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Universidad Tecnológica de Puebla<br />
<strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
Manual de asignatura<br />
Carrera<br />
Electricidad Y Electrónica Industrial<br />
Programa 2004<br />
Ing. Magdalena Villar Salvador
Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
Elaboró: Ing. Magdalena Villar Salvador<br />
Créditos<br />
Revisó: Revisión ortográfica, formato y estilo: Lic. José Luis Catzalco León<br />
Autorizó: Ing. Marcos Espinosa Martínez<br />
Universidad Tecnológica de Puebla Ing. Magdalena Villar Salvador Página 2
Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
Medidas de seguridad<br />
El técnico electrónico trabaja con electricidad, dispositivos electrónicos, motores y<br />
otras máquinas rotatorias. Tiene que usar frecuentemente herramientas de mano y<br />
mecánicas para construir los prototipos de nuevos dispositivos a realizar experimentos.<br />
Utiliza instrumentos de prueba para medir las características eléctricas de los<br />
componentes, dispositivos y sistemas electrónicos.<br />
Estas tareas son interesantes e instructivas, pero pueden presentar ciertos riesgos<br />
si se efectúan descuidadamente. Por consiguiente es esencial que el estudiante aprenda<br />
los principios de seguridad en cuanto comienza su carrera y que practique estos ejercicios<br />
en toda su actividad subsiguiente de trabajo.<br />
La realización del trabajo en condiciones de seguridad requiere seguir<br />
deliberadamente un procedimiento apropiado para cada labor. Antes de emprender una<br />
tarea, el técnico debe tener perfecto conocimiento de lo que tiene que hacer y de cómo ha<br />
de hacerlo. Debe planear su labor, colocar en el banco de trabajo limpiamente y de<br />
manera ordenada las herramientas, equipo e instrumentos que ha de necesitar. Debe<br />
quitar todos los objetos extraños y apartar los cables todo lo posible de manera segura.<br />
Cuando trabaje en máquinas rotatorias o cerca de ellas debe tener bien sujeto y<br />
abrochado su traje de trabajo, de modo que no pueda ser enganchada ninguna parte de<br />
él.<br />
Las tensiones de línea (de energía) deben ser aisladas de tierra por medio de un<br />
transformador de separación o de aislamiento. Las tensiones de línea de energía pueden<br />
matar, por lo que no deben ponerse en contacto con ellas las manos ni el cuerpo. Se<br />
deben comprobar los cables o cordones de línea antes de hacer uso de ellos, y si su<br />
aislamiento está roto o agrietado no se deben emplear estos cables. El alumno debe<br />
evitar el contacto directo con cualquier fuente de tensión. Medir las tensiones con una<br />
mano en el bolsillo. Usar zapatos con suela de goma o una alfombra de goma cuando se<br />
trabaja en el banco de experimentación. Cerciorarse de que las manos están secas y que<br />
no se está de pie sobre un suelo húmedo cuando se efectúan pruebas y mediciones en un<br />
circuito activo, o sea conectado a una fuente de tensión. Desconectar ésta antes de<br />
conectar los instrumentos de prueba en un circuito activo.<br />
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Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
Utilizar enchufes o clavijas de seguridad en los cables de línea de las herramientas<br />
mecanizadas y equipos no aislados (clavijas con tres patas polarizadas). No anular la<br />
propiedad de seguridad de estas clavijas utilizando adaptadores no conectados a tierra.<br />
No invalidar ningún dispositivo de seguridad, tal como un fusible o un disyuntor,<br />
cortocircuitándolo o empleando un fusible de más amperaje del especificado por el<br />
fabricante. Los dispositivos de seguridad están destinados a protegerle a usted y a su<br />
equipo.<br />
UN COMPORTAMIENTO JUICIOSO Y CON SENTIDO COMÚN EN EL<br />
LABORATORIO SERÁ GARANTÍA DE SEGURIDAD Y HARÁ SU TRABAJO<br />
INTERESANTE Y FRUCTÍFERO.<br />
PRIMEROS AUXILIOS.<br />
Si ocurre un accidente, desconecte inmediatamente la red o línea de energía.<br />
Comunique inmediatamente el accidente a su instructor.<br />
Una persona accidentada debe permanecer acostada hasta que llegue el médico,<br />
y bien arropado para evitar la conmoción. No intentar darle agua ni otros líquidos si está<br />
inconsciente y asegurarse de que nada pueda causarle aún más daño. Se le cuidará<br />
solícitamente manteniéndola en postura cómoda hasta que llegue el médico.<br />
RESPIRACIÓN ARTIFICIAL.<br />
Una conmoción eléctrica fuerte puede causar un paro respiratorio. Hay que estar<br />
preparado para practicar la respiración artificial inmediatamente, si esto ocurre. Se<br />
recomiendan dos técnicas:<br />
1. Respiración de boca a boca, que se considera la más eficaz.<br />
2. Método de Schaeffer.<br />
Estas instrucciones no están destinadas a desanimarle, sino a advertirle de los riesgos<br />
que se pueden presentar en el trabajo de un técnico electrónico.<br />
Universidad Tecnológica de Puebla Ing. Magdalena Villar Salvador Página 4
Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
Índice<br />
Créditos.................................................................................................................. 2<br />
Medidas de seguridad........................................................................................... 3<br />
Índice ..................................................................................................................... 5<br />
Contenido............................................................................................................... 7<br />
I. Introducción a la <strong>Automatización</strong> y a la <strong>Robótica</strong> ................................... 8<br />
1.1. <strong>Automatización</strong>............................................................................................. 8<br />
1.1.1. Fundamentos de la <strong>Automatización</strong> ............................................................. 8<br />
1.2. Importancia de la <strong>Automatización</strong>............................................................... 12<br />
1.3. Futuro de la <strong>Automatización</strong> ....................................................................... 15<br />
1.4. Introducción a la <strong>Robótica</strong> .......................................................................... 18<br />
1.4.1. Leyes de la <strong>Robótica</strong> .................................................................................. 19<br />
1.4.2. Impacto de la robótica ................................................................................ 19<br />
1.4.3. Definición del Robot Industrial .................................................................... 23<br />
1.5. Evaluación Automática ............................................................................... 25<br />
II. Sistemas flexibles de manufactura ......................................................... 26<br />
2.1. El entorno de la producción industrial......................................................... 26<br />
2.2. Control numérico directo............................................................................. 29<br />
EJERCICIO 1 ......................................................................................................................31<br />
III. Control numérico CAD - CAM.................................................................. 33<br />
3.1. Control numérico por computadora ............................................................ 33<br />
3.2. Redes en CNC y PLCS .............................................................................. 35<br />
3.3. Control Adaptativo ...................................................................................... 41<br />
3.4. CAD/CAM ................................................................................................... 42<br />
EJERCICIO 2 .......................................................................................................................46<br />
IV. Programación del Robot industrial......................................................... 52<br />
4.1. <strong>Robótica</strong> ...................................................................................................................52<br />
4.2. Anatomía del Robot y sus periféricos ......................................................................55<br />
4.3. Sistema de control del Robot...................................................................................58<br />
4.4. Programación del Robot .........................................................................................60<br />
EJERCICIO 3 ......................................................................................................................70<br />
Guía de Prácticas ...............................................................................................................72<br />
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Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
V. Aplicación en sistemas Automatizados .............................................................75<br />
5.1. Aplicación en sistemas automatizados electrohidráulicos y electroneumáticos.....75<br />
5.2. Aplicación de un SFM .............................................................................................75<br />
5.3. Aplicación de sistemas de evaluación automática ...................................................75<br />
Bibliografía .........................................................................................................................83<br />
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Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
OBJETIVO GENERAL<br />
Utilizar diferentes componentes para integrarlos en un sistema automático.<br />
HABILIDADES POR DESARROLLAR EN GENERAL<br />
Ser capaces de implementar un sistema automático donde se le requiera.<br />
I Introducción a la <strong>Automatización</strong> y<br />
a la <strong>Robótica</strong><br />
Contenido<br />
Horas<br />
Teoría Práctica Total Página<br />
23 52 75<br />
5 0 5 8<br />
II Sistemas flexibles de manufactura 3 2 5 26<br />
III Control numérico CAD - CAM 10 25 35 33<br />
IV Programación del Robot Industrial 5 10 15 52<br />
Guía de prácticas de la Unidad IV 67<br />
V Aplicación en sistemas<br />
automatizados<br />
0 15 15 75<br />
Bibliografía 83<br />
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Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
I<br />
Introducción a la automatización<br />
y a la robótica<br />
OBJETIVO PARTICULAR DE LA UNIDAD<br />
Conocer los aspectos fundamentales de la automatización y la robótica.<br />
HABILIDADES POR DESARROLLAR EN LA UNIDAD<br />
Conocer los aspectos fundamentales de la automatización y la robótica.<br />
1.1. AUTOMATIZACIÓN.<br />
Saber en la Teoría (5 hrs.)<br />
CONCEPTO DE AUTOMATIZACIÓN, TIPOS Y MEDIOS DE AUTOMATIZACIÓN<br />
(MECÁNICOS, HIDRÁULICOS, ETC.)<br />
1.1.1 FUNDAMENTOS DE LA AUTOMATIZACIÓN<br />
Al borde del cambio de siglo, cada país basa su desarrollo tecnológico en la<br />
capacidad que tienen sus industrias e instituciones para investigar y proponer nuevos<br />
sistemas, materiales y equipos que satisfagan alguna necesidad así como su<br />
competitividad y flexibilidad para cambios de modelos de productos en sus líneas de<br />
producción.<br />
Para lograrlo se establece un modelo o perfil de empresa en el que se incluyen,<br />
entre otros conceptos, algunos como éstos:<br />
Personal altamente entrenado, capaz de asumir varias funciones dentro de la<br />
empresa y con interés en aprendizaje de nuevas tecnologías.<br />
Sistemas de calidad controlada como ISO 9000 y QS 9000, que aseguren la<br />
mejora continua de personal, productos y servicios.<br />
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Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
Alto grado de automatización en sus líneas de producción, permitiendo el fácil<br />
cambio de modelo según demanda, evitando al máximo tiempos muertos de producción,<br />
calidad constante, baja conservación de los equipos y ahorro de energía.<br />
Compromiso con la sociedad y su entorno ambiental con normas tales como<br />
ISO14000 y QS 14000.<br />
Filosofías de Mejora Continua como Kaisen.<br />
Conceptos de conservación en lugar de mantenimiento de equipos. El<br />
enfoque de este trabajo es el aspecto de la integración de equipos para el logro de estos<br />
objetivos. La automatización es la herramienta con el que se lleva a cabo, por lo que se<br />
propone la siguiente definición según los conceptos ya analizados.<br />
<strong>Automatización</strong>: Es la técnica formada por las disciplinas, Mecánica, Eléctrica,<br />
informática y Electrónica que trata del diseño, fabricación, instalación y programación de<br />
dispositivos o sistemas los cuales sustituyen la mano del hombre en los procesos o<br />
sistemas de producción, prueba, ajuste y calibración, con elementos de mecanismo y<br />
controles autónomos.<br />
Basados en la definición, se plantea la filosofía para automatizar, así como la<br />
necesidad de liberar al personal operativo de trabajos rutinarios y tediosos, evitar el<br />
contacto con equipo, materiales peligrosos y lejos de zonas de alto riesgo. Con esto se<br />
persigue ubicar al operador de maquinaria en un trabajo como supervisor donde<br />
desarrolle sus facultades intelectuales y proponga nuevas mejoras.<br />
Además de provocar desarrollo personal, los sistemas de producción automatizados<br />
logran:<br />
• Una alta calidad, constante y factible de mejorar.<br />
• Menor mantenimiento correctivo y mantenimiento preventivo bien planeado.<br />
• Corrección de fallas por auto-diagnóstico.<br />
• Planeación de la producción por sistemas computarizados.<br />
• Información actualizada de la producción en cantidad y calidad.<br />
• Menores riesgos de accidentes e incremento en el nivel de seguridad.<br />
• Mejora en la imagen de la compañía.<br />
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Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
• Menos gastos y cuotas referentes a seguridad y accidentes, etc.<br />
Sin embargo, esta forma de trabajo exige de inversiones financieras iniciales,<br />
personal capacitado para instalación y operación del equipo, una mentalidad enfocada a<br />
realizar cualquier tarea con la máxima calidad posible y una buena actitud de apertura y<br />
cambio para mejorar.<br />
A esta manera de trabajar se le conoce hoy en día bajo los conceptos de sistemas<br />
de producción competitivos, de clase mundial, de alto rendimiento, o producción y<br />
calidad total, mejora continua, etc.<br />
Junto con la disposición y formas de trabajo en cada empresa, están los tipos de<br />
tecnologías para lograrlo, por ello es conveniente tener un buen adiestramiento técnico<br />
Universitario.<br />
Para lograr realizar un automatismo se requiere del conocimiento de varias<br />
técnicas, equipos y principios de funcionamiento. Las especialidades de mayor<br />
demanda son:<br />
Electrónica, Computación, Neumática, Hidráulica, Diseño Mecánico y Eléctrico.<br />
El éxito de automatizar es el de usar cada equipo según convenga y no limitarse a<br />
una sola técnica por ser la más conocida.<br />
Algunos criterios de selección o definición de equipos son los siguientes:<br />
• Fuerza en los movimientos.<br />
(Piezas a trabajar, tipos de movimientos, etc.).<br />
• Rapidez en el ciclo de trabajo.<br />
(Velocidad, aceleración, etc.).<br />
• Exactitud.<br />
(Característica del sistema de alcanzar una posición con la mínima tolerancia o<br />
error).<br />
• Repetibilidad<br />
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Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
(Seguridad de que después de “n” ciclos el sistema sigue colocándose en la misma<br />
posición como al principio).<br />
