laboratorio 4 (aplicaciones industriales)

UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATOFACULTAD DE INGENIERÍA EN SISTEMAS, ELECTRÓNICA E INDUSTRIAL

PERÍODO ACADÉMICO: ABRIL/2014 – AGOSTO/2014

FORMATO DE TRABAJO

I. PORTADAUNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO

Facultad de Ingeniería en Sistemas, Electrónica e Industrial

“Informe de Laboratorio 2”

Título: Programación para el control del llenado de una tolva en el simulador S71200

Carrera: Ingeniería Industrial en Procesos de Automatización Área Académica: ElectrónicaLínea de Investigación: AutomatizaciónCiclo Académico y paralelo: Séptimo IndustrialAlumnos participantes: Armendariz Carvajal Evelyn Alexandra

Salazar Herrera Edisson FernandoSigcha Pacha Byron Genaro

Módulo y Docente: PLC’s Ing. Morales Edwin

II. INFORME DEL PROYECTO1. PP

1.1 Título

Programación para el control del llenado de una tolva en el simulador S71200

1.2 Objetivos

1.2.1 Objetivo General

Implementar un esquema que permita el control del llenado de una tolva a partir del uso del simulador del logo S71200 Siemens a fin de establecer el funcionamiento de dicho programa así como la manera de cargarlo a un logo físico, mediante una investigación de campo y bibliográfica.

1.2.2 Objetivos Específicos

Recolectar información respecto a las características esenciales y funciones básicas del simulador S71200 para logo Siemens a fin de determinar las formas de programación de los elementos basados en el lenguaje escalera mediante la investigación bibliográfica.

Elaborar un esquema que permita el control del llenado de una tolva donde existen dos motores que permiten el llenado y desalojo del material por medio de su activación, dependiendo de las condiciones de los sensores; a partir del lenguaje de programación del simulador en mención para posteriormente implementar dicho circuito en un laboratorio adecuado, mediante la investigación de campo.

Analizar los datos obtenidos a través de la investigación bibliográfica y de campo a fin de establecer conclusiones que relacionen lo estudiado con la práctica como tal, mediante la elaboración de un informe escrito.



1.3 Resumen

El presente laboratorio muestra el funcionamiento del proceso de llenado de una tolva por medio de dos motores que controlan el llenado y desalojamiento del material. Sobre esta base, se establece un diagnóstico de operación para realizar propuestas de automatización del proceso basado en criterios de diseño como el alcance y las limitaciones del sistema y se establecen los requerimientos para la selección de dispositivos sensores, actuadores y controladores para manipular las variables implícitas en el sistema de llenado y en última instancia se diseña la lógica de programación para el controlador lógico programable que se seleccionó para gobernar el proceso en forma manual, automática.

El proceso se divide en dos subprocesos, los cuales son denominados manual y automático, cada uno de estos tiene su operación normal tanto de arranque como de parada por medio de pulsadores de mando local, estos pulsadores están enclavados para garantizar una secuencia lógica previamente definida por el personal que realizó la instalación para condiciones de proceso y de seguridad, comandado por la activación y desactivación de tres sensores S1, S2 y S3 que están ubicados para conocer si la tolva se encuentra en un nivel bajo, medio respectivamente.

El controlador S7-1200 ofrece la flexibilidad y potencia necesarias para controlar una gran variedad de dispositivos para las distintas necesidades de automatización. Gracias a su diseño compacto, configuración flexible y amplio juego de instrucciones, el S7-1200 es idóneo para controlar una gran variedad de aplicaciones.

1.4 Palabras clave:

Sensores Control lógico programable Automatización de procesos Control de motores

1.5 Introducción

SIMATIC S7-1200 es el controlador de lazo abierto y lazo cerrado de control de tareas en la fabricación de equipo mecánico y la construcción de la planta. Se combina la automatización máxima y mínimo coste. Debido al diseño modular compacto con un alto rendimiento al mismo tiempo, el SIMATIC S7-1200 es adecuado para una amplia variedad de aplicaciones de automatización. Su campo de aplicación se extiende desde la sustitución de los relés y contactores hasta tareas complejas de la automatización en las redes y en las estructuras de distribución. El S7-1200 también se abre cada vez más ámbitos en los que la electrónica especial ha sido desarrollada previamente por razones económicas.

Este documento busca establecer la situación actual de la operación del sistema de llenado de las tolvas utilizadas en las distintas industrias, partiendo desde el abastecimiento de cualquier tipo de material según sea la aplicación, hasta llegar a depositarlo en la tolva. A partir de este diagnóstico del proceso se proponen las soluciones de instrumentación y control con el ánimo de optimizar el sistema desde el punto de vista de reducción de tiempos de proceso, seguridad de operación, reducción de costos por paradas y perdidas de material, así como el mejoramiento de la calidad del sistema, mediante el diseño de la



automatización del mismo, la cual permitirá que el proceso de llenado sea más seguro, rápido y confiables.

