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Timestamp: 2019-03-23 00:43:19+00:00

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Uploaded by Jonathan Lara Terrazas
Controlador Motor Trifasico
Serie Fv100 Vfd
Programacion de Un Sistema de Control de Agua Para El Tanque Del Guereo
Variadores de frecuencia en un motor trifasico
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el de ser un profesional que ayude en el progreso de mi familia y país. Gracias a mis padres John Vera Guevara y María Magdalena Luzuriaga por confiar en mí porque sin ustedes este sueño no se hubiera vuelto realidad.-4- Este trabajo de tesis está enteramente dedicada a un sueño. Porque no hay palabras que expresen lo tan agradecido que estoy ya que mis bases están basadas en el conocimiento y perseverancias que me inculcaron. John .
Paul Romero DIR. Lenin Aguirre MIEMBRO DEL TRIBUNAL Lcdo.ING. Carlos Rodríguez DIRECTOR DPTO. Edwin Altamirano DIRECTOR DE TESIS ……………………… ……………… ……………………… ……………… ……………………… ……………… Ing.ESC. DOCUMENTACIÓN NOTA DE LA TESIS ……………………… . Iván Menes DECANO DE LA FACULTAD DE INFORMÁTICA Y ELECTRÓNICA ……………………… ……………… Ing.ELECTRONICA CONTROL Y REDES INDUSTRIALES …………………… ……………… Ing.-5- NOMBRE FIRMA FECHA Ing.
Luis Alberto Zabala Aguiar John Germán Vera Luzuriaga ..... y....... doctrinas y resultados expuestos en esta tesis..........-6- “Nosotros.. el patrimonio intelectual de la Tesis de Grado pertenece a la ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DE CHIMBORAZO” .......................................... .... Luis Alberto Zabala Aguiar y John Germán Vera Luzuriaga somos responsables de las ideas.
-8- PID Proporcional. Derivativo PLC Controlador Lógico Programable PWM Modulación por ancho de pulso RAM Memoria de acceso aleatorio RFI Interferencia de radiofrecuencia RPM Revoluciones por minuto RS 485 Estándar recomendado 485 SB Signal Board TIA Totally Integrated Automation UVPROM Memoria de solo lectura programable y borrable con luz ultravioleta VAC Voltaje de corriente alterna VDC Voltaje de corriente directa VFD Variable Frequency Drive VVVF Variador de voltaje variador de frecuencia . Integral.
...................................................... ......................................................................17 - 1.............1 Antecedentes ............2 Variador de frecuencia ...........................19 - CAPÍTULO II FUNDAMENTO TEÓRICO 2..........................................4 Estado actual de la máquina..........20 - 2..........................1...4...18 - 1...3.......41 - 2.............................................2 Características..................... ................32 - 2................................2 Específicos .......4 Encoder ...........1 Fin de carrera industrial .....................2 Justificación ......20 - 2............................ ......................................3 Neumática ..........................................................36 - 2..........4................... ........................3 Sensores Inductivos ........................................... .17 - 1....... ...............................3........2 Presostatos ...........................2.......3 Objetivos ....................................... .........................................38 - 2...............1...............................................................39 - 2............................................................ ...............1 2..............................4...........................36 - 2.............17 - 1............................. .......3...................................... ..16 - 1........... ................................................ .....4.........1 Mecánica.......................... ...2 Eléctrica y Electrónica ................16 - 1.....................................................................1 Selección de un PLC .................................... .....18 - 1...3..........1 Tipos de encoder.... .........42 - ......................................................................................................................................1 General .............................18 - 1... ............................. ....................................3................................................. ..................3 Características..............................33 - Sensores ................................................................. ................ .........-9- INDICE GENERAL AGRADECIMIENTO DEDICATORIA FIRMAS DE RESPONSABILIDAD RESPONSABILIDAD DE LOS AUTORES ÍNDICE INTRODUCCIÓN CAPÍTULO I GENERALIDADES 1........................25 - 2.......................................................1 Controlador Lógico Programable ...................
.....................................................................................................2 Cilindros De Doble Efecto ..............53 2...62 - 3....2 Diagrama de flujo de funcionamiento ............................45 - 2...................................44 - 2..52 2... ....................................1 Cilindros De Simple Efecto ...................................5 Implementación del Encoder .............1..........10 - 2.................2 2.............5................ ......................7 Circuito Neumático .....................................56 - 3....................................................4..... ........................68 - 3........... ...................5.....1 Refrigerantes............................................................62 - 3..............................................4 Sistema de refrigeración ........3 Circuito de fuerza y control ......................... ........................ .....7 Sistemas de refrigeración ........50 - 2...................................................................91 - ....................... ....................73 3..............6 Desarrollo del programa para el sistema de control .........5..................................................5 Funcionamiento . ........................52 - 2..3......................... ............................6....6..........................1 Diseño del circuito de control.6.........6................... .................48 - 2....71 - 3..6.....................1................ .......2 Comunicación PC con el PLC ....3...........................88 - 3...................... .......72 3..........1 Dimensionamiento de las protecciones ....................54 - 2...........................................................................8................. ...............................58 - 3.4................... ..........1 Cortes de metal ................71 - 3....2 Válvulas Reguladoras .............. .............3 Válvulas de bloqueo ......... ..3 Comunicación Profinet s7-1200 con la pantalla ktp400.................... .............1...........89 - 3.........82 3.... .....6..7..........................1 Tipos de cilindros ........................54 - CAPITULO III IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA 3.............44 - Válvulas neumáticas .........................72 - 3..........91 - 3................. ............................................................1 Programación en Step 7 Basic ............... .......52 2...1 Totally Integrated Automation . ...........6..... ............. ... ......................... ......88 - 3...............................................................70 - 3............2 Diseño de las pantallas de usuario en WinCC Basic ........2 Diseño del circuito de fuerza ..................................6...... ................................... ........ ....1 Válvulas de vías o distribuidoras ....................1.........................1 Mantenimiento correctivo mecánico ..............................................................6 Cilindros neumáticos ....................................................8 Tablero de control .................................
.... ........................94 - 4..... ...................... ........................... ......................... PRUEBAS Y RESULTADOS..........9 Ubicación de elementos en el tablero de control ........ ....93 - 4................................4 Detección de fallas y depuración ...................3 Pruebas de medición longitudinales .....................................92 - CAPITULO IV .................. ...........................93 PUESTA EN MARCHA..............................11 - 3.................................................................................................... .....................................95 - CONCLUSIONES RECOMENDACIONES RESUMEN SUMMARY GLOSARIO ANEXOS ......................................93 4.94 - 4...................2 Pruebas del panel de control ......1 Arranque de motores .............
... .......................... .................................. 40 Diagrama de flujo principal................................................................................................................................ ................ 7 Vista del proyecto.........53 Figura II.................12 - INDICE DE FIGURAS Figura II........................... 4 CPU más SM ....................................................................................... ............................................................ .........................................................43 Figura II................... 13 Partes de un encoder .............. 22 Accionamientos electros neumáticos ....54 Figura II... ........................... 5 CPU más CM .............. 19 Válvula Direccional 5/2 .. 14 Partes de un encoder absoluto.... ............................ 8 Elementos que forman un final de carrera industrial...................... 9 Presostato ......52 Figura II................ 28 Símbolo válvula antirretorno....................28 Figura II.............. . ..........................................................................................58 Figura III........... ............... 27 Símbolo válvula reguladora con antirretorno ........38 Figura II................. ........................................................................................................... ................................................ ........................................ .......................... 35 Cortadora de perfiles..........................................42 Figura II................................ ............................................... 17 Símbolo del flujo .........57 Figura III......55 Figura III........................................................................................................ ............27 Figura II.......................................................................................................45 Figura II........49 Figura II.......................................... ...... 33 Cilindro de doble efecto ................................... .............. 38 Máquina después del mantenimiento mecánico ........................................................................................................................ .................. ............................... 1 Tipos de control................46 Figura II.................59 Figura III........................................... ....................................40 Figura II.....48 Figura II...... ... ........57 Figura III........................................................................29 Figura II....................................39 Figura II......... 6 Vista de inicio TIA ........................ 23 Símbolo válvula reguladora ................................................................. .....51 Figura II...... 25 Símbolo válvula secuencial .................... 10 Corriente en un conductor .... 15 Componentes generales de un encoder............................... 29 Símbolo válvula simultánea .............................................25 Figura II...... ........50 Figura II....................49 Figura II......................61 - ........................................ ... 30 Símbolo válvula selectora ..............................57 Figura III..... ........................................................ .................. 41 Diagrama de flujo Modo automático ......... ..................41 Figura II..........................44 Figura II................................................... 39 Esquema de la máquina .......48 Figura II. ................ 37 Transportador de perfiles.............................. 18 Dirección de flujo .................................................................. . 3 Signal Board en el CPU ............................... ........................................................... 2 PLC s7-1200 .. 26 Símbolo válvula reguladora de caudal ...... ......................................................................... ..................................48 Figura II.................. 36 Circuitería neumática..........40 Figura II............................47 Figura II...... ........................ 32 Cilindro de simple efecto .51 Figura II.58 Figura III............50 Figura II............................. ..................................46 Figura II................... 34 Sierra circular .................... .......................................... 24 Símbolo válvula limitadora de presión......... ........ ............... 21 Accionamientos mecánicos ..................................... ........................................... 31 Símbolo válvula de escape ................... ............. 12 Etapas del funcionamiento del sensor inductivo....................... 11 Bobinado del sensor inductivo .... 20 Accionamientos manuales ................... .................................... .............. . 16 Símbolo de válvulas direccionales ..........49 Figura II....................................... ............................... .........30 Figura II...........................................22 Figura II...............27 Figura II. .............47 Figura II........................... ..................
