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La automatización sustituye la intervención humana en el gobierno de un proceso por un sistema que decide y actúa por sí mismo, normalmente mediante un autómata programable (PLC) que ejecuta una secuencia de control sobre sensores y actuadores. Este tema recorre la automatización programada de procesos industriales, la supervisión y adquisición de datos con sistemas SCADA, la estructura de un robot (grados de libertad, sensores y actuadores), su control con microcontroladores y la modelización de sus movimientos y trayectorias. Es un saber básico evaluable de la materia de modalidad « Tecnología e Ingeniería » (2.º de Bachillerato, LOMLOE) y se incluye en la fase de acceso de la Selectividad / PAU.
4seccionesca. 26min de lectura2competenciasNivelBásico 1 · Estándar 2 · Profundización 1Revisado · 06/2026
nivel básico
Como contenido de la materia se exige distinguir la automatización de lazo abierto y de lazo cerrado, reconocer los elementos de un sistema automatizado (sensor, autómata/controlador y actuador) y describir qué es un PLC y para qué sirve un sistema SCADA.
nivel avanzado
La profundización de modalidad añade el diseño de secuencias de control y su programación (GRAFCET, lenguaje de contactos), el control de un robot con microcontrolador y, sobre todo, la modelización cuantitativa de movimientos: grados de libertad, cinemática directa de un brazo articulado y cálculo de perfiles de velocidad y trayectorias.
Lesetiefe: En profundidad
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GRAFCET de una secuencia de control de dos etapas
Estructura de un sistema automatizado con PLC y su ciclo de scan
Tiempo de respuesta del PLC
En el peor caso, una señal de entrada que cambia justo después de la fase de lectura no se procesa hasta el ciclo siguiente; por eso el retardo máximo de respuesta del PLC es del orden de dos veces el tiempo de un ciclo de scan.
Un PLC tiene un tiempo de ciclo de scan de 5 ms. Un sensor de seguridad cambia de estado justo en el instante en que el autómata acaba de leer las entradas del ciclo en curso. Determina, en el peor caso, cuánto tarda como máximo el PLC en actualizar la salida correspondiente y razona por qué se produce ese retardo.
Si la entrada cambia inmediatamente después de la fase de lectura, ese cambio NO se ve en el ciclo en curso: el PLC ya guardó el estado antiguo en memoria y trabajará con él durante todo este ciclo.
El programa termina de ejecutarse y actualiza las salidas con el valor antiguo. Hasta aquí ha transcurrido (casi) un ciclo completo de scan.
En el ciclo siguiente, la fase de lectura ya capta el nuevo estado, el programa lo procesa y la fase de salida lo aplica. Esto añade otro ciclo de scan.
El retardo máximo es la suma de los dos ciclos.
Resultado: En el peor caso, el PLC tarda como máximo unos 10 ms (dos ciclos de scan) en reflejar el cambio del sensor en la salida. Este retardo, propio del funcionamiento cíclico del autómata, debe tenerse en cuenta en aplicaciones rápidas o de seguridad, donde a veces se recurre a entradas de interrupción para no depender del ciclo.
Errores frecuentes
Repaso activo
Una cinta transportadora debe ponerse en marcha (motor M = 1) cuando se pulsa el botón de marcha (B = 1) y hay una pieza presente detectada por un sensor (S = 1), y debe pararse cuando se pulsa el botón de paro (P = 1). Describe los elementos de entrada y de salida que necesita el PLC, explica en qué fase del ciclo de scan se lee cada señal y dibuja una secuencia de control sencilla (en forma de GRAFCET de dos etapas: « parada » y « marcha ») con sus transiciones.
Recuerdo activo
Recuerda los puntos clave — luego revela.
