos participarán en forma activa
integrándose en equipos de trabajo, para su discusión y conclusión. Reafirmará los conceptos con la participación
en el laboratorio y confrontará la base teórica con los fenómenos observables, además de la búsqueda de temas
afines.
EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN:
50% Exámenes depa
rtamentales.
40% Prácticas de laboratorio.
10% Actividades complementarias.
BIBLIOGRAFÍA.
Tomas G,Ferrando J, Piattini s, Redes para Proceso Distribuido. Editorial Ra-ma. España 2000, Segunda Edición,
804 págs.
Szklanny, Sistemas Digitales de Control de Procesos. Editorial Control S.R.L. España 2003, 625 págs.
Ollero Baturone. Control por Computador, Editorial Marcombo, S.A. Primera Edición Barcelona 2005, 400 págs.
Shinskey F. G. Process Control Systems, Editorial Mc Graw Hill, Cuarta Edición, New York 1996, 580 págs.
Creus Sole, Instrumentación Industrial, Editorial Marcombo S.A. Séptima edición Barcelona 2005, 425 págs.
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SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
ESCUELA: ESIME Unidades Culhuacan y Zacatenco
CARRERA: Ingeniería en Comunicaciones y
Electrónica
OPCIÓN: Control
COORDINACIÓN:
DEPARTAMENTO: Académico de Ingeniería en
Comunicaciones y Electrónica.
ASIGNATURA: Control Distribuido
SEMESTRE: Noveno
CLAVE:
CRÉDITOS: 7.5
VIGENTE: 2006
TIPO DE ASIGNATURA: Teórico/Práctica (Optativa).
MODALIDAD: Escolarizada
TIEMPOS ASIGNADOS
HRS/SEMANA/TEORÍA:
HRS/SEMANA/PRÁCTICA:
3.0
1.5
HRS/SEMESTRE/TEORÍA:
HRS/SEMESTRE/PRÁCTICA:
54.0
7.0
HRS/TOTALES:
81.0
PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO
POR: Academias de Control de la ESIME, Unidades
Culhuacan y Zacatenco
APROBADO POR: Consejo Técnico Consultivo
Escolar de Culhuacan y Zacatenco.
ing., Ernesto Mercado Escutia
E.S.I.M.E. Culiacán
M. en C. Jesús Reyes García
E.S.I.M.E. Zacatenco
AUTORIZADO POR: Comisión de Planes y Programas
de Estudio del Consejo General Consultivo del IPN.
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DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
ASIGNATURA: Control Distribuido.
CLAVE
HOJA: 3 DE 12
FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA
En la industria de manufactura, de transformación y de automatización, es necesaria la integración de todos los
procesos que intervienen en la elaboración de diversos productos, haciendo uso de tecnologías informáticas a lo que
en su conjunto se denomina CIM (Computer Integrated Manufacturing), con la finalidad de coordinar las operaciones
de producción, control y administración del proceso fabril.
En las dos últimas décadas, los CIM’s son utilizados ampliamente en las líneas de producción de las empresas
ubicadas a lo largo del país. Por tal motivo, al impartir la asignatura de Control Distribuido, los estudiantes quedarán
preparados para manejar, diseñar y hasta evaluar la operatividad de sistemas de control industrial de reciente
tecnología y bajo costo.
Esta asignatura tiene como antecedente: Microcontroladores, Señales y Sistemas de Control Clásico, Espacio de
Estados
Esta asignatura tiene como colateral: Sistemas de Adquisición de Datos.
OBJETIVO DE LA ASIGNATURA
El alumno analizará e implementará un sistema de control distribuido el cual permita realizar la supervisión y la
administración de diversas variables (presión, nivel, temperatura, etc), vinculados a las industrias de manufactura y de
transformación.
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ASIGNATURA: Control Distribuido.
CLAVE:
No. UNIDAD I
HOJA: 4 DE 12
NOMBRE: Niveles de Control Distribuido y Conceptos Básicos.
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno explicará la importancia de funciones y conceptos que intervienen en un sistema de control distribuido
como son las funciones de administración.
No.
TEMA
TEMAS
HORAS
T
P
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
EC
1B,2B,3B,4B,5B
1.1
1.2
1.2.1
1.2.3
1.2.4
Historia del control distribuido.
