domingo, 25 de noviembre de 2012

5.3 IMPACTO SOCIAL DE LA AUTOMATIZACION






Una de las tecnologías más importantes en la nueva sociedad tecnológica y post-industrial, denominada sociedad en red, es la robótica (Castells, 1996). La visión de un mundo en el que el trabajo de los seres humanos pudiera ser reemplazado por el de los robots, proclamada por los expertos en robótica desde hace tiempo (Moravec, 1999), no se ha cumplido aún. Sin embargo, los robots industriales son hoy en día una parte común y muy competitiva del equipo industrial.


 Los robots de servicio se están uniendo a los robots industriales, con más de 5.000 que están ya en funcionamiento a nivel mundial. A pesar de que hay aún importantes problemas tecnológicos que deben ser resueltos para desarrollar robots inteligentes y autónomos, tales como la navegación en ambientes abiertos, ya está claro que la difusión de los robots de servicio tendrá un impacto en el empleo, las condiciones de trabajo y la estructura y organización de las empresas.


Los efectos de los sistemas automáticos y basados en robots en los sectores industrial y de servicios son de cuatro categorías: en primer lugar, probablemente afectarán a las tasas de empleo en aquellos campos de actividad en los que las tareas se conviertan en automatizadas; en segundo lugar, los modelos laborales y las características del empleo pueden cambiar, lo que hará necesaria la adquisición de nuevos conocimientos y formación; tercero, pueden producirse cambios en la organización empresarial, conforme las empresas se vayan adaptando para aprovechar todo el potencial de los sistemas robotizados; y en cuarto lugar, la robótica pudiera tener un impacto más general en la sociedad, en términos de nuevos patrones de ocio, cambios en el hogar (como resultado de la coexistencia con robots de servicio) y una transformación del significado y valor del trabajo mismo.


La amplia utilización de robots probablemente afectará a los modelos laborales y a la organización empresarial, conforme las empresas se vayan adaptando para aprovechar todo el potencial de los sistemas robotizados


En 1997, un Grupo de Estudio sobre Tendencias Sociales (SGST) llevó a cabo un estudio comparando las principales innovaciones en robótica obtenidas en estudios Delphi previos, que se realizaron en Alemania, España, Francia, Inglaterra y Japón. (Tezanos et al., 1997).


Basándose en los resultados de esta investigación, en 1998 se realizó un nuevo estudio Delphi (Lopez Peláez, 2000). Se trata del primer estudio Delphi dirigido sistemáticamente a una gran variedad de temas relacionados con el cambio de modelos laborales y de organización empresarial como resultado del impacto de la robótica avanzada. La expansión simultánea en los próximos años de la robótica industrial y de servicios en la UE puede tener efectos muy significativos tanto en el mercado de trabajo como en otros aspectos de la vida cotidiana.

5.2 INTEGRACIÓN CON EL MEDIO AMBIENTE




El papel del ingeniero en la sociedad, y en su relación con la naturaleza, ha sido un tema poco estudiado. El análisis de este papel supone encontrar la razón de la existencia de la tecnología, la precisión de sus alcances, y la valoración de su actuación.

Ninguno de estos temas constituye preocupación de la enseñanza universitaria de las diversas ingenierías. Esta falta de atención es un reflejo de la equívoca percepción que tiene el ingeniero sobre la aparente neutralidad de su trabajo. En los hechos, los ingenieros son los principales actores en la vinculación del hombre con una naturaleza a la que busca transformar, pretendiendo que sólo responde ante quien le encargó el trabajo. Sin embargo, las obras elaboradas por la ingeniería tienen implicancia en los ámbitos físico, social y económico.

Es más, muchos cambios en el comportamiento de distintas sociedades, incluso en sus aspectos ideológicos, son explicados tomando en cuenta los avances y las disponibilidades tecnológicas.
De otro lado, y felizmente, cierto desarrollo tecnológico está ayudando a reducir elementos contaminantes. La proporción de minerales en artefactos metálicos es cada vez menor al encontrarse diseños más livianos. La abundante arena, es la base para el uso de sílice en conductores, o la propuesta de obtener energía para automóviles a partir del hidrógeno y el oxígeno.


Los ingenieros en el ámbito del medioambiente han hecho contribuciones y así mismo daños irreversibles al medio ambiente. Tanto los inventos que se han creado hasta el día de hoy como los que se han seguido creando han causado un impacto en el medioambiente y por lo tanto a la sociedad que solo se podría corregir con cambios drásticos en el pensamiento de las personas que ven lo que sucede en la actualidad y que están viviendo los problemas que han acontecido a causa de esto.