• Condiciones de seguridad.<br />
(Contra explosión, manejo de sustancias tóxicas, etc.).<br />
• Condiciones de higiene.<br />
(Libre de posibles impurezas y contaminación).<br />
• Trabajo pesado.<br />
(Trabajo de alta frecuencia de ciclo y trabajo continuo).<br />
• Flexibilidad.<br />
(Con facilidad de adaptarse a modificaciones según necesidades).<br />
• Gasto de energía.<br />
(Uso y consumo de determinada fuente de energía).<br />
• Facilidad de operación.<br />
(Facilidad de arranque, operación y mantenimiento, etc.).<br />
• Soporte técnico.<br />
(Asesoría en campo, garantía, entrega rápida, información en el idioma adecuado).<br />
• Costos.<br />
(Precio de equipo, tiempo de entrega, créditos, condiciones de pago, etc.).<br />
• Origen.<br />
(Selección de equipo de procedencia determinada y marca con presencia mundial).<br />
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Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
1.2. IMPORTANCIA DE LA AUTOMATIZACIÓN<br />
IMPACTO DE LA AUTOMATIZACIÓN EN LA PRODUCCIÓN Y EN EL<br />
ENTORNO SOCIOECONÓMICO. CRITERIOS DE IMPLANTACIÓN DE<br />
SISTEMAS AUTOMÁTICOS, VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LA<br />
AUTOMATIZACIÓN.<br />
Demanda de proyectos de automatización, análisis histórico: La integración<br />
mundial de los procesos productivos obliga a los industriales a tener líneas de producción<br />
compatibles a otras similares en otras plantas de productos semejantes (en el país o en el<br />
mundo). Es decir, aparte de que se pueda cambiar fácilmente el tipo de producto en una<br />
línea, también deben poderse cambiar los equipos de trabajo y el personal aún entre<br />
plantas. Así se busca satisfacer la calidad que el cliente requiere y mejorar lo que la<br />
competencia ofrece. La forma de lograrlo está enfocada a la adecuación de un sistema<br />
de alta administración y la herramienta por excelencia a usar es la <strong>Automatización</strong>.<br />
Lo anterior lleva a establecer ciertos criterios de diseño que deben cubrir quienes<br />
aspiran a ser proveedores de elementos, equipo y proyectos de automatización. En cada<br />
ramo de industrias se persigue ajustarse a normas o estándares y son las empresas<br />
líderes quienes tratan de implantar sus formas y procedimientos. El auxilio de las<br />
instituciones educativas o de capacitación y de las oficinas de normas, tratan de dar un<br />
equilibrio a esta gran carrera, logrando así armonía entre métodos de trabajo.<br />
Antes de la llamada revolución industrial, los productos y procesos de producción<br />
estaban dirigidos a la satisfacción de algunas necesidades básicas del ser, y la manera de<br />
fabricarlos era artesanal, esto es, uno a uno sin tomar en cuenta la exacta repetición de<br />
procedimientos, calidad, y condiciones de trabajo. No se tomaba en cuenta el concepto de<br />
calidad total. No existía la <strong>Automatización</strong> y sólo se contaba con algunas herramientas de<br />
trabajo. No existía el concepto de mantenimiento o conservación de equipos y<br />
herramientas.<br />
Durante la Revolución Industrial (1760 - 1830), la producción dio un giro, ahora<br />
contaba más el volumen de producto y la forma de cómo lograrlo. Se implantaron<br />
métodos y mecanismos para lograr hacer funciones y trabajos aislados y específicos, se<br />
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Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
diseñaron máquinas y una de las principales formas de energía era el vapor. La filosofía<br />
de trabajo y del trabajador cambio, la calidad mejoró y sobre todo obtuvo mayor<br />
constancia. Inició la Mecanización de los procesos y la construcción de máquinas y<br />
herramientas.<br />
En relación, al mantenimiento de los equipos, sólo se daba de manera correctiva<br />
(MC), no existía el concepto de mantenimiento preventivo. Aunque comenzaba el diseño<br />
de herramientas, poco importaban la máquina respecto a la mano de obra, ya que en la<br />
fabricación de un artículo, ésta intervenía en más de un 90%.<br />
Conforme la industria ha ido evolucionando, las máquinas son más complejas; y ya<br />
en 1914, con el advenimiento de la primera guerra mundial se hizo patente la necesidad<br />
de que algunas de estas máquinas (las vitales e importantes), trabajaran<br />
ininterrumpidamente, de manera más eficiente y a mayor velocidad; con lo que nace la<br />
automatización (aunque no se le conocía con este término); surge también el concepto<br />
de mantenimiento preventivo (MP), sistemas de mejoramiento de la calidad y<br />
mejoramiento continuo de la producción.<br />
Entre la primera y segunda guerra mundial inicia el uso del aire comprimido como<br />
forma de energía más conveniente para la operación de herramientas. Posteriormente es<br />
la electricidad la que gobierna el diseño de máquinas lográndose gran versatilidad en los<br />
sistemas y circuitos de control automatizados.<br />
En la actualidad se considera que las máquinas llevan mas del 90% de las labores<br />
de producción, por lo que se ha llegado a determinar que las máquinas vitales e<br />
importantes deben cumplir con funciones totalmente automatizadas y aplicárseles labores<br />
de conservación programada y uso de planes contingentes que permitan que éstas<br />
proporcionen el servicio en calidad y cantidad adecuadas.<br />
Así en el periodo de 1950 a 1970, el mantenimiento se rige bajo el concepto de<br />
Mantenimiento productivo (PM) y a partir de los 70’s existe el Mantenimiento productivo<br />
total (TPM). Es también a fines de los 60’s y todos los 70’s que nacen e inician su<br />
crecimiento los PLC (Programmable Logic Control o Controles Lógicos Programables),<br />
con los cuales los automatismos y las labores de conservación y mejoramiento de la<br />
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Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
calidad arrancarían una carrera vertiginosa que llega hasta nuestros días. Es en esa<br />
época cuando verdaderamente se adopta la palabra <strong>Automatización</strong> como la tarea de<br />
liberar la mano del hombre de los trabajos repetidos o mecanizados. La conservación y<br />
mantenimiento ahora se entienden como las actividades necesarias a realizar con las<br />
cuales la máquina o herramienta cumpla las funciones para la cual fue diseñada.<br />
Podemos resumir que, a medida que la ciencia y la tecnología avanzan usando<br />
diferentes formas de energía, distintos tipos de producción y diferentes conceptos de<br />
cómo lograr la conservación de máquinas, procesos y medio ambiente; las empresas<br />
prefieren sistemas o líneas de producción totalmente automáticas, poco trabajo de<br />
conservación, con la versatilidad de cambios de producto sin ningún paro y sin desmeritar<br />
la calidad.<br />
Vivimos en una sociedad globalizada, en donde la competencia por hacerlo mejor,<br />
más barato, rápido y con menos esfuerzo es motivo de ámbito mundial. Aunque no es<br />
conveniente automatizar todo; por lo que en la presente obra se integran algunos<br />
conceptos de tecnologías y equipos con el fin de formar criterio de dónde, cómo, cuándo y<br />
por qué diseñar y construir un proceso automático.<br />
CONDICIONES DE CLIENTES Y PROVEEDORES:<br />
Las empresas demandan cada vez con más frecuencia, proyectos de<br />
automatización en donde deben tomarse en cuenta por parte del cliente, características<br />
como las siguientes:<br />
• Que puedan adaptarse fácilmente cambios mecánicos futuros.<br />
• Que los equipos hidráulico, neumático, eléctrico, electrónico, etc., tengan garantía y<br />
soporte en el lugar que opera la planta.<br />
• Si el proyecto o maquinaria se transfiere a otro lugar o país; que se tengan garantías<br />
de servicio y refacciones con rapidez, en el mismo sitio de operación del equipo, o<br />
envíos confiables y rápidos.<br />
• Que se cuente con manuales de operación, mantenimiento y reparación de fallas,<br />
de ser posible en el idioma local.<br />
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Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
• Algunas veces el proyecto deberá ir acompañado con un estudio económico de<br />
recuperación de la inversión.<br />
• Que los equipos empleados sean compatibles con nuevos modelos de la misma<br />
marca y/o entre marcas.<br />
• En lo que se refiere a controles electrónicos, que tengan posibilidad de enlace o<br />
comunicación entre ellos y la computadora personal ( personal computer PC.)<br />
• Para algunos casos se debe presentar junto con el proyecto, software de control,<br />
administración, comercialización o mantenimiento preventivo del equipo o línea de<br />
producción.<br />
• Que dentro de los manuales de usuario del equipo existan rutinas de conservación y<br />
mantenimiento bien específicas.<br />
• Que exista por parte del proveedor capacitación para la operación de los equipos.<br />
Con necesidades a cubrir como las anteriores, la mejor oferta para el cliente resulta<br />
ser los proyectos “LLAVE EN MANO”. Las compañías que se esfuercen en trabajar bajo<br />
este principio seguramente lograrán la mayor y mejor presencia en el mercado.<br />
1.3. FUTURO DE LA AUTOMATIZACIÓN<br />
PERSPECTIVAS A CORTO, MEDIANO Y LARGO PLAZO DE LOS MEDIOS<br />
AUTOMÁTICOS.<br />
El estilo de operación como el mencionado anteriormente, “LLAVE EN MANO”, es<br />
difícil de lograr por parte de un sólo proveedor, ya que también se requiere de la extrema<br />
especialización en cada equipo; no se trata de ser especialista en todo porque ya en la<br />
simple frase existe una paradoja, sino se trata de integrar a los mejores en cada tema.<br />
La manera de trabajo que más resultado puede dar es el hacer alianzas<br />
tecnológicas entre proveedores, distribuidores, prestadores de servicios, diseñadores e<br />
integradores de equipos.<br />
Las alianzas tecnológicas se refieren a establecer, por parte de los diseñadores e<br />
integradores de automatismos, convenios, contratos o pólizas de servicio con los cuerpos<br />
técnicos de cada marca de equipo líder y lograr el uso eficiente de cada elemento,<br />
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Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
evitando daños por mala instalación, operación, transporte o arranque. No representa<br />
ningún “casamiento” con determinada marca, es simplemente usar al que sabe en lo que<br />
sabe.<br />
Es evidente que los equipos de trabajo irán ampliando sus conocimientos y<br />
experiencias, de tal manera, que una sola persona pueda integrarse a trabajos de<br />
distintas especialidades, hasta llegar a la coordinación de proyectos; pero resulta inútil<br />
imaginar que en algún momento dejaremos de usar la asesoría de otros expertos.<br />
En este aspecto, las instituciones educativas o de capacitación a través de sus<br />
especialistas deberán participar con mayor frecuencia para lograr cada día, mejorar la<br />
vinculación y pertinencia entre escuela e industria. Este llamado resulta un reto, ya que<br />
requiere de mayor esfuerzo para el profesor y empresario; convirtiendo al profesor en un<br />
asesor industrial y al empresario en promotor de la capacitación profesional.<br />
El problema que tiene la industria en cuanto a lograr conjuntar grupos de personal<br />
que satisfagan las condiciones de trabajo anteriores, es la falta de polivalencia y<br />
compatibilidad de conocimientos tecnológicos de cada profesionista.<br />
Hasta ahora, se resuelve integrando equipos de trabajo con especialistas de<br />
diversas <strong>área</strong>s de ingeniería, administración y comercialización. Muchas veces resulta<br />
difícil hablar el mismo lenguaje entre ellos por estar inclinados, cada uno, a su<br />
especialidad y hay carencia de profesionistas universitarios recién egresados capaces de<br />
estar involucrados en dos o más <strong>área</strong>s. Esta deficiencia se cubre, como ya dijimos, con la<br />
experiencia de muchos años adquirida por el personal de cualquier nivel.<br />
No obstante existen ya Universidades y Tecnológicos en nuestro país, tales como<br />
el sistema de Universidades Tecnológicas (UT), que ofrecen opciones de estudio que<br />
tienden a cubrir esta demanda. Las carreras que ofrecen estas instituciones son, entre<br />
otras:<br />
Electrónica y <strong>Automatización</strong>, <strong>Mecatrónica</strong>, Telemática, Mantenimiento industrial,<br />
Procesos de producción, Administración, Comercialización, etc.<br />
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Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
Gran parte de los avances en la capacitación se debe a la incursión de la industria<br />
privada, a través de departamentos de diseño, desarrollo y didáctica, dedicados a<br />
capacitar en forma práctica sobre las técnicas de automatización y manejo de equipos.<br />
Quizá el inconveniente en estos cursos, es en ocasiones, el enfoque determinado por<br />
cierta marca, aunque a veces es la exigencia o requerimiento de la misma industria.<br />
En resumen, el perfil que deben cubrir los aspirantes a participar en proyectos<br />
referentes a la automatización de maquinaria, líneas de producción y equipo, es:<br />
• Estudios polivalentes.<br />
(En las principales tecnologías de uso actual: Hidráulica, Neumática, Eléctrica,<br />
Electrónica, Computación, Idioma inglés, Mercadotecnia, Mantenimiento).<br />
• Experiencia laboral.<br />
(Aún cuando sea universitario, o recién egresado, deberá participar en la industria<br />
mientras cumple su periodo de enseñanza escolar, es decir contar con una<br />
formación teórica – practica).<br />
• Trabajo en equipo.<br />
(Debido al tipo de actividades a desempeñar, el aspirante deberá tomar en cuenta<br />
que sólo en equipo se logran los buenos proyectos).<br />
• Excelentes relaciones humanas.<br />
(Deberá tener capacidad de relacionarse con todo tipo de personas sin crear<br />
conflictos).<br />
• Deseos de aprendizaje.<br />
(Contar con la disposición y entusiasmo de aprender por medio de cursos, pláticas y<br />
acumulación de conocimientos diarios, sobre nuevas formas de trabajo y<br />
tecnologías. Autoformación).<br />
• Participación en la enseñanza.<br />
(Deberá estar dispuesto a enseñar a sus compañeros lo que ha aprendido y no<br />
bloquear la distribución de la información).<br />
• Compromiso con su entorno.<br />
(Estar comprometido con el mejoramiento de su <strong>área</strong> de trabajo, relación con sus<br />
compañeros y empresa, comunidad, medio ambiente y relación familiar).<br />
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Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
• Toma de decisiones.<br />
(Deberá ser capaz de afrontar los retos que requieran toma de decisiones en pro del<br />
buen trabajo, la honestidad, los intereses de la empresa, beneficio de los<br />
compañeros e interés personal, aún cuando algunas de ellas parezcan amenazar el<br />
prestigio propio). Reconocer los errores.<br />
• Calidad moral.<br />
(Que no sólo esté comprometido a efectuar su trabajo con calidad, sino que<br />
también pugne por mejorar continuamente su calidad de vida).<br />
• Criterio abierto.<br />
(No deberá tener ningún principio discriminatorio por raza, credo, o inclinación<br />
política que encuentre en sus compañeros).<br />
Los puntos anteriores podrán servir de interrogatorio personal y profundo para<br />
evaluar y pronosticar el futuro desempeño de quien quiere ocuparse en este campo de la<br />
ingeniería.<br />
1.4. INTRODUCCIÓN A LA ROBÓTICA<br />
DEFINICIÓN DE ROBOT INDUSTRIAL, VENTAJAS Y DESVENTAJAS DEL<br />
EMPLEO DE ROBOTS. IMPACTO EN LA PRODUCCIÓN.<br />
Hace pocos años era un sueño o visión de película de ciencia ficción, pero ahora<br />
podemos ver ROBOTS trabajando en tareas industriales de posicionamiento, transporte<br />
