INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR PROGRAMA SINTÉTICO CARRERA:

Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica

ASIGNATURA: Control con Uso de PLC.

SEMESTRE:

Octavo

OBJETIVO GENERAL: El alumno aplicará los dispositivos y sistemas más comunes utilizados en el control de maquinaria y procesos industriales en problemas de diseño relacionados con la automatización de procesos.

CONTENIDO SINTÉTICO: I.- Sensores. II.- Sistemas de Automatización. III.- Optoelectrónica. IV.- Controlador Lógico Programable. V.- Integración de Sistemas Controlados por PLC. VI.- Electrónica de Potencia y Sistemas Auxiliares. VII.- Comunicación del PLC y Tendencias.

METODOLOGÍA: Búsqueda bibliográfica, clasificación, ordenación y exposición de los temas seleccionados para el curso. Participación de los alumnos en equipos de trabajo, para discusión y obtención de conclusiones. Realización de problemas y simulaciones mediante herramientas computacionales por parte de los alumnos, bajo la supervisión del profesor. Relación de la teoría con casos prácticos experimentando con dispositivos físicos existentes en laboratorios.

EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN: 60% Exámenes departamentales. 30% Prácticas de laboratorio. 10% Participación en el aula, tareas y trabajos extraclase.

BIBLIOGRAFÍA. Balcells, J. & Romeral, J.L: , Autómatas Programables. Alfaomega-Marcombo. Barcelona España 2004, Quinta edición, 439 págs., ISBN: 970-15-0247-7. Bolton W., Programmable Logic Controllers, 2003 Inglaterra. 3° edición, 256 págs., ISBN: 075 0659866. Maas J., Industrial Electronics, Prentice Hall, USA 1995, 962 págs., ISBN: 02-373023-4. Norcillo R., & Cocera R., Comunicaciones Industriales, Paraninfo-Thomson Learning; España 2000, 303 págs., ISBN: 84-283-2706-8. Parr Andrew, Hydraulics and Pneumatics: A Technicians and Engineers Guide. USA 1992, ButterworthHeinemann; 2th edition, 244 págs., ISBN: 0750644192. Petruzella, F.D., Programmable Logic Controllers, Mc. Graw Hill USA 1994, 320 págs, ISBN: 0028026616 Prorras C. A., & Montanero M.A., Automatas Programables: Fundamentos, manejo, instalación y prácticas, Mc. Graw Hill. México 1994, 211 págs., ISBN: 84-7615-493-3.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR

ESCUELA: ESIME Unidades Culhuacan y Zacatenco. CARRERA:Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica. OPCIÓN: Control COORDINACIÓN: DEPARTAMENTO: Académico de Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica.

ASIGNATURA: Control con Uso de PLC. SEMESTRE: Octavo. CLAVE: CRÉDITOS: 7.5 VIGENTE: 2006. TIPO DE ASIGNATURA: Teórico/Práctica (Optativa) MODALIDAD: Escolarizada

TIEMPOS ASIGNADOS

HRS/SEMANA/TEORÍA: HRS/SEMANA/PRÁCTICA:

3.0 1.5

HRS/SEMESTRE/TEORÍA: HRS/SEMESTRE/PRÁCTICA:

54.0 27.0

HRS/TOTALES:

81.0

PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO POR: Academias de Control de la ESIME, Unidades Culhuacan y Zacatenco APROBADO POR: Consejo Técnico Consultivo Escolar de Culhuacan y Zacatenco.

ing. Ernesto Mercado Escutia E.S.I.M.E. Culhuacan

M. en C. Jesús Reyes García E.S.I.M.E. Zacatenco

AUTORIZADO POR: Comisión de Planes y Programas de Estudio del Consejo General Consultivo del IPN.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR ASIGNATURA: Control con Uso de PLC.