Por todo lo anterior el primer cambio que se tiene que lograr para solucionar los problemas con el medio ambiente es en el pensamiento de la sociedad moderna y como ven el impacto moderno por el que está pasando nuestro mundo. A pesar de que los ingenieros tienen un ámbito de enfoque muy diverso y quese esfuerza por crear nuevas tecnologías para este mundo actual en el cual la tecnología conforma una parte esencial del día a día de la sociedad que lo emplea y lo utiliza sin saber la gran variedad de tecnologías que están manejando acoplándose la sociedad a la tecnología y así mismo la tecnología ala sociedad.

El ingeniero actual tiene que dedicarse no tanto al área de perfeccionar los inventos ya creados si no a hacer nuevas creaciones que logren remplazar los anteriores inventos por unos que logren optimizar la energía renovable que crea el mundo para el bien común de la humanidad, dándonos así la oportunidad de vivir en armonía con el entrono que nos rodea. Si el ingeniero sigue malgastando los recursos actuales para simplemente hacerle pequeñas transformaciones a lo que ya existe es muy probable que los materiales que sutilizaron comiencen a desaparecer por la intensidad de uso del mismo haciendo que el ingeniero lo único que haya hecho sea acabar con otro recurso natural.

Entonces pensemos un momento si el ingeniero girara sus estudios hacia el enfoque de la naturaleza, además de que estaría estudiando formas más eficientes de utilizar los recursos que tenemos también estaría aportando una gran ayuda al mundo actual en el que vivimos innovando creaciones que ayudaran al futuro de nuestro planeta tanto con el medioambiente como con las necesidades humanas

5.1 CODIGO DE ETICA PROFESIONAL DEL INGENIERO MEXICANO







  • El Ingeniero reconoce que el mayor mérito es el trabajo, por lo que ejercerá su profesión comprometido con el servicio de la sociedad mexicana, a tendiendo al bienestar y progreso de la mayoría.
  • Al transformar la naturaleza en beneficio de la humanidad, el Ingeniero debe acrecentar su conciencia de que el mundo es la morada del hombre y de que su interés por el universo es una garantía de la superación de su espíritu y del conocimiento de la realidad para hacerla más justa y feliz.
  • El Ingeniero debe rechazar los trabajos que tengan como fin atentar contra el interés general, de esta manera evitara situaciones que involucren peligro o constituyan una amenaza contra el medio ambiente, la vida, la salud y demás derechos del ser humano.
  • Es un deber ineludible del ingeniero sostener el prestigio de la profesión y velar por su cabal ejercicio; así mismo, mantener una actitud profesional amentada en la capacidad, la honradez, la fortaleza, la templanza, la modestia, la franqueza y la justicia, con la conciencia de subordinar el bienestar individual al bienestar social.
  •  
  • El Ingeniero debe procurar el perfeccionamiento constante de sus conocimientos, en particular de su profesión, divulgar su saber, compartir su experiencia, proveer oportunidades para la formación y capacitación de los trabajadores  brindar reconocimiento, apoyo moral y material a la educación educativa donde realizo sus estudios de esta manera revertirá a la sociedad las oportunidades que ha recibido.
  • Es responsabilidad del Ingeniero que su trabajo se realice con eficiencia y apego a las disposiciones legales. En particular velara por el cumplimiento de las normas de protección a los trabajadores, establecidas en la legislación laboral mexicana.
  • En el ejercido de su profesión, el Ingeniero debe cumplir con diligencia los compromisos que haya asumido y desempeñara con dedicación y lealtad los trabajos que se le asignen, evitando anteponer sus intereses personales en la atención de los asuntos que se le encomienden, o coludirse para ejercer competencia desleal en perjuicio de quien reciba sus servicios.
  • Observara una conducta decorosa, tratando con respeto, diligencia, imparcialidad y rectitud, a las personas con las que tenga relación, particularmente a sus colaboradores, absteniéndose de incurrir en desviaciones o abuso de autoridad y de disponer o autorizar a un subordinado conductas ilícitas, así como de favorecer indebidamente a terceros.
  • Debe salvaguardar los intereses de la institución o personas para las que trabaje y hacer buen uso de los recursos que se le hayan asignado para el desempeño de sus labores.
  • Cumplirá con eficiencia que en ejercicio de sus atribuciones le dicten sus superiores jerárquicos, respetará y hará respetar su posición y trabajo; si discrepara de sus superiores tendrá la obligación de manifestar ante ellos las razones de su discrepancia.
  • El Ingeniero tendrá como norma crear y promover la tecnología nacional, pondrá especial cuidado en vigilar que la transformación tecnológica se adapte a nuestras condiciones conforme el marco legal establecido. Se obligara a guardar secreto profesional de los datos confidenciales que conozca en ejercido de su profesión salvo que sean requeridos por autoridades competentes.

