Guia docente

DATOS IDENTIFICATIVOS

2023_24

Asignatura

AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL DE PROCESOS

Código

00914165

Enseñanza

0914 - GRADO EN INGENIERIA AGRARIA

Descriptores

Cr.totales

Tipo

Curso

Semestre

4.5

Obligatoria

Cuarto

Segundo

Idioma

Castellano

Prerrequisitos

Departamento

ING.ELECTR.DE SIST. Y AUTOMATI

Responsable

RIESCO PELÁEZ , FÉLIX

Correo-e

friep@unileon.es
mdomg@unileon.es

Profesores/as

DOMÍNGUEZ GONZÁLEZ , MANUEL

RIESCO PELÁEZ , FÉLIX

Web

http://http://www.unileon.es/estudiantes/estudiantes-grado/oferta-de-estudios/planes?id=0914165&curso=2015

Descripción general

La automatización y el control son partes esenciales del diseño de procesos en industrias de cualquier tipo, en particular en las industrias agroalimentarias. Solamente empleando técnicas de automatización se consiguen aumentar los tiempos de producción, la precisión en las variables de los procesos asociados, la calidad en la obtención de un producto, así como la reducción de costes asociados a una planta y los aspectos de control de calidad y trazabilidad. Los elementos de control están presentes cada vez en más aspectos de la realidad cotidiana (electrodomésticos, vehículos, domótica) debido a la disminución de su coste y a la diversidad de los sistemas controladores y su adaptabilidad. Su conocimiento, al menos en un nivel general, debería ser fundamental en cualquier grado relacionado con aplicaciones del ámbito de ingeniería, de cualquier tipo de industria. En particular, el autómata industrial (o controlador lógico programable, llamado también PLC) es un elemento maestro capaz de resolver automatizaciones en plantas de procesado. En una planta de producción moderna es muy frecuente su uso dentro de procesos automatizados. Se debe mencionar también su factor de escalabilidad, es decir, la capacidad de emplearse en un rango de complejidad que cubre desde sistemas muy pequeños hasta grandes plantas de producción. Una visión de la industria agroalimentaria o cualquier tipo de industria no sería completa si no analizase las cuestiones relativas al control y la automatización de los procesos típicos de este tipo de industrias. La asignatura de Automatización y Control de Procesos explica en qué consiste un proceso, cuáles son sus elementos, variables, las entradas al proceso, las salidas, los puntos de consigna, las temporizaciones. En la asignatura de Automatización se explica lo que es un autómata industrial, su funcionamiento, su programación y la conexión a un proceso como elemento controlador. El conocimiento del esquema planta-controlador es fundamental en el diseño de cualquier proceso automatizado. La identificación de los diferentes elementos de un proceso (sensores, actuadores, controladores) es imprescindible para la comprensión de una resolución automatizada de un proceso. De igual forma los conceptos de estado, etapa, variable interna, variable de proceso, son esenciales a la hora de plantear una solución automatizada para un proceso y convertir la resolución de una automatización en un esquema sencillo y abordable. La asignatura de Automatización y Control de Procesos tiene un carácter eminentemente práctico y se imparte en casi su totalidad en un laboratorio de Autómatas.

Tribunales de Revisión

Tribunal titular
Cargo	Departamento	Profesor
Presidente	ING.ELECTR.DE SIST. Y AUTOMATI	ALONSO CASTRO , SERAFIN
Secretario	ING.ELECTR.DE SIST. Y AUTOMATI	FERRERO FERNANDEZ , MIGUEL
Vocal	ING.ELECTR.DE SIST. Y AUTOMATI	MARCOS MARTINEZ , DAVID

Tribunal suplente
Cargo	Departamento	Profesor
Presidente	ING.ELECTR.DE SIST. Y AUTOMATI	ALEGRE GUTIERREZ , ENRIQUE
Secretario	ING.ELECTR.DE SIST. Y AUTOMATI	DIEZ DIEZ , ANGELA
Vocal	ING.ELECTR.DE SIST. Y AUTOMATI	REGUERA ACEVEDO , PERFECTO