La CPU incorpora un microprocesador, una fuente de alimentación integrada, circuitos de entrada y salida, PROFINET integrado, E/S de control de movimiento de alta velocidad y entradas analógicas incorporadas, todo ello en una carcasa compacta, conformando así un potente controlador. Una vez descargado el programa, la CPU contiene la lógica necesaria para vigilar y controlar los dispositivos de la aplicación. La CPU vigila las entradas y cambia el estado de las salidas según la lógica del programa de usuario, que puede incluir lógica booleana, instrucciones de contaje y temporización, funciones matemáticas complejas, así como comunicación con otros dispositivos inteligentes.

1.6 Materiales y Metodología

MARCO TEORICO

CONTROLADOR MODULAR SIMATIC S7-1200

El nuevo controlador modular SIMATIC S7-1200 es el núcleo de la nueva línea de productos Siemens para tareas de automatización sencillas pero de alta precisión

Características generales

El Simatic S7-1200 ofrece a los profesionales de la instalación un amplio abanico de características técnicas entre las cuales cabe destacar las siguientes: Alta capacidad de procesamiento. Cálculo de 64 bits Interfaz Ethernet / PROFINET integrado Entradas analógicas integradas Bloques de función para control de ejes conforme a PLCopen Programación mediante la herramienta de software STEP 7 Basic v13 para la configuración

y programación no sólo del S7-1200, sino de manera integrada los paneles de la gama Simatic Basic Panels.

El nuevo sistema S7-1200 desarrollado viene equipado con cinco modelos diferentes de CPU (CPU 1211C, CPU 1212C, CPU 1214C, CPU 1215 C y ahora CPU 1217C ) que se podrán expandir a las necesidades y requerimientos de las máquinas.

Un Signal Board puede añadirse en la parte frontal de cualquiera de las CPUs de manera que se pueden expandir fácilmente las señales digitales y analógicas sin afectar al tamaño físico del controlador.

A la derecha de la CPU pueden colocarse los módulosdeampliación de E/S digitales y analógicos.



La CPU 1212C está capacitada para aceptar hasta dos módulos y la CPU 1214C hasta un total de ocho módulos de señal.

COMUNICACIONES INDUSTRIALES

Todas las CPUs Simatic S7-1200 pueden equiparse hasta con tres Communication Modules a la izquierda del controlador, lo que permite una comunicación sin discontinuidades, de entre las que destacan:

Industrial Ethernet/PROFINET, La interfaz PROFINET integrada garantiza una comunicación con el sistema de ingenieria STEP 7 Basic integrado y con PROFINET IO devices. Esta interfaz permite la programación y la comunicación con los Basic Panels para la visualización, con controladores adicionales y con equipos de otros fabricantes. Ahora funcionalidad iDevice integrada (CPUs con FW 4.0)

Los protocolos abiertos de Ethernet TCP/IP native e ISO-on-TCP hacen posible la conexión y la comunicación con varios equiposde otros fabricantes.

PROFIBUS DP. Los nuevos módulos PROFIBUS MASTER (CP1243-5) y PROFIBUS Slave (CP1242-5) permiten la integración en la automatización estándar.

Funciones tecnológicas integradas Entradas de alta velocidad para contaje y medición Salidas de alta velocidad para regulación de velocidad, posición y punto de operación. Bloques de función para control de movimiento confirme a PLCopen Funcionalidad PID para lazos de regulación

CONFIGURACIÓN DE DISPOSITIVOS

Para crear la configuración de dispositivos del PLC es preciso agregar una CPU y módulos adicionales al proyecto.



Configurar los parámetros de los módulos

Para configurar los parámetros operativos de un módulo, selecciónelo en la vista de dispositivos y utilice la ficha "Propiedades" de la ventana de inspección.

E/S digitales: Las entradas pueden configurarse para detectar flancos ascendentes o descendentes (asociando cada una de ellas a un evento y una alarma de proceso) y para la "captura de impulsos“.



E/S analógicas: Es posible configurar los parámetros de las distintas entradas, tales como el tipo de medición (tensión o intensidad), el rango y el alisamiento. Las salidas analógicas ponen a disposición parámetros tales como el tipo de salida (tensión o intensidad) y de diagnóstico, p. ej. cortocircuito

Direcciones E/S de diagnóstico: Permite configurar la dirección inicial de las entradas y salidas del módulo

Crear una conexión de red

Utilice la "Vista de red" de la "Configuración de dispositivos" para crear las conexiones de red entre los dispositivos del proyecto. Tras crear la conexión de red, utilice la ficha

"Propiedades" de la ventana de inspección para configurar los parámetros de la red



Configurar la vía de conexión local/de interlocutor

La ventana de inspección muestra las propiedades de la conexión cuando se selecciona cualquier parte de la instrucción. Los parámetros de comunicación se especifican en la ficha "Configuración" de "Propiedades" de la instrucción de comunicación.