de material, pintura, almacenaje, soldadura, ensamble, etc. Y es que la versatilidad,<br />
exactitud, rapidez, limpieza, repetibilidad, bajo consumo de energía, confiabilidad ante el<br />
trabajo continuo, y otras, son características inherentes a ellos.<br />
Sólo quizás en el caso de tareas donde alguna otra tecnología cubra las<br />
necesidades, es cuando conviene dejar a un lado al robot. Esto es porque el costo para la<br />
mayoría de aplicaciones resulta mayor comparado al de otras opciones.<br />
Universidad Tecnológica de Puebla Ing. Magdalena Villar Salvador Página 18
Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
El principio de operación se basa en los servos motores agrupados en un control<br />
de movimientos programable y en un diseño mecánico de brazos, bielas y ejes de giro.<br />
Podemos decir que es la aplicación de varias técnicas en un sólo producto para dar una<br />
solución más completa a una tarea de automatización.<br />
La palabra robot proviene del checo y la uso por primera vez el escritor Karel<br />
Capek en 1917 para referirse, en sus obras, a máquinas con forma de humana<br />
(humanoide).<br />
En 1940, Isaac Asimov volvió a referirse a los robots en sus libros (Leyes de la<br />
robótica).<br />
1.4.1. Leyes De La <strong>Robótica</strong>.<br />
Leyes imaginarias, propuestas por Isaac Asimov, que controlarían el<br />
comportamiento de los robots. Son las siguientes:<br />
1.- Un robot no puede dañar a un ser humano ni, por inacción, permitir que éste<br />
sea dañado.<br />
2.- Un robot debe obedecer las órdenes dadas por los seres humanos excepto<br />
cuando estas órdenes entren en conflicto con la Primera Ley.<br />
3.- Un robot debe proteger su propia existencia hasta donde esta protección no<br />
entre en conflicto con la Primera o la Segunda Leyes.<br />
El robot industrial, que se conoce y emplea en nuestros días, no surge como<br />
consecuencia de la tendencia o afición de reproducir seres vivientes, sino como una<br />
necesidad de los sistemas productivos.<br />
1.4.2. Impacto de la <strong>Robótica</strong>.<br />
La <strong>Robótica</strong> es una nueva tecnología, que surgió como tal, hacia 1960. Han<br />
transcurrido pocos años y el interés que ha despertado, desborda cualquier previsión.<br />
Quizás, al nacer la <strong>Robótica</strong> en la era de la información, una propaganda desmedida ha<br />
propiciado una imagen irreal a nivel popular.<br />
Universidad Tecnológica de Puebla Ing. Magdalena Villar Salvador Página 19
Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
El auge de la <strong>Robótica</strong> y la imperiosa necesidad de su implantación en numerosas<br />
instalaciones industriales, requiere el concurso de un buen número de especialistas en la<br />
materia.<br />
La <strong>Robótica</strong> es una tecnología multidisciplinaria. Hace uso de todos los recursos<br />
de vanguardia de otras ciencias afines, que soportan una parte de su estructura.<br />
(FIGURA 1.1.) Ejemplo de un robot<br />
Universidad Tecnológica de Puebla Ing. Magdalena Villar Salvador Página 20
Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
La palabra robot fue usada por primera vez en el año 1921, cuando el escritor<br />
checo Karel Capek (1890 - 1938) estrena en el teatro nacional de Praga su obra<br />
Rossum's Universal Robot (R. U. R.)<br />
Su origen es de la palabra eslava robota, que se refiere al trabajo realizado de<br />
manera forzada.<br />
Con el objetivo de diseñar una máquina flexible, adaptable al entorno y de fácil<br />
manejo, George Devol, pionero de la <strong>Robótica</strong> Industrial, patentó en 1948 un manipulador<br />
programable que fue el germen del robot industrial.<br />
En 1948 R. C. Goertz del Argonne National Laboratory desarrolló, con el objetivo<br />
de manipular elementos radioactivos sin riesgo para el operador, el primer tele<br />
manipulador. En 1954, Goertz hizo uso de la tecnología electrónica y del servo control<br />
sustituyendo la transmisión mecánica por eléctrica y desarrollando así el primer tele<br />
manipulador con servo control bilateral.<br />
Ralph Mosher, ingeniero de la General Electric en 1958 desarrollo un dispositivo<br />
denominado Handy-Man, consistente en dos brazos mecánicos teleoperados mediante un<br />
maestro del tipo denominado exoesqueleto.<br />
La evolución de los tele-manipuladores a lo largo de los últimos años no ha sido<br />
tan espectacular como la de los robots. Recluidos en un mercado selecto y limitado<br />
(industria nuclear, militar, espacial, etc.) son en general desconocidos.<br />
La sustitución del operador por un programa de computadora que controlase los<br />
movimientos del manipulador dio paso al concepto de robot.<br />
La primera patente de un dispositivo robótico fue solicitada en marzo de 1954 por<br />
el inventor británico C. W. Kenward.<br />
George C. Devol, ingeniero norteamericano, inventor y autor de varias patentes,<br />
establece las bases del robot industrial moderno.<br />
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Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
En 1954 Devol concibió la idea de un dispositivo de transferencia de artículos<br />
programada que se patento en Estados Unidos en 1961.<br />
En 1956 Devol y Engelberger comenzaron a trabajar en la utilización industrial de<br />
sus máquinas, fundando la Consolidated Controls Corporation, que más tarde se<br />
convierte en Unimation (Universal Automation), e instalando su primera máquina Unimate<br />
(1960), en la fábrica de General Motors de Trenton, Nueva Jersey, en una aplicación de<br />
fundición por inyección.<br />
En 1968 J. F. Engelberger firma acuerdos con Kawasaki para la construcción de<br />
robots tipo Unimate.<br />
El crecimiento de la robótica en Japón aventaja en breve a los Estados Unidos<br />
gracias a Nissan, que formó la primera asociación robótica del mundo: la Asociación de<br />
<strong>Robótica</strong> industrial de Japón (JIRA) en 1972.<br />
Dos años más tarde se formo el Instituto de <strong>Robótica</strong> de América (RIA), que en<br />
1984 cambio su nombre por el de Asociación de Industrias <strong>Robótica</strong>s, manteniendo las<br />
mismas siglas (RIA).<br />
Europa tuvo un despertar más tardío. En 1973 la firma sueca ASEA construyó el<br />
primer robot con accionamiento totalmente eléctrico. En 1980 se funda la Federación<br />
Internacional de <strong>Robótica</strong> con sede en Estocolmo Suecia.<br />
Cinco fases relevantes en el desarrollo de la <strong>Robótica</strong> Industrial:<br />
1. El laboratorio ARGONNE diseña, en 1950, manipuladores amo-esclavo para<br />
manejar material radioactivo.<br />
2. Unimation, fundada en 1958 por Engelberger y hoy absorbida por<br />
Whestinghouse, realiza los primeros proyectos de robots a principios de la<br />
década de los sesentas, instalando el primero en 1961. Posteriormente, en<br />
1967, instala un conjunto de ellos en una fábrica de General Motors. Tres años<br />
después, se inicia la implantación de los robots en Europa, especialmente en el<br />
Universidad Tecnológica de Puebla Ing. Magdalena Villar Salvador Página 22
Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
<strong>área</strong> de fabricación de automóviles. Japón comienza a implementar esta<br />
tecnología hasta 1968.<br />
3. Los laboratorios de la Universidad de Stanford y del MIT acometen, en 1970, la<br />
tarea de controlar un robot mediante computador.<br />
4. En el año de 1975, la aplicación del microprocesador, transforma la imagen y<br />
las características del robot, hasta entonces grande y costoso.<br />
5. A partir de 1980, el fuerte impulso en la investigación, por parte de las<br />
empresas fabricantes de robots, otros auxiliares y diversos departamentos de<br />
Universidades de todo el mundo, sobre la informática aplicada y la<br />
experimentación de los sensores, cada vez más perfeccionados, potencian la<br />
configuración del robot inteligente capaz de adaptarse al ambiente y tomar<br />
decisiones en tiempo real, adecuarlas para cada situación.<br />
1.4.3. DEFINICIÓN DEL ROBOT INDUSTRIAL.<br />
Existen ciertas dificultades a la hora de establecer una definición formal de lo que<br />
es un robot industrial. La primera de ellas surge de la diferencia conceptual entre el<br />
mercado japonés y el euro americano de lo que es un robot y lo que es un manipulador.<br />
La definición mas comúnmente aceptada posiblemente sea la de la Asociación de<br />
Industrias <strong>Robótica</strong>s (RIA), según la cual:<br />
Un robot industrial es un manipulador multifuncional reprogramable, capaz de<br />
mover materias, piezas, herramientas, o dispositivos especiales, según<br />
trayectorias variables, programadas para realizar tareas diversas.<br />
La definición más completa es la establecida por la Asociación Francesa de<br />
Normalización (AFNOR) que define primero el manipulador y, basándose en dicha<br />
definición, al robot:<br />
Manipulador: mecanismo formado generalmente por elementos en serie,<br />
articulados entre si, destinado al agarre y desplazamiento de objetos. Es<br />
multifuncional y puede ser gobernado directamente por un operador humano o<br />
mediante dispositivo lógico.<br />
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Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
Robot: manipulador automático servo controlado, reprogramable, polivalente,<br />
capaz de posicionar y orientar piezas, útiles o dispositivos especiales, siguiendo<br />
trayectorias variables reprogramables, para la ejecución de tareas variadas.<br />
Normalmente tiene la forma de uno o varios brazos terminados en una muñeca. Su<br />
unidad de control incluye un dispositivo de memoria y ocasionalmente de<br />
percepción del entorno. Normalmente su uso es el de realizar una tarea de manera<br />
cíclica, pudiéndose adaptar a otra sin cambios permanentes en su material.<br />
1. Manipuladores:<br />
Son sistemas mecánicos multifuncionales, con un sencillo sistema de control, que<br />
permite gobernar el movimiento de sus elementos, de los siguientes modos:<br />
a. Manual: Cuando el operario controla directamente la tarea del<br />
manipulador.<br />
b. De secuencia fija: cuando se repite, de forma invariable, el proceso de<br />
trabajo preparado previamente.<br />
c. De secuencia variable: Se pueden alterar algunas características de los<br />
ciclos de trabajo.<br />
2. Grados de libertad.<br />
Se pueden definir los grados de libertad, como los posibles movimientos básicos<br />
(giratorios y de desplazamiento) independientes.<br />
En la imagen (figura 1.1.) Se muestra el esquema de un robot de estructura<br />
moderna con 6 grados de libertad.<br />
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Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
1. 5. EVALUACIÓN AUTOMÁTICA<br />
DEFINICIÓN DE EVALUACIÓN AUTOMÁTICA, IMPORTANCIA, VENTAJAS Y<br />
DESVENTAJAS.<br />
ARQUITECTURA DE UN AUTOMATISMO<br />
Como ya se vio, la automatización no comprende el uso de un sólo equipo y una<br />
sola tecnología, sin embargo, es común hablar hoy en día de electrónica y controles<br />
electrónicos para la etapa de procesamiento de señal en una máquina o proceso (también<br />
los hay, mecánicos, electromecánicos y neumáticos).<br />
En la presente información tomaremos en cuenta sobre todo el uso del control y<br />
sensores electrónicos por ser los de mayor demanda actual.<br />
Valiéndonos de lo anterior, mostraremos en el siguiente diagrama una<br />
configuración o arquitectura general que interviene en cualquier proyecto de<br />
automatización. Cabe señalar que a diferencia de la etapa de control, en lo que se refiere<br />
a los actuadores y aún los sensores, no podemos generalizar o tomar como base algún<br />
tipo de tecnología a usar, ya que éstas son aplicadas según sea la tarea que se realizará,<br />
aunque si el procesador es un control electrónico, las señales que llagan a él y salen de<br />
él deberán ser eléctricas.<br />
El concepto que existía sobre automatización industrial se ha modificado<br />
profundamente con la incorporación al mundo del trabajo del robot, que introduce el nuevo<br />
vocablo de "sistema de fabricación flexible", cuya principal característica consiste en la<br />
facilidad de adaptación de este núcleo de trabajo, a tareas diferentes de producción.<br />
Universidad Tecnológica de Puebla Ing. Magdalena Villar Salvador Página 25
Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
OBJETIVO PARTICULAR DE LA UNIDAD<br />
Comprender el concepto de sistema flexible de manufactura<br />
HABILIDADES POR DESARROLLAR EN LA UNIDAD<br />
II<br />
Sistemas flexibles de<br />
manufactura<br />
Establecer las condiciones para el control de un SFM y un CND<br />
Saber en la Teoría (3 hrs.)<br />
2.1. EL ENTORNO DE LA PRODUCCIÓN INDUSTRIAL<br />
La década de los 80`s marcó un cambio de orientación de las políticas y sistemas<br />
de producción industrial pasando de estar centrada en el producto de una economía de<br />
escala a considerar el proceso como base de una producción en un ámbito globalizado.<br />
El estudio de las características del entorno industrial revela que casi cualquier<br />
industria se puede transformar en un centro moderno de producción. Para ello son<br />
necesarios instalaciones, organización y métodos de trabajo.<br />
Por lo anterior, el mercado requiere una diversificación del producto, mismo que<br />
deberá adaptarse a las necesidades específicas del cliente, exigiendo un mejor tiempo de<br />
entrega, calidad y competitividad.<br />
A continuación las características del mercado en la década de los 90´s:<br />
1. Productos con un ciclo de vida corto.<br />
2. Gran variedad de líneas de productos.<br />
3. Productos estandarizados.<br />
4. Demanda de calidad y fiabilidad.<br />
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Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
5. Productos de nueva tecnología.<br />
6. Nuevos usuarios y usos. Mayor variedad de clientes.<br />
7. Clientes más exigentes.<br />
8. Mundialización<br />
innovación.<br />
de la producción, distribución, mercados, competencia e<br />
Eso ha conllevado, obviamente a una evolución y por lo tanto a una confrontación.<br />
FÁBRICA TRADICIONAL FABRICA MODERNA<br />
Variedad limitada de productos Gran variedad de línea de productos<br />
Diseño de larga vida para los productos Rápido cambio de diseño de los productos<br />
Grandes factorías Plantas menores<br />
Plantas centralizadas Plantas descentralizadas<br />
Los stocks para desacoplar las etapas del proceso Stock cero<br />
Proceso por lotes Flujos continuos<br />
Cadenas equilibradas Productos bajo demanda<br />
No dejar que se pare el trabajo Mantener los equipos<br />
Inspección de la calidad Hágalo bien la primera vez<br />
Enriquecimiento del puesto de trabajo Operaciones sin personal<br />
La concentración (focus) como concepto Plantas multi misión<br />
organizativo<br />
Gestión con información por excepción Gestión e información intensiva<br />
Economía de escala Economía de ámbito<br />
Costos variables Costos de conjunto<br />
Mano de obra intensiva Capital intensivo<br />
Sin embargo siempre existirán los pretextos como:<br />
1. No se tiene en el Stock el producto solicitado.<br />
2. Los tiempos de entrega son demasiado largos.<br />
3. Los costos no son competitivos.<br />
4. La calidad de los productos es baja.<br />
5. No hay mucha variedad.<br />
Para mejorar esto se debe echar mano de:<br />
1. Programas guías.<br />
2. Una gamma amplia provoca series cortas y no rentables.<br />
3. No se puede tener existencia de todo en el almacén.<br />
4. Considerar las modificaciones que se le pueden hacer a los productos.<br />
5. El uso adecuado del producto.<br />
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Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
La solución a lo anterior es la Reconversión. Esta trata de la modificación de la<br />
