TECNOLOGIA DE CONTROL I ROBÒTICA

QUÈ ÉS LA TECNOLOGIA DE QUÈ ÉS LA TECNOLOGIA DE CONTROL?CONTROL?

És la part de la tecnologia que permet auomatitzar processos i màquines.

Exemples:-portes automàtiques d’un centre comercial, que detecten la presència d’una persona.-calefaccions i condicionadors d’aire que mantenen una temperatura programada.-fanals d’i·luminació dels carrers, que s’encenen automàticament quan es fa fosc.-Control del nivell d’un dipòsit.-...

Classificació dels Sistemes de controlClassificació dels Sistemes de control

SISTEMES BIOLÒGICS SISTEMES BIOLÒGICS O NATURALSO NATURALS

SISTEMES MIXTOSSISTEMES MIXTOS

SISTEMES AUTOMÀTICSSISTEMES AUTOMÀTICS

No han estat dissenyats per cap persona sinó que la mateixa naturalesa n’és l’encarregada.

Exemple: Control de la temperatura del cos humà. Quan fa molta calor, el cos genera suor, que s’evapora i el refreda.

El sistema no funcionaria sense la intervenció humana.

Exemple: Control del cabal d’aigua que surt d’una aixeta, control de la velocitat del cotxe, ...

El sistema funcionaria sense la intervenció de l’home.

Exemple: Control de la temperatura d’una habitació, funcionament del llum temporitzat d’una escala, ...

Tenen per objectiu aconseguir que una màquina o un procés realitzi les seves funcions reduint al mínim la intervenció humana, tant física com mental.

Dins els sistemes Dins els sistemes

automàtics, hi ha dos automàtics, hi ha dos

tipus de control:tipus de control:

SISTEMES DE

CONTROL DE LLAÇ LLAÇ OBERTOBERT

SISTEMES DE

CONTROL DE LLAÇ LLAÇ TANCATTANCAT

SISTEMES AUTOMÀTICSSISTEMES AUTOMÀTICS

Sistemes de control DE Sistemes de control DE LLAÇ OBERTLLAÇ OBERTEl control de llaç obert es caracteritza perquè, un cop activat, executa el procés durant un temps prefixat, independentment del resultat final.

És a dir, NO se supervisa el resultat final!

Operari: -consignes -ordres

Dispositiu de control Actuadors

ProcésEntrada de matèria o energia Sortida

EXEMPLESEXEMPLES

Operari Dispositiu de control Actuadors


EXEMPLE 1: LLUM TEMPORITZAT D’UNA ESCALA

Una persona activa el sistema de control, tot prement l’interruptor.

Els sistema de control, quan és activat, controlarà que el llum estigui obert un cert temps (el temps programat en el temporitzador).

El sistema NO verifica si la persona ha arribat o no a la seva destinació.



EXEMPLE 2: RENTADORA

Una persona activa el sistema de control, tot prement la tecla ON.

Els sistema de control, quan és activat, seguirà un programa de rentat i, per tant, executarà els passos un darrere l’altre fins aturar-se (el motor fa girar el tambor, la resistència escalfa l’aigua, l’arbre de lleves seqüencia tot el programa,...).

El sistema NO verifica si la roba ha quedat neta o no.



EXEMPLE 3: ESCALFAR UNA HABITACIÓ AMB UNA ESTUFA


Els sistema de control, quan és activat, posarà en marxa l’aparell (la resistència escalfarà l’habitació).

El sistema NO verifica si hi ha alguna finestra oberta. Tampoc s’atura si l’habitació està molt calenta.

Sistemes de control DE Sistemes de control DE LLAÇ tancatLLAÇ tancatEn el control de llaç tancat, un cop donada l’ordre per iniciar el procés, el resultat de sortida és analitzat i, si no compleix una determinada consigna, el dispositiu de control n’és informat i procedeix a corregir l’error fins assolir allò que estableix la consigna.

És a dir, SÍ se supervisa el resultat final i es compara contínuament amb el valor que es desitja obtenir!

Operari: -consignes -ordres

Dispositiu de control Actuadors


EXEMPLESEXEMPLES SENSORSSENSORS



EXEMPLE 4: SISTEMA DE CALEFACCIÓ D’UN HABITATGE


Els sistema de control, en aquest cas el termostat, comprovarà en tot moment la temperatura actual amb la desitjada (mitjançant sensors).

Si la temperatura actual és inferior a la desitjada, s’activarà la generació de calor.

SENSORSSENSORSLa temperatura és la magnitud a regular, i la consigna, la temperatura desitjada.



EXEMPLE 5: CISTERNA DEL VÀTER

Una persona tira la cadena.

Els sistema de control, en aquest cas una vàlvula amb flotador, comprovarà en tot moment el nivell de l’aigua.

