TEMA 7: Tecnologia de control

 

1.La tecnologia de control. Objectius i evoluvió.

La tecnologia de control abasta tots els procediments i dispositius que permeten automatitzar les màquines i els processos.

Els primers aparells de funcionament automàtic es basaven en la tecnologia mecànica, com:

 

Ànec de Vaucanson                                       Teler de Jacquard                                               Regulador de Watt

 

 

 

 

 

 

 

 

Un autòmat destinat                                  L'artefacte utilitzava targetes                      És el sensor d'una cadena              

simplement a la                                          perforades per aconseguir                         mecànica de retroalimentació,

distracció.                                                    teixir la roba seguint uns patrons,             que proporciona un paràmetre

                                                                      permetent que fins i tot els usuaris           que és funció de la velocitat angular.

                                                                      més inexperts poguessin elaborar

                                                                      complexos dissenys.

 

La invenció del transistor i, sobretot, del circuit integrat, o xip, permet introduir milions de components electrònics en una àrea de silici molt petita. Els xips constitueixen l'element físic sobre el qual és possible d'introduir els algorismes de control. Els xips dles microprocessadors, que són el nucli dels ordinadors actuals i de molts controladors, tenen milions de transistors.

Un avenç molt important actualment són els autòmats programables o PLC, que són petits ordinadors capaços de controlar màquines i circuits a partir d'un programa intriduït a la seva memòria. Aquests petits ordinadors estan preparats per ser emprats en entorns industrials i actualment tenen una posició dominant en els sistemes automàtics destinats a la indústria.

 

 

   AUTÒMAT PROGRAMABLE

 

 

 

 

 

Finalment ha estat la robòtica que ha fet possible la substitució de capacitats de manipulació dels humans. És el resultat de la integració de diferents enginyeries: la mecánica, l'elèctrica, l'electrònica i la informàtica. Aquesta tecnologia està molt a prop de fer realitat una antiga aspiració amb força components mítics: l'obtenció d'una màquina capaç de fer els mateixos moviments de l'èsser humà i que el pugui substituir.

El terme robot prové del nom d'unes màquines esclaves que apareixen  a l'obra de teatre

Rossum's Universal Robots, de l'autor txec Karel Capek i que va representar l'any 1920,

moment en què es va començar a usar aquesta paraula.

 

 

 

SISTEMES DE CONTROL AUTOMÀTIC

 

 Un sistema de control automàtic té per objectiu aconseguir que una màquina o un procés realitzi les seves funcions reduint al mínim la intervenció humana, tant física com mental.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Els components bàsics d'un sistema de control són: la unitat de control, els actuadors, els sensors i els elements auxiliars per al comandament i la monitorització.

 

SISTEMES DE CONTROL DE LLAÇ OBERT

 

Un sistema de control de llaç obert no supersiva el resultat de la seva acció a la sortida del sistema. 

 

 

 

 

 

 

 

 

La rentadora és una màquina amb diferents automatismes que coordinadament han d'aconseguir de fer neta la roba. La rentadora executa un cicle de treball segons el programa de rentat que s'hagi escollit, el qual va executant seqüencialmentels diferents passos, i al final s'atura automàticament. El resultat és

que ha rentat la roba però no verifica si realment ja està neta, cosa que pot produir-se

abans d'acabar el programa, o bé pot arribar al final i estar encara bruta. 

                                     

                                       

 

 

 

 

 

 

SISTEMES DE CONTROL DE LLAÇ TANCAT

 

Els sistemes de control de llaç tancat estableixen una supervisió sobre el resultat de sortida o resultat final, actuant sobre el procés fins a obtenir el resultat desitjat.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Els components d'un automatisme.

 

Els automatismes es construeixen amb elements físics que poden implicar diferents tecnologies: -mecànica, pneumàtica, hidràulica, elèctrica, electrònica, microelectrònica-, els quals poden actuar independentment o bé combinats. De forma genèrica en un sistema de control hi ha tres parts bàsiques: el controlador, els actuadors i els sensors. Fan falta també dispositius auxiliars per interactuar amb el controlador.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

El controlador és el dispositiu del sistema que determina i executa el control del procés per al qual està preparat. Disposa dels elements per a l'activació i desactivació dels dispositius externs, per a la introducció i modificació de la consigna, per a l'accionament dels actuadors, per a la recollida d'informació dels sensors i els elements de presentació d'informació, i la lògica de control.

 

 

 

 

 

 

 

Els controladors programables cal que disposin de memòria per emmagatzemar l'agorisme de control. Aquest és el conjunt d'accions que s'han de realitzar sobre els actuadors per controlar el procés segons la informació proporcionada pels sensors i els valors prefixats per les consignes. 