4.3 REGISTROS Y PATENTES




REGISTROS


Los registros del procesador se emplean para controlar instrucciones en ejecución, manejar direccionamiento de memoria y proporcionar capacidad aritmética. Los registros son espacios físicos dentro del microprocesador con capacidad de 4 bits hasta 64 bits dependiendo del microprocesador que se emplee. Los registros son direccionables por medio de una viñeta, que es una dirección de memoria.memoria.



Registros de segmento. 


Un registro de segmento se utiliza para alinear en un limite de párrafo o dicho de otra forma codifica la dirección de inicio de cada segmento y su dirección en un registro de segmento supone cuatro bits 0 a su derecha. Un registro de segmento tiene 16 bits de longitud y facilita un área de memoria para direccionamientos conocidos como el segmento actual. Los registros de segmento son:

· Registro CS

· Registro DS

· Registro SS

· Registro ES

· Registro FS y GS




Registro Apuntador de instrucciones. 


El registro apuntador de instrucciones (IP) de 16 bits contiene el desplazamiento de dirección de la siguiente instrucción que se ejecuta. El registro IP está asociado con el registro CS en el sentido de que el IP indica la instrucción actual dentro del segmento de código que se está ejecutando actualmente.




4. Registros de propósitos generales. 


Los registros de propósitos generales AX, BX, CX y DX son los caballos de batalla o las herramientas del sistema. Son los únicos en el sentido de que se puede direccionarlos como una palabra o como una parte de un byte. El último byte de la izquierda es la parte "alta", y el ultimo byte de la derecha es la parte "baja" por ejemplo, el registro CX consta de una parte CH (alta) y una parte CL (baja), y usted puede referirse a cualquier parte por si nombre. Las instrucciones siguientes mueven ceros a los registros CX, CH y CL respectivamente.



5. Registro índice. 


Los registros SI y DI están disponibles para direccionamientos indexados y para sumas y restas. Que son la operaciones de punta.


PATENTE 


Una patente es la certificación que el Gobierno de nuestro país otorga, tanto a personas físicas como morales, la cual les permite explotar exclusivamente invenciones que consistan en nuevos productos o procesos durante un plazo improrrogable de 20 años contados a partir de la presentación de la solicitud correspondiente.

El organismo Mexicano encargado de la recepción, estudio y otorgamiento de patentes en nuestro país es El Instituto Mexicano de la Propiedad Industrial (IMPI).



Qué beneficios se consiguen con la obtención de una patente?



· Primero: La seguridad que la protección de la patente le ofrece al inventor, motiva su creatividad, toda vez que tiene la garantía que su actividad inventiva estará protegida durante 20 años y será el único en explotarla.



· Segundo: Si la patente tiene buen éxito comercial o industrial, el inventor se beneficia con la o las licencias de explotación que decida otorgar a terceras personas, ya que sin la patente otorgada su actividad creativa sería poco remunerada y se expondría al plagio de sus ideas inventivas.



· Tercero: Debido a que la actividad inventiva no es algo que tenga como fin guardarse o que el inventor la utilice para sí evitando su explotación industrial, el inventor siempre quiere dar a conocer, publicitar y explicar los beneficios que la invención conlleva, por lo que está expuesto a que sus ideas sean plagiadas, con la consecuencia gravísima de que si la invención no está patentada y el plagiario obtiene primero la patente el inventor se verá envuelto en acciones de tipo legal para adquirir o recuperar sus derechos, con los consabidos costos y tiempos perdidos.




4.1 Y 4.2 NORMAS NACIONALES E INTERNACIONALES





ISO



Organización Internacional para la Estandarización (ISO) es una federación de alcance mundial integrada por cuerpos de estandarización nacionales de 130 países, uno por cada país.




La ISO es una organización no gubernamental establecida en 1947. La misión de la ISO es promover el desarrollo de la estandarización y las actividades con ella relacionada en el mundo con la mira en facilitar el intercambio de servicios y bienes, y para promover la cooperación en la esfera de lo intelectual, científico, tecnológico y económico.




En esta Norma Internacional se utilizan los términos con la significación dada en la norma ISO 8402; sin embargo, se han tomado de ésta las definiciones de cinco términos, que se consideran fundamentales para utilización de la presente Norma Internacional. 




Política de la calidad



Directrices y objetivos generales de una empresa, relativos a la calidad, expresados formalmente por la dirección general. 

La política de la calidad forma parte de la política general y debe ser aprobada por la alta dirección. 




Gestión de la calidad


Aspecto de la función general de la gestión que determina y aplica la política de la calidad. 

La obtención de la calidad deseada requiere el trabajo y la participación de todos los miembros de la empresa en tanto que la responsabilidad de la gestión de la calidad corresponde a la alta dirección. 

La gestión de la calidad incluye la planificación estratégica, la asignación de recursos y otras actividades sistemáticas, tales como la planificación, las operaciones y las evaluaciones relativas a la calidad. 





