Sistemes de control Tecnologia industrial

1. Tecnologia Industrial
SISTEMES DE CONTROL

2. Tecnologia Industrial 2: SISTEMES DE CONTROL BTX2 Aut Classe 1415 Pag. 2 de 30
INTRODUCCIÓ
AUTOMATITZAR: Reduir al mínim la participació humana en l’accionament de
màquines o el control de processos.
→TECNOLOGIA DE CONTROL

3. Tecnologia Industrial 2: SISTEMES DE CONTROL BTX2 Aut Classe 1415 Pag. 3 de 30
SISTEMES MECÀNICS
Prehistòria Trampes de caça, Pedra calent (escalfar aigua)...
Grècia Clepsidra
Segle XV Màquines de Leonardo → ANDROIDS
Segle XVII Ànec de Vaucanson → AUTÒMATES

4. Tecnologia Industrial 2: SISTEMES DE CONTROL BTX2 Aut Classe 1415 Pag. 4 de 30
CONTROL AUTOMÀTIC - REGULACIÓ - CÀLCUL
1623 Màquina calculadora (Schickard).
1788 Regulador centrífug de boles (Watt).

5. Tecnologia Industrial 2: SISTEMES DE CONTROL BTX2 Aut Classe 1415 Pag. 5 de 30
1801 Teler Programable (Jacquard) → PROGRAMACIÓ
1890 Cens USA amb Targetes Perforades (Hollerith) → INFORMÀTICA
1880 1890
Població 50·106
62·106
Temps 7 anys 4 setm.
Personal 500 pers. 43 maq.

6. Tecnologia Industrial 2: SISTEMES DE CONTROL BTX2 Aut Classe 1415 Pag. 6 de 30
SEGLE XX. ELECTRICITAT, ELECTRÒNICA.
1894 Relé electromagnètic (Morse / Fardeley).
1939 Calculadora basada en el sistema binari (Atanassoff & Berry).
1941 Ordinador electromecànic (Konrad Zuse).
1942 Electronic Numeric Integrator And Computer.
Ordinador de vàlvules (USA).

7. Tecnologia Industrial 2: SISTEMES DE CONTROL BTX2 Aut Classe 1415 Pag. 7 de 30
1948 Transistor (Laboratoris Bell)
1958 Xip (Texas instruments)
Anys 70 Microprocessadors
PLC (Programmable Logic Controller)
→ CONTROL PROGRAMAT
ROBÒTICA (mecànica, sensors, electricitat...).
CIM
GPS / Galileo
INTEL·LIGÈNCIA ARTIFICIAL
Codis de barres, Bidi, QC
NANOTECNOLOGIA...

8. Tecnologia Industrial 2: SISTEMES DE CONTROL BTX2 Aut Classe 1415 Pag. 8 de 30
SISTEMES DE CONTROL
Conjunt d’elements que actuen coordinadament per aconseguir una
acció de govern dins d’un procés manipulant les variables que
intervenen.
• Control manual.
• Control automàtic.

9. Tecnologia Industrial 2: SISTEMES DE CONTROL BTX2 Aut Classe 1415 Pag. 9 de 30
SISTEMA DE CONTROL AUTOMÀTIC
Reduïr al mínim la intervenció humana.

10. Tecnologia Industrial 2: SISTEMES DE CONTROL BTX2 Aut Classe 1415 Pag. 10 de 30
TECNOLOGIA
CABLADA PROGRAMABLE
Molt usada a l’indústria.
Poc flexible (modificacions).
Voluminosa
No operacions complexes.
Difícil trobar avaries.
SENYAL
ANALÒGIC DIGITAL HÍBRID
Continu dins d’un rang.
Representa magnituds físiques.
Senyal proporcional a la
magnitud mesurada.
Tot /res.
Àlgebra de Boole

