Descripción. Es una asignatura con un marcado carácter tecnológico en la que el alumnado entra en contacto con algunas de las tecnologías relacionadas con la automatización y el control de procesos. Aprenderá a utilizar equipos de control y a valorar, desde un punto de vista técnico, las características y prestaciones de los mismos. Sin embargo, no solo se imparten temas relacionados con la tecnología, sino que además se estudian las metodologías y estándares que se utilizan en el diseño de sistemas de control.



Contextualización: Esta asignatura es el primer contacto del alumno o alumna con la tecnología de automatización y control. El alumnado llega a esta asignatura con conocimientos de teoría de control que se imparten en la asignatura “Automática y control” de 3º curso de grado. Su formación tecnológica se complementa con otras asignaturas de las optativas del grado, así como, con otras del máster de Ingeniería Industrial.



Es una asignatura de carácter optativo, que se imparte en el 1º cuatrimestre de cuarto curso del Grado en Tecnología Industrial, con una carga lectiva de 6 créditos ECTS.



Requisitos previos: En ciertos temas de la signatura son necesarios los conocimientos obtenidos en la signatura “Automática y control” de 3er curso de grado.

El ingeniero o ingeniera que diseña sistemas de control de procesos y máquinas debe poseer una gran formación teórica y práctica. Los sistemas de control son dispositivos industriales con los que se realiza la automatización y el control de procesos y máquinas. La gran variedad de dispositivos, tecnologías y metodologías de diseño relacionadas con esta rama de la ingeniería, hace que resulte indispensable su conocimiento para su aplicación adecuada en la automatización de procesos. El ingeniero o ingeniera debe estar capacitado para seleccionar la tecnología más adecuada y, diseñar e implementar el sistema de control más adecuado a las características del proceso a automatizar. Todo esto constituye el objetivo de la asignatura Automatización Industrial.



La Competencia a desarrollar en esta materia y el Resultado de Aprendizaje esperado (recogido en la última versión de la memoria verificada del grado en Tecnología Industrial) son:



M04OP3 Capacidad para abordar desarrollos, proyectos y estudios avanzados en el ámbito de la regulación automática, electrónica industrial y su aplicación a la automatización industrial, con un alto grado de autonomía.



RA Diseño de sistemas de automatismos y control, para máquinas e instalaciones industriales.



Este resultado de aprendizaje general se desglosa en los siguientes resultados parciales, que se valorarán en esta asignatura:



RA1: Saber estructurar el diseño de un proyecto de automatización

RA2: Conocer y programar, siguiendo los estándares de programación, equipos de control industriales

RA3: Saber implementar y probar en funcionamiento el diseño realizado

Tema 1. INTRODUCCIÓN A LA AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL. Objetivos de la automatización. Visión histórica de la automatización industrial. Tipos de procesos. Tipos de dispositivos de control

Tema 2. DISEÑO DE PROYECTOS DE AUTOMATIZACIÓN. Introducción. Fases en el ciclo de vida de un proyecto de automatización. Proceso de desarrollo del software. Metodología y herramientas.

Tema 3. ARQUITECTURA HARDWARE DE LOS AUTÓMATAS PROGRAMABLES INDUSTRIALES (APIs). Bloques funcionales de un Autómata. Configuración del sistema. Interfaces de entradas y salidas. Ciclo de ejecución. Tiempo de respuesta.

Tema 4. ARQUITECTURA SOFTWARE DE LOS APIs. Arquitectura software de los Autómatas. Estándar IEC 6 1131. Lenguajes de programación. Entornos y herramientas de programación. Ejecución de los programas.

Tema 5. SISTEMAS COMBINACIONALES. Instrucciones binarias. Instrucciones de memoria. Temporizadores. Contadores. Desarrollo de aplicaciones combinacionales.

Tema 6. SISTEMAS DE EVENTOS DISCRETOS. Introducción. Características de los sistemas de eventos discretos. Modelado de los sistemas de eventos discretos. Codificación para PLCs. Ejemplos de sistemas de eventos discretos.

Tema 7. SISTEMAS SECUENCIALES. Definición y conceptos de sistemas secuenciales. Diseño basado en GRAFCET. Partes de un mando secuencial. Codificación para PLCs. Desarrollo de ejemplos de sistemas secuenciales.

Tema 8. TRATAMIENTO DE DATOS. Tipos de datos. Módulos de datos. Operaciones aritméticas, de conversión, lógicas, desplazamiento y rotación. Control de flujo. Direccionamiento indirecto.

Tema 9. FUNCIONES Y BLOQUES FUNCIONALES. Programación estructurada. Unidades de organización de programas. Parámetros formales. Módulos de función parametrizables. Módulos de función estándar.

Tema 10. TRATAMIENTO DE SEÑALES ANALÓGICAS. Señales analógicas. Conversión digital/analógica (D/A). Conversión analógica/digital (A/D). Representación digital de la señal analógica. Precisión.

Tema 11. EJECUCIÓN POR EVENTOS. Introducción. Ejecución por alarmas horarias. Ejecución por alarmas cíclicas. Ejecución por alarmas de proceso. Ejecución por errores. Ejecución en el arranque.