Fuentes: Real Decreto 243/2022 — enseñanzas mínimas del Bachillerato (saberes básicos, Anexo II) (Gobierno de España — Boletín Oficial del Estado (BOE))
Pirámide de automatización: del campo a la supervisión SCADA
En una línea de embotellado, una máquina llenadora se controla con un PLC y dispone de una pantalla táctil local para que el operario de esa máquina vea su estado. Toda la línea (llenadora, tapadora, etiquetadora) se vigila además desde la sala de control, donde se registran los litros producidos por turno y saltan avisos si una máquina se detiene. Indica, para cada función descrita, si corresponde al PLC, al HMI o al SCADA, y razona la diferencia entre los tres.
Ejecutar el lazo de control en tiempo real (abrir/cerrar válvulas, dosificar) corresponde al PLC: es el controlador que actúa directamente sobre los actuadores.
La interfaz que muestra el estado de esa máquina al operario y le permite mandar localmente es el HMI (interfaz hombre-máquina), normalmente conectada al propio PLC.
Integrar la información de todos los PLC y mostrarla de forma centralizada es función del SCADA, en el nivel de supervisión.
Almacenar los litros por turno (registro histórico) y avisar de las paradas (alarmas) es la función característica del SCADA, la que lo distingue de un simple HMI.
Resultado: El PLC controla cada máquina en tiempo real; el HMI es la interfaz de operador local; y el SCADA supervisa de forma centralizada toda la línea, registra su histórico y gestiona las alarmas. Los tres cooperan en niveles distintos de la pirámide de automatización: campo y control (PLC/HMI) y supervisión (SCADA).
Errores frecuentes
Repaso activo
En una estación depuradora de aguas, el agua se bombea entre depósitos mediante varias bombas gobernadas por PLC repartidos por la planta, y un operador la vigila desde una sala de control. Explica qué funciones desempeñaría un sistema SCADA en esta instalación, qué información mostraría en sus pantallas sinópticas, qué alarmas tendría sentido configurar y en qué nivel de la pirámide de automatización se situarían los sensores de nivel, los PLC y el propio SCADA.
Recuerdo activo
Recuerda los puntos clave — luego revela.
Fuentes: Currículo de Bachillerato (LOMLOE) — materias y saberes básicos (Ministerio de Educación, Formación Profesional y Deportes — educagob)
Brazo robótico articulado de 3 grados de libertad (esquema geométrico)
Grados de libertad de un robot serie
En un robot de cadena abierta (serie), el número total de grados de libertad es la suma de los grados de movilidad de sus articulaciones; con articulaciones simples de 1 GDL, equivale al número de articulaciones motorizadas independientes.
Lazo de control de un robot: sensores, microcontrolador y actuadores
Un brazo robótico de tipo industrial dispone de una base que gira sobre el eje vertical, un hombro y un codo que giran (los tres son articulaciones de rotación), y una muñeca con dos giros independientes. En el extremo lleva una pinza que se abre y se cierra. Determina cuántos grados de libertad de posicionamiento y orientación tiene el brazo y razona si puede colocar y orientar libremente una herramienta en el espacio.
Base (1) + hombro (1) + codo (1) + muñeca con dos giros (2) = 5 articulaciones de rotación, cada una con 1 grado de libertad.
En un robot serie, el total de GDL es la suma de los de cada articulación.
La apertura/cierre de la pinza NO se cuenta como grado de libertad del brazo: es la actuación del efector final (manipula el objeto), no un movimiento de posicionamiento del robot.
Para posicionar (x, y, z) Y orientar (3 ángulos) un cuerpo libremente en el espacio hacen falta 6 GDL. Con 5, el brazo puede alcanzar muchas posiciones, pero no orientar la herramienta con total libertad en todas ellas.
Resultado: El brazo tiene 5 grados de libertad. Puede llevar la herramienta a muchas posiciones del espacio, pero, al tener un GDL menos que los 6 requeridos, no puede posicionarla y orientarla de forma completamente libre en cualquier punto; la pinza, por su parte, es el efector final y no añade GDL de posicionamiento.
