manual plantsim plantconnect

Escuela Técnica Superior de Ingenieros

Industriales de Vigo

Dpto. de Ingeniería de Sistemas y Automática

PROYECTO FIN DE CARRERA

Realización de un entorno de simulación de procesos discretos.

Control por medio de autómatas del S7-PLCSIM de Siemens y del

TwinCAT de Beckhoff a través de una interfaz independiente de

comunicaciones.

Autor: César González Represas

Director del Proyecto: José Ignacio Armesto Quiroga

Vigo, Mayo de 2007

PlantSim y PlantConnect

Entorno de simulación de procesos discretos e interfaz de comunicaciones con autómatas.

Proyecto fin de carrera

César González Represas

RESUMEN:

En este Proyecto Fin de Carrera se presentan una serie de plantas e instalaciones

industriales, que contienen procesos discretos y binarios, simuladas en un PC

(PlantSim) que puedan ser controladas y respondan a las posibles eventualidades del

mismo modo en que lo haría el sistema real y que nos permita aplicar la reingeniería de

control, metodología de mejora basada en la recogida y visualización de datos, el

análisis y el rediseño.

Asimismo también se presenta una interfaz de comunicaciones independiente

para la automatización de dichas plantas e instalaciones industriales con autómatas ó

simuladores de autómatas.

Todas las plantas e instalaciones industriales diseñadas en este proyecto se basan

en instalaciones reales; algunas de las cuales se encuentran ubicadas en la Escuela

Técnica Superior de Ingenieros Industriales de Vigo.

El software de simulación se utilizará para profundizar en el manejo y

programación de PLC’s: se visualizará el control realizado para cada una de las plantas,

de modo que tanto el aprendizaje como la depuración de errores tengan una mayor carga

de motivación y resulten más intuitivos.

Palabras clave (máximo de 5):

Procesos, simulación, comunicaciones, automatización, independencia.