Tema 12. CONTROL EN BUCLE CERRADO. Estructura de un sistema de control en bucle cerrado en un PLC. Control PID. Control continuo. Control por modulación de anchura de impulsos. Desarrollo de aplicación de control en bucle cerrado.

Tema 13. SENSORES BINARIOS Y DIGITALES. Introducción. Características generales. Sensores binarios. Encoders y reglas de posicionamiento.

Tema 14. ACTUADORES. Introducción. Actuadores y pre-actuadores eléctricos. Actuadores y pre-actuadores neumáticos. Actuadores y pre-actuadores hidráulicos.

Tema 15. INSTRUMENTACIÓN. Introducción. El proceso de medida. Clasificación de los instrumentos de medida. Características estáticas y dinámicas. Instrumentos de temperatura, nivel, presión y caudal.

Para impartir la asignatura, se combinan las clases magistrales con recursos didácticos, seminarios, prácticas de laboratorio y tutorías personalizadas.

CLASES MAGISTRALES:

En ellas se realiza la exposición de los contenidos y conceptos teóricos de cada tema. Para ello se utiliza el material de trabajo de la asignatura disponible para el estudiante en la plataforma eGela (http://egela.ehu.es), presentaciones en Powerpoint y videos demostrativos. Asimismo, la explicación se acompaña de breves ejercicios ilustrativos, basados en procesos reales.

SEMINARIOS:

A lo largo del curso se realizarán varios seminarios en los que se abordará el diseño de sistemas de control de procesos de un grado de complejidad media. Se partirá de una especificación funcional y no funcional del sistema a automatizar que permita realizar dicha actividad. Se diseñará tanto la arquitectura software de todo el sistema de control como la especificación funcional, parámetros de E/S, algoritmos, etc., de cada una de las funciones o bloques funcionales del sistema de control. Algunos de estos diseños se implementarán y se probarán en las sesiones de laboratorio para ver cómo se relaciona el diseño con la implementación.

La estructura en grupos reducidos de los seminarios permitirá abordar la resolución de ejercicios y cuestiones teórico-prácticas tanto de forma individual como en grupo, siempre con la asistencia y la orientación del profesorado.

PRÁCTICAS DE LABORATORIO:

A lo largo del curso, se realizarán varias prácticas de laboratorio, para implementar el sistema de control de un proceso industrial cuya especificación funcional se facilitará al comienzo de la signatura. Para el desarrollo de las prácticas se utilizarán herramientas de ingeniería relacionadas con los equipos de control que se utilicen en la práctica.

En las prácticas de laboratorio se implementarán varios sistemas de control de procesos industriales sobre equipos (PLCs) de uso en la industria cuya especificación funcional se facilitará al comienzo de la signatura. Algunos ejercicios serán probados en simulación y otros sobre las maquetas a escala reducida que se disponen en el laboratorio.

También es posible que se especifique la funcionalidad de un proceso más complejo al comienzo de la asignatura y se vayan realizando la automatización de las diferentes partes del mismo, en las diferentes sesiones de laboratorio.

Para el desarrollo de las prácticas se utilizarán los equipos de control (PLCs) y las herramientas de ingeniería específicas del fabricante del PLC que se dispone en el laboratorio, tanto para la programación y diagnosis como para la simulación en el propio PC.

En las sesiones de seminarios y laboratorios las ausencias deben ser justificadas.

AULA VIRTUAL:

El alumnado dispondrá a través de eGela (http://egela.ehu.es) de:



1) Documentos relacionados con los contenidos de la asignatura (presentaciones, enunciados de ejercicios y enlaces de interés).

2) Enunciados de las prácticas de laboratorio.

3) Herramientas de programación de PLCs con simulación en PC.



Se recomienda acceder con cierta frecuencia al aula virtual, dado que además, será utilizada para cualquier otra notificación sobre cualquier otra actividad de la asignatura.

• Sistema de Evaluación Final
• Herramientas y porcentajes de calificación:
  • Prueba escrita a desarrollar (%): 70
  • Realización de prácticas (ejercicios, casos o problemas) (%): 20
  • Trabajos en equipo (resolución de problemas, diseño de proyectos) (%): 10

Los instrumentos de evaluación de los resultados esperados del aprendizaje, así como su porcentaje de puntuación son:



- Prueba escrita (70%)

- Trabajo realizado en los seminarios y laboratorios (20%)

- Implementación y demostración de funcionamiento del diseño realizado, respondiendo a cuantas cuestiones se le formulen en relación al mismo. (10%)



La evaluación de esta asignatura es mixta, siendo un 70% asociada con un único examen final y un 30% asociada al trabajo continuo a realizar por el alumnado durante el curso. La correspondencia entre las herramientas de evaluación y los tipos de evaluación son:



• Prueba escrita final (70%): Se realizará en la fecha oficial fijada por el centro para la prueba asociada a la convocatoria ordinaria. Se evaluarán conocimientos teóricos y prácticos tratados a lo largo de toda la signatura mediante diferentes tipos de preguntas. Para aprobar la asignatura se deberá alcanzar como mínimo un 4 sobre 10 en el examen escrito.