política y estrategia industrial para flexibilizar la producción, adaptarlo a las variaciones del<br />
mercado y las necesidades del cliente, al mismo tiempo que conseguir un costo<br />
competitivo.<br />
Ahora bien, para conseguir la rentabilidad de las empresas, se deben tomar en<br />
cuenta ciertos criterios:<br />
1. Flexibilidad del producto y de los procesos de producción.<br />
2. Calidad y fiabilidad del producto.<br />
3. Predicibilidad y confiabilidad del proceso.<br />
4. Integración del producto, proceso y organización.<br />
5. Reducción de tiempos para el lanzamiento de productos nuevos.<br />
6. Eliminación del gasto no estrictamente necesario.<br />
7. Reducción de los tiempos de preparación y espera.<br />
8. <strong>Automatización</strong> de procesos.<br />
9. Aumento de productividad global.<br />
La flexibilidad de un producto se logra mediante técnicas de diseño modular en<br />
donde el producto terminado se obtiene a partir del ensamblaje de una gran variedad de<br />
grupos. Las tecnologías como el CAD – CAM por ejemplo, reducen tiempos de diseño.<br />
Flexibilizar un proceso involucra reducir al mínimo los tiempos de preparación de<br />
máquinas, se automatizan almacenes, transportes, manutención de las máquinas y se<br />
especializa la mano de obra.<br />
El resultado de la flexibilidad es muy generoso, considere:<br />
1. Se desplaza la inspección de calidad al puesto de trabajo dentro de una política de<br />
HBP.<br />
2. Se eliminan barreras funcionales entre departamentos.<br />
3. Se utilizan técnicas de análisis estructurados para detectar gastos que no deben<br />
añadirse al valor del producto: paros, esperas, tiempos muertos, etc.<br />
4. Uso de la técnica Just in time es decir, disponer de materiales y piezas correctas<br />
en cantidad, tipo, momento y lugar preciso.<br />
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Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
5. Mayor estudio de los procesos de mecanizados, estandarización de métodos,<br />
herramientas y utilajes. La automatización es de suma importancia en este punto<br />
por proporcionar una disminución de los tiempos de preparación y espera.<br />
6. Disminución de la mano de obra, al suceder eso: disminuyen gastos, aumenta la<br />
productividad, mejora la calidad y se ofrece una mayor variedad.<br />
Otras características se hallan en la fábrica moderna.<br />
Todo lo anterior lleva a un concepto que involucra varios términos, dicho concepto<br />
no es otro que la Fábrica Flexible.<br />
2.2. CONTROL NUMÉRICO DIRECTO<br />
DEFINICIÓN DE CND Y APLICACIÓN EN UN SFM.<br />
CONCEPTO Y COMPONENTES DE UN SFM.<br />
FÁBRICA FLEXIBLE<br />
Según sea el grado de dependencia del proceso respecto al producto, se pueden<br />
establecer cuatro tipos de fabricación:<br />
1. Independiente.<br />
2. Programable.<br />
3. Flexibles.<br />
4. Dedicados.<br />
Independiente: El proceso no depende del diseño del producto, son los más flexibles y<br />
baratos pero son los menos productivos y de mayor costo unitario. Por ejemplo, un taller<br />
con máquinas-herramienta convencionales. Este proceso es ideal cuando se quieren<br />
elementos poco estandarizados y de corta vida útil.<br />
Programable: El proceso puede adaptarse a una variedad de productos. Por ejemplo; las<br />
máquinas de control numérico.<br />
Flexibles: Un proceso con una configuración única que puede fabricar una amplia gama<br />
de productos. Por ejemplo células de fabricación flexible.<br />
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Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
Dedicados: El proceso solo es apto para un diseño único de productos. Este tipo de<br />
procesos es rígido, muy costoso, pero poseen elevada productividad y menor costo<br />
unitario. Por ejemplo, las máquinas transfer. Este proceso es ideal cuando se quieren<br />
elementos estandarizados y de larga vida útil.<br />
Entonces establecer qué proceso es conveniente o no, no es tan sencillo, porque<br />
debe analizarse las exigencias que deben cubrirse durante su periodo de amortización.<br />
Esta puede ser una clave útil en cuanto a la selección de un sistema:<br />
Un aumento de la flexibilidad significa una pérdida de productividad y un mayor<br />
costo unitario, sin embargo, las características del mercado condicionan cada día<br />
más a un sistema de fabricación flexible.<br />
La premisa fundamental es: Diseñar un proceso productivo tan rígido como sea<br />
posible y tan flexible como sea necesario.<br />
La flexibilidad no es un objetivo, sino un medio para conseguir la rentabilidad de la<br />
empresa.<br />
Detrás de las fábricas flexibles siempre se encontrarán equipos de producción<br />
eficaces, capaces de alcanzar productividad y costos parecidos a los de los sistemas<br />
dedicados, políticas de racionalización y optimización de la producción que permite<br />
alcanzar niveles de productividad global.<br />
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Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
EJERCICIO 1<br />
Saber Hacer en la práctica (3 hrs.)<br />
Establecer las condiciones para el control de un SFM<br />
Establecer las condiciones para el control de un sistema de CND<br />
EJERCICIO<br />
Responda las siguientes cuestiones:<br />
1. ¿Qué es el HBP?<br />
2. ¿Cuál es la premisa fundamental de la flexibilidad?<br />
3. Mencione los cuatro tipos de fábricas flexibles que existen.<br />
4. ¿Qué es la Reconversión?<br />
Identifique las características de la fábrica tradicional (FT) y fábrica moderna (FM)<br />
Proceso por lotes Variedad limitada de productos<br />
Plantas menores Gestión e información intensiva<br />
Economía de ámbito Enriquecimiento del puesto de trabajo<br />
Productos bajo demanda Los stocks para desacoplar las etapas del proceso<br />
Plantas multi misión Gestión con información por excepción<br />
Mantener los equipos Plantas descentralizadas<br />
Plantas centralizadas Operaciones sin personal<br />
Stock cero Economía de escala<br />
Inspección de la calidad Flujos continuos<br />
Grandes factorías Cadenas equilibradas<br />
De los siguientes problemas aconseje alguna (s) solución (es).<br />
Problema Posible solución (es)<br />
No se tiene en Stock el producto solicitado<br />
Los costos no son competitivos.<br />
La calidad de los productos es baja.<br />
No hay mucha variedad de productos<br />
Identifique la rentabilidad de las empresas (RE) y la flexibilidad (F)<br />
Calidad y fiabilidad Integración del producto<br />
Disminución de la mano de obra Análisis estructurados de gastos<br />
La técnica Just in time Reducción de tiempos de preparación<br />
Predicibilidad y confiabilidad Elimina barreras funcionales<br />
Estudio de procesos de mecanizado <strong>Automatización</strong> de procesos.<br />
Aumento de productividad Estandarización de métodos<br />
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Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
TAREA: Investigar los conceptos de: Productividad, evaluación automática, Just in time,<br />
Máquinas transfer, CAD-CAM, Manufactura clase mundial (MCM) y Stocks.<br />
ANOTE SUS CONCLUSIONES:<br />
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Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
OBJETIVO PARTICULAR DE LA UNIDAD<br />
Utilizar sistemas CAD / CAM<br />
HABILIDADES POR DESARROLLAR EN LA UNIDAD<br />
Saber utilizar sistemas CAD / CAM<br />
III<br />
Control numérico<br />
CAD-CAM<br />
Saber en la Teoría (10 hrs.)<br />
3.1. CONTROL NUMÉRICO POR COMPUTADORA<br />
DEFINICIÓN Y COMPONENTES DEL CNC. IMPORTANCIA, VENTAJAS Y<br />
DESVENTAJAS DEL<br />
MÁQUINA CNC.<br />
CNC. MÉTODOS DE PROGRAMACIÓN DE UNA<br />
Las máquinas de Control Numérico (CN) son máquinas automáticas de corte. Sus<br />
antecesoras, las máquinas convencionales, presentan varias diferencias respecto a estas.<br />
El Control Numérico (CN) se define como:<br />
Un sistema por medio del cual se proporciona a una máquina herramienta una<br />
serie de instrucciones como el cambio de posición y velocidad. Estas órdenes son<br />
almacenadas en programas, las cuales son procesadas por medio de un circuito<br />
electrónico.<br />
El programa, como se verá posteriormente, esta formada por un lenguaje especial<br />
que contiene una serie de instrucciones que son convertidas en órdenes por medio de<br />
voltajes, y se accionan mediante las tarjetas de control. La secuencia del programa sigue<br />
una lógica que va de acuerdo a la trayectoria de la herramienta de corte, dichas<br />
trayectorias de la herramienta determinan el tipo de máquina que lo trabaja.<br />
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Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
Así se tienen:<br />
• Fresadoras CNC. Son máquinas automáticas capaces de maquinar superficies<br />
planas – fresado. Su herramienta es una fresa.<br />
• Tornos CNC. Máquinas automáticas capaces de trabajar en superficies de<br />
revolución: torneado. Su herramienta es un buril, pastilla o insertos.<br />
• Centros de maquinados. Pueden realizar operaciones de torneado y fresado.<br />
VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE LAS MÁQUINAS CNC<br />
VENTAJAS DESVENTAJAS<br />
Ahorro de tiempos muertos Mano de obra calificada<br />
Ahorro de tiempos de trabajo Alto costo inicial<br />
Eliminación de guías, plantillas y elementos Personal más capacitado para el<br />
de referencia<br />
mantenimiento mecánico - electrónico<br />
Cambio rápido y fácil del tipo de trabajo Mayor consumo de energía<br />
Producción uniforme Mayor espacio e instalaciones especiales<br />
Facilidad en el control de la producción Organización excelente<br />
Mayor precisión Necesidad de guardar programas<br />
Mayor producción y poco mantenimiento Mayor información normalizada<br />
Reducción de piezas de repuesto Mayor responsabilidad<br />
Control de calidad no muy riguroso Equipo delicado<br />
Mejores acabados Refacciones fuera del país<br />
Poco desperdicio de material Programación especializada<br />
Poca fatiga del personal<br />
Programación rápida<br />
Herramientas especiales<br />
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Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
3.2. REDES EN CNC Y PLCS<br />
CONEXIÓN DE REDES EN CNC Y PLC´S.<br />
EL PLC:<br />
Se entiende por Controlador Lógico Programable (PLC), o Autómata Programable,<br />
a toda máquina electrónica, diseñada para controlar en tiempo real y en medio industrial<br />
procesos secuenciales. Su manejo y programación puede ser realizada por personal<br />
eléctrico o electrónico sin conocimientos informáticos. Realiza funciones lógicas: series,<br />
paralelos, temporizaciones, conteos y otras más potentes como cálculos,<br />
regularizaciones, etc.<br />
También se le puede definir como una "caja negra" en la que existen unos<br />
terminales de entrada a los que se conectarán pulsadores, finales de carrera, fotocélulas,<br />
detectores; unas terminales de salida a los que se le conectarán bobinas de contactores,<br />
electro válvulas, lámparas, de tal forma que la actuación de estos últimos está en función<br />
de las señales de entrada que estén activadas en cada momento, según el programa<br />
almacenado.<br />
Esto quiere decir que los elementos tradicionales como relés auxiliares, relés de<br />
enclavamiento, temporizadores, contadores... etc., son internos. La tarea del usuario se<br />
reduce a realizar el "programa", que no es más que la relación entre las señales de<br />
entrada que se tienen que cumplir para activar cada salida.<br />
Toda empresa industrial, como productora de bienes, se encuentra sometida a un<br />
entorno altamente competitivo no sólo en cuanto sirve al mercado nacional, sino a que<br />
extiende su actividad en el ámbito internacional. Para crecer, o aun más para subsistir, se<br />
ve en la necesidad de adaptarse con rapidez a las exigencias del mercado, intentando<br />
adelantarse a sus competidores; es un entorno cambiante en el que la planificación<br />
necesaria se hace tanto más difícil cuanto más amplío es el horizonte temporal que<br />
contempla.<br />
Hasta ahora la automatización de máquinas y procesos ha permitido mejorar la<br />
productividad, la disminución de costos, y la mejora de la calidad de los productos. Pero<br />
Universidad Tecnológica de Puebla Ing. Magdalena Villar Salvador Página 35
Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
esto no es suficiente cuando, por ejemplo un producto no obtiene el éxito esperado o su<br />
ciclo de vida resulta acortado por la aparición de un producto sustituto. De ello se derivan<br />
unos costos que no han podido ser absorbidos por la automatización tradicional.<br />
Un proyecto de automatización integrada requiere una elaboración muy detallada<br />
que defina las necesidades actuales y los objetivos de la empresa. Si el proyecto está<br />
bien definido podrá empezar por la automatización de <strong>área</strong>s de producción bien<br />
determinadas para la posterior integración; lo que será de particular interés para las<br />
empresas ya establecidas que persiguen su modernización.<br />
Por esta razón es interesante que aquellos que de alguna forma intervienen en las<br />
decisiones y acciones que afectan el sistema productivo, adquieran un conocimiento<br />
sobre los equipos que la tecnología actual pone a disposición de la automatización<br />
integrada. El controlador lógico programable es uno de estos equipos, y por ello, es un<br />
equipo que vale la pena conocer.<br />
VENTAJAS E INCONVENIENTES DEL PLC<br />
No todos los Autómatas ofrecen las mismas ventajas sobre la lógica cableada, ello<br />
es debido, principalmente, a la variedad de modelos existentes en el mercado y a las<br />
innovaciones técnicas que surgen constantemente. Tales consideraciones nos obligan a<br />
referirnos a las ventajas que proporciona un Autómata de tipo medio.<br />
VENTAJAS DEL PLC<br />
Las condiciones favorables que presenta un PLC son las siguientes:<br />
1. Menor tiempo empleado en la elaboración de proyectos debido a que<br />
♦ No es necesario dibujar el esquema de contactos.<br />
♦ No es necesario simplificar las ecuaciones lógicas ya que, por lo general, la<br />
capacidad de almacenamiento del módulo de memoria es lo suficientemente<br />
grande.<br />
♦ La lista de materiales queda sensiblemente reducida, y al elaborar el<br />
presupuesto correspondiente eliminaremos parte del problema que supone el<br />
contar con diferentes proveedores, distintos plazos de entrega, etc.<br />
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Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
2. Posibilidad de introducir modificaciones sin cambiar el cableado ni añadir aparatos.<br />
3. Mínimo espacio de ocupación.<br />
4. Menor costo de mano de obra de la instalación.<br />
5. Economía de mantenimiento. Además de aumentar la fiabilidad del sistema, al<br />
eliminar contactos móviles, los mismos autómatas pueden detectar e indicar<br />
averías.<br />
6. Posibilidad de gobernar varias máquinas con un mismo Autómata.<br />
7. Menor tiempo para la puesta en funcionamiento del proceso al quedar reducido el<br />
tiempo de cableado.<br />
8. Si por alguna razón la máquina queda fuera de servicio, el Autómata sigue siendo<br />
útil para otra máquina o sistema de producción.<br />
INCONVENIENTES DEL PLC.<br />
Como inconvenientes podríamos hablar, en primer lugar, de que hace falta un<br />
programador, lo que obliga a adiestrar a uno de los técnicos en tal sentido.<br />
Pero hay otro factor importante, como el costo inicial, que puede o no ser un<br />
inconveniente, según las características del automatismo en cuestión. Dado que el PLC<br />
cubre ventajosamente un amplio espacio entre la lógica cableada y el microprocesador,<br />
es preciso que el proyectista lo conozca tanto en su amplitud como en sus limitaciones.<br />
