1.- DATOS DE LA ASIGNATURA

Nombre de la asignatura: Carrera: Clave de la asignatura: SATCA1

CONTROLADORES LOGICOS PROGRAMABLES II Ingeniería Electrónica IIM-1303 2-4-6

2.- PRESENTACIÓN Caracterización de la asignatura. En esta asignatura el estudiante aprenderá a automatizar procesos industriales mediante la programación, instalación, mantenimiento, integración a las redes industriales y puesta en marcha del controlador lógico programable (PLC), para el desarrollo y conservación de los sistemas automatizados y de control. Aportación al perfil. Esta asignatura proporciona los elementos necesarios para que el Ingeniero en Electrónica implemente y ponga en marcha sistemas de control utilizando al controlador lógico programables en redes industriales, en la aplicación de sistemas automatizados tomando en cuenta el desarrollo sustentable del entorno. Intención didáctica. Se plantea el temario, en cuatro unidades, agrupando los temas de la programación virtual, el desarrollo de sistemas con controladores lógicos programables, y la implementación de redes industriales para desarrollar un proyecto en base a todos los conocimientos previos. El contenido del programa lleva al alumno paso a paso, en las primeras unidades a conocer los conceptos que definen la programación avanzada de funciones de un PLC en base a las rutinas, ciclos, saltos condicionados. Se integran las funciones de control propuestas (PID, PWM). En las ultimas unidades se introduce al alumno al ambiente de las redes industriales, tales como su topología, protocolos de comunicación en redes, buses de campo, haciendo que el alumno vaya desarrollando sistemas de control cada vez de mayor complejidad, pero acordes a la problemática a enfrentar en ambientes industriales, por lo que se proponen ejercicios de programas de temas relacionados con el control de procesos industriales. El enfoque sugerido para la materia requiere que las actividades practicas promuevan el desarrollo de habilidades para la programación del PLC dando solución a un problema de control, tales como: identificación del problema, establecimiento de la estrategia de control, desarrollo de las secuencias del proceso, establecimiento del tamaño del PLC, integración de una red industrial, configuración y conexión del PLC a la red industrial; trabajos en equipo; propiciando procesos intelectuales como inducción-deducción y análisis-síntesis con la intención de generar una actividad intelectual compleja. Algunas veces se proponen actividades prácticas previas al tratamiento teórico de los temas, de

manera que no sean una mera corroboración de los visto previamente en clase, sino una oportunidad para conceptualizar a partir de lo observado. En las actividades practicas sugeridas, es conveniente que el profesor busque solo guiar a sus alumnos para que ellos hagan la elección de las variables necesarias para integrar el sistema de control. Para que aprendan a planificar, que no planifique el profesor todo por ellos, sino involucrarlos en el proceso de planeación. La lista de actividades de aprendizaje no es exhaustiva, se sugieren sobre todo las necesarias para hacer más significativo y efectivo el aprendizaje. Algunas de las actividades sugeridas pueden hacerse como actividad extra clase y comenzar el tratamiento en clase a partir de la discusión de los resultados de las observaciones. Se busca partir de experiencias concretas, cotidianas en el ambiente industrial, para que el estudiante se acostumbre a reconocer los problemas industriales en su enfrentamiento con este sector. En las actividades de aprendizaje sugeridas, generalmente se propone la formalización de los conceptos a partir de experiencias concretas; se busca que el alumno tenga el primer contacto con el concepto en forma concreta y sea a través de la observación, la reflexión y la discusión que se de la formalización; la resolución de problemas se hará después de este proceso. Esta resolución de problemas no se especifica en la descripción de actividades, por ser más familiar en el desarrollo de cualquier curso. Pero se sugiere que se diseñen problemas con datos faltantes o sobrantes de manera que el alumno se ejercite en la identificación de datos relevantes y elaboración de supuestos. En el transcurso de las actividades programadas es muy importante que el estudiante aprenda a valorar las actividades que lleva a cabo y entienda que esta construyendo su hacer futuro y en consecuencia actué de una manera profesional; de igual manera, aprecie la importancia del conocimiento y los hábitos de trabajo; desarrolle la precisión y la curiosidad, la puntualidad, el entusiasmo y el interés, la tenacidad, la flexibilidad y la autonomía.

