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PROYECTO FINAL DE CARRERA
AUTOMATIZACIÓN PARKING CON TRANSELEVADORES MEDIANTE S7 300 DE SIEMENS
TITULACIÓN: Ingeniería Técnica Industrial en Electrónica Industrial
AUTOR: Xavier Vall Canosa. DIRECTOR: José Ramon López López.
FECHA: Mayo 2007.
AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL DE UN PARKING
AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL DE UN PARKING CON TRANSELEVADORES MEDIANTE S7 300 DE SIEMENS ÍNDICE GENERAL Hoja de identificación.................................................................................... 8 Índice de la memoria...................................................................................... 9 1.0 Introducción............................................................................................... 12 1.1 Antecedentes............................................................................................... 12-13 1.2 Objeto............................................................................................................ 13 1.3 Alcance.......................................................................................................... 13 1.4 Normas y referencias............................................................................... 13 1.4.1 Dispositivos legales y normas aplicadas......................................... 1.4.2 Bibliografía....................................................................................... 1.4.3 Programas de cálculo....................................................................... 1.4.4 Plan de gestión de calidad durante la redacción del proyecto.....
13-14 14 15 15
1.5 Definiciones y abreviaturas................................................................... 15 1.6 Descripción general.................................................................................. 16 1.6.1 Descripción de la instalación........................................................... 16-17 1.6.1.1 Equipo para el control de entrada de vehículos............ 1.6.1.1.1 Descripción de las sensores y actuadores........ 1.6.1.2 Equipo para el control de salida de vehículos................ 1.6.1.2.1 Descripción de las sensores y actuadores........ 1.6.1.3 Cabinas de control............................................................ 1.6.1.3.1 Descripción de los sensores y actuadores......... 1.6.1.4 Plataformas....................................................................... 1.6.1.5 Transelevadores................................................................ 1.6.1.5.1 Mando del Transelevador................................. 1.6.1.5.2 Precisión de las paradas.................................... 1.6.1.5.3 Accesibilidad a nivel operativo......................... 1.6.1.5.4 Accesibilidad a nivel de mantenimiento........... 1.6.1.5.5 Facilidad de mantenimiento.............................. 1.6.1.5.6 Descripción mecánica........................................ 1.6.1.5.7 Elementos mecánicos externos..........................
Índice general
17-19 19-20 20-22 22-23 23-25 25-27 27 27 27 28 28 28-29 29 29-34 35
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1.6.1.5.8 Mando eléctrico del transelevador................. 35-36 1.6.1.5.9 Descripción de los sensores y actuadores....... 36-39 1.6.1.6 Horquilla Telescópica....................................................... 40 1.6.1.6.1 Descripción de los sensores y actuadores......... 40-41 1.6.1.7 Plazas de aparcamiento.................................................... 41 1.6.1.8 Sala de Control.................................................................. 41-42 1.6.2 Descripción del PLC........................................................................ 42 1.6.2.1 Tabla de asignación de Entradas y salidas...................... 42 1.6.2.2 Definición de PLC............................................................. 43-44 1.6.2.3 Características PLC elegido............................................. 44-50 1.6.2.4 Elementos del bastidor del PLC S7-300.......................... 50 1.6.2.4.1 Características de la fuente de alimentación elegida................................................................. 50-52 1.6.2.4.2 Características principales de la CPU elegida................................................................ 52-54 1.6.2.4.2.1 Módulo entradas digitales elegido...... 55 1.6.2.4.2.2 Módulo salidas digitales elegido......... 56 1.6.2.4.3 Unidades periféricas descentralizadas elegida.….………………..............................…. 57 1.6.2.4.3.1 Módulo entradas y salidas digitales elegido……………………................... 58 1.6.2.4.3.2 Módulo de entrada SM 338 POS-INPUT.......................................... 59 1.6.3 ProfiBus............................................................................................ 60 1.6.3.1 Funciones de comunicación............................................. 60-61 1.6.3.2 Tipos de dispositivos DP................................................... 61 1.6.3.3 Red Eléctrica..................................................................... 61-62 1.6.3.3.1 Cable de bus para ProfiBus FC Standard cable.................................................................... 62-63 1.6.3.3.2 Conector de bus RS 485 para PROFIBUS....... 63-64 1.6.4 Instalación......................................................................................... 64-65 1.6.5 Posibilidad de ampliación............................................................... 65-66 1.6.6 Cables................................................................................................ 66-69 1.6.7 Prensaestopas................................................................................... 69-70 1.6.8 Cajas interconexión......................................................................... 70 1.6.8.1 Bornes de paso para las cajas interconexión.................. 71 1.6.8.2 Guía soporte....................................................................... 71 1.6.9 Armario de control.......................................................................... 72 1.6.9.1 Bornes de paso para el armario...................................... 72 1.6.9.2 Guía soporte...................................................................... 72
1.7 Grafcet......................................................................................................... 73 1.7.1 Introducción histórica.................................................................... 1.7.2 Sistemas combinacionales y secuenciales..................................... 1.7.3 Principios del GRAFCET.............................................................. 1.7.4 Los tres niveles del GRAFCET..................................................... 1.7.4.1 GRAFCET de nivel 1: Descripción funcional.............. 1.7.4.2 GRAFCET de nivel 2: Descripción tecnológica...........
Índice general
73 73 73-74 74 74-75 75
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1.7.4.3 GRAFCET de nivel 3: Descripción operativa.............. 1.7.5 Estructuras básicas......................................................................... 1.7.6 Macroetapas.................................................................................... 1.7.7 Reglas de evolución......................................................................... 1.7.7.1 Regla 1: Inicialización...................................................... 1.7.7.2 Regla 2: Evolución de las transiciones........................... 1.7.7.3 Regla 3: Evolución de las etapas activas......................... 1.7.7.4 Regla 4: Simultaneidad en el franqueamiento de las transiciones....................................................................... 1.7.7.5 Regla 5: Prioridad de la activación................................
75-76 76-79 79 80 80 80-81 81-82 82-83 83-84
1.8 Presentación de la guía GEMMA.................................................... 84 1.8.1 Descripción de la guía GEMMA.................................................. 1.8.1.1 Grupo F: Procedimientos de funcionamiento.............. 1.8.1.2 Grupo A: Procedimientos de parada............................ 1.8.1.3 Grupo D: Procedimientos de defecto............................ 1.8.2 Utilización de la guía GEMMA....................................................
85 86 86-87 87 88
1.9 Lenguaje de programación S7-Graph V5.3.................................. 88-89 1.10 Planificación........................................................................................... 90-91 1.11 Orden de prioridad entre los documentos básicos.................... 91 Índice de los Anexos........................................................................................ 92 2.1 Proyecto en el Administrador SIMATIC STEP7 V5.3.............. 94 2.1.1 Crear el proyecto con el Administrador........................................ 94 2.1.2 Configuración del hardware en el Administrador....................... 94-95 2.1.3 Configuración de la periferia descentralizada (DP) en nuestro equipo............................................................................................... 96 2.1.3.1 Crear un sistema maestro DP.......................................... 96 2.1.3.2 Seleccionar los esclavos DP en la ventana....................... 97 2.1.3.3 Configuración hardware de las unidades periféricas...................................................................... 98 2.1.3.4 Guardar la configuración................................................ 98
2.2 Guía Gemma automatización del parking..................................... 99 2.2.1 Proceso de funcionamiento............................................................ 99 2.2.2 Proceso de parada........................................................................... 100 2.2.3 Defecto o anomalía en el proceso................................................... 100
2.3 Programar mediante de Simatic S7-GRAPH V5.3.................... 101 2.3.1 Lista de señales ordenada por direcciones................................... 101-122 2.3.2 Organigrama de los módulos programados................................. 123-124 Índice general
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2.3.3 Bloque de organización OB1......................................................... 125 2.3.4 Bloque de función FB1.................................................................. 126 2.3.5 Bloque de función FB2.................................................................. 127-128 2.3.6 Bloque de función FB3.................................................................. 129-130 2.3.7 Bloque de función FB4.................................................................. 131-133 2.3.8 Bloque de función FB5.................................................................. 134-137 2.3.9 Bloque de función FB6.................................................................. 138-144 2.3.9.1 Bloque de función FC1................................................... 145 2.3.9.2 Bloque de función FC2................................................... 146 2.3.9.3 Bloque de función FC3................................................... 147 2.3.9.4 Bloque de función FC4................................................... 148 2.3.10 Bloque de función FB7.................................................................. 149 2.3.11 Bloque de función FB8.................................................................. 150-154 2.3.12 Bloque de función FB9................................................................. 155-156 2.3.13 Bloque de función FB10................................................................ 157-158 2.3.14 Bloque de función FB11................................................................ 159-160 2.3.15 Bloque de función FB12................................................................ 161-163 2.3.16 Bloque de función FB13................................................................ 164-166 2.3.17 Bloque de función FB14. .............................................................. 167-168 2.3.18 Bloque de función FB15................................................................ 169-172 2.3.18.1 Bloque de función FC5................................................... 173 2.3.18.2 Bloque de función FC6................................................... 174 2.3.18.3 Bloque de función FC7................................................... 175 2.3.18.4 Bloque de función FC8................................................... 176 2.3.19 Bloque de función FB16................................................................ 177-179 2.3.20 Bloque de función FB17................................................................ 180-184 2.3.21 Bloque de función FB18, FB19 y FB20........................................ 185 2.3.22 Bloque de función FB21................................................................ 186-187 2.3.23 Bloque de función FB22, FB23 y FB24........................................ 188 2.3.24 Bloque de función FB25................................................................ 189-192 2.3.25 Bloque de función FB26, FB27 y FB28........................................ 193 2.3.26 Bloque de función FB29................................................................ 194-197 2.3.26.1 Bloque de función FC9................................................. 198-200 2.3.26.2 Bloque de función FC10.................................................. 201-203 2.3.26.3 Bloque de función FC11.................................................. 204-205 2.3.27 Bloque de función FB30 y FB31.................................................... 205 2.3.28 Bloque de función FB32................................................................ 206-208 2.3.29 Bloque de función FB33, FB34 y FB35........................................ 209 2.3.30 Bloque de función FB36................................................................ 209 2.3.31 Bloque de función FB37, FB38 y FB39........................................ 209 2.3.32 Bloque de función FB40................................................................ 209 2.3.33 Bloque de función FB41, FB42 y FB43........................................ 209-210 2.3.34 Bloque de función FB44................................................................ 210 2.3.35 Descripción detallada de cada bloque de función....................... 211-371
2.4 Parametrización de los variadores de frecuencia......................... 372 2.4.1 Calculo del tiempo de aceleración.................................................. 372-373
Índice general
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2.4.2 Velocidad constante......................................................................... 373 2.4.3 Calculo del tiempo de desaceleración............................................ 373-374
2.5 Cálculo de la potencia de los motores para plena carga............. 374 2.5.1 Cálculo de la potencia de los motores de elevación...................... 374 2.5.2 Cálculo de la potencia de los motores de traslación..................... 375
Índice de los Planos........................................................................................ 376 3.1 Situación............................................................................................... 377 3.2 Emplazamiento.......................................................................................... 378 3.3 Dimensiones generales del parking.................................................. 379 3.4 Entradas/Salidas Equipos Control Entrada.................................. 380 3.5 Entradas/Salidas Equipos Control Salida...................................... 381 3.6 Dimensiones generales Cabinas de Control................................... 382 3.7 Entradas/Salidas Cabina de Control-1........................................... 383 3.8 Entradas/Salidas Cabina de Control-2............................................ 384 3.9 Entradas/Salidas Cabina de Control-3........................................... 385 3.10 Entradas/Salidas Cabina de Control-4.......................................... 386 3.11 Dimensiones generales Plataformas Móviles............................... 387 3.12 Dimensiones generales Transelevadores...................................... 388 3.13 Entradas/Salidas Transelevadores 1-2........................................... 389 3.14 Entradas/Salidas Transelevadores 3-4........................................... 390 3.15 Dimensiones generales Horquillas Telescópicas........................ 391 3.16 Entradas/Salidas Horquillas Telescópicas................................... 392 3.17 Dimensiones generales Plazas de Aparcamiento........................ 393 3.18 Distribución armario de control....................................................... 394 Índice general
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3.19 Unidad periférica descentralizada ET 200M............................... 395 3.20 Esquema eléctrico de los motores.................................................... 396 Índice de las Mediciones............................................................................... 397 4.1 CAPÍTULO 1: Montaje del autómata............................................. 398-399 4.2 CAPÍTULO 2: Montaje de la ET 200M.......................................... 400 4.3 CAPÍTULO 3: Montaje ordenador y software............................. 401 4.4 CAPÍTULO 4: Montaje de sensores y actuadores....................... 402-403 4.5 CAPÍTULO 5: Montaje del cableado............................................... 404-405 Índice del Presupuesto.................................................................................... 406 5.1 Cuadro de precio...................................................................................... 407 5.1.1 CAPÍTULO 1: Montaje del autómata........................................... 407-409 5.1.2 CAPÍTULO 2: Montaje de la ET 200M........................................ 410 5.1.3 CAPÍTULO 3: Montaje ordenador y software........................... 411 5.1.4 CAPÍTULO 4: Montaje de sensores y actuadores........................ 412-414 5.1.5 CAPÍTULO 5: Montaje del cableado............................................ 415-417
5.2 Aplicación de precios.............................................................................. 418 5.2.1 CAPÍTULO 1: Montaje del autómata........................................... 5.2.2 CAPÍTULO 2: Montaje de la ET 200M........................................ 5.2.3 CAPÍTULO 3: Montaje ordenador y software............................. 5.2.4 CAPÍTULO 4: Montaje de sensores y actuadores....................... 5.2.5 CAPÍTULO 5: Montaje del cableado............................................