Por tanto, aunque el costo inicial debe ser tenido en cuenta a la hora de decidirnos por<br />
uno u otro sistema, conviene analizar todos los demás factores para asegurarnos una<br />
decisión acertada.<br />
CONFIGURACION DE UN PLC<br />
Por configuración del PLC se entiende la estructura que adopta su sistema físico,<br />
esencialmente la unidad de control, el sistema de entradas/salidas y la memoria de la<br />
máquina, a fin de adaptarlo a las particularidades de la aplicación. Existen básicamente<br />
dos configuraciones posibles:<br />
• Estructura compacta (control centralizado)<br />
• Estructura modular (control distribuido)<br />
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En el primer caso, una sola CPU o unidad central de proceso soporta varios<br />
módulos entradas/salidas, que contienen exclusivamente interfaces E/S. Puesto que estos<br />
módulos no pueden funcionar de forma autónoma, el control queda centralizado en la<br />
CPU única.<br />
Los Sistemas de control distribuido tienen varios módulos con sus propias<br />
unidades de proceso y en general con sus propias interfaces E/S.<br />
ARQUITECTURA INTERNA DE UN PLC<br />
Se componen de tres bloques principalmente:<br />
Dispositivos<br />
de entrada o<br />
Sensores<br />
La sección de entradas.<br />
La unidad central de proceso.<br />
La sección de salidas<br />
Sección<br />
de<br />
Salidas<br />
Unidad<br />
Central<br />
de<br />
Proceso<br />
PLC básico.<br />
Sección<br />
de<br />
salidas<br />
Dispositivos<br />
de salida o<br />
actuadores<br />
La sección de entradas, mediante la interfaz, adapta y codifica de forma<br />
comprensible por la CPU las señales procedentes de los dispositivos de entrada, esto es,<br />
pulsadores, finales de carrera, sensores, también tiene la misión de protección de los<br />
circuitos internos del PLC, realizando una separación eléctrica entre estos y los sensores.<br />
La unidad central de proceso interpreta las instrucciones del programa del usuario y en<br />
función de los valores de las entradas, activa las salidas deseadas.<br />
La sección de salidas, trabaja en forma inversa a la de entrada, es decir,<br />
decodifica las señales procedentes de la CPU y manda con ellas los dispositivos de salida<br />
o actuadores, como lámparas, relés, contactores, electro válvulas etc., aquí también<br />
existe protección de los circuitos internos,<br />
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PROGRAMACIÓN DE UN PLC<br />
Para lograr que un PLC tenga control sobre una máquina o proceso es necesario<br />
que se le defina una secuencia de órdenes con las que se fija la forma en que las<br />
entradas actuaran sobre las salidas. Para definir la secuencia de ordenes al PLC se<br />
emplea un lenguaje de programación; este lenguaje se puede definir como el conjunto de<br />
símbolos y textos que sirven para recuperar y enviar información al PLC.<br />
Para lograr una adecuada programación de un PLC es necesario seguir una serie<br />
de pasos:<br />
♦ Determinar que debe hacer el sistema de control y en que orden (por ejemplo,<br />
mediante un diagrama de flujo, una descripción literal, etc.)<br />
♦ Identificar los componentes (señales) de entrada y salida del automatismo.<br />
♦ Representar mediante un modelo el sistema de control, indicando todas las<br />
funciones que intervienen, las relaciones entre ellas y la secuencia que debe<br />
seguir. Esta representación puede ser algebraica o gráfica.<br />
♦ Asignar direcciones de entrada/salida a cada uno de los componentes que<br />
aparecen en el modelo.<br />
♦ Codificar la representación anterior en instrucciones o símbolos apropiados para la<br />
programación.<br />
♦ Transferir las instrucciones al PLC.<br />
♦ Depurar el programa.<br />
La programación del PLC se realiza a partir de una representación de la máquina o<br />
proceso y de su control. La representación puede ser:<br />
♦ Proposicional: descripciones literales.<br />
♦ Algebraica: funciones Booleanas y aritméticas.<br />
♦ Gráfica: esquemas de relés, diagramas lógicos, ordinogramas etc.<br />
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En general ninguna forma de representar es estrictamente superior al resto,<br />
depende en cada caso de la complejidad del problema a representar y a quien va dirigida<br />
la utilización de una u otra. Incluso es frecuente el empleo combinado de todas ellas en la<br />
representación final.<br />
Figura 3.1. Esquema de entradas y salidas de un PLC.<br />
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3.3. CONTROL ADAPTATIVO.<br />
DEFINICIÓN DE CONTROL ADAPTATIVO APLICADO A CNC.<br />
La automatización de una máquina o proceso productivo simple tiene como<br />
consecuencia la liberación física y mental del hombre de dicha labor. Se denomina<br />
automatismo al dispositivo físico que realiza esta función controlando su funcionamiento.<br />
Todo sistema automático por simple que parezca tiene el objetivo de controlar la<br />
respuesta de una máquina o proceso productivo, sin que el operador intervenga<br />
directamente sobre sus elementos de salida. Dicho operador manipula únicamente las<br />
magnitudes de las señales denominadas de consigna y el sistema de control se encarga<br />
de gobernar dicha salida a través de los accionamientos.<br />
Cuando un sistema de control se encarga de tomar ciertas decisiones ante<br />
determinados comportamientos de la máquina o proceso, se habla de un sistema<br />
automático de control. Para ello se requiere la existencia de sensores que detecten el<br />
comportamiento de dicha máquina o proceso y de unas interfaces para adaptar las<br />
señales de los sensores a las entradas del sistema de control. Este tipo de sistemas se<br />
denomina de lazo cerrado ya que su diagrama muestra un retorno o retroalimentación<br />
formando un lazo de control.<br />
Automatismo o<br />
Parte de control<br />
Señales de<br />
Ordenes de<br />
Sensores<br />
Máquina<br />
o proceso<br />
operativo<br />
Actuadores<br />
Figura 3.2. Sistema automático de lazo cerrado<br />
Trabajo<br />
En los automatismos encontramos habitualmente una diversidad de componentes<br />
o subsistemas de tipo mecánico, hidráulico, neumático, eléctrico. Se trata pues de<br />
sistemas que combinan múltiples tecnologías, haciendo necesario un lenguaje común<br />
para la coordinación e integración optima de todas ellas en el sistema.<br />
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Los sistemas de control pueden clasificarse en dos grandes grupos:<br />
• Sistemas cableados<br />
• Sistemas programables.<br />
Los primeros realizan una función de control fija que depende de los componentes que lo<br />
forman y de la forma en que se han interconectado. Por tanto, la única forma de alterar la<br />
función de control es modificando sus componentes o la forma de interconexión.<br />
Los sistemas programables, en cambio, pueden realizar distintas funciones de control sin<br />
alterar su configuración física, sino solo cambiando el programa de control.<br />
Tipo Familia tecnológica Subfamilia especifica<br />
Lógica<br />
cableada<br />
Eléctrica Relés electromagnéticos<br />
Electro neumática<br />
Electro hidráulica<br />
Electrónica Electrónica estática<br />
Lógica<br />
Sistemas informáticos:<br />
Programada<br />
Microprocesadores o<br />
microcontroladores<br />
Electrónica<br />
Opciones tecnológicas<br />
Microsistemas<br />
Autómatas Programables<br />
3.4. CAD/CAM<br />
DEFINICIÓN DE CAD/CAM. IMPORTANCIA EN LA PRODUCCIÓN. CONCEPTO<br />
DE CIM.<br />
ANTECEDENTES HISTORICOS<br />
El desafío constante que toda industria tiene planteado para ser competitiva ha<br />
sido el motor impulsor del desarrollo de nuevas tecnologías para conseguir una mayor<br />
productividad.<br />
Debido a que ciertas etapas en los procesos de fabricación se realizan en<br />
ambientes nocivos para la salud, con gases tóxicos, ruidos, temperaturas<br />
extremadamente altas o bajas, etc., unido a consideraciones de productividad, llevó a<br />
pensar en la posibilidad de dejar ciertas tareas tediosas, repetitivas y peligrosas a un ente<br />
al que no pudieran afectarle las condiciones ambientales adversas: había nacido la<br />
máquina y con ella la automatización.<br />
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Surgieron empresas dedicadas al desarrollo de los elementos que hicieran posible<br />
tal automatización; debido a que las máquinas eran diferentes y diferentes las maniobras<br />
a realizar, se hizo necesario crear unos elementos estándar que, mediante la combinación<br />
de los mismos, el usuario pudiera realizar la secuencia de movimientos deseada para<br />
solucionar su problema de aplicación particular<br />
Relés, temporizadores, contadores..., fueron y son los elementos con que se<br />
cuenta para realizar el control de cualquier máquina. Debido a la constante mejora de la<br />
calidad de estos elementos y la demanda del mercado, que exigía mayor y mejor calidad<br />
en la producción, se fue incrementando el número de etapas en los procesos de<br />
fabricación controlados de forma automática.<br />
Comenzaron a aparecer problemas: los armarios de maniobras o cajas en donde<br />
se coloca el conjunto de relés, temporizadores, y demás elementos constitutivos del<br />
control, se hacían cada vez más y más grandes, la probabilidad de avería era enorme, su<br />
localización, larga y complicada, el stock que el usuario se veía obligado a soportar era<br />
numeroso y el costo del mismo se incrementaba cada vez más.<br />
El desarrollo tecnológico que trajeron los semiconductores primero y los circuitos<br />
integrados después intentaron resolver el problema sustituyendo las funciones realizadas<br />
mediante relés por funciones realizadas con puertas lógicas.<br />
Con estos nuevos elementos se ganó en fiabilidad y se redujo el problema del<br />
espacio, pero no así la detección de averías ni el problema del mantenimiento de un<br />
stock. De todas maneras, subsistía un problema: la falta de flexibilidad de los sistemas.<br />
Debido a las constantes modificaciones que las industrias se veían obligadas a realizar<br />
en sus instalaciones para la mejora de la productividad, los armarios de maniobra tenían<br />
que ser cambiados, la consiguiente pérdida de tiempo y el aumento del costo que ello<br />
producía.<br />
En 1968, Ford y General Motors impusieron a sus proveedores de automatismos<br />
unas especificaciones para la realización de un sistema de control electrónico para<br />
máquinas tranfer. Este equipo debía ser fácilmente programable, sin recurrir a las<br />
computadoras industriales ya en servicio en la industria.<br />
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Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
A medio camino entre estos microcomputadores y la lógica cableada aparecen los<br />
primeros modelos de Autómatas, también llamados controladores lógicos programables<br />
(PLC's) Limitados originalmente a los tratamientos de lógica secuencial, los Autómatas se<br />
desarrollaron rápidamente, y actualmente extienden sus aplicaciones al conjunto de<br />
sistemas de control de procesos y de máquinas.<br />
CAMPOS DE APLICACIÓN<br />
La constante evolución del hardware y software amplía continuamente este campo<br />
para poder satisfacer las necesidades que se detectan en el espectro de sus<br />
posibilidades. Su utilización se da fundamentalmente es aquellas instalaciones en donde<br />
es necesario realizar procesos de maniobra, control, señalización, etc., por tanto, su<br />
aplicación abarca desde procesos de fabricación industrial de cualquier tipo al de<br />
transformaciones industriales, control de instalaciones, etc.<br />
Sus reducidas dimensiones, la extrema facilidad de su montaje, la posibilidad de<br />
almacenar los programas para su posterior y rápida utilización o alteración de los mismos,<br />
etc., hace que su eficiencia se aprecie fundamentalmente en procesos en que se<br />
producen necesidades tales como:<br />
Espacio reducido.<br />
Procesos de producción periódicamente cambiantes.<br />
Procesos secuenciales.<br />
Maquinaria de procesos variables.<br />
Instalaciones de procesos complejos y amplios.<br />
Chequeo de programación centralizada de las partes del proceso.<br />
Ejemplos de aplicaciones generales podrían ser los siguientes:<br />
a) Maniobras de máquinas<br />
Maquinaria industrial del mueble y madera.<br />
Maquinaria en proceso de grava, arena y cemento.<br />
Maquinaria en la industria del plástico.<br />
Máquinas-herramientas complejas.<br />
Maquinaria en procesos textiles y de confección.<br />
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Maquinaria de ensamble<br />
Máquinas transfer.<br />
b) Maniobras de instalaciones.<br />
♦ Instalaciones de aire acondicionado, calefacción, etc.<br />
♦ Instalaciones de seguridad.<br />
♦ Instalaciones de frío industrial.<br />
♦ Instalaciones de almacenamiento y trasvase de cereales.<br />
♦ Instalaciones de plantas embotelladoras.<br />
♦ Instalaciones en industria de automoción.<br />
♦ Instalaciones de tratamientos térmicos<br />
♦ Instalaciones de plantas depuradoras de residuos.<br />
♦ Instalaciones de cerámica.<br />
c) Señalización y control.<br />
♦ Chequeo de programas.<br />
♦ Señalización del estado de procesos.<br />
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EJERCICIO 2<br />
Saber Hacer en la práctica (25 hrs.)<br />
Identificar máquinas con CNC.<br />
Realizar programas para manipular una máquina CNC.<br />
Conectar máquinas CNC y PLC´s en red.<br />
Establecer las condiciones para el control de un sistema de CND<br />
Utilizar un sistema CAD/CAM<br />
DESCRIPCIONES LITERALES<br />
La descripción del proceso y su control puede hacerse con la enumeración literal<br />
de las acciones a desarrollar por el mismo, expuestas secuencialmente y con indicación<br />
de las condiciones de habilitación o validación en cada caso.<br />
La ventaja de estas descripciones, que es a su vez su principal inconveniente, es<br />
la ausencia de rigor en la exposición: cualquier persona, aún poco calificada desde el<br />
punto de vista de la automática, es capaz de explicar lo que debe hacer un proceso que<br />
conozca.<br />
El operador pulsa los mandos<br />
manuales c y d y se reanuda el<br />
ciclo<br />
♦ Apriete de la pieza por<br />
medio del cilindro A.<br />
♦ Verificación de este<br />
apriete por la presión<br />
comprobada por el<br />
manómetro A.<br />
♦ Bajada de la cabeza del<br />
taladrado B y rotación R<br />
del taladro.<br />
Figura 3.3. Descripción literal<br />
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FUNCIONES ALGEBRAICAS.<br />
La función algebraica de cada salida o función de mando puede obtenerse<br />
directamente a partir de las especificaciones del cliente o bien derivarse de ellas<br />
aplicando métodos de síntesis basados en el álgebra de Boole. Esta representación<br />
puede ser tan compleja como sea necesario, siempre y cuando se respeten las reglas del<br />
álgebra. Por ejemplo, la alarma S debe activarse cuando el contacto C este cerrado y los<br />
contactos A y B en estados opuestos. La función Booleana será:<br />
ESQUEMA DE RELÉS.<br />
S = (A B' + A B) C<br />
El esquema de relés es la representación gráfica de las tareas del automatismo<br />
mediante símbolos de contactos abierto - cerrado. La función de control obtenida<br />
dependerá de las conexiones entre los distintos contactos de los relés que intervienen.<br />
Diagramas lógicos<br />
Figura 3.4. Descripción por relés<br />
La representación del sistema de control por diagramas lógicos se basa en el<br />
empleo de símbolos normalizados (compuertas) que representan funciones lógicas<br />
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directas del álgebra de Boole (AND, OR, etc.) o sistemas lógicos más complejos<br />
