ejercicios sfc

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EJERCICIOS SFC

Proceso de fabricacin de pasta andica

Sistema de Riego

Dosificadora industrial

Ascensor

Hidroneumtico

Estacin de taladrado y pulido

Selector de cajas

Automatizacin de una planta embotelladora

A continuacin se presentan cada uno de los procesos.

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Proceso de fabricacin de pasta andica

Este proceso consiste en la dosificacin, pesaje, mezclado y transporte de la mezcla denominada pasta andica la cual es un componente usado en la industria del carbn. La figura No 4.1 presenta el panel de control desarrollado con el

software CoDeSys.

Figura No. 1Panel de control del proceso de fabricacin de pasta andica

Para realizar la pasta andica se utilizan cuatro componentes, el porcentaje de los mismos es 15, 15, 35, 35% respectivamente, para realizar el pesaje de los mismos se procede a ingresar en primera instancia el componente 1 hasta que llegue al mximo de acuerdo a la receta, luego se procede a dosificar el componente 2, as hasta

dosificar los cuatro componentes. Despus del pesaje se procede a llevar todos los componentes a la mezcladora que se encargar de mezclar los mismos por un periodo de 10s, por ltimo se traslada la pasta andica en la cinta transportadora para ser colocada en las Mquinas vibrocompactadoras.

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A continuacin se da la secuencia del proceso, el cual inicia cuando la variable

denominada Inicial se activa:

Se debe abrir la vlvula 1 hasta que el valor de la entrada Peso llegue a 150.

Luego abrir la vlvula 2 hasta que el valor de la entrada Peso llegue a 300.

Despus se abre la vlvula 3 hasta que el valor de la entrada Peso llegue a 650.

Seguidamente se abre la vlvula 4 hasta que el valor de la entrada Peso llegue a 1000.

Abrir la vlvula 5 hasta que la variable Full de la mezcladora se active.

Encender la mezcladora M1A por 10 segundos.

Abrir la vlvula V1A hasta que el tanque se encuentre vaco, lo cual es indicado por la variable Empty.

Inmediatamente despus de abrir la vlvula V1A se debe activar la banda transportadora (variable Cinta) mientras la entrada PesoB est activa, que es un sensor ubicado en la banda transportadora e indica si existe o no material en la banda.[1]

Este programa es diseado y simulado con el software CoDeSys, usando como lenguaje: el Grfico funcional secuencial (SFC).

El primer paso para desarrollar el programa es el direccionamiento de las variables involucradas, tal como se muestra en la tabla No 4.1.

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Tabla No. 1 Direccionamiento del proceso Fabricacin de pasta andica

Tipo Variable Direccin Plc Descripcin En

tra

das

Peso %IW1 Indicador del peso de la mezcla

Inicial %IX0.0 Inicio del proceso

FULL %IX0.1 Indicador mezcladora llena

EMPTY %IX0.2 Indicador mezcladora vaca

PesoB %IX0.3 Indicador de peso en la cinta

Salid

as

V1 %QX0.0 Vlvula da paso al componente 1 V2 %QX0.1 Vlvula da paso al componente 2 V3 %QX0.2 Vlvula da paso al componente 3 V4 %QX0.3 Vlvula da paso al componente 4 V5 %QX0.4 Vlvula mezcladora V1A %QX0.5 Vlvula da paso a la pasta hacia la cinta Cinta %QX0.6 Activa la cinta transportadora Mezcla %QX0.7 Actuador la mezcladora

Para la automatizacin de este proceso se procede a la realizacin de un anlisis secuencial, es decir por etapas, este procedimiento es el ms recomendado debido a su simplicidad.

En el desarrollo del programa en CoDeSys se toma en cuenta los aspectos siguientes:

La lgica del proceso presenta una secuencia nica.

El proceso comienza cuando se activa la variable inicial y, la variable Peso indique que est vaco el silo de pesaje: )0(* =PesoInicial dicha sentencia (Receptividad de la transicin 1,0T ) ser la condicin necesaria para franquear la transicin de la etapa cero a la etapa uno, logrando con ello evolucionar a la siguiente etapa.

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Al estar activa la etapa 1 se realizar la accin asociada a esta etapa: apertura de la vlvula V1, esta accin se mantendr activa solo hasta que se logre

franquear la transicin siguiente 2,1T para realizarlo de esta manera se usa el

cualificador N el cual permite que la accin solo se realice mientras la etapa est activa.

Para poder avanzar a la siguiente etapa se debe verificar que 150=Peso , sta condicin ser la receptividad asociada a la transicin 2,1T al cumplirse sta,

se abrir la Vlvula V2, solo mientras sta etapa est activa. Al igual ocurre con el resto de componentes para las dos etapas siguientes, con sus respectivas dosificaciones.

Al cumplirse la dosificacin de los cuatros componentes, 1000=Peso , se apertura la vlvula V5 para llevar dichos elementos a la vibrocompactadora hasta que sta se llene: FULL est activo.