Índice de la Memoria Página 1 de 5

Proyecto fin de carrera César González Represas

ÍNDICE DE LA MEMORIA 1. INTRODUCCION 1

2. PROPÓSITO DEL PROYECTO 2

2.1. Objetivo del proyecto 2

2.2. Razón del proyecto 3

3. INTRODUCCION A PLANTSIM Y PLANTCONNECT 5

3.1. Descripción General 5

3.2. Introducción a PlantSim 6

3.3. Introducción a PlantConnect 7

4. INSTALACIÓN DE LAS APLICACIONES 8

4.1. Instalación individual 8

4.2. Instalación conjunta 9

4.3. Desinstalación de la aplicación 10

5. EL SIMULADOR DE PLANTAS: PlantSim 11

5.1. Introducción 11

5.2. Estructura General 12

5.2.1. Zona 1: Entradas 13

5.2.2. Zona 2: Salidas 13

5.2.3. Zona 3: Planta física 13

5.2.3.1.Cuadro eléctrico 13

5.2.3.2.Consolas y mandos 14

5.2.3.3.Planta 14

5.3. Elementos comunes 15

5.3.1. Barra de menús 16

5.3.1.1.Menú “Señales” 16



5.3.1.1.1. Ventana “Definir Conexiones” 17

5.3.1.2.Menú “Comunicación con PlantConnect” 21

5.3.1.3.Menú “Ayuda” 23

5.3.2. Barra de herramientas 24

5.3.3. Barra de estado 26

6. PLANTA nº 1: PUERTA DE UN GARAJE 27

6.1. Descripción 27

6.2. Entradas 28

6.3. Salidas 28

6.4. Cuadro eléctrico 29

6.5. Propuesta de automatización 29

7. PLANTA nº 2: CONTROL DEL NIVEL DE UN DEPÓSITO 31


7.2. Entradas 32

7.3. Salidas 33


8. PLANTA nº 3: ASCENSOR DE UN EDIFICIO 35


8.2. Entradas 36

8.3. Salidas 37



9. PLANTA nº 4: SISTEMA DE CINTAS TRANSPORTADORAS 39


9.2. Entradas 40



9.3. Salidas 43

9.4. Interfaz Hombre-Maquina (IHM) 46



10. PLANTA nº 5: MANIPULADOR INDUSTRIAL 48


10.2. Entradas 49

10.3. Salidas 51


10.5. Consola de mando ó IHM 52


11. PLANTA nº 6: ASCENSOR INDUSTRIAL 54


11.2. Entradas 55

11.3. Salidas 57

11.4. Variador 58

11.5. Interfaz hombre-máquina (IHM) 59


12. PLANTCONNECT. La interfaz de comunicaciones 61


12.2. Estructura general 62

12.3. Barra de menús 63

12.3.1. Menú Archivo 63

12.3.2. Menú Conectar con 69

12.3.2.1. Menú Conectar con PLANTA 69



12.3.2.2. Menú Conectar con AUTOMATA 71

12.3.2.3. Menú de ayuda “?” 73

12.4. Barra de herramientas 74

12.5. Barra de estado 75

13. S7-PLCSIM : EL PRODUCTO DE SIEMENS 76


13.2. Realización de un proyecto en el S7-PLCSIM 76

14. TwinCAT PLC: EL PRODUCTO DE BECKHOFF 78


14.2. Realización de un proyecto en el TwinCAT PLC 78

15. SOLUCIONES AL CONTROL DE PLANTAS 80

15.1. Generación sistemática de programas de autómata 80

15.1.1. Redes de Petri 80

15.1.2. Realización programada 81

15.2. Control de la puerta de un garaje 82

15.2.1. Asignación de Entradas, Salidas y Marcas 83

15.2.2. Activación del marcado inicial 84

15.2.3. Comprobación de las condiciones de disparo 84

15.2.4. Disparo de las transiciones 85

15.2.5. Gestión de salidas 86

15.2.6. Ejecución del programa 86

15.3. Control del nivel de un deposito 87

15.4. Automatización de un ascensor 92

15.5. Automatización de un manipulador industrial 115

15.6. Automatización de un ascensor industrial 124



16. RESULTADOS Y CONCLUSIONES 129

16.1. Resultados 129

16.2. Conclusiones 129

17. LÍNEAS FUTURAS 130 18. PRESUPUESTO 131

PlantSim y PlantConnect Página 1 de 132 Entorno de simulación de procesos discretos e interfaz de comunicaciones con autómatas.


1. INTRODUCCION

Es un hecho comprobado que actualmente el mundo de la automatización está

adquiriendo cada vez más trascendencia y no solamente a nivel industrial debido a las

nuevas tecnologías y métodos de trabajo, sino también por abarcar un ámbito mayor en

nuestra sociedad. Dicha evolución tiene su base en la adaptabilidad a las nuevas

tecnologías y en la eficiencia de su uso, lo que nos lleva a buscar la mejora del propio

sistema de control, actuando sobre los métodos de programación y visualización,

subrayando aspectos como la reducción de tiempos de respuesta, optimización de

recursos, eliminación de errores,…

Para la consecución de estas características es necesario tener en cuenta no solo los

elementos físicos del que consta el sistema, sino también del entorno del mismo y de

sus interrelaciones, es decir, de cómo se ha de comportar el sistema en cada instante y

ante cualquier contingencia que surja. De este modo, a partir la obtención, tratamiento y

evaluación de la información adquirida se procederá a elaborar las acciones oportunas.

Respondiendo a esta necesidad nace la idea de desarrollar un sistema que facilite el

aprendizaje en el manejo de PLC’s que permita una mayor interacción con el sistema a

controlar.

Lo que se proyecta es la presentación de una serie de plantas e instalaciones

industriales simuladas en un PC (PlantSim) que puedan ser controladas y respondan a

las posibles eventualidades del mismo modo en que lo haría el sistema real y que nos

permita aplicar la reingeniería de control, metodología de mejora basada en la recogida

y visualización de datos, el análisis y el rediseño.



2. PROPÓSITO DEL PROYECTO 2.1. Objetivo del proyecto

El objetivo de este proyecto es el desarrollo e implantación de un sistema de

simulación de plantas e instalaciones industriales que contienen procesos discretos y

binarios, y de una interfaz de comunicaciones para su automatización con autómatas o

simuladores de autómatas.

