El objetivo de la asignatura es dar una visión general de las tecnologías más comunes utilizadas en la automatización y control de procesos industriales, así como de la organización jerárquica que adoptan en la industria los dispositivos empleados.



La asignatura busca un equilibrio entre los contenidos teóricos, metodológicos, tecnológicos y prácticos.

- Teóricos respecto a los fundamentos de la automatización industrial y los elementos necesarios. Se partirá de la base adquirida en la asignatura Informática impartida en el primer curso respecto a la codificación de la información y programación.

- Metodológicos en cuanto al diseño de sistemas para la automatización de sistemas de producción.

- Tecnológicos en lo relativo al estudio de elementos de instrumentación, comunicaciones industriales, sistemas de supervisión y principios de sistemas robóticos.

- Prácticos en lo relativo a las sesiones de laboratorio en las que se utilizarán Autómatas Programables y redes de comunicaciones industriales para solucionar problemas reales de automatización.

Esta asignatura desarrolla la competencia "Capacidad para diseñar sistemas de control y automatización industrial" dentro del módulo común a la rama industrial (M02R17).



En esta competencia intervienen las competencias de titulación:

- G004 (Transversal): Capacidad de resolver problemas con iniciativa, toma de decisiones, creatividad, razonamiento crítico y de comunicar y transmitir conocimientos, habilidades y destrezas en el campo de la Ingeniería en Organización Industrial.

- G006 (Específica): Capacidad para el manejo de especificaciones, reglamentos y normas de obligado cumplimiento.



Al mismo tiempo, intervienen las competencias básicas:

- MEC2: Que los estudiantes sepan aplicar sus conocimientos a su trabajo o vocación de una forma profesional y posean las competencias que suelen demostrarse por medio de la elaboración y defensa de argumentos y la resolución de problemas dentro de su área de estudio.

- MEC3: Que los estudiantes tengan la capacidad de reunir e interpretar datos relevantes (normalmente dentro de su área de estudio) para emitir juicios que incluyan una reflexión sobre temas relevantes de índole social, científica o ética.

- MEC4: Que los estudiantes puedan transmitir información, ideas, problemas y soluciones a un público tanto especializado como no especializado.

- MEC5: Que los estudiantes hayan desarrollado aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía.



Una vez finalizada la asignatura, el alumno deberá saber qué metodología seguir en el desarrollo de un proyecto de automatización, podrá elegir las tecnologías y equipos más adecuados para dicha solución, y conocerá cómo realizar la integración de todos los elementos dentro de los sistemas de producción industrial.

TEMARIO GENERAL:



Tema 01. Introducción a la automatización industrial.

Tema 02. Fundamentos de electrónica digital.

Tema 03. Autómatas programables industriales. Arquitectura hardware.

Tema 04. Autómatas programables industriales. Arquitectura software.

Tema 05. Sistemas combinacionales.

Tema 06. Sistemas secuenciales.

Tema 07. Sensores binarios y digitales.

Tema 08. Instrumentación.

Tema 09. Actuadores.

Tema 10. Comunicaciones industriales.

Tema 11. Sistemas de supervisión.



DESARROLLO DEL TEMARIO TEÓRICO:



BLOQUE 1 - AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL



Tema 1. Introducción a los Sistemas de Automatización Industrial

Bloques de un sistema de automatización. Objetivos de la automatización. Componentes de un sistema de automatización industrial. Funciones de los automatismos. Tecnologías de los automatismos. Autómatas programables industriales: historia, evolución, lenguajes de programación, aplicaciones.



Tema 2. Arquitectura de los Autómatas Programables

Unidades funcionales. Funcionamiento de un autómata programable. Componentes hardware de un PLC. Procesamiento. Familias de autómatas. Direccionamiento. Entradas y salidas.



Tema 3. Programación de los Autómatas Programables: El Estándar IEC61131

Tema 3.1 Introducción al Estándar IEC61131: Partes de la norma, IEC61131-3, elementos comunes, lenguajes de programación, diseño descendente vs. diseño ascendente.

Tema 3.2 Construcción de Bloques IEC61131-3: Estructura general, Unidades de programación, ejecución de programas, unidades de organización de programas (POU), bloques funcionales (FB), funciones (FUN), llamada a subprogramas.

Tema 3.3 Variables y Tipos de Datos: Elementos del lenguaje, literales, identificadores, significado de los tipos de datos y variables, Tipos de datos, variables.