Seguidamente comenzar el proceso de mezclado por 10s, esto se realiza con una accin limitada en tiempo, se usa el cualificador L, se define el tiempo

de la accin mediante: t#10s, la variable Mezcla permanecer activa solo por este perodo y se reafirma con la receptividad a la salida de la etapa 7: Step7.t>t#9s, la cual indica que no se podr superar la etapa sino hasta que haya transcurrido los 10s.

Al haber transcurrido este tiempo, se evolucionar a la etapa 8, donde se apertura la vlvula a la salida de la mezcladora V1A, para llevar la mezcla hacia la cinta transportadora. Esta accin es una accin memorizada, su accin permanecer por varias etapas, se usa el cualificador S, de Set, la etapa solo activa sta accin, no la detiene.

Para avanzar a la siguiente etapa: activar el motor de la cinta transportadora, se hace necesario conocer si el sensor ubicado sobre sta, PESOB est

activado.

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Cuando la mezcladora quede vaca, EMPTY activado, se deber cerrar la vlvula de vaciado de sta V1A, esto se hace con el cualificador R, de Reset.

El proceso termina, y se verifica que 0=PESO

Este ejercicio permite adentrarse en la programacin secuencial por etapas, especificando sus elementos esenciales: etapa inicial, transiciones con sus respectivas receptividades y las acciones asociadas a cada etapa, secuencia nica, tipo de dato booleano, tipo de dato entero, cualificadores: N, S, R, L, direccionamiento, condicionamiento de tiempo para las etapas.

Tambin permite el uso de herramientas graficas para elaboracin de panel de

control: insercin de formas como el rectngulo, elipse, formacin de botones con dichas formas para modificar o mostrar los valores lgicos de las variables asociadas

a cada uno de ellos, y el uso del Text display, un recuadro que permite el ingreso de dato de tipo numrico, en este caso de tipo entero.

Algunas recomendaciones, extradas de la experiencia obtenida durante el desarrollo de este ejercicio, para la consecucin de sta prctica mediante CoDeSys son las siguientes:

A las etapas (excepto la inicial) se le puede modificar el identificador si se desea.

La declaracin de las variables que tengan algn contacto con el mundo exterior debern definirse como de tipo global.

Las receptividades de las transiciones no pueden contener ningn tipo de asignacin, solamente una sentencia lgica de las variables que intervienen en

el proceso.

Las acciones son realizadas nicamente por actuadores.

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Para evitar errores en el momento de editar el programa debe usarse el asistente de edicin mediante la tecla F2.

Evitar el uso de identificadores muy largos para que al momento de realizar una sentencia lgica en las transiciones se pueda mostrar en su totalidad.

Al usar el tiempo de activacin de una etapa se deber tener bien presente el nombre de la etapa y el tiempo necesario para que ocurra la transicin

Al usar variables de tipo entero tener cuidado con el direccionamiento de las variables de tipo booleano para que no haya un solapamiento entre las direcciones de memoria.

Insertar las bibliotecas: Standard.lib y Iecsfc.lib

La automatizacin del proceso de fabricacin de pasta andica usando el lenguaje SFC implementado en el software CoDeSys se muestra en la figura 4.2

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Figura No. 2Grafcet de la fabricacin de la pasta andica

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Sistema de riego

El proceso de sistema de riego funciona de la siguiente forma, un sensor de humedad instalado en la tierra es el punto de referencia para definir la lgica de

control a utilizar.

Figura No. 3Panel de control del Sistema de Riego

Si el valor de la humedad relativa supera cierto valor se debe encender una bomba de vaciado hasta que el valor de humedad llegue a su valor medio, si por el contrario el valor de la humedad disminuye de cierto valor se debe encender una bomba que

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suministra una mezcla formada por dos nutrientes y agua hasta llegar a un valor

medio de humedad.

El suministro de la mezcla se realiza siempre y cuando est disponible en el tanque, en el caso de no encontrarse se debe preparar la mezcla. La preparacin

consiste en un 25% de componente A, 25% de componente B y el restante de agua. Luego de suministrar todos los ingredientes de la mezcla se debe encender la

mezcladora por 10s, finalmente se puede continuar con el proceso.

En la figura 4.3 se muestra el panel de control del sistema de riego, para introducir un valor de humedad se puede modificar mediante el campo de texto.

Cuando el interruptor de encendido del proceso se activa se quiere que ocurra lo siguiente:

1. Si el valor de HR supera 650 se enciende B2 hasta que HR llegue a 500.

2. Si el valor de HR disminuye hasta 350 se enciende B1 hasta que HR llegue a 500, siempre y cuando exista mezcla en el tanque.

3. Cuando el tanque este vaco: E activado, se abre V1 hasta que se active V25, luego se abre V2 hasta que se active V50, y por ltimo se abre V3 hasta que se active V80.