................... .... .............................................81 Figura III...... 73 Pantalla Ayuda ...............................74 Figura III..................81 Figura III.. 64 Segmento de posición inicial......... 60 Corte manual ....................................................... ................................................................76 Figura III.................................... 62 Grafcet de control de la máquina cortadora ............................................ ............65 Figura III........................................................... ............................................................................................................... ..................................73 Figura III......... .............................. 58 Contador de número cortes .................. ....................... ......................................................................................... 68 Conexión HMI con el PLC..................90 Figura III.......... 70 Programación de un botón....................... .............................. ............................ ........................................................................87 Figura III...............82 Figura III.................................79 Figura III.........................................................13 - Figura III...................................... 46 Bloque 2 de salidas........ 42 Bloque 1 de entradas ....................................................................... 61 Modo manual de pistones....... ... .........................................85 Figura III.........77 Figura III... ......90 Figura III..................................... ...........66 Figura III...........67 Figura III.................................................... .............75 Figura III................................................89 Figura III...................................................................................... 54 Vista del proyecto ...................................................................................................................................... 50 Circuito de fuerza de la bomba ................................68 Figura III... ....................... ....................... ........82 Figura III...... .........87 Figura III............................................78 Figura III............................................. 47 Activación de Contactores y electroválvulas .... ............ .....................78 Figura III...................... 74 Pantalla Descripción................ 71 Pantalla de selección ................................................. ....................................... ....92 - ....... 72 Pantalla de proceso ...... .............. 79 Circuito neumático instalado..64 Figura III............92 Figura III....................................................................................................................................... ............... 45 Bloque 1 de salidas.................................... 78 Circuito neumático ................... .......... 67 Agregando un dispositivo HMI ................... 44 Bloque 3 de entradas ......................................................... .........................71 Figura III...............................70 Figura III..................................................88 Figura III...................................................................................... 69 Pantalla inicial ...... 56 Selección de modo ....................... 52 Integración con TIA .... .............................................................69 Figura III........... ....................................................................................................... ......86 Figura III....................................... 51 Encoder implementado..........................84 Figura III........ 65 Bloque hardware interrupt............ ................................................75 Figura III........... 75 Pantalla de información del proyecto .. ......86 Figura III............................. .. 48 Activación de electroválvulas .. 53 Selección del modelo de CPU .............83 Figura III.77 Figura III.............................................. .........62 Figura III..................................... 81 Tablero de control ............................ .... 59 Recorrido manual del pistón 1 .................................................. 43 Bloque 2 de entradas ........82 Figura III.... 77 Asignación de dirección IP a la pantalla ....................................................................... 80 Tablero instalado .......................................................... 66........... 57 Parámetros contador rápido... .................. 55 Enclavamiento del botón start ........................ 76 Configuración de dirección IP en el PLC.............................. .................................. 63 Reseteo externo de marca.........................84 Figura III....................72 Figura III.................. .............. 49 Circuito de fuerza .. Bloque de datos ...........63 Figura III...................
.................................................... ........93 - ................34 Tabla II........ V Tipos de datos simples ....................... IV Características CPU 12xx........................................................................... VII Requisitos de instalación .. ........ XIII Activación de salidas del programa ........................................ X Funciones de protección del variador .................34 Tabla II..............................................................23 Tabla II..........26 Tabla II...................... . ....................................................................35 Tabla II........................................14 - INDICE DE TABLAS Tabla I.......................................34 Tabla II..... .................... XIV Datos del motor de corte .... ..18 Tabla I.............. ..... ................................. VIII Variador Fluxmaster....................................................................................91 Tabla IV.....................................19 Tabla II................................. XII Normas para numeración de válvulas................ XI Condiciones de operación del variador .............................................. ............................. IX Características del variador ....... .... .....30 Tabla II......... XV Datos de pruebas ............. ...32 Tabla II.. VI Tipos de datos compuestos.....46 Tabla III........................................................................... I Inventario de elementos eléctricos ..... III Resumen de los pasos más importantes en la selección de un PLC .................................31 Tabla II........ II Elementos neumáticos ............ ................................................ ............................80 Tabla III................................................................................................................. .....
cortes con arco de plasma. aserradoras. El software de control que permite el manejo de este controlador lógico programable es el Step7 Basic. además de utilizar un chorro de líquido refrigerante que por su constante uso el disco eleva su temperatura.15 - INTRODUCCIÓN El proceso de cortes metálicos se lo puede realizar manualmente o con sistemas automáticos que día a día son más sofisticados. . La máquina se compone de varios elementos tanto eléctricos como neumáticos como son cilindros neumáticos.. motores trifásicos los cuales se reutilizaran en la repotenciación ya que se encuentran en un buen estado y disminuye el costo del proyecto que de no ser así sería más alto. y técnicas como: cortes con chorro de agua. El presente proyecto se basa en una máquina cortadora que utiliza como herramienta principal un disco sierra de dientes acoplada a un motor trifásico de inducción. maquinado de haz de electrones. así también se utiliza una pantalla HMI touch screen que se programa en WinCC Basic. cortes con haz de laser. La fuente principal de energía eléctrica debe ser de 220V trifásica y como fuente de energía neumática se utiliza un compresor de aire. cortes con chorro de agua abrasiva. cortes con arco de carbono y aire y corte con oxigeno y gas combustible. Actualmente existen varias técnicas como máquinas herramientas que han sido creadas para realizar dicho trabajo consecuentemente existen variedad de materiales y elementos que utilizan estas máquinas como: fresadoras. La mayoría de partes y piezas mecánicas están en buen estado debiendo solo dar un mantenimiento preventivo antes de volverla a poner en funcionamiento ya que se encontraba detenida por varios años. Como cerebro principal utiliza un PLC de última tecnología por el cual recibe señales desde los sensores y emite señales de control hacia los diferentes actuadores.
ya que al momento se encuentra parada y esto representa una pérdida económica. automatización industrial.16 - CAPÍTULO I GENERALIDADES 1. cuyo funcionamiento depende de varias partes eléctrica-electrónica como neumática. trabajos en equipos con hidráulica y otros. con un tiempo de 6 años de funcionamiento.. la empresa ha mantenido esta máquina detenida sin generar beneficios de producción. En la actualidad la empresa cuenta con una máquina cortadora que fue adquirida tiempo atrás de segunda mano e inhabilitada en sus partes. 1. se dedica a la prestación de servicios como instalación de sistemas de control. Esta empresa hace varios años atrás ha venido incrementando su capital dándole un crecimiento cada vez más sólido y sostenible en el mercado local y nacional. la empresa “IMAC” necesita que esta máquina sea habilitada para una mejor prestación de servicios industriales. .2 Justificación En la época actual donde se requiere automatizar y mejorar los procesos de producción industrial para ser cada vez más competitivos con otras empresas de similares características.1 Antecedentes La empresa IMAC situada en la ciudad de Riobamba.
17 - En vista de la necesidad de la empresa.2 • Específicos Realizar un mantenimiento correctivo de la parte mecánica de la máquina para un correcto funcionamiento. la neumática y la electrónica.1 General Repotenciar un sistema de control semiautomático para una cortadora de perfiles utilizando PLC para la empresa “IMAC” 1. en las mismas intervienen fuerzas neumáticas o hidráulicas además de controles electrónicos para arranques y movimientos de motores. • Programar el PLC para el control de corte y funcionamiento de la máquina. en donde se encuentra integrada la mecánica.3.3. • Implementar un encoder programable para medir longitudes a cortar.. 1. lugar en el cual se desarrollará la repotenciación. se han realizado las gestiones necesarias para ubicarla en los talleres de la Facultad de Mecánica. siendo una solución aceptada por la empresa. Los tiempos actuales obligan a que todas las empresas industriales mejoren sus procesos de producción utilizando máquinas automatizadas. . • Facilitar el proceso de cortes metálicos en la empresa “IMAC” a través de la cortadora semiautomática. • Revisar el circuito electro-neumático de la máquina para determinar las partes y piezas útiles para la repotenciación.3 Objetivos 1. • Rediseñar los circuitos electro neumáticos que gobernarán los pistones de sujeción de la máquina. hemos planteado la repotenciación del equipo existente para mejorar el proceso de cortes metálico. Debido a que la empresa no cuenta con conexiones trifásicas y que la fuente principal de energía de la máquina es de 220V.
guardamotores.2 Eléctrica y Electrónica Los elementos eléctricos y electrónicos como contactores. relés. 1.4. I Inventario de elementos eléctricos Cantidad 4 Detalle Contactores 30x50mm 220V Estado Reutilizable Bueno Si Bueno Si Bueno Si 1.I.18 - 1. sin embargo algo que debe reemplazarse es el disco de corte ya que sus dientes se hallan desgastados e inservibles por lo demás solo necesita un correcto mantenimiento. Tabla I.5hp 15A 1 Relé 10A 250V~ bobina 120VAC 1 Inversor trifásico fluxsmaster Westinghouse 1 Relé 24VDC Bueno Si 1 Sensor inductivo Malo No 1 Breaker 3P 20A Bueno Si 1 Breaker 2P 10A Bueno Si 1 Guardamotor Bueno Si 1 Fuente 24VDC 2.4A Bueno Si 1 Transformador 220:110V Bueno Si 1 Bomba 110Vac Bueno Si 2 Motores eléctricos 220Vac Bueno Si ..4 Estado actual de la máquina 1.1 Mecánica La máquina ha estado parada sin trabajar por casi 6 años habiéndose cubierto de oxido e impurezas en todos sus elementos pero sus partes y piezas mecánicas están en buen estado.4. breakers después de haber realizado las pruebas correspondientes se detallan sus características y si se pueden reutilizar o no en la tabla I. fusibles.
pistones se han dado un correcto mantenimiento y pueden ser reutilizados en la repotenciación del sistema. electroválvulas.19 - De la tabla anterior se puede ver el estado de estos componentes los cuales han sido probados uno por uno y se ha determinado que están disponibles para su uso en el presente proyecto. El estado general de las válvulas es bueno.. Tabla I. esto se detalla mejor en la siguiente tabla.4. de igual manera de los pistones pero la tubería neumática no. 1. II Elementos neumáticos Cantidad Descripción Estado Reutilizable 6 Válvulas antirretorno Regular No 4 Válvula direccional Regular No 3 Cilindros neumáticos Bueno Si 15 Tubería neumática 1/4 Malo No 3 Presostatos Bueno Si .3 Neumática Los elementos neumáticos como válvulas. por lo que se ha reemplazado en su totalidad.
En el límite bajo están los controladores “reemplazadores de relés” con mínimas entradas. salidas y capacidades de memoria. .. sino también los requerimientos futuros. En el límite alto están los grandes controladores supervisores que juegan un rol importante en sistemas jerárquicos.1. Si los objetivos presentes y futuros no son apropiadamente evaluados. 2. y capacidades de expansión.20 - CAPÍTULO II FUNDAMENTO TEÓRICO 2. Entre estos dos extremos están controladores multifuncionales con capacidades de comunicación. el sistema de control podría quedar rápidamente inadecuado y obsoleto.1 Controlador Lógico Programable Los Controladores Programables están disponibles en todas las formas y tamaños cubriendo un amplio espectro de capacidades.1 Selección de un PLC Seleccionar el correcto PLC para una máquina o proceso involucra evaluar no solamente las necesidades actuales. para adaptarse a los requerimientos de cambio de la aplicación. llevando a cabo una gran variedad de funciones de control y adquisición de datos. que les permite la integración con varios periféricos.
incluyendo:  Entradas / Salidas  Tipo de control  Memoria  Software  Periféricos  Aspectos físicos y ambientales Consideraciones para Entradas y Salidas La determinación de entradas y salidas requeridas es típicamente el primer paso en la selección de un controlador. Toda vez que la base de control de la aplicación ha sido definida. en el orden del 10% al 20%. el usuario debería continuar la evaluación de los requerimientos del controlador. Esta contabilización ayudará a identificar el tamaño mínimo del PLC. la decisión acerca del tipo de control viene a ser una consideración muy importante. que se ilustran en la figura 1. y consecuentemente el PLC requerido. Por ejemplo. Se debe recordar que el controlador debería permitir futuras expansiones y reposiciones. control centralizado y control distribuido. Organización del Sistema de Control Con el advenimiento de nuevos y más inteligentes controladores programables.21 - Teniendo el futuro en mente cuando se escoja un PLC. . se minimizarán los costos de cambios y adiciones al sistema. Las posibles configuraciones de control incluyen: Control individual.. la determinación de la cantidad de entradas y salidas es simplemente una tarea de contabilizar los dispositivos discretos y analógicos que serán monitoreados o controlados. la futura expansión de memoria podría solamente requerir la instalación de un módulo de memoria. con una apropiada planificación. Una vez que se ha tomado la decisión para automatizar una máquina o proceso. Conociendo el proceso de aplicación y los futuros requerimientos de automatización se ayuda al usuario a decidir qué tipo de control.