Dichas plantas simuladas se basan en instalaciones reales, algunas de las cuales se

encuentran ubicadas en la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Industriales de Vigo.

El software de simulación y comunicaciones se utilizará para profundizar en el

manejo y programación de PLC’s (autómatas): se visualizará el control realizado por

cada una de las plantas, de modo que tanto el aprendizaje como la depuración de errores

tengan una mayor carga de motivación y resulten más intuitivos.



2.2. Razón del proyecto A continuación se procede a exponer varios de los argumentos que avalan la

solución proyectada como la solución más eficaz:

� Coste económico reducido Resulta más económico dotar los laboratorios de este software de

simulación que la construcción y puesta en marcha de plantas reales ó

maquetas que simulen este tipo de procesos.

� Mantenimiento mínimo El cual incluye el ahorro económico debido a la exclusión de la compra

de cada una de los elementos que forman la instalación: sensores,

válvulas, motores,…

Además del ahorro del tiempo necesario para las labores de conservación

traducido en disponibilidad de la planta y reducción de costes, de

mantenimiento y de paro de la planta debido al trabajo del mismo.

� Ahorro de espacio La eliminación de la maqueta y/o la planta real, y por tanto de todos sus

componentes, lleva consigo la eliminación del espacio que ocuparían

dichas instalaciones. Factor determinante en la mayoría de los centros de

formación.

� Portabilidad Permite que el usuario practique con los modelos fuera de los

laboratorios, al ser un producto software y fácilmente instalable en

cualquier ordenador personal.

� Flexibilidad Puesto que los ordenadores pueden utilizarse para otras actividades

� Mayor realismo Con este software se pretende alcanzar un alto nivel de realismo en las

simulaciones de las plantas.

� Mayor motivación Al enfrentarse con problemas “reales” en un entorno cuyo mando resulta

fácil e intuitivo.

� Mayor interacción Mayor interacción entre el usuario y el ejercicio a realizar.

� Evita la abstracción Evita la abstracción que actualmente debe realizar el programador,

imaginando qué estaría pasando en la planta, sino que puede verse el



efecto que su automatización provoca en la planta, con errores y

“despistes” incluidos.

� Personalización Posibilidad de que muchos usuarios realicen individual y

simultáneamente un mismo ejercicio.

� Aumento de la seguridad Se evitan sobrecargas en la red por culpa de un manejo inadecuado de

elementos eléctricos de potencia elevada, con el posterior deterioro o

destrucción de los elementos que componen el sistema.

Se elimina también el riesgo de electrocución ó accidente mecánico.

� Disponibilidad Se evita el tener que contratar personal tanto para la seguridad de la

planta como de los usuarios de la misma lo que también repercutiría en

los horarios de disponibilidad de la misma.



3. INTRODUCCION A PLANTSIM Y PLANTCONNECT 3.1. Descripción General El software de simulación objeto del proyecto consta de dos partes diferenciadas:

• PlantSim : Es el simulador de las instalaciones o plantas industriales

• PlantConnect : Es la interfaz encargada de conectar las plantas con el PLC

En la siguiente figura se puede observar un esquema de los programas y las

comunicaciones necesarios para el correcto funcionamiento:

Figura 3.1: Descripción general.

Autómata

PlantSim PlantConnect



3.2. Introducción a PlantSim

PlantSim es el software encargado de la simulación de las instalaciones y plantas

industriales con una interfaz amable e interactiva a través del cual el usuario

interactúa con la planta como si estuviera en la misma.

Las diversas plantas del software PlantSim pueden controlarse interactuando en

la propia planta, manipulando los valores de las entradas y salidas de las mismas

(pulsando sobre los botones que las definen) o por medio del software de

comunicación PlantConnect, que será explicado mas adelante.

En total se dispone de seis tipos de instalaciones independientes que permiten un

aprendizaje rápido y la realización de diversos ejercicios.

Las instalaciones contempladas en el PlantSim son las siguientes:

• Puerta de un garaje Automatización de la puerta de un garaje

• Deposito Control del nivel de un depósito, tratando de mantener el nivel entre dos

cotas definidas en función de la demanda.

