UNIVERSIDAD NACIONAL DEL

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FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA. INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN DE LA FACULTAO INGENIERfA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA

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TEXTO: "TÓPICOS DE CONTROL DE PROCESOS Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL" AUTOR:

· M.Sc. VÍCTOR LEÓN GUTIÉRREZ TOCAS PERIODO DE EJECUCION: Del1 de Abril2013 al31 de Marzo 2014 Resolución de aprobación N°025-2013-CU 30.01.2013

Callao- 2014

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 / 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

TÓPICOS DE CONTROL DE PROCESOS Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL

1

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Víctor Gutiérrez Tocas

,

TOPICOS DE CONTROL DE , PROCESOS Y AUTOMATIZACION INDUSTRIAL

EDITORIAL UNIVERSITARIA DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

Gutiérrez Tocas, Víctor Tópicos de control de procesos y automatización industrial/ Víctor Gutiérrez Tocas la ed.- Lima: EDU NAC 2014. 242 p.; 21x29, 7 cm. ISBN:

l. Control de procesos. 2. Automatización industrial y componentes. 3. Implementación de la automatización. 4. Casuística con GRAFCET. CDD 3311.01 Fecha de catalogación:

Queda prohibida la reproducción total o parcial de esta obra por cualquier medio, sin previa autorización del editor. O bien, en el caso de cierto tipo de materiales pensados para una amplia difusión y reproducción conocimientos, como podrían ser manuales destinados a las comunidades, se puede optar por: Se autoriza la reproducción del contenido de esta obra, siempre y cuando se cite la fuente.

©Editorial Universitaria, Universidad Nacional del Callao, 2014

ÍNDICE ÍNDICE ........................................................................................................ 1 PRÓLOGO ................................................................................................... S INTRODUCCIÓN .......................................................................................... 6

CAPÍTULO I ............................................................................................... 12 CONTROL DE PROCESOS ........................................................................... 12

l.

Conceptos básicos. Sistema, proceso, su clasificación y control ........... 12

1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. 1.6. 1.7. 1.8.

¿Qué es un sistema? ....................................................................... 12 ¿Qué es un proceso? ....................................................................... 12 ¿Qué es el control? ......................................................................... 14 Variables del proceso. Características dinámicas ................................ 20 Componentes de todo sistema ......................................................... 21 Transmisión de la señal ................................................................... 22 Símbolos y nomenclatura para instrumentos ..................................... 23 Estrategias de control ...................................................................... 25

CAPÍTULO II .............................................................................................. 30 AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL Y COMPONENTES ................................... 30 2.

Elementos primarios. Transducción, sensores .................................... 30

2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.5. 2.5.1. 2.6. 2.6.1. 2.6.2. 2.7. 2.7.1. 2.7.2.

Elementos primarios ........................................................................ 30 Clasificación de los sensores según criterios ...................................... 31 Selección de sensores. Aplicaciones .................................................. 68 Acondicionamiento de señales .......................................................... 69 Dispositivos correctores finales- Actuadores ..................................... 73 Arrancadores y variadores de velocidad ........................................................ 73 Mandos electro-neumáticos y electro-hidráulicos ............................... 90 El mando de los actuadores hidráulicos se realizan mediante distribuidores .... 90 Relación de los captadores, actuadores y controladores ................................. 93 Controladores.- Principales tipos. PLC controlador lógico programable. 98 Controladores lógicos programables (programmable logic controllers) ........... 98 Características generales de los PLCs .......................................................... l03

CAPÍTULO III ........................................................................................... 108 CASUISTICA CON GRAFCET ..................................................................... 108 3.

Aplicación de los autómatas programables en la automatización ....... 108

3.1. 3.2.

El PLC puede desempeñar, principalmente, las siguientes funciones: 108 Ventajas de los PLC (lógica programada) con respecto a los implementados con relés (lógica cableada) ..................................... 111 Criterios de selección de PLC ......................................................... 112

3.3.

1

3.4.

3.4.1. 3.4.2. 3.4.3. 3.4.4. 3.4.5. 3.4.6. 3.5. 3.5.1. 3.5.2. 3.6.

Sistemas de mando. Norma lEC 61131. Programación del PLC en AWL y FBD ............................................................................................. 118 Conexionado de entradas y salidas ............................................................. 118 Programación de un PLC ............................................................................ 120 LA NORMA lEC 61131-3 ............................................................................. 122 Instrucciones y programas ......................................................................... 126 Desarrollando el SFC del estándar de programación -lEC 61131-3 .............. 132 Reglas fundamentales para programar con el grafcet .................................. 134 Casos y ejemplos de la aplicación del GRAFCET............................... 140 casos en automatización ........................................................................... 140 Propuesta aplicación del SFC en gestión y planificación ................................ 167 Programación de PLC en KOP Y FUP. Secuencia de una aplicación .... 181

CAPÍTULO IV ........................................................................................... 205 CONTROLADOR PID ................................................................................. 205 4.

Controlador PID. El PID y el PLC. Comunicación de datos en plantas industriales .................................................................................. 205

4.1. 4.2. 4.3.

Tipos de controladores por retroalimentación .................................. 205 EL CONTROLADOR PID Y SU RELACIÓN CON EL PLC. ...................... 207 FLUJO DE INFORMACIONES .......................................................... 208

CAPÍTULO V ............................................................................................ 212 IMPLEMENTACIÓN DE LA AUTOMATIZACIÓN ......................................... 212 5.

Criterios de implantación de la automatización en plantas industriales.212

5.1. 5.2. 5.3. 5.3.1. 5.3.2. 5.3.3.

Criterios de implantación del control automatizado .......................... 212 Finalmente, podemos graficar las fases de la automatización: ........... 221 Automatización de la manufactura ................................................. 221 El computador de procesos ........................................................................ 223 El CAE - CAD/CAM .................................................................................... 225 Control numérico en máquinas herramientas .............................................. 226

CAPÍTULO VI ........................................................................................... 229 CONCEPTOS BÁSICOS DE LA ROBÓTICA .................................................. 22 6.

Robótica industrial ................................................................ : ....... 229

REFERENCIAS ........................................................................................ 234

2

LISTA DE FIGURAS Fig l. Fig 2. Fig 3. Fig 4. Fig S. Fig 6. Fig 7. Fig 8. Fig 9. Fig 10. Fig 11. Fig 12. Fig 13. Fig 14. Fig 15. Fig 16. Fig 17. Fig 18. Fig 19. Fig 20. Fig 21. Fig 22. Fig 23. Fig 24. Fig 25. Fig26. Fig27. Fig 28. Fig 29. Fig 30. Fig 31. Fig 32. Fig 33. Fig34. Fig 35. Fig 36. Fig 37. Fig 38. Fig 39. Fig 40. Fig 41. Fig 42. Fig 43. Fig 44. Fig45. Fig 46. Fig 47. Fig 48. Fig 49. Fig 50. Fig 51. Fig 52. Fig 53.

Sistema Automatizado de Control .............................................................................................. 10 Configuración básica del control (Elaboración propia) ................................................................. 15 CONTROL MANUAL (Elaboración Propia) ................................................................................... 15 CONTROL AUTOMATICO POR REAUMENTACIÓN (Elaboración propia) ........................................ 15 CONTROL POR PROGRAMA (Elaboración propia) ........................................................................ 16 AUTOMATIZACIÓN (Elaboración propia) .............................. ~ ..................................................... 16 RESUMEN DE LOS TIPOS DE CONTROL (Elaboración propia) ...................................................... 17 EJEMPLOS DE SISTEMAS Y CONTROL (Elaboración propia) ........................................................ 17 SISTEMA DE CONTROL POR RETROAUMENTACIÓN PARA TOMAR UN LAPIZ .............................. 18 CALEFACCIÓN DE UNA HABITACIÓN: SISTEMA EN LAZO ABIERTO (Elaboración propia) .............. 18 CALEFACCIÓN DE UNA HABITACIÓN: SISTEMA EN LAZO CERRADO (Elaboración propia) ............ 18 CONTROL SECUENCIAL DE UNA LAVADORA DE ROPAS (Elaboración propia) ............................... 19 ELEMENTOS DEL SISTEMA DE CONTROL DE UNA CAMARA FOTOGRÁFICA (Elaboración propia). 19 ELEMENTOS DEL SISTEMA DE MANDO DE UN MOTOR GASOUNERO (Elaboración propia) ........ ;.. 19 Disposición básica de un proceso controlado automáticamente (Elaboración propia) ..................•• 20 Estructura general de un sistema de medida y control. ............................................................... 20 CONTROL SELECTIVO (Elaboración propia) ............................................................................... 24 CONTROL DE MEZCLA DE DOS CORRIENTES ÚQUIDAS (Elaboración propia) .............................. 24 CONDENSADOR TOTAL ENFRIADO POR AIRE (Elaboración propia) ............................................. 24 Sistema de regeneración de catalizador (Elaboración propia) ...................................................... 26 Sistema de regeneración de catalizador (Elaboración propia) ...................................................... 27 Control de gama partida o slip range (Elaboración propia) .......................................................... 28 Control selectivo (Elaboración propia) ....................................................................................... 28 Potencimetro (Elaboración propia) ............................................................................................ 34 Servo potenciómetro (Elaboración propia) ................................................................................. 34 Linealidad de un potenciómetro y Resolucion de un potenciómetro (Elaboración propia) .............. 35 Uso de Pontenciometro (Elaboración propia) ............................................................................... 35 Servo potenciómetros (Elaboración propia) ................................................................................ 35 ENCODER (Elaboración propia) ................................................................................................. 36 Codificador absoluto (Elaboración propia) .................................................................................. 37 Transformador lineal- LVDT (Elaboración propia) ...................................................................... 39 Transformador lineal rotativo ....................................•............................................................... 40 Tranductor de presión de membrana ......................................................................................... 41 Sensor de proximidad neumático (Elaboración propia) ................................................................ 48 Detector de proximidad inductivo (Elaboración propia) ............................................................... 49 Interruptor de lenguetas (Elaboración propia) ............................................................................ 50 Detector de humedad de plantas (Elaboración propia) ................................................................ 56 FLUJOGRAMA PARA SELECCIONAR SENSORES SEGÚN OMRON ELECTRONIC .............................. 69 Enlace mediante fibra óptica (Elaboración propia) ...................................................................... 72 COMUNICACIÓN INALÁMBRICA (Elaboración propia) ................................................................. 72 Microinterruptores o interruptores (Elaboración propia) .............................................................. 75 Contactar Principal con contactos principales y auxiliar (Elaboración propia) ................................ 78 Contactar Auxiliar solo con contactos auxiliares (Elaboración propia) ........................................... 78 Bloques de contactos auxiliares (Elaboración propia) .................................................................. 79 INVERSOR (Elaboración propia) ....................................•.........................•.•.................•............. 84 CONVERTIDOR (Elaboración propia) ......................................................................................... 85 Corte transversal de una válvula solenoide (Elaboración propia) ................................................. 85 Simple y doble efecto con distribuidor 3/2 y 4/2 (Elaboración propia) .......................................... 89 Modelo estructural de un sistema automatizado (Elaboración propia) .......................................... 93 Tratamiento de las señales cuando funciona el PLC (Elaboración propia) .................................... 107 GRAFCET: Etapas y transiciones (Adaptado de: Desarrollo de Sistema Secuenciales, R. Mata) ..... 132 Comando de un motor eléctrico (Elaboración propio) ................................................................ 134 Con las ecuaciones halladas elaborar el KOP en el programador del PLC (Elaboración propia) ...... 138

3

Fig 54. Fig 55. Fig 56. Fig 57. Fig 58. Fig 59. Fig 60. Fig 61. Fig 62. Fig 63. Fig 64. Fig 65. Fig 66. Fig 67. Fig 68. Fig69. Fig 70. Fig 71. Fig 72. Fig 73. Fig 74. Fig 75. Fig 76. Fig 77. Fig 78. Fig 79. Fig 80. Fig 81. Fig 82. Fig 83. Fig 84. Fig 85. Fig 86. Fig 87. Fig 88. Fig 89. Fig 90. Fig 91. Fig 92. Fig 93. Fig94. Fig 95. Fig 96.

Programando un autómata (Elaboración propia) ..............................••.•...........••..•..................... 139 Proceso de llenado de moldes con parafina (Elaboración propia) ................................................ 140 GRAFCET FUNOONAL DE TOLVA (Elaboración propia) .......................••.........•••••....••••••.............. 85 GRAFCET TECNOLOGICO DE TOLVA (Elaboración propia) ..................•....................................... 85 DIAGRAMA LADDER O KOP PARA TOLVA (Elaboración propia) ............••..........•..........•................ 85 ESQUEMA ELECTRICO DE LA LOGICA DE CONTROL DE CLASIFICADOR (Elaboración propia) •..... 145 Asignación de las direcciones E/s y lógica interna (Elaboración propia) ••..................................... 146 DIAGRAMA ESCALERA PARA EL PLC DE LA BANDA CLASIFICADORA (Elaboración propia) ........... 146 SFC O GRAFCET DE LA BANDA CLASIFICADORA (Elaboración propia) .........................•........••.... 147 LAS TRES FASES DEL PERFILADO DE UNA CANALETA (Elaboración propia) ................................ 149 GRAFCET FUNCIONAL DE PERFILADORA (Elaboración propia) ...........••...................................... 150 GRAFCET TECNOLOGICO DE PERFILADORA (Elaboración propia) .........................................•.... 150 PROCESO DE UNA ESTAMPADORA (Elaboración propia) •........................................................••. 151 GRAFCET FUNCIONAL DE LA ESTAMPADORA (Elaboración propia) ..............................•............. 152 GRAFCET TECNOLÓGICO DE LA ESTAMPADORA (Elaboración propia) ........................•............•.. 152 SISTEMA PARA EL PROCESO DE FERMENTACION (Elaboración propia) ..................................••.. 153 Bloques funcionales del PROCESO de fermentación (Elaboración propia) ...........•........................ 154 SFC o grafcet del PROCESO de fermentación (Elaboración propia) .............................•.........•..•.. 155 GRUA DE TRASLACION TIPO PUENTE PARA PINTADO POR INMERSION (Elaboración propia) ..... 157 SFC del puente para pintado por inmersión (Elaboración propia) ...............................•................ 158 CONEXION DEL PLC PARA CONTROLAR LA GRUA PARA PINTADO (Elaboración propia) .......•...... 159 ESQUEMA DE UN TALADRO AUTOMATICO (Elaboración propia) ...........................................•.•.. 160 DIAGRAMA ESTRUCTURAL DEL MANDO DEL TALADR0 ............................................................. 160 GRAFCET FUNCIONAL DEL TALADRO AUTOMÁTICO (Elaboración propia) .................................. 161 GRAFCET TECNOLÓGICO DEL TALADRO AUTOMÁTICO (Elaboración propia) .........................•.... 162 ECUACIONES BOOLEANAS GENERADAS DESDE EL GRAFCET TENOLÓGICO (Elaboración propia) 162 KOP GENERADO DESDES EL GRAFCET TECNOLÓGICO (Elaboración propia) ............................... 163 ASIGNACION DE DIRECCIONES A LA ENTRADAS, SALIDAS, BITS Y TIMER (Elaboración propia) .163 Programa para ingresar al PLC (Elaboración propia) .................................................................. 163 Transfer giratorio para maqui nado de pieza (Elaboración propia) ............................................... 164 FUNCIONES DEL TRANSFER GIRATORIO (Elaboración propia) .................................................•. 166 SFC DEL TRANSFER GIRATORIO (Elaboración propia) ............................................................... 166 EXAMEN DEL CURSO DE ACTUALIZAOÓN PARA TITULACIÓN (Elaboración propia) .................... 169 LOS PRINCIPIOS DE DEMING (Elaboración propia) ................................................................... 171 Las 7s de MCKINSEY (Elaboración propia) ................................................................................ 172 EL MÉTODO DE LAS 5 S EN LA ADMINISTRACIÓN PÚBLICA (Elaboración propia) ....................... 175 LOS PRINOPIOS BÁSICOS DEL KAIZEN (Elaboración propia) ..................................................... 176 RUEDA DE DEMING (Elaboración propia) ................................................................................. 179 PRINCIPIOS DEL GUNG HO (Elaboración propia) ...................................................................... 180 Taladro eléctrico (Elaboración propia) ...................................................................................... 181 EL CIRCUITO ELÉCTRICO DEL CLASIFICADOR (Elaboración propia) ....•.•.................................... 194 Conexión ñsica del controlador lógico programable (Elaboración propia) ..................................... 203 Control de procesos industrial usando PLC como PID ............................•................................... 208

4

PRÓLOGO El libro "TÓPICOS DE CONTROL DE PROCESOS Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL" que hoy se publica pone énfasis los puntos importantes sobre el control de procesos, automatización industrial y componente, casuística con GRAFCET, controlador PID, implementación de la automatización y conceptos básicos de la robótica, donde usted encontrara información actualizada como punto de partida para una reflexión crítica.

Como apreciación personal, mencionare que el autor tiene una larga experiencia educativa en la universidad peruana y ha participado activamente en temas de su especialidad y en temas de calidad universitaria como conferencista en las universidades nacionales y privadas de nuestro país, además de consultor externo de la Consultoría Carranza, capacitador de la ANR, desde los años 1990 hasta la actualidad. Desde el año 1981 viene realizando investigaciones relacionados a calidad y automatización industrial. También ha participado como evaluador externo de la RIEV. Además ha publicado una serie de artículos relacionados en investigación y en calidad educativa.

Quiere agradecer finalmente a Víctor L. Gutiérrez Tocas la publicación de este libro que atribuirá a difundir entre la comunidad universitaria y sus aportes dentro de la especialidad de Ingeniería eléctrica.

Florencio Espinoza Badajoz.

5

INTRODUCCIÓN En este libro titulado "TÓPICOS DE CONTROL DE PROCESOS Y AUTOMATIZACIÓN INDUSTRIAL" se trata los puntos fundamentales del control de procesos. El control productivo tiene un árbol de procesos, que comienza desde el proceso en sí y termina en las tareas. Este libro trata el proceso desde la entrada, la parte del procesamiento, y la parte correctora; en la entrada se considera al grup9 de los sensores, se analizan los diferentes tipos de sensores y el principio de funcionamiento de cada uno de ellos.

El otro elemento que se analiza es la parte de los actuadores, es decir cómo se activa para modificar una determinada actividad y mejorar el proceso. Este mejoramiento de proceso está en función de la salida, donde encontramos a los dispositivos correctores, los actuadores son aquellos que completan el circuito productivo haciendo posible la parte operativa en sí.

La etapa de los sensores y de los actuadores, obviamente no podrían estar funcionando si no tienen un elemento fundamental de gobierno como son los controladores. Dentro de estos existen los controladores lógicos programables, los cuales son parte de una familia; una gama de posibilidades de funcionar, etc. Ese tema, fundamental del controlador lógico programable (PLC) es el que tiene un capítulo único y exclusivo dedicado para ello. Fundamentalmente el PLC tiene una etapa para la programación, existiendo toda una estructura para ello, desde la simple formulación de ecuaciones hasta la programación gráfica, como el KOP y GRAFCET, en este último se ha dado énfasis para poder indicar· su principio, mencionando como es que se convierte el análisis del funcionamiento tecnológico a un funcionamiento lógico, pasando de una ecuación booleana a un KOP, que es un diagrama de escalera que hace funcionar los PLC.