2K. Entonces. La cantidad de memoria requerida para una aplicación dada es una función del número de entradas y salidas a ser controladas y de la complejidad del programa de control. Una aplicación puede requerir dos tipos de memoria: Memoria No volátil y memoria volátil con batería de respaldo. La complejidad se refiere a la cantidad y tipo de funciones aritméticas y de manipulación de datos que el PLC llevará a cabo.. la memoria es expandible en unidades de 1K. En medianos y grandes controladores. PLC PLC MAQUINA MAQUINA (a) Control Individual MAQUINA MAQUINA (b) Control Centralizado PLC PLC PLC PLC MAQUINA MAQUINA MAQUINA MAQUINA (c) Control Distribuido Figura II. sin embargo. Los pequeños PLC´s normalmente tienen una memoria fija con capacidad de 1/2K a 2K.22 - Consideraciones de Memoria Los dos factores a considerar cuando se escoja la memoria son el tipo y la cantidad. 1 Tipos de control . puede proveer confiabilidad y un medio de almacenamiento permanente una vez que el programa ha sido creado y depurado. Una memoria No volátil tal como la EPROM. la cantidad de memoria no es de mucha importancia cuando se seleccionan pequeños controladores. etc. 4K.
Tabla II. el usuario debe programar el PLC. humedad. algunas aplicaciones requieren funciones especiales que van más allá del control de los componentes de hardware. III Resumen de los pasos más importantes en la selección de un PLC PASO 1 ACCIÓN Conocer el proceso a ser controlado Determinar el tipo de control 2 - Control Distribuido - Control Centralizado - Control Individual . al igual como en la distancia que el periférico puede ser ubicado del PLC. tales como temperatura. La CPU también tiene influencia en el método de interface. puesto que la CPU determinará el tipo y número de periféricos que puede ser integrado al sistema. Condiciones Físicas y Ambientales Las condiciones. Los dos más comunes dispositivos de programación son el dispositivo de mano y el computador personal.. nivel de polvo y corrosión. Este dispositivo es de primordial importancia debido a que debe proveer todas las capacidades para de manera exacta y fácil ingresar el programa de control al sistema. que generalmente están a la medida para controlar el hardware disponible en el controlador. pueden afectar la correcta operación del controlador. etc.) antes de seleccionar el controlador y el sistema de I/O. Periféricos El dispositivo de programación es el periférico clave en un sistema PLC. Debido a que la programación es importante. Sin embargo. el usuario debería examinar cuidadosamente las capacidades del software. El usuario debería determinar las condiciones de operación (temperatura.23 - Consideraciones de Software Durante la implementación del sistema. Los requerimientos de periféricos deberían ser evaluados conjuntamente con la CPU. EMI/RFI. vibración.
contadores. PID. Booleano.) - Lenguajes IEC 1131-3 Considerar el tipo de Memoria 5 - Volátil (R/W) - No Volátil (EEPROM.) - Combinación de Volátil y No Volátil Considerar capacidad de memoria 6 7 - Requerimientos de memoria basado en el uso de memoria por instrucción - Memoria extra para programación compleja y expansión futura Evaluar requerimientos del Scan Time del procesador Definir requerimientos de dispositivos de programación y almacenamiento 8 - Computador personal - Almacenamiento en disco - Capacidades funcionales del dispositivo de programación Definir requerimientos de periféricos 9 - Desplegadores de mensajes y alarmas - Interfaces de Operador - Impresoras en línea - Sistema de generación de reportes Determinar cualquier restricción física y ambiental 10 11 - Espacio disponible para el sistema - Condiciones ambientales Evaluar otros factores que puedan afectar la selección . etc.24 - Determinar los requerimientos de interfaces de entradas y salidas 3 - Número de entradas y salidas digitales y analógicas - Especificaciones de entradas y salidas - Requerimientos de entradas y salidas remotas - Requerimientos de entradas y salidas especiales - Aplicación de redes bus de entradas y salidas - Futuros planes de expansión Determinar el lenguaje de software y funciones 4 - Ladder. UVPROM.. etc. etc. EPROM.) - Funciones e instrucciones ampliadas (operadores matemáticos. y/o alto nivel - Instrucciones básicas (temporizadores.
La CPU incorpora un microprocesador. que puede incluir lógica booleana. 2 PLC s7-1200 . Una vez cargado el programa en la CPU. conformando así un potente PLC.2 Características El controlador lógico programable S7-1200 ofrece la flexibilidad y capacidad de controlar una gran variedad de dispositivos para las distintas tareas de automatización. funciones matemáticas complejas. el S7. La máquina requiere de 20 entradas tanto para sensores como para botones del panel del operador. 2. Figura II.25 - - Soporte del vendedor (servicio posventa) - Pruebas de fiabilidad del producto - Objetivos de la planta en cuanto a estandarización de productos Luego de haber analizado y considerado todas estas posibilidades en un PLC se ha llegado a determinar la utilización de un PLC Simatic s7-1200 más un modulo de expansión de entradas y salidas. Y con 16 salidas de relé que activan tanto electroválvulas para el control de los pistones y contactores para el control de los motores de avance y corte de perfiles. instrucciones de contaje y temporización. La CPU vigila las entradas y cambia el estado de las salidas según la lógica del programa de usuario. ésta contiene la lógica necesaria para vigilar y controlar los dispositivos de la aplicación.1. una fuente de alimentación integrada. Gracias a su diseño compacto.1200 es idóneo para controlar una gran variedad de aplicaciones. configuración flexible y amplio juego de instrucciones. así como circuitos de entrada y salida en una carcasa compacta.. así como comunicación con otros dispositivos inteligentes.
Una SB se conecta en el frente de la CPU. Tabla II..26 - Los diferentes modelos de CPUs ofrecen una gran variedad de funciones y prestaciones que permiten crear soluciones efectivas destinadas a numerosas aplicaciones. Es posible agregar una SB con E/S digitales o analógicas. ● SB con 4 E/S digitales (2 entradas DC y 2 salidas DC) ● SB con 1 entrada analógica . IV Características CPU 12xx Signal Boards Una (SB) permite agregar E/S a la CPU.
Figura II. a saber: RS232 y S485. 4 CPU más SM ① LEDs de estado para las E/S del módulo de señales ① Conector de bus ① Conector extraíble para el cableado de usuario Módulos de comunicación La gama S7-1200 provee CMs que ofrecen funciones adicionales para el sistema. Hay dos módulos de comunicación. Los módulos de señales se conectan a la derecha de la CPU.27 - ① LEDs de estado en la SB ①Conector extraíble para el cableado de usuario Figura II. ● La CPU soporta como máximo 3 módulos de comunicación ● Todo CM se conecta en lado izquierdo de la CPU (o en lado izquierdo de otro CM) . 3 Signal Board en el CPU Módulos de señales Los módulos de señales se pueden utilizar para agregar funciones a la CPU..
28 - Figura II. El usuario puede . tales como PLCs y dispositivos HMI. editar y observar la lógica del programa necesaria para controlar la aplicación. incluye las herramientas para crear y configurar los dispositivos HMI en el proyecto. STEP 7 Basic ofrece dos lenguajes de programación (KOP y FUP) que permiten desarrollar el programa de control de la aplicación de forma fácil y eficiente. STEP 7 Basic ofrece un completo sistema de ayuda en pantalla. a saber: distintos portales orientados a tareas organizados según las funciones de las herramientas (vista del portal) o una vista orientada a los elementos del proyecto (vista del proyecto). el Totally Integrated Automation Portal (TIA Portal) ofrece dos vistas diferentes de las herramientas disponibles. Así mismo. Diferentes vistas que facilitan el trabajo Para aumentar la productividad. incluyendo herramientas para gestionar y configurar todos los dispositivos del proyecto. 5 CPU más CM ① LEDs de estado del módulo de comunicación ① Conector de comunicación Software de programación STEP 7 Basic El software STEP 7 Basic ofrece un entorno amigable que permite desarrollar.. Para poder encontrar la información necesaria.
. La vista del portal ofrece una vista funcional de las tareas del proyecto y organiza las funciones de las herramientas según las tareas que deban realizarse. Es posible determinar fácilmente el procedimiento y la tarea que debe seleccionarse.29 - seleccionar la vista que considere más apropiada para trabajar eficientemente. El proyecto contiene todos los elementos que se han creado o finalizado. ej. Puesto que todos estos componentes se encuentran en un solo lugar.. Con un solo clic es posible cambiar entre la vista del portal y la vista del proyecto. es posible acceder fácilmente a todas las áreas del proyecto. p. Figura II. Configurar los componentes de hardware y las redes. 6 Vista de inicio TIA La vista del proyecto proporciona acceso a todos los componentes del proyecto.
los rangos admisibles y tipos de representación de los valores de una variable o constante.30 - Figura II. La tabla siguiente muestra las propiedades básicas de los tipos de datos simples: Tabla II.. 7 Vista del proyecto Tipos de datos simples Los tipos de datos permiten determinar la longitud. V Tipos de datos simples Tipo de Longitud Formato datos (bits) estándar Rango de valores Ejemplo de entrada de valores BOOL 1 Booleano TRUE/FALSE TRUE BYTE 8 Número 16#0 hasta 16#FF 16#F0 Número 16#0 hasta 16#F0F0 hexadecimal 16#FFFF Número 16#0000_0000 hasta hexadecimal 16#FFFF_FFFF Enteros con de -128 a 127 (+)120 de 0 a 255 50 -32768 hasta 32767 (+)1 hexadecimal WORD DWORD SINT 16 32 8 16#F0F0_F0F0 signo USINT 8 Enteros sin signo INT 16 Enteros con .
La tabla siguiente muestra una vista general de los tipos de datos compuestos: Tabla II. Las direcciones absolutas tampoco se pueden transferir como parámetros actuales a los tipos de datos compuestos. STRING El tipo de datos STRING representa una cadena de Caracteres que pueden comprender 254 caracteres como máximo.175 flotante 495e-38 signo REAL 32 ±0 +1. VI Tipos de datos compuestos Tipo de datos DTL Descripción El tipo de datos DTL representa un instante compuesto por las indicaciones de fecha y hora. ..402823e+38 hasta - 1.31 - signo UINT 16 Enteros sin de 0 a 65535 300 Enteros con de .234567e+13 coma 1. Las constantes no se pueden utilizar como parámetros actuales para los tipos de datos compuestos.402823e+38 TIME 32 Tiempo con T# - T#10d20h30m20s630ms signo 24d20h31m23s648ms hasta T#+24d20h31m23s647ms CHAR 8 Caracteres Juego de caracteres ASCII ASCII ’E’ Tipos de datos compuestos Los tipos de datos compuestos definen grupos de datos que se componen de otros tipos de datos.175 495e-38 hasta +3.2 147 483 648 a + 2 (+)2131754992 signo 147 483 signo DINT 32 647 UDINT 32 Enteros sin de 0 a 4294967295 4042322160 Números en -3.