4. Despus de haber completado la mezcla se debe activar M (mezcladora) por 10 segundos.

5. Mientras se realiza el proceso de mezclado el sistema no podr resolver perturbaciones debido al tiempo de espera, pero luego de dicho lapso el sistema podr realizar las correcciones necesarias.[1]

Esta automatizacin se realizo en el lenguaje SFC implementado en el software CoDeSys. El direccionamiento del programa se define en la tabla No.4.2 que se muestra a continuacin:

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Tabla No. 2Direccionamiento del sistema de riego

Tipo Variable Direccin PLC Descripcin En

tra

das

HR %IW1 Humedad relativa , valor entero

Inicio %IX0.0 Inicio del proceso

E %IX0.1 indicador de que el tanque est en reserva

V25 %IX0.2 indicador del 25 % de capacidad del tanque



Salid

as

B1 %QX0.1 Bomba de llenado B2 %QX0.2 Bomba de Vaciado V1 %QX0.3 Vlvula que permite el paso del nutriente B V2 %QX0.4 Vlvula que permite el paso del nutriente A V3 %QX0.5 Vlvula que permite el paso del agua M %QX0.6 actuador funcionamiento la mezcladora

Para el desarrollo de este proceso solo existen dos posibles casos ante los cuales el sistema debe reaccionar: cuando la humedad relativa se encuentra muy por encima del valor deseado, aproximadamente en 650 y el otro cuando la humedad desciende de un valor mnimo permitido 350.

Para el primero la accin requerida es sustraer esa cantidad de agua en la tierra hasta obtener el valor necesario de humedad que no perjudique el desarrollo de las plantas y para el segundo caso suministrar la cantidad de mezcla necesaria para dicha humedad, es importante tomar en cuenta que para realizar sta accin debe contarse

con cantidad necesaria para el riego. En total se tendr tres opciones.

Entonces:

InicioR *)650( >

50

EInicioR **)650(

51

5. En la visualizacin tener cuidado al enlazar variables, es preferible usar el asistente: F2.

6. Tomar en cuenta las recomendaciones del proyecto anterior.

El grafico funcional de secuencias desarrollado en el software del proceso de sistema de riego se muestra en la figura 4.4.

52

Figura No. 4Grafcet del proceso Sistema de Riego

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Automatizacin de una dosificadora Industrial

En la figura No. 4.5 se muestra el panel frontal de la simulacin de una dosificadora industrial, la cual se debe automatizar segn la secuencia de eventos abajo indicada.

Figura No. 5Panel frontal de la dosificadora industrial

Inicialmente el motor de la cinta transportadora (S5) est en reposo. Tras colocar el operario un recipiente en el inicio de la cinta, se seleccionara un tipo de maniobra mediante los pulsadores E1 y E2. En ese momento comienza a funcionar el motor de la cinta transportadora (S5), hasta que la presencia del recipiente active alguna de las fotoclulas (SENSOR1, SENSOR 2, SENSOR3, SENSOR4) indicadas en la figura anterior, para el tipo de maniobra seleccionada. Ocurrido esto, se parar el motor de la cinta y se abrir la electrovlvula correspondiente (V1, V2, V3, V4) durante el tiempo indicado en la tabla No. 4.3 de temporizacin de secuencias.

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Tabla No. 3Tabla de temporizacin de secuencias

Maniobra V1 V2 V3 V4

E1 5 segundos 5 segundos

E2 5 segundos 5 segundos

Pasado el tiempo para la secuencia determinada se activar nuevamente el motor de la cinta. Despus de la temporizacin de apertura de la ltima electrovlvula, el proceso habr

concluido y el sistema permanecer en reposo hasta la demanda de una nueva maniobra. [1]

A continuacin se presenta el direccionamiento y desarrollo de este proceso industrial usando el software CoDeSys

Tabla No. 4Direccionamiento de la Dosificadora Industrial

Tipo Variable Direccin Plc Descripcin

Entr

ada

s

E1 %IX0.0 Maniobra 1

E2 %IX0.1 Maniobra 2

SENSOR1 %IX0.2 Sensor del tanque 1




SFINAL %IX0.6 Sensor indica final del proceso

Salid

as

MOTOR %QX0.0 Motor de la cinta V1 %QX0.1 Vlvula llenado del tanque 1 V2 %QX0.2 Vlvula llenado del tanque 2 V3 %QX0.3 Vlvula llenado del tanque 3 V4 %QX0.4 Vlvula llenado del tanque 4

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1. Inicialmente el motor de la cinta transportadora (S5) est en reposo, y el operario luego de colocar un recipiente en la cinta debe seleccionar solo una secuencia de

llenado, E1 o E2: MOTOREEMOTOREE **** 2121 + su traduccin en Grafcet es

una bifurcacin en o justo despus de la etapa inicial, dicha sentencia (Receptividad de la transicin 1,0T ) ser la condicin necesaria para avanzar al siguiente nivel.