6

Finalmente, se tiene un capitulo que contextualiza el proceso industrial con la aplicación de la automática, este capítulo se denomina Implementación de la automatización,

donde

se

colocaron algunos

ejemplos del

proceso

de

automatización y los criterios que se deben considerar para la automatización.

Existen algunos componentes complementarios que vienen a ser las fajas transportadoras y los manipuladores. Sobre los manipuladores se colocó un último capítulo que hace mención a la robótica~

La idea de colocar el título del libro como Tópicos es para poder colocar un poco de aquí, un poco de allá, y en este texto usted encontrará bastante información de lo que es la automatización industrial como punto de partida.

La publicación de este libro no hubiera sido posible si no contásemos con el apoyo de los colegas del área y de los alumnos que lo validaron en su versión de separata. Cabe una mención especial, el apoyo permanente de la· familia y de la dedicada edición que realizó la Srta. Yanella P. Tello Ponce, quién organizo los borradores respectivos.

El autor.

7

Breve reseña histórica de los sistemas de control Antiguamente, Platón diseña un sistema de alarma basándose en una Clepsydra. En el vaso de la Clepsydra se ubicó un flotador encima del cual se depositan unas bolas. Durante la noche se llenaba el vaso y al amanecer alcanzaba su máximo nivel y las bolas caían sobre un plato de cobre. Es de suponer que ante el ruido de las bolas los "despiertos" alumnos terminarían por levantarse. James Watt patenta su regulador. Revisar en detalle visitando la página: http://automata.cps.unizar.es/Historia/Webs/lntroduccionl.htm

Inicio del siglo:

Medidores colocados en el punto de medición; control descentralizado y neumático; operadores con experiencia que recorrían toda la instalación supervisando y corrigiendo; trazadores gráficos para tomar datos y ajustes. El crecimiento de las fábricas conlleva a mayor centralización y aparecen las salas de control, datos transmitidos por líneas de presión, tecnología dificil, distancias grandes y nuevas salas.

1940-1950: Nuevos equipamientos, entradas y salidas eléctricas, comunicación con la sala d control mediante señales eléctricas, mayor confiabilidad y menos atraso en transmisión; controladores electrónicos más rápidos, mayor inmunidad a ruidos, norma de transmisión de señales: 4-20 mA.

1960-1965: Paneles de supervisión y control, instrumentos compactos, introducción del computador, supervisión y emisión de informes; aparecen problemas complejos

8

~

en las salas, tienen alto costo, el mantenimiento del computador es caro y tiene baja confiabilidad.

1965-1971:

Avance en la electrónica digital y minicomputadoras, computadoras más robustas, baratas y confiables; idea del procesamiento de datos; controladores basados en computadoras, control con supervisión digital directo.

1971-1990:

Avanees en la microelectrónica; sistemas más confiables

y baratos, mayor

sofisticación por lo que requiere distribución y jerarquización.

1990-1995:

Sistemas

distribuidos

y jerarquizados;

controladores junto

al

proceso

comunicándolos con los equipos de supervisión; salas de operación con paneles ergonómicos, estaciones de trabajo full color, anunciadores sofisticados etc.; equipamientos mas flexibles y baratos tales como los PLCs, controladores PID, etc.; Necesidades de estructuras jerárquicas y sistemas distribuidos donde cada nivel es autónomo.

2000 - a la actualidad:

Crecimiento de la automatización; estructura del sistema automática adaptable a varios tipos de sistemas productivos; operatividad sumamente amigable que se puede interfasear con compatibilidad confiable.

Sistemas remotos de control con aplicaciones básicas de la Realidad Virtual; miniaturización de cada uno de los dispositivos electrónicos; equipos redundantes y de mayor confiabilidad; full auxilio computacional y control dedicado; Interfase Hombre Maquina, IHM interactivo; uso de las comunicaciones satelitales para intercambio de informaciones de un lugar a otro, control y adquisición de datos utilizando ondas radiales o de microondas; autómatas programables integrados.

9

Controles redundantes con una misma base de datos, utilización de INTERNET para intercambio de información on-line, comando a distancia mediante este medio, altísima velocidad en el procesamiento de imágenes, entre otras muchas aplicaciones acorde a los avances tecnológicos.

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1

1

-

e(t) Salida

Alimentacion Transt'orrnador lineal rotativo

Fig 32. El LVDT rotativo

Otros

sensores

de

desplazamiento

son

los

deformímetros

o

galgas

extensiométricas (que se describen más adelante).

B. SENSORES DE PRESION

Existen diversas técnicas para medir la presión, dos son las principales: los tubos BOURDON y los FUELLES.

0 1

Estos dispositivos detectan la presión medida

y

la

convierten

en

un

movimiento mecánico, este movimiento es traducido a una señal eléctrica por un

É.ritrée de l'IÚJ' .comprimé

potenciómetro o un LVDT.

40

La figura muestra un Bourdon en forma de C (que es más común) y otro en forma; existen también en forma de hélice, de espiral y de torsión. El tubo es elástico debido a la elasticidad del material que se usa. El fluido· cuya presión se quiere medir es admitido al interior del tubo, dicho tubo entonces deflecta en una cantidad proporcional a la magnitud de la presión; esta deflexión es transmitida mecánicamente al contacto de un potenciómetro o al núcleo de un LVDT para proporcionar una señal eléctrica. El rango de presión de los tubos bourdon están en el rango de 1O a 300 psi.

Un fuelle es esencialmente una serie de diafragmas metálicos conectados entre sí. Cuando se somete a la presión del fluido un diafragma se deforma ligeramente, cuando disminuye la presión el fuelle se contrae por la acción de un resorte interno o por el resortaje del propio fuelle, este desplazamiento acciona un enlace mecánico que mueve el contacto del potenciómetro o el núcleo del LVDT. El rango de presión es de 0,5 a 20 psi.

Un método frecuente es utilizar el de diafragma o de membrana que está directamente conectado a un transformador diferencial LVDT, tal como se muestra en la figura del lado.

nn

LVDT Conln;í dn 41 ~ión dn (:(é!ísi:J:Jó én éi:tüilcís t!l~lt:os

.

Fig 33. Tranductor de presión de membrana

41

C. SENSORESDETEMPERATURA a. Termocuplas

La termocupla es un par de conductores metálicos distintos unidos entre s1 formando una huela completa. Una unión (denominada caliente) está sometida a la alta temperatura y la otra unión (llamada fría) está a baja temperatura. Cuando se hace esto, se crea un pequeño voltaje neto en el bucle; este voltaje es proporcional a la diferencia entre la temperatura de las dos uniones. Al poner un voltímetro sensible como unión baja podemos conocer los milivoltios generados, al hacer ello se debe considerar la temperatura del medio ambiente y compensar con las tablas o curvas de cada fabricante. Muchas termocuplas usan puentes balanceados (Wheatstone) en la parte de la medición; se balancea moviendo el contacto de un potenciómetro cuyo eje está acoplado al eje de la aguja indicadora. Por tanto para cada valor de voltaje hay una posición correspondiente de la aguja indicadora de temperatura. Entonces la aguja se moverá frente a una escala marcada en temperatura. Para sensar se toma la señal eléctrica, se amplifica, se transmite para su procesamiento por el controlador respectivo. ALTA TEMPERATURA

BAJA METAL A

TEMPERATURA

METALB

Uniones (Conductor arrollados o soldados en la punta

b. Banda bimetálicas

Al constar de dos bandas unidas de distinto metal sus coeficientes de expansión son distintos y al cambiar la temperatura la banda conjunta se dobla y se curva.

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Esta deformación puede activar un determinado mecamsmo para controlar la temperatura.

c. Termistores y detectores resistivos de temperatura (RTDS) Además de utilizar el voltaje de una termocupla para medir eléctricamente una r, es también posible utilizar el cambio de resistencia que sucede en muchos materiales a medida que cambia sur. Los materiales utilizados para este fin son de dos clases: metales puros y óxidos metálicos. Los metales puros tienen un coeficiente térmico positivo de resistencia constante, el coeficiente térmico es la relación de cambio en la resistencia al cambio de temperatura; un coeficiente positivo significa que la resistencia se hace mayor a medida que aumenta lar.

Cuando se utilizan óxidos metálicos este es moldeado en formas que se parecen a pequeños bulbos o pequeños condensadores, este dispositivo se denomina TERMISTOR que tiene gran coeficiente térmico negativo el cual no es constante así a una pequeña resistencia el cambio de temperatura es grande y en otra dirección. Dentro de los termistores podemos destacar dos grupos, NTC y PTC.

~

Resistencias NTC.- Se caracteriza por su disminución del valor resistivo a medida que aumenta la temperatura, por tanto presenta un coeficiente de temperatura negativo. Sus principales características son resistencia nominal de 10 ohmios a 2MQ, potencias entre 1f-LW y 35W, coeficiente de temperatur de -1 a -10% por °C. Sus aplicaciones está la regulación, compensación y medidas de temperatura, estabilización de tensión, alarmas, etc.

~

Resistencias PTC.- Estas a diferencia de las anteriores, tiene un coeficiente de temperatura positivo, de modo que su resistencia aumentará cuando aumenta la temperatura (aunque esto solo se da en un margen de temperaturas). Sus características son similares y su uso es cuando se requiera mediciones lineales o directas.

43

Si conocemos las características específicas del termistor es posible relacionar la medida de la corriente con la T0 operante, cuando se usa el voltímetro éste puede marcarse en unidades de

ro para así lecturar directamente la ro, se hace

con mayor precisión usando un puente.

!sensor triple Res ist ene ia fija

1Sensor doble 1

Res ist ene ia fija Termistor

Mi erop roe esad or

Además de sus usos como medidores de

Convertidor A/C

ro

los termistores también tiene

aplicaciones que hacen uso del calor generado internamente por el paso de la corriente. Por ejemplo el termistor autocalentado puede utilizarse para establecer tiempos de retardo, proteger componentes delicados de las sobretensiones, detectar la presencia o ausencia de una material térmicamente conductor, etc.

44

D. SENSORES DE PRESENCIA O PROXIMIDAD a. Fotosensores o sensores ópticos

Las Fotoceldas son pequeños dispositivos que producen una variación eléctrica en respuesta a un cambio de intensidad luminosa. Las fotoceldas pueden clasificarse

enfotovoltaicas o fotoconductoras. r

e 1 é

Fuente luminosa

Espejo de una vía Reflector

Fotocelda

Las fotoceldas industrialmente se usan para: •

Detectar la presencia de un objeto opaco.- En este caso actúa ante la presencia o no presencia del objeto, es decir todo o nada,

•

on-off.

•

Detecta el grado de translucidez (capacidad de dejar pasar la luz) o el grado de luminiscencia (capacidad de generar luz) de un fluido o un sólido. Algunos ejemplos de variables que pueden medirse de esta forma son densidad,

ro,

concentración de algún compuesto químico.

45

La principal ventaja de los fotosensores es que no requieren contacto físico con el objeto que están detectando.

Clasificación de las fotoceldas:

~

En las celdas fotovoltaicas, la luz proveniente de una fuente luminosa es enfocada (concentrada) hacia la celda que está a cierta distancia, genera corriente que activa un relé cuya señal pasa al circuito lógico. Si la celda no puede energizar directamente al relé puede operarlo a través de un amplificador o transmisor, de todas maneras es mejor hacerlo así para evitar la fatiga de la celda cuando entregan su máxima corriente. Los objetos a analizar se interponen entre el concentrador y la fotocelda; para distinguirse de la luz ambiente se "trocea" la luz a una determinada frecuencia (normalmente 400 Hz) y la fotocelda se sintoniza a esa frecuencia.

46

~

Las celdas fotoconductoras o fotorresistencias cambian su resistencia a un cambio en la intensidad luminosa; a medida que la iluminación aumenta, la resistencia disminuye. Su mayor virtud es su sensibilidad, por ello las fotoconductoras son preferidas a las fotovoltaicas cuando se necesita respuesta rápida, asimismo cuando una Fotoconductora debe ser conmutada rápidamente de conducción a no conducción. De manera análoga funcionan los fotodiodos.

La gama de utilización de los fotosensores es · sumamente amplia, desde aplicaciones elementales en circuitos de apertura y cierre en función de la luminosidad, como para sofisticados sistemas de control tales como los vehículos seguidores del haz luminoso, alarmas con infrarrojos u otros que no están del espectro visible del ojo humano, como ejemplo colocamos lo siguiente:

~

Fototroceadores. Una aplicación interesante de las FC es el troceado de

una señal de voltaje DC para inyectarla a un amplificador AC.

CFA R>10Mohm

La m p. Neón B

V man

Entrada

oc Carga

CFA

Carga

Carga

e uando el voltaje manejador de onda cuadrada Vman es positivo el diodo DA está polarizado directamente y DB inversamente por tanto la lámpara de neón A estará encendida y la B apagada (se usa lámparas de neón por su rápido encendido no como el incandescente). Cuando Vman es negativo DB es polarizado directamente y DA inversamente por tanto se enciende la lampara B y se apaga A; la resistencia R limita la corriente que fluye a través de las lámparas. las celdas fotoconductoras CFA yCFB están expuestas a sus respectivas lámparas y para el troceado CFA se conecta en serie con el amplificador y CFB en paralelo con las entradas del amplificador, funcionando perfectamente como interruptores por su alta/baja resistencia según sea el caso. Este método de trocear tiene la ventaja de la confiabilidad electrónica (sin partes móviles) y podría ser menos costoso que un interruptor de vibración mecánica.

47

)>

Optoacopladores.-También se utilizan para acoplar o aislar circuitos de

fuerza con los de control colocando un emisor de luz en el de fuerza (puede ser una lampara incandescente) y un fotoconductor en el de control que al variar su resistencia coloca en corte o conducción de un interruptor electrónico y este a su vez el sistema lógico; puede usarse un Diodo Emisor de Luz LED para ser el emisor, en este caso el fotoconductor deberá ser sensible a los rayos infrarrojos que emite el LED. Estas formas de acoplar/aislar tiene ventajas con respecto a los relés por su costo, volumen, no crea campos electromagnéticos ni chispas.

a

b

e

~ ~ k

.

'""'"'i

.

12) 1 ,_.. ____-¡7,&21--···----

;

o"tc.1S..

•

b. Sensores neumáticos Aire extraido y consecuente caida en la presión del sistema

/3==/~:~

J 7

~

1

Al detectar objeto bloquea el aire y aumenta la presión del sistema

J\

1

~

~

FAirequesale

+

Entrada de aire a baja presión

Entrada de aire a baja presión

SENSOR DE PROXIMIDAD NEUMATICO

Fig 34. Sensor de proximidad neumático (Elaboración propia)

48

c. El sensor de proximidad inductivo

Los sensores inductivos se basan en el electromagnetismo y actúa por variación de este mediante la conductancia del material, tienen rangos amplios, etc. El principio de funcionamiento se basa en el mismo del electromagnetismo, con una fuente osciladora a 20kHz siendo el efecto similar al de un transformador donde el objeto a sensar actúa como el secundario. El campo magnético intersecta el objeto y crea un "remolino" de corrientes en círculos alrededor de cada línea magnética. Si el material del objeto tiene una

r~lativa

alta resistencia magnética

entonces actúa como el secundario y se refleja en el primario (sensando la bobina). El oscilador se detiene y las salidas cambian su estado inicial. Bobina

/··?~~::::;::

(>~~ ,

1

r

•

Oscilador

'-·,\./..::-·--

Detector de amplitud

/"··--=~

Zona sensible

DETECTOR DE PROXIMIDAD INDUCTIVO

Fig 35. Detector de proximidad inductivo (Elaboración propia)

Un material con resistencia magnética baja es difícil detectar porque la energ' pequeña no permite actuar como secundario y no es reflejada en el primario.

Trabajan en pequeñas distancias, pueden actuar como interruptores límite y solo con metales.

Se recomienda usar este tipo de sensores en lugares de paso, nunca en lugares finales, asimismo el objeto a sensarse debe ser del mismo diámetro del detector, la distancia de objeto a objeto debe ser como mínimo 3 veces el diámetro del sensor. Entre otras consideraciones.

49

d. REED

La utilización del campo magnético desde los imanes permanentes también son de diversa aplicación y desde principios elementales como los interruptores de lengüetas que se instalan en un punto y un imán en el otro punto móvil.

conector

(~~ Bulbo

conector

Tiras metálicas

INTERRUPTOR DE LENGUETAS

Fig 36. Interruptor de lenguetas (Elaboración propia)

e. EL SENSOR DE PROXIMIDAD CAPACITIVO

Este sensor detecta diferentes materiales de los objetos a sensar. Funciona bajo el principio de la capacitancia entre dos placas. Cuando existe un equilibrio entre las cargas positivas y negativas no hay flujo de corriente. Colocando un objeto entre las placas cargadas con una constante dieléctrica diferente será como mover las placas, posibilitando un flujo de corriente o cargas electrostáticas que se mueven.

El sensor de este tipo usa una placa de un capacitar y el otro es la masa o tierra, para activar esta tierra referencial es provista por una fuente conectada al sensor y dicha masa; cuando un objeto es detectado la capacitancia activa un oscilador RC que setea a un nuevo estado posibilitando la activación de un actuador.

Las características del objeto ayudan para determinar el tipo de sensor, por ejemplo si queremos sensar agua es fácil que sea detectado por un capacitivo por la polarización molecular entretanto que el aceite es un elemento no polarizado y será

dificil

de

detectar

mediante

este

tipo

de

sensore

50

f. El sensor de fibra optica Este sensor puede instalarse en espaciOs sumamente restringidos y riesgosos, puede detectar objetos muy pequeños, es disponible para uso en grandes temperaturas, se cuenta con gran variedad de opciones especiales y accesorios. Se instala con un amplificador que posibilita sensar hasta marcas de líneas finas sea a través del objeto, en forma difusa, en ángulo recto, con sondas de prueba o montaje directo.

E. SENSORES DE ESFUERZOS Y DE PAR a. Galgas extensiométricas para sensar esfuerzos

Son dispositivos (Strain gages) que se utilizan en la industria para medir con precisión

grandes

fuerzas,

especialmente

grandes

pesos.

Una

galga

extensiométrica básicamente es un hilo de resistencia que está firmemente adherido a una superficie de un objeto fuerte que recibe una presión. Cuando es aplicada una fuerza al objeto, ésta se deforma ligeramente sea por compresión o por tracción, el hilo que está adherido también se deforma ligeramente modificando su resistencia, la cual es detectada y relacionada al valor de la fuerza.

Resistencia conductora

Linea de la aplicación d la fuerza

Base o soporte, papel de soport Objeto a que se adhiere la galga para medir el esfuerzo.

51

La resistencia del hilo que forma la galga depende de la resistividad, la longitud y de su sección, luego la longitud final de la resistencia depende de la longitud del objeto y esta a su vez depende de la fuerza aplicada. Midiendo con precisión el cambio de la resistencia podemos medir la fuerza. Se usa como transductor principal en las balanzas de grandes pesos, o en sistemas para detectar deformaciones en diferentes materiales sean éstos de ensayo o de trabajo.