Competencias

Código
A15345	914CEIND2 Capacidad para conocer, comprender y utilizar los principios de ingeniería de las industrias agroalimentarias. Equipos y maquinarias auxiliares de la industria agroalimentaria. Automatización y control de procesos. Ingeniería de las obras e instalaciones. Construcciones agroindustriales. Gestión y aprovechamiento de residuos.
A15397	914CG2 Capacidad de aprendizaje en materia de nuevas tecnologías a aplicar a los procesos propios de su ámbito profesional considerando nuevos condicionantes
C1	CMECES1 Que los estudiantes hayan demostrado poseer y comprender conocimientos en un área de estudio que parte de la base de la educación secundaria general, y se suele encontrar a un nivel que, si bien se apoya en libros de texto avanzados, incluye también algunos aspectos que implican conocimientos procedentes de la vanguardia de su campo de estudio.
C2	CMECES2 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.
C3	CMECES3 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.
C4	CMECES4 Que los estudiantes puedan transmitir información, ideas, problemas y soluciones a un público tanto especializado como no especializado
C5	CMECES5 Que los estudiantes hayan desarrollado aquellas habilidades de aprendizaje necesarias para emprender estudios posteriores con un alto grado de autonomía

Resultados de aprendizaje

Resultados	Competencias
Saber adecuar los sistemas electrónicos utilizados en el control automático de procesos agroindustriales a las necesidades de las industrias agroalimentarias	A15345 A15397	C2
Conocer los equipos y maquinarias auxiliares de la industria agroalimentaria. Su relación con la Automatización y control de procesos	A15345 A15397	C2 C3
Tener capacidad para conocer, comprender y utilizar los principios de la automatización y control de procesos	A15345 A15397	C1 C5
Conocer y utilizar los circuitos y sistemas electrónicos empleados en el control automático de procesos agroindustriales	A15345 A15397	C1 C2
La incorporación del uso de los manuales del fabricante para la selección y parametrización de instrumentos en los procesos. La búsqueda de información en los mismos y las condiciones de uso	A15345 A15397	C1 C4
Que el entorno de la automatización y el control haya dejado de ser una caja negra para ser visto como un elemento de optimización y un recurso en los procesos de la ingeniería agroalimentaria	A15345 A15397	C1