2. Se activar el motor hasta que alguno de los sensores de proximidad detecten al recipiente: para la primera secuencia (E1) esto ocurrir al activarse el sensor 1, esto se ve en la etapa 1 y la transicin 2,1T , a modo explicativo: para la activacin de un

actuador por el lapso de tiempo requerido en una etapa se usa el cualificador N. deber apagarse el motor y activarse la vlvula del tanque 1, ahora en la etapa 2, se observan dos acciones: para el apagado se usa el cualificador R de reset, y para la

segunda el cualificador L, de accin de apertura de la vlvula, est limitada en un tiempo exactamente 5 segundos. Al transcurrir este tiempo el estado lgico de la variable V1 se modificar a False, sta ser entonces la receptividad asociada a la

3,2T .

3. Al franquear la transicin 3,2T es decir: al apagarse la vlvula deber encenderse el

motor nuevamente para desplazar el recipiente hasta la siguiente estacin requerida para la secuencia seleccionada. Se activar el sensor 2 y no ocurrir nada hasta

cuando se active el sensor 3 receptividad asociada a la 4,3T .

4. Se apagara el motor, y se aperturar la vlvula por un lapso establecido previamente de 5 segundos.

5. Este proceso descrito se corresponde entre la etapa 1 a la etapa 4, anlogamente se desarrolla de la etapa 11 a la etapa 14.

6. Al cerrarse la ltima vlvula de la secuencia correspondiente se encender el motor hasta que se active el sensor final (SFINAL). Finalmente el proceso termina si el sensor final no est activo y el motor apagado.

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Este proceso permite reforzar los contenidos de las dos primeras prcticas, muestra el

uso de varias acciones asociadas a una etapa.

Algunas recomendaciones para el desarrollo de sta prctica mediante CoDeSys:

1. Una etapa solo puede tener asociada como mximo nueve acciones.

2. Estudiar las recomendaciones de los ejercicios anteriores.

La figura 4.5 ilustra en el lenguaje SFC del software CoDeSys la automatizacin del proceso de la dosificadora industrial

Figura No. 6Grafcet de la Dosificadora Industrial

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Ascensor de cuatro pisos

El laboratorio de control de procesos cuenta con un ascensor didctico para el desarrollo de las prcticas de PLC. Se desarrollo el programa y simulacin para este ascensor utilizando el software CoDeSys En la figura 4.6 se muestra el panel de control del ascensor.

La estructura fsica del ascensor consta de cuatro pisos, cada uno con un final de carrera: el final de carrera para la planta baja se llam SPB, etc. [16]

Figura No. 7Panel de control del Ascensor de cuatro pisos

Adems, cuenta con cuatro pulsadores para llamar la cabina a cada uno de los pisos. El

ascensor cuenta tambin con un motor que gira en determinada direccin para subir y en la contraria para bajar la cabina.

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Al encontrarse la cabina en un determinado piso, el sensor de piso se encuentra activo,

estando por lo contrario todos los dems inactivos; si se quiere que el ascensor se dirija a otro piso, solo basta con presionar el pulsador de dicho piso, y se activar el motor en el sentido adecuado.

A continuacin se realiza el direccionamiento en la tabla 4.5 y seguidamente el desarrollo de la automatizacin del ascensor codificado en el lenguaje SFC del software CoDeSys

Tabla No. 5Direccionamiento del Ascensor de cuatro pisos


Entr

ada

s

SPB %IX0.0 Sensor cabina est en la planta Baja S1 %IX0.1 Sensor cabina est en el primer piso

S2 %IX0.2 Sensor cabina est en el segundo piso

SP3 %IX0.3 Sensor cabina est en el tercer piso

P1 %IX1.1 Pulsador para llevar la cabina al piso 1



Salid

as SUBIR %QX0.0 Indica: sentido de giro del motor para subir cabina

BAJAR %QX0.1 Indica: sentido de giro del motor para bajar cabina

La lgica para este proceso se basa en la activacin de un sensor de piso como indicador

de la posicin de la cabina, as como del pulsador hacia donde se quiera dirigir.

Si la cabina se encuentra en la planta baja, el sensor de sta SPB estar activo, al seleccionar el destino: pulsar el botn de piso deseado, ste deber activarse como

consecuencia, solo se tienen tres posibles destinos: P1, P2, P3. Para la ubicacin de planta

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baja existen tres posibilidades de desplazamiento; as mismo ocurre para las dems ubicaciones, en total se tiene que existen 12 posibilidades de movimiento de la cabina de forma excluyente, lo que indica el uso de bifurcacin en o.

La accin subir se ejecutar cuando la cabina no se encuentre en el piso superior y viceversa.

Si la cabina se encuentra en la planta baja y se quiere que se dirija hacia la planta uno: 1* PSPB cambiar SUBIR su estado lgico a TRUE, en consecuencia se activara el motor

en la direccin adecuada para que la cabina ascienda, solo terminara con la accin hasta que el sensor ubicado en la planta uno se active.