Sistema de calidad 



Conjunto de la estructura de la organización, de responsabilidades, de procedimientos, de procesos y de recursos que establecen para llevar a cabo la gestión de la calidad. 

El sistema de la calidad debe ser proporcionado a lo que exige la consecución de los objetivos establecidos sobre la calidad. 

Puede exigirse que se ponga de manifiesto la implantación de ciertos elementos del sistema, si así se ha establecido contractualmente, por prescripciones reglamentarias o en los casos de una evaluación. 




Técnicas y actividades de carácter operativo utilizadas para satisfacer los requisitos relativos a la calidad. 

Para evitar toda confusión se recomienda utilizar un modificador cuando este concepto se refiere a un campo más restringido, por ejemplo, control de la calidad en la fabricación. 

El control de la claridad lleva implícito la aplicación de técnicas operativas de actividades, que tienen dos objetivos fundamentales: mantener bajo control un proceso y eliminar las causas de defecto en las diferentes fases del bucle de la calidad, con el fin de conseguir los mejores resultados económicos. 




Aseguramiento de la calidad 



Conjunto de acciones planificadas y sistemáticas que son necesarias para proporcionar la confianza adecuada de que un producto o servicio satisfará los requisitos dados sobre la calidad. 

El aseguramiento de la calidad no será completo si los requisitos adecuados no reflejan íntegramente las necesidades del utilizador. 





OBJETIVOS  



En relación con la calidad una organización deberá intentar alcanzar los siguientes objetivos: 

  • Conseguir y mantener la calidad real del producto o servicio, de tal forma que se satisfagan permanentemente las necesidades, implícitas o explicitas de cliente. 
  • Ofrecer a su propia dirección la confianza de que se obtiene y mantiene la calidad deseada. 
  • Ofrecer al cliente la confianza de que se esta obteniendo, o que será conseguida, la calidad deseada en el producto suministrado o servicio prestado. Cuando se halla establecido contractualmente, se podrá exigir la comprobación documental en las condiciones previamente acordadas. 


3.3 INTEGRACIÓN DE COMPONENTES Y DISPOSITIVOS






Un sistema macatrónico es aquel sistema digital que recoge señales, las procesa y emite una respuesta por medio de actuadores, generando movimientos o acciones sobre el sistema en el que se va a actuar. Las características del sistema macarrónico son: mecanismo preciso de operación como elemento componente de la función principal, y del propósito más importante, y la función de información de control avanzada. Un sistema mecatrónico esta integrado por:


ELEMENTOS DE CONTROL


Un área muy desarrollada en la Mecatrónica es el control. Se tienen dos tendencias importantes: el uso de las técnicas más modernas de la teoría de control automático y el desarrollo de controles inteligentes, que busca mejorar la percepción del medio ambiente y obtener una mejor autonomía.
Algunos de los avances más importantes en la rama del control automático son: redes neuronales, modos deslizantes, control de sistemas a eventos discretos, control adaptable, lógica difusa y control robusto.



ELEMENTOS SENSORIALES




La evaluación sensorial es definida como una disciplina científica, empleada para evocar, medir, analizar e interpretar reacciones características del alimento, percibidas a través de los sentidos de la vista, olfato, gusto, tacto y audición. 
La mayoría de las características sensoriales sólo pueden ser medidas significativamente por humanos. Sin embargo, se han efectuado avances en el desarrollo de instrumentos que pueden medir cambios individuales de la calidad. 
Los instrumentos capaces de medir parámetros incluidos en el perfil sensorial son: el Instron y el Reómetro de Bohlin, para medir la textura y otras propiedades reológicas. Métodos microscópicos, combinados con el análisis de imágenes, son usados para determinar cambios estructurales y la "nariz artificial" permite evaluar el perfil de olor (Nanto et al., 1993). 
Proceso sensorial 
En el análisis sensorial, la apariencia, el olor, el sabor y la textura, son evaluados empleando los órganos de los sentidos. Científicamente, el proceso puede ser dividido en tres pasos. Detección de un estímulo por el órgano del sentido humano; evaluación e interpretación mediante un proceso mental; y posteriormente la respuesta del asesor ante el estímulo. Diferencias entre individuos, en respuesta al mismo nivel de estímulo, pueden ocasionar variaciones y contribuir a una respuesta no definitiva de la prueba. Las personas pueden, por ejemplo, diferir ampliamente en sus respuestas al color (ceguera a los colores) y también en su sensibilidad a estímulos químicos. Algunas personas no son capaces de percibir el sabor rancio y algunas tienen una respuesta muy baja al sabor del almacenamiento en frío. Es muy importante estar consciente de estas diferencias cuando seleccionamos y capacitamos jueces para el análisis sensorial. 