3.- HISTORIA DEL PROGRAMA Lugar y fecha de elaboración o revisión. Instituto Tecnológico Superior de Panuco 09 de Agosto a 07 de Noviembre de 2012

Participantes

Evento

Integrantes de Academia de Ingeniería Electrónica del Instituto Tecnológico Superior de Panuco

Diseño, Elaboración y desarrollo curricular para el programa de Estudio de la Carrera de Ingeniería Electrónica.

4.- COMPETENCIAS A DESARROLLAR

Competencia General de la Asignatura Diseñar y desarrollar sistemas de redes basados en PLC´s, aplicados en procesos industriales. Competencias especificas 

Programar, desarrollar e implementar sistemas de control basados en PLC´S aplicados en redes industriales. Competencias genéricas

Competencias instrumentales  Capacidad de análisis y síntesis.  Empleo de lenguaje técnico – científico en temas relacionados a PLC´s.  Capacidad de organizar y planificar.  Empleo del idioma inglés para la lectura de artículos, hoja de datos y además información referente a los temas.  Conocimientos básicos de la carrera.  Habilidades en el manejo de software especializado.  Habilidad para buscar y analizar información proveniente de diversas fuentes.  Solución a la problemática de diferentes escenarios.  Toma de decisiones basadas en una justificación.  Interacción con grupos de trabajo e intercambios de ideas. Competencias interpersonales  Capacidad crítica y autocritica  Trabajo en equipo.  Disponibilidad de tiempo y espacio para la realización de prácticas y proyectos.  Actitud positiva y emprendedora. Competencias sistémicas  Capacidad de aplicar los conocimientos en la práctica.  Habilidad de investigación.  Capacidad de investigación.  Capacidad de escuchar nuevas propuestas de mejora.  Capacidad de generar nuevas ideas (creatividad).  Habilidad para trabajar en forma autónoma.  Búsqueda de nuevas alternativas para la solución de problemas.  Emplear metodologías para el desarrollo de actividades.  Fomentar el uso de formatos para el reporte de actividades.

5.- COMPETENCIAS PREVIAS DE OTRAS ASIGNATURAS. Competencias previas 

Comprender y aplicar la programación estructurada.



Comprender y aplicar conocimientos de sensores y actuadores.



Comprender y aplicar conocimientos de la lógica programable.

6.- TEMARIO. Unidad 1.

Temas Programación Virtual

Subtemas 1.1 Programación de subrutinas 1.2 Programación de saltos condicionados 1.3 Funciones condicionales Ciclos (for, while) 1.4 Programación de un control PID 1.5 Programación de un PWM

2.

Sistemas con PLC

2.1 Arquitectura de sistemas compactos y modulares (expansiones, expansiones de bus, expansiones de entradas y salidas). 2.2 Conexiones entre PLC´s. 2.3 Instalación de sistemas de control basados en PLC.

3.

Redes industriales

3.1 Introducción a las redes industriales. 3.2 Topologías de red. 3.3 Protocolos de comunicación en redes industriales. 3.4 Buses de campo. 3.5 Configuración y conexión del Controlador Lógico Programable a la red industrial.

4.

Aplicaciones de proyecto

4.1 Aplicaciones.

7.- ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE Competencia específica y genéricas (a desarrollar y fortalecer por tema)  Conocer y comprender los fundamentos de la programación virtual. Tema

Actividades de aprendizaje 

Unidad 1: PROGRAMACIÓN VIRTUAL  1.1 Programación de subrutinas 1.2 Programación de saltos condicionados 1.3 Funciones condicionales Ciclos (for, while) 1.4 Programación de un control PID 1.5 Programación de un PWM



Hacer un listado sobre las funciones o instrucciones disponibles en el software. Proponer un sistema automatizado, donde se implemente un algoritmo de control con las instrucciones mencionadas. Hacer un cuadro comparativo entre los factores de una automatización sin y con PLC en una red industrial.

Competencia específica y genéricas (a desarrollar y fortalecer por tema)  Analizar la arquitectura de los sistemas compactos y modulares de PLC´s. Tema

Actividades de aprendizaje 

Unidad 2: SISTEMAS CON PLC´s. 2.1 Arquitectura de sistemas compactos y modulares (expansiones, expansiones de bus, expansiones de entradas y salidas). 2.2 Conexiones entre PLC´s. 2.3 Instalación de sistemas de control basados en PLC.