• Ascensor Automatización del ascensor de un edificio de cuatro plantas

• Cintas transportadoras Control de un sistema industrial con zonas de llenado y vaciado de cajas.

Dispone de dos cintas transportadoras y dos ascensores con sus respectivos

sensores y actuadores.

• Manipulador industrial Automatización de la recogida de distintos tipos de piezas por parte de un

brazo robot.

• Ascensor industrial Automatización de un ascensor industrial encargado de llevar carros a dos

zonas distintas en un sistema de desplazamiento aéreo.



3.3. Introducción a PlantConnect

PlantConnect es la interfaz que la comunicación de las instalaciones y plantas

industriales simuladas por PlantSim con distintos autómatas.

Actualmente, los autómatas definidos en PlantConnect son los de cualquier

autómata simulado de la gamma de Siemens en su producto S7-PLCSIM, los de

cualquier autómata de la gamma de Beckhoff en su producto Twincat o los de

cualquier autómata a través de cualquiera de estos productos actuando como

repicador de señal hacia los mismos.

Esta interfaz tiene diversos modos de funcionamiento: conectado a la planta,

conectado al autómata o conectado a ambos.

La interfaz puede estar ejecutándose en el mismo equipo que la planta

(PlantSim) y el autómata o bien en equipos separados, con la condición de que la

conexión entre los distintos equipos sea establecida según el protocolo de

comunicaciones TCP/IP, puesto que las conexiones entre PlantSim y PlantConnect,

y entre PlantConnect y el autómata han sido realizadas siguiendo dicho protocolo.



4. INSTALACIÓN DE LAS APLICACIONES

Para ejecutar el programa, primero debe instalarse en el ordenador que va a ser

utilizado, y si va a ser utilizado en más de un equipo deberá ser instalado en cada

uno.

El trabajo de instalación puede ser tedioso y confuso, para evitar que se

produzcan errores que den lugar a futuros malfuncionamientos de las aplicaciones se

ha programado la instalación automática de cada uno de los componentes (cada una

de las plantas del PlantSim y el PlantConnect) del proyecto.

Por tanto, cada componente está empaquetado en un ejecutable que permite su

instalación independiente. También se ha creado un ejecutable que facilita la

instalación conjunta, ofreciendo la posibilidad de seleccionar los componentes que

se desean instalar.

4.1. Instalación individual

En cada uno de los instaladores individuales se instala el componente con los

archivos necesarios para su ejecución en la carpeta que seleccionada.

El programa de instalación se encarga de copiar los archivos necesarios dentro

de las rutas especificadas, en el directorio de sistema de Windows por defecto, y de

la creación de los archivos del menú de inicio.

Los pasos a seguir son para la instalación individual son:

• Como cada planta dispone de un paquete individual de instalación se

debe ejecutar el fichero de instalación denominado “Instalar_XXX”,

donde XXX es el nombre de la planta que deseamos instalar.

• Después de la pantalla de bienvenida se seleccionará el idioma en que

deseamos que se realice la instalación.

• Acto seguido se escogerá la carpeta en la que se pretende instalar el

componente.

• A continuación se decidirá el grupo de programas donde se crearán

los accesos directos del menú de inicio de Windows.

• Luego se seleccionarán los iconos que se crearán. Permite crear tanto

iconos en el escritorio del usuario actual como en la barra de inicio

rápido del explorador.

• Después de comprobar que las opciones escogidas son las correctas

se procede a la instalación del componente.



Una vez instalado el componente, el programa instalador permite ejecutarlo para

comprobar que funciona correctamente, o para su uso inmediato, no siendo

necesario reiniciar el sistema para que el sistema funcione correctamente como con

otros instaladores.

4.2. Instalación conjunta

En este instalador se han incluido varias opciones de instalación:

• Instalación completa : Instala todas la plantas del proyecto y el

PlantConnect

• Instalación compacta : Instala únicamente el PlantConnect y la planta

garaje

• Instalación personalizada : Se mostrarán un menú con las opciones de

marcado de cada una de las plantas del PlantSim y el PlantConnect y se

deberá marcar las que el usuario desea instalar.