ELEMENTOS ACTUADORES (MECÁNICA)


Todo mecanismo requiere de una fuente de potencia para operar. Inicialmente esta fuente de potencia fue de origen animal, posteriormente se aprovechó la fuerza generada por el flujo de aire o agua, pasando luego a la generación de potencia con vapor, por combustión interna y actualmente con electricidad. 
La robótica es la parte de la técnica de diseño y construcción de autómatas flexibles y reprogramables, capaces de realizar diversas funciones. Es el nivel de automatización más flexible y en mucho indica las tendencias futuras del resto de la mecatrónica.
Las líneas de investigación más desarrolladas son: síntesis de manipuladores y herramientas, manipuladores de cadena cinemática cerradas, robots autónomos, robots cooperativos, control y teleoperación asincrónicas (por medio de conexiones TCP/IP), estimación del ambiente, comportamiento inteligente, interfaces ópticas, navegación y locomoción.




3.2 CRITERIOS DE SELECCION DE COMPONENTES Y DISPOSITIVOS





COMPONENTES


Se denomina componente electrónico a aquel dispositivo que forma parte de un circuito electrónico. Se diseñan para ser conectados entre ellos, normalmente mediante soldadura, a un circuito impreso, para formar el mencionado circuito. Los componentes son dispositivos físicos, mientras que los elementos son modelos o abstracciones idealizadas que constituyen la base para el estudio teórico de los mencionados componentes.




Según su estructura

·         Discretos: son aquellos que están encapsulados uno a uno, como es el caso de los resistores, condensadores, diodos, transistores, etc.

·Integrados: forman conjuntos más complejos, como por ejemplo un amplificador operacional o una puerta lógica, que pueden contener desde unos pocos componentes discretos hasta millones de ellos.




Según el material base de fabricación.


·         Semiconductores. También denominados como componentes de estado sólido, son los componentes "estrella" en casi todos los circuitos electrónicos. Se obtienen a partir de materiales semiconductores, especialmente del silicio aunque para determinadas aplicaciones aún se usa germanio.


·         No semiconductores.



Según su funcionamiento


         Componentes activos: Los componentes activos son aquellos que son capaces de excitar los circuitos o de realizar ganancias o control del mismo. Fundamentalmente son los generadores eléctricos y ciertos componentes semiconductores.


Pasivos: son los encargados de la conexión entre los diferentes componentes activos, asegurando la transmisión de las señales eléctricas o modificando su nivel.

    
·       Condensador: Almacenamiento de energía, filtrado, adaptación impedancia
 Inductor o Bobina: Almacenar o atenuar el cambio de energía debido a su poder de autoinducción

·       Resistor o resistencia: División de intensidad o tensión, limitación de intensidad




Según el tipo energía.

Electromagnéticos: aquellos que aprovechan las propiedades electromagnéticas de los materiales (fundamentalmente transformadores e inductores).


·         Opto electrónicos: transforman la energía luminosa en eléctrica y viceversa (diodos LED, células fotoeléctricas


3.1 METODOLOGÍA PARA LA SOLUCIÓN DEL PROBLEMA EN INGENIERIA





UNA METODOLOGÍA PARA RESOLVER PROBLEMAS DE
INGENIERÍA



La resolución de problemas es una parte clave de los cursos de ingeniería, y también de los de ciencias de la computación, matemáticas, físicas y química. Por lo tanto, es importante tener una estrategia consistente para resolver los problemas. También es conveniente que la estrategia sea lo bastante general como para funcionar en todas estas áreas distintas.
La metodología para resolver problemas que usaremos tiene cinco pasos.


1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

El primer paso es plantear el problema claramente. Es en extremo importante preparar un enunciado claro y conciso del problema para evitar cualquier malentendido. Para el ejemplo, el enunciado del problema es el siguiente: “Calcular la media de una serie de temperaturas. Graficar los valores de tiempo y temperatura”



2. DESCRIPCIÓN DE ENTRADAS/SALIDAS

El segundo paso consiste en describir cuidadosamente la información que se da para resolver el problema y luego identificar los valores que se deben calcular. Estos elementos representan las entradas y salidas del problema y pueden llamarse colectivamente entrada/salida o E/S. En muchos problemas resulta útil hacer un diagrama que muestre las entradas y salidas. En este punto, el programa es una “abstracción” porque no estamos definiendo los pasos para determinar las salidas; sólo estamos mostrando la información que se usará para calcular la salida.



3.  EJEMPLO A MANO

El tercer paso es resolver el problema a mano o con una calculadora, empleando un conjunto sencillo de datos. Se trata de un paso muy importante y no debe pasarse por alto, ni siquiera en problemas sencillos. Éste es el paso en que se detalla la solución del problema. Si no podemos tomar un conjunto sencillo de números y calcular la salida, no estamos preparados para continuar con el siguiente paso; debemos releer el problema y tal vez consultar material de referencia



4. SOLUCIÓN

Una vez que podamos resolver el problema para un conjunto sencillo de datos, estamos listos para desarrollar un algoritmo: un bosquejo paso a paso de la solución del problema. Si el problema es complejo puede ser necesario escribir a grandes rasgos los pasos y luego descomponer esos pasos en otros más pequeños. En este paso estamos preparados para realizar el programa correspondiente.