Fundamentos básicos sobre control distribuido
Medición y control
Supervisión.
Funciones de administración.
Subtotal de Horas
2.0
4.0
3.0
1.0
6.0
4.0
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Búsqueda de información en bibliografía recomendada por el profesor, selección de conceptos, principios de
sistemas distribuidos.Exposición de los temas propuestos en grupo y/o individual bajo la supervisión del profesor.
Tareas y trabajos extraclase.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
60% Examen departamental.
30% Exposición de temas.
10% Actividades complementarias, tareas y trabajos extraclase.
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DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
ASIGNATURA: Control Distribuido.
CLAVE:
No. UNIDAD II
HOJA: 5 DE 12
NOMBRE: Arquitectura de los Sistemas de Control Distribuido.
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno explicará la arquitectura y funcionamiento de los sistemas distribuidos que existen actualmente.
No.
TEMA
TEMAS
HORAS
T
P
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
EC
2.1
2.1.1
2.1.2
2.1.3
Modalidades de control.
Control continuo.
Control discreto.
Control secuencial.
2.0
2.0
2.2
2.2.1
2.2.2
2.2.3
2.2.4
Organización de sistemas distribuidos.
Control directo, SCADA.
Control centralizado.
Control jerarquizado.
Control Distribuido (tipo cliente-servidor)
2.0
2.0
2.3
2.3.1
2.3.2
Consola de operaciones y control.
Desplegados.
Mímicos.
2.0
2.0
6.0
4.0
Subtotal de Horas
1B,2B,3B,4B,5B
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Exposición y simulación de sistemas de las diferentes estructuras de sistemas de control distribuidos, con la
supervisión del profesor y búsqueda documental y de campo por parte de los alumnos. Tareas y trabajos extraclase.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
60% Examen departamental.
30% Exposición y resultados de la simulación.
10% Actividades complementarias, tareas y trabajos extra clase.
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DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
ASIGNATURA: Control Distribuido.
No. UNIDAD III
CLAVE:
HOJA: 6 DE 12
NOMBRE: Programas de Cómputo en la Industria Manufacturera y el Diseño.
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno analizará los procesos de manufactura, para la planificación y control de la producción, haciendo uso de
la computadora.
No.
TEMA
3.1
3.2
3.3
TEMAS
HORAS
T
CAM (Computer Aided Manufacturing) Fabricación
asistida por computadora
CAD (Computer Aided Design) Diseño asistido por
computadora
PCC (Planification Control by Computer).
Planificación y Control de la Producción.
Subtotal de Horas
P
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
EC
2.0
2.0
2.0
2.0
2.0
2.0
6.0
6.0
1B,2B,3B,4B,5B
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Exposición y simulación de sistemas de las diferentes estructuras de sistemas de control vinculados a los procesos
de manufactura, planificación y control de la producción y diseño, con la asistencia y supervisión del profesor.
Búsqueda documental y de campo por parte de los alumnos. Tareas y trabajos extraclase.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
60% Examen departamental.
30% Exposición y resultados de la simulación.
10% Actividades complementarias: tareas y trabajos extra clase.
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DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
ASIGNATURA: Control Distribuido.
CLAVE:
HOJA: 7 DE 12
NOMBRE: Computadoras en los Sistemas Distribuidos.
No. UNIDAD IV
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno analizará la importancia de las computadoras en un Sistema de Control Distribuido así como los
diferentes tipos de estándares de comunicación serial que se utilizan en los Sistemas de Control Distribuido.
No.
TEMA
4.1
4.2
4.3
4.3.1
TEMAS
HORAS
Transmisión Serie y Paralelo, síncrona y asíncrona.
Interfase RS-232, RS-485, GPIB (RS-485), USB.
Protocolos Industriales: Mod-Bus,
Allen Bradley (PLC), Honeywell.
Subtotal de horas
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
T
P
EC
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
9.0
6.0
6.0
1B,2B,3B,4B,5B
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Elaboración de algoritmos de control para algún proceso propuesto y asistido por el profesor. Realización de
practicas de laboratorio. Tareas y trabajos extra clase
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
50% Examen departamental.