Buscar información y presentar un compendio de los modelos de de PLC más relevantes según sus características para implementar una red industrial. Consultar manuales de fabricantes de PLC y realizar un cuadro con las características y parámetros de cada elemento. Realizar un diagrama de flujo de la estrategia de programación.

Competencia específica y genéricas (a desarrollar y fortalecer por tema)  Desarrollar e implementar redes de control industrial con PLC. Tema

Actividades de aprendizaje 

Unidad 3: REDES INDUSTRIALES. 3.1 Introducción a las redes industriales. 3.2 Topologías de red. 3.3 Protocolos de comunicación en redes industriales. 3.4 Buses de campo.



Realizar prácticas en los módulos didácticos del PLC, para integrar un sistema de automatización en una pequeña red industrial. Identificar los elementos que se requieren para interactuar con el PLC en la red industrial, protocolos, configuraciones, etc.

3.5 Configuración y conexión del Controlador Lógico Programable a la red industrial.



Obtener de los manuales del proveedor de la lista de funciones de cada PLC disponible en el laboratorio.

Competencia específica y genéricas (a desarrollar y fortalecer por tema)  Implementar y poner en marcha sistemas de control con PLC´s. Tema Actividades de aprendizaje  Unidad 4: APLICACIONES DE PROYECTO (proponer posible proyecto) 4.1 Aplicaciones.

 

Realizar la simulación correspondiente para identificar los posibles fallos y realizar las modificaciones correspondientes. Diseñar un sistema de temporización. Diseñar un sistema de contaje de piezas fabricadas.

8. PRÁCTICAS (PARA FORTALECER LAS COMPETENCIAS DE LOS TEMAS Y DE LA ASIGNATURA) Solicitar en cada unidad de aprendizaje la realización de prácticas que consistan en el modelado y resolución de problemas utilizando un lenguaje de programación propuesto, acorde a los temas y el alcance de las unidades. 1. Identificación física de los componentes de un PLC 2. Determinación de diferentes tipos de PLC´s conocidos en el mercado de acuerdo a los criterios de clasificación definidos. 3. Identificación de los requerimientos eléctricos, de cableado y de elementos periféricos necesarios para programar y ejecutar un programa en el PLC. 4. Diseño y desarrollo de un sistema utilizando módulos entrada(s) – salida(s). 5. Realizar un programa que en forma secuencial controle actuadores a diferentes tiempos. 6. Realizar un programa que utilice los contadores para accionar dispositivos de salida. 7. Realizar un programa que automatice un proceso.

9. PROYECTO INTEGRADOR (para fortalecer las competencias de la asignatura con otras asignaturas) Realizar un proyecto integrador que consista en la construcción física de una plataforma tamaño escala, donde se apliquen los conocimientos de programación y conexión física de instrumentos medidores de variables como velocidad, temperatura, presión, nivel, entre otros; denotando el control a través del uso de un PLC.

10. EVALUACIÓN POR COMPETENCIAS (específicas y genéricas de la asignatura) Realizar evaluación diagnóstica al inicio del semestre. Exámenes prácticos y teóricos. Participación individual y grupal. Realizar prácticas por unidad. Desarrollar proyecto final.

11.- FUENTES DE INFORMACIÓN (actualizadas considerando los lineamientos de la APA*) Bibliografía Castro, A. y. (2007). Comunicaciones industriales: principios básicos. UNED. Cócera, J. y. (2004). Comunicaciones industriales. Thomson paraninfo. Hackworth, H. y. PLC programming methods and applications. Prentice-Hall. Peña, D. (2003). Diseño y aplicaciones con autómatas programables. Uoc. Pérez, J. ( 2008). Automatización de maniobras industriales. Mediante autómatas programables. Alfaomega. Sebastiá, J. R. LabVIEW Entorno gráfico de programación. Alfaomega. Siemens. ( 2005). Industrial Wireless LAN – I-Features, Applications, Examples. Siemens AG. Siemens. (2005). Industrial Ethernet Network Topologies. Siemens AG.