Anlogamente, si la cabina se encuentra en la planta tres y se quiere que se dirija hacia la planta uno: 1*3 PSP cambiar BAJAR su estado lgico a TRUE, en consecuencia se

activara el motor en la direccin adecuada para que la cabina descienda, solo terminara dicha accin cuando el sensor ubicado en la planta uno se active.

Este proceso induce al pensamiento lgico, al estudio de las posibles respuestas del sistema, haciendo uso de la combinatoria; adems en la parte grfica el uso de herramientas como la creacin de formas usando lnea poligonal y el uso de la propiedad de invisibilidad

de las formas.

Algunas recomendaciones para el desarrollo de sta prctica mediante CoDeSys:

1. Se reitera el uso de direccionamiento, usando variables globales, para que al usar la herramienta de invisibilidad no existan incompatibilidades.

2. Atender a las recomendaciones de los ejemplos anteriores.

En la figura 4.7 se aprecia la programacin del ascensor de cuatro pisos, usando el SFC de CoDeSys:

60

Figura No. 8Grafcet del Ascensor de cuatro pisos

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Hidroneumtico

Se desea controlar el encendido y apagado de una bomba de agua para un edificio, as como mantener la presin del aire dentro del tanque en un valor definido (ver figura 4.8).

Figura No. 9Programa en lenguaje Escalera del Sistema Hidroneumtico

El sistema cuenta con dos sensores de nivel dentro del tanque, tres sensores de presin:

los cuales entregan una seal binaria adecuada elctricamente para ser conectados al PLC.

El sistema funciona de la siguiente manera:

Se activar la bomba si el nivel de agua en el tanque es bajo.

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La bomba se desactivar si el nivel de agua es alto.

Si la presin del aire dentro del tanque es baja, se encender el compresor.

Si la presin del aire dentro del tanque es la deseada, se apagar el compresor.

Si la presin del aire dentro del tanque es alta, se abrir la vlvula de ALIVIO de aire en exceso.

En la tabla No. 4.6 se presenta el direccionamiento para este proceso y luego se describe la automatizacin del hidroneumtico en el software Automation studio.

Tabla No. 6Direccionamiento del Sistema Hidroneumtico


Entr

ada

s

Nivel_Bajo %I1/0 Sensor indicador de nivel bajo Nivel_alto %I1/1 Sensor indicador de nivel alto

P_Baja %I1/3 Sensor presin del aire ha descendido P_Deseada %I1/5 Sensor indicador de presin deseada

P_Alta %I1/7 Sensor presin del aire es alta

Salid

as

Bomba %O1/0 Bomba

Compresor %O1/1 Compresor

Drenaje %O1/2 Drenaje

Si el nivel de agua es mnimo, altoNivelBajoNivel _*_ se debe activar la bomba de manera que se mantenga en el tiempo, Set, esto quiere decir que si las condiciones de activacin se modifican ella siga operante.

Cuando el nivel de agua sea alto, altoNivel _ la accin se modificar, se le har un, Reset, y por lo tanto dejar de funcionar.

De igual manera el compresor se activar cuando la presin del aire sea baja, BajaP _ y cuando sta deje de estarlo, se usa entonces la accin

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memorizada, Set, a la espera de que la presin sea la adecuada, DeseadaP _

para suprimir la accin.

El agua en exceso solo se drena por accin de la apertura de una vlvula, cuando la presin del aire sea alta, AltaP _ cuando la presin disminuya la

vlvula se cerrar.

La automatizacin del sistema hidroneumtico se aprecia en la figura 4.8, en ella se puede visualizar la programacin en el lenguaje escalera en el software Automation Studio adems se muestra el mmico del sistema.

Esta prctica provee los conocimientos bsicos del lenguaje escalera y el uso del Automation Studio:

En cuanto a programacin:

La accin de salida por parte de una accin de entrada

Los elementos de entrada: contacto normalmente abierto, la operacin inversin

NOT (contacto normalmente cerrado)

La asignacin o bobina y sus tipos: simple, puesta a uno (Set), puesta a cero (Reset)

Operacin lgica AND.

En cuanto al empleo del software:

Agregar la biblioteca principal, Main e Insercin de imagen

El uso de las bibliotecas: Ladder IEC for PLC y Electrical Control (JIC Standard)

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Estacin de Taladrado y Pulido

Este proceso consta de tres estaciones de trabajo, la primera es la estacin de taladrado primario donde se perfora la pieza, la estacin secundaria de taladrado en donde se realiza el chafln a la misma y finalmente la estacin de pulido, en la figura 4.9 se muestra este proceso.

Figura No. 10Automatizacin de la Estacin de Taladrado y Pulido

Inicialmente se ubica una pieza en el receptculo, al estar los cilindros neumticos retrados se iniciar el movimiento de la cinta, a travs del cilindro E, concluida esta accin

se debe retraer automticamente dicho cilindro.