CLAVE:

HOJA: 3 DE 14

FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA

En la actualidad la automatización de procesos es una clave inherente para competir en un mercado globalizado con alta exigencia en control de calidad, tiempos de entrega y cambio del producto que se fabrica, esto solo se puede alcanzar con procesos que trabajen de forma autónoma y con una configuración flexible. Esta asignatura contribuye a formar profesionalmente especialistas en el campo de control de maquinaria y procesos industriales. Presenta información sobre dispositivos y sistemas comúnmente empleados en el manejo y control de variables físicas en los procesos industriales y sobre las áreas de aplicación del control y la electrónica industrial para realizar máquinas automáticas. Muestra la relación existente entre los sistemas de control eléctricos, neumáticos, hidráulicos y electrónicos aplicados a sistemas y procesos electromecánicos, químicos y bioquímicos para generar bienes y productos de calidad constante cumpliendo con los estándares normalizados internacionalmente. Teniendo como punto culminante la preparación necesaria para que el estudiante de ingeniería pueda identificar, diseñar, instalar, modificar y mantener dispositivos y sistemas aplicados en el control de procesos y maquinaria de tipo industrial. Esta asignatura tiene como antecedentes: Señales y Sistemas de control clásico, Fundamentos de Máquinas Eléctricas, Espacio de Estado, Electrónica Lineal, Electrónica Digital,

OBJETIVO DE LA ASIGNATURA

El alumno aplicará los dispositivos y sistemas más comunes utilizados en el control de maquinaria y procesos industriales en problemas de diseño relacionados con la automatización de procesos.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR ASIGNATURA: Control con Uso de PLC.

CLAVE:

No. UNIDAD I

NOMBRE:

HOJA: 4 DE 12

Sensores.

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno aplicará los principios y leyes que rigen el comportamiento de los diferentes tipos de sensores existentes en simulaciones y prácticas de detección dentro del laboratorio.

No. TEMA

TEMAS

1.1

Introducción a las tecnologías de automatización, principio de operación y rango de detección.

1.0

1.2

Factores de corrección, opciones de alambrado y aplicaciones de sensores de proximidad: Aplicaciones: Encoder, barrera, reflex (polarizado y no polarizado) Inductivos. Capacitivos. Magnéticos. Fotoeléctricos. Láser. Sensores de contacto. Interruptores de límite. Tipos de accionamiento y aplicaciones.

2.0

1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.2.4 1.2.5 1.3 1.3.1 1.3.2

HORAS

T

Subtotal de Horas

P

CLAVE BIBLIOGRÁFICA

EC 1B, 3B, 7B, 4C.

2.0

2.0

1.0

2.0

5.0

1.0

4.0

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de información en bibliografía recomendada por el profesor, selección de conceptos, fundamentos de sensores de proximidad y de contacto, realización de ejercicios y exposición de los temas propuestos en grupo y/o individual bajo la supervisión del profesor, realización de prácticas de laboratorio, tareas y trabajos extraclase.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN 60% Primer examen departamental, unidades I y II. 30% Prácticas de laboratorio. 10% Participación en el aula, tareas y trabajos extraclase.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR ASIGNATURA: Control con Uso de PLC. No. UNIDAD II

CLAVE:

HOJA: 5 DE12

NOMBRE: Sistemas de Automatización.

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno aplicará tecnologías de control usando elementos de sistemas electromecánicos, para el arranque de motores eléctricos, también propondrá aplicaciones con sistemas hidráulicos, neumáticos e híbridos.

No. TEMA

2.1 2.2

TEMAS

HORAS

T Introducción: Tecnologías aplicables a la automatización de sistemas industriales. Sistemas electromecánicos.

P

CLAVE BIBLIOGRÁFICA

EC 1B, 5B, 2C.

1.0 9.0

2.2.1

Elementos que componen un sistema de control

4.0

2.2.2

Cálculo de los elementos que componen el circuito derivado de un sistema de control electromecánico.

2.0

2.2.3 Tipos de arranque para motores de CD 2.2.3.1 Sistema de control electromecánico para el arranque de motores de CD:

1.5

Tipos de arranque de motores de CA: Arranque de motores polifásicos de inducción. Arranque de motores síncronos. Arranque de motores monofásicos de CA. Sistema de control electromecánico para el arranque de motores de CA.

1.0 1.0 1.0 2.0 2.0

2.2.4 2.2.4.1 2.2.4.2 2.2.4.3 2.2.4.4

1.0 3.0

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de información en bibliografía recomendada por el profesor, selección de conceptos de neumática, hidráulica y electromecánica y sus combinaciones, realización de ejercicios y exposición de los temas propuestos en grupo y/o individual bajo la supervisión del profesor, realización de prácticas y tareas extraclase.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN 60% Examen departamental, unidades I y II. 30% Prácticas de laboratorio. 10% Participación en el aula, tareas y trabajos extraclase

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR ASIGNATURA: Control con Uso de PLC.

