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1. Datos Generales de la asignatura Nombre de la asignatura: Clave de la asignatura: SATCA^1 : Carrera: **Automatización Industrial RMD- 2105 3 - 2 - 5 Ingeniería Mecatrónica
- Presentación Caracterización de la asignatura** Esta asignatura aporta al perfil del Ingeniero Mecatrónico la capacidad de: Diseñar, analizar y construir equipos y/o sistemas automatizados para la solución de problemas en el entorno profesional; aplicando normas, técnicas y estándares nacionales e internacionales. Crear, innovar y transferir tecnología aplicando métodos y procedimientos en proyectos Mecatrónicos; tomando en cuenta el desarrollo sustentable del entorno. Desarrollar y administrar proyectos de investigación y/o desarrollo tecnológico. Desarrollar aplicaciones e interfaces gráficas en un lenguaje de programación de alto nivel para la solución de problemas relacionados con las diferentes disciplinas en el área. Esta asignatura ofrece las herramientas necesarias para realizar programación avanzada de Controladores Lógicos Programables, monitoreo de información a través de paneles de visualización, diseño, manufactura de piezas y planos en tercera dimensión. La materia está integrada en el último tercio de la carrera, ya que requiere conocimientos específicos aportados por otras materias, además de las competencias adquiridas dentro de la misma tales como el uso de herramientas matemáticas, computacionales y métodos experimentales para resolver problemas relacionados con la automatización de procesos industriales en su desempeño profesional, que serán de utilidad para diseñar, proyectar, identificar y operar elementos de trabajo y control que intervienen, en un sistema de automatización. (^1) Sistema de Asignación y Transferencia de Créditos Académicos
Intención didáctica El contenido de esta materia está organizado en seis temas, el primero de ellos abarca el contexto introductorio de la automatización, la evolución histórica, los análisis esquemáticos de la disciplina de la ingeniería, la interacción de los componentes básicos, que analizan algunos ejemplos y aplicaciones de instalaciones automatizadas. En el segundo tema se abordan los sistemas de control de manufactura, sus definiciones y clasificaciones, características de utilidad y aplicación, se analizan las aplicaciones de los lenguajes de programación y sus interacciones con entornos neumáticos e hidráulicos. En el tercer tema se analizan los diversos controles eléctricos en lógica programable, lógica cableada. Simbologías, nomenclaturas de normas de control eléctrico y diagramados estandarizados. En el cuarto tema se definen las características generales de los Controladores Lógicos Programables (PLC), los tipos de Entradas / Salidas y los métodos de programación de estos, así como las diversas aplicaciones en circuitos hidráulicos y neumáticos. Para el tema número cinco se establecen las características generales de los paneles de visualización de uso industrial, aplicaciones e implementación. Finalmente, en el último tema se guía en el desarrollo de un proyecto de automatización, desde la selección, justificación, simulación, puesta en marcha, etc. El enfoque sugerido para la materia requiere que las actividades prácticas promuevan el desarrollo de habilidades para la experimentación, tales como: el armado de circuitos básicos, la interacción entre los mismos y la solución de problemas de automatización utilizando el análisis de los diversos métodos de solución de los circuitos presentados. En las actividades prácticas sugeridas, es conveniente que el profesor busque sólo guiar a sus alumnos para que ellos hagan la elección de los diversos elementos de control y mando, para que, consecuentemente aprendan a planificar. En el transcurso de las actividades programadas es muy importante que el estudiante aprenda a valorar las actividades que lleva a cabo y entienda que está construyendo su hacer futuro y en consecuencia actúe de una manera profesional; de igual manera, aprecie la importancia del conocimiento y los hábitos de trabajo; desarrolle la precisión y la curiosidad, la puntualidad, el entusiasmo y el interés, la tenacidad, la flexibilidad y la autonomía.