418-419 420 421 422-423 424-425
5.3 Resumen del presupuesto...................................................................... 426 Índice del Pliego de condiciones generales............................................ 427 6.1 Condiciones administrativas................................................................ 428 6.1.1 Reglamentos y normas.................................................................... 428 6.1.2 Materiales......................................................................................... 428 6.1.3 Ejecución de la obra......................................................................... 429 6.1.4 Interpretación y desarrollo del proyecto........................................ 429 6.1.5 Obras complementarias................................................................... 430 6.1.6 Modificaciones.................................................................................. 430
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6.1.7 Obra defectuosa................................................................................ 430 6.1.8 Medios auxiliares.............................................................................. 430 6.1.9 Conservación de las obras............................................................... 430 6.1.10 Recepción de las obras................................................................... 431 6.1.11 Contratación de la empresa........................................................... 431 6.1.12 Fianza.............................................................................................. 431-432
6.2 Condiciones económicas......................................................................... 432 6.2.1 Abono de la obra............................................................................... 432 6.2.2 Precios............................................................................................... 432 6.2.3 Revisión de precios........................................................................... 432 6.2.4 Penalizaciones.................................................................................. 432 6.2.5 Contrato............................................................................................ 433 6.2.6 Responsabilidades............................................................................ 433 6.2.7 Rescisión de contrato....................................................................... 433-434 6.2.8 Liquidación en caso de rescisión de contrato................................ 434
6.3 Condiciones facultativas........................................................................ 434 6.3.1 Normas a seguir............................................................................... 434 6.3.2 Personal............................................................................................ 435
6.4. Condiciones Técnicas............................................................................. 435 6.4.1 Equipos eléctricos............................................................................. 435 6.4.1.1 Generalidades.................................................................... 435-438 6.4.1.2 Cuadros eléctricos y armario de control......................... 438-439 6.4.2 Reconocimiento y ensayos previos.................................................. 439 6.4.3 Ensayos.............................................................................................. 439 6.4.4 Armarios de mando y control.......................................................... 439 6.4.5 Lista de aparatos.............................................................................. 439 6.4.6 Red de puesta a tierra...................................................................... 440
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HOJA DE IDENTIFICACIÓN
Título del proyecto: Automatización y control de un parking con transelevadores mediante S7 300 de Siemens. Código del proyecto: 448 Emplazamiento: El parking estará situado en el subsuelo de un edificio de oficinas de nueva construcción en la ciudad de Tarragona. Peticionario: Nombre: Ayuntamiento de Tarragona Dirección: Plaça de la Font, 1 C.P: 43003 Población: Tarragona Tel.: 977 296 100 Promotor: Empresa: Automatización Industrial S.A Representante de la empresa: Sr. Ricardo Fernández, con N.I.F.: 46857267-V Dirección: Polígono Riu Clar s.n, C.P: 43403, Tarragona Ingeniero Técnico: Nombre: Xavier Vall Canosa Dirección: C/ Francolí nº 14 C.P: 43006 Población: Torreforta (Tarragona) D.N.I: 46821399
Tarragona, Lunes 14 de mayo del 2007
PETICIONARIO Firma:
EL PROMOTOR Firma:
TÉCNICO Firma:
Ayuntamiento de Tarragona
Automatización Industrial S.A
Xavier Vall
Hoja de identificación
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PROYECTO FINAL DE CARRERA
MEMORIA
TITULACIÓN: Ingeniería Técnica Industrial en Electrónica Industrial
AUTOR: Xavier Vall Canosa. DIRECTOR: José Ramon López López.
FECHA: Mayo 2007.
AUTOMATIZACIÓN Y CONTROL DE UN PARKING
ÍNDICE DE LA MEMORIA 1.0 Introducción............................................................................................... 12 1.1 Antecedentes............................................................................................... 12-13 1.2 Objeto............................................................................................................ 13 1.3 Alcance.......................................................................................................... 13 1.4 Normas y referencias............................................................................... 13 1.4.1 Dispositivos legales y normas aplicadas......................................... 1.4.2 Bibliografía....................................................................................... 1.4.3 Programas de cálculo....................................................................... 1.4.4 Plan de gestión de calidad durante la redacción del proyecto.....
13-14 14 15 15
1.5 Definiciones y abreviaturas................................................................... 15 1.6 Descripción general.................................................................................. 16 1.6.1 Descripción de la instalación........................................................... 16-17 1.6.1.1 Equipo para el control de entrada de vehículos............ 17-19 1.6.1.1.1 Descripción de las sensores y actuadores........ 19-20 1.6.1.2 Equipo para el control de salida de vehículos................ 20-22 1.6.1.2.1 Descripción de las sensores y actuadores........ 22-23 1.6.1.3 Cabinas de control............................................................ 23-25 1.6.1.3.1 Descripción de los sensores y actuadores......... 25-27 1.6.1.4 Plataformas....................................................................... 27 1.6.1.5 Transelevadores................................................................ 27 1.6.1.5.1 Mando del Transelevador................................. 27 1.6.1.5.2 Precisión de las paradas.................................... 28 1.6.1.5.3 Accesibilidad a nivel operativo......................... 28 1.6.1.5.4 Accesibilidad a nivel de mantenimiento........... 28-29 1.6.1.5.5 Facilidad de mantenimiento.............................. 29 1.6.1.5.6 Descripción mecánica........................................ 29-34 1.6.1.5.7 Elementos mecánicos externos.......................... 35 1.6.1.5.8 Mando eléctrico del transelevador................. 35-36 1.6.1.5.9 Descripción de los sensores y actuadores....... 36-39 1.6.1.6 Horquilla Telescópica....................................................... 40 1.6.1.6.1 Descripción de los sensores y actuadores......... 40-41 1.6.1.7 Plazas de aparcamiento.................................................... 41 1.6.1.8 Sala de Control.................................................................. 41-42 1.6.2 Descripción del PLC........................................................................ 42 1.6.2.1 Tabla de asignación de Entradas y salidas...................... 42
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1.6.2.2 Definición de PLC............................................................. 43-44 1.6.2.3 Características PLC elegido............................................. 44-50 1.6.2.4 Elementos del bastidor del PLC S7-300.......................... 50 1.6.2.4.1 Características de la fuente de alimentación elegida................................................................. 50-52 1.6.2.4.2 Características principales de la CPU elegida................................................................ 52-54 1.6.2.4.2.1 Módulo entradas digitales elegido...... 55 1.6.2.4.2.2 Módulo salidas digitales elegido......... 56 1.6.2.4.3 Unidades periféricas descentralizadas elegida.….………………..............................…. 57 1.6.2.4.3.1 Módulo entradas y salidas digitales elegido……………………................... 58 1.6.2.4.3.2 Módulo de entrada SM 338 POS-INPUT.......................................... 59 1.6.3 ProfiBus............................................................................................ 60 1.6.3.1 Funciones de comunicación............................................. 60-61 1.6.3.2 Tipos de dispositivos DP................................................... 61 1.6.3.3 Red Eléctrica..................................................................... 61-62 1.6.3.3.1 Cable de bus para ProfiBus FC Standard cable.................................................................... 62-63 1.6.3.3.2 Conector de bus RS 485 para PROFIBUS....... 63-64 1.6.4 Instalación......................................................................................... 64-65 1.6.5 Posibilidad de ampliación............................................................... 65-66 1.6.6 Cables................................................................................................ 66-69 1.6.7 Prensaestopas................................................................................... 69-70 1.6.8 Cajas interconexión......................................................................... 70 1.6.8.1 Bornes de paso para las cajas interconexión.................. 71 1.6.8.2 Guía soporte....................................................................... 71 1.6.9 Armario de control.......................................................................... 72 1.6.9.1 Bornes de paso para el armario...................................... 72 1.6.9.2 Guía soporte...................................................................... 72
1.7 Grafcet......................................................................................................... 73 1.7.1 Introducción histórica.................................................................... 1.7.2 Sistemas combinacionales y secuenciales..................................... 1.7.3 Principios del GRAFCET.............................................................. 1.7.4 Los tres niveles del GRAFCET..................................................... 1.7.4.1 GRAFCET de nivel 1: Descripción funcional.............. 1.7.4.2 GRAFCET de nivel 2: Descripción tecnológica........... 1.7.4.3 GRAFCET de nivel 3: Descripción operativa............... 1.7.5 Estructuras básicas......................................................................... 1.7.6 Macroetapas.................................................................................... 1.7.7 Reglas de evolución......................................................................... 1.7.7.1 Regla 1: Inicialización...................................................... 1.7.7.2 Regla 2: Evolución de las transiciones............................ 1.7.7.3 Regla 3: Evolución de las etapas activas.........................
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1.7.7.4 Regla 4: Simultaneidad en el franqueamiento de las transiciones....................................................................... 82-83 1.7.7.5 Regla 5: Prioridad de la activación................................. 83-84
1.8 Presentación de la guía GEMMA.................................................... 84 1.8.1 Descripción de la guía GEMMA.................................................. 1.8.1.1 Grupo F: Procedimientos de funcionamiento.............. 1.8.1.2 Grupo A: Procedimientos de parada............................ 1.8.1.3 Grupo D: Procedimientos de defecto............................ 1.8.2 Utilización de la guía GEMMA....................................................
85 86 86-87 87 88
1.9 Lenguaje de programación S7-Graph V5.3.................................. 88-89 1.10 Planificación........................................................................................... 90-91 1.11 Orden de prioridad entre los documentos básicos.................... 91
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1.0 Introducción El presente proyecto “Automatización y control de un parking con transelevadores mediante S7 300 de Siemens” se basa, como el su nombre indica, en la automatización de un parking mediante un sistema de transelevadores que se encargaran de entrar o sacar los vehículos automáticamente. Este parking almacenara la cantidad de 160 vehículos.
1.1 Antecedentes Como todos sabemos, cada día es más difícil aparcar en las grandes ciudades, debido al continuo crecimiento del tráfico de vehículos y al uso de estos para desplazarse por las ciudades. La solución a este problema sería la concienciación de la gente para que utilizara el transporte público, pero esto hoy en día parece muy difícil de conseguir, por eso la otra solución a este problema sería la construcción de parkings tradicionales en las zonas mas céntricas de las ciudades. Los principales inconveniente a esta solución son los siguientes: -
Precio de los terrenos: El continuo crecimiento del precio del m2 del suelo hace que cada día sea más costoso realizar la construcción de un parking tradicional, situado en una zona céntrica de la ciudad, que pudiera dar cabida a una gran cantidad de vehículos, ya que es muy difícil y costoso encontrar extensas superficies sin edificar.
-
Tiempo de espera: Cuando un conductor quiere entrar su vehículo en un parking tradicional, en una hora punta, la mayoría de veces se ve obligado a permanecer en espera, formando una cola de vehículos en el exterior entorpeciendo la circulación del tráfico.
-
Tiempo aparcamiento: Una vez accede al parking, normalmente pierde tiempo buscando la plaza de aparcamiento que se encuentra libre.
La solución adoptada es la construcción de un parking automatizado en el subsuelo de un edificio de oficinas de nueva construcción. Básicamente se basa en un sistema de almacenamiento de vehículos, en el que varios transelevadores se encargan de llevar los vehículos de forma automática a sus correspondientes plazas de aparcamiento. Las principales ventajas a esta solución son las siguientes: -
Precio de los terrenos: Se necesita una superficie mucho menor al poder ajustar mucho más los espacios entre vehículos. También ahorraríamos espacio en los pasillos donde circulan los coches, ya que solo necesitamos espacio para los transelevadores.
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Tiempo de espera: La entrada de los vehículos de producida desde el interior del edificio, donde se encuentran las cabinas de control, con lo cual, reduciremos las colas de vehículos en el exterior.
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-
Tiempo aparcamiento: El tiempo de aparcamiento, a efectos del conductor, será menor, ya que una vez deje el vehículo dentro de la cabina de control, ya puedo irse.
1.2 Objeto El objeto principal de este proyecto es el diseño del sistema de control automatizado del parking. Para conseguir este propósito se han realizado los siguientes apartados: -
Se ha hecho un estudio para elegir el material necesario para realizar la automatización.
-
Se ha hecho un estudio para elegir el sistema de control necesario, en nuestro caso el autómata S7 300 de Siemens.
-
Una vez hemos elegido el sistema de control, se ha hecho el diseño del programa mediante el paquete básico de STEP 7 V5.3 Administrador SIMATC, más concretamente con el programa S7-Graph V5.3.
-
Por último hemos comprobado los posibles errores de programación.
1.3 Alcance El proyecto incluye la elección y justificación de los diferentes equipamientos electrónicos, necesarios para el buen desarrollo del proyecto, así como el desarrollo del programa que controla el proceso de estacionamiento. Hay que remarcar que no se calcularán los equipos eléctricos, no se especificará la obra civil, ni tampoco la elección de los transelevadores. Partimos de la base que ya existen.
1.4 Normas y referencias 1.4.1 Dispositivos legales y normas aplicadas -
R.D 842/2002. Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión y instrucciones técnicas complementarias.
-
Norma IEC 1131-3. Normalización de los lenguajes de programación usados en automatización industrial.
-
R.D. 2177/1996. Norma Básica de la Edificación “NBE-CPI-96: Condiciones de protección contra incendios en los edificios”.
-
UNE 157001. Criterios generales para la elaboración de proyectos.
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-
R.D. 31/95 BOE de 10 de noviembre . Prevención de Riesgos Laborales.
-
R.D 39/1997, del 17 de enero. Reglamento sobre los servicios de prevención.
-
R.D. 1215/97 del 18 de Julio. Disposiciones mínimas de seguridad y salud para la utilización de equipos de trabajo.
-
R.D. 485/97. Disposiciones mínimas en materia de señalización de seguridad y salud en el trabajo.
-
R.D. 773/97. Disposiciones mínimas de seguridad y salud relativas a la utilización de equipos de protección personal.