CLAVE:

No. UNIDAD II

HOJA: 6 DE 12

NOMBRE: Sistemas de Automatización. (continuación)

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno aplicará tecnologías de control usando elementos de sistemas electromecánicos, para el arranque de motores eléctricos, también propondrá aplicaciones con sistemas hidráulicos, neumáticos e híbridos.

No. TEMA

2.3 2.3.1 2.3.2 2.4 2.4.1 2.4.2 2.5 2.5.1 2.5.2

TEMAS

HORAS

CLAVE BIBLIOGRÁFICA

T

P

EC

Sistemas neumáticos. Elementos que componen un sistema de control neumático. Secuencias de control con elementos neumáticos.

4.0

3.0

1.0

Sistemas hidráulicos. Elementos que componen un sistema de control hidráulico. Secuencias de control con elementos hidráulicos.

3.0

Sistemas híbridos (sistemas electro-neumáticos y sistemas electro-hidráulicos). Elementos que componen un sistema de control híbrido. Secuencias de control con elementos híbridos.

4.0

Subtotal de horas

1B, 5B, 2C.

1.0

2.0

1.5

2.0

1.0 1.0

21.0

11.0

20.0

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de información en bibliografía recomendada por el profesor, selección de conceptos de neumática, hidráulica y electromecánica y sus combinaciones, realización de ejercicios y exposición de los temas propuestos en grupo y/o individual bajo la supervisión del profesor, realización de prácticas y tareas extraclase.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN 60% Examen departamental, unidades I y II. 30% Prácticas de laboratorio. 10% Participación en el aula, tareas y trabajos extraclase.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR ASIGNATURA: Control con Uso de PLC.

CLAVE:

No. UNIDAD III

HOJA: 7 DE 12

NOMBRE: Optoelectrónica.

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno realizará pruebas con diferentes métodos para el acoplamiento de señales de baja y alta potencia por medios de aislamiento óptico.

No. TEMA

3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.5.1 3.5.2 3.5.3 3.5.4 3.5.5 3.5.6 3.5.7 3.5.8

TEMAS

HORAS

T Efecto fotoeléctrico. Efecto fotoresistivo. Efecto fotoemisivo. Efecto fotovoltaico. Aplicación de dispositivos optoelectrónicos en sistemas de control. Diodo emisor de luz. Fotoresistor. Fotodiodo. Fototransistor. Fototiristor. Fototriac. Optoacopladores. Relevadores de estado sólido.

Subtotal de horas

P

EC 1B, 7B.

0.5 0.5 0.5 0.5 2.0

4.0

CLAVE BIBLIOGRÁFICA

2.0

1.5

1.0

1.5

3.0

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de información en manuales de fabricante de dispositivos electrónicos que apliquen efectos ópticos para el aislamiento de señales, selección de elementos para la solución de circuitos que ejemplifiquen el acoplamiento entre señales bajo la supervisión del profesor, realización de prácticas y tareas extraclase.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN 60% Examen departamental, unidades III y IV. 30% Prácticas de laboratorio. 10% Participación en el aula, tareas y trabajos extraclase.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR ASIGNATURA: Control con Uso de PLC. No. UNIDAD IV

CLAVE:

HOJA:8 DE 12

NOMBRE: Controlador Lógico Programable.

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno identificará la arquitectura de controladores lógicos programables, enlistará los tipo de lenguajes de programación para PLC’s, y valorará los criterios para la selección y dimensionamiento de los controladores lógicos programables.

No. TEMA

4.1 4.2 4.3 4.4

4.5

HORAS

TEMAS

T Introducción. Fundamentos de lógica digital. Arquitecturas. Programación. Lenguaje escalera. Bloques funcionales. Lista de instrucciones. Grafico de flujo de señal. Lenguaje estructurado. Selección (Dimensionamiento).

1.0 2.0 1.0 7.0

EC

3.5

3.0

6.0

5.0

1B, 3B, 2C, 4C.