Errores frecuentes
Repaso activo
Considera un brazo robótico de sobremesa formado por una base que gira sobre su eje vertical, un « hombro » y un « codo » que también giran, y una pinza en el extremo que se abre y se cierra. Indica cuántos grados de libertad de posicionamiento tiene el brazo, qué tipo de articulación es cada uno, qué sensor permitiría conocer el ángulo de cada articulación y qué tipo de actuador resultaría adecuado para moverlas con precisión.
Recuerdo activo
Recuerda los puntos clave — luego revela.
Fuentes: Real Decreto 243/2022 — enseñanzas mínimas del Bachillerato (saberes básicos, Anexo II) (Gobierno de España — Boletín Oficial del Estado (BOE))
Perfil trapezoidal de velocidad de un movimiento del robot
Cinemática directa (coordenada x)
Posición horizontal del efector final de un brazo plano de dos eslabones: la suma de las proyecciones horizontales de cada eslabón. El ángulo del segundo eslabón respecto a la horizontal es la suma θ1 + θ2.
Cinemática directa (coordenada y)
Posición vertical del efector final: la suma de las proyecciones verticales de cada eslabón sobre el eje y.
Distancia en un perfil trapezoidal de velocidad
La distancia total es el área bajo la gráfica velocidad-tiempo: dos triángulos (aceleración con tiempo ta y desaceleración con td) más un rectángulo (crucero con tiempo tc), siendo v la velocidad máxima.
Cinemática directa de un brazo plano de dos eslabones
Un brazo plano de dos eslabones tiene L1 = 0,40 m y L2 = 0,30 m, con ángulos θ1 = 0° y θ2 = 90°. (a) Calcula la posición (x, y) del efector final. (b) Para un traslado posterior, el efector sigue un perfil trapezoidal que acelera 0,5 s hasta 1 m/s, viaja a crucero 0,4 s y frena 0,5 s. Calcula la distancia recorrida en cada fase y la distancia total.
Con θ1 = 0° y θ2 = 90°: cos 0° = 1 y cos(0°+90°) = cos 90° = 0.
sin 0° = 0 y sin(0°+90°) = sin 90° = 1.
Es el área del triángulo de la gráfica v-t: base ta = 0,5 s y altura v = 1 m/s.
El crucero es un rectángulo (v constante por su tiempo); el frenado es otro triángulo igual al de la aceleración.
La distancia total es el área del trapecio completo (suma de las tres fases).
Resultado: (a) El efector está en (x, y) = (0,40 m; 0,30 m). (b) Recorre 0,25 m acelerando, 0,40 m a velocidad de crucero y 0,25 m frenando, en total 0,90 m, en un tiempo de 0,5 + 0,4 + 0,5 = 1,4 s. El cálculo de la distancia es, en esencia, el área bajo la gráfica velocidad-tiempo.
Errores frecuentes
Repaso activo
Un brazo plano de dos eslabones tiene longitudes L1 = 40 cm y L2 = 30 cm. Se programan los ángulos θ1 = 30° (primer eslabón respecto a la horizontal) y θ2 = 60° (segundo eslabón respecto al primero). Calcula la posición (x, y) del efector final aplicando las ecuaciones de la cinemática directa. Después, suponiendo que el robot debe trasladar el efector 0,90 m con un perfil trapezoidal que acelera durante 0,5 s hasta 1 m/s, mantiene esa velocidad y frena en otros 0,5 s, calcula la distancia recorrida en cada fase y el tiempo total del movimiento.
Recuerdo activo
Recuerda los puntos clave — luego revela.
Fuentes: Real Decreto 243/2022 — enseñanzas mínimas del Bachillerato (saberes básicos, Anexo II) (Gobierno de España — Boletín Oficial del Estado (BOE)) · Real Decreto 534/2024 — Prueba de Acceso a la Universidad (PAU) (Gobierno de España — Boletín Oficial del Estado (BOE))
Referencias y fuentes
Gobierno de España — Boletín Oficial del Estado (BOE)
Ministerio de Educación, Formación Profesional y Deportes — educagob