Tema 3.4 Lenguajes de Programación: IL-Instruction List, ST-Structured Text, FBD-Function Block Diagram, LD-Ladder Diagram.

Tema 3.5 Funcionalidad PLC Estándar: Funciones Estándar (Funciones de conversión de tipos de datos, funciones numéricas, funciones aritméticas, funciones de manipulación de bits, funciones de selección y comparación, funciones de cadenas de caracteres, funciones de manipulación de datos temporales), Bloques Funcionales Estándar (biestables, detección de flanco, contadores, temporizadores).

Tema 3.6 SFC - GRAFCET: Elementos de SFC, etapas, bloques de acción, transiciones, reglas de evolución, estructura básica, niveles de representación.



BLOQUE 2 - INTEGRACIÓN DE SISTEMAS INDUSTRIALES



Tema 4. Comunicaciones Industriales

Tema 4.1 Conceptos Básicos: Adquisición de datos y control, transformación de señales analógicas, transmisión de datos, codificación, protocolos de comunicación, comunicación serie, protocolos básicos de enlace, buses de campo.

Tema 4.2 PROFIBUS: Definición y estándares, características generales, características técnicas, arquitectura de PROFIBUS, nivel físico - PHY (topología, método de transmisión), nivel de enlace - FDL (protocolo de transmisión, paso del testigo, tiempos, servicios FDL), servicios FMA1/2.

Tema 4.3 Industrial Ethernet: Soluciones en Ethernet Industrial, comunicaciones Ethernet, características técnicas (tipos de Ethernet, tipos de tramas, método de acceso al medio, problemas de Ethernet en la industria, topologías de red, componentes de bus, medios de transmisión), protocolo de Transporte, TCP ó ISO, TCP-IP (características, nivel de acceso a red, nivel de Internet, nivel de Transporte, nivel de Aplicación).

Tema 4.4 OPC: Propósito, situación, arquitectura, bases de OPC, objetos e interfases, aplicaciones OPC, arquitectura general y componentes, servidores locales y remotos, estándares OPC.



Tema 5. Sistemas de Supervisión

Objetivos. Tipos y prestaciones. Tecnologías de la supervisión de procesos. Adquisición. Registro. Representación del proceso. Detección de fallos. Herramientas de gestión del conocimiento y tomas de decisión. Interfases, SCADAs.



DESARROLLO DEL TEMARIO DE SEMINARIOS:



- Sesión 1: Fundamentos Básicos de Electrónica Digital

- Sesión 2: Estructura de Programa y Tipos de datos IEC 61131-3

- Sesión 3: Diseño SFC

- Sesión 4: PROFIBUS-DP

- Sesión 5: Industrial Ethernet

- Sesión 6: Software de Supervisión

- Sesión 7: Proyecto Final 1/2

- Sesión 8: Proyecto Final 2/2



DESARROLLO DEL TEMARIO DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO:



- Sesión 1: Entorno de programación TwinCAT de Beckhoff

- Sesión 2: Práctica de Sistemas combinacionales

- Sesión 3: Práctica de Sistemas secuenciales

- Sesión 4: Comunicaciones Industriales I - PROFIBUS-DP

- Sesión 5: Comunicaciones Industriales II - TCP/IP

- Sesión 6: Comunicaciones Industriales III - OPC

- Sesión 7: Software para Sistemas de Supervisión

- Sesión 8: Proyecto Final 1/2

- Sesión 9: Proyecto Final 2/2

En esta asignatura se utilizan diversas metodologías, dependiendo de la modalidad de enseñanza:

- Modalidad magistral: se impartirán breves exposiciones de contenido teórico por parte del docente, realizando diversas actividades individuales por parte del alumno.

- Modalidad de Seminario: se impartirán breves exposiciones teórico/prácticas por parte del docente dedicando parte del tiempo presencial a la realización de actividades individuales y en grupo.

- Modalidad de Laboratorio: Se realizarán diversos trabajos de caso en las que se pongan en práctica los contenidos desarrollados en las modalidades magistrales y seminario potenciándose tanto el trabajo autónomo como el trabajo en grupo.



Se realizará un trabajo final en grupo para la resolución de un caso de estudio que aglutinará las diferentes metodologías y tecnologías desarrolladas en las diferentes modalidades.

