INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL CENTRO DE ESTUDIOS CIENTÍFICOS Y TECNOLÓGICOS CUAUHTÉMOC

PROTOTIPO AUTOMATIZACION DE UN PORTON DE GARAJE EMPLEANDO EL (PLC)

PROFESORES: M en C. ROSAS GRANADOS MANUEL ANTONIO M en C. JUAN DANIEL VERA OLIVARES

ÍNDICE INTRODUCCIÓN………………………………………………………………………………..…...3 ELEMENTOS DE LOS CIRCUITOS…..…………………………….………………………….…4 CARACTERÍSTICAS ESPECÍFICAS……………………………………………………………..5 PRINCIPO DE OPERACIÓN………………………………………………………………..……..6 MANTENIMIENTO PREVENTIVO……………………………………………………….………..9 CIRCUITO DE ALIMENTACIÓN………………………………………………………...……....11 CIRCUITO DE CONTROL………………………………………………………………...……...13 CIRCUITO DE INVERSIÓN DE GIRO DEL MOTOR……………………………………….…15 PARTES MECANICAS DEL SISTEMA…………………………………………………………18 MANTENIMIENTO CORRECTIVO………………………………………………………………..20 PROBLEMAS FRECUENTES Y CAUSAS…………………………………….…………….. 22

INTRODUCCIÓN En el presente manual se expondrán los circuitos básicos y los principios de operación pertenecientes a una puerta de garaje automatizada, con la finalidad de que cualquier persona con conocimientos básicos de electrónica pueda proporcionar al sistema un correcto funcionamiento que mantenga la eficiencia, seguridad y calidad del sistema automatizado. Se presentarán los elementos que conforman cada uno de circuitos y las características técnicas de los mismos para así poder reponer piezas futuras y brindarle al sistema un correcto mantenimiento preventivo o correctivo en su defecto. Es muy importante seguir las recomendaciones aquí propuestas para evitar daños en el sistema y procurar así una longevidad productiva de los elementos y los circuitos en los que basa su función el sistema. Antes de intentar solucionar algún problema que llegase a presentarse es muy importante que haya leído con anticipación y de forma completa el manual aquí presentado. Si usted no es capaz de comprender el funcionamiento y los circuitos mostrados es mejor consultar con alguien capacitado o con conocimientos en electrónica básica.

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ELEMENTOS NECESARIOS PARA LA OPERACIÓN DEL SISTEMA Antes de comenzar el mantenimiento y la supervisión del sistema, es necesario mostrar al usuario los elementos electrónicos con los que este opera, para brindarle un conocimiento general sobre las características técnicas de cada uno de ellos, ya que en caso de fallar algún elemento este deberá ser sustituido por otro exactamente igual o equivalente. Si no es así, el funcionamiento tendrá variaciones no deseadas y los circuitos comenzarán a deteriorarse de manera paulatina. PLC (Controlador Lógico Programable) SIEMENS 1 Transformador 127 V C.A – 9 V C.A 1 Puente de diodos (rectificador) 200V /2A 1 Capacitor electrolítico 1000 µF 1 Capacitor electrolítico 0.1 µF 3 Conectores tipo blog (2 terminales) 2 Interruptores de límite 2 Relevadores compactos (1 polo-2 tiros/ 9 V C.C) Motor reductor (24 V C.C/30 Rpm/ Torque 20 kg-cm) 2 interruptores de límite 1 Servomotor (2 canales/ 6V C.C) 1 Receptor (2 canales / 6V C.C) Control remoto

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CARACTERÍSTICAS ESPECÍFICAS Para el funcionamiento óptimo del sistema se deben tomar en cuenta diversas características técnicas y condiciones de operación necesarias para poder dotar a dicho sistema de mayor seguridad y aumentar la duración funcional del mismo. Así, las condiciones apropiadas de voltaje y temperatura a las que debe de operar el sistema son las siguientes. Temperatura máxima

50° C

Temperatura mínima

3° C

Voltaje máximo Voltaje mínimo

12 V 5V

Tabla. 1. Rangos voltaje y Tabla. 1. Rangos mínimosadecuados y críticos de de voltaje y temperatura para la operación de la alarma sísmica. temperatura para la operación del sistema de automatización de un garaje.