Si el dipòsit no està ple, es deixarà entrar aigua.

SENSORSSENSORSEl nivell d’aigua és la magnitud a controlar i el dipòsit ple és el valor de la consigna.

Components d’un automatismeComponents d’un automatismeÉs l’element que -activa i desactiva els dispositius externs

-permet introduir i modificar la consigna-acciona els actuadors-recull la informació dels sensors

Són els elements que fan l’acció sobre el procés. Aquests elements poden provocar accions com ara:

-canvi de temperatura-canvis de moviment-variacions de velocitat-variacions de cabal

Són els dispositius que prenen dades de la situació del procés i les transmeten al controlador.

La seva sensibilitat i precisió són importantíssimes per a un funcionament acurat del control.

CONTROLADOR:

ACTUADORS:

SENSORS:

Normalment, els controladors són circuits electrònics o, fins i tot, ordinadors.

Els controladors disposen d’elements ...

1. per a l’activació i desactivació del circuit.

2. per a l’emmagatzematge de la seqüència d’operacions en el procés.

3. per a la introducció i modificació de la consigna.

4. per a l’activació dels actuadors.

5. per a la recollida d’informació dels sensors.

6. de presentació d’informació.

CONTROLADOR:

L’ordinador com a element de controlL’ordinador com a element de control

Actualment, molts processos industrials estan regulats i controlats per ordinadors.

A les pantalles podem veure, com es troba el procés de producció a temps real. És el que s’anomena SCADA.

L’ordinador com a element de controlL’ordinador com a element de control

EXEMPLE 1 EXEMPLE 2

EXEMPLE 3

EXEMPLE 1 2. Amb aquest programa informàtic podem seqüenciar tot el procés de la fàbrica.

6. Amb la pantalla, tenim informació en tot moment de la quantitat de producte que

hi ha a cada dipòsit. (gràcies a la informació dels

sensors)

4.Els actuadors es poden activar o parar en qualsevol moment.

3. Podem modificar en tot moment la consigna.

1.El procés es pot activar o parar en qualsevol moment.

EXEMPLE 2

1.El procés es pot activar o parar en qualsevol moment.

2. Amb aquest programa informàtic podem seqüenciar tot el procés de paletització.

3. Podem modificar en tot moment la consigna per a cadascuna de les grues.

4.Els actuadors es poden activar o parar en qualsevol moment. 6. Amb la pantalla, tenim

informació en tot moment de la quantitat de producte que

hi ha apilat. (gràcies a la informació dels sensors)

Són els elements que fan un treball o una acció sobre el procés: motors, cilindres, resistències, bombetes,...

Els actuadors, poden classificar-se de la següent manera:

PREACTUADORS ELÈCTRICSPREACTUADORS ELÈCTRICS

ACTUADORS:

ACTUADORS ELÈCTRICSACTUADORS ELÈCTRICS

PREACTUADORS PNEUMÀTICS I HIDRÀULICSPREACTUADORS PNEUMÀTICS I HIDRÀULICS

ACTUADORS PNEUMÀTICS I HIDRÀULICSACTUADORS PNEUMÀTICS I HIDRÀULICS

El preactuador elèctric més utilitzat és el RELÉ.

El seu funcionament es basa en els electroimants.


Quan un corrent elèctric circula per un conductor, al seu voltant es crea un camp magnètic.

Aquí es mostra un fil conductor pel qual hi circula corrent elèctric en el sentit de la fletxa.

Al voltant del fil on circula corrent es crea un camp magnètic (B).

Per saber la direcció del camp magnètic utilitzem la regla de la mà dreta.

La forma del camp magnètic és de cercles concèntrics al fil elèctric.


Si, amb el conductor fem una bobina, la forma del camp magnètic serà la següent:

I si, al centre de la bobina hi col·loquem un material ferromagnètic, ja tindrem un electroimant (molt més potent que sense el material).

http://www.youtube.com/watch?v=U_QLKyvlkTs

http://www.youtube.com/watch?v=8Yys0yubmE4


Ara que ja sabem com actuen els electroimants, anem a veure com funciona un RELÉ.

http://www.xtec.cat/~ccapell/rele/rele.htm


Un altre preactuador és el CONTACTOR.

Es tracta d’un dispositiu format per una part fixa de material ferromagnètic sobre la qual hi ha enrotllada una bobina.

Quan es fa passar corrent a través de la bobina, es converteix en un electroimant, atraient la part mòbil que duu associats una sèrie de contactes.

Quan cessa el corrent, una molla fa retornar la part mòbil a la posició inicial.

