La técnica de automatización abarca todos los procesos e instrumentos de trabajo que permiten el funcionamiento autónomo de instalaciones. Entre ellos se cuentan máquinas, aparatos, equipos y otros dispositivos. La intervención humana solo tiene lugar en un medida mínima.
La disciplina de la ingeniería persigue una idea encuadrable en varias disciplinas, que abarca mecánica (ingeniería industrial) y electrotécnica. El objetivo de la técnica de automatización es automatizar máquinas e instalaciones de tal manera que trabajen autónomamente de forma eficiente y con un reducido nivel de errores. Dependiendo de la complejidad de las instalaciones se pueden alcanzar distintos grados de automatización. La dimensión es mayor cuanto menor sea la necesidad de intervención humana en los procesos. Una importante aportación al creciente rendimiento de los sistemas se encuentra en el desarrollo de componentes esenciales. Para soluciones de accionamiento de alto valor para el control de la técnica de automatización Harmonic Drive AG es un socio competente.
Utilización de la técnica de automatización: Descarga de tareas y mayor rendimiento
Los sistemas automatizados ofrecen numerosas ventajas. Cumplen trabajos peligros y físicamente duros, eximiendo de ellos a las personas. Las máquinas también asumen tareas rutinarias agotadoras. No sin motivo es que el avance de la automatización esté estrechamente asociado al crecimiento de la población. Puesto que el aumento de personas eleva la necesidad de bienes de calidad y de la producción masiva.
Junto a la descarga de tareas para las personas, la técnica de automatización ofrece otras ventajas: Las máquinas generan rendimientos continuos a alto nivel. Su ritmo de trabajo supera con creces la velocidad de procesos manuales. Además, la técnica de automatización mejora la calidad de los productos y reduce los gastos de personal.
Orígenes tempranos de la técnica de automatización
Los orígenes de la técnica de automatización se remontan al siglo 18. En 1785 Edmond Cartwright inventó el telar totalmente mecanizado. Gracias a tableros de madera con orificios se pudieron fabricar tejidos con estampados uniformes. Del accionamiento del telar solían encargarse dos hombres fuertes, mediante manivela manual. Con el principio básico de la mecanización, el telar supuso un paso decisivo en el camino hacia la industria textil.
Ya en 1788 James Watt aportó la base para la moderna técnica de regulación. Trasladó a la ingeniería industrial (mecánica) el principio utilizado al moler, el del regulador de fuerza centrífuga. El componente mencionado regulaba las revoluciones en la máquina de vapor de forma constante.
Ámbitos de aplicación de la técnica de automatización
Actualmente, la técnica de automatización y sus sistemas se utilizan en casi todos los ámbitos de la vida. Así, la automatización de productos domésticos nos parece absolutamente normal, no hay más que pensar en un lavavajillas. En los vehículos, un sistema antibloqueo y reductores de automatización nos ofrecen aún más seguridad y comodidad al conducir. También en la electrónica del entretenimiento se ha expandido la técnica de automatización – un ejemplo moderno sería el denominado Smart Home (hogar inteligente).
La técnica de automatización ocupa un lugar especial en la producción. Aquí, las instalaciones de la técnica de procesos, así como las instalaciones en centrales eléctricas y circuitos de producción reciben tecnologías automatizadas. Los sectores que utilizan estas soluciones en gran medida son, entre otros, la industria automovilística, la mecánica (ingeniería industrial), la industria eléctrica y la construcción de aviones. La necesidad de la industria de técnica de automatización inteligente sigue creciendo y no es previsible que se reduzca.
Estructura de sistemas automatizados
Un sistema automatizado está compuesto de una instalación a controlar, el control por ordenador de automatización y la periferia. Este entorno dispone de sensores que registran datos de control, y actores que aplican los comandos de control correspondientes. Otro elemento lo conforman lo sistemas de bus de campo conectados en red. Unen los componentes individuales de la técnica de automatización entre sí y con el aparato de control.
Funciones de la técnica de automatización
Los sistemas de la técnica de automatización incluyen diferentes funciones claves. Entre ellas se encuentran, de una parte, la medición y el control. Otras tareas del sistema son, de otra parte, la regulación y la comunicación. Como instalación de control técnica, la sala de control principal conforma el área para vigilar todos los procesos. Se trata de la denominada «interfaz hombre-máquina».