R=pL A

b. Sensores piezoeléctricos

Cuando un material piezoeléctrico se estira o comprime genera cargas eléctricas; una de sus caras se carga en forma positiva y la cara opuesta se carga en forma negativa. En consecuencia, se produce una tensión. Los materiales piezoeléctricos son cristales iónicos que al estirarlos o comprimirlos originan un desplazamiento neto de la carga. Piezo-Kristall

+

Düse

F. SENSORES DE VELOCIDAD ANGULAR a. Tacogeneradores

Un tacómetro es un dispositivo para medir la velocidad angular de rotación de un eje. Las unidades más comunes son revoluciones por minuto (rpm) y radianes por

52

segundo. Los tacómetros en la industria se basan en uno de los dos métodos siguientes: La velocidad está representada por la magnitud de un voltaje generado La velocidad angular está representada por la frecuencia de un voltaje generado. El Tacómetro generador DC es un puro y simple generador DC. El voltaje de salida es generado

en un devanado de armadura convencional dentro de un campo, con un

conmutador y escobillas. La ecuación que da el voltaje generado en un generador OC es:

V a = KB (rpm ) Donde: VG: es el voltaje generado, K: constante de proporcionalidad que depende de los detalles de la construcción (longitud y diámetro del rotor, etc.)

B: la fuerza del campo magnético y rpm la velocidad angular.

Es posible aplicar el tacogenerador a un eJe, medir la tensión y calibrar en términos de rpm, teniendo otra característica: puede indicar la dirección de rotación conforme a la polaridad del voltímetro. El Tacómetro AC de campo rotatorio es un puro y simple alternador de campo rotatorio. El campo es creado por imanes montados en el rotor, al girar induce un voltaje AC en los devanados de salida localizados· en el estator; su ecuación es:

f= P(rpm) 120 Donde: f: es la frecuencia en Hertz P: el número de polos magnéticos en el rotor y rpm es la velocidad rotacional. Puede verse que la frecuencia de salida es una medida exacta de la velocidad angular del eje.

53

El Tacómetro de captador fotoeléctrico es un troceador de haz luminoso. Un disco rotatorio se coloca entre la fuente luminosa y la celda fotovoltaica; parte del disco deja pasar el haz luminoso y otra parte lo bloquea. Por tanto la celda es activada y desactivada constantemente a una frecuencia que depende de la velocidad angular del disco. Al conectar el eje del disco con el eje que se quiere medir la velocidad, sería generado una onda de voltaje por la fotocelda, la frecuencia de la forma de onda será entonces una medida de la velocidad angular del disco y por ende del eje medido. code disk

shaft phototransistor photodetectors

1 or more l.ED photoemitters ~-

V:RR: --digital output signals

En general los tacómetros de frecuencia no están sujetos a perturbaciones por carga o temperatura o vibración del eje medido además que se prestan para la detección y medida digital permitiendo observar en un display de lectura amigable y no escalas, sin embargo para aplicaciones con realimentación se prefieren los tacómetros de magnitud. El Generador de impulsos (que es un transductor digital de velocidad) basado en la detección de frecuencia

de generadores de impulsos a base d

captadores ópticos o inductivos, de forma similar al encoder incremental.

L~

velocidad es directamente proporcional a la frecuencia de la señal obtenida de acuerdo a:

f=n.% 0 Donde F: frecuencia en Hz. n: velocidad en r.p.m. y N: número de impulsos por revolución del generador.

54

La robustez, la buena adaptación a sistemas de control digital y la buena relación costo/precisión de estos sensores hacen que se utilice en muchas aplicaciones, inclusive reemplazando a los generadores tacométricos. G. SENSORES DE HUMEDAD a. Higrómetros

El principio es medir el contenido de humedad en el medio ambiente o la humedad en un lugar específico. Para ello se usan los Higrómetros resistivos que es un elemento cuya resistencia cambia con los cambios en la humedad relativa del aire en contacto con el elemento. (HR es la relación del vapor de agua, humedad, presente en el aire con la máxima cantidad de vapor de agua que posiblemente podría contener el agua). Forma plástica

Conjunto completamente cubierto con solución Li-CI

Los higrómetros resistivos están formados por dos electrodos de metal laminado sobre una forma plástica. Una solución de cloruro de litio es utilizada para cubrir completamente el dispositivo. A medida que la humedad del aire circundante crece el compuesto absorbe vapor de agua del aire, haciendo que su resistencia disminuya y como está en contacto estrecho con los electrodos de metal, también decrece la resistencia entre los terminales, pudiendo relacionarse con la humedad relativa.

55

Detector de humedad de plantas

En los jardines o lugares similares

se

usan

ll

detectores de humedad.

+ _....___9V

Una aplicación práctica del control de humedad se

Puntas de ¡>rueba

L2

tiene en este circuito que permite

monitorear

la

humedad de la tierra de un jardín, el LED indica que puede accionar cualquier sistema de control para abrir o cerrar válvulas de agua según sea el caso. Las puntas de prueba van en la tierra y actúan en función de la resistividad de ella, por otro lado Rl ayuda a predeterminar cuanta humedad (resistividad) debe existir en la puntas para que active el LED respectivo. Fig 37. Detector de humedad de plantas (Elaboración propia}

h. SICRÓMETROS

La

Humedad

Relativa

se

mide

con

los

Sicrómetros que tiene dos transductores de T0 , uno que está localizado en el medio ambiente (bulbo seco) y otro que está circundado por un material fibroso saturado con agua pura (bulbo húmedo), el aire del ambiente es forzado a fluir del bulbo seco al húmedo mediante un ventilador. Cuanto mayor sea en rango de evaporación del agua

mayor

es el efecto de enfriamiento sobre el bulbo húmedo y más baja lectura de P. La diferencia de temperaturas es por consiguiente una indicación de la humedad

Bulbo seco Bulbo húmedo

relativa del medio.

56

H. SENSORES DE FLUJO

El flujo indica el movimiento de un fluido. La diversidad de los materiales hace necesario una selección del tipo de transductor a utilizar. •

Un grupo introduce la obstrucción y utiliza energía del flujo para poder medir la presión diferencial mediante sensores del tipo orificio, venturi, tubos de pitot, turbinas y paletas, rotámetros.

•

Otro grupo que son los transductores no intrusivos que incluyen las técnicas electromagnéticas y de ultrasonido.

La adquisición del dato que se transmitirá al sistema de control es muchas veces indirecta por el que se procura utilizar un solo transductor para evitar esa doble o triple transducción que distorsiona la señal.

a. Placa orificio

Es el más simple de los medidores de presión diferencial. Se coloca una placa con un orificio en la línea de fluido. La caída de presión a través de la placa es medida con un transductor de presión diferencial; por Bemoulli se obtiene la relación entre el flujo y la caída de presión a través del orificio:

P1

P2 _j 1

Flujo Alta presión

u n

1 L_

Baja presión

Q

Kx~P2-P1

Donde: Q: es el flujo; K: constante dada por la geometría del orificio, P2 , Presión del lado de entrada; P 1 : presión del lado de salida. La salida del transductor diferencial de presión es no linear y se debe usar un extractor de raíz cuadrada.

57

h. Venturi

En el Venturi en lugar de una abrupta obstrucción en la línea de fluido, el diámetro del tubo es suavemente disminuido. La relación entre el flujo y la presión diferencial es la misma que la placa orificio. P2 Fl

.

P1

0--.-J

_j

1

--

El MEDIDOR DE NIVEL CONDUCTIVO O RESISTIVO consiste en uno o varios electrodos y un relé eléctrico o electrónico que es excitado cuando el líquido moja dichos electrodos, el líquido debe ser suficientemente conductor pues cuando el líquido moja los electrodos se cierra el circuito eléctrico y circula una corriente segura. El dispositivo tiene un enclavamiento de retardo para evitar perturbaciones como 'olas' del líquido así como el sistema de alarmas predeterminadas.

. >-

El MEDIDOR CAPACITIVO mide la

capacidad

del

Sensor de niVe'l capacitivo .S-46

condensador

formado por el electrodo sumergido en el líquido y las paredes del tanque.

El

circuito

electrónico

alimenta el electrodo a una frecuencia elevada, lo cual disminuye la reactancia capacitiva del conjunto y permite aliviar en parte el recubrimiento del electrodo por el producto.

En los instrumentos basados en SISTEMAS DE ULTRAS ONIDOS

se

emite

un

impulso

ultrasónico a una superficie reflectante y la recepción del eco del mismo en un receptor. El retardo enla captación del eco depende del nivel del tanque.

Los

sensores trabajan a un

frecuencia de 20 KHz, estas ondas atraviesan con cierto amortiguamiento o reflexión el medio ambiente de gases y Vapores y se refleja en la superficie del líquido.

>-

Puede determinarse el nivel también midiendo la DIFERENCIA DE LA TEMPERATURA entre un electrodo sumergido y el otro no sumergido. Analógicamente puede determinarse el nivel de líquidos midiendo la PRESIÓN SOBRE EL FONDO DEL DEPÓSITO que los contiene; la

61

diferencia de presiones entre el fondo y la superficie es directamente proporcional al nivel (h) respecto a dicho fondo y al peso específico (p) del líquido:

El MEDIDOR DE NIVEL USANDO RADAR mide el nivel mediante RF

J. SENSORES DIVERSOS

a.

PHMETRO Rango

b;o a 14,0pH

:resolución

0,1 pH

Calibración·

Manual 2 puntos

~a 50 CC:/95% HRmax

·Almacenaje Bateria/Duradon

9\Í/300 horas.

ID9&110 pHM:eho per cosmesi

Lo 5kincheck1 eun phrretro tascabile con elettrodo adatta arilevare il ph della pelle1 capelli 1 etc. Range di lavoro: 010-1410 pH. ::!0 12. Calibraziore manuale su 2 punti. 000000 5kincheck1 con elettr.HI1413B 000000 HI11413/B Elettrodo pH di ricambio.

b. ANEMOMETRO

l' auemometro amanofornisce'ilna .lettllr~·lmmediata ·della ~l.oc~a istantanea .del vento.l nnavigazi one essa rife rita vento ar111arente quáh~ risulta dalla éon1biJ1azione del \lento relativo, dovllto al· motodellál1ave, con ria del sistema o firmware ROM

Interfaz de unidad de programación

A consola

Interfaz de perifericos

Interfaz de entrdas salidas

A periféricos

~ Entradas

De sensores

Area de EIS

Salidas

Aactudores

c. Memorias

La memoria constituye el "almacén" donde el PLC guarda todo lo necesario para ejecutar la tarea de control, tales como:

Datos de proceso (Señales de planta, entradas y salidas; variables internas de bit y de palabra; datos alfanuméricos y constantes)

Datos de control (Programa o instrucciones de usuarw; configuración propia del PLC)

102

Tipo de Memoria

Sistema de Programación Eléctrica

Sistema de borrado

Ante un "apagón"

Eléctrico

Se pierde la información

ROM Memoria solo lectura

Durante el proceso de fabricación

Es imposible el borrado

Se mantiene

PROM Memoria programable

Eléctrica

Es imposible el borrado

Se mantiene

EPROM Memoria modificable

Eléctrica

Por rayos Ultra Violeta

Se mantiene

EEPROM Memoria modificable

Eléctrica

Eléctrico

Se mantiene

RAM Memoria lectura escritura

Memoria de usuario, trabaja en RAM y algunas veces en EPROM Memoria de tabla de datos, trabaja en ROM, la imagen de E/S, contadores, temporizadores, etc. Memoria y programa del sistema, trabaja en RAM y en algunos PLC se usa el EPROM. Memoria copia para grabación y archivo, las EPROM y las EEPROM.

2.7.2. Características generales de los PLCs El PLC es un equipo electrónico de control con un cableado interno (Hardware) independiente del proceso a controlar y que se adapta a dicho proceso mediante un programa específico (Software) que contiene la secuencia de operaciones a realizar. Esta secuencia se define sobre señales de entrada y salida al proceso, cableadas directamente de los bornes de conexión del PLC.

Las señales de entrada pueden proceder de elementos análogos tales como: Sensores de temperatura; sensores de presión, sensores de flujo, dispositivos transductores diversos con tensión o corriente continua. Las señales de entrada también pueden proceder de elementos digitales, tales como: Interruptores de posición, detectores de proximidad, sensores digitales, etc.

103

Las señales de salida son analógicas o digitales de tensión o de corriente que se envían a los elementos actuadores del proceso, tales como: Lamparas, relés y contactares, válvulas, servomotores, etc.

Captadores: Interruptores Fin de carrera

PROCESO

Detectores

MAQUINA

o

Actuadores: Relés Contactares Electroválvulas

Motores

Transductores etc.

etc.

De la red

Sección de

Sección de salidas

entradas Analógicas o Digitales

CPU

Analógicas o Digitales

Posiblidades {

Memoria extraíble, COs

Archivode { programas - - Impresora

'""'"''"'

{

AWLo IL

Conforme a norma lEC 61131-3 Lista de instrucciones Texto estructurado Diagrama de contactos (ladder) Diagrama de funciones o bloques Grafico secuencial de funciones

llo AWL ST LD oKOP FDB SFC o GRAFCET

Consola control: Pulsadores Interruptores

Señalizadores

- Las señales que provienen al PLC pueden ser convertidas de analógicas a digitales, del mismo modo las señales digitales de salida pueden ser convertid a señales analógicas para los actuadores respectivos.

Normalmente, no poseen interfaz hombre-máquina y su programación se realiza utilizando la "Unidad de programación" o terminal de programación independiente, sin embargo actualmente existen PLCs cuya modularidad permite instalar módulos especializados que actúan en algunos casos como IHM.

104

·~--~~,_."·,'~.:.:-~:;-./

"'""'··-·

~-'*-""4:.~?"":.-?·

Moou lar base 26110

Modbus commu nication module

Ex:¡:x:¡nsion module

141f0

- Cuando el PLC es de porte grande puede tener monitor para ver la performance de la máquina y generar reportes al computador de procesos del sistema, esto es también es posible cuando diferentes PLCs están instalados bajo una determinada configuración.

- Pueden ser manipuladas diversas señales incluyendo corriente alternada, corriente directa, señales binarias, pulsos y analógicas, siendo convertidas adecuadamente para el ingreso al PLC, sus salidas van a interfaces que se utilizan según las necesidades de los actuadores.

- Son versátiles y en algunos casos por su modularidad es posible realizar expansiones de entradas y salidas pudiendo instalarse módulos especializados como extensiones para realizar una determinada función.

- Existen PLC compactos que reúnen en una sola unidad, la fuente de poder, la UCP, la memoria y las interfaces I/0. Esta versión representa grandes ventajas en lo que refiere a costos más accesibles, utilización de espacios reducidos, su selección se hace más fácil, responde con alto desempeño en condiciones hostiles del ambiente del trabajo, pueden ser programados mediante paquetes de software desde una PC o compatible.

La capacidad de expansión de los PLCs permiten usarse en redes de transferencia de datos semejante al usado por los micro o minicomputadores,

lOS

estas redes son usadas para coleccionar datos desde cada máquina y generar reportes de estado de producción y performance para su gerenciamiento. Estas redes proveen comunicación entre cada PLC para el control de secuencia y sincronización de la planta.

- Para programar el PLC se conmuta al modo programación y cuando se culmine dicho procedimiento de la programación, el usuario conmuta manualmente al modo ejecución a fin de que el CPU ejecute el programa en forma repetitiva.

- Se pueden introducir retardos dentro de un esquema de control, para que los temporizadores

internos del

PLC

ejecute dichos retardos.

(Se dice

temporizadores, pero realmente se incluye las instrucciones de temporización).

Puede contar eventos, con los eventos representados como cterre de interruptores. (Igual que en los temporizadores, queremos decir instrucciones de conteo).

- Siguen una secuencia lógica para ejecutar el programa de usuario, tal como se indica en el gráfico y se detalla en las figuras siguientes.

106

TRATAMIENTO DE LAS SEÑALES CUANDO FUNCIONA EL PLC

CPU

MEMORIA DE DATOS

MEMORIA DE PROGRAM

Verifica los estados de las señales que provienen del proceso.

IMAGEN DE SALIDAS

•

INTERFAZ DE SALIDAS

CPU, bajo el programa del usuario, realiza cálculos en base ala memoria de entradas yde los temporizadores, contadores ...

... y relés internos; estos datos quedan en la memoria de la imagen de salidas.

IMAGEN DE ENTRADAS INTERFAZ DE ENTRADAS

IMAGEN DE SALIDAS MEMORIA DE DATOS

INTERFAZ DE SALIDAS

CPU

Transfiere las señales ala interfaz de salidas hacia los actuadores del proceso.

IMAGEN DE ENTRADAS INTERFAZ DE ENTRADAS

MEMORIA DE DATOS

MEMORIA DE PROGRAM IMAGEN DE SALIDAS

Fig 50. Tratamiento de las señales cuando funciona el PLC {Elaboración propia)

107

,

CAPITULO 111 CASUISTICA CON GRAFCET 3. Aplicación de los autómatas programables en la automatización 3.1.

El PLC puede siguientes funciones:

desempeñar,

principalmente,

las

• Controlador.- Genera señales de control basada en su programación lógica las

mismas que pueden tener la forma tradicional de la lógica on/off del relé de control, o ser usadas para aplicaciones especiales de control.

• Temporizador.- Temporiza las señales en orden de la necesidad indicada en la

programación según el dispositivo al que se quiere comandar o comunicar.

• Contador.- Genera señales de salida según una cierta secuencia de eventos o

números de pasos en la operación de la máquina.

• Computador.-

Realiza

operacwnes

aritméticas,

booleanas,

funciones

matemáticas complejas en algunos tipos, cálculos de servocontroles. • En algunos casos tiene rutina para control PID Ciertos PLC tienen e

respectivo

Software para controlar procesos

continuos

con control

Proporcional Integrativo Derivativo.

Su reducida dimensión, facilidad de montaje, posibilidad de almacenar programas y rutinas, etc. permite que se cubran necesidades como:

108

./ Espacio reducido ./ Procesos de producción periódicamente cambiantes ./ Procesos secuenciales ./ Maquinaria de procesos complejos y amplios ./ Chequeo de programación centralizada de las partes del proceso ./ Procesos manufactureros Listamos algunos ejemplos de su utilización, de la amplia gama de utilización: Chequeo de programas, Instalaciones de aire acondicionado, calefacción, etc.; Instalaciones de almacenamiento y trasvase de cereales; Instalaciones de cerámica; Instalaciones de frío industrial; Instalaciones de maquinado y retiro de viruta; Instalaciones de plantas depuradoras de residuos; Instalaciones de plantas embotelladoras; Instalaciones de seguridad; Instalaciones de tratamientos térmicos;

Instalaciones eléctricas y de comando; Instalaciones en la industria de automoción; Maquinaria de ensamblaje; Maquinaria en procesos textiles y de confección; Maquinaria en la industria del plástico; Maquinaria en procesos de grava, arena y cemento; Maquinaria industrial del mueble y madera; Maquinas transfer; Máquinas-herramientas complejas; Señalización del estado de procesos, ... y otras muchas aplicaciones.

