Un proceso de manufactura básico consiste en una
estación de trabajo, manejo y transporte automatizado de piezas y un sistema de
control [2]. Al implementar
estos sistemas se busca la mayor ganancia con respecto al costo y beneficio
de los productos.
Un problema para la instrucción del control por PLC proviene de la necesidad industrial de tener un dispositivo con
mayor eficiencia, fiabilidad y tecnología. Esto trae consigo sistemas costosos
que no son muy eficientes para la enseñanza del control y la automatización.
Dentro del plan de estudios 2007 de la IEE (Ingeniería
Eléctrica-Electrónica) se cuenta con siete materias enfocadas en el control
y automatización de procesos (Automatización industrial, Sistemas de control,
Instrumentación electrónica, Instrumentación de procesos industriales, Sistemas
de control programable, Control de procesos, y Temas selectos de control), de
las cuales solo dos de estas (Sistemas de control e instrumentación de procesos
industriales) cuentan con prácticas
para de desarrollar en el laboratorio L3.
En la materia de Sistemas de control programable se utilizan los PLC. Sin embargo, la disposición para su
estudio en el laboratorio es limitado y la adquisición de varios equipos para
cubrir la necesidad del alumnado es costoso. Esto no debería de ser impedimento
para que los interesados en aprender el control por sistemas programables no lleven a la práctica lo adquirido en la teoría.
De acuerdo a la tesis de maestría de la FI de la
UNAM “Realización de un PLC didáctico” se
propone el diseño de un PLC
implementando un microcontrolador PIC (Peripheral
Interface Controller), el cual es programado
por medio de una serie de comandos ASCII,
emulando el lenguaje IL (Instruction
List).
En este proyecto se pretende continuar con la búsqueda de herramientas fiables para el estudio del control y la automatización.
Una propuesta para contar con un medio de estudio
de PLC más económico y amigable para el
usuario, es diseñar una tarjeta electrónica implementando un microcontrolador
que sea compacta y una aplicación de PC capaz de grabar programas en la tarjeta por el puerto USB.
Para obtener un resultado semejante al industrial,
en términos de programación, se usará un software de licencia libre, el cuál es un entorno de programación
basado en el lenguaje Ladder
(escalera) y que también genera archivos
hexadecimales para microcontroladores.
Además, se implementará una interfaz gráfica dentro
de la aplicación para PC que contará con programas pregrabados, los cuáles
pueden servir de guía para la implementación de la tarjeta como controlador en
procesos simples.
El objetivo principal es desarrollar una tarjeta
electrónica compacta y económica que sea programable vía USB mediante una PC para
emular la programación de un PLC
comercial.
Desarrollar una aplicación en el ordenador que
procese el texto de un archivo hexadecimal para transmitirlo a través de una comunicación serial hacia el microcontrolador y este
los grabe en su memoria de programa.
Desarrollar
cuatro programas sencillos, que sean configurados desde la aplicación de PC y cuenten con tareas básicas para el
control de sistemas.
El trabajo comienza con la búsqueda de proyectos similares
en la base de datos de tesis de grado de maestría y doctorado de la facultad de
ingeniería, para continuar con el desarrollo de material didáctico para la
enseñanza del control y automatización.
Posteriormente se busca un software de licencia
libre que sea un entorno de programación en Ladder
para microcontroladores y generare archivos hexadecimales.
Se procede
a comparar los microcontroladores soportados por el entorno para elegir el más
conveniente, tomando en cuenta su capacidad de procesamiento y almacenamiento
en memoria flash.
Se comparan las distintas plataformas que brinden
herramientas para el uso de programación orientada a objetos, que no requiera
de una versión de pago y que sea
simple para el diseño de aplicaciones de escritorio.
Se desarrollan los algoritmos para la conversión,
procesamiento, y comunicación de los archivos hexadecimales (.hex) a través de la aplicación creada
en la computadora y se desarrolla el algoritmo de recepción y grabado de bytes en la memoria flash del microcontrolador (bootloader).
Enseguida, se
diseña una tarjeta compacta, amigable y lo más completa, manteniendo un bajo costo,
la cual debe contar con entradas digitales, entradas analógicas, salidas PWM y salidas a relevadores, que sean
suficientes para el estudio del control y automatización en diversas áreas.
Por último, se realizan pruebas de funcionamiento
del sistema en conjunto y se recopilan los datos y observaciones las cuales están documentadas en este trabajo.
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