Contenidos

Bloque	Tema
Introducción a la automatización	TEMA 1: Introducción: conceptos generales de Automatización. La automatización de los procesos. Introducción histórica. Procesos, relaciones entre procesos. Las entradas y salidas. Sistemas realimentados Los ordinogramas y diagramas de flujo. Bloques fundamentales en procesos. Distintos tipos de control, continuo, discreto y por lotes. Concurrencia. Introducción a los aparatos de medida y de laboratorio. Polímetro, osciloscopio, generador de señales, fuente programable TEMA 2: Descripción de procesos concurrentes: GRAFCET: elementos de base, etapas, líneas de evolución y transiciones. Receptividades y actividades. Reglas de evolución. Principios complementarios. Ejemplo simple de diseño. GRAFCET con sensores y accionadores. Estructuras básicas. Secuencia lineal, convergencia y divergencia en “o”, en “y”. Macroetapas. Etapas iniciales y preposicionamiento. Ejemplos.
El autómata industrial	TEMA 3: Autómatas en los procesos de producción. Autómatas como elementos de control de procesos. Bloques fundamentales. Instrucciones. Entradas, salidas. Diagrama en escalera. Operaciones lógicas: AND, OR, NOT, XOR. Contadores, temporizadores. Arquitectura interna. El ciclo de funcionamiento. Mapa de entradas y salidas, memorias, marcas, memoria de programa. Modos de operación. Ejemplos de aplicación. Chequeo inicial, tiempo de ejecución del autómata. Ejecución de instrucciones. Traducción de un GRAFCET a lógica en escalera. TEMA 4: Programación del Autómata. Ejecución secuencial. Proceso por lotes. Operaciones aritméticas, lógicas, comparadores, saltos de control, bucles, operaciones de incremento, de decremento. Formatos y tipos de datos: bit, byte, palabra, doble palabra, carácter. Operaciones en coma flotante. Bloques de un programa: El programa principal, subrutinas, interrupciones. Tiempos de ejecución. Marcas especiales. TEMA 5: Conexionado del Autómata, entradas y salidas. Sensores, actuadores, convertidores DA y AD. Sensores: clasificación. Características generales, estáticas: rango de medida, resolución, precisión, linealidad sensibilidad; dinámicas: velocidad de respuesta, tiempo de retardo, tiempo de subida, respuesta en frecuencia. Transductores de proximidad, posición, distancia, desplazamiento, deformación, velocidad, acelerómetros, fuerza, temperatura, presión, caudal, nivel. Accionadores: Clasificación. Características generales. Eléctricos: relés, contactores, servomotores de cc, Servomotores de CA. Motores paso a paso. Hidráulicos, neumáticos: válvulas, servoválvulas, cilindros. Instrumentos inteligentes. Convertidores DA: unipolares, con signo. Convertidores AD. Precisión, linealidad, tipos. Adaptación de señal. Muestreo y la retención. Entradas y salidas analógicas en el autómata. Conexionado, configuración. Escalados, valores. Ejemplo, conexión de una sonda de tipo Pt 100 al autómata. El lazo de corriente 4-20 mA.
Elementos de control	TEMA 6: El problema del control. Definiciones. Cadena abierta, cerrada. Realimentación. Estabilidad. Sistemas analógicos. Principales elementos de control. Actuadores y sensores en lazo cerrado. Entrada de referencia (consigna), de realimentación, canal de error. Estado manual y automático. Acción de dos posiciones. Aplicación: control de llenado de un depósito. Sistema con brecha diferencial. Acción de control proporcional, acción de control integral, acción de control derivativa. El controlador PID. Ventajas e inconvenientes de cada acción de control aislada. Elección del controlador óptimo. Respuesta al escalón unitario en lazo cerrado. Parámetros del sistema: ganancia del sistema, tiempo de retardo, tiempo de subida, tiempo de pico, tiempo de establecimiento. Selección del controlador para una acción de regulación. Reglas. Discretización, parametrización. TEMA 7: Aspectos adicionales: Elementos de visualización, conexionado, parametrizaciones, alarmas. Paneles de datos, botoneras, interfaz de operador. El HMI. Conexionado, configuración. Botoneras, variables de visualización, de entrada. Monitorización, alarmas, entornos de operador, programador. Históricos. Carga de paneles desde el autómata al HMI. Resolución de un panel con el GRAFCET asociado.

Planificación

Metodologías :: Pruebas
	Horas en clase	Horas fuera de clase	Horas totales
Tutoría de Grupo	6	12	18

Prácticas en laboratorios	23	34.5	57.5
Tutorías	1	0	1

Sesión Magistral	12	18	30

Pruebas de desarrollo	2	0	2
Realización y exposición de trabajos.	1	3	4

(*)Los datos que aparecen en la tabla de planificación són de carácter orientativo, considerando la heterogeneidad de los alumnos

Metodologías

Metodologías ::

	descripción
Tutoría de Grupo	Al solicitarse un trabajo de automatización resuelto en grupo se reservan unas horas para la realización del trabajo de los diferentes grupos en el laboratorio. De forma previa al comienzo del trabajo en grupo habrá un soporte inicial del profesor acerca de las cuestiones de aplicación de métodos y técnicas que conduzcan a la resolución del trabajo propuesto: la tutoría en grupo. Posteriormente se pretende que los grupos trabajen de manera autónoma con un soporte cada vez menor del profesor. Durante la realización del trabajo en grupo en el laboratorio es necesaria la presencia del profesor por cuestiones de seguridad; las dudas razonables se resolverán en este tiempo. De igual forma, una vez impartida más de la mitad de la asignatura, se reserva un tiempo que puede variar, para preguntar si la asignatura transcurre de forma correcta o si hay algún problema para su seguimiento por parte de los alumnos.
Prácticas en laboratorios	Las prácticas de laboratorio consistirán en el trabajo con autómatas industriales, su conexionado y programación. Además se expondrá el funcionamiento de diversos aparatos de medición electrónicos y de sensores y actuadores relacionados con las cuestiones teóricas
Tutorías	Las tutorías individuales tienen la finalidad de explicar a los alumnos aquellas dudas que no sean inmediatas en su resolución o que exijan un trabajo con un autómata o la programación de un proceso. La tutoría individual puede solicitarse durante la clase o por correo electrónico.
Sesión Magistral	La sesión magistral consistirá en la exposición clara y argumentada de las cuestiones previstas en el programa de clases teóricas de la asignatura