-
R.D. 1942/1993, de 5 de noviembre. Reglamento de instalaciones de protección contra incendios.
1.4.2 Bibliografía -
Comunicación Industrial y dispositivos de campo. Autor: Siemens.
-
Catálogo de cajas Weidmüller.
-
Catálogo de bornas Weidmüller.
-
Catálogo de cables Tecnohm s.a
-
Manual STEP 7 para la introducción a STEP 7. Autor: Siemens
-
Manual STEP 7 para la configuración de hardware. Autor: Siemens
-
Manual STEP 7 para programar con S7-Graph. Autor: Siemens
-
Manual de Usuario para los variadores de frecuencia del tipo ACS 400. Autor: ABB
-
Método sistemático de automatización de procesos basado en el uso del método Grafcet y la guía GEMMA. Autor: Ernest Gil Dolcet.
-
Automatización industrial con Grafcet. Autores: Oriol Boix, Antoni Sudrià, Joan Bergas.
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1.4.3 Programas de cálculo -
Programar con SIMATIC STEP 7 V5.3 para la configuración del hardware.
-
Programar con SIMATIC S-7 GRAPH V5.3 para la programación del autómata.
1.4.4 Plan de gestión de calidad durante la redacción del proyecto Para garantizar la correcta redacción del proyecto se ha aplicado en todo momento un estricto seguimiento para garantizar que todos los apartados que forman el proyecto no tengan disconformidades entre si. Finalmente se ha redactado la memoria del proyecto siguiendo las recomendaciones de la norma UNE 157001 sobre criterios generales de elaboración de proyectos.
1.5 Definiciones y abreviaturas -
R.D: Real decreto.
-
R.E.B.T: Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión
-
N.B.E-C.P.I-96: Normas Básicas de Edificación de Protección Contra Incendios.
-
Actuador: Dispositivo encargado de realizar el control de algún elemento del sistema. Por ejemplo, motores, sirenas de alarmas, variadores de frecuencia, etc.
-
Sensor: Dispositivo encargado de captar información del sistema. Por ejemplo, detectores de presencia, detectores fotoeléctricos, finales de carrera, etc.
-
Alarma: Dispositivo o función que indica la existencia de una condición anormal.
-
Controlador Lógico Programable (PLC): Es un controlador dotado normalmente de múltiples entradas y salidas, el cual tiene un programa alterable.
-
Sistema descentralizado: Sistema en el cual todos los componentes comparten la misma línea de comunicación, disponiendo cada uno de ellos de funciones de control.
-
Grafcet (Graphe de Comanden Etape-Transition): Método gráfico que permite el estudio de un automatismo de forma rigurosa y fácil de aplicar a la industria.
-
Guía Gemma (Guide de Etude des Modes des Marches et de Arrêts): Complemento organizativo del Grafcet. Guía de estudio de los modos de marcha y parada.
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1.6 Descripción general 1.6.1 Descripción de la instalación En el “P-003” del apartado de planos del proyecto se puede ver un plano general del parking y sus dimensiones. El funcionamiento básico de este sistema en modo automático en el caso de entrar un vehículo es el siguiente:
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-
Lo primero que hará el conductor de un vehículo es entrar al parking por su acceso y colocarse delante de la entrada de una de las cuatro cabinas de control. Estas cabinas tienen un letrero de libre o ocupado para indicar su estado.
-
Justo a su izquierda tiene un equipo para el control de entrada de vehículos que es el encargado de registrar la entrada del vehículo y de la posterior entrega del ticket.
-
Una vez el conductor ha elegido el tiempo que va a dejar su vehículo y el transelevador junto con la horquilla telescópica haya subido la plataforma más óptima, se abrirá la puerta de entrada a la cabina.
-
El conductor colocará el vehículo encima de la plataforma que hay dentro de la cabina siguiendo los mensajes que se le muestran en un monitor situado a la izquierda de la cabina.
-
En caso de superar las medidas máximas establecidas se informará al conductor a través del monitor para que abandone el parking y se abrirá la puerta de salida de la cabina de control.
-
Si no se superan las medidas máximas establecidas se informa al conductor a través del monitor para que abandone su vehículo, salga de la cabina y pulse el botón de ticket en el equipo para el control de entrada de vehículos.
-
El ticket se le entrega al conductor en cuanto el sistema comprueba que no hay nadie dentro de la cabina y se cierra la puerta de entrada a la cabina.
-
Una vez cerrada la puerta de la cabina, el transelevador junto con la horquilla telescópica, se encargará de dejar la plataforma en la plaza antes elegida y volverá a su posición de origen en la cabina de control a la espera de que pidan la entrada o salida de otro vehículo.
-
En el caso de que se pida entrar o sacar otro vehículo mientras el transelevador está entrando un vehículo, en el momento que deje el vehículo en su plaza asignada, irá a buscar la plataforma de entrada o salida. De esta manera ahorramos tiempo al no tener que volver a su posición de origen el la cabina de control.
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El funcionamiento básico de este sistema en modo automático en el caso de sacar un vehículo es el siguiente: -
En la recogida del vehículo se introducirá el ticket en el equipo para el control de salida de vehículos que está situado en la puerta de salida de la cabina que tiene asignada el conductor. Una vez se paga lo correspondiente al tiempo que el conductor ha tenido estacionado el vehículo, el sistema de control procede a sacar el vehículo.
-
El transelevador, junto con la horquilla telescópica irá a buscar la plataforma donde se encuentra el vehículo estacionado y lo subirá hasta la cabina.
-
Una vez arriba, se abrirá la puerta de salida para que el conductor saque el vehículo y aparece un mensaje en el monitor indicando que saque el vehículo.
-
En cuanto el conductor haya sacado el vehículo se cerrará la puerta de salida y el transelevador devolverá la plataforma a la plaza donde se encontraba.
-
En el momento en que la plataforma esté en su sitio, el transelevador irá a su posición de origen en la cabina de control a la espera de que pidan la entrada o salida de otro vehículo.
-
En el caso de que se pida entrar o sacar otro vehículo mientras el transelevador esta sacando un vehículo, en el momento que deje la plataforma vacía en su plaza asignada, irá a buscar la siguiente plataforma de entrada o salida. De esta manera ahorramos tiempo al no tener que volver a su posición de origen en la cabina de control.
1.6.1.1 Equipo para el control de entrada de vehículos Tenemos un total de cuatro equipos para el control de entrada de los vehículos, una en cada cabina de control, que controlan la entrada de los vehículos. Estos equipos son del fabricante MABYC. El modelo que vamos a usar es el LMM540 y su especificación es: ESPECIFICACIÓN Pulsadores elegir opción(1,2,3) Color Verde Pulsador ticket Color Rojo Detección de vehículo SI Pantalla visualización mensajes SI Grabador de banda magnética SI Expendedor de ticket SI Dimensiones (Al x An x P) en mm 1300 x 600 x 400
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En la figura 1, podemos ver uno de los cuatro equipos para el control de entrada de vehículos:
Figura 1. Equipo para el control de entrada de vehículos.
Las funciones que tienen que realizar estos equipos de entrada son las siguientes: -
Para detectar que el conductor se ha parado justo en la entrada de la cabina, tenemos un detector fotoeléctrico. En el momento que el sensor detecta la presencia del vehículo, aparece el siguiente mensaje en la pantalla del equipo: Mensaje 1: “¿Cuando tiempo va a dejar el coche en el parking?” con tres posibles opciones: 1- “Menos de 1 hora” (48 plazas) 2- “Entre 1 hora y 3” (64 plazas) 3. “Mas de 3 horas” (48 plazas)
-
Una vez el conductor responda a esta pregunta pulsando uno de los tres pulsadores (color verde), el sistema de control elegirá las coordenadas (x,y,z) donde va a dejar el vehículo en función del tiempo que el conductor ha previsto dejar-lo en el parking, de esta manera conseguiremos optimizar la entrada y salida de coches.
-
A su vez, aparecerá el siguiente mensaje informativo en la pantalla táctil: Mensaje 2: “Espere hasta que la puerta se abra por favor.”.
-
Mientras tanto, el transelevador junto con la horquilla telescópica, ira a buscar la plataforma más optima.
-
En cuanto el transelevador llegue a la cabina, se abrirá la puerta de entrada a la cabina y aparecerá el siguiente mensaje en el equipo de entrada: Mensaje 3: “Coloque su vehículo encima de la plataforma.”
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-
En cuanto el conductor haya colocado el vehículo correctamente y se encuentre fuera de la cabina, pulsara el botón de ticket (color rojo).
-
Una vez pulsado el botón de ticket y el detector de movimiento no detecte nada dentro de la cabina, se cerrara la puerta y el grabador de banda magnética escribira los siguientes datos en el ticket:
-
§
Cabina de control donde se estaciona el vehículo.
§
El número de plaza que se le asigna al vehículo.
§
Hora de entrada del vehículo.
Por último, el expendedor de ticket es el encargado de entregar el ticket al conductor.
1.6.1.1.1 Descripción de los sensores y actuadores En el “P-004” del apartado de planos del proyecto se puede ver un plano general de la ubicación de todos los sensores y actuadores de los equipos para el control de entrada de vehículos. • Pulsadores Los pulsadores que he utilizado son del fabricante Siemens, modelo 3SB12020AE01 (color verde) y 3SB1203-0AC01 (color rojo). La especificación de los pulsadores escogidos es: ESPECIFICACIÓN Diámetro 22 mm Tensión asignada 24 VDC Contacto NC Tipo de botón Rasante Color Verde o Rojo
En la figura 2, podemos ver los pulsadores de botón rasante color verde y rojo que he usado:
Figura 2. Pulsador de botón rasante color verde y rojo.
• Detector fotoeléctrico Los detectores fotoeléctricos que he utilizado son del fabricante Telemecanique, modelo osiris universal XU1-P18PP340.
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La especificación de los detectores fotoeléctricos escogidos es: ESPECIFICACIÓN Conexión Por cable Tensión asignada 12...24 VDC Alcance 4m Sistema Reflex Reflector 50x50 mm Función Luz
En la figura 3, podemos ver los detectores fotoeléctricos que he usado:
Figura 3. Detectores fotoeléctricos.
• Pantalla de visualización La pantalla de visualización de mensajes es la encargada de visualizar los distintos mensajes (mensaje 1,2 y 3) que debe leer el conductor del vehículo en el equipo de entrada. El funcionamiento de las pantallas de visualización de mensajes forma parte de la electrónica propia del equipo que vamos a comprar, solo nos interesa las salidas digitales asignadas al PLC por donde vamos a hacer llegar la orden de mostrar el mensaje. • Grabador de banda magnética ticket El funcionamiento del grabador de banda magnética forma parte de la electrónica propia del equipo que vamos a comprar, solo nos interesa las salidas digitales asignadas al PLC que enviaran los datos al grabador. • Expendedor de ticket El funcionamiento del expendedor de ticket forma parte de la electrónica propia del equipo que vamos a comprar, solo nos interesa las salidas digitales asignada al PLC por donde vamos a hacer llegar la orden de entregar ticket. 1.6.1.2 Equipo para el control de salida de vehículos Tenemos un total de cuatro equipos para el control de salida de los vehículos, uno en cada puerta de salida de la cabina de control. Estos equipos son del fabricante MABYC. El modelo que vamos a usar es el CEA540 y su especificación es:
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ESPECIFICACIÓN Pulsador recibo Color Verde Lector de banda magnética del ticket SI Lector de monedas SI Lector de billetes SI Lector de tarjetas SI Pantalla visualización mensajes SI Expendedor de recibo SI Expendedor de cambio SI Dimensiones (Al x An x P) en mm 1800 x 1200 x 400
En la figura 4, podemos ver uno de los cuatro equipos para el control de salida de vehículos:
Figura 4. Equipo para el control de salida de vehículos.
La funciones que tienen que realizar estos equipos de salida son las siguientes: -
En la recogida del vehículo se introducirá el ticket en el lector de banda magnética. El lector de banda magnética leerá la tarjeta y enviara los datos al PLC. Lo primero que ara el PLC es comprobar la cabina de control donde se ha estacionado el vehículo.
-
En el caso de que el conductor no introduzca el ticket en la cabina que tiene asignada, se le informa con el siguiente mensaje: Mensaje 4: “Introduzca el ticket en la puerta de salida asignada.”
-
Una vez se introduce el ticket el la puerta correcta, el PLC comprobara el número de plaza en que se encuentra el vehículo estacionado y la hora en que se estaciono.
-
Con la hora en que se estaciono, se calcula el coste del tiempo que el conductor a tenido estacionado el vehículo y le informa de los que tiene que pagar a través del siguiente mensaje, por ejemplo: Mensaje 5: “Introduzca 3,5 euros”
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-
Una vez se paga, el transelevador junto con la horquilla telescópica proceden a sacar el vehículo de su plaza, informando al conductor a través del siguiente mensaje: Mensaje 6: “Espere hasta que la puerta se abra por favor.”
-
En cuanto el transelevador deja el vehículo en la cabina de control, la plaza vuelve a quedar como libre en el sistema de control.
-
Por último, mediante un pulsador (color verde), el conductor tiene la opción de pedir un recibo que se le entregara a través del expendedor de recibo.