5. PRUEBA

El paso final de nuestro proceso de resolución de problemas es probar la solución. Primero debemos probar la solución con los datos del ejemplo a mano porque ya calculamos la solución antes.




2.6 CONTROLADORES PROGRAMABLES





CONTROLADOR LOGICO PROGRAMABLE (PLC)


En los sistemas de control discreto realizados con relés se tenía una lógica de control fija, alambrada en un panel. Hoy en día, mediante los controladores programables, se consigue una lógica de control configurable por programa que es fácil de modificar.
Los primeros controladores programables fueron introducidos a partir del año 1969, en los cuales las funciones de relé fueron reemplazadas por una lógica de estado sólido, manteniendo la notación lógica de diagrama de escalera, usada para especificar y documentar lógica de relés. Estos primeros controladores operaban en base a un programa fijo, definido por las conexiones entre dispositivos.

El problema de los relés era que cuando los requerimientos de producción cambiaban también lo hacía el sistema de control. Esto comenzó a resultar bastante caro cuando los cambios fueron frecuentes. Dado que los relés son dispositivos mecánicos y poseen una vida limitada se requería una estricta manutención planificada.
Por otra parte, a veces se debían realizar conexiones entre cientos o miles de relés, lo que implicaba un enorme esfuerzo de diseño y mantenimiento.
Los "nuevos controladores" debían ser fácilmente programables por ingenieros de planta o personal de mantenimiento. El tiempo de vida debía ser largo y los cambios en el programa tenían que realizarse de forma sencilla. Finalmente se imponía que trabajaran sin problemas en entornos industriales adversos. La solución fue el empleo de una técnica de programación familiar y reemplazar los relés mecánicos por relés de estado sólido.

Los 90 han mostrado una gradual reducción en el número de nuevos protocolos, y en la modernización de las capas físicas de los protocolos más populares que sobrevivieron a los 80. El último estándar (IEC 1131-3) intenta unificar el sistema de programación de todos los PLC en un únicoestándar internacional.
Ahora disponemos de PLC's que pueden ser programados en diagramas de bloques, lista de instrucciones, C y texto estructurado al mismo tiempo.



Su historia se remonta a finales de la década de 1960 cuando la industria buscó en las nuevas tecnologías electrónicas una solución más eficiente para reemplazar los sistemas de control basados en circuitos eléctricos con relés, interruptores y otros componentes comúnmente utilizados para el control de los sistemas de lógica combinacional.
Los PLC's se introdujeron por primera vez en la industria en 1960 aproximadamente. La razón principal de tal hecho fue la necesidad de eliminar el grancosto que se producía al reemplazar el complejo sistema de control basado en relés y contactores.

Bedford Associates propuso algo denominado Controlador Digital Modular (MODICON, MOdular DIgital CONtroler) a un gran fabricante de coches. Otras compañías propusieron a la vez esquemas basados en ordenador, uno de cuales estaba basado en el PDP-8. El MODICON 084 resultó ser el primer PLC del mundo en ser producido comercialmente.
Los PLC fueron inventados en respuesta a las necesidades de la automatización de la industria automotriz norteamericana por el ingeniero Estadounidense Dick Morley. Antes de los PLC, el control, la secuenciación, y la lógica para la manufactura de automóviles era realizada utilizando relés, contadores, y controladores dedicados.

El proceso para actualizar dichas instalaciones en la industria año tras año era muy costoso y consumía mucho tiempo, y los sistemas basados en relés tenían que ser recableados por electricistas especializados. En 1968 GM Hydramatic (la división de transmisiones automáticas de General Motors) ofertó un concurso para una propuesta del reemplazo electrónico de los sistemas cableados.
La propuesta ganadora vino de Bedford Associates de Boston, Masachusets. El primer PLC, fue designado 084, debido a que fue el proyecto ochenta y cuatro de Bedford Associates. Bedford Associates creo una nueva compañía dedicada al desarrollo, manufactura, venta y servicio para este nuevoproducto: Modicon (MOdular DIgital CONtroller o Controlador Digital Modular).