7 GHz o similar RAM Windows XP: 1 GB Windows Vista: 2 GB Espacio libre en el disco duro 2 GB Sistemas operativos • Windows XP (Home SP3.2 Resolución de pantalla 1024x768 Red A partir de Ethernet 10 Mbits/s Unidad óptica DVD-ROM Variador de frecuencia Un variador de frecuencia VFD es un sistema para el control de la velocidad rotacional de un motor de corriente alterna por medio del control de la frecuencia de alimentación suministrada al motor. Ultimate SP1) Tarjeta gráfica 32 MB RAM Intensidad de color de 32 bits 2. Un variador de frecuencia es un caso especial de un variador de velocidad. drivers de CA.32 - ARRAY El tipo de datos ARRAY representa un campo compuesto por un número fijo de componentes del mismo tipo de datos. microdrivers o inversores. . Professional SP3) • Windows Vista (Home Premium SP1. Requisitos mínimos y recomendados: La tabla siguiente muestra los requisitos de software y hardware mínimos que deben cumplirse para la instalación del paquete de software “SIMATIC STEP 7 Basic”: Tabla II.. a veces son llamados drivers VVVF. Dado que el voltaje es variado a la vez que la frecuencia. Los distintos componentes de la estructura pueden tener diferentes tipos de datos. VII Requisitos de instalación Hardware/software Requisitos Tipo de procesador Pentium 4. STRUCT El tipo de datos STRUCT representa una estructura compuesta por un número fijo de componentes. Business SP1. 1. Los variadores de frecuencia son también conocidos como drivers de frecuencia ajustable AFD.
33 - Principio de funcionamiento Los dispositivos variadores de frecuencia operan bajo el principio de que la velocidad síncrona de un motor de corriente alterna está determinada por la frecuencia de CA suministrada y el número de polos en el estator.1 Características El variador de frecuencia de la marca TECO-Westinghouse de la serie FLUXMASTER . 1000 RPM y 750 RPM respectivamente para motores sincrónicos únicamente y a la frecuencia de 50 Hz.2. de acuerdo con la relación [1]:   	[1] Donde RPM = Revoluciones por minuto f = frecuencia de suministro CA (Hercio) p = Número de polos (adimensional) Las cantidades de polos más frecuentemente utilizadas en motores síncronos o en Motor asíncrono son 2. 4. 1500 RPM. resultarían en 3000 RPM. En estos se produce un desfase mínimo entre la velocidad de rotación (RPM) del rotor (velocidad "real" o "de salida") comparativamente con la cantidad de RPM's del campo magnético (las cuales si deberían cumplir la ecuación arriba mencionada tanto en Motores síncronos como en motores asíncronos ) debido a que sólo es atraído por el campo magnético exterior que lo aventaja siempre en velocidad (de lo contrario el motor dejaría de girar en los momentos en los que alcanzase al campo magnético) 2. Dependiendo de la ubicación geográfica funciona en 50Hz o 60Hz. 6 y 8 polos que. En los motores asíncronos las revoluciones por minuto son ligeramente menores por el propio asincronismo que indica su nombre.. siguiendo la ecuación citada.
01% Digital y 0.5 HP Corriente nominal: 3.4% Analógico Resolución de frecuencia: Teclado digital de referencia: 0-01Hz (0-99.34 - Tabla II..9Hz).1Hz (100-400Hz) Señal de configuración de 0-5VDC. proporcional a la cantidad de voltaje de entrada Peso: 3. X Funciones de protección del variador FUNCIONES DE Sobre corriente instantánea: PROTECCION 200% aproximadamente de la corriente nominal Protección de sobrecarga: 150% corriente de la salida nominal durante 60 segundos Sobrecarga del motor: Relé electrónico de sobrecarga térmica . IX Características del variador CARACTERISTICAS DE Frecuencia portadora: 1-12 KHz CONTROL Rango de frecuencia de 0-400 Hz control: Precisión de la frecuencia: 0.1-3600seg.2 KVA Voltaje de entrada: 1/3 fases 200~240 V. 0-10VDC. 0-20mA. +/-10% 50/60 Hz. Tabla II. +/-5% Voltaje de salida: 3 fases 200~240 V.1 lbs. (Dos independientes Aceleración/Desaceleración: aceleración/desaceleración o configuración de la curva S) Par de frenado: 20% aproximado (Integrado con una unidad de transistor para el frenado) Patrón V/F: 18 patrones pre-programados y uno configurable Tabla II. Cortes de energía: 1 seg. 4- frecuencia: 20mA Tiempo 0.1 A Salida: 1. VIII Variador Fluxmaster Modelo: FM100-2P5-N1 Potencia soporta: 0. 0.
Frecuencia de la portadora Ajuste. ganancia de frecuencia del medidor. Corriente de salida.20% entrada: SEÑAL DE Multifunción da salida: Función Fn_61 SALIDA Fallo de contacto: 250VAC 1A. Velocidad. el sentido de rotación . reinicio automático. voltaje de bus.7-2 segundos: FM100 se puede reiniciar alimentación: con búsqueda de velocidad Sobrecalentamiento del Protegido por termostato disipador de calor: Tabla II. XI Condiciones de operación del variador CONDICIONES DE SEÑAL DE OPERACION ENTRADA Señal de operación: Avance / Operación inversa. mientras que la función de protección está operativo Multifunción de Función Fn_56. límite superior e inferior. Múltiples comandos individuales Reset: Soltar protección. tensión de salida. 0.. por contacto de teclado o Cableado. Curva-S Aceleración / desaceleración.1% ~ 0 . Frecuencia de Salto. función Enlace de comunicación Teclado digital monitor: 4 dígitos de 7 segmentos LED Indica: Frecuencia. 30VDC 1A o menor Funciones de construcción: Referencia de frecuencia / ganancia. de par Manual Impulso.35 - Sobretensión: 230VDC Bus excede 427V Por debajo de la tensión: 230VDC Bus cae por debajo de 200V Pérdida momentánea de 0. Frecuencia de salida.
Como por ejemplo el termómetro de mercurio que aprovecha la propiedad que posee el mercurio de dilatarse o contraerse por la acción de la temperatura. presión. desplazamiento. pH. Medicina. 2. etc. Industria aeroespacial.3. intensidad lumínica. Un sensor también puede decirse que es un dispositivo que convierte una forma de energía en otra. una capacidad eléctrica (como en un sensor de humedad). Áreas de aplicación de los sensores: Industria automotriz.36 - Salida de monitorización analógica: La salida analógica 0-10 VDC. puede seleccionar: Frecuencia de salida. voltaje de salida. inclinación. neumáticos o mecánicos situados al final del recorrido de un elemento móvil. Un sensor se diferencia de un transductor en que el sensor está siempre en contacto con la variable de instrumentación con lo que Puede decirse también que es un dispositivo que aprovecha una de sus propiedades con el fin de adaptar la señal que mide para que la pueda interpretar otro dispositivo. humedad. torsión. se encuentra el final de carrera o sensor de contacto (también conocido como "interruptor de límite") o limit switch.. son dispositivos eléctricos. aceleración. con el objetivo de enviar señales que puedan modificar el estado de un circuito. etc. fuerza. Las variables de instrumentación pueden ser por ejemplo: temperatura. Configuración de Frecuencia. una corriente eléctrica (como en un fototransistor). Industria de manufactura. una Tensión eléctrica (como en un termopar). como por ejemplo una cinta transportadora. llamadas variables de instrumentación. voltaje de bus 2. distancia. Una magnitud eléctrica puede ser una resistencia eléctrica. etc. Robótica.1 Fin de carrera industrial Dentro de los componentes electrónicos. Internamente pueden contener .3 Sensores Un sensor es un dispositivo capaz de detectar magnitudes físicas o químicas. y transformarlas en variables eléctricas.
Los elementos generales de un final de carrera son los que se muestran en la siguiente imagen: . Su uso es muy diverso. Este interruptor se acciona mediante un actuador de la palanca externo de rodillo que permite un ajuste de 360º. como por ejemplo ascensores. cerrados (NC) o conmutadores dependiendo de la operación que cumplan al ser accionados. Generalmente estos sensores están compuestos por dos partes: un cuerpo donde se encuentran los contactos y una cabeza que detecta el movimiento.. robots. aquellas que realicen una carrera o recorrido fijo. Set crews: Estos tipos de finales de carrera se utilizan para prevenir daños en el sensor provocados por el objeto sensado.37 - interruptores normalmente abiertos (NA o NO en inglés). Fin de carrera para entornos peligrosos: Se trata en concreto de un microinterruptor conmutador monopolar con una robusta carcasa de aluminio. en todas las máquinas que tengan un movimiento rectilíneo de ida y vuelta o sigan una trayectoria fija. plástico o fibra de vidrio Modelos Dentro de los dispositivos sensores de final de carrera existen varios modelos: Honeywell de seguridad: Este final de carrera está incorporado dentro de la gama GLS de la empresa Honeywell y se fabrica también en miniatura. tanto en metal como en plástico y madera. empleándose. Los finales de carrera están fabricados en diferentes materiales tales como metal. etc. de ahí la gran variedad de finales de carrera que existen en mercado. en general. Están compuestos por un cilindro roscado conteniendo un resorte con un objetivo de metal el cual es detectado por el sensor inductivo por lo que puede soportar impactos de hasta 20 N sin sufrir daños. con tres conducciones metálicas muy compactas. Esta cubierta ha sido diseñada para poder soportar explosiones internas y para poder enfriar los gases que la explosión genera en su interior. montacargas. es decir.
41 - Esto aumenta la carga en el sensor. Su fin. .4  Normalmente abierto NO negro  Normalmente cerrado NC blanco Encoder Un encoder es un sensor electro-opto-mecánico que unido a un eje. Conforme el objeto metálico se aleja del sensor. Figura II. la amplitud del oscilador aumenta. es actuar como un dispositivo de realimentación en sistemas de control integrado. 12 Etapas del funcionamiento del sensor inductivo. proporciona información de la posición angular.. disminuyendo la amplitud del campo electromagnético. El circuito de disparo monitorea la amplitud del oscilador a un nivel predeterminado. a un nivel predeterminado. el circuito de disparo conmuta el estado de la salida del sensor de nuevo a su condición normal. conmutando el estado de la salida del sensor. Codificación de colores de los sensores inductivos DC: • Alimentación o Marrón para el hilo positivo o Azul para el hilo negativo • Salida o Para 3 hilos es negro o Para 4 hilos: 2.