1.6.1.2.1 Descripción de los sensores y actuadores En el “P-005” del apartado de planos del proyecto se puede ver un plano general de la ubicación de todos los sensores y actuadores de los equipos para el control de salida de vehículos. • Pulsadores Los pulsadores que he utilizado son del fabricante Siemens, modelo 3SB12020AE01 de color verde. • Lector de banda magnética ticket El funcionamiento del lector de banda magnética forma parte de la electrónica propia del equipo que vamos a comprar, solo nos interesa las entradas digitales asignadas al PLC que leerán los datos del lector. • Lector de monedas El funcionamiento del lector de monedas forma parte de la electrónica propia del equipo que vamos a comprar, solo nos interesa las entradas digitales asignadas al PLC que leerán los datos del lector. • Lector de billetes El funcionamiento del lector de billetes forma parte de la electrónica propia del equipo que vamos a comprar, solo nos interesa las entradas digitales asignadas al PLC que leerán los datos del lector. • Lector de tarjetas El funcionamiento del lector de tarjetas forma parte de la electrónica propia del equipo que vamos a comprar, solo nos interesa las entradas digitales asignadas al PLC que leerán los datos del lector.
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Este lector es el mismo que el lector de ticket, pero tiene otra entrada digital asignada. • Pantalla de visualización La pantalla de visualización de mensajes es la encargada de visualizar los distintos mensajes (mensaje 4,5 y 6) que debe leer el conductor del vehículo en el equipo de salida. El funcionamiento de las pantallas de visualización de mensajes forma parte de la electrónica propia del equipo que vamos a comprar, solo nos interesan las salidas digitales asignadas al PLC por donde vamos a hacer llegar la orden de mostrar el mensaje. • Expendedor de recibo El funcionamiento del expendedor de recibo forma parte de la electrónica propia del equipo que vamos a comprar, solo nos interesa las salidas digitales asignada al PLC por donde vamos a hacer llegar la orden de entregar recibo. • Expendedor de cambio El funcionamiento del expendedor de cambio forma parte de la electrónica propia del equipo que vamos a comprar, solo nos interesa las salidas digitales asignada al PLC por donde vamos a hacer llegar la orden de entregar el cambio. 1.6.1.3 Cabinas de control En el “P-006” del apartado de planos del proyecto se pueden ver un plano general de una de las cabinas de control y sus dimensiones. Tenemos un total de cuatro cabinas de control. Cada cabina de control controla la entrada y salida de 40 vehículos que serán almacenados en una configuración de 5 plantas con 8 vehículos por planta. En la figura 5, podemos ver una de las cuatro cabinas de control:
Figura 5. Cabina de control.
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Su función es realizar una comprobación de las dimensiones de los vehículos que se van a estacionar en el aparcamiento. Comprobamos si las medidas superan o no las que están establecidas como máximas en el sistema de control. La correcta realización de esta función es imprescindible ya que los vehículos no deben sobrepasar las dimensiones máximas aceptadas por el sistema de control. A la hora de realizar estas mediciones se han tenido que establecer unas medidas máximas de los vehículos a almacenar, teniendo en cuenta que lo que queremos es almacenar la máxima variedad de turismos y obtener el máximo rendimiento del volumen disponible, he considerado que las medidas máximas de los vehículos son: Largo = 5,30 m
Ancho = 2,30 m
Alto
= 2,30 m
De estas tres medidas, la anchura y altura de los vehículos se controlan en la puerta de entrada, la largura con dos fotocélulas colocados estratégicamente, advirtiendo cualquier anomalía a través de un monitor que se encuentra a la izquierda y arriba de la cabina. La funciones que tienen que realizar las cabinas de control son las siguientes: -
En cuanto el conductor coloque el vehículo encima de la plataforma, si este no excede de las medidas máximas establecidas por el sistema de control, le aparecerá el siguiente mensaje en el monitor: Mensaje 7: “Apague las luces, el motor, salga de la cabina y pulse ticket.”
-
En el momento que se pulse le botón de ticket y se haya comprobado que no hay nadie dentro de la cabina de control, se cerrara la puerta de entrada y el grabador de banda magnética escribira los datos.
-
En el caso de que la fotocélula que controla que el vehículo no sobresalga por la parte de atrás de la plataforma este cortada y la de delante no, aparecerá el siguiente mensaje en el monitor: Mensaje 8: “Adelante un poco”
-
En el caso de que la fotocélula que controla que el vehículo no sobresalga por la parte delantera de la plataforma este cortada y la de atrás no, aparecerá el siguiente mensaje en el monitor: Mensaje 9: “Retroceda un poco”
-
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El caso de repetir tres veces este proceso, o las dos fotocélulas estén cortadas a la misma vez, aparecerá el siguiente mensaje en el monitor:
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Mensaje 10: “Su vehículo es demasiado largo, abandone el parking” Todo esto quiere decir, que no todos los turismos pueden almacenarse en este parking, ya que si se excediera en cualquiera de las medidas establecidas, el turismo no entraría en la plaza. 1.6.1.3.1 Descripción de los sensores y actuadores En el plano “P-007”, “P-008”, “P-009” y “P-010”del apartado de planos del proyecto se puede ver la distribución de sensores y actuadores de las cuatro cabinas de control. • Finales de carrera Los finales de carrera que he utilizado son del fabricante Siemens, modelo 3SE3 230–0C. La especificación de los finales de carrera escogidos es: ESPECIFICACIÓN Conexión Por cable Tensión asignada 12...24 VDC Caja Material aislante Contactos Móviles dobles Carrera 6 mm Vástago Reforzado
En la figura 6, podemos ver el final de carrera de acción normal (6 mm de carrera) que he usado:
Figura 6. Final de carrera.
• Detector fotoeléctrico Los detectores fotoeléctricos que he utilizado son del fabricante Telemecanique, modelo osiris universal XU1-P18PP340. • Detector de movimiento Los detectores de movimiento que he utilizado son del fabricante Lastium, modelo LAS3502 sensor de movimiento con temporizador PIR.
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En la figura 7, podemos ver el detector de movimiento que he usado:
Figura 7. Detector de movimiento.
• Paneles de estado cabina Los paneles de estado de las cabinas los diseñaran y montaran en la disciplina eléctrica. Desde el punto de vista de nuestro proyecto, solo nos interesan las salidas digitales asignada al PLC. Los paneles de estado de las cabinas sirven para informarnos de si la cabina esta libre o ocupada mediante dos letreros luminosos, de color verde para indicar que esta libre y de color rojo para indicar que esta ocupada. En la figura 8, podemos ver el panel de estado de la cabina que he usado:
Figura 8. Panel de visualización.
• Monitores de visualización Los monitores de visualización los diseñaran y montaran en la disciplina eléctrica. Desde el punto de vista de nuestro proyecto, solo nos interesan las salidas digitales asignadas al PLC por donde vamos a hacer llegar la orden de mostrar el mensaje. Los monitores de visualización son los encargados de visualizar los distintos mensajes (mensaje 7, 8, 9 y 10) que debe leer el conductor del vehículo en la cabina de control. Estos mensajes informan de los pasos que tenemos que seguir para estacionar correctamente el vehículo encima de la plataforma. En la figura 9, podemos ver el monitor de visualización que he usado:
Figura 9. Monitor de visualización.
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• Contactores Los contactores los diseñaran y montaran en la disciplina eléctrica. Desde el punto de vista de nuestro proyecto, solo nos interesan las salidas digitales asignadas al PLC. 1.6.1.4 Plataformas En el “P-011” del apartado de planos del proyecto se pueden ver un plano general de una de las plataformas móviles y sus dimensiones. Tenemos un total de 160 plataforma, tantas como plazas tiene el parking. En estas plataformas es donde el conductor dejara su vehículo al entrar en la cabina de control. Dichas plataformas tienen una parte claramente diferenciada donde el conductor debe poner las cuatro ruedas del vehículo. Estas plataformas están sujetadas por las horquillas telescópicas y tienen las dimensiones máximas establecidas para los vehículos. 1.6.1.5 Transelevadores En el “P-012” del apartado de planos del proyecto se pueden ver un plano general de dos de los cuatro transelevadores y sus dimensiones. Tenemos un total de cuatro transelevadores uno en cada cabina de control. Su función es realizar un movimiento elevación y traslación para llevar las plataformas justo enfrente de la plaza de parking asignada o ir a buscar la plataforma. 1.6.1.5.1 Mando del Transelevador El transelevador elegido es una máquina diseñada por viastore systems pudiendo manipular en su versión monocolumna cargas hasta de 2000 kg. Los transelevadores de viastore systems están concebidos con tecnología de robótica. Cada motor está controlado por un equipo variador de frecuencia. En los armarios de los transelevadores se ubican los dos variadores de frecuencia correspondientes a los dos motores principales de elevación y traslación. El mando global así como el control, programación y detección lo haremos mediante el autómata programable de Siemens Simatic S7 300. Este autómata estará conectado a una unidad periférica descentralizada ET 200M para cada transelevador mediante el bus de comunicación ProfiBus DP. Este autómata principal esta situado en el armario de control y conectado a un PC, por lo que toda la información es asequible constantemente sin necesidad de ingresar al parking. En pocas palabras, los transelevadores llevan el equipo mínimo necesario para controlar sus movimientos, mientras que todo el sistema de control está ubicado en el armario de control.
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1.6.1.5.2 Precisión de las paradas Todos los motores son de corriente alterna, rotor en cortocircuito y un solo bobinado, es decir, los motores más simples y de menos mantenimiento existentes en el mercado. Toda la gestión del movimiento la realizan los variadores de frecuencia. A cada variador le llegan las señales que le permiten gestionar todo el movimiento del motor. El variador de frecuencia: -
Realiza la rampa de aceleración y desaceleración.
-
Ordena los movimientos del motor modulando la tensión, frecuencia e intensidad para que el recorrido real sea lo más próximo al teórico ideal.
-
Controla constantemente que la curva real no salga de los márgenes permitidos, respecto a la curva ideal.
-
Corrige las desviaciones hasta llegar a detener el motor dentro de los márgenes de tolerancia programados.
El equipo variador está concebido de manera que incluso en el eje vertical la máquina, a pesar del peso que lleva, se detiene, eléctricamente equilibrada, en su destino. Con esto se consigue: -
Un desgaste mecánico nulo. Los frenos sólo entran como seguridad a máquina detenida.
-
Un altísimo rendimiento. No existen recorridos ni velocidades de posicionado. El motor dirige el transelevador al destino y la detiene en esa posición.
1.6.1.5.3 Accesibilidad a nivel operativo Por medio de un pass-word del que dispone el operario del parking, es posible dar desde el PC cualquier tipo de orden a los transelevadores. Estas órdenes tienen la misma estructura que las órdenes desde el sistema de control, con lo que si se conoce el contenido del parking, es posible operar la instalación como si estuviera en automático. 1.6.1.5.4 Accesibilidad a nivel de mantenimiento A través de un pass-word de nivel superior, es posible modificar todos los parámetros de funcionamiento de los transelevadores.
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Estas modificaciones pueden ser hechas incluso con la máquina funcionando, con lo que no es necesario ni detener la instalación en caso de requerirse algún pequeño ajuste. 1.6.1.5.5 Facilidad de mantenimiento Desde el punto de vista físico, y una vez diagnosticada la avería, la reparación de los transelevadores se basa en la sustitución de equipos y su posterior revisión. Así por ejemplo: -
El equipo variador de un motor es una unidad completa sustituible físicamente en menos de 1 hora. Todas las conexiones, excepto las de alta tensión, lo son mediante conectores. El motor no tiene sino un equipo de control, el variador, de forma que si se presentan problemas bastará con su sustitución.
-
La programación del nuevo equipo se hace completamente desde el PC, a través de una orden de paso total de parámetros (los parámetros están memorizados tanto en el variador como en el autómata).
-
La reinicialización o sustitución del PC es aún más rápida. El PC trabaja sobre la base de una partición virtual en la RAM mientras que el programa base está guardado en el autómata, con lo que ante un bloqueo del PC bastará con salir y regresar al programa.
-
En caso de sustitución bastará montar el nuevo PC y conectarlo, cargando los parámetros que están guardados en el autómata.
1.6.1.5.7 Descripción mecánica El transelevador de viastore systems está fabricado con materiales de primera calidad, estando formado por los siguientes conjuntos mecánicos: • Traviesa de suelo La traviesa de suelo está fabricada en perfiles IPBv con refuerzos, según un diseño resistente a la torsión y la flexión. El perfil depende del diámetro de las ruedas, el que a su vez depende de la altura y peso de la máquina. Los extremos de la traviesa van cerrados con los encajes de las ruedas. Todo el conjunto es soldado y luego mecanizado de una sola vez, garantizándose así el perfecto alineamiento de todas las superficies. En cada extremo de la traviesa de suelo va montada una rueda de apoyo, de acero, con superficie lisa, y lateralmente dos rodillos guía. Todos estos elementos van montados sobre rodamientos a bolas de primera calidad y bajo mantenimiento.
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Las principales ventajas de este diseño son: -
Tanto las ruedas como los rodillos guía, montados sobre cojinetes, no tienen ningún tipo de regulación (con lo que se evita el peligro de un desajuste posterior).
-
Las ruedas se pueden desmontar y remplazar en muy poco tiempo; basta levantar el testero ligeramente con un gato, soltar 6 tornillos y retirar el conjunto de la rueda hacia adelante sin necesidad de ninguna herramienta.