40% Prácticas de laboratorio.
10% Tareas y trabajos extra clase.
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DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
ASIGNATURA: Control Distribuido.
No. UNIDAD V
CLAVE:
HOJA: 8 DE 12
NOMBRE:.Sistemas Operativos en la Industria de Control y Automatización.
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno analizará la importancia de las topologías de redes de capa dos dentro de la estructura de un Sistema de
Control Distribuido así como los componentes utilizados en la interconexión.
No.
TEMA
5.1
5.2
5.3
5.3.1
5.3.2
5.4
5.4.1
5.4.2
5.4.3
5.4.4
5.4.5
5.4.6
5.4.7
5.4.8
5.4.9
TEMAS
HORAS
Conceptos básicos de cableado estructurado
Elementos básicos de un sistema de comunicaciones
Modelo de referencia OSI
Estructura de capas: Física, enlace de datos, red,
transporte, sesión y presentación.
Relación entre las capas.
Introducción a Protocolos LAN.
Topologías de Red LAN
Ethernet
Fast Ethernet
Gigabit Ethernet
Ethernet industrial
Redes LAN inalámbricas (IEEE802.11)
Token Ring.
Direcciones MAC y físicas.
Dispositivos de conexión de red. (Hub,Switch,Router)
Subtotal de horas
T
P
3.0
3.0
2.0
1B,2B,3B,4B,5B
6.0
6.0
9.0
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
EC
3.0
8.0
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Indagación de conceptos y operación de máquinas de corriente alterna usos y aplicaciones, exposición y discusión
en clase en coordinación con el profesor.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
50% Examen departamental.
40% Prácticas de laboratorio.
10% Actividades complementarias: tareas y trabajos extra clase.
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
ASIGNATURA: Control Distribuido.
CLAVE:
No. UNIDAD VI
HOJA: 9 DE 12
NOMBRE: Familia de Protocolos TCP/IP.
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno analizará la familia de protocolos TCP /IP (Transfer Control Protocol/ Internet Protocol) y lo relacionará
con la arquitectura de comunicaciones de un Sistema de Control Distribuido.
No.
TEMA
6.1
6.2
6.3
6.4
6.5
6.6
6.7
6.8
6.9
6.10
TEMAS
HORAS
Direcciones IP.
Direcciones IP especiales y reservadas.
Máscara de subred.
Protocolo IP.
Formato del datagrama IP.
Capa de transporte.
Puertos.
Protocolo UDP.
Formato del mensaje UDP.
Protocolo TCP.
Subtotal de horas
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
T
P
EC
4.5
6.0
3.0
1.5
1B,2B,3B,4B,5B
1.5
4.5
6.0
6.0
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Indagación de conceptos y operación de máquinas de corriente alterna usos y aplicaciones, exposición y discusión
en clase en coordinación con el profesor.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
50% Examen departamental.
40% Prácticas de laboratorio.
10% Actividades complementarias.
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
ASIGNATURA: Control Distribuido.
No. UNIDAD VII
CLAVE:
HOJA: 10 DE 12
NOMBRE: Aplicación de Linux en Sistemas de Control Distribuido.
OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD
El alumno describirá la diferencia de los sistemas operativos utilizados en un Sistema de Control Distribuido, así
como sus aplicaciones.
No.
TEMA
7.1
7.2
7.3
7.4
7.5
7.6
TEMAS
HORAS
Panorama de Linux.
Conceptos Fundamentales.
Procesos.
Modelos de Memoria.
Sistema de Archivos.
Entradas y Salidas.
CLAVE BIBLIOGRÁFICA
T
P
EC
9.0
12.0
6.0
1B,2B,3B,4B,5B
2.0
2.0
2.0
Subtotal de horas
9.0
12.0
12.0
ESTRATEGIA DIDÁCTICA
Indagación de conceptos y operación de máquinas de corriente alterna usos y aplicaciones, exposición y discusión
en clase en coordinación con el del profesor.
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
50% Examen departamental.
40% Prácticas de laboratorio.
10% Actividades complementarias.
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
ASIGNATURA: Control Distribuido.
CLAVE:
HOJA: 11 DE 12
RELACIÓN DE PRÁCTICAS
PRACT.