Al girar el rotor genera una señal cuadrada. Figura II.42 - 2. lo que se utiliza para discriminar el sentido de giro. el escalado hace que las señales tengan un desfase de ¼ de periodo si el rotor gira en un sentido y de ¾ si gira en el sentido contrario.1 Tipos de encoder Encoder incremental Este tipo de encoder se caracteriza porque determina su posición. contando el número de impulsos que se generan cuando un rayo de luz. La resolución del encoder depende del número de impulsos por revolución. 13 Partes de un encoder En el estator hay como mínimo dos pares de fotorreceptor ópticos..4. escalados un número entero de pasos más ¼ de paso. es atravesado por marcas opacas en la superficie de un disco unido al eje. Un simple sistema lógico permite determinar desplazamientos a partir de un origen. . Algunos encoders pueden disponer de un canal adicional que genere un pulso por vuelta y la lógica puede dar número de vueltas más fracción de vuelta. a base de contar impulsos de un canal y determinar el sentido de giro a partir del desfase entre los dos canales.
con marcas opacas y transparentes codificadas en código Gray. Para un encoder con n bandas en el disco. Se utiliza el código Gray en lugar de un binario clásico porque en cada cambio de sector sólo cambia el estado de una de las bandas. Figura II. . evitando errores por falta de alineación de los captadores.0879° y 0. el rotor permite 2^n combinaciones. El valor binario obtenido de los fotorreceptores es único para cada posición del rotor y representa su posición absoluta.00549° respectivamente. Por ejemplo para encoders de 12 y 16 bits se obtiene una resolución angular de 0. dispuestas de tal forma que en sentido radial el rotor queda dividido en sectores. por lo cual la resolución será 360° dividido entre los 2^n sectores.. 14 Partes de un encoder absoluto.43 - Encoder absoluto En el encoder absoluto. el disco contiene varias bandas dispuestas en forma de coronas circulares concéntricas. El estator tiene un fotorreceptor por cada bit representado en el disco.
una línea de poder y la tierra. Típicamente un encoder incremental solo tiene cuatro líneas: 2 de cuadratura. los encoders increméntales proporcionan mayor resolución a un costo más bajo que los encoders absolutos. . Un encoder absoluto tiene una línea de salida por cada bit. Además. ó   °  [2] Generalmente. una de poder y una tierra. su electrónica es más simple ya que tienen menos líneas de salida.
aéreo.5 Válvulas neumáticas La neumática es una fuente de energía de fácil obtención y tratamiento para el control de máquinas y otros elementos sometidos a movimiento. Si se hace girar el disco. Figura II.44 - 2. donde otras energías suponen un riesgo importante por la producción de calor. se utilizan elementos de comando por símbolo neumático. Cuando por necesidades de trabajo se precisaba efectuar el mando a distancia. Por el contrario. etc.4. incluso en todo tipo de transporte. 2. obteniéndose una señal de O voltios (0) a la salida. almacenaje y utilización del aire comprimido resultan relativamente baratos y además ofrece un índice de peligrosidad bajo en relación a otras energías como la electricidad y los combustibles gaseosos o líquidos. 15 Componentes generales de un encoder. cuando un segmento transparente se sitúa entre el emisor y el sensor de luz se obtiene una señal de 5 voltios (1) a la salida. Ofrece una alternativa altamente segura en lugares de riesgo de explosión por deflagración. la salida alternará entre 0 y 1 con una frecuencia proporcional a la velocidad angular del disco.. los elementos rediseñados se mandan manual o mecánicamente. . La generación. chispas. Por estas ventajas las instalaciones de aire comprimido son ampliamente usadas en todo tipo de industrias. En los principios de la automatización. terrestre y marítimo.2 Funcionamiento Los segmentos opacos interrumpen el haz de luz emitido por el fotodiodo dirigido al fototransistor.
todavía merece ser considerado el tipo Constructivo. El número de cuadrados representados en la simbología es igual al número de posiciones de la válvula. el paro y la dirección. 2. Para un conocimiento perfecto de una válvula direccional.45 - Las válvulas en términos generales. Figura II. debe tenerse en cuenta los siguientes datos: • Posición Inicial • Número de Posiciones • Número de Vías • Tipo de Acción (Comando) • Tipo de Retorno • Caudal Además de éstos. tienen las siguientes misiones:  Distribuir el fluido  Regular caudal  Regular presión Las válvulas son elementos que mandan o regulan la puesta en marcha. Simbología y representación: Las válvulas direccionales son siempre representadas por un rectángulo. con el fin de realizar un trabajo propuesto. representando una cantidad de movimientos que ejecuta a través de los accionamientos. así como la presión o el caudal del fluido enviado por el compresor o almacenado en un depósito.1 Válvulas de vías o distribuidoras Tienen por función orientar la dirección que el flujo de aire debe seguir. Este rectángulo es dividido en cuadrados.. 16 Símbolo de válvulas direccionales .5.
pero no necesariamente el sentido del flujo.46 - Número de Vías Es el número de conexiones de trabajo que la válvula posee. XII Normas para numeración de válvulas Alimentación neumática CETOP ISO NUMÉRICA ALFABÉTICA 1 P . conexiones de utilización del aire y los escapes. Figura II. encontramos símbolos diferentes: Las flechas indican la inter-relación interna de las conexiones. el número de vías de una válvula de control direccional se puede considerar también en lo siguiente: Figura II. Para entender fácilmente. Son consideradas como vías de conexión de entrada de la presión. 18 Dirección de flujo Identificación de orificios La localización de los orificios en una válvula se realiza mediante alguna de las dos codificaciones normalizadas en la actualidad.. 17 Símbolo del flujo Dirección del Flujo En los cuadros representativos de las posiciones. Tabla II.
47 - Utilización 2. 19 Válvula Direccional 5/2 Tipos de accionamiento válvulas: Manuales Los tipos de accionamientos manuales más comunes en la industria se presentan en la figura II.20. x.21 pero uno bastante común es el retorno por muelle sobre todo en válvulas monoestables. Figura II. 6. 14. 12. 16. S.. C. B. 7. 5. z. Figura II. y. A. 20 Accionamientos manuales Mecánicos Existen varios accionamientos mecánicos como se ve en la figura II. . Pilotaje 12. R. 4. 9 L Fuga En ciertos simuladores neumáticos se utiliza más la norma CETOP pero en las electroválvulas más comerciales vienen sus denominaciones con norma ISO. T. Escape 3.
22 Accionamientos electros neumáticos 2.48 - Figura II. Una electroválvula utiliza una bobina que al energizarla cambia la posición de la válvula. permite o no el paso del aire hacia los conductos de trabajo si la presión en estos se mantiene debajo de un nivel prefijado. 23 Símbolo válvula reguladora . En el caso de contar con orificio de escape. el exceso de aire escapa por 3 Figura II. si la presión aumenta..5.2 Válvulas Reguladoras Válvula reguladora de presión Encargada de mantener la presión constante en el circuito. Figura II. 21 Accionamientos mecánicos Neumáticos y eléctricos Los accionamientos electro neumáticos también son muy utilizados en la industria.
almacenes de aire Figura II. La diferencia estriba en su utilidad. las válvulas limitadoras de presión se emplean para limitar la presión de toda la red. 25 Símbolo válvula secuencial Válvula reguladora de caudal bidireccional Son unas válvulas que tienen un tornillo que disminuye o aumenta la sección del conducto. se tara la válvula secuencial a dicha presión.49 - Válvula limitadora de presión Es una válvula similar a la válvula reguladora de presión. Por este motivo. Mientras que las válvulas reguladoras de presión se utilizan para proteger los elementos neumáticos. 24 Símbolo válvula limitadora de presión Válvula secuencial Las válvulas de secuencia se utilizan cuando el elemento neumático necesita una mínima presión para funcionar. se suelen colocar en los acumuladores. 100% Figura II. permitiendo la regulación del caudal de aire que circula. 26 Símbolo válvula reguladora de caudal . Figura II.. entonces.
disponemos de varios tipos que son: 1.3 Válvulas de bloqueo En primer lugar. . 28 Símbolo válvula antirretorno Aquí se puede observar representadas los tres tipos de válvula antirretorno que existen. mientras que cuando se la comanda o pilota.. 3. Válvulas antirretorno. 27 Símbolo válvula reguladora con antirretorno 2. diremos que este tipo de válvula tiene la peculiaridad de accionarse ante unas determinadas condiciones. debemos saber que dependiendo el desempeño que tengan que realizar usaremos un tipo u otro. El símbolo de la derecha representa una válvula antirretorno pilotada. En segundo lugar. Figura II. 4. De escape. por lo tanto. permite el paso del fluido en el sentido contrario.50 - Válvula reguladora de caudal Unidireccional Está compuesta de una válvula reguladora de caudal simple más una válvula antirretorno. 2. es que cuando no está siendo pilotada actúa como una válvula antirretorno normal. mientras bloquea el sentido contrario. Simultáneas. La diferencia que tiene respecto a los otros dos tipos. Este tipo de válvula está diseñada para que deje fluir el aire en un sentido. 100% Figura II. de manera que permite el flujo de fluido de un solo sentido. Selectivas.5. Antirretorno.
30 Símbolo válvula selectora . representan a válvulas antirretorno que solo admiten un sentido de paso de fluido o aire. Las válvulas selectivas tienen 2 entradas y una salida. Cada una de las entradas está conectada a un circuito diferente. y si tiene igual presión continuará cerrada la salida porque esta no es la condición de servicio de la válvula. 29 Símbolo válvula simultánea Válvulas selectivas. Su elemento móvil suele ser una bola metálica. si entra aire por una entrada. El símbolo central. Las válvulas simultáneas tienen dos entradas. Este tipo de válvula se utiliza cuando deseamos accionar una máquina desde más de un sitio de mando. Las válvulas antirretorno se colocan antes que las válvulas de distribución. Válvulas simultáneas. El funcionamiento es sencillo de entender. que se desplaza por la acción del fluido al entrar por dos de sus orificios. el orificio que debería dejar paso al fluido. por este motivo se llaman válvulas selectivas.. Figura II. la bola se desplazará obturando la otra entrada y dejando salir el fluido por la salida. dejando libre el tercer orificio. los otros dos símbolos. de esta forma protegen al circuito de posibles cortes de aire y de interferencias entre componentes. en forma de corredera. quiere decir que funciona con un muelle. una salida y un elemento móvil. queda cerrado. Alguien se preguntará qué sucede si se da la casualidad de que entre aire por las dos entradas a la vez. pues se cerrará la que menos presión tenga. Sí solamente entra fluido por un orificio. Figura II.51 - En cambio.
Sin . con una entrada de aire para producir una carrera de trabajo en un sentido. Más adelante se describen una gama variada de cilindros con sus correspondientes símbolos. Existen dos tipos fundamentales de los cuales derivan construcciones especiales. marcar.1 Tipos de cilindros 2.6. expulsar.1 Cilindros De Simple Efecto Un cilindro de simple efecto desarrolla un trabajo sólo en un sentido. Este tipo de válvulas tiene dos funciones que desempeñar.1. representan los actuadores más comunes que se utilizan en los circuitos neumáticos. tardaría mucho en salir al exterior. con este tipo de válvula se elimina esta posibilidad. etc. Tienen un consumo de aire algo más bajo que un cilindro de doble efecto de igual tamaño. lo cual facilita que se den errores de funcionalidad en el circuito. movimientos mecánicos.6.. Cilindros de simple efecto.52 - Válvulas de escape. pues sí el aire tiene que pasar por gran cantidad de tubería. Cilindros de doble efecto. es que a veces quedan restos de presión en las tuberías. etc. con dos entradas de aire para producir carreras de trabajo de salida y retroceso. 2. Uno para liberar el aire lo antes posible. La otra utilidad. 31 Símbolo válvula de escape 2. Los cilindros de simple efecto se utilizan para sujetar. Figura II.6 Cilindros neumáticos Los cilindros neumáticos independientemente de su forma constructiva. Puede ser de tipo “normalmente dentro” o “normalmente fuera”. El émbolo se hace retornar por medio de un resorte interno o por algún otro medio externo como cargas.