2.5 MICROPROCESADORES





MICROPROCESADOR


El microprocesador (o simplemente procesador) es el circuito integrado central y más complejo de un sistema informático; a modo de ilustración, se le suele llamar por analogía el «cerebro» de un computador. Es un circuito integrado conformado por millones de componentes electrónicos. Constituye la unidad central de procesamiento (CPU) de un PC catalogado comomicrocomputador.
Es el encargado de ejecutar los programas; desde el sistema operativo hasta las aplicaciones de usuario; sólo ejecutainstrucciones programadas en lenguaje de bajo nivel, realizando operaciones aritméticas y lógicas simples, tales como sumar,restar, multiplicar, dividir, las lógicas binarias y accesos a memoria.
Esta unidad central de procesamiento está constituida, esencialmente, por registros, una unidad de control, una unidad aritmético lógica (ALU) y una unidad de cálculo en coma flotante(conocida antiguamente como «co-procesador matemático»).



FUNCIONAMIENTO


Desde el punto de vista lógico, singular y funcional, el microprocesador está compuesto básicamente por: varios registros, una unidad de control, una unidad aritmético lógica, y dependiendo del procesador, puede contener una unidad de coma flotante.
El microprocesador ejecuta instrucciones almacenadas como números binarios organizados secuencialmente en la memoria principal. La ejecución de las instrucciones se puede realizar en varias fases:
·         Prefetch, prelectura de la instrucción desde la memoria principal.
·         Fetch, envío de la instrucción al decodificador
·         Decodificación de la instrucción, es decir, determinar qué instrucción es y por tanto qué se debe hacer.
·         Lectura de operandos (si los hay).
·         Ejecución, lanzamiento de las máquinas de estado que llevan a cabo el procesamiento.
·         Escritura de los resultados en la memoria principal o en los registros.
Cada una de estas fases se realiza en uno o varios ciclos de CPU, dependiendo de la estructura del procesador, y concretamente de su grado de segmentación. La duración de estos ciclos viene determinada por la frecuencia de reloj, y nunca podrá ser inferior al tiempo requerido para realizar la tarea individual (realizada en un solo ciclo) de mayor coste temporal. El microprocesador se conecta a un circuito PLL, normalmente basado en un cristal de cuarzo capaz de generar pulsos a un ritmo constante, de modo que genera varios ciclos (o pulsos) en un segundo. Este reloj, en la actualidad, genera miles de megahercios.





ARQUITECTURA



El microprocesador tiene una arquitectura parecida a la computadora digital. En otras palabras, el microprocesador es como la computadora digital porque ambos realizan cálculos bajo un programa de control. Consiguientemente, la historia de la computadora digital ayuda a entender el microprocesador. El hizo posible la fabricación de potentes calculadoras y de muchos otros productos. El microprocesador utiliza el mismo tipo de lógica que es usado en la unidad procesadora central (CPU) de una computadora digital. El microprocesador es algunas veces llamado unidad microprocesadora (MPU). En otras palabras, el microprocesador es una unidad procesadora de datos. En un microprocesador se puede diferenciar diversas partes: 

§ Encapsulado: es lo que rodea a la oblea de silicio en si, para darle consistencia, impedir su deterioro (por ejemplo, por oxidación por el aire) y permitir el enlace con los conectores externos que lo acoplaran a su zócalo a su placa base. 

§ Memoria caché: es una memoria ultrarrápida que emplea el procesador para tener alcance directo a ciertos datos que «predeciblemente» serán utilizados en las siguientes operaciones, sin tener que acudir a la memoria RAM, reduciendo así el tiempo de espera para adquisición de datos. Todos los micros compatibles con PC poseen la llamada caché interna de primer nivel o L1; es decir, la que está dentro del micro, encapsulada junto a él. Los micros más modernos (Core i3,Core i5 ,core i7,etc) incluyen también en su interior otro nivel de caché, más grande, aunque algo menos rápida, es la caché de segundo nivel o L2 e incluso los hay con memoria caché de nivel 3, o L3. 

§ Coprocesador matemático: unidad de coma flotante. Es la parte del micro especializada en esa clase de cálculos matemáticos, antiguamente estaba en el exterior del procesador en otro chip. Esta parte esta considerada como una parte «lógica» junto con los registros, la unidad de control, memoria y bus de datos. 

§ Registros: son básicamente un tipo de memoria pequeña con fines especiales que el micro tiene disponible para algunos usos particulares. Hay varios grupos de registros en cada procesador. Un grupo de registros esta diseñado para control del programador y hay otros que no son diseñados para ser controlados por el procesador pero que la CPU los utiliza en algunas operaciones, en total son treinta y dos registros. 

§ Memoria: es el lugar donde el procesador encuentra las instrucciones de los programas y sus datos. Tanto los datos como las instrucciones están almacenados en memoria, y el procesador las accede desde allí. La memoria es una parte interna de la computadora y su función esencial es proporcionar un espacio de almacenamiento para el trabajo en curso. 

§ Puertos: es la manera en que el procesador se comunica con el mundo externo. Un puerto es análogo a una línea de teléfono. Cualquier parte de la circuitería de la computadora con la cual el procesador necesita comunicarse, tiene asignado un «número de puerto» que el procesador utiliza como si fuera un número de teléfono para llamar circuitos o a partes especiales. 