Tutorías

Tutorías

descripción

Tutorías individuales:
Con el fin de no interrumpir la actividad en las clases teóricas y prácticas, las tutorías individuales tienen la misión de explicar a los alumnos aquellas dudas que no sean inmediatas en su resolución o que exijan un trabajo con un autómata o programa aplicado. La tutoría debe ser solicitada por el alumno o bien en clase o bien mediante correo electrónico.
Tutorías en grupo:
Al solicitarse un trabajo de automatización resuelto en grupo se reservan las horas de Tutoría de Grupo para el trabajo de los diferentes grupos en el laboratorio. Durante este tiempo habrá un soporte del profesor sobre cuestiones de aplicación de métodos y técnicas que conduzcan a la resolución del trabajo propuesto. Las tutorías en grupo, al ser de tipo colectivo y aplicado, tendrán lugar en el laboratorio de Autómatas.

Evaluación

	descripción	calificación
Sesión Magistral	Pruebas escritas: Examen de cuestiones y problemas asociados Competencias Básicas: C1, C2, C3 Competencias Específicas: A15397, A15345	30%
Prácticas en laboratorios	Asistencia y participación en clase Realización correcta de las prácticas de la asignatura Competencias Básicas: C1, C4, C5 Competencias Específicas: A15397, A15345	30%
Realización y exposición de trabajos.	Trabajos y/o prácticas (I) Realización y presentación de un trabajo individual de automatización Competencias C1, C2, C4, C5 Competencias Específicas: A15397, A15345	20%
Otros	Trabajos y/o prácticas (II) Realización de un trabajo de automatización en grupo Competencias C2, C5 Competencias Específicas: A15397, A15345	20%

Otros comentarios y segunda convocatoria
La evaluación de la asignatura contempla los siguientes aspectos: Conocimientos teóricos: Examen escrito sobre conocimientos teóricos. Contabilizará una ponderación del 30% de la calificación. Esta prueba evaluará fundamentalmente el dominio de los conocimientos básicos de la materia por parte del alumno y su capacidad de aplicación en problemas reales, es decir, evaluará fundamentalmente las competencias específicas de la asignatura. Realización de prácticas: Montaje correcto de las prácticas: se valorarán las destrezas adquiridas por el estudiante en la aplicación práctica de los conocimientos adquiridos. Contabilizará un 30% de la calificación. Las prácticas evaluables deberán ser mostradas al profesor para su validación y visto bueno. Trabajos de automatización: Los trabajos de automatización, tanto individual como en grupo, se adaptarán al número de alumnos que cursen la asignatura y al material disponible en el laboratorio. La realización de un trabajo individual de automatización aportará un 20% del total de la calificación. La evaluación de los trabajos en grupo aportará un 20% de la calificación total de la asignatura. El trabajo consistirá en la elaboración de una automatización por parte de un grupo de alumnos. El trabajo será expuesto por un representante del grupo ante la clase. Esta calificación, en su caso, evaluará capacidades de tipo instrumental, personal y sistémico. En función del número de alumnos y del desarrollo de la asignatura se considerará la posibilidad de unificar el trabajo individual y el trabajo en grupo dejando únicamente un trabajo en grupo o un trabajo individual, que ponderaría como un 40% de la calificación de la asignatura. Salvo negociación o acuerdo explícito y previo de los alumnos con el profesor, los trabajos presentados deberán ser originales en lo posible. Consideración adicional: Para aprobar la asignatura en la convocatoria ordinaria deberían estar aprobados al menos las prácticas, el trabajo individual y el trabajo en grupo, pudiéndose compensar la nota del examen siempre que la calificación del mismo sea superior a 3.0. Convocatorias: En la convocatoria ordinaria la calificación será el resultado del cómputo de los apartados señalados. Para casos particulares de alumnos con calificación superior a 4.0 se admite la posibilidad de solicitar trabajos adicionales con el fin de alcanzar la calificación de aprobado (5.0) o superior. En el caso de la convocatoria extraordinaria la nota será la del examen correspondiente. Como caso excepcional, para alumnos que hayan asistido de forma regular a la impartición de la asignatura y hayan obtenido una calificación de compensable (por encima de 4.0), pueden solicitarse trabajos adicionales sobre aspectos que se estimen oportunos, relacionados con el trabajo individual o en grupo de automatización. Durante la realización de las pruebas escritas queda expresamente prohibido el uso y la mera tenencia de dispositivos electrónicos que posibiliten la comunicación con el exterior de la sala (teléfonos móviles, radiotransmisores, etc.). En caso de producirse alguna irregularidad durante la celebración de la prueba de evaluación se aplicará la Normativa vigente correspondiente de la Universidad de León.