Asimismo, el PLC puede estar relacionado con otro tipo de controladores y ejecutar multitareas. Por ejemplo con el Control Numérico CNC para máquinas herramientas, donde ambos controles mediante un interfaz de comunicación permite que el CNC controle los ejes principales de la máquina mientras que el PLC realiza la función de supervisión y activa las funciones auxiliares mediante su lógica de control; en casos especiales pueden usar el mismo procesador cuando las actividades no son complejas.

Una aplicación típica es el caso de la torre porta-herramientas de un tomo CNC; la solución conlleva a microswitchs actuadas por levas para establecer la posición de cada herramienta. El giro de la torre es controlado por circuito hidráulico. El conjunto de interruptores puede ser sustituido por un transductor rotativo

(encoder) y la posición pasa a ser determinada por un ángulo a partir de una posición de referencia; ahora la torre es interpretada como un eje auxiliar de la máquina con las siguientes características configuradas: Eje rotativo programable, movimiento siempre por el menor desplazamiento sin necesidad de presentar en el monitor o pantalla del CNC.

109

Cuando se solicite cambio de herramientas en esta torre portaherramientas se desarrollará la siguiente secuencia genérica de eventos:

-+Pasar a subprograma para cambio de herramienta -+desbloquear la torre -+ llamar programa CNC para posicionar torre con el eje -+ definir ángulo de transición de movimiento rápido a lento y del ángulo de bloqueo-+ actuar válvulas para mover en el sentido indicado por el programa CNC-+ esperar que la torre pase del ángulo de transición rápido-lento-+ enviar orden para actuación de válvula para movimiento lento-+ esperar que la torre pase por el ángulo de bloqueo de movimiento -+ testar la tolerancia en la parada del eje-+ terminar la ejecución del subprograma (cambiar la herrmanienta)-+ bloquear

la torre-+

liberar para volver al programa principal de maquinado.

Los programas CNC y del PLC interactúan, intercambian informaciones supervisando el cambio de herramienta. En este caso el subprograma auxiliar es protegido con bloqueo absoluto de la edición y visualización de su contenido pues integra el sistema de control de la máquina.

CNC "-

Interfaz de comunicación

PLC

,..

Programa Para métrico

Programa Lógico

CNC

PLC

Información de la posición de los ejes

Control de los actuadores del movimiento. Supervisión.

J(

... 7 Ejes

MAQUINA

Funciones Auxiliares Supervisión

110

3.2.

Ventajas de los PLC (lógica programada) con respecto a los implementados con relés (lógica cableada)

Existen muchas ventajas, entre ellas podemos citar:

../ Dimensiones reducidas . ../ Facilidad de programación y re-programación sin cambios de cableado ni añadir aparatos . ../ Menor tiempo empleado en la elaboración de proyectos (no es necesario dibujar el esquema de contactos, muchas veces no se requiere simplificar las ecuaciones lógicas, menor lista de materiales eliminando problemas con proveedores, plazos de entrega, etc.) ../ Menor costo de mano de obra en la instalación. ../ Posibilidad de formar parte del sistema computacional de la planta. ../ Posibilidad de gobernar varias máquinas con un solo PLC . ../ Diagnóstico y autodiagnóstico de fallas en las entradas y salidas . ../ Mayor facilidad de mantenimiento al eliminar contactos móviles . ../ Menor tiempo para poner en funcionamiento el proceso pues ya se reduce el cableado . ../ Si la máquina queda fuera de servicio el PLC sigue siendo útil para otra máquina o sistema de producción, entre otras. Inconvenientes del PLC

Obviamente como en todo equipo electrónico, la desventaja será:

../ Requerir mayor dedicación en la selección y configuración por personal especializado para lograr óptima performance, de lo contrario puede no representar una buena inversión. ../ Según las características del PLC el factor económico puede ser un inconveniente.

111

3.3.

Criterios de selección de PLC

Considerando que el PLC es un dispositivo electrónico, debe tenerse sumo cuidado en la instalación y poner a punto dicho dispositivo, en tal sentido es necesario que se respeten las normas y especificaciones para el caso y también la experiencia en el manejo de estos controladores, a continuación se indican los criterios para seleccionar adecuadamente un PLC: ~

Consideraciones físicas y ambientales:

Ubicación del PLC Cerca o lejos de punto a controlarse, dentro de armario metálico, manejo libre de líneas o conectores a utilizarse, distribución de los accesorios de protección, regletas de conexión, canaletas de cableado, fuentes de alimentación, relés. Los elementos disipadores de calor deben situarse en la parte superior y los componentes que generan campos electromagnéticos (transformadores, bobinas de relés y contactares) deben estar lo mas alejado posible del CPU.

- Tipo de gabinete o carcasa A prueba de agua y suciedad; rigidez; tipo de conexiones, etc.

- Fiabilidad del suministro de alimentación Tipo de corriente, pozos de tierra, estabilizadores, UPS. Los cables de CC deben estar agrupados y separados de los cables de CA, así como los cables de potencia deben estar separados con los cables de entrada y salida.

- Facilidad de mantenimiento. Accesos posibles, facilidad de colocar las unidades de programación, etc.

- Temperatura, humedad, vibración La

ro no

deben sobrepasar los 60 grados centígrados o bajar bruscamente a

menos de 5, no debe ser expuesto a los rayos solares o focos calefactores, la humedad relativa debe estar entre 20% y 90%, no debe existir polvo o

112

partículas salinas o gases corrosivos e inflamables, salvo con seguridad intrínseca, ausencia de vibración, golpes, );;>

Dimensionamiento de hardware y software

- Necesidades actuales Analizar los procedimientos de control actuales, optimizarlos, etc.

- Ampliaciones futuras Posibilidad de realizar otras actividades afines o no, mayor volumen de producción, etc.

- Red de Área Local Trabajo en red para mejorar el desempeño del dispositivo.

);;>

Definición de e/s (dimensionamiento)

- Total UO actuales En función de las necesidades actuales se definirán las entradas y las salidas

- Debe cuidarse siempre de usar las interfaces respectivas. Interfaces de entrada y de salida, interfaces de los periféricos

- Mínimo tamaño de PLC Debe considerarse el tamaño del dispositivo adecuado.

- Características para salidas discretas: Salidas con fusibles; protección contra transitorios; aislamiento; corriente máxima de salida; temperatura de operación.

- Módulos aislados para fuentes separadas En caso de sistemas modulares y/o colocación en ambientes tipo gabinetes o consolas cerradas.

113

- Fuente de alimentación De acuerdo al número de slots y los niveles de tensión del fabricante y conforme a estándares.

Redes de conexión

En los primeros autómatas el cableado se hacía a hilo directamente a las horneras de E/S del PLC. En la actualidad existen otras opciones como son los sistemas de precableado, las entradas salidas distribuidas y los buses de campo. Las opciones de que dispone un ingeniero a la hora de plantear la distribución de cableado en una instalación industrial son:

• Cableado clásico.- Los captadores son cableados hilo a hilo a las entradas digitales del PLC con conexión por hornera de tomillos.

• Cableado mediante bases de precableado.-Los módulos disponen de una serie de conectores donde se enchufan unos cables de conexión que en el otro extremo se conectan a unas bases de precableado a tomillo donde se pueden conectar los cables de los captadores y actuadores.

• Entradas salidas distribuidas.-Cuando existen grandes distancias entre la situación de los captadores y actuadores y el armario, la solución que se adopta son las E/S distribuidas, El PLC mediante un módulo de comunicaciones se comunica con los módulos E/S que se instalan junto a las máquinas (Ej. De este tipo de PLCs es el Nano-bus de Telemecanique).

• Autómatas de multirack.- Loa autómatas Premium pueden expandirse hasta un total de 16 racks que se comunican mediante el bus X. La longitud de este bus puede ser hasta de 250m (con módulos de extensión remota) permitiendo 1 distribución de los racks por la instalación automatizada.

• Buses de campo.- Cuando el número de cables aumenta se complica el cableado, además que se pueden inducir ruidos que pueden inducir a fallas, ante ello aparecen las opciones de BUSES de CAMPO. Mediante un solo cable de comunicación serie el PLC se conecta a los captadores y accionadores. Pero se comunican solo con los captadores "todo o nada" y analógicos, sino también con los denominados genéricamente dispositivos inteligentes que pueden ser

114

variadores de velocidad, controladores de robot, arrancadores, reguladores PID, terminales de visualización, otros API, computadores industriales y sistemas de programación y configuración. Por lo tanto en el bus se deben transmitir dos tipos de datos: Datos de proceso o de entrada/salida, Parámetros o mensajes.

Los principales buses de campo son: PROFIBUS (respaldado por Siemens) INTERBUS (Creado por Phoenix-Contac). FIPIO (respaldado por Telemecanique) AS-i (Actuador Sensor Interface, respaldado por un consorciO de varias

empresas).

~

Dimensionamiento y selección de memoria

Total I/0 Complejidad del programa Estimación de memoria: # I/0; número de instrucciones Tipo de Memoria: Volátil, no volátil, ambos.

~

Memorias internas a tomarse en cuenta de las especificaciones técnicas

E/S Contadores Timers Relés internos, etc. Señales de estado, etc. ~

Periféricos

Dispositivos de programación Impresora, lectoras, grabadoras, alarmas, etc. EQUIVALENCIA ENTRE SISTEMAS

Antes de indicar el respectivo conexionado y la programación de los PLC se indican en los cuadros adjuntos las equivalencias entre las nomenclaturas de un

115

sistema y otro. Observe detenidamente los cuadros a fin de obtener una idea de dichas equivalencias. SIMBOLOS UTILIZADOS EN ESQUEMA CON AUTOMATA PROGRAMABLE Y EQUIVALENCIAS

~

Nemónicos

y (Serie)

ANO

n

o (Paralelo)

OR

Complementaria

NOT

Exclusiva

XOR

Boole

+ -

a

0

DIN-40713-6 (relés)

NEMA (Contactos)

--------

---1Hf--

-e~ ____..-t:__

Símbolos lógicos

Operadores lógicos

=0- =E]~~ =D- =Et----Jf--

e=)- ~~

-{>o-

~

D- ~

EQUIVALENCIA ENTRE SIMBOLOS DE LOGICA CABLEADA YLOS DE PROGRAMADA Logica cableada

Autómatas diagramss de contactos

~ (

~~ E-~ ~( Ef

--11---

Jf-

K1A

~1fl:2

--{)

K1A

~1fl:2

K1T

~1fl:2

-o

K1Z

~J

fl:2

K1C ~1 fl:2

Designación Contactos en general De entrada al autómata De relés de salida, relés termicos De relés auxiliares o especiales De temporizadores, contadores, registros De pulsadores etc. Bobinas: Bobinas de relés en general, de salida, auxiliares, con temporizadores, etc.

Observaciones El reconocimiento de la pertenencia del contacto se realiza ' or el número que lo acompaña como por su designación: Solo núm.: ver núms. asignados a relés y entradas Temporizadores: designación del mismo y número Contadores: idem Registros de desplazamiento: idem

los tres símbolos de la columna de diagramas de contacto se utilizan indistintamente como equivalentes a cualquiera de las bobinas de los relés.

--0-1

-o=8 ---1t--

clock~

=G

1

4

Relés especiales: Tales como generadores de impulsos, osciladores, etc.

1'-

Contadores: BCD, UP/DOWN, etc.

S=Set =actuación R=Reset =puesta a cero

Registro de desplazamiento: De cualquier tipo.

Clock =reloj =impulsos o secuencia de impulsos

\...

Otras funciones: Comparadores, biestables, etc.

116

)

REPRESENTACIONES SEMEJANTES

X4~ (X4X5)

XS

X3

----l)o...:.X:..::.3_ _ _ _ _ __j

Diagrama con compuertas lógicas

Y1

Esquema eléctrico

Y1 = [(X1.X2)+ (X4.X5)+ Y1)X3

Y1

Ecuación booleana Diagrama de contactos Ladder LD o KOP X1

STR NOTX1 ANDX2 STR NOTX4 ANDX5 ORSTR ORY1 ANO NOTX3 OUTY1

X2

Y1

X4

xs Y1------'

X3-------------_j

Diagrama de funciones FDB

Lista de instrucciones IL o AWL

X1.X2=1

NO

SI

X3=1

NO

SI

Hacer Y1=0

Gráfico Secuencial de funciones SFC o Grafcet

Hacer Y1=1

Organigrama

117

3.4.

Sistemas de mando. Norma lEC 61131. Programación del PLC en AWL y FBD.

3.4.1. Conexionado de entradas y salidas

Entradas •

Analógicas, cuya señal es variable en el tiempo y que necesariamente han de acoplarse al mismo tipo de entradas.

•

Digitales, en donde la señal responde a: Contacto abierto "O" (nada) Contacto cerrado "1" (todo)

Cuando el contacto está cerrado sucede que la batería alimentará al elemento interno lo que desencadena una señal hacia el circuito de control de entrada del PLC. Si el contacto está abierto no ocasiona ningún efecto; en todo caso el tipo de

señal del captador debe ser igual al tipo de entrada, si no fuera así DEBE INSTALARSE EN LA ENTRADA ANALÓGICO/DIGITAL PARA SU CONVERSIÓN, pues será la única forma de que el procesador entienda dicha señal.

Salidas

50~51

&52

A1

118

Debe verificarse el tipo de captador (activo o inactivo), esto es con tensión o sin tensión propia. Captadores libres de tensión: pulsadores, interruptores, finales de carrera, contactos de relés, etc Captadores con tensión: Detectores de proximidad, de nivel, células fotoeléctricas, etc. En este caso verificar que su tensión de trabajo coincida

con la tensión de entrada al autómata. Cuando el requerimiento de intensidad sea mayor a dicha fuente interna es necesario colocar en paralelo a fin de suplir dicha carencia.

Salidas Las cargas o actuadores se conectan a las salidas que pueden ser:

•

Salidas a relés (c.a. o c.c.) Este tipo de salida suele utilizarse cuando el consumo tiene cierto valor (del orden de amperios) y donde las conmutaciones no son demasiado rápidos. Son empleados en cargas con contactares, electroválvulas, etc.

•

Salidas a triacs (c.a. o c.c.) Se usa cuando las conmutaciones son más rápidas, la intensidad de corriente es similar al del relé.

•

Salidas a transistores (c.c.) Cuando se usa c.c. y la corriente es pequeña.

Se debe tener en cuenta la tensión para los actuadores que pueden ser distintas para cada grupo y debe estar en el rango que indique el fabricante. La corriente debe ser sumada y esta no debe sobrepasar la intensidad máxima que nos indique sus características de placa.

Para poner en funcionamiento el PLC seguiremos los pasos indicados en ef flujograma de la figura, luego de tener delante de nosotros el cuadro de características o especificaciones del PLC con el vamos a trabajar:

119

Inicio

Para

iniciar

la

programación

deberemos

considerar que es necesario familiarizarse con los modos y funciones específicas mediante el manual de instrucciones, teniendo en cuenta que de un autómata a otro aún de la misma marca

puede

haber

versiOnes,

tanto

del

hardware como del software.

Como se sabe, la ventaja de los autómatas sobre lo cableado es que se puede introducir, borrar Fin

y modificar los programas, así como grabarlos.

Esta posibilidad debe ser aprovechada para grabar los archivos en cualquiera de sus modalidades, del mismo modo realizar un hard copy mediante la impresora para su posterior utilización, modificación, actualización, etc. Obviamente el sistema magnético es importante si se quiere volver a poner en funcionamiento un programa ya utilizado con anterioridad e incluso para realizar alguna modificación sobre él.

Sin embargo antes de ejecutar el programa es necesario realizar las conexiones de los elementos primarios o sensores captadores así como las conexiones de los actuadores mediante las salidas del PLC. La eficaz puesta en funcionamiento depende de un adecuado conexionado que evitará averías y racional uso de las entradas y salidas del autómata.

3.4.2. Programación de un PLC Los PLC pueden ser programados para una aplicación o máquina específica que quiera controlarse ya sea trabajando en forma independiente o como parte de un sistema modular. La programación puede realizarse mediante diversos equipos

120

denominados "maleta o terminal de programación". El terminal de programación está diseñado para trabajar en ambientes industriales y consiste en pequeños teclados o paneles de control que tienen, básicamente, teclas alfanuméricas, teclas de función, pantalla de visualización (normalmente de pocas líneas), salida para el PLC, salida para una impresora, salida para una casetera o disk drive para archivar programas en audio-cassetts o floppy disks. Por otro lado, existen paquetes de software que posibilitan la programación de un PLC mediante una PC IBM o compatible, sin embargo si la configuración no es adecuada pueden aparecer dificultades en el desempeño de la PC por las exigencias de una planta industrial.

Es común la programación del PLC mediante una técnica de programación simbólica que simula el circuito eléctrico de relés, aquí un diagrama de este tipo es convertido, previo sean, en un diagrama para el PLC codificando la apertura y cierre de los contactos, activación de los temporizadores, nudos o ramales del circuito, etc.; estos circuitos pueden ser fácilmente modificados totalmente o por partes para reprogramar el PLC.

Las funciones principales de las unidades de programación son:

a- Programación

./ Introducción de instrucciones ./ Búsqueda de instrucciones o posiciones de memoria ./ Modificación del programa: Borrado; inserción; modificación ./ Detección de errores de sintaxis o formato ./ Visualización del programa o parte de él contenido en la memoria del usuario ./ Forzamiento del estado de marcas, registros, contadores, temporizadores, etc.

b- Grabación de programas

./ En cinta

121

./ En chip de memoria EPROM o EEPROM ./ En papel mediante impresora ./ En CDs o memoria extraíbles

e- Visualización y verificación dinámica del programa

./ Del programa o parte del mismo ./ De entradas y salidas ./ De temporizadores, contadores, registros, etc.

d- Modos de servicio

./ STOP (off-line), o salidas en reposo ./ RUN (on-line), o ejecutando el programa ./ Otros modos intermedios como monitor,etc.

Las unidades pueden ser del tipo calculadora, consola o trabajar con la computadora personal.

3.4.3. LA NORMA lEC 61131-3 La norma lEC 61131-3 estandariza la programación del PLC ante el incremento de la complejidad de los procesos a controlarse mediante los autómatas programables y la diversidad de .lenguajes que se utilizan para cada una de ellas. Si bien es cierto que mediante un programa puede prepararse a varios PLCs es necesario que se estandarice los conceptos y procedimientos.

lEC 61131-3 (Lenguajes de programación) es la tercera parte de la familia lEC 61131, la cual consiste de:

1.- Vista general

2.- Hardware 3.- Lenguajes de programación 4.- Directrices al usuario 5.- Comunicación

122

La parte 3 dedicada a los lenguajes engloba, en más de 200 páginas de texto y 60 tablas, la especificación de la sintaxis y semántica de una suite unificada del lenguaje de programación. Dentro de esta norma son definidos cinco lenguajes de programación, a saber:

o LISTA DE INSTRUCCIONES o

TEXTO ESTRUCTURADO

o DIAGRAMA DE CONTACTOS o

DIAGRAMA DE FUNCIONES

o

GRAFICO SECUENCIAL DE FUNCIONES, SFC O GRAFCET

Los lenguajes mencionados describen un mismo programa y la selección a ser usado depende de la preparación del programador, el problema a resolver, el nivel de descripción del problema, la estructura del sistema de control y la interfaz con otro personal o con otros departamentos.

