Funciones básicas, características y arquitectura de los sistemas automatizados (página 2)

Fuentes de ahorro con automatización – 2 6. Creación de oportunidades para realizar nuevos tipos de investigaciones experimentales y de ahí encontrar la solución óptima de los problemas formulados: Uso de tecnologías altamente desarrolladas (High Tech); Máquina e instrumentos con parámetros de alto nivel tecnológico; Calidad elevada y materiales baratos etc.; 7. Elevada fiabilidad, y confianza para tiempos mínimos; 8. Flexibilidad estructural, adaptabilidad para tiempos cortos y menor coste; 9. Elevado grado de capacidad informativa (reducción adicional del tiempo); 10. Automatización de todas las labores-intensivas de los procesos;

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Etapas de desarrollo de AS – 1 1) Falta de aparatos automáticos y manuales para la adquisición de los datos principales (PD). Procesamiento de los datos por medio de aparatos de cálculo semi-automáticos (aritnómetros, calculadoras, etc.) 2) Uso de aparatos de registro y regulación automáticos, artefactos automáticos para realizar mediciones indirectas. Procesamiento por medias y aparatos de cálculo semi-automáticos. 3) Empleo de sistemas con control centralizado. Procesamiento de datos por medio de aparatos de computación programables – ordenadores, trabajando bajo modos sin conexión física directa con el equipo experimental (off-line) y con cierta conexión (on-line).

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Etapas de desarrollo de AS – 2 4) Utilización de: convertidores de analógico a digital (ADC) para datos de tipo analógico (multicanal), sistemas de medida de información (IMS) con CS embebidos CS (sistemas de computadores), automatizacion compleja para complejos indirectos y medidas combinadas, automatización del diseño gráfico y representación de los resultados de salida con diagramas, impresoras, etc. 5) Uso de redes de ordenadores miniaturizadas, embebidas y con PC, desarrollo de sistemas para logística, amplio uso de lo siguientes principios de técnicas cibernéticas: Auto-regulación, auto-organización, auto-perfección y: Compresión automática de los datos, Acumulación y sistematización de las bases de datos Sistemas de cálculo y bases de datos distribuidas para una mayor fiabilidad. Comunicación simplificada con ordenadores. 15

Medios de automatización Hoy en día, se utilizan para automatización principalmente métodos de control numérico y, específicamente, métodos de control por computación. Además, han ido apareciendo conceptos, tales como CAD (Diseño de Ordenadores Asistido), CAM (Manufactura gracias a los ordenadores) y, en general, Tecnologías asistidas con Ordenadores (CAx). A continuación se presentan los principales modos de automatización: ANN – Sistemas Neuronales Artificiales DCS – Sistemas de Control Distribuido HMI – Interfaz hombre – máquina SCADA – Control de supervisión y Adquisición de Datos PLC – Controladores Logísticos Programable PAC – Controladores Programables Automáticos Robótica.

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Funciones básicas de la AS 1. Señales de medida procedentes de los convertidores iniciales (sensores, calibradores) y su correspondiente conversión. 2. Adquisición, transmisión e introducción de los datos al sistema de ordenadores. 3.  Procesamiento inicial de los datos. 4.  Visualización de los datos en tablas, gráficos, histogramas. 5.  Agrupamiento de los datos (por codificación, embalaje y otros algoritmos). 6. Salida, acumulación y mantenimiento de las bases de datos (DB). 7. Regulación automática de parámetros (temperatura, presión, composición gaseosa, etc.). 8. Programación y lógica de control de tanto los objetos investigados, como de la condiciones ambientales con el propósito de modelar físicamente el modo de investigación proporcionado. 17

Indicaciones para el desarrollo de AS Acciones rápidas y una productividad elevada; Mejora de la precisión; Elevada fiabilidad y confianza; Elaboración de algoritmos de operación del equipamiento y de la proteccion matemática del CS empleado; Creación de nuevas medidas, convirtiendo y multiplexando equipamientos basados en los nuevos principios de calidad elevada; Elaboracion de la arquitectura con el propósitio de asegurar una máxima flexibilidad estructural del AS.