DESARROLLO DE LA PRÁCTICA

TAREA:

Implementar un circuito eléctrico de llenado de una tolva de manera que haya la opción de realizarlo de manera manual o automática incluyendo dos motores: el motor M1 que alimenta de material a la tolva y el motor M2 que permite el desalojo del mismo, además de tres detectores electromecánicos de nivel de tipo boya S1, S2 y S3 manteniendo las siguientes condiciones:

1. En el modo manual podremos prender el M1 o el M2segun sea la conveniencia, sin tomar en cuenta a los detectores de nivel.

2. Mientras que en el modo automático el motor M1 se enciende cuando el nivel del material está por debajo de S2 y se apaga cuando el material alcanza el nivel del detector S3.

3. El motor M2 se enciende cuando el material alcanza el nivel del detector S2 y se apaga cuando el nivel del material está por debajo de S1.

MATERIALES E INSTRUMENTOS:

Los equipos y elementos a utilizar en el laboratorio son:

LOGO SIEMENS



SIMULADOR TOTALLY INTEGRATED AUTOMATION

PROCEDIMIENTOS:

a. Establecer los grupos de trabajo a fin de realizar la simulación de un llenado de una tolva con dos motores y tres sensores.

b. Elaborar el esquema de mando en un simulador (TOTALLY INTEGRATED AUTOMATION) que identificar el funcionamiento del mismo mediante uno de sus lenguajes de programación.

c. Transferir el programa elaborado en el simulador al logo Siemens físico.d. Presentar un informe escrito sobre la práctica en que se incluya fotografías como

evidencia del laboratorio en mención así como conclusiones adquiridas con la elaboración del trabajo.



1.7 Resultados y Discusión

Al iniciar con el normal funcionamiento de la PC seleccionar el icono referente al

simulador TOTALLY INTEGRATED AUTOMATION V12.

Una vez que se ha abierto el simulador aparecera las siguiente pantalla, en donde por defecto aparecera emarcada la opcion “Abrir proyecto existente”.



Debido a que no se abrirá ningún archivo ya existente, sino que se va a crear un nuevo programa, se marcara la opción “Crear Proyecto”. Para posteriormente llenar datos nombre del proyecto, el lugar de almacenamiento, el autor y en caso de requerirlo se podrá escribir un comentario.

Al presionar la opción “Crear” se podrá observar un mensaje que confirmara la creación del nuevo programa, que al desaparecer marcara automáticamente la opción “Primeros pasos”.



A continuación se deberá seleccionar la pestaña “Dispositivos y Redes”, seleccionando seguidamente la opción “Agregar Dispositivo” en donde aparecer un desglose de las CPU disponibles para el trabajo que se desee realizar.

Con fines didacticos seleccionaremos el CPU 1200 sin especificar, e inmediatamente se abrira la ventana de trabajo.



El siguiente paso a realizar es establecer la relacion entre el simulador y el Logo fisico para ello se debera seleccionar la opcion “Determinar” que aparece en la pestaña “Vista de Dispositivo”. Consiguientemente aparecerá una nueva ventana que servirá para identificar el hardware del plc.



Para poder establecer la mencionada conexión se deberá establecer la interfaz, de manera que se seleccionara la pestaña que se desprende de “Tipo de Interfaz: PG/PC”, seleccionando así la opción PN/IE y automáticamente el programa buscara los Plcs conectados al equipo.



Busqueda del PLC

Una vez que se ha identificado el Plc se debe comprobar su funciionamiento para lo cual se dara click en la opcion parpadeo, al observar que una de las luces del Plc parpadea se procede a seleccionar el plc y se presiona la opcion “Deteccion”.



Al retornar al área principal de trabajo se procede a seleccionar la opción “Bloques de programación” que se encuentra en la pestaña “Dispositivos”



A continuación a ello aparecerá la opción “Main” en la pestaña “Vista detallada”. Al dar doble click sobre “main” aparecerá la una nueva ventana que permitirá elaborar el esquema de mando del trabajo.

Para facilitar el trabajo se maximizara la pantalla de trabajo anteriormente mostrada dando asi inicio a la creacion del esquema de mando del circuito de trabajo.