PART FIXAPART MÒBIL

CONTACTE NO (Normalment Obert)

CONTACTE NT (Normalment Tancat)

MOLLA

1. MOTORS DE CORRENT CONTINU

ACTUADORS ELÈCTRICSACTUADORS ELÈCTRICS

2. MOTORS DE CORRENT ALTERN

ACTUADORS ELÈCTRICS: MOTORS DE CCACTUADORS ELÈCTRICS: MOTORS DE CC

Parts del motor:

MOTORROTOR: part que gira

ESTÀTOR: part fixa Format per un imant de dos pols, un nord i un sud.

Format per unes espires.


Principi de funcionament:• Si per un conductor hi circula corrent elèctric, es crea un camp magnètic al seu voltant.

Imaginem que a aquest fil li donem la forma d’una espira.

• El corrent que arriba a les espires del rotor prové del contacte amb les “delgas”.

• Aquestes espires es troben a l’interior d’un camp magnètic (l’estàtor).


Aplicacions:Màquines de tracció, com els trens i els tramvies, màquines eina, com els taladres, compressors,...

• Quan un fil conductor pel qual hi circula corrent es troba a l’interior d’un camp magnètic, el fil experimenta una força que el fa moure. En el cas de l’espira, la fa rodar.

Principi de funcionament:

CLICA!

ACTUADORS ELÈCTRICS: MOTORS DE CAACTUADORS ELÈCTRICS: MOTORS DE CA

Parts del motor:

MOTOR

ROTOR: part que gira

ESTÀTOR: part fixa Format per tres bobines desfasades 120º.

Pot ser bobinat (amb 3 bobines desfasdes 120º)

o en curtcircuit (barres conductores envoltades per xapes i amb 2 anells en els extrems) .


Principi de funcionament• Imaginem que tenim tres conductors i, cadascun d’ells l’enrotllem

formant una bobina i una altra bobina.

• Si els tres conductors els connectem a un sistema trifàsic (fases R, S,T), tindrem un camp magnètic rotatori a l’estàtor.

Aplicacions:Bombes, compressors, eines portàtils, i, en general, motors industrials.

• Si el rotor està format per un electroimant, aquest s’orientarà seguint el sentit de gir del camp magnètic de l’estàtor.

Principi de funcionament:


El preactuadors pneumàtics i hidràulics són les vàlvules.

Tot seguit es mostren els diferents tipus de vàlvules de regulació que existeixen:

PREACTUADORS PNEUMÀTICS I HIDRÀULICSPREACTUADORS PNEUMÀTICS I HIDRÀULICS

VÀLVULA 3/2VÀLVULA 2/2VÀLVULA 5/2VÀLVULA 5/3VÀLVULA 4/2

S’anomena així perquè té tres orificis i dues posicions:

LA VÀLVULA 3/2LA VÀLVULA 3/2

Aquesta vàlvula s’utilitza en polsadors, pedals, finals de cursa, ...

LA VÀLVULA 2/2LA VÀLVULA 2/2S’anomena així perquè té dos orificis i dues posicions:

Aquesta vàlvula s’utilitza per aturar el pistó en un punt concret del seu recorregut.

LA VÀLVULA 5/2LA VÀLVULA 5/2S’anomena així perquè té cinc orificis i dues posicions:

Aquesta vàlvula s’utilitza a l’hora d’alimentar els cilindres de doble efecte.

LA VÀLVULA 5/3LA VÀLVULA 5/3S’anomena així perquè té cinc orificis i tres posicions:

Aquesta vàlvula té les mateixes utilitats que les vàlvules 5/2.

L’única diferència és que té una posició intermitja en la que el cilindre quedarà aturat.

LA VÀLVULA 4/2LA VÀLVULA 4/2S’anomena així perquè té quatre orificis i dues posicions:

Aquesta vàlvula té les mateixes utilitats que les vàlvules 5/2.

S’utilitza a l’hora d’alimentar els cilindres de doble efecte.

ACTUADORS PNEUMÀTICS I HIDRÀULICSACTUADORS PNEUMÀTICS I HIDRÀULICS

4. LES PINCES PNEUMÀTIQUES

2. ELS ACTUADORS DE GIR

1. ELS CILINDRES

3. ELS MOTORS PNEUMÀTICS

CILINDRES DE SIMPLE EFECTE

CILINDRES DE DOBLE EFECTE

La seva funció és la de transformar l’energia de l’aire o l’oli comprimit en moviment rectilini.

N’hi ha de dos tipus:

1. ELS CILINDRES

CILINDRES DE SIMPLE EFECTECILINDRES DE SIMPLE EFECTE•L’aire entra i surt pel mateix orifici.

•Per tant, la força duta a terme per aquests cilindres és en un únic sentit.

•El moviment en sentit contrari es fa per una molla.