6. Temario No. Temas Subtemas 1. Introducción a la automatización industrial 1.1 Evolución histórica de automatismos. 1.2 Esquema básico de automatismos. 1.3 Componentes básicos: sensores e instrumentos, actuadores, controladores, interfase hombre máquina, interfase con otros procesos. 1. 4 Control de fabricación y control de procesos. 1. 5 El concepto CIM. 1. 6 Arquitectura de sistemas de automatización industrial. 1. 7 Ejemplos de instalaciones automatizadas. 1. 8 Norma IEC para autómatas programables. 2. Control de sistemas de manufactura 2.1 PLC. Definición y clasificación. 2.2 Comparación con circuitos de comando eléctricos. 2.3 Interfase de entradas salida. 2.4 Memoria. Especificación y selección. 2.5 Utilización en sistemas secuenciales y combinatorios. 2.6 Lenguajes de descripción normalizados. 2.6.1 Escalera. 2.6.2 Gráfico secuencial. 2.6.3 Lógico. 2.6.4 Textual. 2.7 Tecnologías utilizadas en automatismos. 2.7.1 Neumática. 2.7.2 Hidráulica. 2.7.3 Circuitos lógicos. 2.7.4 Control digital y redes. 2.8 Clasificación de aplicaciones de control industrial. 2.9 Control numérico.
- Control Eléctrico 3.1 Relevadores, contactores y arrancadores. 3.2 Otros elementos de control eléctrico: botones, lámparas, permisivos, señalización. 3.3 Simbología y dispositivos con Normas en el control eléctrico (NEMA e IEC). 3.4 Otros tipos de relevadores. 3.4.1 Relevadores de Tiempo (Timers). 3.4.2 Relevadores de sobrecarga. 3.5 Diagramas de escalera. 3.6 Lógica Cableada. 3.7 Diagramas de tiempo.
- Hardware y Software de los Controladores Lógicos Programables (PLC) 4.1 Conceptos generales de los Controladores Lógicos Programables. 4.2 Aplicaciones de los PLC´s. 4.3 Clasificación de los PLC´s. 4.4 Componentes de un PLC. 4.4.1 Memoria. 4.4.2 CPU. 4.4.3 Unidades de E/S. 4.5 Conexionado externo de los elementos de E/S. 4.6 Tipos de entradas y salidas del PLC. 4.7 Dispositivos de programación. 4.8 Lenguajes Nativos del de PLC. 4.9 Lógica Programada (Programación Básica). 4.9.1 Programación de entradas y de salidas. 4.9.2 Temporizadores. 4.9.3 Contadores. 4.9.4 Opciones adicionales a la programación (tabla de estados, trabajo ON-LINE, tabla de símbolos, forzado de señales) 4.10 Ejemplos de programación aplicados a casos reales.
7. Actividades de aprendizaje Tema 1. Introducción a la automatización industrial Competencias Actividades de aprendizaje Específica(s): Identificar y analizar los diferentes sistemas autómatas industriales. Genéricas:
- Capacidad de análisis y síntesis.
- Habilidades para buscar y analizar información proveniente de diferentes fuentes de información.
- Trabajo en equipo.
- Desarrollará en forma individual y grupal conceptos generales de la automatización industrial.
- Discutirá la función de la automatización industrial. Tema 2. Control de sistemas de manufactura Competencias Actividades de aprendizaje Específica(s): Diseñar y aplicar los sistemas de control de manufactura. Genéricas:
- Capacidad de análisis y síntesis.
- Habilidades para buscar y analizar información proveniente de diferentes fuentes de información.
- Trabajo en equipo.
- Analizará y comprenderá el funcionamiento de autómatas secuenciales y combinacionales.
- Se recomienda realizar prácticas de autómatas combinacionales y secuenciales.
- Realizar un proyector integrador. Tema 3. Control Eléctrico Competencias Actividades de aprendizaje Específica(s): Aprender a conectar y operar los distintos sensores, actuadores, maquinas eléctricas, sistemas neumáticos e hidráulicos, así como redes industriales.
- Conocer las funciones y operación de los sistemas integrales de control
- Se recomienda realizar diagramas de control y conexionados físicos.
Genéricas:
- Capacidad de análisis y síntesis.
- Habilidades para buscar y analizar información proveniente de diferentes fuentes de información.
- Trabajo en equipo.
- Se recomienda realizar una visita industrial. Tema 4. Hardware y Software de los Controladores Lógicos Programables (PLC) Competencias Actividades de aprendizaje Específica(s): Identificar y aplicar el control de PLC´s en sistemas autómatas industriales. Genéricas:
- Capacidad de análisis y síntesis.
- Habilidades para buscar y analizar información proveniente de diferentes fuentes de información.
- Trabajo en equipo.
- Realizara integración de programación.
- Realizar prácticas utilizando los controladores y periféricos.