La traviesa termina en ambos extremos en chapas limpia carriles, que hacen al mismo tiempo el efecto de contratopes. Estas chapas además retienen los transelevadores en su posición en caso de un choque contra los topes a máxima velocidad. Para ello en las zonas extremas del pasillo el anclaje de los carriles es reforzado. Una de las ruedas es motriz, llevando un eje lateral sobre el cual va montada mediante anillos de expansión la reductora del mecanismo de traslación. La reductora, debido al sistema de expansión mencionado es de muy fácil desmontaje no requiriendo ningún utillaje ni herramientas especiales. Las ruedas son de acero CK 60 y no tienen ningún tratamiento de superficie. Su coeficiente de desgaste es mayor que el del carril con lo que se adaptan fácilmente a su forma. En caso de desgaste siempre es más económico cambiar las ruedas y no el carril. En un lateral del testero van colocados los soportes en los que se montan los brazos del tomacorriente que recibe de las líneas de fricción tanto el fluido eléctrico de fuerza como las señales del circuito de seguridad. • Motorreductor de traslación El motorreductor de traslación, calculado según la norma FEM 9.512, para una vida útil de 12.500 horas a plena carga, con un grado utilización V3 y un factor de trabajo encuadrado en el grupo 4 (muy pesado), entra en la categoría 5 m de la FEM. La reductora de traslación es de engranajes cónicos helicoidales, de alto grado de rendimiento y mantenimiento mínimo. La calidad de funcionamiento de estas reductoras es muy superior a las de sin fin y corona (más baratas). El contacto de los dientes del engranaje es tangencial, con rendimientos del 95% y sin desgaste por fricción ni generación de calor. El motor de traslación es de corriente alterna con rotor en cortocircuito, con un factor de utilización del 60 %. Este motor tiene un grado de protección IP 54, es decir protección contra caída de objetos y hasta chorros de agua.
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El motor va protegido contra sobrecargas mediante sondas térmicas instaladas en todos sus bobinados. Frente al termocontacto la sonda térmica da señales progresivas, por lo que es posible detectar las subidas de temperatura antes de que lleguen a valores límite, cortándose la marcha si esto sucede. La sonda térmica además se autovigila. El motor lleva un encoder absoluto que envía las señales de posición al sistema de control, de forma que en todo momento sabemos en la posición que se encuentra el transelevador en los movimientos de traslación. La fijación final se obtiene por un freno de disco eléctrico mandado independientemente desde el mando central de los transelevadores cuando el transelevador se ha detenido. Este freno también se utiliza para las paradas de emergencia, y durante paradas cortas permanece abierto par disminuir el desgaste de los contactores. Para facilitar el mantenimiento el conjunto lleva un dispositivo levanta frenos de actuación manual. • Columna El transelevador viastore systems lleva una columna fabricada en chapa de acero en viga cajón, de sección rectangular, calculada para una adecuada resistencia al pandeo y a la torsión. Las dimensiones de la columna son calculadas en función de la altura y capacidad de carga. La unión de la columna a la traviesa de suela es atornillada, calculada para resistir el impacto del choque contra los topes a la máxima velocidad y carga. Esta opción facilita el montaje y permite un ajuste perfecto de la verticalidad una vez instalada la máquina, evitándose deformaciones que pudieran provenir de una soldadura defectuosa. A diferencia de la mayoría de los fabricantes, que lleva los perfiles guía lateralmente soldados a la columna, con las posibles tolerancias que pueda permitir este tipo de diseño, en el caso de viastore systems el perfil guía es único y central. Este perfil, de acero estirado en frío y calibrado, de calidad ST 52 K y con una sección de 40 mm por 40 mm va soldado frontalmente a la columna. Los rodillos guía laterales abrazan el perfil guía por ambos lados y al tratarse de un material calibrado no llevan ningún tipo de ajuste, evitándose así posibles desajustes futuros. Los rodillos de apoyo del carro son tres, uno central inferior que apoya en el perfil guía y dos laterales superiores que apoyan en la chapa frontal de la columna. De esta forma, se asegura que el carro vaya siempre apoyado en 3 puntos formando un plano, sin necesidad de sistemas de ajuste ni regulación. La columna lleva en toda su longitud una escalera de gato complementada con un arnés de seguridad, y que se emplea para el mantenimiento de los rodillos guía en la parte alta de la máquina.
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En la figura 10, podemos ver la columna del transelevador:
Figura 10. Columna del transelevador.
En la parte superior de la columna van montados: -
Las ruedas guía de 120 mm de diámetro, con bandaje de poliamida y montadas sobre rodamientos de bajo mantenimiento, preparadas para abrazar un perfil guía IPN de 120 mm. Colocado horizontalmente, lo que permite un mejor aprovechamiento de la altura.
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Las poleas de reenvío del cable de elevación, también montadas sobre rodamientos libres de mantenimiento.
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Un dispositivo de amarre de cable con célula de pesaje tensoeléctrica que mediante un dispositivo electrónico de amplificación da al sistema de control las señales de cable flojo y sobrepeso. Este control es sumamente importante, no sólo para el caso de quererse cargar los transelevadores con pesos superiores a los de su diseño nominal, sino que actúa también en caso que el carro de elevador sufra algún otro enganchón, evitándose así sobrecargas al motor de elevación y posible rotura del cable o algún otro elemento mecánico, con las consecuencias que esto puede acarrear.
• Carro elevador El carro elevador está fabricado en estructura de perfiles soldados, llevando los siguientes elementos mecánicos:
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3 ruedas con bandaje de poliamida y rodamientos de precisión, dos laterales superiores de 150 mm de diámetro y una inferior, central, de 180 mm de diámetro, para apoyo del carro elevador.
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4 rodillos de 90 mm de diámetro, con pista de acero, sobre cojinetes de bajo mantenimiento, para guía lateral del carro sobre el perfil central de la columna. Con esta solución se hace innecesaria una regulación de las guías.
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Una polea de reenvío montada también sobre cojinetes.
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Dos variadores de frecuencia y un dispositivo paracaídas por gatillo de retención, rodillo y cuña de apriete, que actúa sobre uno de los perfiles guía de la columna. La actuación del paracaídas va vigilada eléctricamente de forma que su actuación es inmediatamente detectada provocando la detención de los transelevadores.
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Dos encoders absoluto que llevan el control de la posición del carro elevador. Con este sistema no se requiere ningún tipo de placas de control.
En la figura 11, podemos ver el carro elevador:
Figura 11. Carro elevador.
El carro elevador lleva en su frente una barrera de protección y todo el conjunto queda de esa manera en condiciones de llevar al personal de mantenimiento. Por tratarse de una máquina automática, no lleva cabina de mando en el carro elevador. El carro elevador lleva una plataforma de servicio lateralmente a la columna, para acceder desde la plataforma de las horquillas a la escalera de emergencia. Esto, y el hecho que la superficie entre palas de la horquilla vaya recubierta, hace posible el transporte eventual de personas para mantenimiento.
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• Mecanismo de elevación El mecanismo de elevación es por cable simple con un factor de seguridad de 10:1, sobre tambor montado en un bastidor mecanizado situado en la parte posterior de la columna. Un extremo del eje del tambor va montado sobre un soporte de rodamiento a bolas, mientras que el otro extremo va unido a la reductora de elevación, montada también en el bastidor. El cable pasa por dos poleas situadas en la parte superior de la columna, por una polea situada en el carro elevador, y termina en la parte superior de la columna. Todas las poleas llevan una guía que evita que el cable se salga del canal en caso de quedar destensado. • Motorreductor de elevación El motorreductor de elevación, calculado según la norma FEM 9.512, ha sido encuadrado con un factor de trabajo del grupo 3 (pesado), entrando en la categoría 4 m de la FEM. La reductora de traslación es de marca SEW, de engranajes cónicos helicoidales, de alto grado de rendimiento y mantenimiento mínimo. El contacto de los dientes del engranaje es tangencial, con rendimientos del 95% y sin desgaste por fricción ni generación de calor. El motor de elevación es de corriente alterna con rotor en cortocircuito, fabricado por SEW, con un factor de utilización del 60%. Este motor tiene un grado de protección IP 54, es decir, protección contra caída de objetos y hasta chorros de agua. El motor va protegido contra sobrecargas mediante sondas térmicas instaladas en todos sus bobinados. Frente al termocontacto la sonda térmica da señales progresivas, por lo que es posible detectar las subidas de temperatura antes de que lleguen a valores límite, cortándose la marcha si esto sucede. La sonda térmica además se autovigila. El motor lleva un encoder absoluto que envía las señales de posición al sistema de control, de forma que en todo momento sabemos en la posición que se encuentra el transelevador en los movimientos de elevación. La fijación final se obtiene por un freno de disco eléctrico mandado independientemente desde el mando central de los transelevadores cuando el transelevador se ha detenido. Este freno también se utiliza para las paradas de emergencia, y durante paradas cortas permanece abierto par disminuir el desgaste de los contactores. Para facilitar el mantenimiento el conjunto lleva un dispositivo levanta frenos de actuación manual.
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1.6.1.5.8 Elementos mecánicos externos • Carril de rodadura Para esta máquina se colocará un carril de rodadura tipo S. La dimensión y distancia entre anclajes es calculada de forma que la flecha máxima del carril no supere 1 mm. Los anclajes son nivelados por espárragos, antes de rellenar su base con cemento sin retracción. En la zona de los topes de seguridad el anclaje es triple, para evitar el vuelco en caso de choque de la máquina contra los topes. • Topes de seguridad Los topes de seguridad en los extremos del pasillo son de tipo hidráulico, calculados para absorber el 100% de la energía cinética del transelevador a su máxima velocidad, con recorridos con los que se obtiene una desaceleración del orden de 0,5 g (5 m/s2), lo que garantiza la adecuada protección a los elementos y a las cargas transportadas. 1.6.1.5.9 Mando eléctrico del transelevador En los transelevadores viastore systems el mando eléctrico está en un armario que lleva a bordo, en el cual se encuentran los variadores de frecuencia de los motores. • Función informativa A través de la pantalla del PC, de fácil manejo y con todas sus instrucciones en castellano, se podrá conocer en todo momento datos tales como:
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El transelevador está conectada en automático, manual y si esta en condiciones de operar.
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Si el transelevador tiene alguna avería o incidente.
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Cual es el estado de cada uno de los variadores de frecuencia.
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Cual es la posición de la máquina en sus tres ejes, tanto en coordenadas (x,y,z) como en mm respecto al punto de referencia.
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Si la máquina está ejecutando una orden, cual es su posición, su origen y su destino.
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Cual es la velocidad de traslación y elevación en ese momento.
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• Función de programación Desde el terminal del PC, y accediendo a través de un código o pass-word, es posible dar a los transelevadores todos los parámetros necesarios para su correcto funcionamiento. La puesta en marcha de los transelevadores consiste realmente en una parametrización adecuada de la máquina. Estos parámetros pueden agruparse como sigue: -
Parámetros de carácter general en los cuales se define, la geometría del parking, las velocidades, aceleraciones e informaciones generales.
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Parámetros propios de cada uno de los variadores de frecuencia. Para el efecto estos parámetros son grabados en el autómata a través del PC y transmitidos luego al variador, de forma que en caso de cambio de cualquiera de los dos equipos (variador o PC), basta con hacer luego un copiado del contenido del autómata.
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Bloqueo de todas las posiciones a las que no deba tener acceso el transelevador, para evitar falsas maniobras.
• Armario a bordo El armario a bordo, situado en la parte posterior de la columna de los transelevadores, contiene: -
Los dos variadores de frecuencia de los motores. En el exterior del armario, para garantizar una buena ventilación, se colocan las resistencias de frenado.
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La unidad periférica descentralizada.
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Las protecciones de variadores y frenos, así como sus contactores.
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Relés de seguridad conectados al circuito del pasillo según la norma europea de seguridad para este tipo de equipos, y que bloquean todos los movimientos mientras el conjunto no reúne las condiciones de seguridad exigidas.
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Transformadores y fuentes de alimentación para el mando.
1.6.1.5.10 Descripción de los sensores y actuadores En el plano “P-013” y “P-014” del apartado de planos del proyecto se puede ver la distribución de sensores y actuadores de los cuatro transelevadores.
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• Variador de frecuencia Los variadores de frecuencia que utilizan viastore systems son del fabricante ABB, modelo ACS 400 de 2,2 a 37 kW. En la figura 12, podemos ver el variador de frecuencia que he usado:
Figura 12. Variador de frecuencia.
La especificación de los variadores de frecuencia es: ESPECIFICACIÓN Puente de entrada Rectificador de 6 pulsos Tipo de módulo Montado en pared Potencia nominal del motor 30 kW Intensidad de entrada 56 A Intensidad de salida máxima 65 A Sobreintensidades 145 A Exceso de temperatura 95ºC(disparo térmico) Fusible de línea trifásico 63 A Frecuencia de conmutación 4 kHz Peso 5,5 kg Dimensiones (A x A x P) en mm 318 x 125 x 210
Estos variadores de frecuencia los diseñaremos para motores con una potencia nominal de 30 kW (ver apartado 2.5 anexos). En el plano “P-020” podemos ver el esquema eléctrico de los motores con sus variadores de frecuencia. Como podemos ver en la especificación, el propio variador de frecuencia ya lleva las protecciones para sobreintensidades, exceso de temperatura y fusible de línea trifásico. Las entradas y salidas digitales asignadas a las cuatro unidades periféricas ET 200M (una para cada transelevador) que vamos a usar para el control de los variadores son las siguientes: Terminal FV1 FT1 ED1 ED1! ED2 ED2! ED3 ED3!
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Tipo señal Entrada Digital Entrada Digital Salida Digital Salida Digital Salida Digital Salida Digital Salida Digital Salida Digital
Descripción Fallo variador frecuencia 1 motor vertical transelevador 1 Fallo variador frecuencia 2 motor transversal transelevador 1 Poner a "1" para Marcha en sentido normal del motor Poner a "0" para Paro del motor Poner a "1" para Marcha en sentido invertido del motor Poner a "0" para Paro del motor Poner a "1" para rampa aceleración del motor Poner a "0" rampa desaceleración del motor
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• Encoder absoluto Los encoder absolutos que he utilizado son del fabricante Allen-Bradley, modelo 845G NEMA tipo 4/tipo 13, una vuelta, tamaño 25. En la figura 13, podemos ver el encoder absoluto que he usado:
Figura 13. Encoder absoluto.