(biestables, registros, contadores, etc.)<br />
Diagramas de flujo<br />
Figura 3.5. Descripción por compuertas.<br />
Extensamente utilizado por los diseñadores de software para PC, el modelo<br />
emplea una simbología de bloques, convenientemente entrelazados que representan la<br />
evolución temporal o condicional de las acciones a ejecutar.<br />
Ciertamente para describir el funcionamiento general, puede no serlo tanto cuando<br />
se intenten representar las variables y señales que intervienen y las relaciones entre ellas,<br />
a no ser que el modelo se complete con expresiones algebraicas.<br />
F<br />
Continuar el<br />
movimiento del<br />
t<br />
Arrancar<br />
Leer la posición del encoder<br />
Llego a<br />
la<br />
posición<br />
Figura 3.6. Descripción por diagrama de flujo<br />
Detener el<br />
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V
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Figura 3.7.<br />
Equivalencias entre símbolos utilizados en lógica cableada y programada.<br />
EL PLC SIEMENS CPU 214<br />
Este PLC forma parte de la familia CPU S7-200. Es un aparto autónomo compacto<br />
que incorpora una unidad central de procesamiento, la fuente de alimentación, así como<br />
entradas y salidas digitales.<br />
♦ La CPU ejecuta el programa y almacena los datos para la tarea de automatización<br />
o el proceso.<br />
♦ La fuente de alimentación proporciona corriente a la unidad central y a los módulos<br />
de ampliación conectados.<br />
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♦ Las entradas y salidas controlan el sistema de automatización. Las entradas<br />
vigilan las señales de los aparatos de campo (sensores o interruptores) y las<br />
salidas vigilan las bombas, motores u otros dispositivos del proceso.<br />
♦ La interfase de comunicación permite conectar la CPU a una unidad de<br />
programación o a otros dispositivos.<br />
♦ Los diodos luminosos indican el modo de operación de la CPU ( RUN o STOP), el<br />
estado de las entradas y salidas integradas, así como los posibles fallos del<br />
sistema que se hayan detectado.<br />
Figura 3.8. CPU 214<br />
Identificación de terminales de conexión para la CPU 214 AC7DC /relé<br />
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ANOTE SUS CONCLUSIONES:<br />
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OBJETIVO PARTICULAR DE LA UNIDAD<br />
Aplicar las técnicas de programación de un robot industrial<br />
HABILIDADES POR DESARROLLAR EN LA UNIDAD<br />
Técnicas de programación de un robot industrial<br />
4.1. ROBÓTICA<br />
IV<br />
Programación<br />
del Robot Industrial<br />
Saber en la Teoría (5 hrs.)<br />
DEFINICIÓN DE ROBÓTICA. TIPOS DE ROBOTS.<br />
CLASIFICACIÓN DE ROBOTS<br />
CLASIFICACIÓN DE LOS ROBOTS SEGÚN LA AFRI.<br />
Tipo A Manipulador con control manual o telemando.<br />
Tipo B Manipulador automático con ciclos preajustados; regulación mediante<br />
fines de carrera o topes; control por PLC; accionamiento neumático,<br />
eléctrico o hidráulico.<br />
Tipo C Robot programable con trayectoria continua o punto a punto. Carece<br />
de conocimiento sobre su entorno.<br />
Tipo D Robot capaz de adquirir datos de su entorno, readaptando su tarea<br />
en función de estos.<br />
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Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
El mejor aprovechamiento de esta conjunción tecnológica es cuando se dispone<br />
del mayor número de grados de libertad. Esto es cuando puede haber movimientos en<br />
varios ejes independientes.<br />
Ejemplo:<br />
para tomar una pieza en el espacio se requiere de movimiento en el eje X, Y, Z.<br />
Las aplicaciones industriales requieren en muchas ocasiones de repetición de un<br />
movimiento en el mismo eje, o bien con desplazamiento angular. Es por esta causa que<br />
las presentaciones comerciales más populares para estos equipos van desde 3 hasta 6<br />
grados de libertad.<br />
La disposición mecánica más usada y que más aplicaciones cubre es la de forma<br />
similar a la del brazo humano, pero es necesario aclarar que no es la única ni tampoco la<br />
podemos calificar como la mejor, es simplemente una buena analogía de operación.<br />
Dependiendo de los actuadores (servo motores) instalados, así será la capacidad<br />
de carga y manipulación de piezas. También influye en el tamaño, el <strong>área</strong> o espacio de<br />
trabajo al que deben llegar.<br />
Otro dato interesante para comentar es que las características técnicas a las que<br />
están sujetos son las mismas que las descritas en el análisis de los servo motores y, los<br />
límites de movimiento están determinados por dispositivos mecánicos que intervienen, por<br />
ejemplo: grado de giro, extensión de los brazos, retracción de los brazos, etc.<br />
Para garantizar la exactitud de movimientos y el buen trabajo dentro de un proceso<br />
de producción, es necesario que los dispositivos o herramientas alternas tengan un alto<br />
grado de repetibilidad, por ejemplo: mesas transportadoras de material de donde el Robot<br />
tomará la pieza.<br />
Podemos ver a continuación un esquema de agrupación de movimientos en una<br />
presentación clásica.<br />
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Figura 4.1. Movimientos de un robot polar<br />
Robot Industrial de 4 a 10 ejes.<br />
Programación libre con método de reproducción o<br />
Teach-in.<br />
Puede alcanzar cualquier punto del campo de<br />
trabajo.<br />
Gran flexibilidad.<br />
Equipamiento con sensórica táctil o visual.<br />
Relativamente costoso.<br />
Accionamiento eléctrico o hidrostático.<br />
Control Puntual<br />
Apropiado para cargar y descargar máquinas de<br />
producción.<br />
Trabajo de estivación.<br />
Soldadura de puntos.<br />
Trabajo de montaje y ensamblado.<br />
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4.2. ANATOMÍA DEL ROBOT Y SUS PERIFÉRICOS<br />
Control de trayectoria.<br />
Apropiado especialmente para soldadura continua.<br />
Trabajo de rectificado y desbastado.<br />
Guías de herramientas en las técnicas de rayos<br />
Waterjet y rayos láser.<br />
Pintura.<br />
Pegado.<br />
Equipo de colocación.<br />
(Pick and place)<br />
Equipables hasta 5 ejes.<br />
Programación de proceso entre ejes fijos.<br />
Gran eficiencia.<br />
Gran exactitud con pequeñas piezas<br />
Accionamiento generalmente neumático.<br />
Manipuladores<br />
Dispositivos guiados por el hombre para vencer<br />
fuerzas mayores.<br />
Humanización del puesto de trabajo.<br />
Aplicación en entornos peligrosos.<br />
FESTO PNEUMATIC<br />
ESTRUCTURA MECÁNICA, ACTUADORES, TRANSMISIONES, DETECTORES,<br />
ELEMENTOS TERMINALES.<br />
PARTES ANATÓMICAS Y TIPOS DE ARTICULACIONES DE ROBOTS<br />
INDUSTRIALES<br />
El manipulador de un robot industrial se construye de una serie de articulaciones y<br />
enlaces. La anatomía del robot se centra en el tipo y tamaño de estas articulaciones y<br />
enlaces y otros aspectos de la construcción física del manipulador.<br />
ARTICULACIONES Y ENLACES<br />
Una articulación de un robot industrial es similar a una articulación en el cuerpo<br />
humano: proporciona movimiento relativo entre dos partes del cuerpo. Cada articulación o<br />
eje, como algunas veces se llama, proporciona al robot un grado de libertad de<br />
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movimiento. En casi todos los casos, solamente un grado de libertad se asocia con una<br />
articulación. Los robots se clasifican a menudo de acuerdo con el número total de grados<br />
de libertad que poseen. Conectados a cada articulación, hay dos enlaces: un enlace de<br />
entrada y un enlace de salida. Los enlaces o vínculos son componentes rígidos del robot<br />
manipulador. El propósito de la articulación es proporcionar movimiento relativo entre el<br />
enlace de entrada y el enlace de salida.<br />
Muchos robots están montados en una base fija sobre el piso. El enlace entre la<br />
base y su conexión a la primera articulación se denomina enlace 0. Éste es el enlace de<br />
entrada a la articulación 1 y corresponde al primer enlace en la serie de enlaces en la<br />
construcción del robot. El enlace de salida de la articulación 1 es el enlace 1. El enlace 1<br />
es el enlace de entrada a la articulación 2 cuya salida es el enlace 2 y así sucesivamente.<br />
Este esquema de enlace – articulación se muestra en la figura 4.2.<br />
Figura 4.2.<br />
Diagrama de la construcción de un robot que muestra cómo el robot se construye a base de una<br />
serie de combinaciones de enlace – articulación<br />
La mayoría de los robots industriales tienen articulaciones mecánicas que pueden<br />
clasificarse en alguno de los siguientes cinco tipos: dos de ellos proporcionan<br />
movimientos de translación y los otros tres movimientos rotacionales. Estos tipos de<br />
articulaciones se ilustran en la figura 4.3. :<br />
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Figura 4.3.<br />
Los cinco tipos de articulaciones más comúnmente empleados en la construcción de robots<br />
industriales: (a) lineal (articulación tipo L), (b) ortogonal (articulación tipo O), (c) rotacional<br />
(articulación tipo R), (d) de torsión (articulación tipo T) y (e) de revolución (articulación tipo<br />
V)<br />
Los cinco tipos de articulaciones son:<br />
a. Articulación lineal (tipo L). El movimiento relativo entre los enlaces de<br />
entrada y salida es de movimiento de deslizamiento de translación. Los ejes<br />
de los dos enlaces son paralelos<br />
b. Articulación ortogonal (tipo O). Éste también es un movimiento de<br />
deslizamiento de translación pero los enlaces de entrada y salida son<br />
perpendiculares entre sí durante el movimiento.<br />
c. Articulación rotacional (tipo R). Proporciona movimiento rotacional relativo<br />
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con el eje de rotación perpendicular a los ejes de los enlaces de entrada y<br />
salida.<br />
d. Articulación de torsión (tipo T). Involucra también movimiento rotatorio<br />
pero el eje de rotación es paralelo a los ejes de los dos enlaces.<br />
e. Articulación de revolución (tipo V). En este tipo de articulación, el eje del<br />
enlace de entrada es paralelo al eje de rotación de la articulación y el eje del<br />
enlace de salida es perpendicular al eje de rotación<br />
4.3. SISTEMA DE CONTROL DEL ROBOT<br />
CÁLCULO DEL MODELO CINEMÁTICO DIRECTO DE UN ROBOT PARALELO<br />
PLANAR MEDIANTE UN MÉTODO GRÁFICO ITERATIVO.<br />
Los robots seriales, del tipo brazo antropomórfico, usados en aplicaciones<br />
industriales presentan una <strong>área</strong> de trabajo amplia y buena maniobrabilidad; sin embargo,<br />
este manipulador por ser de tipo Cantilever, tiene una rigidez muy mala, una dinámica<br />
pobre a velocidades altas y una dinámica de carga compleja en condiciones de operación,<br />
además de que puede desplazar sólo el 5% de su peso en carga útil y es considerado<br />
como un mecanismo de baja precisión cuando desplaza cargas elevadas.<br />
Lo anterior ha propiciado el estudio de mecanismos de cinemática paralela que<br />
presentan muy buenas características en términos de exactitud, rigidez y habilidad para<br />
manipular cargas muy elevadas y altas aceleraciones.<br />
Estos mecanismos han sido utilizados en un gran número de aplicaciones que van<br />
desde el posicionamiento de telescopios hasta simuladores de vuelo, y se están volviendo<br />
muy populares en la industria de las máquinas-herramienta, así como en el campo de la<br />
robótica industrial manufacturera para tareas de carga - descarga de alta velocidad.<br />
Por otro lado, para aplicaciones donde la precisión es un requerimiento básico se<br />
necesita de métodos de calibración que permitan asegurar que los errores debidos a<br />
imprecisiones en las dimensiones geométricas del mecanismo puedan ser compensados.<br />
Universidad Tecnológica de Puebla Ing. Magdalena Villar Salvador Página 58
Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
Este trabajo presenta una metodología original para el estudio del modelo<br />
cinemático directo de un robot paralelo planar de tres grados de libertad, que se muestra<br />
en la figura 4.4. , Aplicada a una técnica de calibración basada en mínimos cuadrados.<br />
B<br />
1<br />
O<br />
x<br />
R 1<br />
θθ<br />
B<br />
1<br />
3<br />
A<br />
A<br />
l<br />
1<br />
3<br />
y<br />
l<br />
l φφ<br />
Universidad Tecnológica de Puebla Ing. Magdalena Villar Salvador Página 59<br />
R 3<br />
θθ<br />
3<br />
A<br />
2<br />
Figura 4.4.<br />
No existe un método simple para resolver el modelo cinemático directo, las<br />
soluciones planteadas hasta el momento son complejas y comportan múltiples soluciones<br />
o bien existen otras soluciones en trabajos más recientes donde no resuelven el modelo<br />
cinemático directo, sino que lo suponen a través del wronskiano, obteniendo alguna de las<br />
variables buscadas por suposición lo que resulta poco útil.<br />
La solución planteada en este trabajo es un método iterativo de rápida<br />
convergencia basado en ecuaciones trigonométricas simples. El método se basa en la<br />
condición de todas las posibles posiciones de los puntos en los cuales pudieran estar los<br />
extremos de los elementos B i Ai<br />
, aquellos que unidos entre sí sostienen a la plataforma<br />
móvil, al centro de la figura.<br />
Esto, gráficamente representa tres círculos en el plano, uno para cada uno de los<br />
brazos. El centro de estos círculos serán las articulaciones rotativas, es decir donde se<br />
B<br />
2<br />
R 2<br />
θθ<br />
2
Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
sitúan los puntos B i , estos puntos son localizados en el plano dada la longitud del primer<br />
elemento del brazo y del ángulo de inclinación que tiene.<br />
Así, tenemos tres circunferencias, entre estas tres circunferencias se localiza el<br />
espacio que ocupa la plataforma móvil.<br />
Una tercera circunferencia de radio igual a elemento Bi Ai<br />
+ l , se traza en el centro<br />
de la plataforma móvil.<br />
De esta forma, la intersección entre dos de los círculos de radio menor y el de<br />
radio mayor dará como resultado el arco en el cual se encuentra la plataforma.<br />
Una vez encontrados estos arcos, lo que resta es evaluar la distancia entre todos<br />
los puntos de los arcos para encontrar una distancia que deba ser igual a l .<br />
Esta solución nos define el centro de la plataforma así como su ángulo de<br />
inclinación.<br />
4.4. PROGRAMACIÓN DEL ROBOT<br />
MÉTODOS DE PROGRAMACIÓN<br />
A continuación se realiza una descripción de los lenguajes de programación más<br />
usados en la robótica:<br />
GESTUAL PUNTO A PUNTO<br />
Se aplican con el robot "in situ", recordando a las normas de funcionamiento de un<br />
magnetófono doméstico, ya que disponen de unas instrucciones similares: PLAY<br />
(reproducir), RECORD (grabar), FF (adelantar), FR (atrasar), PAUSE, STOP, etc.<br />
Además, puede disponer de instrucciones auxiliares, como INSERT (insertar un punto o<br />
una operación de trabajo) y DELETE (borrar). Este manipulador en línea funciona como<br />
un digitalizador de posiciones.<br />
Universidad Tecnológica de Puebla Ing. Magdalena Villar Salvador Página 60
Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
Los lenguajes más conocidos en programación gestual punto a punto son el<br />
FUNKY, creado por IBM para uno de sus robots, y el T3, original de CINCINNATI<br />
MILACROM para su robot T3. Los movimientos pueden tener lugar en sistemas de<br />
coordenadas cartesianas, cilíndricas o de unión, siendo posible insertar y borrar las<br />
instrucciones que se desee.<br />
Es posible, también, implementar funciones relacionadas con sensores externos,<br />
así como revisar el programa paso a paso, hacia delante y hacia atrás. En el lenguaje<br />
FUNKY se usa un mando del tipo "joystick", que dispone de un comando especial para<br />