3.0

2.0

Subtotal de horas

13.0

CLAVE BIBLIOGRÁFICA

P

9.5

11.0

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de información en bibliografía recomendada por el profesor, selección de Criterios para el dimensionamiento con base a manuales de fabricante, y la realización de ejercicios y exposición de los temas relacionados con el software de programación de los PLC’s de forma grupal y/o individual bajo la supervisión del profesor, realizando de prácticas de laboratorio y tareas extraclase.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN 60% Examen departamental, unidades III, IV. 30% Prácticas de laboratorio. 10% Participación en el aula, tareas y trabajos extraclase.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR ASIGNATURA: Control con Uso de PLC.

CLAVE:

HOJA: 9 DE 12

NOMBRE: Integración de Sistemas Controlados por PLC .

No. UNIDAD V

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno integrará una máquina o sistema automático para aplicaciones industriales, efectuando una selección de equipo de control o potencia y justificará cada uno de los equipos seleccionados con bases técnicas y económicas.

No. TEMA

TEMAS

HORAS

CLAVE BIBLIOGRÁFICA

T

P

EC

5.1

Integración del control por PLC en sistemas Electromecánicos.

3.0

1.0

3.0

5.2

Integración del control por PLC en sistemas neumáticos.

3.0

1.0

3.0

5.3

Integración del control por PLC en hidráulicos.

1.0

1.0

3.0

5.4

Integración del control por PLC en híbridos.

4.0

1.0

3.0

11.0

4.0

12.0

Subtotal de Horas

1B, 3B, 5B, 2C, 4C

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Búsqueda de información en bibliografía recomendada por el profesor, empleando dicha información para la realización de proyectos y exposiciones en donde se justifique la selección de las tecnologías usadas en la integración del sistema autónomo.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN 60% Examen departamental, unidad V. 30% Prácticas de laboratorio. 10% Participación en el aula, tareas y trabajos extraclase.

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR ASIGNATURA: Control con Uso de PLC.

CLAVE:

HOJA: 10 DE 12

RELACIÓN DE PRÁCTICAS PRACT. No.

NOMBRE DE LA PRÁCTICA

UNIDAD

DURACIÓN

LUGAR DE REALIZACIÓN

Todas las prácticas de control se realizan en el laboratorio

1

Aplicación y montaje de sensores.

I

1.0

2

Configuración y aplicación de driver a motores de CD y CA.

II

1.5

3

Arranque, paro e inversión de giro de un motor eléctrico.

II

1.0

4

Automatización de un sistema por medio de control electromecánico

II

1.5

5

Control combinacional de cilindros neumaticos.

II

1.0

6

Control secuencial de cilindros neumáticos, empleando sensores de posición.

II

1.0

7

Control de un sistema neumático para aplicación industrial.

II

1.0

8

Control secuencial de cilindros hidráulicos, empleando sensores de posición.

II

1.0

9

Control de un sistema hidráulico para aplicación industrial.

II

1.0

10

Control de un sistema electroneumático para aplicación industrial.

II

1.0

11

Control de un sistema electrohidráulico para aplicación industrial.

II

1.0

12

Prueba para el conocimiento del efecto de optoacoplamiento con un optotransistor y optotriac.

III

1.5

13

Identificación física de las partes de un PLC y su instalación.

IV

1.0

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR

ASIGNATURA: Control con Uso de PLC.

CLAVE:

HOJA: 11 DE 12

RELACIÓN DE PRÁCTICAS PRACT. No.

NOMBRE DE LA PRÁCTICA

UNIDAD

DURACIÓN

LUGAR DE REALIZACIÓN

14

Introducción al manejo del software de un PLC.

IV

2.5

Todas las prácticas de control se realizan en el laboratorio

15

Control de un proceso mediante PLC, empleando lenguaje de escalera.

IV

2.0

16

Control de un proceso mediante PLC, empleando lenguaje de Bloques Funcionales.

IV

2.0

17

Control de un proceso mediante PLC, empleando lenguaje de gráfico de flujo secuencial.

IV

1.0

18

Control de un proceso mediante PLC, empleando lenguaje estructurado.

IV

1.0

19

Automatización de un proceso de la industria alimenticia o farmacéutica.

V

1.0

20

Automatización de un proceso de la industria automotriz.

V

1.0

21

Automatización de un proceso de la industria metal mecánica.

V

1.0

22

Dimensionamiento y selección de un PLC para un proyecto en específico.

V

1.0

Total de horas

27.0

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR

ASIGNATURA: Control con Uso de PLC.

