Ir a Contenido Principal

AURORA - Sistema de Información Académico

 

AYUDA | SALIR

Información detallada de curso

 

Primer semestre 2019
Abr 02, 2020
Imagen Transparente
1. IDENTIFICACION DEL CURSO

Código y Nombre de la Asignatura: ELP 7047 - CONTROL INDUSTRIAL
División Académica: División de Ingenierías
Departamento Académico: Dpto.Ing Eléctrica-Electrónica
Número de créditos:
Intensidad horaria (semanal para nivel pregrado y total para nivel postgrado):
3.000 Horas de Teoría
0.000 Horas de Laboratorio
Niveles: Educación Superior Pregrado
Tipos de Horario: Teoría

2. DESCRIPCION SINTETICA DE LA ASIGNATURA.

En esta asignatura se estudian los componentes de un lazo de control industrial, se examinan diferentes modelos y protocolos de comunicación industrial, y se analizan esquemas tradicionales de control como la familia PID y los PLC. Se inicia el estudio revisando diferentes tipos de sensores a partir de la variable física a medir, y de sus principios físicos de funcionamiento. Posteriormente se estudian los tipos de válvulas de control a partir del tipo de sello y de su principio de restricción, así como su adecuada selección para una línea de regulación de caudal. Seguidamente se repasan brevemente los esquemas de control PID, dedicando especial atención a las modificaciones que se realizan sobre este algoritmo para hacer viable su implementación a nivel industrial. A continuación se estudian los esquemas de sintonización de estos controladores, así como los principios básicos de operación y programación de los controladores lógicos programables o PLC. Finalmente se realiza una introducción a algunos esquemas y protocolos de comunicación industrial.

3. JUSTIFICACION.

La formación profesional del estudiante de ingenierías incluye un estudio y análisis detallado de los esquemas tradicionales de control, el modelado de diferentes sistemas físicos, el análisis de estabilidad correspondiente, y los modelos de compensación que coadyuvan a fortalecer los conceptos planteados. Sin embargo, la realidad industrial dista de estos conceptos, procurando otros más prácticos, que brinden soluciones ágiles, de rápida implementación y puesta en operación. Los elementos que hacen parte de estas soluciones y la adecuada selección de éstos, compromete la calidad y rendimiento de las soluciones proyectadas. Es por ello que este curso busca fortalecer los conceptos asimilados por el estudiante de ingeniería y acercarlos a la realidad industrial local y nacional.


4. OBJETIVOS.

4.1 OBJETIVO GENERAL.

Instruir al estudiante en los elementos que hacen parte de un lazo de control industrial, su adecuada selección, y en los esquemas de comunicación industrial más comunes en la actualidad.

4.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS.

Al finalizar el curso el estudiante estará en capacidad de:

1. Identificar y caracterizar un sensor a partir de su principio físico de funcionamiento.
2. Seleccionar adecuadamente un elemento de medición a partir de la variable física a medir, y de su rango de operación.
3. Reconocer los diferentes tipos de válvulas que existen en el mercado industrial a partir del tipo de sello.
4. Seleccionar un tipo de válvula a partir del sello más conveniente para el caso de estudio.
5. Elegir un tipo de válvula automática a partir del esquema de control a implementar.
6. Describir las modificaciones más significativas que se realizan sobre el algoritmo de control PID para su implementación en un lazo de control industrial.
7. Identificar los componentes de un PLC a partir de sus unidades funcionales.
8. Diseñar y simplificar un algoritmo de control en lógica de escalera.
9. Reconocer diferentes esquemas de comunicación industrial y su impacto en la selección de los elementos de un lazo de control.
10. Reseñar las características más importantes del protocolo OPC.

5. METODOLOGIA.

El curso se desarrollará a través de clases magistrales desarrolladas por un docente capacitado en el área. Se motivará al estudiante a participar activamente en la clase a través de la puesta en común de lecturas de artículos relacionados con el tema de estudio, así como la implementación de lo aprendido en una plataforma software especializada. Como recursos logísticos se tienen los elementos básicos de cualquier clase magistral, junto con computadores, Matlab, y Simulink.