• Un actuador és l'element final que fa una acció sobre el procés. Aquest element final pot provocar accions com ara increments de temperatura, canvis de moviment, variacions de velocitat o variacions de cabal. Com ja heu vist en altres unitats d'aquest llibre, els actuadors poden ser de tecnologia elèctrica, pneumàtica o hidràulica.

• Els sensors són dispositius que prenen dades de la situació del procés o de les variables de sortida i les transmeten al controlador. Els sensors, i els seus circuits associats, mesuren magnituds de variables que s'incorporen al llaç de realimentació. La seva sensibilitat i precisió són importantíssims per un funcionament acurat del control.

• Els dispositius auxiliars són elements per a la interacció entre l'operador i la màquina. Són necessaris per a l'entrada manual d'informació al controlador, per posar-lo en marxa o aturar-lo, per variar-ne les consignes, o per recuperar el control manual. També hi ha dispositius que són necessaris per recollir informació de l'estat del sistema i de l'automatisme i per indicar alarmes.

 

TECNOLOGIA DELS CONTROLADORS

 

Els sistemes automàtics amb lògica cablada són els que estan dissenyats per a una funció molt concreta. El seu circuit està realitzat amb els components que sovint fan la funció d'elements auxiliars i alhora formen el cor del controlador, incorporant la lògica del control en la forma de realitzar les connexions entre els elements. Aquests tipus d'automatismes queden molt restringits en quant a les seves possibilitats.

Els sistemes automàtics amb lògica programable tenen una gran flexibilitat ja que la lògica de funcionament resideix en un programa informàtic incorporat a la memòria del contrololador, el qual es pot modificar sense haver de canviar les connexions del circuit. Això aporta molta flexibilitat a un sistema, una gran reducció de costos i de manteniment, així com una gran reducció del volum de l'equip. També reverteix en una major seguretat i reducció d'avaries. Els controladors programables incorporen microprocessadors o microprocessadors o microcontroladors amb una unitat central, memòria, unitats d'entrades i sortides. La lògica de funcionament de l'automatisme al qual s'apliquen resideix en l'algorisme del programa emmagatzemat a la seva memòria. L'autòmat programable és un dels elements més emprats actualment en la fabricació d'automatismes.

Dispositius de sortida

Els dispositius de sortida són els actuadors, els presentadors o visualitzadors de dades, els indicadors lluminosos i els acústics. Els actuadors poden ser de diferents tecnologies: motors elèctrics, electroimants, resistències calefactores, vàlvules i cilindres pneumàtics, vàlvules i cilindres hidràulics, i altres dispositius comandats per algun d'aquests.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Dispositius d'entrada

Els dispositius d'entrada d'un automatisme els podem agrupar en dos conjunts: els elements de comandament i els sensors.

• Els elements de comandament o d'entrada d'informació de l'operador, són els interruptors, els polsadors, els commutadors, els teclats, els potenciòmetres, etc.

• Els sensors recullen informació de la màquina o del procés. Estan constituïts per materials sensibles a una dterminada magnitud i la converteixen a un altre tipus de magnitud fácilment integrable en el sistema de control. Els sensors habitualment necessiten alguns elements auxiliars per adaptar-se a l'aplicació concreta. La gamma de sensors és molt àmplia. Entre els de més aplicació industrial podem esmentar: sensors de temperatura, sensors de pressió, detectors de proximitat, detectors de presència, detectors de nivell, sensors de radiació infraroja, cèl·lules de càrrega, sensors de visió, sensors de velocitat, etc.

 

3.Aplicacions a les intal·lacions de l'habitatge.

 

Les aplicacions dels automatismes a la llar són cada vegada més presents per fer-nos la vida més còmode i confortable. El fet de que algunes accions quotidianes es puguin realitzar reduint la nostra atenció ens permet estar fent altres activitats o simplement descansant.

MANIPULADORS ALIMENTARIS

Entre els diferents electrodomèstics que ens són més familiars que tenen contacte directe amb els aliments i contenen algun sistema de control podem esmentar la torrada de pa i la fregidora

 

FORNS, RENTADORES I RENTAVAIXELLES

El forn elèctric,en essència, conté simplement unes resistències elèctriques que es poden accionar per trams, per escollir la potència i la part del forn que genera calor. Per controlar-lo disposa d'un termòstat i d'un programador de temps. Per facilitar informació del seu estat porta pilots, visualitzadors de tempertura i de temps i un avisadros acústic.