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Parámetros Basicos a partir de los AS – 1. Productividad Estructura Tasa ejecución: ·       Multiplexores de señales analógicas:   transmisión 100-1000 posiciones/sec;   semiconductores (MOS) 104-105 posiciones/sec; ·       amplificadores de medición (0-100mV) 100-400 conversiones/sec; ·        ADC 104-106 conversiones/sec; ·        voltímetros digitales 102-103medidas/sec; ·        matrices de impresión 80-260 símbolos.(2-3ppm); ·        impresoras láser 20-25 ppm.; ·        modems 56 Kbit/s; ·        líneas de alta velocidad ?1 ? ?3 1.54 – 44.18 Mbit/s; ·        conexiones rápidas de Ethernet btw CS ? 100 Mbit/s; ·        tasa de cambio entre CPU y RAM ? 2 Gbit/s. 19

Aumento de la productividad y reducción de la información redundante – métodos Reemplazamiento de instrumentos lentos por otros más rápidos; Utilización a la par de instrumentos lentos con el uso consecutivo de elementos rápidos; Desarrollo de algoritmos optimos de ejecución; Seleción estricta de la información útil; Procesamiento preliminar y extracción de la informacion; 20

Aumento en la productividad…(2) Reducción racional de la precisión a expensas de aumentar las acciones rápidas; Uso de aparatos con buffer de tipo acumulativo; Uso de procesadores locales junto con instrumentos lentos; Incremento en la productividad de operadores humanos a través de: Dialogo óptimo; funciones simplificadas; limitación de la información redundante. 21

Métodos organizativos utilizados para aumentar la productividad

Medidas organizativas para uniformizar la complejidad y carga de los AS; Reducción del tiempo de preparación; Automatización de las operaciones de ajuste, calibración, diagnostico de fallos, reparaciones etc.

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2. Eficiencia de los AS La eficiencia está caracterizada por la proporción: Tiempo útil del AS Respecto Tiempo total cuando el AS se encuentra en condiciones de trabajo (pero no siempre se trabaja) o cuando se realiza profilaxis, ajustes, etc. La carga normal de AS tiene una eficiencia igual a 0,15-0,25. En ciertos AS, muy raramente utilizados en los experimentos científicos, la eficiencia es < 0,03. El valor de la eficiencia es raramente cercano a 1 – solamente en estaciones automáticas para usos prolongados (cósmico, meteorológico), así como para la automatización de procesos tecnológicos continuos etc. 23

3. Precisión de los AS La precisión de la reproducción depende del modo proporcionado así como de la precisión en la medida de varias cantidades. Cuando tenemos medidas combinadas se resuelve tratando de obtener la misma precisión para cada una de las medias individuales. Una medición muy exacta no mejora considerablemente la precisión. Una medida inexacta (para medidas relacionadas) puede devaluar el resto de las medidas que si se han obtenido con alta precisión (efecto de introducir una cuchara con alquitrán en un bote de miel). De este modo nuestro propósito para aumentar la precision de una determinada medida sera conseguir precisión en las siguientes mediciones. Excepto los instrumentos de medida, los instrumentos de impacto también poseen una gran influencia en la precisión del control de un proceso. Se ha demostrado que la frecuencia de los errores en un control automático puede reducirse en un orden 3-4 en comparación con el control manual (http://en.wikipedia.org/wiki/Automation ).    24

4. Fiabilidad de los AS

Para una fiabilidad elevada de los AS no debe haber: Pérdidas en la precisión de los datos procedentes de mediciones y control; Distorsiones intolerables de los datos; Eliminación del objetivo de la investigación; Caer en el desuso cualquier equipamiento experimental o tecnológico. El incremento de la fiabilidad esta relacionada con la resolución de tres problemas principales: Seguridad óptima; Control óptimo de la fiabilidad; Profilaxis óptima del trabajo con AS.    25