Cuando se detecta la pieza en la primera estacin, se proceder a realizar el taladrado, en la segunda estacin se efectuar el chafln de la pieza, y por ltimo se proceder a la accin de pulido.

La cinta solo podr avanzar de a un paso por vez, su movimiento se realizara cuando todos los cilindros se encuentren retrados. Cada estacin tiene un sensor para detectar la pieza.

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El desarrollo de la automatizacin de la estacin de taladrado se realiza a continuacin,

primeramente se efecta el direccionamiento de las variables que intervienen en el proceso en la tabla 4.7

Tabla No. 7Direccionamiento de la Estacin de Taladrado y Pulido


Entr

ada

s

a0 %I1/0 Sensor indicador cilindro A replegado

a1 %I1/1 Sensor indicador el cilindro A extendido

b0 %I1/2 Sensor indicador el cilindro B replegado

b1 %I1/3 Sensor indicador el cilindro B extendido

c0 %I1/4 Sensor indicador el cilindro C replegado

c1 %I1/5 Sensor indicador el cilindro C extendido

e0 %I1/9 Sensor indicador el cilindro E replegado

e1 %I1/10 Sensor indicador el cilindro E extendido

SA %I1/11 sensor presencia en la estacin 1

SB %I1/12 sensor presencia en la estacin 2

SC %I1/13 sensor presencia en la estacin pulido

Salid

a

A+ %O1/0 Actuador extender el cilindro A

A- %O1/1 Actuador replegar el cilindro A

B+ %O1/2 Actuador extender el cilindro B

B- %O1/3 Actuador replegar el cilindro B

C+ %O1/4 Actuador extender el cilindro C

C- %O1/5 Actuador replegar el cilindro C

E+ %O1/8 Actuador extender el cilindro E

E- %O1/9 Actuador replegar el cilindro E

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Luego se describe la automatizacin del proceso en el software Automation Studio.

Si todos los cilindros estn en posicin de reposo: replegados, 0*0*0*0 ecba entonces la cinta podr avanzar un paso, para esto es necesario activar el solenoide, +E de la vlvula neumtica 4 /2, para dejar pasar el aire comprimido hacia el interior del cilindro, empujando el mbolo hacia afuera. En consecuencia se logra el avance de la cinta.

Posteriormente si el cilindro E esta extendido, 0e replegar el cilindro, E

Cuando el sensor de la estacin de trabajo de taladrado primario detecte la presencia de la pieza, y el cilindro est replegado, 0* aSA deber hacer el taladrado, +A

posteriormente 1* aSA , replegar el taladro de nuevo, A

De igual manera ocurre con la estacin de taladrado para chafln y la estacin de pulido.

Esta prctica permite, repasar varios conceptos elementales como son: el lenguaje escalera y la tecnologa neumtica. El control neumtico se introduce con el uso de vlvulas

4/2 con activacin elctrica, cilindros neumticos de doble efecto, regulador de caudal, sensores de proximidad.

En la Figura 4.10 se codifica en el lenguaje escalera la automatizacin de este proceso, usando el software Automation Studio, que junto a la figura 4.9 constituyen el resultado de dicha programacin:

67

Figura No. 11Programa en lenguaje Escalera de la Estacin de Taladrado

Selector de Cajas

Se desea automatizar el proceso de seleccin de cajas, en la figura 4.10 se muestra el automatismo del selector de cajas usando la tecnologa neumtica con activacin elctrica.

El proceso se inicia con la llegada de la caja al final de la cinta de alimentacin en este punto se ubica un dispositivo que discrimina que tipo de caja es, si es grande o es pequea, si sta es pequea la caja deber trasladarse hacia la estacin dos y, luego hacia la cinta dos mediante otro cilindro neumtico, si la caja es grande hacia la estacin tres y luego hacia la cinta tres. El desplazamiento de las cajas se realiza mediante cilindros neumticos. [19]

68

Figura No. 12Automatizacin del Selector de Cajas

A continuacin se realiza el desarrollo de este proceso industrial, como primer paso se realiza el direccionamiento de las variables de entrada y salida en la tabla 4.8 se describe paso a paso cada accin y su programacin en el lenguaje escalera.

Tabla No. 8Direccionamiento del Selector de Cajas


En

tra

das

Abajo %I1/0 Sensor indicador de que el cilindro A est replegado Amedio %I1/1 Sensor distancia x de extensin del cilindro A

Arriba %I1/2 Sensor cilindro A est completamente extendido

B0 %I1/3 Sensor indicador de que el cilindro B est replegado

B1 %I1/4 Sensor indicador de que el cilindro B est extendido

C0 %I1/5 Sensor indicador de que el cilindro C est replegado

C1 %I1/6 Sensor indicador de que el cilindro C est extendido

CajaPEQUE %I1/14 Sensor que indica tamao pequeo de caja CajaGRAN %I1/15 Sensor que indica tamao grande de caja

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Tabla No. 9Direccionamiento del Selector de Cajas (cont.)