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PRINCIPIO DE OPERACIÓN Para poder brindar un mantenimiento eficiente a los circuitos que conforman el sistema es importante el saber cómo funciona cada uno de estos y que destino específico tiene dentro del sistema de automatización de la puerta de garaje. Loa circuitos elementales son los siguientes: Circuito de alimentación Circuito de inversión de giro del motor. Circuito de control (PLC) Circuito de control (mando a distancia)

CIRCUITO DE ALIMENTACIÓN: La función que este circuito cumple es la de alimentar a los circuitos de inversión de giro del motor y del sensor de seguridad. Este transforma 127 V de C.A a 9 V de C.A, para posteriormente convertir esta corriente a C.C a través de un puente de diodos y dos capacitores electrolíticos de 1000 µF y 0.1 µF.

Figura 1. Circuito de alimentación. (Transformador, puente de diodos y capacitores) 6

CIRCUITO DE INVERSIÓN DE GIRO DEL MOTOR: A través de este circuito es posible invertir la polaridad del motor para que este sufra un cambio en la dirección de su giro, consiguiendo así, abrir y cerrar la puerta de manera autónoma. Su funcionamiento se basa en la conexión específica de dos relevadores a 9 v de 1 polo / 2 tiros. Figura 2. Circuito de inversión de giro conectado a las salidas “Q1 y Q2” del PLC.

CIRCUITO DE CONTROL (PLC) Dentro del PLC hay un circuito “lógico” el cual, al recibir un pulso, cierra la alimentación entre la línea y entre “I1 o I3” activando así a Q1 o Q2, dependiendo de la entrada que se active.

Figura 3. PLC energizado. 7

CIRCUITO DE CONTROL (MANDO A DISTANCIA) Este circuito está conformado por un servomotor que es el encargado de cerrar los interruptores de límite y energizar así las entradas del PLC. Este servo funciona con un receptor de dos canales y un voltaje a 6 V.

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MANTENIMIENTO PREVENTIVO

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MANTENIMIENTO PREVENTIVO Este tipo de mantenimiento, se caracteriza por que las acciones de mantenimiento se efectúan antes de que las piezas fallen o empiecen a dar síntomas de fallos. Mantiene en un buen estado de funcionamiento cada una de las partes y componentes del prototipo, en este caso del portón automatizado, incluyendo partes físicas, mecánicas y eléctricas. De esta forma se previenen fallas futuras que puedan afectar a los componentes del sistema de una manera más grave.

PUNTOS DE IMPORTANCIA Para obtener un buen mantenimiento preventivo debemos de respetar algunos puntos de gran importancia para la alarma sísmica:      

Respetar los criterios de voltaje y temperatura señalados con anterioridad (pág. 5.) Mantener al circuito protegido de la humedad, golpes y movimientos bruscos. No suministrar un amperaje mayor a los 300 mA. Dar una revisión periódica a las baterías usadas por el servo, (mínimo cada 3 meses). Dar importancia a los tiempos estipulados para la revisión correcta del sistema de automatización. No modificar a conveniencia los circuitos destinados al funcionamiento de automatización de la puerta de garaje. A menos que tenga conocimientos en la materia.

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MANTENIMIENTO PREVENTIVO AL CIRCUITO DE ALIMENTACIÓN. Como se mencionó con anterioridad, este circuito es de suma importancia para el sistema ya que suministra el voltaje necesario para que el motor pueda operar de manera correcta, por lo que mantenerlo en buen estado y con un buen funcionamiento se convierte en una tarea indispensable. Los elementos con los que opera este circuito son los siguientes: 1 Transformador 127 V C.A – 9 V C.A 1 Puente de diodos (rectificador) 200V /2A 1 Capacitor electrolítico 1000 µF 1 Capacitor electrolítico 0.1 µF 2 Conectores tipo blog (2 terminales)

Fig. 4. Conexión física del circuito de alimentación. Elaboración en PCB Wizard.

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Fig. 5. Circuito de alimentación. Simulación en livewire.