>-

Lista de instrucciones aL o A WL)

Su denominación en Ingles es Instruction List, IL en el Alemán se conoce como

Anweisungsliste, A WL. Es un lenguaje textual de bajo nivel, que se asemeja al lenguaje ensamblador y que permite almacenar un valor en una línea. Este lenguaje esa adecuado para pequeñas aplicaciones y para optimizar partes de una aplicación. Ejemplo: LO ANDN ST

>-

A B C

Texto estructurado (structured texto ST)

En Ingles es Structured Text, ST en Alemán se conoce como Strukturierter Text,

ST Es un lenguaje de alto nivel estructurado por bloques que posee una sintaxis parecida al Pascal y C. Este lenguaje puede ser usado para realizar rápidamente

123

sentencias complejas que manejen variables con un amplio rango de diferentes tipos de datos, incluyendo valores análogos o digitales. También se especifica tipos de datos para el manejo de horas, fechas y temporizaciones, algo importante en procesos industriales.

El lenguaje posee soporte para bucles iterantes corno REPEAT UNTIL, ejecuciones condicionales empleando sentencias IF-THEN-ELSE y funciones corno SQRT() y SIN()

Ejemplo: C:=A ANO NOT 8

~

Diagrama de contactos (Ladder diagram LD o KOP)

Conocido también corno diagrama de escalera, en Ingles corno Ladder Diagram, LD y en Alemán corno Kontaktplan, KOP.

Es un lenguaje que utiliza un juego estandarizado de símbolos de programación y que inicialmente se basó en una representación gráfica de la lógica de escalera por

.

relevadores. En el estándar lEC los símbolos han sido racionalizados, reduciéndose el número de ellos.

Ejemplo:

s

e

Jft---------t()

~

Diagrama de (unciones (FBD)

En Ingles es Function Block Diagram, FDB en Alemán se conoce corno Funktionsbausteinsprache, FBS.

Es un lenguaje gráfico que permite programar elementos que aparecen corno bloques para ser cableados entre si de forma análoga al esquema de un circuito.

124

FBD es adecuado para muchas aplicaciones que involucren el flujo de información o datos entre componentes de control. Permite interrelacionar con otros dispositivos similares tales como las compuertas lógicas.

Ejemplo: ~

:=EJ---e

Gra(ico secuencial de (unciones (GRAFCET o SFC)

El Grafico secuencial de funciones se denomina en inglés como Sequential Function Chart, SFC y en alemán como Ablaufsprache, AS Es un lenguaje gráfico que proporciona una representación en forma de diagramas de las secuencias del programa. Soporta selecciones alternativas de secuencia y secuencias paralelas. Los elementos básicos son etapas y transiciones. Las etapas consisten de piezas de programa que son inhibidas hasta que una condición especificada por las transiciones es conocida. Como consecuencia de que las

Step 1

FILL

aplicaciones industriales funcionan Transition 1

en forma de pasos o etapas, el SFC es la forma lógica de especificar y

Step 2

programar el más alto nivel de un

Empty Transition 2

programa para PLC. Step 2

Ejemplo:

Estas técnicas, como todas, permiten la elaboración y depuración del programa así como la detección de posibles

fallas en los sensores y actuadores o

autodiagnosticar su funcionamiento tanto en hardware o software.

125

3.4.4. Instrucciones y programas ~

Asignar direcciones de entrada y de salida

El usuario debe especificar la dirección completa en los archivos de imágenes de E/S a fin de identificar un bit individual en particular de la memoria. Para especificar una dirección se requieren dos partes: La dirección de palabra y el número de bit en la palabra; una dirección de palabra de entrada o salida tiene tres dígitos octales; el número de bit de E/S tiene dos dígitos octales. Como ejemplo, a continuación se visualiza la tabla de memoria para un PLC 5/12 de Allen-Bradley.

Rango de direcciones que pueden continuar a Secciones de la memoria del procesador los caracteres iniciales Archivo de imágenes de salida. Carácter inicial-O: Archivo de imágenes de entrada. Carácter inicial-!: Estado del procesador momento a momento. Carácter inicial- S:

000100 037/17

Números octales

o

Números decimales

Memoria de datos variables

o

Subsección (o archivo) de bit binario aislado. Caracteres iniciales - 83/

999

Subsección (o archivo) del temporizador. Caracteres iniciales - T4:

999

o o

Subsección del contador. Caracteres iniciales - C5:

999

Subsección de valores enteros. Caracteres iniciales- N7:

999

Subsección de valores de punto flotante. Caracteres iniciales - FB:

999

o o

í

Números decimales Números decimales Números decimales Números decimales Números decimales

N° de ranura (O hasta 7)

l [iN"'"""''"

Números octales

000100 037/17

31

Entrada (1) o salida (O) N° de bastidor (00 a 03)

x:

1701 (OO'

XX X/ X X

Ejemplos: Salida Bastidor 01

í

RanuraO

l[ [""'""'" 0: o1 o/1 7 Entrada Bastidor02

í

Ranura6

l[[""'"""' 1: o2 6/1 4

TABLA DE MEMORIA PARA PLC 5/12 DE ALLEN-BRADLEY

Este direccionamiento se puede visualizar como la asignación en una tabla similar a la siguiente:

126

,-~ DO Terminal de Ranura

BASTIDOR BASTIDOR

........

03

01

02

03

04

os

06

07

00 01 02 03 04

00 01 02 03 04

os

00 01 02 03 04

os

00 01 02 03 04

00 01 02 03 04

00 01 02 03 04

os

00 01 02 03 04

os

06 07 10

06 07 10

06 07 10

06 07 10

06 07 10

06 07 10

06 07 10

os Ranura es un módulo de 16 terminales.

DO

Ranura

os

os

11

11

11

11

11

11

11

12

12

12

12

12

12

12

13

13

13

13

13

13

13

14 1S 16 17

14 1S 16 17

14 1S 16 17

14 1S 16 17

14 1S 16 17

14 1S 16 17

14 1S 16 17

Dicho de otro modo, los archivos contienen la información de estado asociada con las entradas y salidas externas y otras instrucciones que se usan en los archivos de programa escalera principal y de subrutina y como se indica en la tabla de memorias; los tipos de archivos, para la familia SLC de Allen-Bradley, son:

SALIDA (Archivo O) Almacena el estado de los terminales de salida para el controlador. ENTRADA (Archivo 1) Almacena el estado de los terminales de entrada para el controlador. ESTADO (Archivo 2) Almacena la información de operación del controlador y es útil para la localización y corrección de fallos y la operación del programa. BIT (Archivo 3) Se usa para el almacenamiento de la lógica del relé interno. TEMPORIZADOR (Archivo 4)

Almacena los valores acumulados y

predefinidos del temporizador y bits de estado. CONTADOR (Archivo 5) Almacena los valores acumulados y predefinidos del temporizador y bits de estado.

127

CONTROL (Archivo 6) Almacena la longitud, posición del puntero y bits de

estado para instrucciones específicas tales como registro de desplazamiento y secuenciadores. ENTEROS (Archivo 7) Se usa para almacenar valores numéricos o

información de bits.

En conclusión, se puede tabular como sigue: TIPO DE ARCHIVO

IDENTIFICADOR N° ARCHIVO

o

o

Entrada

1

1

Estado

S

2

Salida

Bit

B

3

Temporizador

T

4

Contador

e

5

Control

R

6

Enteros

N

7

Los delimitadores usados incluyen el signo de dos puntos (:) el signo diagonal (/) y el punto(.) Como por ejemplo: I1 :0/4

00:0/2

T4:3/DN

etc. Para el caso

de los temporizadores se deberán especificar la dirección, la base de tiempo, el tiempo preseleccionado y el acumulado.

Cuando se ejecuta el programa se "barre" con todas las instrucciones y se distinguen los siguientes modos de estructuras de programación:

• Ejecución cíclica lineal, cuando el barrido se realiza línea por línea, sin alterar el orden. •

Ejecución con salto condicional, cuando el programa da salto a otra línea preestablecida.

• Ejecución con salto a subrutinas, cuando saltan a una secuencia o rutina que siempre se repite y culminado dicha rutina vuelven a la línea siguiente para seguir corriendo el programa.

128

•

Ejecución con programas paralelos, cuando se ejecuta el programa controlando varios procesos

•

totalmente independientes.

);>

Ingreso del programa

El procesador debe pasarse al modo programación. Estando en este modo debe verificarse el software con el que se está trabajando ya que según ello se tendrá menor o mayor facilidad para operar según sea: el caso para un programa conforme a las normas lEC 61131-3 normalmente el especialista en electricidad, preferirá trabajar con el KOP o ladder por la similitud de sus trabajos mediante el diagrama de contactos.

En todo caso debe visualizar las teclas de funciones que insertan los contactos normalmente cerrados, normalmente abiertos, las salidas, las bifurcaciones paralelas, las instrucciones de temporización, conteo u otro; según sea el caso el programa podrá estar solicitando las direcciones que inicialmente se asignaron a las entradas y salidas para que vaya verificando la lógica con que se está trabajando; si encontrase una acción ilógica no ingresará el dato y puede aparecer un mensaje sugiriendo que debe hacer o si la interfaz hombre máquina es muy buena, aparecerán todas las posibilidades para que seleccione el usuario. A continuación se insertará un nuevo escalón para ir insertando cada uno de los componentes de dicho escalón. );>

Edición del programa

Aun cuando se estuvo verificando cada escalón, es probable que cuando se ejecute el programa aparezcan errores conceptuales o quizá errores tipográficos, en ese caso debemos pasar al modo edición del programa y a medida que se vaya corrigiendo los errores se estará indicando cuántos de ellos fueron corregidos e indicarán los casos que aún faltan corregirse. A medida que se adquiera práctica

129

en el manejo de la programación y en concordancia con los manuales del equipo se estarán culminando con mayor rapidez.

);>

Prueba del programa

Los editores de programas siempre consideran que es necesario verificar que el programa realmente está libre de errores y puede ejecutarse sin problemas. Por ello cuentan con un modo de Prueba de Programa o en otros se denominan simulación de tal modo que el programa se ejecute como si estuviese trabajando industrialmente, en este test pueden aparecen aún problemas dentro del programa, sin embargo los problemas que con mayor frecuencia aparecen son los relacionado con los periféricos que deben configurarse adecuadamente para un interfaceamiento pleno.

Cuando se ha culminado satisfactoriamente con la prueba se conmutará el procesador al modo EJECUCIÓN o RUN.

En la actualidad existe una gran diversidad de programas y soluciones informáticas que permiten desarrollar fácilmente programas y secuencias para los PLC considerando que es uno de los elementos principales en el sistema de automatización, existe tal diversidad de software que en la red INTERNET puede encontrarse variedad, siendo algunos de características de demostración así como otros en calidad de prueba. Los hay exclusivamente para la familia de una marca así como compatibles con otras marcas y últimamente están adecuados a la norma lEC 61131 de tal modo que puede intercambiarse información de una familia de marcas a otras.

A continuación y solo a modo de ejemplos se pueden visualizar un pantallazo de los softwares que están siendo utilizados en la FIEE de la UNAC.

130

EJEMPLO DE LAS PANTALLAS DE SOFTWARE PARA PROGRAMARPLC

Al' %11.0 -AT'li064.tl

: SOOL:;, fP.I.SE;

1\T%064.1

;!lOOL ;= FPLSE;

A'f%06H

:éOoL:.-fA!JiE;

Oft:lé~~l!ktr

1'1m!i~ct TíinP.>IR{t~tt.

,.,m~•G.vM, ThM$o;ll> I:!;Rot .

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l.EJ oo,~,., L~:~ t;.em~~

131

3.4.5. Desarrollando el SFC del estándar de programación - lEC 61131-3 El Graphe de Comande Etapa-Transition o GRAfico Funcional de Control de Etapas y Transiciones - GRAFCET

A nivel de estándar es el grafico secuencial de funciones (SFC) es un lenguaje grafico que proporciona una representación en forma de diagrama de las secuencia y secuencias paralelas. Los elementos básicos son etapas y transiciones. Las

etapas consisten de partes de programa que son inhibidas hasta que se da una condición especificada por las transiciones.

Posición_A

~

Espera 2s

......

-- -----------..

(- Transiciones -..) .....________________ _.. .... --'..

Etapa inicial Estado de reposo Condiciones iniciales Disponibilidad marcha Condiciones de seguridad

Fig 51. GRAFCET: Etapas y transiciones (Adaptado de: Desarrollo de Sistema Secuenciales, Rodríguez Mata)

132

Graficos Funcionales Secuenciales (SFC)

___-- Mensaje de acción ETAPA INICIAL

Accion

_A-----

Mensaje de receptividad

Reenvío-----------------------ETAPAn

ETAPA 1 Transiciones ETAPA i

ETAPA n

Accion

....-.,...

---------- Reenvío

ETAPA 1 _..-------

ELEMENTOS GRAFICOS DEL GRAFCET Adaotado de Automatas Proaramables. Balcells Joseo

133

Etapa condicionada Inicio

Inicio asociado, nivel1

Etapa asociado, nivel 2

h

A+

Etapa inicio

AccionA

+-- Transicion

Ejemplo: Nivel 1

•

~r-

Estado de reposo

'--r--

- r-

Nivel 2

• ~

-

--

SA

Motor esta funcionando

1

-

Pulsador de parada

--

SP

Pulsador de arranque

A

r--~

1 r-

8

'-----

--

COMANDO DE UN MOTOR ELECTRICO Fig 52. Comando de un motor eléctrico (Elaboración propio)

3.4.6. Reglas fundamentales para programar con el GRAFCET a.

Regla l. El diagrama se dibuja con una sucesión alternada de etapas y transiciones. No puede haber dos etapas seguidas, ni dos transiciones seguidas.

Incorrecto

Correcto

134

b.

Regla 2.

Al superar

una transición y debe hacerse dos accwnes

simultaneas, debe utilizarse una etapa con dos acciones sucesivas. No puede haber dos etapas seguidas ni dos transiciones seguidas.

4H ~C'0"

1

~

Correcto

Incorrecto

c.

Regla 3. La primera transición se podrá validar si la etapa anterior esta activa y además cumple lo establecido en la transición. En este momento deja de estar activa la etapa anterior y le toma el relevo la etapa siguiente. Para cada etapa se repite esta regla.

d.

REGLA 4. Las etapas 2 y 3 son etapas de entrada a la transición. Para validar la transición, deben estar activas las dos etapas. Para pasar a la etapa 4 la transición tiene que estar validada y se debe cumplir la receptividad asociada tl.

e.

REGLA 5. Un GRAFCET será de secuencia única, cuando en el diagrama solo hay una sola rama; el conjunto de etapas se irán activando una tras la otra, después de validarse las recepciones asociadas a las transiciones.

135

ACCION

ACCION

f.

TRAZOS PARALELOS. Se utilizan para representar varias etapas cuya evolución está condicionada por una misma transición.

c;J

[f] g.

~

ta.b+c

[b

DIVERGENCIA EN OR. La etapa n pasa a ser activa la etapa n-1, se satisface la receptividad de la transición a. La etapa n+ 1 pasa a ser activa si, activa la etapa n-1, se satisface la receptividad de la transición b.

h.

CONVERGENCIA EN OR.

La etapa n pasa a ser activa si, estando

activa la etapa n-1, se satisface la receptividad de la transición a; o s1 estando activa la etapa n-2, se satisface la receptividad de la transición b.

136

1.

DIVERGENCIA EN AND. Las etapas n+l y n+2 pasan al estado activo, si estando activa n se satisface la receptividad de la transición t cuya receptividad es d+c.

J.

CONVERGENCIA EN AND. La etapa n pasa al estado activo, si estando las etapas n-1 y n-2 activas, se satisface la receptividad f.

k.

SECUENCIAS PARALELAS

+

a.c

137

PARA GENERAR ECUACIONES Y PROGRAMAR EL PLC

La activación o desactivación asociada a la etapa enésima será: n

Tn

''' '' ' :'' '' r---·---, '' '' '' '' '' '' '

1

L---T----1

:

--+-Tj : '

Las ecuaciones por cada etapa

E 5 = E 4 T4 + E 5 E6 A=E5 B=E5 C=E5 E6

= E5'fs + E6 E1 D=E6 F=mE6

E1

= E 6T6 + E1 Es G=E1 H=E1

Fig 53. Con las ecuaciones halladas elaborar el KOP en el programador del PLC (Elaboración propia)

138

PROGRAMANDO UN AUTOMATA PROGRAMABLE DESDE EL GRAFCET

GRAFCET

DIAGRAMA DE CONTACTOS

GRAFCET

Las ecuaciones por cada etapa KOP

E5 =E4~+E5 E6

A=E5 B=E5

ECUACIONES

C=E5

E6 =E5T;, +E6 E1 D=E6

F=mF;,

E,=E6Tr,+E,Es G=E, H=E,

Fig 54. Programando un autómata (Elaboración propia)

139

3.5.