- Aplicara los conocimientos en un proyecto integrador. Tema 5. Paneles de visualización Competencias Actividades de aprendizaje Específica(s): Aprender a comunicar distintos dispositivos aplicando un PLC e interconectándolo con interfaces de visualización. Genéricas:
- Capacidad de análisis y síntesis.
- Habilidades para buscar y analizar información proveniente de diferentes fuentes de información.
- Trabajo en equipo.
- Determinar la forma de conexión de elementos de visualización.
- Conocer las medidas de seguridad que deben seguirse en la conexión de controladores lógicos programables, así como su conexión con otros equipos.
- Realizar una INTERFACE de operación y monitoreo.
- Realizar una interface: Profibus DP Ethernet, ASI, Interfaz, grafico, reportes y monitoreo.
9. Proyecto de asignatura El objetivo del proyecto que planteé el docente que imparta esta asignatura, es demostrar el desarrollo y alcance de la(s) competencia(s) de la asignatura, considerando las siguientes fases: - Fundamentación: marco referencial (teórico, conceptual, contextual, legal) en el cual se fundamenta el proyecto de acuerdo con un diagnóstico realizado, mismo que permite a los estudiantes lograr la comprensión de la realidad o situación objeto de estudio para definir un proceso de intervención o hacer el diseño de un modelo. - Planeación: con base en el diagnóstico en esta fase se realiza el diseño del proyecto por parte de los estudiantes con asesoría del docente; implica planificar un proceso: de intervención empresarial, social o comunitario, el diseño de un modelo, entre otros, según el tipo de proyecto, las actividades a realizar los recursos requeridos y el cronograma de trabajo. - Ejecución: consiste en el desarrollo de la planeación del proyecto realizada por parte de los estudiantes con asesoría del docente, es decir en la intervención (social, empresarial), o construcción del modelo propuesto según el tipo de proyecto, es la fase de mayor duración que implica el desempeño de las competencias genéricas y especificas a desarrollar. - Evaluación: es la fase final que aplica un juicio de valor en el contexto laboral-profesión, social e investigativo, ésta se debe realizar a través del reconocimiento de logros y aspectos a mejorar se estará promoviendo el concepto de “evaluación para la mejora continua”, la metacognición, el desarrollo del pensamiento crítico y reflexivo en los estudiantes.
10. Evaluación por competencias Instrumentos.
• Evaluación teórica.
• Proyecto de diseño de circuitos básicos neumáticos, circuitos combinatorios, circuitos
secuenciales.
• Reportes de prácticas con PLC, conexión de los circuitos combinatorios, conexión de los
circuitos secuenciales.
• Puntualidad.
• Responsabilidad.
• Trabajo en equipo.
• Limpieza.
• Seguridad en el manejo de dispositivos y equipo. Proyecto final de la materia.
Herramientas
• Listas de cotejo.
• Rúbricas.
• Matrices de valoración.
• Guías de observación.
11. Fuentes de información
1. Balcells, J. y Romeral, J. L. (1997). Autómatas programables (1a ed.) España:
Marcombo.
2. Broadbent, S., Bonner, D. (1992) Neumática (1a ed.) USA: Festo Didactic
3. Cembranos N. F. J. (2008) Automatismos eléctricos, neumáticos e hidráulicos (5a ed.) Thomson
Paraninfo
4. Deppert, W., y Stoll, K. (2005) Dispositivos Neumáticos (2a ed.) México: Alfaomega.
5. Harper, E. (2004) El ABC de la instrumentación en el control de procesos industriales (1a ed.)
México: Limusa.
6. Millán, S. (1996) Automatización neumática y electro neumática. (1a ed.) México: Norgren.
7. Ocker, T., y Zimmermann, A. (1997) Hidráulica: Libro de trabajo (1a ed.) USA: FESTO Didactic.
8. Rouff, H. (1993). Electroneumática: sistema para enseñanza de la técnica de mando (1a ed.)
PAIS: Festo Didactic
9. Saenz C., J., Gil G., A., Sescun G., A., Redondo C., E., Martín V., F. J., Perezgagua L., M.,
García L., L. A., y Santamaría H., G. (1994) Instalación y mantenimiento electromecánico de maquinaria y conducción de líneas (1a ed.) España: Delibros,
10. S. A. 10. Schrader, B., Merckle, D. (1992). Hidráulica (1a ed.) USA: Festo Didactic.