• Evaluación continua (30%): Este apartado consistirá en dos partes:

o 20% Trabajo en los seminarios y laboratorios: Se evaluará en las sesiones de seminario y laboratorio, valorándose la preparación de trabajo preliminar y el realizado durante dichas sesiones.

o 10% Prueba de validación en funcionamiento: Se valorará la destreza en la fase de implementar, probar en funcionamiento y resolver errores del diseño propuesto para la automatización de algunos de los problemas propuestos en prácticas.



Para aprobar la asignatura se deberá alcanzar una puntuación total igual o superior a 5 puntos (sobre 10 puntos máximos) mediante los instrumentos indicados en la tabla anterior, siendo obligatorio obtener un 4 en la prueba escrita final. En caso de no alcanzarlo, la nota que figurará será la obtenida en la prueba escrita final (sobre 10).



Renuncia a la evaluación continua en la convocatoria ordinaria.

Tal como se refleja en la (Normativa de gestión para las enseñanzas de grado y de primer y segundo ciclo), el alumno tendrá derecho a renunciar al sistema de evaluación continua. Esta renuncia se ha de realizar formalizando el escrito renuncia_evaluación_continua.pdf y la entrega del mismo del mismo en la Secretaría del Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática en un plazo máximo de 9 semanas a contar desde el inicio del curso, teniendo en cuenta el calendario académico del centro.



Aquellos alumnos o alumnas que renuncien a la evaluación continua deberán acreditar la consecución de conocimientos y competencias a través de una prueba escrita (70% de la nota final) y una prueba complementaria (30% de la nota final). La prueba complementaria podrá ser escrita y/o en laboratorio y versará acerca de los conceptos trabajados durante las sesiones de Laboratorio y/o Seminario. Esta estructura se mantendrá tanto en la convocatoria ordinaria como extraordinaria.

La nota final de la convocatoria extraordinaria se obtendrá combinando una segunda convocatoria de prueba escrita final (70%) con la puntuación correspondiente a la parte de la evaluación continua, que es la conseguida durante el curso, es decir, la misma que en la convocatoria ordinaria (30%).



- Los estudiantes que no hayan renunciado a la evaluación continua podrán mantener la nota correspondiente de este apartado (30% de la nota final) y no realizar la prueba complementaria. La nota final se calculará, por tanto, sumando el resultado de la prueba escrita final de la convocatoria extraordinaria (70% de la nota final) a la nota de la evaluación continua (30%).

- Los estudiantes que no hayan renunciado a la evaluación continua y deseen no mantener la nota de este apartado deberán formalizar el documento renuncia_evaluación_continua.pdf y entregar el mismo en la Secretaría del departamento de Ingeniería de Sistemas y Automática al menos un mes antes de la convocatoria oficial de exámenes extraordinarios. En este caso los estudiantes deberán realizar, además de la prueba escrita final (70% de la nota final), la prueba complementaria (30% de la nota final).

- Los estudiantes que hayan renunciado a la evaluación continua deberán realizar, además de la prueba escrita final (70% de la nota final), la prueba complementaria (30% de la nota final).



Para aprobar la asignatura en la convocatoria extraordinaria se deberá alcanzar una puntuación total igual o superior a 5 puntos (sobre 10 puntos máximos) mediante los instrumentos de evaluación anteriormente indicados, siendo obligatorio obtener un 4 en la prueba escrita final. En caso de no alcanzarlo, la nota que figurará será la obtenida en la prueba escrita final (sobre 10).





RENUNCIA A LA CONVOCATORIA



La renuncia a la convocatoria supondrá la calificación de no presentado o presentada. La no presentación a la prueba fijada en la fecha oficial de exámenes, supondrá directamente la renuncia a la convocatoria correspondiente.

Conjunto de transparencias que se utilizarán en la impartición de la asignatura
Enunciado de las prácticas de laboratorio

Bibliografía básica

- Autómatas Programables y Sistemas de Automatización. E. Mandado Pérez, J. Marcos Acevedo, C. Fernández Silva, J.I. Armesto Quiroga, Editorial Marcombo. 2005.



- Automating with SIMATIC S7-1500. Configuring, Programming and Testing with STEP 7 Professional . H. Berger. Editor Siemens. 2014.



- Automating with SIMATIC S7-300 inside TIA Portal. Configuring, Programming and Testing with STEP 7 Professional V11. H. Berger. Editor Siemens. 2012



- IEC 61131-3: Programming Industrial Automation Systems (2ª edición). Karl Heinz John, Michael Tiegelkamp. Springer

Bibliografía de profundización

- Automatización de Maniobras Industriales Mediante Autómatas Programables. J. Pérez Cruz, M. Pineda Sánchez. Universidad Politécnica de Valencia.

Revistas

- Automática e Instrumentación.

Direcciones web

- Página web de la revista Automática e Instrumentación: http://www.tecnipublicaciones.com/automatica/

- Control Engineering Practice. A Journal of IFAC, the International Federation of Automatic Control: http://www.elsevier.com/

- IFAC-International Federation of Automatic Control: http://www.ifac-control.org/

- Comité Español de Automática: http://www.cea-ifac.es/