.1. 32 Cilindro de simple efecto 2. debido a un espacio muerto. El perfil de las juntas dinámicas también variará debido a que se requiere la estanqueidad entre ambas cámaras. con pequeñas variaciones en su construcción. También la adecuación del resorte tiene como consecuencia una longitud global más larga y una longitud de carrera limitada. que ahora ha de tener un orificio roscado para poder realizar la inyección de aire comprimido (en la disposición de simple efecto este orificio no suele prestarse a ser conexionado. así que puede ser necesario un diámetro interno algo más grande para conseguir una misma fuerza. Figura II. Su denominación se debe a que emplean las dos caras del émbolo (aire en ambas cámaras). por lo que estos componentes sí que pueden realizar trabajo en ambos sentidos.6. .53 - embargo. Algunas de las más notables las encontramos en la culata anterior.2 Cilindros De Doble Efecto Los cilindros de doble efecto son aquellos que realizan tanto su carrera de avance como la de retroceso por acción del aire comprimido. siendo su función la comunicación con la atmósfera con el fin de que no se produzcan contrapresiones en el interior de la cámara). algo innecesario en la disposición de simple efecto. hay una reducción de impulso debida a la fuerza contraria del resorte. Sus componentes internos son prácticamente iguales a los de simple efecto.
por norma general.. pues comúnmente se utiliza para dividir en dos la pieza de trabajo. lo que contribuye a reducir la temperatura de este cuerpo. 33 Cilindro de doble efecto El campo de aplicación de los cilindros de doble efecto es mucho más extenso que el de los de simple.7 Sistemas de refrigeración La refrigeración es el proceso de reducción y mantenimiento de la temperatura (a un valor menor a la del medio ambiente) de un objeto o espacio. 2. los cilindros de doble efecto siempre contienen aire en una de sus dos cámaras. incluso cuando no es necesaria la realización de esfuerzo en ambos sentidos. Tipos de Sierras Segueta: Utilizado en operaciones de Trozado. Esto es debido a que. Este proceso de separación. La reducción de temperatura se realiza extrayendo energía del cuerpo. por lo que se asegura el posicionamiento. . 2.1 Cortes de metal Aserrado Proceso de corte en el cual se genera una hendidura en la pieza de trabajo con una herramienta que tiene una serie de dientes afilados y espaciados.54 - Figura II. Herramienta delgada y recta con dientes cortantes en uno de sus bordes. generalmente reduciendo su energía térmica.7.
.55 - Aserrado con cinta: utiliza una cierra de cinta con dientes en uno de sus bordes. Figura II. Se utiliza para cortar barras largas. tubos. 34 Sierra circular . El corte de la pieza puede ser manual o mecánico. Sierra circular: Sierra circular giratoria.
motores y neumáticos. • Remoción de todos elementos eléctricos. • Revisión de los pistones neumáticos.. • Puesta de los motores. • Remoción de la pintura y corrosión en el metal.56 - CAPITULO III IMPLEMENTACIÓN DEL SISTEMA 3. • Engrasado de las partes mecánicas móviles. • Pintado de la máquina. . En las siguientes figuras se muestra el estado en que se recibió la máquina cortadora de perfiles.1 Mantenimiento correctivo mecánico El mantenimiento se lo fue realizando por etapas las mismas que se describen en los siguientes puntos: • Limpieza de mugre y grasa de todo el equipo.
36 Circuitería neumática. Luego de concluido este procedimiento la máquina esta en óptimas condiciones para iniciar con el desarrollo del tablero de control y demás tareas.57 - Figura III. Figura III. . La siguiente figura muestra la máquina después del mantenimiento mecánico. 35 Cortadora de perfiles. 37 Transportador de perfiles. Figura II..
.2 Diagrama de flujo de funcionamiento El siguiente esquema representa la vista superior de la máquina en donde se puede visualizar los elementos más importantes de la máquina. 38 Máquina después del mantenimiento mecánico 3. 39 Esquema de la máquina . Figura III.58 - Figura III.
40 se muestra el diagrama de flujo principal del sistema de control diseñado para la máquina cortadora. donde inicialmente se presenta una pantalla donde el operario debe seleccionar una opción. A continuación se muestra en la figura III.41 el diagrama de flujo cuando se ha seleccionado el modo automático. Se puede ver en que todo momento si el operario lo desea puede retornar hacia la pantalla anterior o también a la pantalla inicial.59 - En la figura III.. Inicio Ingresar o Ayuda Descripción o versión Automático. 40 Diagrama de flujo principal En la figura III. Esto se lo puede ver claramente en la navegación desde la HMI donde están las pantallas creadas de acuerdo al diagrama de flujo. manual o rearme Versión Rearme Modo Automático Descripción Modo Manual Figura III. .40 se puede ver que el programa principal y en si todo el control de la máquina puede ser comandado desde la interfaz HMI conectada al PLC.
SIND1=1.60 - AUTOMATICO INGRESAR DISTANCIA Y # DE CORTES NO S2=1.. ACEPTAR=1 SI SUBIR PISTON 3 NO SI SIND2=1 CERRAR PISTON 2 NO SI PRE3=1 1 . SIND3=1. START=1.
61 - 1 ABRIR PISTON 1 NO SI PRE2=1 MOTOR RETRO NO SI S1=1 o CV=RV CERRAR PISTON 1 ELECTRO FRENO NO SI PRE1=1 ABRIR PISTON 2 NO SI PRE4=1 2 2 MOTOR AVANZA NO SI S2=1 ELECTROFRENO CERRAR PISTON 2 MOTOR CORTE ON BAJAR PISTON 3 1 NO SI SIND3=1 Y CONT2= # CORTES FIN Figura III. 41 Diagrama de flujo Modo automático ..
Todos estos conectados hacia la línea de 24VDC en la figura III.3 Circuito de fuerza y control 3.. encoder.1 Diseño del circuito de control Como primer esquema se presenta el circuito de entradas para el PLC en donde se ven los sensores inductivos. 42 Bloque 1 de entradas .62 - 3. finales de carrera.42. sensores de presión o presostatos y los selectores y pulsadores.3. Figura III.
63 - Figura III. 43 Bloque 2 de entradas ..
. 44 Bloque 3 de entradas .64 - Figura III.
65 - En la siguiente figura se muestra las conexiones para las salidas del PLC: Figura III. 45 Bloque 1 de salidas ..
2 Diseño del circuito de fuerza El motor de avance y retroceso requiere una inversión de giro por medio de 2 contactores como se observa en la siguiente figura.68 - Figura III. 48 Activación de electroválvulas 3.3.. .
3. en el cual tomando todas las condiciones establecidas para el funcionamiento se ha desarrollado la lógica de control.6 Desarrollo del programa para el sistema de control El programa que controla la máquina cortadora se lo ha realizado en el software Step 7 Basic que integra el paquete TIA. • El usuario controla y visualiza el proceso mediante el dispositivo HMI.6. Totally Integrated Automation en una aplicación de software que permite aumentar la productividad y la eficiencia del proceso. sensores finales de carrera. pulsadores. Una solución de automatización típica abarca los siguientes procesos: • El PLC controla la máquina con ayuda de un programa de usuario.. y un sensor encoder rotativo. y en las salidas se controlan elementos finales como cilindros neumáticos y motores eléctricos. Los principales pasos de configuración son: . Dentro del TIA Portal. 52 Integración con TIA Tareas El TIA Portal ayuda a configurar la solución de automatización. ayudando en todas las áreas que intervienen en la creación de una solución de automatización. El sistema de control consta de varios elementos de entrada como sensores inductivos.1 Totally Integrated Automation El Totally Integrated Automation Portal integra los productos de SIMATIC. Figura III.72 - 3. todos los productos TIA interactúan a la perfección y con total transparencia.
los datos de configuración y los datos de visualización  fácil edición mediante drag & drop  comodidad de carga de los datos en los dispositivos  configuración y diagnóstico asistidos por gráficos 3. Existen dos maneras para agregar un dispositivo PLC.1. sino que además están perfectamente adaptadas entre sí. Las tareas indicadas no sólo utilizan una interfaz de usuario común.73 -  la creación del proyecto  la configuración del hardware  la conexión en red de los dispositivos  la programación de los PLC  la configuración de la visualización  la carga de los datos de configuración Nuevo concepto de ingeniería Con el TIA Portal se configura tanto el control como la visualización en un entorno de ingeniería unitario.6. 53 Selección del modelo de CPU .53 Figura III. la primera si se conoce el modelo de la CPU a la cual se va a programar en este caso el modelo seleccionado debe ser la CPU 1214C AC/DC/Relé que se muestra en la figura III..1 Programación en Step 7 Basic El primer paso para iniciar el proyecto con Step 7 Basic es agregar un dispositivo. El TIA Portal ofrece las siguientes ventajas:  datos comunes  manejo unitario de los programas.
Luego de esto en el árbol del proyecto se tiene la estación PLC donde haciendo doble clic en bloques de programa dentro de la pestaña del PLC se ubica el OB1 denominado Main en donde se desarrolla el programa principal figura III. .55.0.54.. 54 Vista del proyecto Segmento 1 Este segmento permite recibir una señal de start a través de la entrada %I4. Figura III. Lo que se hace con este segmento es enclavar una marca de nombre mem1 y en la dirección %M0. pudiendo ser utilizada en otra parte del proyecto la cual me indica que el proceso debe iniciar como se observa en la figura III.6 donde se ha conectado el botón físico que es necesario para iniciar la secuencia del proceso.74 - También si no se conoce el modelo del PLC se debe escoger la opción CPU 1200 sin especificar y luego dar clic en determinar modelo para que de este modo el software conectado al PLC encuentre el modelo correspondiente.
Figura III. 56 Selección de modo Segmento 3 El segmento 3 es de gran importancia ya que es donde se ha asigna y configura nuestro contador rápido CTR_HSC_1.. Cabe mencionar también que además de tener un selector físico de 3 vías también se dispone de botones lógicos en la pantalla HMI desde la cual tiene el mismo efecto sobre la variable PLC que si utilizamos el selector.75 - Figura III. es decir cuando se haya seleccionado modo automático se puede ver el proceso de contaje del PLC a través de la pantalla. 55 Enclavamiento del botón start Segmento 2 El segmento 2 se utiliza para la selección del modo de funcionamiento de la máquina que puede ser manual o automática. El contador rápido es un bloque DB donde en primer lugar debe ser habilitado por medio de alguna señal si así se desea en este caso como habilitador del contador se ha utilizado la marca Mem3. .