La especificación de los encoders es: ESPECIFICACIÓN Formato de código Código Gray (SSI) Resolución, conteos por rev. (CPR) 8192 CPR (13 bits) Precisión ±1 bit Respuesta a frecuencia 16 K palabras/seg Requisitos de alimentación 8-24 VCC a 150 mA máximo Capacidad de control de salida 16 mA Lógica de salida Compatible con SSI RS-422 Control de dirección Hacia la derecha o hacia la izquierda Restablecimiento Valor de posición de restablecimiento a cero. Sólo con el eje estacionario. Peso 1500 g Dimensiones (Al x An) en mm 75 x 65
Estos encoders de valores absolutos los usamos para detectar la posición en todo momento de los dos motores: elevación y traslación. Los encoders absolutos tienen la ventaja de optimizar los movimientos, puesto que en todo momento se sabe la situación física del eje. En el encoder absoluto, el disco contiene varias bandas dispuestas en forma de coronas circulares concéntricas, dispuestas de tal forma que en sentido radial el rotor queda dividido en sectores, con marcas opacas y transparentes codificadas en código Gray. El estator tiene un fotorreceptor por cada bit representado en el disco. El valor binario obtenido de los fotorreceptores es único para cada posición del rotor y representa su posición absoluta. Se utiliza el código Gray en lugar de un binario clásico porque en cada cambio de sector sólo cambia el estado de una de las bandas, evitando errores por falta de alineación de los captadores. Para un encoder con n bandas en el disco, el rotor permite 2^n combinaciones, por lo cual la resolución será 360° dividido entre los 2^n sectores. Por ejemplo para encoders de 13 bits se obtiene una resolución angular de 0.0439° (Resolución angular = 360°/2^n)
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Tendremos un total de ocho encoders absolutos de 13 bits, uno para cada motor. Estos ochos encoders serán controladas por el PLC maestro mediante el modulo SM 338 POS-INPUT que estará en cada ET 200M. Estas ET´s son esclavos y están conectadas directamente a la CPU 315-2DP mediante una red ProfiBus DP. • Dispositivo de seguridad variadores de frecuencia Los variadores de frecuencia incorporan una salida digital que se activa en caso de fallo. Estas salidas digitales están conectadas directamente con el sistema de control y provocan una parada de emergencia. • Dispositivo de seguridad en movimiento traslación Al final de cada pasillo, tenemos unos finales de carrera mecánicos que pararán los motores transversales en el caso de que no se parada debido a algún error en el control. Es una actuación de emergencia, provocan una parada de emergencia. Estos finales de carrera los diseñaran y montaran en viastore systems. Desde el punto de vista de nuestro proyecto, solo nos interesa saber las entradas digitales asignadas al PLC. • Dispositivo de seguridad en movimiento vertical Como seguridades en el mecanismo de elevación, los transelevadores llevan dos finales de carrera de seguridad mecánicos, situados en la parte superior e inferior de la columna y actuados por cuñas situadas en el carro elevador, y que pararán los motores verticales en emergencia, provocan una parada de emergencia. Estos finales de carrera, los diseñaran y montaran en viastore systems. Desde el punto de vista de nuestro proyecto, solo nos interesa saber las entradas digitales asignadas al PLC. • Finales de carrera posicionamiento transelevadores Para posicionar los transelevadores en su posición de origen, que es arriba en las cabinas de control, hemos utilizado finales de carrera mecánicos:
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Por un lado, cuatro finales de carrera montados uno en cada transelevador. Estarán montados en la parte de inferior del carro elevador. Estos finales de carrera no ayudaran a llevar el transelevador a su posición de origen en las columnas de elevación.
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Por otro lado, cuatro finales de carrera montados uno en cada transelevador. Estarán montados en la parte de superior del carro elevador. Estos finales de carrera no ayudaran a llevar el transelevador a su posición de origen en las cabinas de control.
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1.6.1.6 Horquilla Telescópica En el “P-015” del apartado de planos del proyecto se pueden ver un plano general de una de las horquillas telescópicas y sus dimensiones. Tenemos un total de cuatro horquillas telescópicas uno en cada transelevador. Su función es la de entrar o sacar la plataforma de la plaza del parking. • Descripción mecánica Las horquillas telescópicas son de bajo perfil, de tres cuerpos, con elementos mecanizados y rodillos de precisión, y motor de accionamiento mediante contactos. En el espacio entre las palas lleva un suelo peatonal. • Descripción eléctrica El motor va protegido con sondas térmicas. El movimiento del cuerpo intermedio es por cremalleras y el del superior por cadenas. El eje del motor lleva un embrague de fricción de forma que, si la horquilla en su recorrido choca con un objeto, el embrague evita que los elementos mecánicos se dañen. En esta situación, el control del motor detectará inmediatamente un desfase entre el mando y las señales de movimiento real y detendrá el desplazamiento. Para controlar si la horquilla se encuentra ocupada o libre tenemos una fotocélula justo en el centro. Tenemos dos fotocélulas mas una en cada lateral de la horquilla que comprobará si la plaza de aparcamiento está libre u ocupada antes de iniciar un ciclo de recogida o depósito de los vehículos. Por último tenemos tres finales de carrera colocados estratégicamente para control el movimiento de dejar o sacar una plataforma. 1.6.1.6.1 Descripción de los sensores y actuadores En el “P-016” del apartado de planos del proyecto se puede ver la distribución de sensores y actuadores de las cuatro horquillas telescópicas. • Detector fotoeléctrico Los detectores fotoeléctricos que he utilizado son del fabricante Telemecanique, modelo osiris universal XU1-P18PP340. • Final de carrera Los finales de carrera que he utilizado son del fabricante Siemens, modelo 3SE3 230–0C.
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• Contactores Los contactores los diseñaran y montaran en la disciplina eléctrica. Desde el punto de vista de nuestro proyecto, solo nos interesa saber las salidas digitales asignadas al PLC. 1.6.1.7 Plazas de aparcamiento En el “P-017” del apartado de planos del proyecto se pueden ver un plano general de una de las plazas de aparcamiento y sus dimensiones. Tenemos un total de 160 plazas de aparcamiento que es donde a través de la horquilla telescópica de dejara o sacara la plataforma donde se encuentra el vehículo. Estas 160 plazas están distribuidas en 4 zonas idénticas entre si de 40 plazas cada zona. 1.6.1.8 Sala de Control En la sala de control hay todos los cuadros eléctricos que alimentan los motores, el armario de control, el PC. • Armario eléctrico general Al armario eléctrico general llega la acometida de la E.T ubicada a 25 m. En este armario hay el interruptor general derivando en cuatro líneas diferentes una para cada armario individual. • Armario eléctrico individual Tenemos un total de cuatro armarios eléctricos individuales que reciben el suministro del armario eléctrico general. Cada armario individual controla los siguientes motores: -
2 motores para las puertas de entrada y salida de las cabinas de control.
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2 motores para el control de los movimientos de cada transelevadores.
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1 motor para el movimiento de cada horquilla telescópica.
En este armario también se protegen las líneas mediante magnetotérmicos y diferenciales. • Armario de control En el “P-018” del apartado de planos del proyecto se pueden ver un plano general de la distribución del armario de control. En el armario de control se encuentra todo el sistema de control. Este sistema esta aislado de los armarios de potencia para evitar interferencias debido a las radiaciones electromagnéticas.
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Este armario también tiene las líneas protegidas mediante un magnetotérmicos y un diferencial. La alimentación del autómata es a través de una fuente de alimentación 10A y 24V c.c. • El PC El PC sirve para el control del SCADA, parametrización del los variadores de frecuencia, etc. Esta situado en una mesa junto a una silla para el operador del parking. Este PC esta directamente comunicado con el autómata. El PC que vamos a montar en un Pentium IV comercial. La especificación del PC escogida es: ESPECIFICACIÓN Velocidad de procesador 3,5 GHz Memoria RAM 512 Mbytes Capacidad Disco Duro 40 Gbytes Lector de CDROM SI Tarjeta gráfica SVGA Disquetera de 3,5” HS SI Monitor TFT 17” SI Ratón SI Teclado SI
1.6.2 Descripción del PLC 1.6.2.1 Tabla de asignación de Entradas y salidas A continuación podemos ver una tabla con el número de entradas y salidas digitales, contadores, marcas y marcas dobles que necesitamos para la automatización del parking. Tipo de señal Entrada digitales Salida digitales Contadores Marcas Marcas dobles
Cantidad 180 120 8 190 21
Mas adelante podremos ver como hemos elegido las tarjetas de entrada y salidas digitales en función de estas cantidades.
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1.6.2.2 Definición de PLC Un autómata programable es una máquina electrónica preparada para realizar automatismos combinativos y secuénciales en tiempo real. Los autómatas programables constan de tres partes fundamentales: -
Unidad de memoria.
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Unidad de control.
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Elementos de entrada y salida.
• Unidad de Memoria La memoria de un autómata programable sirve para almacenar el programa y los datos del proceso. La memoria de programa tiene una parte fija que es el sistema operativo. Esta parte viene programada de fábrica y es la que se encarga de la lectura de entradas y salidas, ejecutando paso a paso el programa, gestionando los posibles errores de funcionamiento, etc. La memoria de datos tiene una parte fija que es la tabla de imágenes de entradas y salidas, el tamaño de esta parte fija ya vienen definido, mientras que el resto de memoria puede variarse en función de las necesidades de cada programa. • Unidad de Control La unidad de control, también llamada CPU (Unidad central de proceso), es la parte inteligente del autómata. Su función es la de ejecutar las instrucciones del programa. Su elemento base es un microprocesador. La ejecución de un programa sigue un ciclo paso a paso que es el siguiente:
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Primero el procesador consulta las señales de las entradas, y con estos datos forma una imagen de entradas del proceso (PAE).
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A continuación ejecuta el programa paso a paso considerando contadores, temporizadores, marcas y valores de memoria, de este modo el procesador pone los estados calculados en la imagen de salida (PAA), desde allí se transfiere a las salidas físicas.
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Por último vuelve a empezar el ciclo consultando otra vez las señales de entrada.
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• Elementos de entrada y salida Los elementos de entradas y salidas son los que permiten comunicar el autómata con el proceso que esta controlando y el operador. Mediante los elementos de entrada el autómata sabe el estado en que se encuentra el proceso. Mediante los elementos de salida, el autómata o el operador pueden actuar sobre el proceso. 1.6.2.3 Características PLC elegido Se ha decidido escoger PLCs de la marca SIEMENS. Dentro del abanico de posibilidades que nos ofrece siemens, hemos decidido estudiar los Simatic S7. • Tipos de PLC Simatic S7 è S7-200: El SIMATIC S7-200 es el micro-PLC para resolver tareas de mando y regulación en maquinaria e instalaciones. Proporciona el máximo efecto de automatización al mínimo coste. Cubre aplicaciones que van de la sustitución de relés y contactos hasta tareas complejas de automatización operando aislado, interconectado en red o en configuraciones descentralizadas. Entra cada vez más en campos donde, por motivos económicos, se empleaba hasta la fecha electrónica especializada. En la figura 14, podemos ver el PLC Simatic S7-200:
Figura 14. PLC Simatic S7-200.
Área de aplicación: -
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Prensas de fardos. Maquinaria de preparación de revoque y mortero.
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-
Instalaciones de extracción. Sistemas de engrase central de pestaña. Maquinaria de labrado de madera. Mando de puertas. Ascensores hidráulicos. Cintas transportadoras. Industria alimentaría. Laboratorios. Aplicaciones con módem (televigilancia, telemantenimiento). Instalaciones eléctricas.
Diseño: La familia Simatic S7-200 está compuesta de los siguientes módulos: -
5 equipos básicos escalonados por potencia en diversas variantes. 15 módulos de ampliación digitales y analógicos diferentes. 2 módulos de comunicaciones para la conexión a PROFIBUS Y AS-Interface.
Funciones: El S7-200 se caracteriza por: -
Familiarización muy sencilla: kits de iniciación especiales y guías de iniciación simplifican la familiarización.
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Manejo sencillo: potentes instrucciones estándar fáciles de usar y el cómodo software de programación reducen a un mínimo las actividades de programación.
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Excelentes características de tiempo real: funciones de interrupción especiales, contadores rápidos y salidas de impulsos permiten su aplicación incluso en procesos de tiempo crítico.
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Potentes posibilidades de comunicación: particularmente el puerto PROFIBUS DP integrado permite al S7-200 desarrollar plenamente sus prestaciones en soluciones descentralizadas de automatización.
è S7-300: S7-300 existe en dos versiones:
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S7-300 en versión estándar para la aplicación en condiciones ambientales normales.
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S7-300F para instalaciones en la industria manufacturera con mayores requisitos de seguridad.
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En la figura 15, podemos ver el PLC Simatic S7-300:
Figura 15. PLC Simatic S7-300.
S7-300: -
El sistema de miniautómatas modulares para las gamas baja y media. Con un amplio abanico de módulos para una adaptación óptima a la tarea de automatización en particular. De aplicación flexible gracias a la posibilidad de realizar fácilmente estructuras descentralizadas y a la versátil conectividad a red. Cómodo de aplicar gracias a su facilidad de uso y a su instalación simple y sin necesidad de ventilación. Ampliable sin problemas en el caso de que aumenten las tareas. Potente gracias a la gran variedad de funciones integradas.
S7-300F: -
-
Sistema de automatización de seguridad positiva para instalaciones con grandes requisitos de seguridad en fabricación. Basado en S7-300. Posibilidad de conectar unidades periféricas descentralizadas ET200S y ET200M con módulos de seguridad; comunicación de seguridad vía PROFIBUS DP con perfil PROFISafe. La configuración puede contener además módulos estándar para las funciones no relacionadas con la seguridad.