11. Tecnologia Industrial 2: SISTEMES DE CONTROL BTX2 Aut Classe 1415 Pag. 11 de 30
SISTEMES DE LLAÇ OBERT / TANCAT
LLAÇ OBERT LLAÇ TANCAT
Un cop activat, es fa el procés durant un
temps predeterminat independent del
resultat.
Un cop activat, es fa el procés, analitza
el resultat i manté el procés actiu fins
arribar al valor de consigna

12. Tecnologia Industrial 2: SISTEMES DE CONTROL BTX2 Aut Classe 1415 Pag. 12 de 30
FUNCIÓ DE TRANSFERÈNCIA
Un SdC1 es pot descomposar en blocs senzills amb una FdT2.
FdT: Relació matemàtica entre les variables d’Entrada i Sortida d’un bloc.
S(t) = E(t)·G(s) → G(s) = S(t)/E(t)
1 SdC: Sitema de control
2 FdT: Funció de transferéncia

13. Tecnologia Industrial 2: SISTEMES DE CONTROL BTX2 Aut Classe 1415 Pag. 13 de 30
ELEMENTS D’UN SdC
ENTRADA
D’ORDRES
UNITAT DE
CONTROL
SORTIDA
D’INFORMACIÓ
• Binaris
• Numèrics
• Alfanumèrics
• Binaris
• Numèrics
• Alfanumérics
ENTRADA
D’INFORMACIÓ
ACTUADORS I
PREACTUADORS
• Sensors
(transductors).

14. Tecnologia Industrial 2: SISTEMES DE CONTROL BTX2 Aut Classe 1415 Pag. 14 de 30
LLAÇ OBERT LLAÇ TANCAT

15. Tecnologia Industrial 2: SISTEMES DE CONTROL BTX2 Aut Classe 1415 Pag. 15 de 30
CONTROLADOR. Elabora el senyal corrector per arribar al valor de consigna.
Accions bàsiques de control:
Proporcional (P).
Integral (I)
Derivatiu (D)

16. Tecnologia Industrial 2: SISTEMES DE CONTROL BTX2 Aut Classe 1415 Pag. 16 de 30
TRANSDUCTOR. Transforma una magnitud física en una altra (senyal).
MAGNITUD TRANSDUCTOR CARACTERÍSTICA
Posició
Final de cursa Tot / res
Microruptor Tot / res
Proximitat
Inductiu Tot / res
Capacitiu Tot / res
Òptic Tot / res
Magnètic Tot / res
Desplaçament linial
o deformacions
Potenciòmetre lineal Analògic
Làser Analògic
Ultrasons Analògic
Galgues extensiomètriques Analògic
Desplaçament angular
Potenciòmetres circular Analògic
Codificadors Digital
Velocitat lineal
Codif. incremental Digital
Dinamo tacomètrica Analògic
Temperatura
Termòstat Analògic
Termoparell Analògic
Pressió
Pressòstat Tot / res
Membrana + detector desplaçament Analògic
Piezoelèctric Analògic

17. Tecnologia Industrial 2: SISTEMES DE CONTROL BTX2 Aut Classe 1415 Pag. 17 de 30
SISTEMES DE NUMERACIÓ
Conjunt de símbols i regles emprats per representar dades numèriques
Un sistema es caracteritza per la seva BASE (conjunt de símbols)
SISTEMA DECIMAL (10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
SISTEMA BINARI (2 0 1
SISTEMA OCTAL (8 0 1 2 3 4 5 6 7
SISTEMA HEXADECIMAL (16 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F
Codi BCD
Decimal Codificat en Binari

18. Tecnologia Industrial 2: SISTEMES DE CONTROL BTX2 Aut Classe 1415 Pag. 18 de 30
Només hi ha 10 tipus de persones: Les que saben binari i les que no.
DECIMAL BINARI OCTAL HEXADECIMAL
101 100 23 22 21 20 81 80 161 160
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
0 1 0 0 0 1 0 1 0 1
0 2 0 0 1 0 0 2 0 2
0 3 0 0 1 1 0 3 0 3
0 4 0 1 0 0 0 4 0 4
0 5 0 1 0 1 0 5 0 5
0 6 0 1 1 0 0 6 0 6
0 7 0 1 1 1 0 7 0 7
0 8 1 0 0 0 1 0 0 8
0 9 1 0 0 1 1 1 0 9
1 0 1 0 1 0 1 2 0 A
1 1 1 0 1 1 1 3 0 B
1 2 1 1 0 0 1 4 0 C
1 3 1 1 0 1 1 5 0 D
1 4 1 1 1 0 1 6 0 E
1 5 1 1 1 1 1 7 0 F