TABLA DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO AL CIRCUITO DE ALIMENTACIÓN. ELEMENTO TRANSFORMADOR DE VOLTAJE

ACCION A REALIZAR Asegurarse de que las terminales este proporcionando el voltaje requerido.

TIEMPO Cada 6 meses. Cada 6 meses.

PUENTE RECTIFICADOR

Asegurarse del buen funcionamiento midiendo valores de voltaje.

CAPACITOR DE 0.1µf

Medir su valor de capacitancia.

Una vez al año.

CAPACITOR DE 1000µf

Medir su valor de capacitancia.

Una vez al año.

Tabla 2. Mantenimiento programado preventivo del circuito de alimentación. 12

MANTENIMIENTO PREVENTIVO AL CIRCUITO DE CONTROL. Este circuito tiene una importancia relevante en el prototipo, ya que por medio de este es controlado el principio de operación del sistema y por esto mismo se logra una “AUTOMATIZACIÓN”. En este circuito no hay partes físicas ya que todo está dentro del PLC por lo que solo podremos mencionar al PLC como la única pieza física. Las compuertas empleadas en circuito son: 3 Entradas 2 Compuertas OR 2 Relés auto enclavador 2 Retardos a la conexión 2 Salidas

Fig. 6. Circuito de control. Simulación en LOGO! Soft Comfort.

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TABLA DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO AL CIRCUITO DE CONTROL.

ELEMENTO PLC CONEXIÓN FISICAS DEL PLC

ACCION A REALIZAR Verificar la correcta programación del PLC basándose en el diagrama expuesto. Revisar que las conexiones y tornillos del PLC que se encuentren en buen estado y bien conectadas.

TIEMPO Una vez año.

Una vez cada 6 meses.

Tabla 3. Mantenimiento programado preventivo del circuito de control (PLC).

NOTA: Es de suma importancia el no intentar modificar el circuito original con el que opera el PLC, ya que de lo contrario el sistema colapsaría y el funcionamiento del prototipo se vería severamente afectado.

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MANTENIMIENTO PREVENTIVO AL CIRCUITO DE INVERSIÓN DE GIRO DEL MOTOR. Con este circuito se logra que la puerta pueda abrir o cerrar de acuerdo a las condiciones con la que esta funciona. Esta es una de las principales características del prototipo por lo que el buen funcionamiento del circuito es de suma importancia. Los elementos de los que se compone este circuito son los siguientes: 2 Interruptores de límite 1 Conector tipo blog (2 terminales) 2 Relevadores compactos (1 polo-2 tiros/ 9 V C.C) Motor reductor (24 V C.C/30 Rpm/ Torque 20 kg-cm)

Fig. 7. Conexión física del circuito de inversión de giro. Elaboración en PCB Wizard.

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Fig. 8. Circuito de inversión de giro. Simulación en livewire.

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TABLA DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO AL CIRCUITO DE INVERSION DE GIRO DEL MOTOR.

ELEMENTO

ACCION A REALIZAR

TIEMPO

MOTOR DE 9VCD

Revisar el eje de flecha y el correcto estado del embobinado

Dos veces al año

RELEVADORES 9VCD

INTERRUPTORES DE LIMITE

Verificar que circule el amperaje adecuado por él y que no esté dañado. Verificar que se encuentre en buen estado y realice la función para la que es requerida. Además de procurar que se encuentren fijos y en el sitio deseado.

Cada 2 meses.

Una vez al año.

Tabla 4. Mantenimiento programado preventivo del circuito de inversión de giro del motor.

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MANTENIMIENTO PREVENTIVO A LA PARTES MECANICAS DEL SISTEMA. Es muy importante que el mecanismo del prototipo sea cuidadosamente vigilado, ya que depende de este el correcto desplazamiento de la puerta y giro del motor.

Fig. 9. Ilustración general del mecanismo del prototipo automatizado.

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TABLA DE MANTENIMIENTO PREVENTIVO A LAS PARTES MECANICAS DEL SISTEMA.

ELEMENTO

ACCION A REALIZAR

TIEMPO

EJE DEL MOTOR

Limpieza y revisión del buen estado de este (es decir un ángulo correcto).

Cada cuatro meses

CADENA

Confirmar que no tiene ninguna de sus partes dañada y que se encuentra bien sujetada.