. debido a eso se utiliza una señal de la salida %Q0. R es un parámetro de entrada donde me permite reiniciar o resetear el numero de cortes a través de un botón lógico desde la pantalla. 57 Parámetros contador rápido Segmento 4 El siguiente segmento se encarga de realizar el proceso contar cuantos cortes se ha realizado. y es recibido en dicha entrada del bloque de tipo Dint que significa doble entero. . CU es la entrada de contaje y por tanto se necesita contar cuantas veces es activado el motor de corte. poniendo como nuevo valor contado o CV=0. Figura III. El valor de contaje se lo muestra en la pantalla a través de una variable de nombre Contador2 creada previamente en DB de datos.4 la cual activa el motor de corte.76 - RV es un parámetro tipo bool el cual permite la modificación del nuevo valor de contaje o New_RV que se lo ingresa únicamente a través de la pantalla de proceso. Finalmente PV es el valor preseleccionado recibido desde la pantalla el cual me indica cuantos cortes se deben realizar.
donde se dispone de dos botones físicos y dos lógicos con el mismo efecto sobre las variables Subir y Bajar las cuales controlan al pistón 3 que esta acoplado al motor de corte. Figura III. 59 Recorrido manual del pistón 1 Segmento 6 Para realizar el corte de forma manual se ha creado el segmento 6. se bloque el botón de retroceso y viceversa. 58 Contador de número cortes Segmento 5 Previamente habiendo seleccionado el modo manual. Además se cuenta con la seguridad de que si se ha pulsado el botón de avance.5 como se observa en la figura III.59 que sirven para avanzar o retroceder el pistón 1 según lo requiera el operario. Este pistón cuenta .4 e %I0.. Para esto en el segmento 5 se dispone de 2 contactos NO con dirección %I0.77 - Figura III. se puede realizar el recorrido hacia delante o hacia atrás del pistón 1 por medio del motor de avance y retroceso. También se dispone de otra seguridad para que el motor se detenga si ha llegado al final de su recorrido en ambos lados a través de sensores finales de carrera S1 y S2.
Figura III.. 61 Modo manual de pistones . Figura III.4 que sirve para el arranque del motor de corte. Gracias a estos sensores se implementa la seguridad de bloqueo de botones abriendo el circuito si se ha llegado a la posición límite. En la figura III. Los presostatos son los sensores que me indican cuando están abiertos o cerrados los pistones figura III. 60 Corte manual Segmento 7 Los pistones 1 y 2 se pueden controlar a través de los pulsadores de apertura y cierre conectados al PLC. SIND2 indica que el motor está arriba mientras que SIND3 indica que el motor se encuentra abajo.60 vemos q también hay un contacto NO asociado a la entrada %I1.78 - con dos sensores inductivos. Se indica también que existe la seguridad de la lógica OR exclusiva entre dichos pulsadores.61.
ACTIVAR MOTOR CORTE.Aceptar. Start 1 Start.S2.SIND1 Opción manual 2 3 SUBIR PISTON 3 SIND2 4 CERRAR PISTON 2 Pre3 5 ABRIR PISTON 1 Pre2 6 RETROCEDER MOTOR S1 o CV=RV 7 CERRAR PISTON 1 Y ACTIVAR ELECTROFRENO Pre1 8 ABRIR PISTON 2 Pre4 9 AVANZAR MOTOR S2 10 ACTIVAR ELECTROFRENO. se presenta el diagrama grafcet de funcionamiento. BAJAR PISTON 3 SIND3 Y Contador2=# de cortes Figura III. 62 Grafcet de control de la máquina cortadora .SIND3.79 - Segmento 8 Para explicar de mejor manera el segmento 8 que corresponde al modo automático.Auto. CERRAR PISTON 2..
3 Térmico %M2.5 %M1.5 Electroválvula 4 %M1.2 %M2.3 %M2. .0 %M2.5 %M2.6 Electroválvula 5 %M1.1 Electroválvula 6 %M1.6 %M2.3 Motor corte Reset %M2.7 Térmico %M2.7 Electroválvula 2 %M0. Tabla III.3 Motor Corte Set %M0.6 %M2.0 %M1..6 %M2.7 Segmento 10 El segmento 10 se utiliza para realizar el Reset externo del encoder utilizando como señal el sensor final de carrera 2 que resulta más seguro que utilizar un Reset interno.1 %M1.7 %M2.80 - Segmento 9 Para ver de una mejor manera el segmento 9 que corresponde a las salidas se puede utilizar una tabla para indicar con que marcas son activadas las salidas. XIII Activación de salidas del programa Salida Activada por Seguridad Avance motor %M0.4 Térmico %M2.3 Térmico %M2.3 %M2.3 Electroválvula 3 %M3.4 Retroceso Motor %M0.0 Electroválvula 1 %M0.
64 Segmento de posición inicial. El Sensor 2 resetea una marca Mem4 que fue seteada anteriormente en un OB de interrupción que se describe más adelante. Figura III.. Esta marca se la utiliza en el programa principal Main para frenar el motor en retroceso . la cual se la utiliza para indicar que la distancia ingresada ya ha sido recorrida. 63 Reseteo externo de marca Segmento 11 Finalmente el segmento siguiente muestra una forma de realizar el posicionamiento inicial de los pistones y motores. es decir si el valor que se ha ingresado en el campo distancia es igual a el valor de contaje del PLC realice el seteo de una marca. Figura III.81 - Específicamente sirve para limitar el recorrido del motor de avance y empezar con el corte. Hardware Interrupt Se ha creado un hardware interrupt para setear una marca cuando se cumpla la condición de que CV=RV.
Bloque de datos 3.67. y lo primero que se debe hacer es agregar un dispositivo en la vista del árbol de proyecto. Figura III.82 - Figura III.2 Diseño de las pantallas de usuario en WinCC Basic El diseño de las pantallas esta realizado en WinCC Basic instalado dentro del paquete TIA Portal. 66.1.. Figura III.6. luego seleccionar la pantalla correspondiente en este caso la ktp400 mono figura III. 65 Bloque hardware interrupt Se utiliza además un DB bloque de datos para el intercambio de datos entre el PLC y la pantalla HMI como se observa en la figura siguiente. 67 Agregando un dispositivo HMI .
68 Conexión HMI con el PLC Hecha la conexión se puede empezar a diseñar la imagen principal y añadir más pantallas o se puede finalizar y después seguir añadiendo según se vaya necesitando.83 - Después se inicia el asistente de panel de operador donde se debe seleccionar la conexión con el PLC con el cual se realizará el intercambio de datos como se observa en la figura III. Pantalla Inicial La primera pantalla que se muestra es la de la figura III. . Ahora se detallan las pantallas que se ha creado para el presente proyecto.. El botón Ingreso activa la imagen Selección y el botón Ayuda activa la imagen del mismo nombre.68. Figura III.69 donde se presenta una carátula y dos opciones.
.70. 70 Programación de un botón . luego nos dirigimos a Eventos y seleccionamos un evento. Se lo puede ver en la siguiente figura III. Figura III.84 - Figura III. Ahora se debe seleccionar Activar Imagen y se selecciona la imagen que se desea aparezca al pulsar el botón. 69 Pantalla inicial El proceso para programar el botón es el siguiente. Seleccionado el botón abrimos la pestaña propiedades.
En esta pantalla se dispone tres botones lógicos. Se puede ver también que en el lado izquierdo están disponibles de 3 botones en todas las pantallas uno para ir a la imagen inicial con figura de una casa. un botón que permite aceptar los nuevos valores para los dos contadores. El primero Automático activa la imagen Proceso. el segundo Manual. Además se tiene un campo de salida para visualizar el valor de la distancia recorrida y otro también de salida para ver los cortes hechos. 71 Pantalla de selección Pantalla de proceso En esta pantalla se ubican un campo de entrada/salida para ingresar la distancia a cortar. Otro para reiniciar la pantalla y el último para ver las alarmas. otro campo igual al anterior para ingresar el número de cortes a realizar.. Figura III. activa la imagen Manual y el tercero sirve para realizar el posicionamiento inicial pero no activa ninguna imagen. También hay un botón para reiniciar el valor de cortes hechos y como es clásico en todas las pantallas disponemos de un botón Atrás que activa la imagen anterior.85 - Pantalla de selección La siguiente pantalla después de seleccionar Ingreso es la pantalla Selección que se ve a continuación. .
. Figura III..86 - Figura III.74. 73 Pantalla Ayuda Pantalla Descripción Aquí se tiene una breve explicación de cómo realizar el ingreso de datos al PLC a través de la pantalla como se observa en la figura III. 72 Pantalla de proceso Pantalla de Ayuda Esta pantalla muestra dos opciones la una activa la imagen descripción y la otra activa la imagen información del proyecto como se observa en la figura siguiente.
87 - Figura III. F2: Va directamente a la pantalla de proceso. Figura III. 74 Pantalla Descripción Pantalla Información del Proyecto Finalmente en esta pantalla se muestra algunos datos acerca del proyecto y los autores figura III.. F3: No programado . 75 Pantalla de información del proyecto Además también se han programado los botones físicos que dispone esta pantalla de la siguiente manera: F1: Activa la pantalla descripción es decir va directamente a la ayuda para ingresar datos para el proceso.75.
0.88 - F4: Devuelve a la pantalla inicial 3. Para el caso se ha utilizado un cable de par trenzado directo cat5e.6. por lo mismo necesita una dirección IP la cual debe pertenecer a la misma red en la que esta la computadora y el dispositivo PLC. Por esto el software al momento de realizar la configuración de hardware se puede modificar la dirección IP que es asignado al PLC que por defecto es la 192. La modificación de la dirección IP se la realiza en la ventana propiedades de la configuración de dispositivos como se muestra en la figura III.0. .168.76. por medio del protocolo Ethernet.3 Comunicación Profinet s7-1200 con la pantalla ktp400 La pantalla HMI ktp400 monocromática se comunica con una PG o con una PC o también con el PLC a través de su interfaz Ethernet. Esta es una de las grandes ventajas de las que dispone este PLC sobre los demás ya que se puede cargar un programa definido por el usuario con cualquier cable Ethernet que lo puede adquirir o fabricarlo uno mismo. Pero se debe tener muy en cuenta que al momento de programar la pantalla se asigne la misma dirección que anteriormente se ha asignado al PLC.6. Figura III.2 Comunicación PC con el PLC Una PG o PC se comunica con el PLC s7-1200 a través de la interfaz Profinet que dispone este dispositivo..1 con máscara de subred 255. 76 Configuración de dirección IP en el PLC 3. ya que esto traerá conflictos cuando se comuniquen el PLC con la pantalla HMI.255.255.
0.2 a la pantalla ktp400. . En la entrada como medida de seguridad se debe usar una unidad de mantenimiento para la purificación del aire que ingresa al sistema. Para saber la posición del pistón de corte se tiene dos sensores inductivos SIND2 y SIND3.168.7 Circuito Neumático Para el control de los cilindros neumáticos se ha utilizado una base manifold mas tres electroválvulas biestables 5/2 con bobinas de 24vdc. Se usan además dos presostatos para indicar la posición del vástago tanto para el cilindro móvil como para el fijo. Existen válvulas de regulación con antirretorno para un avance y retroceso lento de todos los cilindros..89 - En este caso se ha asignado la dirección 192.77. 77 Asignación de dirección IP a la pantalla 3. Esto se lo puede visualizar haciendo clic en la pestaña vista de redes figura III. Figura III.