Los pasos a seguir para la instalación conjunta son los siguientes:

• Ejecutar el archivo “Instalar PlantSimPlantConnect.exe”

• Después de la pantalla de bienvenida se seleccionará el idioma en que

deseamos que se realice la instalación.

• Acto seguido se escogerá la carpeta en la que se pretende instalar el

componente.

• Seleccionar la opción de instalación entre las opciones anteriormente

citadas: completa, compacta y personalizada. Si la opción es

personalizada, escoger los componentes que se instalarán

• A continuación se decidirá el grupo de programas donde se crearán los

accesos directos del menú de inicio de Windows.

• Luego se seleccionarán los iconos que se crearán. Permite crear tanto

iconos en el escritorio del usuario actual como en la barra de inicio

rápido del explorador.

• Después de comprobar que las opciones escogidas son las correctas dará

comienzo la instalación.



4.3. Desinstalación de la aplicación

Para la desinstalación del programa también se dispone de varias alternativas.

Una de ellas sería desinstalar uno a uno los componentes mediante su desinstalador.

Pero si para la instalación se ha utilizado el instalador general, es conveniente

utilizar el desinstalador generado por éste, ya que se desinstalará completamente y

se borrarán todas las carpetas que habían sido creadas y que ya no son necesarias.

Este desinstalador sigue una secuencia similar a la del instalador general. Una

vez confirmado que se pretende quitar por completo la aplicación, ejecutará los

desinstaladores de cada uno de los componentes.

Cabe resaltar que dichos desinstaladores pueden encontrarse conjuntamente con

el grupo de programas y con el grupo de accesos directos creados por el instalador, o

bien acudiendo a “Agregar o quitar programas” en el “Panel de control.”



5. EL SIMULADOR DE PLANTAS: PlantSim 5.1. Introducción

PlantSim es el software encargado de la simulación de las instalaciones y plantas

industriales con una interfaz amable e interactiva a través del cual el usuario

interactúa con la planta como si estuviera en la misma.

Las diversas plantas del software PlantSim pueden controlarse interactuando en

la propia planta, manipulando los valores de las entradas y salidas de las mismas

(pulsando sobre los botones que las definen) o por medio del software de

comunicación PlantConnect.

Los sensores y actuadores de las diferentes plantas se comunicarán con el

autómata a través del software de comunicación PlantConnect. De modo que el

cambio producido en un sensor (Ej. Sensor Pieza En Pinza) de una planta

determinada, aparecerá reflejado en el panel correspondiente del PlantConnect por

un cambio análogo en la iluminación del la bombilla correspondiente a dicha

entrada y cuyo nombre aparece cuando se coloca el cursor sobre la misma.

Asimismo, el cambio producido en un actuador (Ej. Motor Ascensor Arriba) será

transmitida desde el PlantConnect hacia la planta recibiendo un cambio análogo en

la iluminación del la bombilla correspondiente a dicha entrada.

Antes de entrar de lleno en la descripción del PlantSim conviene realizar una

aclaración en cuanto a los términos “entradas”y “salidas”. En todo el proyecto, tanto

en el PlantSim como en el PlantConnect, cuando se hace una referencia a una

variable de entrada o de salida, ésta se nombra con respecto al autómata. Esta

nomenclatura se ha llevado a cabo con el fin de no aumentar la confusión del

usuario.

En un sentido estricto, una variable de salida del autómata (Ej. Motor Ascensor

Arriba) sería una variable de entrada en la planta, ya que la planta leería el valor de

la salida del autómata y generaría el movimiento en la planta. Pero como en el

enunciado de la automatización llamaremos a dicha variable

Salida_MotorAscensorArriba si en la planta la llamamos entrada estaríamos

introduciendo unan fuente de confusión.

Para que no se produzcan errores de comprensión se establece la nomenclatura

anteriormente citada, y de este modo, “Motor Ascensor Arriba” será una variable de

salida y “Sensor Pieza En Pinza” una variable de entrada tanto en el autómata como

en el PlantSim correspondiente y como en el PlantConnect.

La misión del usuario será diseñar para cada una de las instalaciones un

programa que permita el funcionamiento automático de la planta.