CILINDRES DE DOBLE EFECTECILINDRES DE DOBLE EFECTE•L’aire entra i surt per dos orificis diferents.

•Per tant, la força es en els dos sentits.

•El moviment en sentit contrari també el fa l’aire.

La seva funció és la de transformar l’energia de l’aire o l’oli comprimit en moviment giratori.

2. ELS ACTUADORS DE GIR

•L’aire entra i surt per dos orificis diferents.

•Per tant, la força es en els dos sentits.

•El moviment resultant és un gir.

3. ELS MOTORS PNEUMÀTICS

Transformen l’energia pneumàtica o hidràulica en energia mecànica de rotació.

Aquests tipus de motors, respecte els elèctrics, són insensibles al calor, la pols, la humitat i són una bona solució en ambients explosius. Però tenen un major cost energètic.

MOTOR D’ENGRANATGE Un dels engranatges està connectat a l’eix del motor. L’altre, transmet el moviment a un altre eix.

MOTOR DE PALETES El fluïd fa girar les paletes, que estan unides a un eix.

4. LES PINCES PNEUMÀTIQUES

Són útils per subjectar peces i, posteriorment, traslladar-les.

Poden ser de 2 o 3 dits.

Quan la pressió de l’aire fa avançar l’èmbol, els dits de les pinces estanquen fins a completar el seu recorregut. En disminuir la pressió, les pinces s’obren.

http://www.youtube.com/watch?v=jooTI-i1WMY

Són els elements que efectuen mesures de diferents magnituds. La seva informació serà enviada al dispositiu de control.

De sensors n’hi ha de molts tipus. Tot seguit es presenten els més representatius:

SENSORS DE POSICIÓ I PROXIMITATSENSORS DE POSICIÓ I PROXIMITAT

SENSORS:

SENSORS DE VELOCITATSENSORS DE VELOCITAT

SENSORS DE TEMPERATURASENSORS DE TEMPERATURA

SENSORS DE PRESSIÓ O EXTENSIÓ O FORÇASENSORS DE PRESSIÓ O EXTENSIÓ O FORÇA

SENSORS DE NIVELLSENSORS DE NIVELL

SENSORS DE POSICIÓ I PROXIMITATSENSORS DE POSICIÓ I PROXIMITAT

FINALS DE CARRERA

DETECTORS INDUCTIUS

SENSORS CAPACITATIUS

SENSORS RESISTIUS

SENSORS ULTRASÒNICS

SENSORS FOTOELÈCTRICS

FINALS DE CARRERASón com interruptors accionats per una palanca. Tanquen i obren un circuit quan s’activa o no la palanca.

DETECTORS INDUCTIUSTenen un imant permanent que crea un camp magnètic fix. Quan s’acosta un objecte metàl·lic, aquest modifica el camp magnètic, i aquesta variació és captada por una segona bobina, sobre la que s’indueix un corrent.

Quan s’apropa l’objecte metàl·lic, el camp magnètic cavia de forma i ho detecta la segona bobina.

DETECTORS CAPACITATIUSQuan l’objecte a detectar no influeix en el camp magnètic, s’utilitza uns altres detectors. En aquest cas, estan formats per un condensador, i la detecció es basa en la variació de la superfície enfrontada de les armadures (com en els sintonitzadors de ràdio), la separació entre elles (como en alguns teclats de claculadores) o fins i tot canviant les propietats de l’aïllant dielèctric (com en els detectors de fum o d’humitat).

Quan vessa la canonada, el dielèctric deixa de ser l’aire i passa a ser el líquid.

DETECTORS RESISTIUSConsten d’un potenciòmetre que varia la seva resistència en funció de la posició del seu cursor, mogut pel gir d’una roda dentada o d’una palanca.

Aquests sensors són els que s’usen quan es vol conèixer la posició exacta d’un objecte, com en el cas d’antenes orientables, o per medir el nivell en els dipòsits de combustible dels cotxes.

En funció de la posició de la palanca, la resistència és més llarga o més curta.

SENSORS ULTRASÒNICSAquests sensors emeten ultrasons que reboten i són captats pel receptor.

Amb la presència d’un objecte, el feix rebota al cap de menys temps.

S’utilitzen en les portes de vidre automàtiques, en les alarmes de presència, en els mesuradors de nivell de dipòsits,...

En funció de si hi ha o no objecte, els ultrasons rebotaran o no.

SENSORS FOTOELÈCTRICSAquests sensors consten d’un emissor i d’un receptor en el mateix cos, i el reflex del feix de llum o d’infraroig es fa mitjançant un objecte catadiòptric.

El temps que triga el feix a ser detectat és menor si un objecte s’interposa entre el catadiòptric i el sensor.

TECNOLOGIA DE CONTROL I ROBÒTICA

Documents