Salid

as

A+ %O1/0 Actuador que permite extender el cilindro A

A- %O1/1 Actuador que permite replegar el cilindro A

B+ %O1/2 Actuador que permite extender el cilindro B

B- %O1/3 Actuador que permite replegar el cilindro B

C+ %O1/4 Actuador que permite extender el cilindro C

C- %O1/5 Actuador que permite replegar el cilindro C

Para realizar la programacin hay que tomar en cuenta, en general, que:

El discriminante del tipo de caja entregar dos salidas: si la caja es pequea, CajaPEQUE es verdadero o CajaGRAN si la caja es grande.

El cilindro neumtico A se extender para cualquier tipo de caja, lo determinante ser si se extiende completamente o solo una fraccin, esto lo define la lgica dependiendo de la caja.

El cilindro A se extiende, +A , para dos sucesos, cuando sea caja pequea o cuando sea caja grande, en consecuencia se tendr una funcin lgica OR.

Especficamente se debe tener en cuenta:

En el primer peldao de la escalera se tiene una funcin lgica AND, donde se verifica que todos los cilindros deben estar retrados 0*0*0 cba , que el tipo de caja sea exclusivamente pequea CajaGRANCajaPEQUE * , y que no llegue al tope,

Amedio , de extensin permitida para el cilindro A, hay una limitante en este planteamiento debido a que cuando se comience a desplazar el embolo, la variable,

0a , tomara el valor FALSE, y no puede mantenerse la accin, +A , para esto se

hace uso del enclavamiento en el segundo peldao, donde se permite que la accin se realice, as las condiciones iniciales hayan cambiado y las necesarias se mantengan.

70

Igualmente ocurre cuando se tiene una caja grande, la lgica esta en los dos primeros escalones, los cuales albergan cuatro situaciones: cuando es caja pequea, cuando se quiere mantener la accin para sta misma, cuando es caja grande y cuando se quiere que la accin perdure cuando ha cambiado el estado de la variable,

0a para este tipo de caja.

Es de hacer notar que para caja grande, la programacin es anloga, solo cambia que el tope de extensin ser, 1a entonces: 1a es la condicin para detener la accin.

La accin de retraer el cilindro A, A se realizara cuando se llegue al tope en cada una de las situaciones, ver peldao tres y cuatro.

El cilindro B se extender, +B solo cuando el cilindro A llegue al tope, Amedio y adems se est retrayendo , A

El cilindro B retornar, B a su posicin inicial, cuando llegue al final del recorrido 1b

El cilindro C se extender, +C cuando el Cilindro A llegue al tope, 0a y se retraer cuando el embolo llegue al final del recorrido, 1c

En este ejercicio se us la reduccin de las instrucciones a travs del conocimiento de tcnicas como el uso del agrupamiento de sentencias como la funcin OR, OR exclusiva y

el enclavamiento, no sin olvidar el pensamiento lgico y resolucin de problemas que ello conlleva.

La condensacin de toda esta experiencia se aprecia en la figura 4.11, en ella se muestra

la programacin en escalera del proceso de selector de cajas en el software Automation Studio.

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Figura No. 13Programa en lenguaje Escalera del Selector de Cajas

Automatizacin de una Planta embotelladora

La Mquina consta de una estacin de carga, una estacin de llenado y una estacin de taponado. En la figura 4.12 se muestra dicho proceso, sus etapas y la tecnologa neumtica, usada para ejecutar las distintas acciones de sus estaciones de trabajo.

Estacin de Carga: Los recipientes llegan por una cinta y se transfieren a la cinta de

mquina a travs del cilindro neumtico A. La cinta de mquina avanza un paso con el cilindro B. El acoplamiento de pin y cremallera avanza solo de izquierda a derecha, es decir, cuando el cilindro B retrocede no arrastra la cinta hacia atrs.

Estacin de Llenado: El llenado lo efecta un dosificador volumtrico controlado por el cilindro C y una vlvula D.

Estacin de Taponado: La operacin de taponado consiste en la transferencia del tapn

mediante el cilindro G y aproximacin mediante el cilindro E. El tapn queda retenido en el receptculo, se retiran los cilindros G y E y posteriormente se rosca el tapn aproximando nuevamente E y haciendo girar el tapn mediante el motor neumtico F.

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Figura No. 14Automatizacin de una planta embotelladora

Sensores: Inicialmente se ha previsto que cada cilindro lleve un sensor final de carrera, identificado por la misma letra (n minscula) y el subndice 1 o 0, segn est extendido o replegado. As, por ejemplo, el sensor a1 indica cilindro A extendido y a0 cilindro A replegado. Como caso especial, el cilindro E lleva un detector de presin (e1) para detectar que el tapn ha llegado a tope en la transferencia o durante el roscado del tapn al

recipiente. [20]

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Seguidamente se desarrollara la automatizacin de este proceso en el lenguaje escalera usando el software Automation Studio para su implementacin.