Casos y ejemplos GRAFCET

de

la

aplicación

del

3.5.1. Casos en automatización ~

CASO 1: Llenadora de moldes de parafina

Una tolva es cargada con parafina que debe calentarse, mediante un calefactor de resistencias eléctricas, hasta una temperatura pre determinada la misma que es detectada por un sensor de temperatura. Cuando el material llegue a una temperatura indicada en el punto de consigna, el calefactor debe desconectarse y conectar el motor de la faja transportadora que ubica los moldes hasta la parte inferior de la tolva; la ubicación exacta del depósito es detectada por un sensor de posición el mismo que envía la señal de conformidad cuando el deposito este en la posición adecuada. La señal emitida por este sensor activa la apertura de la compuerta inferior de la tolva por un pequeño periodo de tiempo suficiente para que el material se vierta llenando el depósito, transcurrido ese tiempo se cierra la compuerta, el sensor de temperatura verifica la temperatura y si se mantiene en nivel bajo lo calienta, caso contrario continua con la operación activándose el motor de la faja hasta ubicar el siguiente depósito en la posición adecuada, abriendo la compuerta por un tiempo, cargando el depósito, cerrando la compuerta, calentando el material, girando la faja, etc. hasta que se detenga el proceso o que el material se haya agotado en la tolva.

r+,

\

~___,_...v

Y1 Calefactor

\

7

/

o ool

51 Sensor de T 0

~Y2,

T1

~compuerta

Sensor de Posición Motor FT Fig 55. Proceso de llenado de moldes con parafina (Elaboración propia)

140

Paso 1, Todas la interfaces están totalmente definidas, la tolva que se alimenta con parafina mediante otro proceso, se calienta mediante el calefactor, la compuerta se activa mediante el solenoide, la faja mediante el motor. Paso 2, se cuenta con sensores para enviar señales y accionar los mecanismos. Paso 3, El operador activa el sistema mediante un main A Paso 4, Las funciones quedan claramente definidas como sigue: •

Secuencia principal

•

Control de temperatura

•

Solenoide de control de compuerta

•

Motor que activa la faja transportadora

Paso 5, El análisis de la secuencia de operaciOnes se puede realizar con el GRAFCET a nivel funcional, tal como se muestra en la figura siguiente: NIVEL FUNCIONAL Inicio A Se calienta el material Llega a T" determinada Avanza la faja transportadora con moldes Llega a posición determinada Abre compuerta, activa timer transcurre tiempo determinado

Fig 56. GRAFCET FUNCIONAL DE TOLVA (Elaboración propia)

Paso 6, Culminado el análisis funcional se pueden determinar los elementos primarios y elementos finales en cada una de

las etapas y transiciones del

GRAFCET pasando a la fase tecnológica traduciéndolo con los elementos sensores y actuadores manteniendo la secuencia lógica tal como sigue:

142

NIVEL TECNOLOGICO

Fig 57. GRAFCET TECNOLOGICO DE TOLVA (Elaboración propia)

Paso 7, En función del GRAFCET de nivel tecnológico, siguiendo los procedimientos de análisis de etapa/transición y las reglas del caso se obtuvieron las siguientes ecuaciones: ECUACIONES GENERADAS DEL NIVEL TECNOLOGICO PARA EL DIAGRAMA LADDER

E E E E E E E

1 = E 3 . T 1 + E 2 .E 1 1 = Y 1 2 E 1 .S 1 + E 3 .E 2 2 KM E 2 .S 2 + ET.E 3 3 y 2 3 T 1 3

Pasando de una representación matemática a un diagrama de contactos se tiene el siguiente diagrama. DIAGRAMA LADDER O KOP E1

1---t 1----11---~----fc ~ Y1

1---t

1---------fc ~

t---t

1----1 1------..---fc ~

1---t

1---------fc ~

E2

~----~~----~E~

KM

E3

t----t ....- - . .

t-------..---fc ~

~~Et--1 t----t

Y2

1----------fc ~ ~-----~1

3

::g. 1

Fig 58. DIAGRAMA LADDER O KOP PARA TOLVA (Elaboración propia)

143

Que nos permite tener la lógica del sistema de control para que nuestro sistema funcione automáticamente. Si el PLC que realice el control del sistema sería de la Marca Allen Bradley, la asignación de las E/S para el diagrama de contactos queda como sigue:

Cuando estas direcciones son insertadas en el diagrama de contactos anterior permite tener el KOP para la programación del Autómata Programable o PLC.

ASIGNACION DE E/S ENTRADAS S1 S2

~

1:0/0 1:0/1

SAUDAS Y1 Y2 KM

0:0/0 0:0/1 0:0/2

BITS E1 E2 E3

83:0/0 83:0/1 83:0/2

TEMPORIZ. T1 T4:0/DN

CASO 2: Seleccionadora de piezas por tamaño y peso

Este caso se coloca para visualizar lo dificultoso que conllevaba realizar el sistema eléctrico de acuerdo a la experiencia del especialista. Es una banda transportadora que está girando y cuando viene una pieza detecta el peso y la altura mediante sus respectivos transductores, como la banda está en movimiento también activa LS 1 activando los solenoides de la electrovalvulas de pintura, de acuerdo a como fue detectado se pintará con el color correspondiente: bajo y liviano azul, bajo y pesado amarillo, alto y liviano rojo, alto y pesado verde, hasta que la pieza activa LS2 qu e desactiva las electrovalvulas y activa los desviadores que como veletas orientan hacia el respectivo almacén donde deben llegar los productos ya clasificados, existes cuatro desviadores para B/L,B/P ,A/L,A/P, al llegar al almacén la pieza activa los microswitch LS3,LS4,LS5,LS6 correspondientes, colocando al sistema listo para continuar con otra pieza en la banda transportadora.

144

PROCESO DE CLASIFICACION DE PIEZAS POR PESO Y TAMAÑO (Adaptado de Electrónica industrial, Maloney)

DIAGRAMA ELECTRICO L1--,---------------------,----------,----------,---------------------~ KALT

KSAL {detectores}

SDA

KALT

KALT

{comparador}

KPES

KPES

SOP

KZP

{zona de pintura}

KBL

KBP

KAL

KAP

AZUL

AMAR

ROJA

VERD

1

1

{comparador)

KPES

KPES

KPES

" L2

Q;¡

"

A2

KALT

KPES

i

KBP

KBL

KAP

KAL

{zona de desviadores)

KZD LS1 KBL

KBP

KAL

1

KZP

1

LS2

A/L

1

LS3

LS4

LSS

LS6

KSAL

{Entra a zona de pintura)

B/P

KZD

KAP KZD

B/L

1

{Entra a zona de desviadores}

{Se activa cuando pif!za esta

clasifict~da)

A/P KZP

KZD

KSAL

Fin

Fig 59. ESQUEMA ELECTRICO DE LA LOGICA DE CONTROL DE CLASIFICADOR (Elaboración propia)

El ladder diagram o escalera con el que se programa un PLC es rápidamente trasladada de un diagrama eléctrico, cosa que se hizo en la solución de este problema, tal como se ve en la siguiente figura, obviamente para determinar el direccionamiento de las señales se establecieron las direcciones de los bits que deben almacenarse en la memoria.

145

Asignación de las direcciones E/S y lógica interna ENTRADAS

SALIDAS E:001/01 E:001/02 E:001/03 E:001/04 E:001/05 E:001/06 E:001/07 E:001/10

LS1 LS2 LS3 LS4 LS5 LS6 Detector de altura Detector de peso

BOBINAS DE RELES

Solenoide Solenoide Solenoide Solenoide Solenoide Solenoide Solenoide Solenoide

pintura azul pintura amarilla pintura roja pintura verde de desvio 9/L de desvio 8/P de desvio A/L de desvio A/P

S:003/00 S:003/01 S:003/02 S:003/03 S:003/04 S:003/05 S:003/06 S:003/07

La pieza de trabajo: Está en zona de pintura RZP Está en zona de desviación RZD Está liberado RSAL Es alta RALT Es pesada RPES Es baja y ligera R9L Es baja y pesada R8P Es alta y ligera RAL Es alta y pesada RAP

93/0 93/1 93/2 93/3 83/4 93/5 83/6 93/7 83/8

Fig 60. Asignación de las direcciones E/s y lógica interna (Elaboración propia)

E:001

2 3 4

5

63

E

E

o

E:OO 63

o1

63

o

3/E~---'

Eo2

t-E--,---6-'--3-1)/EI--:: - - - - ' 2 63

E:001

03

2

E:001 6 7 8 9

04 E:001

05 E:001

06 63

/~:00 2 ~ 07

11

3

63

10

3

63

~~E:001 ~ 2 10

4

12

63

13 l----'6c_3-1/E 3

63 J/E 4

14 1-----6=-3~/E 3

63 ]

15 t------=6'-'3'---1 E 3

63 J / E t - - 4 - - - - - - - - 6 - j 3

16 t------=6'-'3--1 E

63

4

63(

-

5

3

3

E4

63( -

e-

6 7

63(

E 4

E

-

17 t------=6:...:3--1

Eo

63]

1 8 t------=6:...:3--1

Eo

63

3 E6

S:OO(

1 9 1--:----t

Eo

63

3 E7

S:OO(

20 t------=6:...:3--1

E

63] [

5

8

s:oo\: 00

01 63

02

63

211------1 63

o

s:oo:y 8

'-

E

04 63

3 E6

S:OO(

231------1 El--=--6_3,3

E7

S:OOt

24 t------=6:...:3--1 Et---=6c.::.3-13

E

S:OO(

22 1------==----t

E

03

S:OO(

63

05 06

8

07

Fig 61.

DIAGRAMA ESCALERA PARA EL PLC DE LA BANDA CLASIFICADORA (Elaboración propia)

146

El análisis con el lEC 61131-3 facilita la determinación de las ecuaciones con el que se pueden generar cualquier lenguaje para el PLC: SALIDAS

ENTRADAS BA1 BA2 BP1 BP2 LS1 LS2 LS3 LS4 LSS LS6

Detector de altura BAJO Detector de altura ALTO Detector de peso LIVIANO Detector de peso PESADO Ingreso a zona de pintura Ingreso zona de desviadores Llegada almacen B/L Llegada almacen B/P Llegada almacen A/L Llegada almacen A/P

Solenoide Solenoide Solenoide Solenoide Solenoide Solenoide Solenoide Solenoide

pintura azul pintura amarilla pintura roja pintura verde de desvío B/L de desvío B/P de desvío A/L de desvío A/P

Y azul Y amar Y rojo Y verde YBL YBP YAL YAP

Fig 62. SFC O GRAFCET DE lA BANDA ClASIFICADORA (Elaboración propia)

E O = (E 2 .LS 3 + E O .El)+ (E 4 .LS 4 + E O .Jf3) +(E 6 .LS 5 + E O .E 5) +(E S .LS 6 + E O .E 7) E 1 =

E O .BA 1 .BP 1 .LS 1 + E 1

.lf"T

E 1 = Yazul E 2 E 2

E 1 .LS 2 + E 2 .E O YBL

E3

E O .BA 1.BP 2 .LS 1 + E3 .E 4

E3

Yamar

E 4

E 3 .LS 2 + E 4

E 4

YBP

."ifO

E 5

E O .BA 2.BP 1 .LS 1 + E5

E 5

Yrojo

E6

E 5

E6

YAL

.L~

.E6

2 + E 6 ."ifO

E?

E O .BA 2 .BP 2 .LS 1 + E?

E 7

Yverde

ES

E 7 .LS 2 + ES .E O

ES

YAP

.IT

ECUACIÓN BOOLEANA

147

~

CASO 3: Perfiladora

Identificando los componentes (Paso 1).- En el presente caso se tienen tres cilindros electroneumáticos A,B,C que son controlados por los distribuidores A, B, C respectivamente (que no se indican en la ilustración, estos distribuidores a su vez se activan mediante solenoides Ya+, Ya-; Yb+, Yb-; Ye+, Ye-) donde los(+) permiten que se extiende el émbolo del cilindro y los (-) hacen que se retraiga el émbolo, esto hace que todo el sistema de control se base en el control de los solenoides. Los sensores que regulan la máxima extensión del émbolo son S4,S6 y S8 mientras que los que indican que el émbolo esta retraído son los sensores S3,S5, y S7. Finalmente se cuenta con un sensor fotoeléctrico S2 que cumple funciones de protección, pues mientras el haz luminoso es continuo el proceso prosigue pero si es interrumpido (por presencia de las manos del operador) el proceso se detiene, asimismo se cuenta con un sensor de proximidad inductivo S 1 que informa que la plancha está en el punto de trabajo pues si no lo sensa no inicia el proceso.

Señales que se intercambian y las definiciones de cada uno (Pasos 2 y 3).Información que se colectan de los sensores, del controlador hacia los actuadores, según la explicación del párrafo anterior. Análisis de la descomposición del problema de control (Paso 4).Al activarse el sistema el S 1 verifica que exista el material de trabajo, S2 que no estén las manos del operador en la zona de peligro, luego el émbolo del cilindro A se extiende hasta S4 donde se detiene, en ese momento se activan los solenoides que controlan los cilindros B y C que extienden sus émbolos hasta llegar a S6 y S8 respectivamente.

En ese momento se activan los solenoides Yb- Ye- cambiando de posición los distribuidores haciendo que se retraigan sus émbolos B y C; cunado están totalmente retraídos (SS y S7) se activa Ya- haciendo que el émbolo del cilindro A se retraiga hasta S3 donde se detiene para el cambio de material manualmente,

148

estando listo para iniciar el proceso. De esta explicación se definen las siguientes funciones:

• Secuencia principal. • Cilindro A • Cilindro B y C • Presencia de material y protección de manos del operador. PROCESO DE UNA PERFILADORA

CILINDRO B SB

S6

CILINDRO C S7

1

1

1

S2 SENSOR FOTOELECTRICO

S1 SENSOR INDUCTIVO

CILINDRO A

o CILINDRO B

o 1

CILINDRO C

o

o

2

3

4

DIAGRAMA ESPACIO FASE

Fig 63.

LAS TRES FASES DEL PERFILADO DE UNA CANALETA (Elaboración propia)

149

Estructurando su funcionamiento (Paso 5).- El funcionamiento lo analizamos con el SFC o Grafcet, como sigue:

Se incia proceso cuando las manos estan fuera del area Cilindro A extiende embolo

Extiende cilindro e

Retrae cilindro e

Retrae cilindro A

Retiro manual del perfil

Fig 64.

GRAFCET FUNCIONAL DE PERFILADORA (Elaboración propia)

Definiendo los tiempos y adecuándolos tecnológicamente (Pasos 6 y ?).Trasladamos el GRAFCET a la definición tecnológica, como sigue:

A+

A-

Retiro manual del perfil

Fig 65. GRAFCET TECNOLOGICO DE PERFILADORA (Elaboración propia)

150

Definiendo o asignando las direcciones como sigue:

Entradas

Salidas

S1

Ya+

S2

Ya-

S3

Yb+

S4

Yb-

S5

Y e+

S6

Y e-

S? SS

~

CASO 4: Estampadora

Muy similar al caso expuesto de la perfiladora por lo que tan solo se colocará los respectivos diagramas

distribuidor A

CILINDRO A

CILINDRO 8

CILINDRO C

S3 1

Pieza a estampar

S6

SS

1

1

0 Y3

Y4

~ distribuidor 8

S7

Y6

Q9 Señal H1 para retirar pieza

YS

m~lll ~m ~ distribuidor e

Fig 66. PROCESO DE UNA ESTAMPADORA (Elaboración propia)

151

El = E S .S 7 + E 2.E 1 Y3 El YS El

Cilindro A extiende embolo

Retrae cilindro A

E2 E2

E 1 .S 4 .S 6 + E 3.E 2 Yl

E3 E3

E 2.S 2 + E 4.E 3 Y2

E4

E 3 .S 1 + E S.E 4 Y4 Y6

E4 E4

Activa señal luminosa para retiro de pieza

ES = E 4 .S 3 .S S + ET.ES Hl ES E5

Fig 67. GRAFCET FUNCIONAL DE LA ESTAMPADORA (Elaboración propia)

:

S7

E1

() Y3 ()

~1

E~i'==

Y5

()

E1

E2

S4 S6

.,__.HI 1 E;. t=== 1

E2 Y3

YS

()

Y1

()

E3

S2

: E~~~

1

Y2

E3l

E3

()

S1

~1·

Y1

:4 :

E:.tt==

()

1

E4

() Y4 () Y6

() E4 S3 S5

.,__.HI

Y2

E:..t==

E5

() H

(~

Y4

Y6

H1

Fig 68. GRAFCET TECNOLÓGICO DE LA ESTAMPADORA (Elaboración propia)

152

~

CASO 5: Sistema de control de fermentación

Este caso es presentado por los promotores de la lEC 61131-3 con la autorización de la OMRON Electronics, a fin de explicar los pasos para su aplicación

AOOO REACTIVO

AGITADOR

AUMENTAOÓ!l

ALCAU REACTIVO

SENSAf

CALENTADOR

Fig 69. SISTEMA PARA EL PROCESO DE FERMENTACION (Elaboración propia basado en catalogo OMRON)

Recordar que la estructuración dentro de la IEC 61131-3 tiene 7 pasos: l. Identificación de los interfaces externos al sistema de control. 2. Definición de las principales señales intercambiadas entre el sistema de control y el resto de la instalación .. "3. Definición de todas las interacciones del operador, prioridades y datos de supervisión. 4. Análisis de la descomposición del problema de control de nivel superior en particiones lógicas. S. Definición de las POU 's, por ejemplo, Programas y Bloques Funcionales. 6. Definición de los requerimientos del tiempo del ciclo de escaneo para las diferentes partes de la aplicación. 7. Configuración del sistema por definición de programas fuente, enlazando programas, con entradas y salidas físicas y asignando Programas y Bloque Funcionales a las tareas.

Aquí todos los interfaces externos están definidos aquí (paso 1). Hay un gran recipiente, que puede llenarse (válvula de alimentación) con líquido, puede calentarse con el calentador (enfriamiento por convección), puede agitarse con un motor, y donde el ácido y el álcali pueden ser añadidos dentro del recipiente.

Observando el paso 4, que se refería al análisis del problema de control de nivel superior para descomponerlo en particiones lógicas, podemos identificar fácilmente 5 funciones: l. Secuencia principal, ej. Pasos de proceso de nivel supenor - llenado,

calentamiento, agitación, fermentación, cosecha del producto, y limpiado.

153

2. Válvula de control, ej. La operación de las válvulas usadas para llenar y vaciar el depósito. 3. Control de temperatura para monitorizar la temperatura del depósito de calentamiento. 4. Agitador de control para activar el motor del agitador según demande la

secuencia de proceso principal. 5. Control de pH para monitorizar la acidez de los fluidos de fermentación, añadiendo reactivo ácido o álcali según sea necesario.

Paso 5: definición de las POU's requeridas, por ejemplo, Programa y Bloques Funcionales. Presentando éstas en el Diagrama de Bloques Funcionales del lenguaje de programación, la visión global del programa de control de fermentación podría parecerse a éste: (Lea de izquierda a derecha. A la izquierda están las entradas; a la derecha las salidas).

rl. Sensortemp

Secuencia principal Comienzo

-

Comienzo Temp.

Parada

-

Duración

Parada

Calor

_l

Calor

Puesta punto

PV

SensorpH

Duración

Control temp

Fresco

Fresco ConrolpH Puesta punto , Acido reactivo l Ale a1i re activo PV j

J

l

l

pH Agitador

Control agitador

~Puesta punto

Estado llenado ¡--

_1

Velocidad motor

j

PV

Velocidad agitador

Velocidad motor

1 Válvula control

1Estado Po sicion valvula

Acido reactivo Alcali reactivo

1

Lleno

Cosecha

l

U en o

Cosecha (mezcla)

Fig 70. Bloques funcionales del PROCESO de fermentación {Elaboración propia)

Si se observa únicamente la secuencia principal, nosotros podríamos estructurarla con Cartas de Función Secuencial, SFC, primero se explica para luego diagramarla: Se empieza arriba con la inicialización: sin conocer el estado del sistema, cuando se enciende, se debe testar el estado de las válvulas, etc.

154

Entonces se comienza el llenado hasta el nivel requerido. La siguiente fase consiste en el calentamiento hasta que comience el proceso de fermentación. Entonces, se mueve a la siguiente fase: la parte del control del proceso de fermentación. Después de que se haya completado, se recoge el fluido fermentado y se limpia el depósito, estando listos para reiniciar arriba de nuevo.

Fig 71. SFC o GRAFCET del PROCESO de fermentación {Elaboración propia)

Esta descomposición ofrece a todos una clara visión de las secuencias involucradas, para una ulterior modularización en Bloques Funcionales que pueden ser programados en alguno de los cuatro lenguajes. Dicho de otro modo: ¡el requerimiento de especificación del usuario está prácticamente hecho! El trabajo de programación que debe hacerse ahora es en al nivel de los bloques de acción. Aquellos deberían estar divididos entre diferentes personas, con diferente formación. Para esto, la norma lEC define dos lenguajes de programación gráficos y dos textuales, Lista de Instrucciones, Texto Estructurado, Diagrama de Contactos y Diagrama de Bloques Funcionales, para suplir de la mejor manera las necesidades y el problema a tratar. También una descomposición adicional de los bloques de acción puede ser hecha por medio de las SFC, si es necesario. El sistema de desarrollo ayudará en los dos pasos finales: Paso 6, Definición de los requerimientos del tiempo del ciclo de escaneo para las diferentes partes de la aplicación.