PERÍODO

UNIDAD

1

I y II

CLAVE:

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

• •

60% Primer examen departamental. 30% Prácticas de laboratorio. 10% Actividades complementarias.

2

III y IV.

• • •

60% Segundo examen departamental. 30% Prácticas de laboratorio. 10% Actividades complementarias.

3

V

• • •

60% Tercer examen departamental. 30% Prácticas de laboratorio. 10% Actividades complementarias.

CLAVE

B

1

X

2

3

C

BIBLIOGRAFÍA Balcells, J. & Romeral, J.L: , Automatas Programables. Alfaomega-Marcombo. Barcelona España 2004, Quinta edición, 439 págs., ISBN: 970-15-0247-7.

X

X

4

HOJA: 12 DE 12

Prorras C. A., & Montanero M.A., Automatas Programables: Fundamentos, manejo, instalación y prácticas, Mc. Graw Hill. México 1994, 211 págs., ISBN: 84-7615-493-3 Petruzella, F.D., Programmable Logic Controllers, Mc. Graw Hill USA 1994, 320 págs., ISBN: 0028026616

X

Bolton W., Programmable Logic Controllers, 2003 Inglaterra. 3° edición, 256 págs., ISBN: 0750659866

5

X

Parr Andrew, Hydraulics and Pneumatics: A Technicians and Engineers Guide. USA 1992, Butterworth-Heinemann; 2th edition, 244 págs., ISBN: 0750644192.

6

X

Norcillo R., & Cocera R., Comunicaciones Industriales, Paraninfo-Thomson Learning; España 2000, 303 págs., ISBN: 84-283-2706-8

7

X

Maas J., Industrial Electronics, Prentice Hall, USA 1995, 962 págs., ISBN: 02-373023-4

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL SECRETARÍA ACADÉMICA DIRECCIÓN DE EDUCACIÓN SUPERIOR PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA 1. DATOS GENERALES ESCUELA: Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Unidades Culhuacan y Zacatenco. CARRERA

SEMESTRE

Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica.

ÁREA:

BÁSICAS

ACADEMIA:

C. INGENIERÍA

Control

ASIGNATURA:

D. INGENIERÍA

Octavo

C. SOC. y HUM.

Control con Uso de PLC. (Optativa, Opción Control)

ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO:

Licenciatura: Ingeniería en Comunicaciones y Electrónica, Ingeniería en Control y Automatización, Ingeniería Eléctrica o Ingeniero Mecánico Electricista.

2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA: El alumno aplicará los dispositivos y sistemas más comunes utilizados en el control de maquinaria y procesos industriales en problemas de diseño relacionados con la automatización de procesos. 3. PERFIL DOCENTE: EXPERIENCIA PROFESIONAL Control lineal, control Conocimientos secuencial (mecánico y automatización industrial electrónico), arranque Procesos de integración de proyectos. y paro de motores eléctricos. Conocimientos generales en Diseño y aplicación de programación de PLC’s. Manejo de sistemas de sistemas hidráulicos, neumáticos e híbridos. control distribuido y Conocimiento del supervisorio. software y hardware, Dominio en la instalación y generación de puesta en marcha de programas y ejecución instalaciones controladas en aplicaciones de con PLC’s control secuencial. CONOCIMIENTOS

ELABORÓ

HABILIDADES

ACTITUDES

Comunicación Manejo del idioma ingles. Manejo de grupos, equipo de laboratorio de hardware y software. Establecimiento de ambientes favorables al aprendizaje, para la solución de problemas. Análisis y síntesis. Motivar al estudio. Razonamiento e investigación, uso de material didáctico, capacidad de liderazgo ante el grupo.

Ejercicio de la crítica fundamentada, respeto, tolerancia, compromiso con la docencia, ética, responsabilidad científica, colaboración superación docente y profesional. Motivar los valores humanos e institucionales. Compromiso social.

REVISÓ

AUTORIZÓ

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_________________________

__________________________

Ing. Raúl De la Torre y García. M en C Eduardo Lázaro Castillo Presidentes de Academia Control

Ing. Ruben Juárez Barrientos Ing. Guillermo Santillán Guevara Subdirectores Académicos

M en C Jesús Reyes García Ing, Ernesto Mercado Escutia. Directores FECHA:

2006