No.
NOMBRE DE LA PRÁCTICA
UNIDAD
DURACIÓN
1
Comunicación por RS-232, RS-485.
IV
3.0
2
Comunicación Profibus
IV
3.0
3
Comunicación por Ethernet.
V
3.0
4
Comunicación por ModBus.
VI
6.0
5
Implementación de un sistema de
control distribuido para control de
procesos industriales.
VII
6.0
6
Implementación de un sistema de
control SCADA
VII
6.0
Total de horas
27.0
LUGAR DE REALIZACIÓN
Todas las prácticas se
realizaran en el
laboratorio de control.
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DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
ASIGNATURA: Control Distribuido.
CLAVE:
HOJA: 12 DE 12
PERÍODO
UNIDAD
1
I, II y III
60% Examen departamental.
30% Exposición y resultados de la simulación.
10% Actividades complementarias, tareas y trabajos extra clase.
2
IV y V
50% Examen departamental.
40% Prácticas de laboratorio.
10% Tareas y trabajos extra clase.
3
VI y VII
C
PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN
50% Exámenes departamentales.
40% Prácticas de laboratorio.
10% Actividades complementarias.
CLAVE
B
BIBLIOGRAFÍA
1
X
Tomas G. Ferrando J, Piattini s, Redes para Proceso Distribuido. Editorial
Ra-ma. España Segunda Edición. 804 págs.
2
X
Szklanny, Sistemas Digitales de Control de Procesos. Editorial Control S.R.L.
España 2003, 625 págs.
3
X
Ollero Baturone, Control por Computador, Editorial, Marcombo, S.A.
Barcelona 2005, Primera Edición, 400 páginas.
4
X
Shinskey F. G. Process Control Systems, Editorial Mc Graw Hill, Cuarta
Edición, New York 1996, 580 págs.
5
X
Creus Sole, Instrumentación Industrial, Editorial Marcombo S.A. Barcelona
2005, Séptima edición, 425 págs.
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SECRETARÍA ACADÉMICA
DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR
PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA
1. DATOS GENERALES
ESCUELA: Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Unidades Culhuacan y Zacatenco.
CARRERA:
SEMESTRE
Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica.
ÁREA:
BÁSICAS
ACADEMIA:
C. INGENIERÍA
D. INGENIERÍA
Noveno
C. SOC. y HUM.
ASIGNATURA: Control Distribuido.
Control
ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO:
Licenciatura en Ingeniería en Comunicaciones y
Electrónica o afín.
2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA:
El alumno analizará e implementará un sistema de control distribuido el cual permita realizar la supervisión y la
administración de diversas variables (presión, nivel, temperatura, etc.), vinculados a las industrias de
manufactura y de transformación.
3. PERFIL DOCENTE:
CONOCIMIENTOS
Licenciatura en
Ingeniería en
Comunicaciones y
Electrónica o afín.
EXPERIENCIA
PROFESIONAL
Desarrollo en el área de
control y redes para control
aplicados a las industrias de
transformación, o
manufacturera, alimenticia, ,
petroquímica, automotriz,
etc.
ELABORÓ
HABILIDADES
ACTITUDES
Manejo de grupos, equipo de
laboratorio de hardware y
software.
Establecimiento de ambientes
favorables al aprendizaje,
Transferencia de conocimiento
teórico a la solución de
problemas. Análisis y síntesis.
Motivar al estudio.
Razonamiento e investigación,
uso de material didáctico
capacidad de liderazgo ante el
grupo
Ejercicio de la crítica
fundamentada, respeto,
tolerancia, compromiso con
la docencia, ética,
responsabilidad científica,
colaboración, superación
docente y profesional.
Motivar los valores humanos
e institucionales.
Vocación al servicio.
Compromiso Social.
REVISÓ
AUTORIZÓ
________________________
_________________________
__________________________
Ing. Raúl De la Torre y García.
M en C Eduardo Lázaro Castillo
Presidentes de Academia Control
Ing. Ruben Juárez Barrientos
Ing. Guillermo Santillán Guevara
Subdirectores Académicos
M en C Jesús Reyes García
Ing, Ernesto Mercado Escutia.
Directores de Plantel
FECHA: .2006