centrar a la pinza sobre el objeto para el control de los movimientos, mientras que el T3<br />
dispone de un dispositivo de enseñanza ("teach pendant").<br />
El procesador usado en T3 es el AMD 2900 ("bit slice"), mientras que en el FUNKY<br />
está constituido por el IBM SYSTEM-7.<br />
A NIVEL DE MOVIMIENTOS ELEMENTALES<br />
Los movimientos de punto a punto también se expresan en forma de lenguaje:<br />
• ANORAD<br />
• EMILY<br />
• RCL<br />
• RPL<br />
• SIGLA<br />
• VAL<br />
• MAL<br />
Todos ellos mantienen el énfasis en los movimientos primitivos, ya sea en<br />
coordenadas articulares, o cartesianas. En comparación, tienen, como ventajas<br />
destacables, los saltos condicionales y a subrutina, además de un aumento de las<br />
operaciones con sensores, aunque siguen manteniendo pocas posibilidades de<br />
programación "off-line".<br />
Universidad Tecnológica de Puebla Ing. Magdalena Villar Salvador Página 61
Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
Estos lenguajes son, por lo general, del tipo intérprete, con excepción del RPL, que<br />
tiene un compilador. La mayoría dispone de comandos de tratamiento a sensores básicos:<br />
tacto, fuerza, movimiento, proximidad y presencia. El RPL dispone de un sistema<br />
complejo de visión, capaz de seleccionar una pintura y reconocer objetos presentes en su<br />
base de datos.<br />
Los lenguajes EMILY y SIGLA son transportables y admiten el proceso en paralelo<br />
simple. Otros datos interesantes de este grupo de lenguajes se describen a continuación.<br />
ANORAD<br />
Se trata de una transformación de un lenguaje de control numérico de la casa<br />
ANORAD CORPORATION, utilizado para robot ANOMATIC. Utiliza, como procesador, al<br />
microprocesador 68000 de Motorola de 16/32 bits.<br />
VAL<br />
Fue diseñado por UNIMATION INC para sus robots UNIMATE y PUMA. Emplea,<br />
como CPU, un LSI-II, que se comunica con procesadores individuales que regulan el<br />
servo control de cada articulación. Las instrucciones, en idioma inglés, son sencillas e<br />
intuitivas, como se puede apreciar por el programa siguiente:<br />
LISPT<br />
PROGRAM PICKUP<br />
1. APRO PART, 25.0<br />
2. MOVES PART<br />
3. CLOSE, 0.0.0<br />
4. APRO PART, -50.0<br />
5. APRO DROP, 100.0<br />
6. MOVES DROP<br />
7. OPEN, 0.0.0<br />
8. APRO DROP, -100.0<br />
END<br />
RPL<br />
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Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
Dotado con un LSI-II como procesador central, y aplicado a los robots PUMA, ha<br />
sido diseñado por SRI INTERNATIONAL.<br />
EMILY<br />
Es un lenguaje creado por IBM para el control de uno de sus robots. Usa el<br />
procesador IBM 370/145 SYSTEM 7 y está escrito en Ensamblador.<br />
SIGLA<br />
Desarrollado por OLIVETTI para su robot SUPER SIGMA, emplea un miniordenador<br />
con 8 K de memoria. Escrito en Ensamblador, es del tipo intérprete.<br />
MAL<br />
Se ha creado en el Politécnico de Milán para el robot SIGMA, con un Minimultiprocesador.<br />
Es un lenguaje del tipo intérprete, escrito en FORTRAN.<br />
RCL<br />
Aplicado al robot PACS y desarrollado por RPI, emplea, como CPU, un PDP<br />
11/03. Es del tipo intérprete y está escrito en Ensamblador.<br />
ESTRUCTURADOS DE PROGRAMACIÓN EXPLÍCITA<br />
Teniendo en cuenta las importantísimas características que presenta este tipo de<br />
programación, merecen destacarse los siguientes lenguajes:<br />
• AL<br />
• HELP<br />
• MAPLE<br />
• PAL<br />
• MCL<br />
• MAL EXTENDIDO<br />
Con excepción de HELP, todos los lenguajes de este grupo están provistos de<br />
estructuras de datos del tipo complejo. Así, el AL utiliza vectores, posiciones y<br />
Universidad Tecnológica de Puebla Ing. Magdalena Villar Salvador Página 63
Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
transformaciones; el PAL usa, fundamentalmente, transformaciones y el MAPLE permite<br />
la definición de puntos, líneas, planos y posiciones.<br />
Sólo el PAL, y el HELP carecen de capacidad de adaptación sensorial. Los<br />
lenguajes AL, MAPLE y MCL, tienen comandos para el control de la sensibilidad del tacto<br />
de los dedos (fuerza, movimiento, proximidad, etc.). Además, el MCL posee comandos de<br />
visión para identificar e inspeccionar objetos.<br />
A continuación, se exponen las características más representativas de los<br />
lenguajes dedicados a la programación estructurada.<br />
AL: Trata de proporcionar definiciones acerca de los movimientos relacionados<br />
con los elementos sobre los que el brazo trabaja. Fue diseñado por el laboratorio de<br />
Inteligencia Artificial de la Universidad de Stanford, con estructuras de bloques y de<br />
control similares al ALGOL, lenguaje en el que se escribió. Está dedicado al manipulador<br />
de Stanford, utilizando como procesadores centrales, a un PDP 11/45 y un PDP KL-10.<br />
HELP: Creado por GENERAL ELECTRIC para su robot ALLEGRO y escrito en<br />
PASCAL/ FORTRAN, permite el movimiento simultáneo de varios brazos. Dispone,<br />
asimismo, de un conjunto especial de subrutinas para la ejecución de cualquier tarea.<br />
Utilizando como CPU, a un PDP 11.<br />
MAPLE: Escrito, como intérprete, en lenguaje PL-1, por IBM para el robot de la<br />
misma empresa, tiene capacidad para soportar informaciones de sensores externos.<br />
Utiliza, como CPU a un IBM 370/145 SYSTEM 7.<br />
PAL: Desarrollado por la Universidad de Purdure para el manipulador de Stanford,<br />
es un intérprete escrito en FORTRAN y Ensamblador, capaz de aceptar sensores de<br />
fuerza y de visión. Cada una de sus instrucciones, para mover el brazo del robot en<br />
coordenadas cartesianas, es procesada para que satisfaga la ecuación del<br />
procesamiento. Como CPU, usan un PDP 11/70.<br />
MCL: Lo creó la compañía MC DONALL DOUGLAS, como ampliación de su<br />
lenguaje de control numérico APT. Es un lenguaje compilable que se puede considerar<br />
apto para la programación de robots "off-line".<br />
Universidad Tecnológica de Puebla Ing. Magdalena Villar Salvador Página 64
Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
MAL EXTENDIDO: Incorpora elementos de programación estructurada que lo<br />
potencian notablemente. Se aplica, también, al robot SIGMA.<br />
ESPECIFICATIVA A NIVEL OBJETO.<br />
En este grupo se encuentran tres lenguajes interesantes:<br />
• RAPT<br />
• AUTOPASS<br />
• LAMA<br />
RAPT: Su filosofía se basa en definir una serie de planos, cilindros y esferas, que<br />
dan lugar a otros cuerpos derivados. Para modelar a un cuerpo, se confecciona una<br />
biblioteca con sus rasgos más representativos. Seguidamente, se define los movimientos<br />
que ligan a los cuerpos a ensamblar (alinear planos, encajar cilindros, etc.).<br />
Así, si se desea definir un cuerpo C1, se comienza definiendo sus puntos más<br />
importantes, por ejemplo:<br />
P1 = < x, 0, 0 ><br />
P2 = < 0, y, 0 ><br />
P3 = < x/2, y, 0 ><br />
P4 = < 0, 0, z ><br />
Si, en el cuerpo, existen círculos de interés, se especifican seguidamente:<br />
C1 = CIRCLE/P2, R;<br />
C2 = CIRCLE/P4, R;<br />
A continuación, se determinan sus aristas:<br />
L1 = L/P1, P2;<br />
L2 = L/P3, P4;<br />
Si, análogamente al cuerpo C1, se define otro, como el C2, una acción entre<br />
ambos podría consistir en colocar la cara inferior de C1 alineada con la superior de C2.<br />
Esto se escribiría:<br />
AGAINST / BOT / OF C1, TOP / OF C2;<br />
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Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
El lenguaje RAPT fue creado en la Universidad de Edimburgo, departamento de<br />
Inteligencia Artificial; está orientado, en especial, al ensamblaje de piezas. Destinado al<br />
robot FREDY, utiliza, como procesador central, a un PDP 10. Es un intérprete y está<br />
escrito en lenguaje APT.<br />
AUTOPASS<br />
Creado por IBM para el ensamblaje de piezas; utiliza instrucciones, muy comunes,<br />
en el idioma inglés. Precisa de un ordenador de varios Mega bites de capacidad de<br />
memoria y, además de indicar, como el RAPT, puntos específicos, prevé, también,<br />
colisiones y genera acciones a partir de las situaciones reales.<br />
Un pequeño ejemplo, que puede proporcionar una idea de la facilidad de<br />
relacionar objetos, es el programa siguiente, que coloca la parte inferior del cuerpo C1<br />
alineada con la parte superior del cuerpo C2. Asimismo, alinea los orificios A1 y A2 de C1,<br />
con los correspondientes de C2.<br />
PLACE C1<br />
SUCH THAT C1 BOT CONTACTS C2TOP<br />
AND B1 A1 IS ALIGNED WITH C2A1<br />
AND B1 A2 IS ALIGNED WITH C2A2<br />
El AUTOPASS realiza todos sus cálculos sobre una base de datos, que define a<br />
los objetos como poliedros de un máximo de 20,000 caras. Está escrito en PL/1 y es<br />
intérprete y compilable.<br />
LAMA<br />
Procede del laboratorio de Inteligencia Artificial del MIT, para el robot SILVER,<br />
orientándose hacia el ajuste de conjuntos mecánicos. Aporta más inteligencia que el<br />
AUTOPASS y permite una buena adaptación al entorno. La operatividad del LAMA se<br />
basa en tres funciones principales:<br />
• Creación de la función de trabajo. Operación inteligente.<br />
• Generación de la función de manipulación.<br />
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Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
• Interpretación y desarrollo, de una forma interactiva, de una estrategia de<br />
realimentación para la adaptación al entorno de trabajo.<br />
EN FUNCIÓN DE LOS OBJETIVOS<br />
La filosofía de estos lenguajes consiste en definir la situación final del producto a<br />
fabricar, a partir de la cual se generan los planes de acción tendentes a conseguirla,<br />
obteniéndose, finalmente, el programa de trabajo. Estos lenguajes, de tipo natural,<br />
suponiendo una potenciación extraordinaria de la Inteligencia Artificial, para descargar al<br />
usuario de las labores de programación. Prevén, incluso, la comunicación hombremáquina<br />
a través de la voz.<br />
Los lenguajes más conocidos de este grupo son:<br />
• STRIPS<br />
• HILAIRE<br />
STRIPS<br />
Fue diseñado, en la Universidad de Stanford, para el robot móvil SHAKEY. Se<br />
basa en un modelo del universo ligado a un conjunto de planteamientos aritmético-lógicos<br />
que se encargan de obtener las subrutinas que conforman el programa final. Es intérprete<br />
y compilable, utilizando, como procesadores, a un PDP-10 y un PDP-15.<br />
HILAIRE<br />
Procedente del laboratorio de Automática Y Análisis de Sistemas (LAAS) de<br />
Toulouse, está escrito en lenguaje LISP. Es uno de los lenguajes naturales más<br />
interesantes, por sus posibilidades de ampliación e investigación.<br />
Es mucho lo que se ha hecho en el <strong>área</strong> de la programación para la robótica; sin<br />
embargo aún no existe un lenguaje ideal para la programación de los robots, porque<br />
cada lenguaje se ha diseñado tomando como base un robot en específico del mercado, lo<br />
que anula su universalidad y la posibilidad de emplearlo en modelos diferentes.<br />
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Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
Los lenguajes, en muchos casos, se dirigen hacia aplicaciones diferentes, lo que limita<br />
grandemente su utilización para la programación de otras tareas.<br />
Hoy en el mundo existe un interés general para lograr un sistema de percepción<br />
del entorno cada vez más avanzado. Para esto se hace necesaria la ampliación de la<br />
Inteligencia Artificial, que interviene en la valoración del espacio exterior o entorno y<br />
determina los planes de acción alternativos o lo que es lo mismo la respuesta a la<br />
interacción con ese medio.<br />
Así, las seis características básicas de un lenguaje ideal, expuestas por Pratt, son:<br />
1. Claridad y sencillez.<br />
2. Claridad de la estructura del programa.<br />
3. Sencillez de aplicación.<br />
4. Facilidad de ampliación.<br />
5. Facilidad de corrección y mantenimiento.<br />
6. Eficacia.<br />
Estas características son insuficientes para la creación de un lenguaje "universal"<br />
de programación en la robótica, por lo que es preciso añadir las siguientes:<br />
- Transportabilidad sobre cualquier equipo mecánico o informático.<br />
- Adaptabilidad a sensores (tacto, visión, etc.).<br />
- Posibilidad de descripción de todo tipo de herramientas acoplables al manipulador.<br />
- Interacción con otros sistemas.<br />
En el aspecto de claridad y sencillez, la programación gestual es la más eficaz,<br />
pero impide la confección de programas propiamente dichos. Los lenguajes a nivel de<br />
movimientos elementales, como el VAL, disponen de bastantes comandos para definir<br />
acciones muy parecidas que fueron surgiendo según las necesidades y que, en gran<br />
medida, oscurecen su comprensión y conocimiento. Aunque, inicialmente, las técnicas de<br />
programación estructurada son más difíciles de dominar, facilitan, extraordinariamente, la<br />
comprensión y corrección de los programas.<br />
Universidad Tecnológica de Puebla Ing. Magdalena Villar Salvador Página 68
Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
Respecto a la sencillez de aplicación, hay algunos lenguajes (como el MCL)<br />
dedicados a las máquinas-herramienta (APT), que pueden ser valorados, positivamente,<br />
por los usuarios conocedores de este campo. El PAL, estructurado sobre la matemática<br />
matricial, sólo es adecuado para quienes están familiarizados con el empleo de este tipo<br />
de transformaciones.<br />
Uno de los lenguajes más fáciles de utilizar es el AUTOPASS, que posee un juego<br />
de comandos con una sintaxis similar a la del ingles corriente.<br />
Es imprescindible que los lenguajes para los robots sean fácilmente ampliables,<br />
por lo que se les debe dotar de una estructura modular, con inclusión de subrutinas<br />
definidas por le mismo usuario.<br />
La adaptabilidad a sensores externos implica la posibilidad de una toma de<br />
decisiones, algo muy interesante en las labores de ensamblaje. Esta facultad precisa de<br />
un modelo dinámico del entorno, así como de una buena dosis de Inteligencia Artificial,<br />
como es el caso del AUTOPASS.<br />
Aunque los intérpretes son más lentos que los compiladores, a la hora de la<br />
ejecución de un programa, resultan más adecuados para las aplicaciones de la robótica.<br />
Las razones son las siguientes:<br />
1. El intérprete ejecuta el código como lo encuentra, mientras que el compilador<br />
recorre el programa varias veces, antes de generar el código ejecutable.<br />
2. Los intérpretes permiten una ejecución parcial del programa.<br />
3. La modificación de alguna instrucción es más rápida con intérpretes, ya que un<br />
cambio en una de ellas no supone la compilación de las demás.<br />
Finalmente, el camino para la superación de los problemas propios de los<br />
lenguajes actuales ha de pesar, necesariamente, por la potenciación de los modelos<br />
dinámicos del entorno que rodea al robot, acompañado de un aumento sustancial de la<br />
Inteligencia Artificial.<br />
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Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
EJERCICIO 3<br />
Saber hacer en la práctica (10 hrs.)<br />
IDENTIFICAR LOS DIFERENTES TIPOS DE ROBOTS.<br />
IDENTIFICAR LOS ELEMENTOS DE HARDWARE COMPONENTES DEL CONJUNTO.<br />
ESTABLECER LAS CONDICIONES PARA EL CONTROL CINEMÁTICO DE UN<br />
ROBOT.<br />
REALIZACIÓN DE RUTINAS PROGRAMADAS.<br />
EJERCICIO<br />
1. ¿Qué es un enlace?<br />
2. ¿Qué es una articulación?<br />
3. ¿Cuántos tipos existen?<br />
4. De la siguiente ilustración identifique los eslabones y articulaciones. También qué<br />
clase de articulaciones tiene y cuántos GDL posee.<br />
Universidad Tecnológica de Puebla Ing. Magdalena Villar Salvador Página 70
Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