Para el desarrollo de este proceso, en primer lugar se debe realizar el direccionamiento, en la tabla 4.9 se muestra el direccionamiento de las entradas y salidas:

Tabla No. 10Direccionamiento de la planta embotelladora


Entr

ada

s

a0 %I1/0 Sensor indica: cilindro A est replegado

a1 %I1/1 Sensor indica: cilindro A est extendido

CP1 %I1/2 Sensor indica: recipiente al final de la cinta

b0 %I1/3 Sensor indica: cilindro B est replegado

b1 %I1/4 Sensor indica: cilindro B est extendido

CP2 %I1/5 sensor indica: recipiente en la estacin de llenado

c0 %I1/6 Sensor indica: cilindro C est replegado

c1 %I1/7 Sensor indica: cilindro C est extendido

g0 %I1/10 Sensor indica: cilindro G est replegado

g1 %I1/11 Sensor indica: cilindro G est extendido

CP3 %I1/12 sensor indica: recipiente en la estacin de taponado

e0 %I1/13 Sensor indica: cilindro E est replegado

Spresion %I1/14 detecta la trasferencia del tapn

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Tabla No. 11Direccionamiento de la planta embotelladora (cont.)


Salid

as

A+ %O1/0 Actuador que permite extender el cilindro A

A- %O1/1 Actuador que permite replegar el cilindro A

B+ %O1/2 Actuador que permite extender el cilindro B

B- %O1/3 Actuador que permite replegar el cilindro B

D+ %O1/4 Actuador que permite extender el cilindro D

C+ %O1/5 Actuador que permite extender el cilindro C

C- %O1/6 Actuador que permite replegar el cilindro C

G+ %O1/11 Actuador que permite extender el cilindro G

G- %O1/12 Actuador que permite replegar el cilindro G

E+ %O1/13 Actuador que permite extender el cilindro E

E- %O1/14 Actuador que permite replegar el cilindro E

Habiendo establecido las entradas y salidas, se procede a analizar separadamente el problema, es decir por cada estacin. Luego se establece las relaciones entre las acciones de cada estacin y se hace una reorganizacin, esto se muestra a continuacin:

En la estacin de carga se realizan las siguientes acciones:

El cilindro neumtico A se extender, +A cuando est retrado y se detecte el recipiente al final de la cinta, 1*0 CPa . Y retornar cuando est completamente

extendido, 1a ,

El cilindro B se extender, +B , cuando se detecte que el embolo se encuentra en posicin inicial, 0b , y se retraer, B , al llegar al tope, 1b .

A continuacin las maniobras de la estacin de llenado:

Si se detecta el recipiente en la estacin de llenado, 2CP , se enva una seal elctrica hacia la vlvula de llenado para aperturarla, +D .

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Si el dosificador volumtrico esta lleno y se detecta el recipiente, 2*0 CPc se vaciar el contenido del dosificador hacia la botella. Finalmente cuando no halla recipiente se devolver el embolo del cilindro C para lograr la prxima dosis.

Seguidamente en la estacin de taponado se ejecutan las acciones:

Cuando llegue el recipiente a la estacin de taponado, los cilindros G y E estn retrados y no se detecte el tapn en el cilindro E,

*0*0*3 SpresionegCP se extender el cilindro G, +G para transferir el

tapn al cilindro E.

En el noveno y dcimo escaln, se automatiza la extensin del cilindro E, +E sta se realiza para dos situaciones:

o Para recibir el tapn: debe cumplirse que adems de estar el recipiente, el

cilindro E est retrado y el cilindro G est extendido, 0*0*3 geCP

o Para Trasferir el tapn a la botella: debe estar sta ultima en la estacin, los cilindros E y G retrados y adems tener el tapn en el

receptculo, SpresiongeCP *0*0*3

El cilindro E se retraer, E cuando:

o Ya tenga en su poder el tapn: se detecte la botella, el cilindro E no est en su posicin de reposo, el cilindro G est entregando el tapn y el

tapn se encuentre en el receptculo, *1*0*3 SpresiongeCP , el

cilindro G tambin necesita de estas condiciones para retornar a su

posicin inicial, G

o Cuando termine de trasferir el tapn a la botella: la botella debe estar ubicada en la estacin, el cilindro E debe estar extendido, el cilindro G

en posicin de reposo y el tapn en la botella, *0*0*3 SpresiongeCP

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En sta prctica se repasan los conceptos fundamentales de la lgica, la programacin de

lenguaje escalera. Adems se muestra el uso de salidas dobles, tecnologa hidrulica, vlvula 2/2 de control elctrico, As como el uso del software Automation Studio.

La programacin de la secuencia de eventos para la automatizacin de la planta embotelladora se muestra en la figura 4.13 usando para ello el lenguaje escalera y el software Automation Studio.

Figura No. 15Programa en lenguaje Escalera de la planta embotelladora

ejercicios sfc

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