Los ámbitos parciales concretos de la técnica de automatización incluyen componentes técnicos especiales. Así, la medición suele tener lugar con sensores. Estos sensores determinan características físicas y químicas, tales como, por ejemplo, humedad, presión o calor. Se distingue entre sensores pasivos y activos. Para la medición existe una amplia gama de receptores que han sido desarrollados especialmente para sistema automatizados.
El control de instalaciones el ámbito de la técnica de automatización tiene lugar a través de un control de almacenamiento programable (SPS) flexible sobre una base digital. Los comandos de control llegan al sistema a través de actores tales como motores, válvulas o imanes. En el pasado, los sistemas incluían controles programados de forma conectada, de cableado fijo, para cuya modificación también era necesario adaptar las conexiones. En SPS basta con modificar el programa. Este control se desarrolló en 1968 en los EE.UU. y se introdujo en Europa en 1973.
Al regular, la dimensión a regular es medida y comparada continuamente con el valor deseado. Si el resultado de la medición difiere, se producirá la corrección. Este procedimiento se realiza controlado por ordenador.
La técnica de automatización dispone de una comunicación compleja en la que intervienen numerosos diversos sensores y actores. La interconexión de los componentes se realiza mediante sistemas de bus de campo tales como profibus o CAN-Bus. Mediante protocolos normalizados, el sistema regula cómo utilizan varios participantes una línea de conexión. Actualmente, la comunicación en el marco de la técnica de automatización también se produce por Ethernet. A través de la conexión de internet, se puede realizar el mantenimiento de las instalaciones de forma remota.
Manejo y observación a través de la Human-Machine-Interface (interfaz hombre-máquina)
Con sistemas de la técnica de automatización los usuarios interaccionan a través de la interfaz de usuario. Al utilizar esta Human-Machine-Interface (HMI) usted obtiene rápidamente un resumen sobre todos los procesos de funcionamiento esenciales. Puede observar la instalación, manejar máquinas e intervenir en los transcursos de procesos sobre una base de decisión segura. Mediante un panel de manejo o una visualización de procesos, los responsables tienen acceso a las informaciones. El panel dispone de pilotos de señal, teclas y campos de indicación. La visualización basada en software se produce mediante una terminal de manejo. Básicamente, las técnicas de HMI modernas son integrables en la técnica de automatización de explotadores de instalaciones mediante interfaces estandarizadas abiertas.
Componentes de alta calidad de la técnica de automatización
En la técnica de control y de regulación de la técnica de automatización intervienen numerosos componentes, como, por ejemplo, la tecnología de accionamiento especial. Para los explotadores de instalaciones se recomienda la colaboración con un operador cualificado y experimentado. Harmonic Drive AG desarrolla, construye y fabrica soluciones individuales para accionamientos del ámbito de la robótica y la automatización, entre otros. Los reductores, motores y otros componentes de alta calidad son utilizables de forma modular.
Requisitos de seguridad al emplear la técnica de automatización
Si se detienen instalaciones automatizadas, (por ejemplo, en una fábrica química), se generan riesgos de seguridad. Por tanto, los requisitos para el funcionamiento fiable en el ámbito mencionado son muy elevados. En la técnica de automatización existen, por tanto, numerosas directrices y normas de seguridad. Así, la directriz VDI/VDE 2180 de la Asociación de Ingenieros Alemanes (Verein deutscher Ingenieure) recoge importantes normas para el empleo de técnica de conducción de procesos.
Si se conectan instalaciones a internet, los expertos en TI deben asegurar las estructuras comunicativas para impedir posibles accesos y ataques de espionaje.
El futuro: Industria 4.0
La técnica de automatización se considera la industria clave en el camino hacia la Industria 4.0. Este concepto se refiere a sistemas inteligentes conectados digitalmente que permiten una producción industrial autónoma en gran medida. En una Smart Factory (fábrica inteligente) hay conectadas comunicativamente personas, instalaciones, productos y logística. Esto se considera también como la cuarta revolución industrial.