Fuentes de información

Acceso a la Lista de lecturas de la asignatura

Básica	Josep Balcells, José Luis Romeral, Autómatas Programables, Marcombo Boixareu Editores, Barcelona 1997 Ramón L. Yuste, Vicente Guerrero, Autómatas programables Siemens Grafcet y Guía Gemma con TIA Portal, Marcombo, Barcelona 2017 Enrique Mandado Pérez, Jorge Marcos Acevedo et al., Autómatas Programables y Sistemas de Automatización, Marcombo S.A., Barcelona 2009 Romera Ramírez, Juan Pedro, J. Antonio Lorite, Sebastián Montoro , Automatización: problemas resueltos con autómatas programables, 4ª ed., 4ª reimp, Paraninfo, 2007, Madrid 2007 Smith, Carlos A.; Corripio, Armando B, , Control Automático de procesos: Teoría y práctica, Limusa, México 2014 Eronini, Umez, Eronini, Dinámica de sistemas y control, Thomson Learning, México 2001 Bossy, Jean Claude; Brard, Paul; Faugère Patrice; Merlaud, Christian, GRAFCET. Práctica y Aplicaciones, Ediciones UPC, Barcelona 1995 Ogata, Katsuhiko, Ingeniería de control moderna, Prentice Hall Hispanoamericana, México 1980 , Manuales y documentación de los autómatas industriales de la serie 1200 de Siemens, , Jon Stenerson, David Deeg , Programming Siemens Step 7 (TIA Portal), a Practical and Understandable Approach, 2nd Edition, Publicación independiente, 2019 David M. Halers, SIEMENS BASIC PLC PROGRAMMING with SIMATIC S7-1200: Programming and Testing with STEP 7 Basic, Configuring, TIA PORTAL, SIMULATOR 3D Edition, Independently published (22 diciembre 2021), 2021 Richard G. Stewart, SIEMENS PLC PROGRAMMING FOR BEGINNERS: [Step-by-Step Instructions] How Can I Quickly and Easily Learn PLC Programming At Home? , Independently published (December 31, 2021), 2021 Jon Stenerson, David Deeg, Siemens Step 7 (TIA PORTAL) Programming, a Practical Approach, 2nd Edition, Publicación independiente, 2019
	Las referencias de la Bibliografía pueden no coincidir con los ejemplares de los libros disponibles en las bibliotecas de la Universidad de León, dado que se tiende a adquirir las últimas ediciones disponibles de los títulos referidos La Bibliografía disponible en biblioteca puede consultarse en: https://catoute.unileon.es/discovery/search?query=course_code,contains,0914165,AND&tab=cursos&search_scope=CourseReserves&vid=34BUC_ULE:VU1&lang=es&mode=advanced&offset=0
Complementaria	Hyde, J.; Regué, J. y Cuspinera, A., Control electroneumático y electrónico, Norgren, Barcelona 1997 Timothy Maloney, Electrónica industrial moderna, Prentice Hall, México 1997 Pedro de Miguel Anasagasti, Fundamentos de los computadores, Thomson, Madrid 2004 Saturnino Soria Tello, Sistemas Automáticos industriales de eventos discretos, Marcombo, 2017

Recomendaciones

Asignaturas que se recomienda haber cursado previamente

CÁLCULO / 00914002

FUNDAMENTOS FÍSICOS DE LA INGENIERÍA / 00914005

ELECTROTECNIA Y ELECTRIFICACIÓN AGRARIA / 00914010


Otros comentarios
Es imprescindible la asistencia continuada a las clases y la realización de las prácticas previstas en cada tema de la asignatura. Sería conveniente tener conocimientos básicos de Informática.