1. Mencione los lenguajes de programación más usados en robótica.<br />
2. ¿Cuál es el lenguaje de programación del robot PUMA?<br />
3. ¿Qué entiende por programación Gestual punto a punto?<br />
4. ¿Cómo es un programa a nivel de movimientos elementales?<br />
5. ¿Qué lenguaje de programación de robot utiliza el Fortran?<br />
6. ¿Qué entiende por una programación específica a nivel de objetos?<br />
7. ¿Y a nivel de objetivos?<br />
8. ¿Cuáles son las características de un lenguaje ideal?<br />
9. ¿Y para un lenguaje universal?<br />
10. ¿Por qué en un lenguaje de programación de robot los intérpretes son más lentos<br />
que los compiladores?<br />
TAREA<br />
Identifique eslabones, articulaciones, clases de articulaciones y no. De GDL de un<br />
robot. Auxíliese de una fotografía o ilustración diferente a la del ejercicio.<br />
INVESTIGAR:<br />
1. ¿Qué es el cantilever?<br />
2. ¿Qué es el wronskiano?<br />
3. ¿Qué son los mínimos cuadrados?<br />
4. Investigar el significado de las palabras que están subrayadas en el texto.<br />
ANOTE SUS CONCLUSIONES:<br />
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Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
Prácticas de la unidad 4<br />
Guía de Prácticas<br />
PRÁCTICA No. 1<br />
Reconocimiento de las partes que integran al robot Pegaso<br />
Fecha: Grupo<br />
No de alumnos por práctica No. de alumnos por reporte<br />
Nombre y firma del profesor<br />
Nombre (s) del alumno (s)<br />
Tiempo estimado 2 Hrs. Calificación<br />
1. Objetivo.<br />
Identificar las partes que conforman al robot Pegaso: sistema mecánicos, eléctricas,<br />
hidráulicos y elementos de control.<br />
2. Materiales y/o equipos.<br />
Sistema robótico Pegaso.<br />
3. Desarrollo general.<br />
1. Identifique los tres conjuntos principales del sistema robótico A465:<br />
• Brazo mecánico<br />
• Controlador<br />
• Teach Pendant<br />
A continuación se deberá distinguir los elementos más importantes de los conjuntos<br />
brazo mecánico y controlador<br />
2. Identificación las partes del brazo mecánico.<br />
• Reconocimiento de cada una de las 5 articulaciones básicas y la adicional,<br />
por simple inspección. Observar cada una de ellas.<br />
• Reconocimiento de los elementos motrices de los los ejes del brazo.<br />
Primero se identificará el tipo de motor, por simple inspección ya que se<br />
encuentran al descubierto.<br />
Se identificarán las transmisiones que existen para cada uno de los ejes<br />
(notarán que se emplean cadenas y engranes).<br />
Universidad Tecnológica de Puebla Ing. Magdalena Villar Salvador Página 72
Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
3. Reconocimiento de las partes principales que se localizan en el controlador.<br />
Reconocimiento de los elementos de comunicación, para lo cual se ubicarán el<br />
parte frontal los elementos de conexión para la comunicación entre el controlador y el<br />
teach pendant y una computadora o terminal. En este mismo panel es posible ubicar el<br />
interruptor de encendido. También se identificarán los puertos de comunicación, así como<br />
el puerto de entradas y salidas de señales para la comunicación con otros equipos o<br />
elementos (como por ejemplo sensores, válvulas, etc.)<br />
4. Resultados y conclusiones de la práctica por parte del alumno.<br />
Una vez que se han revisado los componentes, el alumno desarrollará una breve<br />
descripción, por escrito, del funcionamiento de las partes identificadas.<br />
PRÁCTICA No. 2<br />
Introducción a la operación del robot Pegaso<br />
Fecha Grupo<br />
No de alumnos por práctica No. de alumnos por reporte<br />
Nombre y firma del profesor<br />
Nombre (s) del alumno (s)<br />
Tiempo estimado 2 Hrs. Calificación<br />
1. Objetivo.<br />
Operar el robot industrial Pegaso, a través del uso de la caja de enseñanza (teach<br />
pendant)<br />
2. Materiales y/o equipos.<br />
Sistema robótico Pegaso.<br />
3. Desarrollo general.<br />
Empleando las teclas y procedimientos realice los siguientes pasos.<br />
1. Encienda el equipo, con el interruptor ON/OFF del panel de control.<br />
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Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
2. Para posteriores prácticas, en donde se requerirá emplear el mecanismo de<br />
aprehensión neumático del robot, se deberá abrir la válvula de flujo del sistema de<br />
alimentación del aire, colocada a un costado del sistema robótico.<br />
3. Active el menú de iniciación (STA) y habilite al robot (ENA)<br />
4. Empleando el teach pendant, lleve al robot a su posición HOME<br />
Nota: Es importante indicar que el teach pendant contiene un paro de emergencia,<br />
que se debe activar cuando se corra un riesgo de colisión.<br />
5. Una vez que aparezca en la pantalla “HOMED”, que indica que el robot ya se<br />
encuentra en la posición HOME, realice pruebas de movimiento de cada uno de<br />
los ejes, empleando las teclas anteriormente descritas.<br />
6. Una vez familiarizado con las teclas de movimiento de cada una de las uniones,<br />
intente mover al robot a los siguientes puntos:<br />
a) Encima de una de caja porta - engranes, situada en su alimentador<br />
correspondiente.<br />
b) Encima de un engrane, situado dentro de su alimentador correspondiente.<br />
c) En una de las estaciones de trabajo de la banda transportadora, situada<br />
enfrente del robot.<br />
7. Mueva el robot a su punto Home.<br />
8. Apague el equipo, deshabilitando (DIS) dentro del menú de iniciación, y por último<br />
oprima el interruptor de encendido del controlador para dejarlo en su posición OFF.<br />
9. Resguarde el teach pendant, así como los cables de conexión en sus lugares<br />
asignados.<br />
4. Resultados y conclusiones de la práctica por parte del alumno.<br />
El alumno desarrollará una breve descripción, por escrito, del funcionamiento de las<br />
partes identificadas<br />
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Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
Práctica 3<br />
Conexión de energía, sensores y prueba de entradas del PLC<br />
Práctica 4<br />
Elementos de programación del PLC<br />
Práctica 5<br />
Elementos de programación del PLC<br />
Práctica 6<br />
Temporizadores<br />
Práctica 7<br />
Contadores<br />
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Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
V<br />
APLICACION EN SISTEMAS<br />
AUTOMATIZADOS<br />
OBJETIVO PARTICULAR DE LA UNIDAD<br />
Aplicar la automatización a diferentes procesos<br />
HABILIDADES POR DESARROLLAR EN LA UNIDAD<br />
Aplicar la automatización a diferentes procesos<br />
Saber Hacer en la práctica (15 hrs.)<br />
5.1. APLICACIÓN DE SISTEMAS AUTOMATIZADOS ELECTROHIDRÁULICOS Y<br />
ELECTRONEUMÁTICOS.<br />
Implementar sistemas automatizados electro hidráulicos y electro neumáticos, con<br />
ayuda de microprocesadores, plc´s, detectores y circuitería análoga y digital<br />
discreta.<br />
5.2. APLICACIÓN DE UN SFM<br />
Implementar SFM combinando máquinas CNC, PLC´s, robots, CAD/CAM, electro<br />
hidráulica y electro neumática, variadores de velocidad, controladores, etc.<br />
5.3. APLICACIÓN DE SISTEMAS DE EVALUACIÓN AUTOMÁTICA<br />
Implementar un sistema de evaluación automática, combinando diferentes<br />
herramientas.<br />
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Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
Establecer la comunicación con la CPU 214<br />
La figura 5.1. muestra una configuración típica para conectar una PC a la CPU<br />
mediante el cable PC/PPI. Para establecer un enlace correcto entre los componentes:<br />
1. Ajuste los interruptores DIP del cable PC/PPI para determinar la velocidad de<br />
transferencia deseada (0100 = 9600 bits/s).<br />
2. Conecte el extremo RS-232 (PC) del cable PC/PPI al puerto de comunicación de<br />
su PC (COM1 o COM2) y apriete los tornillos de conexión.<br />
3. Conecte el otro extremo (RS-485) del cable PC/PPI a la interfase de comunicación<br />
de la CPU y apriete los tornillos de conexión.<br />
4. Alimente la CPU 214<br />
5. Conecte el simulador de entradas a la CPU 214<br />
Comunicación con un CPU en modo PPI<br />
Figura 5.1.<br />
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CREAR Y GUARDAR UN PROYECTO.<br />
Antes de poder generar un programa es necesario crear o abrir un proyecto. Al<br />
crear un proyecto, el software abre los siguientes editores:<br />
♦ Editor KOP o AWL<br />
♦ Editor de Bloque de datos<br />
♦ Tabla de estado<br />
♦ Tabla de símbolos<br />
Crear un nuevo proyecto.<br />
Mediante el menú proyecto se puede crear un nuevo proyecto. Elija el comando de<br />
menú Proyecto > Nuevo ... Aparecerá el cuadro de dialogo "Tipo de CPÜ'. Al elegir una<br />
CPU determinada en la lista desplegable, el software visualizara sólo las opciones<br />
disponibles para la misma:<br />
Guardar un proyecto.<br />
Figura 5.2. Crear un nuevo proyecto<br />
Para guardar todos los componentes de su proyecto elija el comando de menú<br />
Proyecto>Guardar todo o haga clic en el botón correspondiente. Para guardar una copia<br />
del proyecto actual bajo otro nombre o en otro directorio, elija el comando de menú<br />
Proyecto>Guardar como.<br />
CREAR UN PROGRAMA<br />
Introducir programas en KOP: La ventana del editor KOP permite escribir<br />
programas utilizando símbolos gráficos. La barra de herramientas incluye algunos de los<br />
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Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
elementos más usuales para introducir los programas. El primer cuadro de lista<br />
desplegable (a la izquierda) contiene los grupos de operaciones.<br />
En cada segmento se pueden introducir dos tipos de comentarios:<br />
♦ Los comentarios de segmento de una sola línea siempre son visibles en el editor<br />
KOP. Para acceder a ellos haga clic en cualquier parte del titulo del segmento.<br />
♦ Para acceder a los comentarios del segmento de mas de una línea haga doble clic<br />
en el numero del segmento<br />
Para comenzar a introducir su programa:<br />
1. Para introducir el titulo del programa, elija el comando de menú Edición > Titulo.<br />
Introduzca el titulo y haga clic en el botón "Aceptar".<br />
2. Para introducir elementos KOP, elija el tipo de elemento deseado haciendo clic en<br />
el botón correspondiente. Alternativamente, puede seleccionarlo de la lista de<br />
operaciones.<br />
3. Introduzca la dirección o el parámetro en cada cuadro de texto y pulse la tecla<br />
ENTER<br />
(Figura 5.3.) Ventana del editor KOP<br />
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Cargar el programa en la cpu<br />
Una vez finalizado el programa, el proyecto se puede cargar en la CPU. Elija el<br />
comando de menú Proyecto > Cargar en CPU o haga clic en el botón correspondiente de<br />
la ventana principal.<br />
El cuadro de dialoga "Cargar en CPU' permite indicar los componentes del<br />
proyecto que se desean cargar.<br />
♦ El bloque lógico (OB 1) contiene el programa a ejecutar por la CPU<br />
♦ El bloque de datos (DB 1) contiene los valores de inicialización utilizados en el<br />
programa de usuario.<br />
♦ La configuración de la CPU (CFG) contiene la información de instalación del<br />
sistema, incluyendo los parámetros de comunicación, las <strong>área</strong>s remanentes, los<br />
ajustes de los filtros de entrada, las contraseñas y los ajustes de las salidas.<br />
(Figura 5.4.) Cargar los componentes del proyecto en la CPU<br />
Tabla de símbolos .<br />
La tabla de símbolos permite adjudicar nombres simbólicos a las entradas, salidas<br />
y marcas internas. Los símbolos que se hayan asignado a dichas direcciones se pueden<br />
utilizar en los editores KOP y AWL. La primera columna de la tabla de símbolos se utiliza<br />
para destacar una fila. Las demás columnas son para el nombre simbólico, la dirección y<br />
el comentario. Tenga en cuenta las siguientes reglas al crear una tabla de símbolos:<br />
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Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
♦ Puede introducir los nombres simbólicos y las direcciones absolutas en cualquier<br />
orden<br />
♦ Puede utilizar hasta 23 caracteres en el campo del nombre simbólico.<br />
♦ Puede definir hasta un total de 1000 símbolos.<br />
♦ En la tabla de símbolos se distingue entre mayúsculas y minúsculas. Ejemplo:<br />
♦ "Bomba1" se considera diferente a "bomba1".<br />
♦ El editor de la tabla de símbolos elimina todos los espacios en blanco de los<br />
nombres simbólicos.<br />
♦ Los nombres y/o las direcciones simbólicas dobles se marcaran en cursiva de<br />
color azul, no se compilaran y no se reconocerán fuera de la tabla de símbolos.<br />
Figura 5.5. Tabla de símbolos<br />
Ejercicio 2.<br />
Conexión de un PLC en un proceso de troquelado. Realice los diagramas eléctrico e<br />
hidráulico para el proceso de troquelado<br />
Ejercicio 3.<br />
Arranque y paro motor C.A. Trifásico. Realice el diagrama eléctrico de un circuito de<br />
arranque y paro motor C.A. Trifásico. Desarrolle el diagrama de escalera y escriba la lista<br />
de instrucciones para la programación de un PLC que realice la misma función.<br />
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Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
Ejercicio 4.<br />
Temporizadores. Realice un programa para PLC que realice el control de un semáforo.<br />
Ejercicio 5.<br />
Contadores. Realice un programa para PLC que realice el conteo de dos entradas. La<br />
entrada A para incrementar y la entrada B para decrementar.<br />
Ejercicio 6.<br />
Selección de lenguaje de programación de PLC.<br />
Ejercicio 7.<br />
<strong>Automatización</strong> de un proceso<br />
Descripción: Desarrollar el programa de PLC, instalar los elementos y probar la<br />
automatización de un proceso en el cual se emplee, entre otros, el sensor opto-electrónico<br />
desarrollado en el proyecto 1. Cada profesor determinará el proceso a automatizar<br />
dependiendo de los recursos, necesidades y oportunidades existentes en ese momento.<br />
Características:<br />
El proceso a automatizar deberá tener una aplicación real en la Universidad, en una<br />
industrial, empresa de servicios o en una residencia.<br />
Tarea 4: Mapa conceptual del PLC<br />
Tarea 5: Programa para proceso de troquelado<br />
Tarea 6: Temporizadores<br />
Tarea 7: Contadores<br />
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Electricidad y Electrónica Industrial <strong>Automatización</strong> y <strong>Robótica</strong><br />
Título: Automation, production systems ans computer-integrated<br />
Manufacturing.<br />
Autor: Mikell groover.<br />
Editorial: Prentice Hall.<br />
Título:Sistemas CAD/CAM/CAM.<br />
Autor: Serie mundo electrónico.<br />
Editorial: Marcombo<br />
Bibliografía<br />
Título: Fundamentals of modern manufacturing. materials, processes and systems<br />
Autor: Mikell Groover<br />
Editorial: Prentice Hall<br />
Título: Contemporary manufacturing processes<br />
Autor: J. Barry Duvall<br />
Editorial: The Goodheart-willcox company, inc.<br />
Título: Manufacturing processes for technology<br />
Autor: William Fellers<br />
Editorial: Prentice Hall<br />
Título: La fábrica flexible<br />
Autor: Rafael Fené<br />
Editorial: Mar combo<br />
Título: <strong>Automatización</strong> neumática y electro-neumática<br />
Autor: S. Millán<br />
Editorial: Alfa omega / Mar combo<br />
Título: Las máquinas herramienta con control numérico<br />
Autor: l. Arriaga<br />
Editorial: IPN<br />
Título: Sistemas de control secuencial<br />
Autor:F.J. Cembranos<br />
Editorial: Paraninfo<br />
Título: <strong>Robótica</strong>. Control, detección, visión e inteligencia<br />
Autor: K.S.Fu<br />
Editorial: Mc-Graw-Hill<br />
Título: Fundamentos de robótica<br />
Autor: A. Barrientos<br />
Editorial: Mc-Graw-Hill<br />
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