Cada 4 meses

PUERTA

Confirmar que se encuentre en una posición correcta y bien sujeta al eje.

Cada 6 meses

POLEAS

Comprobar que están bien soldadas y sujetas al eje.

Cada 6 meses

Tabla 5. Mantenimiento programado preventivo a las partes mecánicas del sistema.

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MANTENIMIENTO CORRECTIVO

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MANTENIMIENTO CORRECTIVO Este tipo de mantenimiento es sinónimo de una reparación, debido a una mala realización del mantenimiento preventivo, por no realizarlo, o por accidentes o mala utilización de los componentes de las partes componentes del prototipo. El principal inconveniente de este tipo de mantenimiento es el coste de la reparación, por lo que se recomienda hacer un buen mantenimiento preventivo para evitar en mayor medida recurrir a este mantenimiento.

PUNTOS DE IMPORTANCIA  El cambio de una pieza significa que se mejorara o se igualara el funcionamiento del prototipo por lo que las especificaciones de esta deben ser las mismas de las que se remplaza.  Los diagramas tienen especificaciones que deben ser seguidas para el funcionamiento correcto de cada componente.  No se deben hacer cambios impertinentes que modifiquen el funcionamiento del prototipo pues esto hará que el funcionamiento no sea el correcto.

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PROBLEMAS FRECUENTES Y CAUSAS. PROBLEMA EL SISTEMA DE CADENA Y PORTÓN NO GIRA CORRECTAMENTE EL PORTÓN GIRA MUY RÁPIDO O MUY LENTO EL PORTÓN NO PARA AL LLEGAR AL FINAL DE LA BASE

EL MOTOR NO REALIZA EL CAMBIO DE GIRO

EL PORTÓN NO SE ACTIVA CON EL CONTROL A DISTANCIA.

CAUSAS - El eje de flecha puede estar mal soldado con las poleas - La cadena puede estar acomodada de forma incorrecta - La puerta está rozando con la base y es necesario reacomodarla - El circuito de alimentación está dejando pasar más voltaje o menos del necesario y es necesario verificar los elementos de este. - Los interruptores de límite están desconectados y es necesario verificar su correcta conexión. - Están mal ubicados los interruptores de límite, por lo que hay que reacomodarlos. - Alguno de los relevadores se encuentra dañado. Verifique su funcionamiento con un multímetro. - El PLC no activa las salidas. Verificar que este se encuentre energizado. - Alguna terminal se encuentra desoldada, si es así, sóldela de nuevo. - El circuito de alimentación no arroja voltaje. Verificar su buen estado con un multímetro. - Seguramente las baterías no cuentan con suficiente voltaje, intente cambiarlas. - Verifique que el servomotor funcione correctamente, si no es así, revises sus conexiones y su fuente de alimentación. - Quizá se encuentre muy lejos del receptor, trate de acercarse un poco más, o coloque el receptor en un lugar donde no se encuentre obstruido por ningún objeto. 22

PROBLEMAS FRECUENTES Y CAUSAS. PROBLEMA -

El PLC NO ACTIVA LAS SALIDAS (Q1 y Q2)

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LA PUERTA NO SE DESLIZA CON FACILIDAD

LA PUERTA NO CIERRA.

-

CAUSAS Verifique que el PLC se encuentre energizado. Compare el circuito que tiene dentro del PLC con el que se presenta en este manual. Si encuentra alguna diferencia modifíquelo a su estado original. Compruebe que sea energizada la entrada correspondiente del PLC con el mando a distancia, si no es así, realiza las acciones antes propuestas. Lo más común es por falta de aceite en el riel del sistema, lubríquelo con suficiente aceite. Revise que no haya ningún objeto obstruyendo el sistema mecánico. Quizá no cuente con el voltaje adecuado, revise con un multímetro que el voltaje sea de aproximadamente 9 V. Si esto no ocurre realice las acciones antes propuestas.

- Verifique que ningún objeto obstruya la barrera infrarroja de protección, de lo contrario no se cerrará la puerta hasta que retire dicho objeto. - Revise el buen funcionamiento de los relevadores, verifique continuidad con el multímetro, si están en mal estado retírelos y sustitúyalos. 23