FABRICACIÓN



Procesadores de silicio 

El proceso de fabricación de un microprocesador es muy complejo. Todo comienza con un buen puñado de arena (compuesta básicamente de silicio), con la que se fabrica un monocristal de unos 20 x 150 centímetros. Para ello, se funde el material en cuestión a alta temperatura (1.370 °C) y muy lentamente (10 a 40 mm por hora) se va formando el cristal. 

De este cristal, de cientos de kilos de peso, se cortan los extremos y la superficie exterior, de forma de obtener un cilindro perfecto. Luego, el cilindro se corta en obleas de 10 micras de espesor, la décima parte del espesor de un cabello humano, utilizando una sierra de diamante. De cada cilindro se obtienen miles de obleas, y de cada oblea se fabricarán varios cientos de microprocesadores. 

Estas obleas son pulidas hasta obtener una superficie perfectamente plana, pasan por un proceso llamado “annealing”, que consiste en someterlas a un calentamiento extremo para remover cualquier defecto o impureza que pueda haber llegado a esta instancia. Después de una supervisión mediante láseres capaz de detectar imperfecciones menores a una milésima de micra, se recubren con una capa aislante formada por óxido de silicio transferido mediante deposición de vapor. 

De aquí en adelante, comienza el proceso del «dibujado» de los transistores que conformarán a cada microprocesador. A pesar de ser muy complejo y preciso, básicamente consiste en la “impresión” de sucesivas máscaras sobre la oblea, sucediéndose la deposición y eliminación de capas finísimas de materiales conductores, aislantes y semiconductores, endurecidas mediante luz ultravioleta y atacada por ácidos encargados de remover las zonas no cubiertas por la impresión. Salvando las escalas, se trata de un proceso comparable al visto para la fabricación de circuitos impresos. Después de cientos de pasos, entre los que se hallan la creación de sustrato, la oxidación, la litografía, el grabado, la implantación iónica y la deposición de capas; se llega a un complejo «bocadillo» que contiene todos los circuitos interconectados del microprocesador. 

Un transistor construido en tecnología de 45 nanómetros tiene un ancho equivalente a unos 200 electrones. Eso da una idea de la precisión absoluta que se necesita al momento de aplicar cada una de las máscaras utilizadas durante la fabricación.






 


2.4 MODELO DE SISTEMAS BASICOS





MODELADO DE SISTEMAS BASICOS


Un sistema es un objeto compuesto cuyos componentes se relacionan con al menos algún otro componente; puede ser material o conceptual.
Modelo científico: a una representación abstracta, conceptual, gráfica o, física, matemática, de fenómenos, sistemas o procesos a fin de analizar, describir, explicar, simular, explorar, controlar y predecir- esos fenómenos o procesos. Un modelo permite determinar un resultado final a partir de unos datos de entrada. Se considera que la creación de un modelo es una parte esencial de toda actividad científica
El mecatrónica se considera sistema a una estructura cerrada que posee entrada y una salida donde se busca conocer la relacione entre las dos variables

Sistema es un todo organizado y complejo; es un conjunto de objetos unidos por alguna forma de interacción o interdependencia. Los límites o fronteras entre el sistema y su ambiente. Todo sistema tiene uno o algunos propósitos. Los elementos  u objetos, como también las relaciones, definen una distribución que trata siempre de alcanzar un objetivo.





Tipos de sistemas


Pueden ser físicos o abstractos:
  • Sistemas físicos o concretos: compuestos por equipos, maquinaria, objetos y cosas reales. El hardware.
  • Sistemas abstractos: compuestos por conceptos, planes, hipótesis e ideas. Muchas veces solo existen en el pensamiento de las personas. Es el software.

En cuanto a su naturaleza Pueden cerrados o abiertos:
  • Sistemas cerrados: no presentan intercambio con el medio ambiente que los rodea, son herméticos a cualquier influencia ambiental. No reciben ningún recurso externo y nada producen que sea enviado hacia fuera. En rigor, no existen sistemas cerrados. Se da el nombre de sistema cerrado a aquellos sistemas cuyo comportamiento es determinista y programado y que opera con muy pequeño intercambio de energía y materia con el ambiente. Se aplica el término a los sistemas completamente estructurados, donde los elementos y relaciones se combinan de una manera peculiar y rígida produciendo una salida invariable, como las máquinas.
  • Sistemas abiertos: presentan intercambio con el ambiente, a través de entradas y salidas. Intercambian energía y materia con el ambiente. Son adaptativos para sobrevivir. Su estructura es óptima cuando el conjunto de elementos del sistema se organiza, aproximándose a una operación adaptativa.
  • Sistemas aislados: son aqullos sistemas en los que no se produce intercambio de materia ni energìa.