19. Tecnologia Industrial 2: SISTEMES DE CONTROL BTX2 Aut Classe 1415 Pag. 19 de 30
Conversió
DECIMAL BINARI
Conversió
BINARI DECIMAL
53 2
1 26 2
0 13 2
1 6 2
0 3 2
1 1
53 1 1 0 1 0 1
1 0 0 1 1 =24
·1+23
·0+22
·0+21
·1+20
·1= 19
1 0 0 1 1 19
SUMA: RESTA: PRODUCTE:
0+0=0
0+1=1
1+0=1
1+1=0 (amb 1 de ròssec)
0-0=0
0-1=1 (amb 1 de prèstec)
1-0=1
1-1=0
0·0=0
0·1=0
1·0=0
1·1=1

20. Tecnologia Industrial 2: SISTEMES DE CONTROL BTX2 Aut Classe 1415 Pag. 20 de 30
ÀLGEBRA DE BOOLE
SUMA PRODUCTE
IDEMPOTÈNCIA a + a = a a · a = a
ELEMENT NEUTRE a + 0 = a a · 1 = a
COMMUTATIVA a+b = b+a a·b=b·a
ASSOCIATIVA a + (b + c) = (a + b) + c a • (b • c) = (a • b) • c
DISTRIBUTIVA
a + (b • c) = (a + b) • (a + c) a • (b + c) = a • b + a • c
a + a’ = 1 a · a’ = 0
a + 1 = 1 a · 0 = 0
LLEI D’ABSORCIÓ a + a • b = a a • (a + b) = a
LLEIS DE MORGAN
(a + b)’ = a’ · b’ (a · b)’ = a’ + b’
a + a’b = a + b
a’ · (a + b’) = a’b’
ab + ab’ = a
(a’ + b’) · (a’ + b) = a’

21. Tecnologia Industrial 2: SISTEMES DE CONTROL BTX2 Aut Classe 1415 Pag. 21 de 30
PORTES LÒGIQUES
Operacions Lògiques: es materialitzen en Portes Lògiques
Funcions Lògiques: es materialitzen en Circuits Lògics
Funció Operació Simbol
DIN ASA
Taula de
veritat
Suma lògica
OR
a+b
a b S
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
Producte lògic
AND
a*b
a b S
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
Negació
NOT
a’
a S
0 1
1 0

22. Tecnologia Industrial 2: SISTEMES DE CONTROL BTX2 Aut Classe 1415 Pag. 22 de 30
Suma negada
NOR
(a+b)’
a b S
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 0
Producte negat
NAND
(a*b)’
a b S
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0
Or Exclusiva
EXOR
a’b+ab’
a b S
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
Nor Exclusiva
EXNOR
ab+a’b’
a b S
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 1

23. Tecnologia Industrial 2: SISTEMES DE CONTROL BTX2 Aut Classe 1415 Pag. 23 de 30
EQUIVALÈNCIA DE PORTES LÒGIQUES EN CIRCUITS DE COMMUTACIÓ

24. Tecnologia Industrial 2: SISTEMES DE CONTROL BTX2 Aut Classe 1415 Pag. 24 de 30
OBTENCIÓ DE LA FL A PARTIR DE LA TAULA DE VERITAT
Minterms: addició de productes
Maxterms: producte de sumes
a b c S Minterms Maxterms
0 0 0 0 a+b+c
0 0 1 1 a’b’c
0 1 0 0 a+b’+c
0 1 1 0 a+b’+c’
1 0 0 1 ab’c’
1 0 1 0 a’+b+c’
1 1 0 1 abc’
1 1 1 0 a’+b’+c’
Minterms: S= a’·b’·c+a·b’·c’+a·b·c’
Maxterms: S=(a+b+c)·(a+b’+c)·(a+b’+c’)·(a’+b+c’)·(a’+b’+c’)