155

Paso 7, Configuración del sistema definiendo sus fuentes, enlazando programas con las entradas y salidas fisicas y asignando programas y bloques funcionales a las tareas. Obviamente para culminar con el proceso se pueden diagramar los GRAFCET para las siguientes funciones y lograr tener la lógica de todo el proceso en SFC o GRAFCET para luego llevarlo a cualquiera de los lenguajes que tiene lEC 611313. Si convenimos que el realizar la lógica en forma convencional, se tendría que recurrir a la experiencia de personas dedicadas exclusivamente a la programación de estos procesos que eleva el costo y si pasamos a que se desarrolle por otras personas sin experiencia, será el tiempo que se requiere para elaborar esta lógica que muchas veces se logra que funcione pero que puede tener loops que se repiten, numero de variables mayor de la necesaria, etc. Luego, si analizamos la formalidad con el que plantea el IEC61131-3 queda establecido que mediante esta norma se puede lograr un óptimo funcionamiento de la lógica de control. En los casos posteriores se verán que desde el SFC llegamos a las ecuaciones de Boole que nos permite establecer la lógica para luego implementarlas con compuertas lógicas o mediante sistemas de los autómatas programables.

)>

CASO 6: Grúa puente para pintado por inmersión

Este caso fue tomado de una aplicación que hace OMRON para explicar el funcionamiento del SFC o GRAFCET. Mediante una grúa puente que cuenta con un electroiman se coge una pieza de una banda transportadora para trasladarla hasta el tanque de pintura se baja la pieza y cuando ya esté cubierto por la pintura se saca y se traslada hacia otra banda transportadora. Los micro switch FC 1, FC2, FC3, FC4, FC5,FC6 son los límites para la traslación, bajada y subida.

Se pone en servicio la máquina colocando el SELECTOR en posición ON y pulsando MARCHA. Si la máquina esta en posición inicial (FC2 + FC5) Trasladar arriba y a la izquierda y FC1 detecta que ha llegado pieza desde la

156

bandal se pone en funcionamiento el proceso:

Se conecta el Electroiman para agarrar la pieza, baja hasta coger la pieza. Sube y se desplaza hacia la Derecha. Cuando llega a FC4 baja e introduce la pieza en el tanque de pintura durante 5 segundos. Pasado este tiempo sube y se desplaza a la Izquierda hasta FC3, Baja, deposita la pieza en la otra faja. Sube y se desplaza a la posición de origen a la Izquierda y esta lista hasta que llegue otra pieza.

Si se pulsa el botón de EMERGENCIA se para todo el proceso menos el Electro Imán (impedir que caiga pieza). Para que continúe el ciclo hay que liberar la SETA de EMERGENCIA y pulsar RESET.

j1

BANDA2

BANDA 1

Fig 72.

TANQUE DE PINTURA

GRUA DE TRASLACION TIPO PUENTE PARA PINTADO POR INMERSION (Elaboración propia basado en catalogo OMRON)

ENTRADAS 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.09

j1

j1

Seta Emergencia Pulsador MARCHA Pulsador RSET Selector FC1 (Detecta Pieza) FC2 (Izquierda) FC3 (Centro) FC4 (Derecha) FC5 (Arriba) FC6 (Abajo)

SALIDAS

-

10.00 M1D (Motor1 Derecha) 10.01 M11 (Motor11zquierda) 10.02 M2S (Motor2 Subir) 10.03 M2B (Motor1 Bajar) 10.04 Electro lman 10.05 l1 En Servicio 10.06 l2 Emergencia

RELES INTERNO

-

14.00 RM (Rele Marcha Operativo) 14.01 RE (Rele Emergencia) 15.00 ETAPA O 15.01 ETAPA 1 15.02 ETAPA 2 15.03 ETAPA 3 15.04 ETAPA 4 15.00 ETAPA 5 15.01 ETAPA& 15.02 ETAPA 7 15.03 ETAPA 8 15.04 ETAPA9

157

SFC O GRAFCET:

En esta parte se analiza el proceso utilizando el grafcet funcional, considerando cada una de las funciones del proceso, asimismo se considera la descomposición de las tareas en actividades más específicas, por ejemplo la activación

del

electroimán que en ningún momento debe desconectarse para evitar que la pieza suspendida caiga cuando haya una emergencia activada por el pulsador . A su vez en el grafcet se han colocado la parte tecnológica para luego de ahí generar las ecuaciones que permiten realizar la programación del autómata.

D 1 B S

Derecha Izquierda Bajar Subir

El Electroiman RE Relé de emergencia RM Relé de marcha

FC 3 .FC 1 .RE.SEL

Fig73.

SFC del puente para pintado por inmersión (Elaboración propia)

158

Esquema de conexiones

Finalmente se muestra el esquema representa como se conecta al PLC las entradas y las salidas.

En este caos como el ejemplo es de OMRON, la disposición y nomenclatura corresponde a dicho fabricante, sin embargo el principio es semejante cuando se trata de otras marcas.

+

CITJ DLJ 1coMI EID

ru m rn @J @J

[]]

m []] ~

~ m:~

INOCH

D 24V

GEJ

o

PV\R

OERR

O

RUN

C>COMM

omron

SYSMAC CPM1A

OLIT 10C:H

lcoMI

L1 N

N

Fig 74.

~

CONEXION DEL PLC PARA CONTROLAR LA GRUA PARA PINTADO (Elaboración propia)

CASO 7: Control de un taladro automático

El taladro es una máquina herramienta que tiene gran utilización en la industria y cuando se quiera hacer trabajos en forma automática es que se busca que las acciones sean en lo posible sin la participación del operador. En este caso se tiene dos motores, uno para la rotación y otro para bajar y subir la broca, los motores están controlados por dos contactares para cada motor, dos finales de carrera que limitan el desplazamiento de la broca, dos temporizadores para el cambio de giro

159

de los motores y para el cambio de pieza a trabajar.

Fig75.

ESQUEMA DE UN TALADRO AUTOMATICO (Elaboración propia)

Señales de los captadores

_1

_1

FC2

FC1

.____

Captadores

Ir' Automatismo: - Contactores K1 a K4 -Temporizadores T1 y T2 - Pulsadores - Protecciones - Señalizaciones -Otros

,¡,

MOTORA Señal de bajada K3

i

Señal de Señal giro Señal giro subida derecha izquierda K4 K1 K2

i

Ordenes de 1 a actuadores

Fig 76.

T rabajo de áquina

•rm

MOTORB

i

~ctuado res

i

DIAGRAMA ESTRUCTURAL DEL MANDO DEL TALADRO

Al activarse el taladro, el motor A gira a derechas por medio del contactor Kl y el motor B baja mediante le contactor K3, taladra hasta que llegue al IFC2 desactivando Kl y K3 a su ve activando un Timerl por pocos segundos para cambiar de rotación de los motores.

Transcurrido el tiempo se activan K2 y K4 girando a izquierdas y subiendo la broca hasta llegar a IFCl donde se desactivan los contactares y se activa el Timer 2 que da tiempo para la recarga de material reiniciando el proceso. Este análisis se realiza con el grafcet funcional, como se ve en el gráfico que sigue:

160

Grafcet Nivel Funcional

Sistema configurado

El motor A gira a derechas y el motor B baja la broca

Se detienen los motores por un espacio de 3 segundos.

El motor A gira a izquierdas y el motor B sube la broca

Se detienen los motores por un espacio de 10 segundos para cambio de pieza Transcurrieron los 10 segundos

Fig 77.

GRAFCET FUNCIONAL DEL TALADRO AUTOMÁTICO (Elaboración propia)

La norma lEC 61131-3 indica que se debe explicar el funcionamiento lógico del proceso determinando sus funciones y tareas en cada vez más específicas. Es el caso que el análisis que hacemos se explica fase por fase en cada etapa del grafcet. Paso seguido determinamos la tecnología con el vamos a implementar la lógica del proceso, tal como se ve en el siguiente grafcet: Grafcet Nivel Tecnológico

161

Fig 78.

GRAFCET TECNOLÓGICO DEL TALADRO AUTOMÁTICO (Elaboración propia)

De este SFC tecnológico se determina las ecuaciones booleanas correspondientes: Ecuaciones generadas del Grafcet tecnologico

E1 =E 4t2+E2E 1 E1 =KM 1 E1 =KM 3 E2 =E 1FC2+E3E E2 = TIMER 1

2

E3 =E 2 t1+E4E 3 E3 =KM 2 E3 =KM 4 E4 =E 3FC1+E1E 4 E4 = TIMER 2 Fig79.

ECUACIONES BOOLEANAS GENERADAS DESDE EL GRAFCET TENOLÓGICO (Elaboración propia)

Desde esas ecuaciones se pueden implementar en cualquiera de los lenguajes para programar un autómata programable, en este caso se optó por implementarlo el LD, escalera o KOP, como sigue: KOP elaborado de las ecuaciones K4

1

TIMERl. t=3s 1

162

Fig 80. KOP GENERADO DESDES EL GRAFCET TECNOLÓGICO (Elaboración propia)

S

E

Bit

Temporiz.

FC1 1:0/0

KM1 0:0/0

K1 83:0/0

T1 T4:1/DN

FC2 1:0/1

KM2 0:0/1

K2 83:0/1

T2 T4:2/DN

K3 83:0/2 K4 83:0/3

Fig 81.

ASIGNACION DE DIRECCIONES A LA ENTRADAS, SALIDAS, BITS Y TIMER (Elaboración propia)

Finalmente el programa para el PLC:

KOP con la direcciones para el PLC 00 01 02 03 04 T4:1

05

t=3s

06 07 08 09 10

11

Fig82.

Programa para ingresar al PLC (Elaboración propia)

Finalmente se realizará el conexionado del autómata programable según las características del dispositivo.

163

~

CASO 8: Transfer giratorio

Identificación de componentes.-Este dispositivo es un transfer giratorio que se denomina así porque las actividades de cada componente están alrededor de una plataforma giratoria controlada por un motor eléctrico, asimismo cuenta con cilindros electro hidráulicos para la alimentación y para que el objeto sea retirado de la plataforma. Cuatro detectores que informan al controlador la posición y estado del objeto, un taladro que baja y sube una broca para realizar el maquinado, dos interruptores fin de carrera para limitar el desplazamiento vertical del taladro, dos temporizadores para los tiempos en cada actividad, todo comandado por un controlador programable al que se debe programar para que realice las actividades in conflicto entre unas y otras.

p~-

Fig 83.

Taladro

Transfer giratorio para maquinado de pieza (Elaboración propia)

Recordar que la estructuración dentro de la lEC 61131-3 tiene 7 pasos: 8. Identificación de los interfaces externos al sistema de control. 9. Definición de las principales señales intercambiadas entre el sistema de control y el resto de la instalación. 10. Definición de todas las interacciones del operador, prioridades y datos de supervisión. 11.Análisis de la descomposición del problema de control de nivel superior en particiones lógicas. 12. Definición de las POU 's, por ejemplo, Programas y Bloques Funcionales. 13. Definición de los requerimientos del tiempo del ciclo de escaneo para las diferentes partes de la aplicación. 14. Configuración del sistema por definición de programas fuente, enlazando programas, con entradas y salidas ñsicas y asignando Programas y Bloque Funcionales a las tareas.

164

Señales que se tienen.- La energía eléctrica de potencia está en CA mientras que el sistema de mando lo realizan en

ce,

se toman señales de los detectores

fotoeléctricos que permiten determinar si están o no los objetos, señales de los detectores de proximidad, así como las señales que provienen de los interruptores fin de carrera.

Definición de las actividades del operador y supervisión.- El operador activa el sistema principal, pm

y supervisa que el desplazamiento del objeto sea el

correcto, como en toda actividad puede parar para fines de seguridad.

POU.- Se activa, pm si Dl verifica que hay un objeto, entonces activa el cilindro de simple efecto del alimentador con la retracción de su émbolo que permite que el objeto ingrese a la plataforma que gira hacia la derecha, al llegar al Detector se temporiza uno tiempo, así como en la zona de mecanizado verifica que el objeto este presente permitiendo setear el taladro, al llegar a la zona de mecanizado es detectado por el DP que activa el sistema de taladrado bajando la broca hasta FCB invirtiendo el giro de los motores para que suban la broca y a izquierdas hasta FCA que reactiva el motor de la plataforma llevando el objeto hasta que detecta PF que desactiva el motor y activa el cilindro de simple efecto que retira el objeto de la plataforma hacia otro elemento de traslado, reiniciándose el proceso hasta que se desactive pm.

Funciones principales.- Del POU se determina que sus funciones principales son: l. Función principal de activación 2. Función del alimentador 3. Función del mecanizado 4. Función de retiro de material

Esquemáticamente se visualiza como:

165

n

1'11

PIA

D

PI TIM

a

AAnr PI

p

a

PIA NI

_Fig 84. FUNCIONES DEL TRANSFER GIRATORIO

Alimentador

Girar plato

Girar plato

Activar expulsor

Fig 85.SFC DEL TRANSFER GIRATORIO (Elaboración propia)

166

3.5.2. Propuesta aplicación del SFC en gestión y planificación El SFC o GRAFCET se caracteriza por tener las propiedades de un proceso, esto es entradas, el proceso en si y sus salidas. Esta característica es lógicamente igual a un proceso administrativo que antes de la actividad se programa, luego se ejecuta la actividad y luego de la actividad se evalúa para tomar las decisiones adecuadas. Bajo esta premisa, el autor ha desarrollado un trabajo de investigación titulado

"FORTALECER

COMPETENCIAS

DE

PLANIFICACIÓN

EN

ESTUDIANTES DE INGENIERÍA ELÉCTRICA MEDIANTE EL GRAFICO SECUENCIAL DE FUNCIONES (SFC)" y por ser de naturaleza similar al de este texto se colocaron para su análisis y discusión. A continuación se presentaran una serie ejemplos donde se utiliza el SFC o GRAFCET para organizar la secuencialidad en cada uno de los procesos. Recuérdese que en una etapa del GRAFCET se coloca la actividad del proceso a realizarse en tanto que en la transición se colocan los productos generados de esta actividad y que permiten iniciar la siguiente o siguientes actividades, Tal como se muestra en la figura.

Actuación de los componentes del GRAFCET en un proceso.

Tal como se aprecia cualquier proceso que tenga sus actividades definidas podemos graficarlo mediante el GRAFCET o SFC, tal como se hiso en los casos presentados en el ítem anterior de automatización industrial. En los ejemplos siguientes se observaran la misma nomenclatura del GRAFCET pero aplicado a conceptos de administración tales como los procedimientos académicos

167

administrativos en un examen de titulación, la Rueda y Principios de Derning, las 7s, las 5s, Gung-Ho, entre otros.

Tal corno se puede observar los principios del GRAFCET se mantienen en la presentación de casos del curso de Administración de Empresas o similares, haciéndolo mas amigable para los estudiantes de ingeniería ya que ellos tienen estructurado en su mente los procesos con sus entradas y salidas que son los que representa el GRAFCET.

)>

EJEMPLO 1: Examen del curso de actualización para titulación (examen propedéutico)

El examen para la titulación en la FIEE UNAC tiene una secuencia totalmente integrada y no se puede comenzar un proceso sin antes haber culminado el otro (exámenes, pruebas, asistencia, cursos a examinarse, jurados, tiempos a controlarse, entre otras variables) al organizar mediante un SFC se ordenan las actividades en forma secuencial, los productos obtenidos luego de un proceso las veces que se tiene que repetir los tiempos que torna cada proceso, etc. Se comienza emitiéndose las normas y dispositivos que regulen este proceso, sino se tiene esta resolución no puede iniciarse el proceso en las aulas (este detalle de tener un producto luego de un proceso permite que se regule las secuencialidad d.e los procesos), una vez iniciado el proceso lo primero que tendrá que hacerse es instalarse el jurado (esto aparece corno un proceso e tanto que el acta de instalación aparece corno el producto obtenido en este proceso) luego de emitida el acta de instalación se inician las actividades propias de la evaluación tal corno se indica en el GRAFCET. Existen actividades que se volverán a realizar luego de un periodo de tiempo (tornar examen de otras asignaturas al día siguiente) pero que tienen las mismas características iniciales, en ese caso e GRAFCET nos permite realizar un a realimentación de todo este proceso tal corno se visualiza en la etapa que aparece luego del examen del primer día, este mismo detalle sucede cuando se va a tornar

168

otra asignatura en el mismo día y este es graficado mediante una línea de realimentación dentro de otra realimentación del día. Finalizado el proceso general del examen con vanas actividades cada una se grafica una realimentación a la etapa cero quedando expedito para IniCiar otro proceso similar. Tal como se puede observar en la siguiente figura estos pasos se realizan en forma secuencial de modo que un proceso culminado es el comienzo de otro proceso siempre en cuando se cumplen los requisitos o parámetros establecidos como puede ser un producto concluido, una actividad realizada con un programa listo para ejecutarse, un acta después de una reunión, etc. Del mismo modo que sucedió cuando definimos una automatización donde estos parámetros son la temperatura, tiempo, etc. SECUENCIA DE OPERACIONES EN UN PROCESO DE EVALUACIÓN PARA OBTENER EL T(TULO POR LA MODAliDAD DE EXAMEN ESCRITO

Inicio, resoluciones, conformación de jurado, citaciones, etc.

Recepdón de actas del curso, inicio de proceso en el día.

Acta de evaluación del dfa (inicio). Procedimiento en aula, verificación de asistencia, sorteo de preguntas.

Datos con preguntas sorteadas para el acta de evaluación del día.

Codificar los exámenes, calificadón de exámenes.

Exámenes calificados sin identificar. Identificación de exámenes, firma por miembros del jurado.

Otra asignatura.

Resultados de prueba para consolidar con notas del curso.

Consolidar notas del curso coñ los de la prueba. Cuadro de aprobados y desaprobados en las asignaturas del día. Segundo día.

Publicar cuadro consolidado de notas del día. Acta de evaluación del dfa, ambas asignaturas (cierre). Consolidar notas de los cuatro cursos y las cuatro pruebas. Cuadro consolidado general de notas. Elaborar el cuadro de orden de méritos. Cuadro de méritos con el respectivo juicio de valor. Publicar consolidado de notas general y cuadro de méritos. Acta de resultados final con el cuadro de mérito, cerrar actas del proceso.

Fig 86. EXAMEN DEL CURSO DE ACTUALIZACIÓN PARA TITULACIÓN {Elaboración propia)

169

).>

EJEMPLO 2: Principios de DEMING sobre calidad y productividad 1

Aunque datan de hace algunas décadas, aquí se presentan los principales postulados de E. Deming sobre calidad y productividad; muchos de ellos siguen vigentes debido a que son claves para el manejo de un proceso de gestión centrado en la creación y entrega de valor al cliente.

Según Deming la adopción y la actuación sobre estos principios sirve en cualquier parte, tanto en las pequeñas organizaciones como en las más grandes, en las empresas de servicios y en las dedicadas a la fabricación.