Durante la elaboracion de esquema se podra observar un grupo de elementos principales que permitiran llevar a cabo las acciones requeridas. Se realizo como primer paso el segmento 1 lo que se refiere a ubicar un switch para realizarlo manual o automatico. En el modo manual se realizo el control del prendido del motor 1 o del motor 2 de acuerdo a su conveniencia

A continuación se realizó el segmento 2 que sería la implementación del sistema automático en el cual se igual forma se ubicó los 3 sensores los cuales controlaran el



prendido o apagado del motor 1 o del motor 2 según sea su respectivo uso. De igual se utilizó la función de las Marcas para el control del prendido de los motores.

El funcionamiento en el sistema automático se da de la siguiente manera:

El motor M1 se enciende cuando el nivel del material está por debajo del sensor S2; y se apaga cuando el material alcanza el nivel del detector S3. El motor M2 se enciende cuando el material alcanza el nivel del detector S2 y se apaga cuando el nivel del material está por debajo del sensor S1

Finalmente en el segmento 3 ubicamos las marcas del motor 1 para su funcionamiento tanto para el encendido en el modo manual o en el modo automatico y de la misma forma lo hacemos en el segmento 4 para el motor 2.



Una vez efectuado el programa se cambiara el nombre de las variables la opcion d Variables PLC o tambien se podran determinar según como se vaya realizando el programa

Una vez terminado el esquema se deberá cargar el mismo al dispositivo a fin de probar su funcionamiento. Para ellos se deberá presionar el icono de transferir



A partir de ellos aparecerán una serie de mensajes hasta alcanzar una nueva ventana de nombre “Vista preliminar Carga”.



A continuación se deberá establecer una de las opciones que se desglosan en la opción ninguna acción presionando sobre aquella que mencione la frase “Parar todos”. Seguidamente se presionara la opción “Cargar”



Posteriormente aparecerá una nueva ventana sobre los resultados de la operación de carga en donde automáticamente se hallara marcada la opción “Arrancar todos”. Para terminar se presiona finalizar para su posterior retorno al área de trabajo.



Por consiguiente se podrá realizar la simulación del programa sin ningún inconveniente de manera que se pueda corregir cualquier error de diseño.

En el segmento 1 tenemos el encendido en el modo manual



A continuación el encendido del motor 1



Luego el encendido del motor 2



Por consiguiente el apagado del motor 2



Y al final el apagado del motor 1



En el segmento 2 empezamos el funcionamiento en el modo Automático



Encendido del motor 1



El material pasa del sensor 1 y el motor 1 sigue encendido



El material en la tolva pasa del sensor 2 y se prende el motor 2



El material sobrepasa el sensor 3 y se apaga el motor 1



El material baja y se desactiva el sensor 3 y el motor 1 sigue apagado



Se desactiva el sensor 2 y se prende el motor 1



Finalmente el sensor 1 se desactiva y se apaga el motor 2



2. Conclusiones

Con el laboratorio realizado se identifico el marco del compromiso de un S71200 para con la automatización representa un amplio campo de aplicación debido justamente a las herramientas de programación que posee lo que a su vez establece a este dispositivo como un tipo de controlador flexible capaz de cubrir las diferentes necesidades de automatización de una empresa, casas o industrias que requieran de tareas específicas.

Por medio de la implementación del esquema se garantizó un mayor control y agilidad en el proceso de llenado de tolvas bajo distintas condiciones de operación, lo que permitirá disminuir las perdidas en generación y vida útil de maquinaria previniendo fallas graves. Teniendo en cuenta las condiciones agresivas del proceso a la hora de realizar el trabajo, se ayudara a reducir la exposición de los operarios encargados de este trabajo.

A través de los sistemas de automatización es posible controlar parámetros como el ingreso de material de forma apropiada para el llenado y así como el vaciado de la tolva, en condiciones continuas o de arranque lo cual redujo la complejidad y se mejoró la calidad del proceso a la hora de manipular el sistema por parte del operario, quedando disponibles para ayudar en otras tareas donde haga falta personal.

Se adquirió destreza en el medio industrial gracias a la gran cantidad de variables y nuevos conceptos que se deben tener en cuenta a lo largo de un estudio. También se observo el grado de importancia que tiene la educación recibida a la hora deaplicarla en campo.

3. Referencias bibliográficas

P. Jaime, “Siemens S71200,” 18 10 2012, [Online], Available:http://www.catedu.es/elechomon/s71200/CARACTERISTICAS%20Y%20MONTAJE%20DEL%20SIMULADOR%20S7-1200.pdf, [Accessed 03 07 2014].

SIEMENS, “SIMATIC S71 200,” 23 08 2013, [Online], Available:http://w3.siemens.com/mcms/programmable-logic-controller/en/simatic-s7-controller/s7-1200/Pages/Default.aspx, [Accessed 03 07 2014].

laboratorio 4 (aplicaciones industriales)

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