25. Tecnologia Industrial 2: SISTEMES DE CONTROL BTX2 Aut Classe 1415 Pag. 25 de 30
SIMPLIFICACIÓ DE FLS
Mètodes:
• Mètode Algebraic. Amb les propietats de l’àlgebra de Boole.
• Mapes de Karnaugh. Per quantitats reduïdes de variables. Visual.
• Mètodes Numèrics. Per quantitats grans de variables.
MAPES DE KARNAUGH
Expressió canònica de Minterms amb tots els termes i variables
Taula amb dues entrades (de cada fila/columna a l’adjacent només pot
variar un dígit)
Es considera la taula com un cilindre
Agrupar caselles amb 1. Grups de 20, 21, 22, 23… caselles
De cada grup, extreure l’expressió lógica i sumar-les

26. Tecnologia Industrial 2: SISTEMES DE CONTROL BTX2 Aut Classe 1415 Pag. 26 de 30
CIRCUIT LÒGIC
Un CL és el que treballa amb informació en forma3 de 1 i 0
Pot ser qualsevol circuit que es comporti seguint regles lògiques
Els CL formen la base de qualsevol dispositiu on s’hagin de
seleccionar o combinar senyals de manera controlada (transmissions,
ordinadors, telefonía…)
3
Dos nivells de voltatge fixes:
1 nivel high
0 nivel low.

27. Tecnologia Industrial 2: SISTEMES DE CONTROL BTX2 Aut Classe 1415 Pag. 27 de 30
CIRCUIT LÒGIC COMBINACIONAL
És una combinació de portes lógicas amb un conjunt d’entrades i sortides
n variables d’Entrada → m variables de Sortida
Les sortides son una combinació binaria de les entrades
Els CLC es fan servir en ordinadors per a…
Generar decisions de control binàries
Proporcionar els inputs necessàris pel procesament de dades.
Disseny d’un CLC surt del plantejament verbal del problema i arriba a un
diagrama lògic.
• Circuits de comunicació.
o Codificadors (conversió a binari)
o Decodificador (converteix info binària a altres tipus)
o Multiplexors i desmultiplexors
• Circuits aritmètics
o Comparadors (entrada: a i b, sortida: a<b, a>b o a=b)
o Sumador binari
o Restador binari
o UAL (unitat aritmético-lògica)

28. Tecnologia Industrial 2: SISTEMES DE CONTROL BTX2 Aut Classe 1415 Pag. 28 de 30
CIRCUIT LÒGIC SEQÜENCIAL
A diferència dels CLC, als CLS es crea Memòria d’Estat
Les sortides depenen de
Entrades
Estat emmagatzemat al circuit
Es distingeix entre CLS asíncrons i síncrons
Biestables
CLS capaços d’emmagatzemar 1 bit
Comptadors
CLS on la sortida indica el nombre d’impulsos de les entrades

29. Tecnologia Industrial 2: SISTEMES DE CONTROL BTX2 Aut Classe 1415 Pag. 29 de 30
CIRCUITS LÒGICS PROGRAMABLES
CLP: Máquina electrònica capaç de controlar màquines/procesos a
través d’inputs i outputs.
Les E/S poden ser analògiques o digitals.
Els CLP intercanvien dades amb altres dispositius.
Un CLP pot tenir integrats ports de comunicacions serie amb diferents
standards.

30. Tecnologia Industrial 2: SISTEMES DE CONTROL BTX2 Aut Classe 1415 Pag. 30 de 30
SISTEMES DE CONTROL
Tecnologia Industrial
Pedro Lorenzo
banustec@gmail.com
Curs 2014/15
Abril