Equipo de bajo coste para la docencia práctica de bucles de control en entornos industriales

Abstract

En la Escuela Politécnica Superior de la Universidad de Sevilla se imparten distintos títulos de Grado en Ingeniería en los que las asignaturas “Automatización Industrial” y “Regulación Automática” son comunes a todas ellas. Estas asignaturas comparten un marco común que, a veces, no es percibido por los estudiantes. Sin embargo, los dispositivos lógicos programables o PLCs por sus siglas en inglés (programmable logic controllers), los cuales son la base actual de la automatización industrial, son ampliamente usados en tareas de regulación de bucles de control en la industria (Valencia-Palomo & Rossiter, 2011). Tradicionalmente, los bucles de control han sido implementados usando dispositivos discretos. No obstante, con la proliferación de los PLCs, estos se han convertido en el estándar de facto gracias al menor coste de estos y el amplio soporte de los fabricantes a través de librerías y documentación (Alphonsus & Abdullah, 2016). Dada esta situación, es importante remarcar a los estudiantes la relación entre las dos citadas asignaturas: Automatización Industrial y Regulación Automática. Además, la implementación de bucles de control en dispositivos digitales como los PLCs tiene ciertas implicaciones y consideraciones que deben ser tenidas en cuenta para garantizar la correcta operación y estabilidad de los bucles de control. Además, a veces a los alumnos les cuesta asimilar los conceptos teóricos de estas asignaturas. En estas situaciones, las sesiones de laboratorio en las que los alumnos aplican esos conceptos que se enseñan en las lecciones teóricas han probado ser una forma muy útil para que los alumnos terminen de adquirir y afianzar esos conceptos más fácilmente (Feisel & Rosa, 2005). Además, las sesiones prácticas les ayudan a adquirir capacidades como el trabajo en equipo o la habilidad para seguir instrucciones complejas (Edward, 2012). En este sentido, en el ámbito de las citadas asignaturas, existe una importante carencia de equipamiento docente para el ajuste de bucles de control usando PLCs. Los entrenadores disponibles en el mercado son caros y voluminosos, por lo que se hace muy complicado el disponer de un equipo por puesto y alumno en los laboratorios docentes. Además, la gran mayoría de dispositivos suelen estar pensados para su uso con PCs (computadores personales, del inglés personal computers), no siendo posible su uso con PLCs. Si bien es cierto que se dispone de varios equipos actualmente en el laboratorio, estos son únicamente usados a modo de demostradores, siendo imposible la realización de prácticas individuales (dada su voluminosidad y alto coste). Debido a esto, actualmente no se dispone de plataformas que permitan la realización de prácticas de bucles de control usando PLCs. Para suplir la falta de estos equipos, actualmente se están usando simuladores software. Aunque los simuladores son de gran utilidad, estos son demasiado simples y no emulan correctamente las situaciones reales a las que se pueden encontrar los alumnos en la industria como el ruido, límites de operación, alinealidades, etc. Normalmente estos simuladores no suelen incorporar estos parámetros porque son difícilmente explicables si no se dispone de un equipo real con los que observarlos. Dada esta situación, muchos docentes optan por el desarrollo de sus propios equipos para las sesiones de laboratorio (Riveros et al., 2016), los cuales suelen resultar más baratos y prácticos que los disponibles en el mercado (Pearce, 2013). Por ello, este trabajo presenta el desarrollo de un dispositivo en forma de entrenador docente que solvente las carencias expuestas anteriormente.