Área de aplicación: El Simatic S7-300 es el sistema de miniautómatas modulares para las gamas baja y media. Su construcción modular y sin necesidad de ventiladores, la sencilla realización de estructuras descentralizada y el fácil manejo hacen que el SIMATIC S7-300 sea la solución más económica y confortable para las más variadas aplicaciones en las gamas baja y media. Memoria
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Los campos de aplicación del Simatic S7-300 son p. Ej.: -
Máquinas especiales. Máquinas textiles. Máquinas de embalaje. Maquinaria en general. Controles. Máquinas herramientas. Instalaciones. Industria de equipos eléctricos y electricistas.
Varias CPUs de potencia escalonada y un amplio abanico de módulos periféricos con numerosas funciones confortables ofrecen al usuario la posibilidad de utilizar sólo los módulos que realmente necesite para su aplicación. Si aumentan las tareas, el autómata puede ampliarse añadiendo más módulos. Diseño: El PLC S7-300 tiene estructura modular. Dispone de una amplia gama de módulos que pueden combinarse individualmente a discreción. Un PLC se compone de: -
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Un módulo central (CPU): para las diferentes gamas de potencia están disponibles distintas CPUs con entradas y salidas y funciones integradas o CPUs con puerto PROFIBUS-SP integrado. Módulos de señales (SM) para entradas/salidas analógicas y digitales. Módulos de comunicaciones (CP) para conectividad a bus y conexiones punto a punto. Módulos de función (FM) para contaje, posicionamiento (en lazo abierto/cerrado) y regulación rápidas.
Según los requerimientos, pueden utilizarse también: -
Fuentes de alimentación de carga (PS) para conectar el Simatic S7-300 a una tensión de 120/230 VAC. Módulos de interfaz (IM) para la conexión entre el aparato central (ZG) y los bastidores de ampliación (EG) en caso de configuración en varias líneas. Módulos SIPLUS para condiciones ambientales ampliadas.
Funciones: Numerosas características ayudan al usuario durante la programación, puesta en marcha y mantenimiento del autómata S7-300:
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Ejecución rápida de instrucciones: los tiempos de ejecución de instrucciones a partir de 0,1 µs abren perspectivas de utilización completamente nuevas en las gamas baja y media. Aritmética en coma flotante: está función permite realizar operaciones aritméticas complejas. Parametrización fácil para el usuario: la parametrización de todos los módulos se efectúa con una sola herramienta de software con interface de usuario uniforme. Con ello se ahorran gastos y tiempo de aprendizaje y formación. Manejo y visualización (HMI): cómodos servicios HMI ya integrados en el sistema operativo del S7-300. Ya no es necesario programar expresamente estas funciones. Funciones de diagnóstico: el sistema de diagnóstico inteligente de las CPUs controla en permanencia la funcionalidad del sistema y registran errores y sucesos específicos del sistema. Protección por contraseña: Una protección por contraseña protege de forma eficaz el know-how del usuario contra copias y modificaciones indebidas.
è S7-400: El S7-400 es el PLC más potente de la familia de controladores Simatic. Este equipo permite soluciones exitosas de automatización con Totally Integrated Automation (TIA). El S7-400 constituye la plataforma de automatización para soluciones a nivel de sistema en automatización manufacturera y de procesos, caracterizándose sobre todo por su modularidad y potencia. En la figura 16, podemos ver el PLC Simatic S7-400:
Figura 16. PLC Simatic S7-400.
Área de aplicación: Los campos de aplicación del Simatic S7-400 se encuentran, por ejemplo, en: -
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Industria automovilística (p. Ej. Líneas de montaje). Maquinarias, incluido máquinas especiales. Almacenes automatizados. Industria siderúrgica.
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Automatización de edificios. Generación y distribución de energía. Industria del papel y artes gráficas. Trabajo de la madera. Industria alimentaría. Industria química y petroquímica.
Diseño: El Simatic S7-400 está disponible en distintas variantes: S7-400: Potente autómata para la gama media y alta con estructura modular sin ventilador. -
El PLC de alto rendimiento para las gamas media y alta. La solución incluso para las tareas más sofisticadas. Con una extensa gama de módulos y varias CPUs de potencia escalonada para una adaptación óptima a la tarea de automatización planteada. Aplicación flexible gracias a fácil implementación de estructuras descentralizadas (distribuidas) y extensas posibilidades de comunicación. Cómodo de aplicar gracias a su facilidad de uso y a su instalación simple y son necesidad de ventilación. Ampliable sin problemas en el caso de que aumenten las tarea.
S7-400H: Sistema de automatización de alta disponibilidad con estructura redundante para aplicaciones a prueba de fallos. -
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El PLC de alta disponibilidad con configuración redundante. Para aplicaciones con altos requisitos de seguridad de funcionamiento: procesos con elevados costes de rearranque, tiempos improductivos caros, pocas posibilidades de supervisión y mantenimiento. Funciones centrales con diseño redundante. Periferia de alta disponibilidad: configuración conmutada. Posibilidad de utilizar periferia de disponibilidad normar: configuración no redundante. Hot-Stand-By: Conmutación automática y sin efectos retroactivos al equipo de reserva en caso de fallo. Configuración con 2 bastidores centrales separados o un bastidor partido. Conexión de la periferia con configuración redundante a través de bus PROFIBUS redundante.
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S7-400F/FH: Sistema de automatización de seguridad positiva con estructura redundante que se puede ejecutar, adicionalmente, con alta disponibilidad. -
Sistema de automatización de seguridad para instalaciones con altos requisitos de seguridad. Si se precisa, con alta disponibilidad adicional mediante configuración redundante. No requiere cableado adicional de la periféria relevante para seguridad: comunicación de seguridad positiva vía PROFIBUS DP con perfil PROFISafe. Solución basada en S7-400H y unidades ET 200M con módulos de seguridad. En el PLC pueden usarse también módulos estándar para aplicaciones no de seguridad.
è Solución Adoptada: Una vez descritos algunos de estos tipos, se decide elegir el PLC S7-300 ya que es un autómata utilizado sobretodo, para instalaciones de gama media. Su construcción modular y sin necesidad de ventiladores, la sencilla realización de estructuras descentralizadas y el fácil manejo hacen que el PLC S7-300 sea la solución más económica y confortable para nuestra aplicación. 1.6.2.4 Elementos del bastidor del PLC S7-300 Nuestro bastidor tendrá los siguientes módulos: -
Módulo de fuente de alimentación de carga PS 307 10 A.
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Módulo de CPU 315-2 DP.
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4 módulos de entradas digitales SM 321 (DI32xDC24V).
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3 módulos de salidas digitales SM 322 (DO32xDC24V).
Puede funcionar hasta 32 módulos de señales y comunicaciones repartidos en el bastidor central (ZG) y 3 unidades de ampliación (EG). Todos los módulos están encapsulados y no son necesarios ventiladores. 1.6.2.4.1 Características de la fuente de alimentación elegida Las fuentes de alimentación de carga para S7-300 transforman la tensión de red en una tensión de empleo de 24 VDC y pueden tener una intensidad de salida de 2 A, 5 A ó 10 A.
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En la figura 17, podemos ver una fuente de alimentación de carga PS 307:
Figura 17. Fuente de alimentación de carga PS 307.
Área de aplicación: -
El PLC S7-300 necesita una tensión de alimentación de 24 VDC. Las fuentes de alimentación de carga SITOP power transforman la tensión de red (120/230 VAC, 24 a 110 VDC) en la tensión de 24 VDC. Con ellas se puede utilizar la tensión de red para alimentar tanto el Simatic S7300 como los sensores y actuadores.
Diseño: Las fuentes de alimentación de carga se montan a la izquierda, junto a la CPU, en perfil soporte normalizado (slot 1). La unión con la CPU o IM361/IM153 se efectúa con un peine de conexión incluido en el suministro. En el frontal del módulo se encuentran los elementos siguientes: -
LEDs de señalización de tensión de salida. Selector de tensión de red. Permite elegir la tensión de red 120 V AC ó 230 V AC. Esta protegido con una tapa. Conector/desconector para tensión de salida DC 24 V. Bornes de conexión. En ellos es posible conectar los cables de red, la tensión de salida y el conductor de protección.
Las fuentes de alimentación de carga pueden montarse también en un perfil normalizado de 35 mm (EN 50 022). Para ello se precisan adaptadores al efecto: Tipos: -
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Alimentación monofásica con intensidad de salida 2 A. Alimentación monofásica con intensidad de salida 2 A, con rango de temperatura ampliado. Alimentación monofásica con intensidad de salida 5 A.
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Alimentación monofásica con intensidad de salida 5 A, con rango de temperatura ampliado.
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Alimentación monofásica con intensidad de salida 10 A.
è Solución Adoptada: En este caso se ha elegido la alimentación monofásica con intensidad de salida 10 A. La especificación de la PS 307 10 A escogida es: ESPECIFICACIÓN Tensión de entrada Frecuencia de entrada Valor nominal de la intensidad de entrada a 230 V Tensión de salida Valor nominal de la intensidad de salida Rendimiento Potencia de disipación Peso Dimensiones (A x A x P) en mm
120/230 V AC 50/60 Hz 1,7 A 24 V DC 10 A 89% 30 W 1200 g 200 x 125 x 120
1.6.2.4.2 Características principales de la CPU elegida Existen 19 CPUs diferentes: -
6 CPUs compactas (con funciones tecnológicas y periferia integrada). 7 CPUs estándar (CPU 312, CPU 314, CPU 315-2DP, CPU 315-2 PN/DP, CPU 317-2DP, CPU 317-2 PN/DP, CPU 319-3 PN/DP). 2 CPUs para funciones tecnológicas (CPU 315T-2 DP, CPU 317T-2 DP). 4 CPUs de seguridad (CPU 315F-2 DP, CPU 315F-2 PN/DP, CPU 317F-2 DP, CPU 317F-2 PN/DP).
En la figura 18, podemos ver una CPU:
Figura 18. CPU.
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Área de aplicación: Para Simatic S7-300 se dispone de diferentes CPU con capacidades funcionales escalonadas. Además de las CPUs estándar también se pueden utilizar CPUs compactas. Además la gama incluye CPUs para funciones tecnológicas y CPUs de seguridad positiva. Están disponibles las CPUs estándar siguientes: -
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CPU 312, para instalaciones pequeñas. CPU 314, para instalaciones con requisitos adicionales de volumen de programa y la velocidad de ejecución. CPU 315-2 DP, para instalaciones con requisitos medios/altos de volumen de programa y configuración descentralizada a través de PROFIBUS DP. CPU 317-2 DP, para instalaciones con altos requisitos de volumen de programa y configuración descentralizada a través de PROFIBUS DP. CPU 317-2 PN/DP, para instalaciones con altos requisitos de volumen de programa y configuración descentralizada a través de PROFIBUS DP. Utilizable para inteligencia distribuida en automatización basada en componentes (CBA) con comunicación por PROFInet. CPU 318-2 DP, para instalaciones con muy altos requisitos de volumen del programa, de conectividad y configuración descentralizada a través de PROFIBUS DP.
Están disponibles las CPUs compactas siguientes: -
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CPU 312C, la CPU compacta con entradas y salidas digitales y analógicas integradas. CPU 313C, la CPU compacta con entradas y salidas digitales y analógicas integradas, segundo puerto serie y función de contador también integrada. CPU 313C-2 PtP, la CPU compacta con entradas y salidas digitales integradas, segundo puerto serie y función de contador también integrada. CPU 313C-2 DP, la CPU compacta con entradas y salidas digitales integradas, puerto PROFIBUS DP y función de contador también integrada. CPU 314C-2 PtP, la CPU compacta con entradas y salidas digitales y analógicas integradas, segundo puerto serie y funciones de contador y posicionamiento también integradas. CPU 314C-2 DP, la CPU compacta con entradas y salidas digitales y analógicas integradas, puerto PROFIBUS DP y funciones de contador y posicionamiento también integradas.
Están disponibles las CPUs para funciones tecnológicas siguientes: -
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CPU 317T-2 DP, para instalaciones con altos requisitos de volumen de programa y de configuración descentralizada a través de PROFIBUS DP, y en las que deben resolverse simultáneamente tareas de control de movimiento.
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Diseño: Todas las CPU tienen una caja de plástico robusta y compacta. En el lado frontal hay: -
LED para señalización de estado y de fallo. Selector de modo de operación. Puerto MPI.
Además las CPUs ofrecen: -
Compartimiento para batería tampón (las CPUs estándar innovadas y las CPUs compactas no necesitan ninguna batería tampón). Receptáculo para Memory Card, para guardar el programa en estado sin tensión se pueden conectar Memory Cards (Flash-EPROM) con máx. 4 MB. Receptáculo para Micro Memory Cards MMC (sólo CPUs estándar innovadas y CPUs compactas). Las MMCs sustituyen la memoria de carga integrada, por lo cual son absolutamente necesarias para el funcionamiento. Conexión para entradas/salidas integradas a través del conector frontal (sólo CPUs compactas).
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Funciones: Las CPUs se programan con STEP 7 en KOP, FUP o AWL. En este caso se pueden utilizar las herramientas de programación STEP 7 Basic, STEP 7 Professional o STEP 7. è Solución Adoptada: La CPU elegida es la CPU 315-2 DP, para instalaciones con requisitos medios/altos de volumen de programa y configuración descentralizada a través de PROFIBUS DP. La especificación de la CPU 315-2 DP es: ESPECIFICACIÓN Memoria central Memoria de carga Integrada Memoria de carga enchufable Tiempo de ejecución para operaciones de bit Tiempo de ejecución para operaciones de palabra Tiempo de ejecución operaciones de tiempo/contaje Marcas Contadores Temporizadores Máximo nº de estaciones conectables en el bus MPI Velocidad de transmisión en el bus ProfiBus DP Módulos por sistema Módulos por ET 200M Peso Dimensiones (A x A x P) en mm
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64 Kbytes 96 Kbytes RAM 4 Mbytes FEPROM/RAM 0,3 µs 1 µs 12 µs 2048 64 128 32 12 Mbit/s 32 8 530 g 80 x 125 x 130
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1.6.2.4.2.1 Módulo entradas digitales elegido Los módulos de entradas digitales permiten conectar el PLC a señales digitales del proceso. Estos son adecuados para conectar contactos y detectores de proximidad a 2 hilos y su tensión nominal es de 24 V. Existen módulos de: 32, 16, 8 y 4 entradas digitales, tanto para zonas clasificadas (Ex) como para zonas no clasificadas. En este caso se utilizarán módulos para zona no clasificada ya que en la parking no existe peligro de explosión. è Solución Adoptada: Hemos elegido 4 módulos SM 321 (DI32xDC24V) ya que tenemos que controlar un total de 128 entradas digitales. Este módulo se distingue por las siguientes propiedades: -
32 entradas, separadas galvánicamente en grupos de 16.