. Figura III.4 PRE1. CILINDRO 1 MOVIL CILINDRO 2 FIJO 50% 50% 50% SIND3 PRE3. 79 Circuito neumático instalado .90 - La siguiente figura muestra el circuito neumático en su forma más simple.2 4 4 SIND2 50% CILINDRO 3 CORTE 2 4 2 5 3 2 EV3 EV5 EV6 5 3 EV4 5 EV1 3 1 EV2 1 1 Unidad de mantenimiento Figura III. 78 Circuito neumático En la imagen siguiente se puede ver el circuito instalado en la maquina y conectados hacia los cilindros.
/0 1 ∑0  ".2 2. La tabla siguiente muestra los datos de placa del motor de avance y retroceso y también los datos del motor de corte.8.5678 100% 11.-.1 Dimensionamiento de las protecciones Fusibles Para determinar qué tipo de fusible se necesita se requieren los datos de placa de los motores. Tabla III.5 1 0. XIV Datos del motor de corte V(voltios) In(Amperios) P(HP) fp Motor de corte 220 7.5678 .5  11..2  25% 1 2.78 Dimensionamiento de los conductores Para la selección de los conductores y fusibles de los motores se ha realizado el cálculo de corrientes a plena carga a través de la siguiente fórmula:  125%"#$%&%' ()* +').5 0.91 - 3.  [3] 7.68 Motor de avance y retroceso 220 2.8 Tablero de control 3.
 <9.   9:  á . De acuerdo a esto la corriente de los conductores es de 11. pero se está en el límite que cubre dicha intensidad por lo que se debe adoptar la siguiente medida que es el cable #12. Ahora las tablas de conductores (ver Anexo A) indican que se debe utilizar un conductor #14AWG. la corriente debe sobrestimarse en un 25% sobre la In. .  De donde: Es la corriente a plena carga con sobrestimación De ahí que para la selección del conductor.5A.
9 Ubicación de elementos en el tablero de control Los distintos elementos que componen tanto la etapa de control como la etapa de potencia se los ha distribuido como se muestra en las siguientes figuras. 80 Tablero instalado Figura III.. 81 Tablero de control . Figura III.92 - 3.
• Para el giro se conectan: o L1 ..1 o L2 .6 220 Motor de avance y retroceso 2.8 220 .93 - CAPITULO IV PUESTA EN MARCHA. Se considera para cálculos Ia=6. • La corriente inicial es de 4 a 8 veces la nominal.In • El par máximo se alcanza aproximadamente al 80 % de la velocidad nominal. PRUEBAS Y RESULTADOS Arranque de motores 4.1 • Se realiza en un solo tiempo.2 o L3 – 3 Los motores al ser activados tienen un valor de Corrientes nominales según se indica en la tabla siguiente: Tabla IV. • El motor solo necesita tres bornes U – V – W. XV Datos de pruebas Nombre Corriente Nominal(A) Voltaje(V) Motor de corte 7. • El estator se acopla directamente a la red.
se pudieron apreciar algunos puntos con respecto a la limitación de la longitud de los cortes: • La longitud máxima de corte es de 60cm por corte.94 - Los dimensionamientos del capítulo 3 están dentro de los rangos admisibles para el funcionamiento y protección de los motores. • En las pruebas realizadas se determinó poner un botón de START en el HMI y un botón tangible de mando de START para mayor seguridad y control del proceso. 4. se puedo constatar los siguientes puntos: • El tiempo es menor con la pantalla táctil HMI que con los elementos de mando tangibles. • El encoder tiene una precisión de dos flancos de subida por lo que casi es exacta la longitud. 4.3 Pruebas de medición longitudinales En las pruebas que se realizaron. • En el momento de mover el perfil en el pistón móvil se tiene la ayuda del electro frenó para un paro más exacto del motor de avance y retroceso. • No es exacto el corte máximo por lo que tiene que cortarse los perfiles < 60cm. • En las pruebas se pudo observar que la rueda que está rozando con el tubo de recorrido tiende a desgastarse. • El corte del proceso por medio del paro de emergencia funciona según lo establecido para seguridad de un posible incidente.. . • El botón o interruptor de posición inicial para el proceso dieron resultados favorables porque el operador no tiene la necesidad de colocarlo manualmente. • Con la incorporación del refrigerante ayuda a la limpieza del perfil cortado.2 Pruebas del panel de control En las pruebas realizadas se pudo apreciar la optimización de elementos y la comunicación humano máquina. • El ingreso y variación de los parámetros de corte a la distancia que se encuentra la pantalla dan más protección al operador.
.4 Detección de fallas y depuración En medio de las pruebas realizadas se detectaron los siguientes fallos por lo que se tomaron las soluciones respectivas a los mismos como se indica a continuación: • Las válvulas reguladoras con anti-retornó estaban conectadas en el regreso del pistón se pudo observar que el pistón avanzaba rápido y retornaba lento este proceso en los pistones al cerrar y abrir la entenalla puede dañar el perfil o causar un incidente al operador u otra persona que este próxima a la máquina. esto causaba una perdida en el tiempo del proceso con el cambio en el método el tiempo es menor y más efectivo solo con el tiempo que se toma en colocar el perfil. . Como solución se los cambio para el cierre de la entenalla haciéndolo más lento y más rápido en el regreso. • El encoder incremental tenía problemas de exactitud y medida por lo que se resolvió tomando 2 canales.95 - El proceso de funcionamiento anterior para realizar el corte tenían que recorrer un seguro según una regla que tiene para medir. 4. y con la programación se tomaron para mayor precisión se tomaron dos pulsos discretos del flanco de subida.
.. • Los diseños se han hecho según los diferentes modelos matemáticos para el dimensionamiento de elementos y conductores.96 - CONCLUSIONES • Con el cumplimiento del objetivo de hacer un sistema semiautomático con la utilización un encoder y el PLC hemos automatizado el control de corte ayudando a que el operador tenga la facilidad de realizarlo por medio del HMI. • Se han optimizado el espacio y elementos por medio de la adaptación del HMI dando al proyecto un nivel industrial moderno. • Se han diseñado la circuitería eléctrica y neumática a partir del flujograma de funcionamiento de la máquina cortadora de perfiles.
• El proceso como es semiautomático es limitado por lo que el operador debe ingresar los perfiles pero se puede acoplar un proceso que ponga los perfiles para complementar el proceso a totalmente automático.97 - RECOMENDACIONES • El proyecto tiene la opción de poder modificando su programación en el proceso o parámetros.. • Para un correcto manejo de la máquina se recomienda que el operador ingrese a la pantalla de ayuda que tiene el HMI. • El operador necesita una inducción antes de utilizar la máquina para evitar accidentes. donde se indica el modo de ingreso de parámetros como la distancia a cortar y el número de cortes. .
1 Controlador lógico programable. El programa está diseñado bajo lenguaje LADDER. . 4 contactores y en software: Sistema Operativo XP. Step 7 Basic y WinCC Basic. debido a que conociendo el funcionamiento de cada pieza de la máquina se logra llegar a un funcionamiento general de todo el sistema para el proceso de cortes metálicos. La repotenciación del sistema de control de la máquina permite facilitar al operador el proceso de corte y aumentar el número de cortes en menos tiempo llegando a la meta deseada. además que aumenta la rapidez para realizar cortes a razón de 3 cortes por cada minuto es decir se aumento el rendimiento de producción en un 200%. el mismo es aplicado al proceso de cortes a través del controlador programable. resultando una muy efectiva aplicación industrial. En el proyecto se uso los siguientes materiales. El método utilizado es el inductivo. elementos hardware: 1 computador. A través de la pantalla táctil el operador ingresa datos de distancia y numero de cortes y se inicia con el proceso. y se ejecuta en tiempo real. 1 pantalla táctil.98 - RESUMEN Se realizó la repotenciación del sistema de control de la máquina cortadora de perfiles con el objetivo de facilitar el proceso de cortes para la empresa “Ingeniería de Mantenimiento y Control Industrial” IMAC. Se obtuvo como resultado que los cortes se realizan correctamente. La técnica de control automático combinado con la programación facilitó la solución para este proyecto..
The results were that the cuttings were carried out correctly. Step 7 Basic and WinCC Basic. The machine control system repowering permits to facilitate the operator the cutting process and to increase the number of cuttings in less time reaching the desired goal. The automated control technique combined with the programming facilitated the project solution.e.. . In the process the following materials and hardware elements were used: 1 computer. resulting in a very effective industrial application. Through the tactile screen the operator entries data of distance and number of cutting and starts with the process. the production yield increased by 200%. i. The used method was the inductive one because with the knowledge of each machine piece it is possible to reach a general functioning of the whole system for the metallic cutting process.99 - SUMMARY The repowering of the profile cutting machine control system was carried out to facilitate he cutting process for the enterprise ¨Maintenance Engineering and Industrial Control¨ IMAC. 1 programmable logic controller. 1 tactile screen and 4 contactors and in software: The Operative System XP. speed increases to perform cuttings at a rate of 3 cuttings per minute. moreover. The program is designed on the LADDER language which is applied to the cutting process through the programmable controller and is executed in real time.
tripolar o tetrapolar. En motores más potentes y de corriente alterna. La velocidad síncrona es constante y depende de la frecuencia de la tensión de la red eléctrica a la que esté conectado el motor y del número de pares de polos del motor. Se produce cuando un conductor atraviesa un campo magnético variable. la acción motora es llevada a cabo por componentes mecánicos mientras que el hombre observa y controla su tarea. la cual alberga una parte móvil (rotor). Puede ser unipolar. como por ejemplo al conducir un automóvil. Código Gray .. Velocidad síncrona Se llama velocidad síncrona o velocidad del sincronismo a la velocidad de giro de un motor cuando esta es igual a la velocidad del campo magnético del estator. Estator Un estator es una parte fija de una máquina rotativa. Interruptor Aparato de poder de corte destinado a efectuar la apertura y/o cierre de un circuito que tiene dos posiciones en las que puede permanecer en ausencia de acción exterior y que corresponden una a la apertura y la otra al cierre del circuito. también se les llama inductoras.100 - GLOSARIO Sistema de control semiautomático También llamado mecánico. bipolar. Corriente de Foucault La corriente de Foucault (corriente parásita o "Corrientes torbellino" en ingles) es un fenómeno eléctrico descubierto por el físico francés León Foucault en 1851. en los motores eléctricos el estator está compuesto por un imán natural (en pequeños motores de corriente continua) o por una o varias bobinas montadas sobre un núcleo metálico que generan un campo magnético. o viceversa.
nombrado así en honor del investigador Frank Gray.101 - El código binario reflejado o código Gray. Relé térmico Los Relés Térmicos son los aparatos más utilizados para proteger los motores contra las sobrecargas débiles y prolongadas. . Se pueden utilizar en corriente alterna o continua.. es un sistema de numeración binario en el que dos valores sucesivos difieren solamente en uno de sus dígitos.
.107 - .
109 - ..
.114 - .
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