• Sistema de Evaluación Final
• Herramientas y porcentajes de calificación:
  • Prueba escrita a desarrollar (%): 70
  • Realización de prácticas (ejercicios, casos o problemas) (%): 5
  • Trabajos individuales (%): 10
  • Trabajos en equipo (resolución de problemas, diseño de proyectos) (%): 15

Prueba escrita: 70% (Calificación de APTO 40% de la prueba escrita)

Seminario/Laboratorio: 30% (Evaluación continua)



Aprovechamiento de Sesiones Seminario: 5% (Trabajo individual - APTO 70%)

Trabajos Laboratorio: 10% (Trabajo individual - APTO 50%)

Trabajo Final: 15% (Trabajo en grupo - APTO 50%)



La renuncia a la convocatoria ordinaria será notificada personalmente (utilizando el formato acordado al comienzo de la asignatura) al coordinador de la asignatura, con 2 semanas de antelación a la finalización del periodo lectivo en el que se imparta la asignatura.



El alumno que haya seguido la evaluación continua pero que no se haya presentado al examen final, sera calificado con un "No Presentado".

Prueba escrita: 70% (Calificación de APTO 50%)

Prueba de Laboratorio: 30% (Calificación de APTO 50%)



La renuncia a la convocatoria extraordinaria será notificada personalmente (utilizando el formato acordado al comienzo de la asignatura) al coordinador de la asignatura, con 2 semanas de antelación a la fecha de examen de la convocatoria extraordinaria de la asignatura.

Se dotará a los alumnos del material informático (software) necesario para la elaboración de los diferentes trabajos:
- Herramientas de configuración hardware de los dispositivos
- Herramientas de programación de los dispositivos
- Herramientas de configuración de comunicaciones

Bibliografía básica

Título: Autómatas Programables. Entorno y Aplicaciones

Autores: E. Mandado Pérez, J. Marcos Acevedo, C. Fernández Silva, J.I. Armesto Quiroga, S. Pérez López

Editorial: Thomson Año de Publicación: 2005



Título: IEC 61131-3: Programming Industrial Automation Systems (2nd edition)

Autores: Karl Heinz John, Michael Tiegelkamp

Editorial: Springer Año de Publicación: 2010



Título: Comunicaciones Industriales. Guía Práctica

Autores: Aquilino Rodríguez Penín

Editorial: Marcombo, Ediciones Técnicas Año de Publicación: 2008



Título: Profibus. The Fieldbus for Industrial Automation

Autores: K. Bender. Carl Hanser Verlag

Editorial: Prentice Año de Publicación: 1993



Título: Sistemas de Supervisión (2ª Edición)

Autores: J. Colomer, J. Meléndez, J. Ayza.

Editorial: Cuadernos CEA-IFAC. Cetisa / Boixareu Editores Año de Publicación: 2001

Bibliografía de profundización

Título: Autómatas Programables (2ª Edición)
Autores: J. Balcells y J.L. Romeral
Editorial: Marcombo Año de Publicación: 1997

Título: Autómatas Programables Industriales. Arquitectura y Aplicaciones
Autores: G. Michel
Editorial: Marcombo Año de Publicación: 1990

Título: Automatización de Maniobras Industriales Mediante Autómatas Programables
Autores: J. Pérez Cruz, M. Pineda Sánchez
Editorial: Universidad Politécnica de Valencia Año de Publicación: 2006

Título: Programming Industrial Control Systems Using IEC 1131-3 (2nd Revised edition)
Autores: Robert W. Lewis
Editorial: Institution of Engineering and Technology Año de Publicación: 1998

Título: Communication Networks for Manufacturing
Autores: J.R. Pimentel
Editorial: Prentice-Hall International Año de Publicación: 1990

Título: Decentralization with Profibus-DP. Architecture and Fundamentals
Autores: J. Weigmann, G. Kilian
Editorial: Siemens Año de Publicación: 2000

Título: Sistemas SCADA (2ª Edición)
Autores: Aquilino Rodríguez Penín
Editorial: Marcombo, Ediciones Técnicas Año de Publicación: 2007

Título: OPC - Fundamentals, Implementation and Application
Autores: Frank Iwanitz, Jurgen Lange
Editorial: Huthig Pub Ltd Año de Publicación: 2002

Revistas

Automática e Instrumentación http://www.tecnipublicaciones.com/automatica/

Direcciones web

IFAC-International Federation of Automatic Control. http://www.ifac-control.org/
Comité Español de Automática. http://www.cea-ifac.es/
PI - PROFIBUS & PROFINET International http://www.profibus.com/
OPC Foundation http://www.opcfoundation.org/