6. CONTENIDO.

1. INTRODUCCIÓN.

2. SENSORES Y SUS PRINCIPIOS FÍSICOS DE FUNCIONAMIENTO.
2.1. SENSORES TERMICOS.
2.1.1. RTD.
2.1.2. Termistores.
2.1.3. Termocuplas.
2.1.4. Circuito integrado.
2.2. SENSORES MECÁNICOS.
2.2.1. Sensores por potenciómetros.
2.2.2. Sensores inductivos y capacitivos.
2.2.3. Sensores por principio capacitancia.
2.2.4. Sensores de reluctancia variable.
2.2.5. Sensores de nivel.
2.2.6. Sensores de deformación mecánica.
2.2.6.1. Galgas extensiométricas de metal.
2.2.6.2. Galgas extensiométricas de semiconductor.
2.2.6.3. Celdas de carga.
2.2.7. Sensores de movimiento.
2.2.8. Sensores de presión.
2.2.9. Sensores de caudal.
2.3. SENSORES ÓPTICOS
2.3.1. Fotodetectores.
2.3.2. Pirometría.

3. VÁLVULAS DE CONTROL.
3.1. CLASIFICACIÓN DE LAS VÁLVULAS A PARTIR DE SU SELLO.
3.1.1. Válvulas de compuerta.
3.1.2. Válvulas de globo.
3.1.3. Válvulas de mariposa.
3.1.4. Válvulas de bola.
3.1.5. Válvulas macho.
3.1.6. Válvulas de aguja.
3.1.7. Válvulas de corredera.
3.1.8. Válvulas de cheque.
3.1.9. Válvulas de diafragma.
3.1.10. Válvulas en Y.
3.2. CLASIFICACIÓN DE LAS VÁLVULAS A PARTIR DE SU RESTRICCIÓN.
3.2.1. Válvulas de apertura rápida.
3.2.2. Válvulas isoporcentuales.
3.2.3. Válvulas proporcionales.
3.3. CRITERIOS DE SELECCIÓN DE UNA VÁLVULA DE CONTROL.

4. CONTROLADORES PID
4.1. FAMILIA DE CONTROLADORES PID.
4.1.1. Controlador Proporcional.
4.1.2. Controlador Proporcional Integral.
4.1.3. Controlador Proporcional Integral Derivativo.
4.2. MODIFICACIONES SOBRE EL ALGORITMO DE CONTROL PID.
4.2.1. Las causas.
4.2.1.1. Salto proporcional.
4.2.1.2. Ruido en el componente derivativo.
4.2.1.3. Saturación de la integral.
4.2.2. Las soluciones.
4.2.2.1. Aproximación a la derivada del error.
4.2.2.2. Filtrado componente derivativo.
4.2.2.3. Realimentación de la integral.
4.2.3. SINTONIZACIÓN DE CONTROLADORES PID.
4.2.3.1. Identificación de la respuesta dinámica de un proceso autorregulado.
4.2.3.1.1. El modelo de primer orden más tiempo muerto.
4.2.3.1.2. Esquema de identificación FIT 3.
4.2.3.2. Criterios de rendimiento.
4.2.3.2.1. Integral del valor absoluto del error.
4.2.3.2.2. Integral del cuadrado del error.
4.2.3.2.3. Integral del valor absoluto del error ponderado en el tiempo.
4.2.3.3. Esquemas de sintonización para controladores PID.
4.2.3.3.1. Basados en criterios de rendimiento.
4.2.3.3.2. Basados en criterios de síntesis.

5. CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMABLES.
5.1. Estructura básica de un PLC.
5.2. Procesamiento entrada y salida.
5.3. Programación en lógica de escalera.
5.4. Temporizadores, relevadores, y contadores internos.
5.5. Registros de corrimiento.
5.6. Controles maestro y de salto.
5.7. Manejo de datos.
5.8. Entradas y salidas análogas.
5.9. Selección de un PLC.

6. ESQUEMAS DE COMUNICACIÓN INDUSTRIAL.
6.1. Fieldbus.
6.2. Profibus.
6.3. Modbus.
6.4. CAN.
6.5. OPC.

7. EVALUACION.

- Exámenes cortos (6) 70%
- Prácticas de laboratorio 10%
- Examen final 20%


8. BIBLIOGRAFIA.

[1] SMITH, Carlos A., CORRIPIO, Armando B. Principles and practice of automatic process control. Segunda edición. Jhon Wiley and Sons, 1998. 770 p.

[2] GREENE, Richard W. Válvulas: selección, uso y mantenimiento. Méjico: McGraw Hill, 1985. 278 p.

[3] JOHNSON, Curtis D. Process control instrumentation technology. Séptima edición. Upper Saddle River, New Jersey: Prentice Hall, 2003. 694 p.

[4] BOLTON, W. Mecatrónica: sistemas de control electrónico en la ingeniería mecánica y eléctrica. Segunda edición. Méjico: Alfaomega, 2001. 542 p.



Regresar a Anterior Nueva Búsqueda
Imagen Transparente
Versión: 8.5.4