Principios:

l. Ser constantes en el propósito de mejorar el producto y el servicio con la finalidad de ser más competitivos, mantener la empresa y crear puestos de trabajo. 2. Adoptar la nueva filosofia para afrontar el desafio de una nueva economía

y liderar el cambio. 3. Eliminar la dependencia en la inspección para conseguir calidad. 4. Acabar con la práctica de comprar en base solamente al precio. Minimizar el coste total en el largo plazo y reducir a un proveedor por elemento estableciendo una relación de lealtad y confianza.

1

Adaptado de la forma virtual encontrado en las siguientes Páginas Web: http:l/sobregerenciayempresa.blogspot.com/2013/03/calidad-y-productividad-segunDeming. html y http://demingcollaboration.com/language/spanish/demings-14-points/

170

Fig 87. LOS PRINCIPIOS DE DEMING (Elaboración propia)

5. Mejorar constantemente y siempre el sistema. Esto mejorará la calidad y reducirá los costes. 6. Instituir el entrenamiento de habilidades. 7. Adoptar e instituir el liderazgo para la dirección de personas, reconociendo sus diferencias, habilidades, capacidades y aspiraciones. El propósito del liderazgo es ayudar al equipo a mejorar su trabajo. 8. Eliminar el miedo, de forma que todos puedan trabajar con eficacia. 9. Eliminar las barreras entre departamentos asegurando una cooperación winwin. Las personas de todos los departamentos deben trabajar como un equipo y compartir información para anticipar problemas que pudieran afectar al uso del producto o servicio. 1O. Eliminar los eslóganes y exhortaciones a la calidad. Esto solo puede dañar las relaciones ya que la mayoría de las causas de baja calidad son del sistema y los empleados poco pueden hacer. 11. Eliminar los objetivos numéricos, las cuotas y la dirección por objetivos. Sustituyen el liderazgo.

171

12. Eliminar las causas que impiden al personal sentirse orgullosos de su trabajo. Esto es eliminar la revisión anual de méritos o cualquier tipo de clasificación que solo creará competitividad y conflicto. 13. Instituir un vigoroso programa de educación y automejora. 14. Poner a todo el mundo a conseguir la transformación ya que ésta es el trabajo de todos.

~

EJEMPLO 3: Las 7s de MCKINSEY o los siete factores a estudiar2

Las 7S están compuestas por 7 esferas conectadas entre sí, con un elemento central que son los "valores compartidos".

.

...

>Co~sideraclones Iniciales

Acuerdo de Directorio

Implementación Principio1

2

Nominaciónde

Responsable P1 Plan de Trabajo

Implementación

Principio2

Nominación de ResponsableP2 y Plan de Trabajo

Implementación Principio3

Nominación de Responsable P3 Plan de Trabajo

Implementación Principio7

Implementación PrincipioS

6

Nominaciónde Responsable P5 Plan de Trabajo

Nominación de Responsable P6 y Plan de Trabajo

Elaboración del Manual

Aplicación del ManuaiP3

Implantación

Fig 88. Las 7s de MCKINSEY (Elaboración propia)

2

Adaptado de forma virtual encontrada en la siguiente Páginas Web: http://www.pdcahome.com/las-7s-de-mckinsey/

172

8

Nominación de Responsable P7 Plan de Trabajo

Los factores son los siguientes: l. Style (estilo): El estilo es la cultura de la organización. Normalmente es la

cúpula quien debe establecer las bases de los comportamientos y buenas prácticas que marcarán el estilo y la forma de ser de la empresa. Además, deben ser los directivos y jefes los primeros en dar ejemplo al resto de empleados de la empresa. 2. Staff (personal): Los empleados son la columna vertebral de cualquier organización y uno de sus más importantes activos. Es por ello que la forma de tratar a los recursos humanos debe estar alienada con la estrategia. 3. Systems (sistemas): Incluye los procesos internos y los sistemas de información que posibilitan el funcionamiento de la empresa. Los procesos y la información pueden compararse con la sangre que fluye por un cuerpo. 4. Strategy (estrategia): se basa en la manera de organizar y enfocar los recursos, para conseguir los objetivos de la organización. Podríamos compararlo con el cerebro de una organización. 5. Structure (estructura): Es la manera en que se organizan, se relacionan e interactúan las distintas variables y unidades del negocio. La estructura puede ser departamental o no, con una jerarquía lineal, matricial, divisional o de otro tipo.

Asimismo,

se

puede

dividir

geográficamente (local,

estatal

o

plurinacional), de gestión centralizada o descentralizada, etc.También la estructura puede depender de la fórmula jurídica que tiene la entidad (sociedad anónima, limitada, cooperativa, joint-venture ... ) y el modelo de expansión que se busca (franquicias, orgánica, fusiones ... ). 6. Skills (habilidades): Se refiere a las habilidades y capacidades requeridas por los miembros de la organización. Es lo que Michael Porte llama Competencias Centrales. También puede referirse alknow how de la compañía. 7. Shared values (valores compartidos): Los valores compartidos son el corazón de la empresa. Lo que une a sus miembros y alinea a todos ellos en la misma dirección.

173

)>

EJEMPLO 4: El método de las SS en la administración pública

3

El método de las 5S es una práctica de calidad ideada en Japón referida al mantenimiento del entorno de trabajo por parte de todos. Dicha práctica es realizada en gran parte de instituciones públicas como privadas de todo el mundo con excelentes resultados por su sencillez y efectividad para realizar.

Las 5S no deben ser entendidas como una moda pasajera, sino como una conducta de la vida diaria.

Por tanto, es necesario realizar un cambio de mentalidad en las personas involucradas en la organización para evitar su resistencia a la implementación. Por ello, el primer paso consiste en preparar mentalmente a los empleados para que acepten las 5 S antes de dar comienzo a la campaña. Como un aspecto preliminar al esfuerzo de las 5 S, debe asignarse un tiempo para analizar la filosofía implícita y sus beneficios:

El método de las 5 S representa acciones que son principios expresados con cinco palabras japonesas que empiezan con la letra S. Cada palabra tiene un significado que puede variar de acuerdo a la literatura que se analice al respecto pero que en general expresa lo siguiente:

l. Seiri (Organización y Clasificación) 2. Seiton (Orden) 3. Seiso (Limpieza) 4. Seiketsu (Sistematizar) 5. Shitsuke (Disciplina)

3

Adaptado de la forma virtual encontrado en la siguiente Páginas Web: http://www.emprendeperu.pe/2009/12/el-metodo-de-las-5-s-en-la.html

174

Consideraciones hÍiciales ,

Acuerdo de Directorio

Implementación Principio 1 Organización y Clasificación Nominación de Responsable P1 Y Plan de Trabajo

Implementación Principio 4 Sistematizar

Implementación Principio 2 Orden Nominación de Responsable P3 y Plan de Trabajo

Nominación de Responsable P2 y Plan de Trabajo

Nom. Resp. P4

Y Plan de Trabajo

Implementación Principio 5 Disciplina

Nom. Resp. PS Y Plan de Trabajo

Planes de Trabajo

h

Aplicación Manual P1

Implantación

Aplicación Manual P2

Aplicación Manual P4

Implantación

Implantación

Aplicación Manual PS

Implantación

Fig 89. EL MÉTODO DE LAS S S EN LA ADMINISTRACIÓN PÚBLICA (Elaboración propia)

~

EJEMPLO 5: Los principios del KAIZEN

4

El método Kaizen surge como consecuencia de la Segunda Guerra Mundial. Japón se encontraba entonces no solo acabado estructuralmente, ya que las industrias, sobre todo las nuevas, atravesaban por serias dificultades debido a la falta de inversión, materias primas entre otros, sino también moralmente lo que acarreaba el bajo estímulo de la fuerza laboral.

4

Adaptado de la forma virtual Encontrado en la siguiente Páginas Web: http://albertribera. wordpress.com/2008/01/03/gu-es-el-kaizen/

175

11

Nomhaciónde Responsa~eP10y

Plan de Trabajo

Aplic:aciimdel ManoatP10

lmpla.rt.

Fig 90.

LOS PRINCIPIOS BÁSICOS DEL KAIZEN (Elaboración propia)

En 1986 Masaaki Imai introdujo el término Kaizen en la literatura de administración gracias a la difusión de su libro The Key to Japan's Competitive Succes, el cual hoy en día ha llegado a aceptarse como uno de los conceptos claves de la gerencia.

Conceptos, proceso y características. La característica principal del Kaizen es trabajar continuamente por mejorar algo, de una manera sencilla pero gradual, de forma tal que a largo plazo los resultados serán no solo satisfactorios sino también dramáticamente positivos.

Sus principios son: l. Enfoque en el cliente. Si un producto o servicio no da satisfacción al cliente se elimina. 2. Realizar mejoras continuamente. Después de crear un buen servicio toca mejorarlo, es más barato y más rentable mejorar un servicio que crear uno nuevo.

176

3. Reconocer abiertamente los problemas. No hay culpables smo cosas a meJorar. 4. Promover la apertura. Compartir, comunicar y la autoritas son lo importante.

No cabe la territorialidad, barreras funcionales y autoridad. 5. Crear equipos de trabajo. Esta organización promueve el sentimiento de pertenencia y la motivación del trabajador. 6. Manejar proyectos a través de equipos ínter funcionales.

7. Alentar los procesos apropiados de relaciones. Muy importante entrenar en cuanto habilidades interpersonales, en especial en los gerentes y líderes, para que transmitan armonía. 8. Desarrollar la autodisciplina. Permite adaptarse a las situaciones que se presentan y halle bienestar y comodidad mediante la afirmación de su fuerza interna. 9. Información constante a los empleados.

1O. Fomentar el desarrollo de los empleados. El empowerment es la definición de este principio, pues el entrenar a los integrantes de una compañía para que adquieran habilidades.

~

EJEMPLO 6: Rueda de DEMING o ciclo POCA: PLAN, DO, CHECK y ACT.

5

Deming critica severamente el estilo de administración en Estados Unidos y es un defensor de la participación del trabajador en el proceso de la toma de decisiones. Afirma que la dirección es responsable del 94 por ciento de los problemas de calidad, y señala que es una tarea de la misma ayudar al personal para que trabaje con más entusiasmo y no con más esfuerzo. Deming insiste en que una de las pnmeras medidas de la administración es eliminar las barreras que impiden a los trabajadores desarrollar una tarea eficiente.

5

Encontrado de forma virtual en la siguiente Páginas Web: http://www.preving.com/index.php/actualidad/los-expertos-de-preving/item/320-prlohsas-18001-prevenci%C3%B3n-de-riesgos.html

177

Por ello, y tal como dice Deming, siempre que se realiza una actividad se tiene que programar, ejecutar y verificar.

El ciclo PDCA: Planificar (Plan), Hacer (Do), Verificar (Check) y Actuar (Act),

También conocido como ciclo de Deming en honor a su creador, Edwards Deming, constituye la columna vertebral de todos los procesos de mejora continua: •

Planificar (Plan), antes de emprender un proyecto, del tipo que sea, deberíamos "pensar" en cómo vamos a desarrollarlo. Para ello podemos utilizar las famosas "question words" (what, where, when, who).

•

Hacer (Do), implementar y desarrollar el proyecto de acuerdo a lo planificado.

•

Controlar (Check), verificar los resultados obtenidos analizando si las posibles desviaciones son debidas a una incorrecta implementación o a una inadecuada planificación.

•

Actuar (Act), en función de los resultados obtenidos diseñar los correspondientes planes de mejora, que volverán a ser implementados dando de esta forma continuidad a la Rueda de Deming o Ciclo PDCA.

178

RUEDA DE DEMING

Consideraciones iniciales de Planificación

Reunión de trabajo

Ejecución del Acuerdo 1

Ejecución del Acuerdo 2

Verificar Cumplimiento de Acuerdo 1

Verificar Cumplimiento de Acuerdo 2

Informe 1

Ejecución del Acuerdo 3

Verificar Cumplimiento de Acuerdo 3

lnfonne 3

Ejecución del Acuerdo4

Verificar Cumplimiento de Acuerdo 4

lnfonne4

Fig 91. RUEDA DE DEMING (Elaboración propia)

~

EJEMPLO 7: Los principios fundamentales de GUNG H0

6

A través de la inspiradora historia de dos líderes corporativos, los autores Blanchard y Bowles revelan el secreto de Gung Ho: una técnica revolucionaria para estimular el entusiasmo y el desempeño y lograr resultados increíbles en cualquier organización. Los principios fundamentales de Gung Ho: El espíritu de la ardilla, el estilo del castor y el don del ganso. Con ellos conseguirá inyectar de energía y entusiasmo

a todo su equipo, para así encaminarlo hacia el éxito.

l. El espíritu de la ardilla: Trabajo que vale la pena

Saber que estamos haciendo que el mundo sea un mejor lugar. 6

Adaptado de la forma virtual encontrado en la siguiente Páginas Web: http://www.negociosyemprendimiento.org/2010/02/gung-ho-el-espiritu-de-la-ardillael.html

179

Todos trabajan hacia una meta compartida. Los valores guían todos los planes decisiones y acciones.

2. El método del castor: Mantener el control pata alcanzar la meta Un terreno de juego que tienen marcado el territorio con claridad. Los pensamientos, sentimientos, necesidades y sueños se respetan, se escuchan y se actúa al respecto. Capaces pero sometidos a un reto.

3. El Don de los gansos: Estimularse unos a otros Las felicitaciones activas o pasivas deben ser ciertas. Sin marcador no hay juego y estimular el progreso. E=MC2 - Entusiasmo es igual a la misión multiplicada por el dinero contante y sonante y las felicitaciones.

Consideraciones Iniciales

Acuerdo de Directorio

No se entendió

ESPÍRITU DE LA ARDILLA

"Trabajo que vale la pena"

Se entendió el Espíritu de la Ardilla No se entendió

MÉTODO DEL CASTOR "Mantener el control para alcanzar la meta. Dejar que decidan para alcanzar la meta".

Se entendió el Método del Castor No se entendió

El DON DEL GANSO "DARNOS ÁNIMOS UNOS A OTROS"

Se entendió el Don del Ganso Verificación de resultados en el grupo

Reiniciar con otro grupo

Fig 92. PRINCIPIOS DEL GUNG HO (Elaboración propia)

180

3.6.

Programación de PLC en KOP y Secuencia de una aplicación

FUP.

TALADRO ELECTRICO

Seriales de los captadores

- Contactores K1 a K4 -Temporizadores T1 y T2 - Pulsadores

Trabajo

MOTORB

,.--M-O_T_O_R_A_-!---.:má~~ina

- Protecciones - Señalizaciones -Otros

Grafcet Nivel Funcional

,actuadores

Ecuaciones generadas del Grafcet tecnologico

E1 E1 E1 E2 E2 E E3

Sistema configurado

El motor A gira a derechas y el motor B baja la broca

Se detienen los motores por un espacio de 3 segundos.

E3 El motor A gira a izquierdas y el motor B sube la broca

Se detienen los motores por un espacio de 1O segundos para cambio de pieza

E4 E4

E 4 t2 + E2E 1 KM 1 KM 3 E 1FC 2 + E3E 2 TIMER E 2 t1+E4E 3 KM 2 KM 4 E 3 FC 1 + E1E 4 TIMER 2

KOP elaborado de las ecuaciones

Transcurrieron los 10 segundos

Grafcet Nivel Tecnológico

Fig 93. Taladro eléctrico (Elaboración propia)

181

KOP colocando relés K4

Asignando direcciones a los componentes ,

t2

K1

~----rl'H~~BO

BoteUas

/

Disu-ibuldar

Aof:rg proceso

Las botellas se trasladan por la faja principal, al pasar por el sistema se detecta su presencia al pasar por 51 e inmediatamente se verifica con 52 que dicha botella esta etiquetada, es decir se corta el haz luminoso cada vez que pasa por la botella. En caso de no cortar el haz se activa Yl haciendo que C1 extienda su émbolo hasta 53 retirando la botella a la otra faja y haciendo que el motor avance y desconectando Yl retrayendo su émbolo hasta 54 que resetea el sistema v continua el oroceso.

GRAFCET FUNCIONAL

GRAFCET TECNOLOGICO

Inicio del sistema coordinado con proceso

Inicio

Se verifica presencia y si tiene etiqueta. El émbolo del cilindro se extiende totalmente.

Y1=1

C1+

El émbolo esta totalmente extendido. Se retrae el émbolo del cilindro y avanza el

Y1=0

C1-

~---~~émbolo em~tPJtraido y el sistema está listo para otra

verificación_

ECUACIONES GENERADAS

DIAGRAMA DE CONTACTOS

EO

E1 = EO.S1.S2 + E2.E1 E1 = Y1

51

.; :~

52

11

El

()

E2 = E1.S3 + EO.E2 E2=KM EO = E2.S4 + E1.E1

El

.;

53

:0

E2

()

KM

E2

·~

54

:;J

EO

()

191

CONTROL ELEMENTAL DE SEMAFORO PARA AVENIDA PRINCIPAL Y LATERAL DE POCO TRANSITO

E 1 =E 0 SA+E1 E 2

~LIP ~~~

E 1 =VP E1 =RL

E 2 =E 1(Sl+S2)+E 2 E 3 E 2 =TIMERH E 3 = E 2 TOl + E 3 E 4 E 3 =A E 3 =TIMEID2

~~

E 4 =E 3 T02+E 4 E 1 E 4 =VL E 4 =RP E 4 =TIMEID3

V

Modificamos por E3 para mantener luz enecendida

E1

A

Et!J E3

E4

T02

Vl

RP

192

EJEMPLO DE LÓGICA CON RELÉS Y PLC PARA UN CLASIFICADOR DE PARTES EN FUNCION DE ALTURA Y PESO

PESO- DP

LS1

(Entrada a la zona de pintura)

LS2

(Entrada a la zona de desviadores)

RZP

La parte está en zona de pintura

RZD

La parte está en zona de desviadores

2 3 4 5

6 7 8

RSAL

LS3 LS4 LS5 LS6

La parte ha salido

RALT La parte es alta

9 10

La parte es pesada

11 12

13

La parte es baja y ligera

14

La parte es baja y pesada RALT

RPES

15

La parte es alta y ligera

16

La parte es alta y pesada Pintura azul

17

RBP 18

RAL 19

Baja/pesada Alta/ligera

Pintura amarilla Pintura roja Pintura verde

20

Desviador BIL

21

RBP Desviador B/P

22

RAL Desviador M

23

RAP 24

Desviador NP

Circuito de control para faja transportadora/clasificador con lógica de relés

193

L1

--,------------------------r-----------,------------,------------------------r--------------------------~ KSAL

rp

KALT {~a-ador}

(detectores)

KALT

SDA

SDP

KPES

KPES

KPES

KPES

1

~L

KPES

,,~~,T KAL

~p

r®l~'

1=

1 KAP

~L

KAL

~p

1 KAP sigue

CLASIFICADOR DE PIEZAS EN FUNCION DE ALTURA Y PESO

KZP

=

KSAL

Fig 94. EL CIRCUITO ELÉCTRICO DEL CLASIFICADOR (Elaboración propia)

INFORMACIÓN SOBRE E/S DEL CLASIFICADOR CLASI.FICADO.R.

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