-
Tensión nominal de entrada 24 Vc.c.
En la figura 19 podemos ver el esquema de conexiones y de principio del módulo SM 321; DI32xDC24V:
Figura 19. Módulo SM 321; DI32xDC24V.
La especificación del módulo SM 321; DI32xDC24V es: ESPECIFICACIÓN Tensión de entrada 24Vc.c. Cantidad de entradas 32 Longitud del cable con pantalla máx. 1000 m Separación galvánica Entre canales y bus posterior Consumo bus posterior máx. 15 mA Disipación del módulo 6,5 W Peso aproximado 260 g. Dimensiones (A x A x P) en mm 40 x 125 x 120
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1.6.2.4.2.2 Módulo salidas digitales elegido Los módulos de salidas digitales permiten emitir señales digitales del PLC al proceso. Convierten el nivel de señal interno del S7-300 en el nivel de señal externo necesario para el proceso. Son adecuados para conectar electroválvulas, contadores, pequeños motores, lámparas y arrancadores de motor. Existen módulos de: 32, 16, 8 y 4 salidas digitales, tanto para zonas clasificadas (Ex) como para zonas no clasificadas. En este caso se utilizarán módulos para zona no clasificada ya que en la parking no existe peligro de explosión è Solución Adoptada: Hemos elegido 3 módulos SM 322 (DO32xDC24V/0,5A) ya que tenemos que controlar un total de 84 salidas digitales. Este módulo se distingue por las siguientes propiedades: -
32 salidas, separadas galvánicamente en grupos de 8.
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Tensión nominal de carga 24 Vc.c.
En la figura 20 podemos ver el esquema de conexiones y de principio del módulo SM 322; DO32xDC24V/0,5 A:
Figura 20. Módulo SM 322; DO32xDC24V/0,5 A.
La especificación del módulo SM 322; DO32xDC24V/0,5A es: ESPECIFICACIÓN Tensión de salida min. L+ (-0.8 V) Cantidad de salidas 32 Longitud del cable con pantalla máx. 1000 m Separación galvánica Entre canales y bus posterior Consumo bus posterior máx. 110 mA Disipación del módulo 6,6 W Peso aproximado 260 g. Dimensiones (A x A x P) en mm 40 x 125 x 117
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1.6.2.4.3 Unidades periféricas descentralizadas elegidas Las unidades periféricas descentralizadas que vamos a usar son la ET 200M. Por periferia descentralizada se entienden los sistemas maestros compuestos por un maestro DP y varios esclavos DP unidos por un cable de bus y que se comunican entre sí mediante el protocolo ProfiBus DP. En el plano “P-019” podemos ver una de las unidades periféricas descentralizadas ET 200M. Las unidades periféricas descentralizadas ET 200M, las usaremos para conectar in situ los sensores y actuadores, con esto reduciremos drásticamente los trabajos y el coste del cableado. Necesitamos un total de cuatro unidades ET 200M, una por cada transelevador. Estas cuatro unidades periféricas serán controladas por el PLC maestro mediante una red ProfiBus DP conectada directamente a la CPU 315-2 DP. Es de configuración modular, dispone de un amplio espectro de módulos a combinar. Nuestro bastidor tendrá los siguientes módulos: -
1 módulo entradas y salidas digitales SM 323 (DI16/DO16).
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1 módulo de entrada SM 338 POS-INPUT.
La especificación de la ET 200M es: ESPECIFICACIÓN Fuente de alimentación SITOP power de 5 A Protocolo de transmisión ProfiBus DP Velocidad de transferencia máx. 12 Mbits/s Nº de módulos máx. 8 Tensión de alimentación 24 VDC Consumo a 24 VDC 625 mA Conexión a ProfiBus Conector sub-D 9 polos Dimensiones (A x A x P) en mm 40 (por módulo) x 125 x 120
En la figura 21 podemos ver las unidades periféricas descentralizadas ET 200 M:
Figura 19. Unidades periféricas descentralizadas SIMATIC ET 200M.
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1.6.2.4.3.1 Módulo entradas y salidas digitales elegido Los módulos de entradas y salidas digitales permiten conectar el PLC a señales digitales del proceso y emitir señales digitales del PLC al proceso. Existen módulos de: 16, 8 y 4 entradas y salidas digitales, tanto para zonas clasificadas (Ex) como para zonas no clasificadas. En este caso se utilizarán módulos para zona no clasificada ya que en la parking no existe peligro de explosión. è Solución Adoptada: Hemos elegido 1 módulos SM 323 (DI16/DO16xDC24V/0,5A) ya que tenemos que controlar un total de 13 entradas digitales y 9 salidas digitales por cada ET 200M. Este módulo se distingue por las siguientes propiedades: -
16 entradas, separadas galvánicamente en grupos de 16.
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16 salidas, separadas galvánicamente en grupos de 8.
En la figura 22 podemos ver el esquema de conexiones y de principio del módulo SM 323; DI16/DO16xDC24V/0,5A:
Figura 22. Módulo SM 323; DI16/DO16xDC24V/0,5A.
La especificación del módulo SM 323; DI16/DO16xDC24V/0,5A es: ESPECIFICACIÓN Tensión de entrada 24Vc.c. Cantidad de entradas 16 Tensión de salida min. L+ (-0.8 V) Cantidad de salidas 16 Longitud del cable con pantalla máx. 1000 m Separación galvánica Entre canales y bus posterior Consumo bus posterior máx. 80 mA Disipación del módulo 6,5 W Peso aproximado 260 g. Dimensiones (A x A x P) en mm 40 x 125 x 117
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1.6.2.4.3.2 Módulo de entrada SM 338 POS-INPUT El módulo SM 338 POS-INPUT se distingue por las siguientes propiedades: -
3 entradas para conectar un máximo de tres captadores absolutos (SSI).
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2 entradas digitales para "congelar" los valores de sensor.
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Es posible la reacción directa a los valores de sensor en sistemas en movimiento.
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Procesamiento en el programa de usuario de los valores de sensor registrados por el SM 338
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Soporta modo isócrono.
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Posibilidad de elegir la clase del registro de los valores del sensor (asíncrono o sincronizado).
En la figura 23 podemos ver el esquema de conexiones y de principio del módulo SM 338 POS-INPUT:
Figura 23. Módulo SM 338 POS-INPUT.
La especificación del módulo SM 338 POS-INPUT es: ESPECIFICACIÓN Lectura del recorrido(3 entradas) Señales diferenciales para datos SSI y reloj SSI Velocidad de transmisión de datos encoders absolutos Longitud de cable para encoders absolutos Tensión entradas digitales (2 entradas) Intensidad de las entradas digitales Máxima frecuencia de repetición entradas digitales Consumo bus posterior Disipación del módulo Señalización de estado Peso aproximado Dimensiones (A x A x P) en mm
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Absoluta Según RS422 125 kHz 320 m -3Va5V < 2mA 1 kHz máx. 160 mA 3W LED verde por canal 235 g. 40 x 125 x 120
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1.6.3 ProfiBus PROFIBUS es un sistema de bus potente, abierto y robusto que garantiza una comunicación óptima. El sistema está completamente normalizado (Estándar según IEC 61 158/EN 50 170), lo que permite conectar sin problemas componentes conformes a norma de los fabricantes más diversos. Desde cualquier punto es posible realizar la configuración, la puesta en marcha y el diagnóstico. De esta forma, los enlaces de comunicación son muy flexibles, y son muy fáciles de materializar y de modificar en la práctica. 1.6.3.1 Funciones de comunicación La conexión se establece a través de puertos integrados en la CPU o por medio de módulos de interface (IMs) y procesadores de comunicaciones (CPs). En nuestro caso la haremos a través del puerto integrado de nuestra CPU 318-2 DP. Considerando las prestaciones que ofrecen hoy en día los sistemas de automatización, a menudo es más práctico conectar varias líneas ProfiBus DP a un sistema de automatización, no sólo para incrementar el número de unidades periféricas (estaciones remotas) conectables sino también para manejar con mayor facilidad las diferentes áreas de la producción (segmentación). • ProfiBus DP Sirve para conectar periferia descentralizada, con tiempos de reacción muy rápidos según norma IEC 61 158/EN 50 170. Permite el intercambio de datos rápidos cíclicamente con dispositivos de campo. Esta el la comunicación que vamos a usar para nuestras periferia descentralizada. • Sincronización de reloj La sincronización de reloj se implementa usando una señal de reloj equidistante en el sistema de bus. Esta señal de reloj equidistante y cíclica es enviada por el maestro a todas las estaciones en un telegrama de control global, gracias a lo cual tanto el maestro como los esclavos pueden sincronizar sus aplicaciones con esta señal. Usando las funciones “Sync” y “Freeze” se congelan los datos de entrada y salida en el instante de darse la señal de reloj y se transmiten en el siguiente ciclo. En las aplicaciones características de los accionamientos es necesario que el jitter de la señal de reloj sea menor que 1 µs de un ciclo a otro.
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• Comunicación directa de datos entre esclavos DP Para implementar la comunicación directa entre los esclavos se usa el modelos publisher / subscriber. Los esclavos declarados como publisher ponen sus datos de entrada (corresponde al telegrama de respuesta al propio maestro) a disposición de otros esclavos, los subscriber, para que también los puedan leer. La comunicación directa se realiza cíclicamente. 1.6.3.2 Tipos de dispositivos DP • Maestro DP clase 1 En ProfiBus DP, el maestro DP clase 1 es el componente central. El autómata central o el PC intercambia informaciones con las estaciones descentralizadas (esclavos DP) siguiendo un ciclo definido y periódico. En nuestro caso es la CPU 318-2 DP • Maestro DP clase 2 Los dispositivos de este tipo (unidades de programación y configuración, terminales de operador) se utilizan durante la fase de puesta en marcha, para configurar el sistema DP, o para intervenir durante el funcionamiento (diagnóstico). Un maestro DP de la clase 2 puede, p. Ej., leer datos de entrada, salida, diagnóstico y configuración de los esclavos. • Esclavo DP Un esclavo DP es un periférico que lee información de entrada y transmite a la periferia informaciones de salida. La cantidad de informaciones de entrada y salida depende del tipo de dispositivo y puede valer como máximo 244 bytes en cada caso. En nuestro caso serán las unidades periféricas descentralizadas ET 200 M 1.6.3.3 Red Eléctrica La red eléctrica utiliza un cable bifilar trenzado y apantallado. El interface RS 485 funciona con diferencias de tensión. Por este motivo, es menos sensible a las interferencias que un interface de tensión o de corriente. En el ProfiBus DP, los nodos o estaciones se conectan al bus a través de un terminal de bus o un conector de bus (máximo 32 estaciones acopladas por segmento). La velocidad de transmisión puede configurarse por niveles desde 9,6 kbit/s hasta 1,5 Mbit/s. En las aplicaciones ProfiBus DP muy críticas en el tiempo también se pueden aplicar velocidades de transmisión de 3, 6 y 12 Mbit/s según IEC 61 158/EN 50 170. La longitud máxima de segmento depende de la velocidad de transmisión. Los distintos segmentos se conectan a través de repetidores.
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La red eléctrica puede configurarse como estructura de bus o en topología arborescente. Para aplicaciones en el área con seguridad intrínseca se aplica ProfiBus PA con tecnología de transmisión conforme a IEC 61 158-2. En este caso la velocidad de transmisión es de 31,25 kbit/s. Para el presente proyecto, hemos creado una red eléctrica ProfiBus DP que conecta las cuatro unidades periféricas descentralizadas ET 200M que tenemos en cada transelevador del parking. Sus principales características son las siguientes: -
Cable de bus de alta calidad.
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Método de transmisión RS 485 (según EIA).
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Estructura de bus con terminales de bus y conectores de bus para conectar las estaciones acopladas a ProfiBus DP.
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Método de transmisión según IEC 61 158/EN 50 170 para la automatización universal (ProfiBus FMS/DP), así como según IEC 61 158-2 para el área con seguridad intrínseca (ProfiBus PA).
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La conversión de la técnica de transmisión RS 485 (codificación de bits por señales de tensión diferencial) que utiliza la versión DP al método conforme IEC 61 158-2 (codificación bits por señal de corriente) se realiza en las pasarelas correspondientes (acoplador DP/PA o DP/PA-Link).
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Concepción universal sencilla de montaje y puesta a tierra.
1.6.3.3.1 Cable de bus para ProfiBus FC Standard cable Es un cable bifilar apantallado, trenzado, con sección circular. Tiene doble apantallamiento con lo cual, es particularmente apto para el tendido en entornos industriales con fuerte interferencias electromagnéticas. La puesta a tierra es de extremo a extremo realizable a través de la pantalla del cable de bus y de los bornes de puesta a tierra del terminal de bus. Tiene marcas de metro impresas cobre la cubierta, lo que permite un fácil corte a longitud.
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La especificación del Cable ProfiBus FC Standard cable es: ESPECIFICACIÓN TÉCNICOS (6ES7 135-0HF01-0XB0) Atenuación a 9,6 kHz