En este capítulo se describirán las distintas plantas que forman parte de este

software, así como el funcionamiento de las mismas.



5.2. Estructura General

Todas las plantas pertenecientes al PlantSim tienen una estructura similar. Se ha

tomado como ejemplo la planta “Manipulador Industrial”.

A continuación se procede a explicar el funcionamiento de cada una de las partes

que componen la estructura general del PlantSim y que serán indicadas en la

siguiente figura.

Para una mejor comprensión de la estructura general que compone cada planta

se muestra cada zona numerada y contenida en un recuadro oscurecido y delimitado

con un borde coloreado, tal como se muestra en la siguiente figura:

Figura 5.2 Estructura general del PlantSim



5.2.1. Zona 1: Entradas

En este recuadro se muestran los valores actuales de las variables de

entrada en la planta. Dichos valores junto con sus nombres, canal y bit de

entrada al que pertenecen serán enviados al autómata a través del

PlantConnect una vez se hayan realizado las comunicaciones pertinentes.

Los valores binarios se muestran por medio de una bombilla o led que

estará encendido en el caso de que el valor sea verdadero (igual a uno) o

apagado si es falso (igual a cero).

Cabe destacar que los valores del canal y el bit asociado a cada entrada

pueden ser modificados o bien a través de las opciones del menú “Señales”,

o bien a través de los botones de acceso directo de la barra de herramientas,

como se explicará mas adelante

5.2.2. Zona 2: Salidas

En este recuadro se muestran los valores actuales de las variables de

salida en la planta. Dichos valores son recogidos del autómata a través del

PlantConnect si han sido establecidas las conexiones entre los mismos,

Los valores binarios se muestran por medio de una bombilla o led que

estará encendido en el caso de que el valor sea verdadero (igual a uno) o

apagado si es falso (igual a cero).

Al igual que las entradas es preciso subrayar que los valores del canal y

el bit asociado a cada salida pueden ser modificados o bien a través de las

opciones del menú “Señales”, o bien a través de los botones de acceso

directo de la barra de herramientas, como se explicará con más profundidad

en el apartado a la susodicha.

5.2.3. Zona 3: Planta física

En esta zona podemos observar tres áreas bien diferenciadas

• Planta

• Consolas y mandos

• Cuadro eléctrico

5.2.3.1. Cuadro eléctrico

Contiene los relés magnéticos y los relés térmicos encargados de la

administración de la energía eléctrica a la instalación o a algún

componente de la misma.



5.2.3.2. Consolas y mandos

En esta zona se representan las consolas y mandos ubicados en la

planta o en las inmediaciones de la misma y cuyo uso puede ser utilizado

por un operario de la instalación ya sea para su correcto funcionamiento,

para la visualización del estado de la instalación, para la elección del

modo manual frente al automático y su posterior uso manual por el

operario con la consola, o como un sistema de seguridad de la planta.

5.2.3.3. Planta

Esta zona muestra la planta objeto de la automatización. En ella se

representa el funcionamiento de la instalación asociado a las salidas

recibidas. Esto es, los niveles de los depósitos, los movimientos de los

elementos, los sonidos correspondientes,…

Dependiendo de la planta, también se puede modificar el funcionamiento

de la instalación en esta zona, mediante acciones que conllevan el cambio

de alguna señal de entrada o realizando acciones que modifican algún

actuador de la planta. Otras se encontrarán en la zona de consolas y

mandos.



5.3. Elementos comunes

Del mismo modo que la estructura en la ventana principal del PlantSim es

similar en todas las plantas, existen muchas equivalencias en el comportamiento

de éstas.

Las funciones de la planta se encuentran situadas en la barra de menús, si

bien se puede acceder a algunas de ellas por medio de los botones situados en la

barra de herramientas para una utilización más cómoda y agradable.

Algunas de las funciones de la planta abren una ventana nueva aparte para

hacer la tarea más simple y más intuitiva.

Así pues, se pueden distinguir 3 zonas de elementos comunes

1. Barra de menús

2. Barra de herramientas

3. Barra de estado

Figura 5.3 Elementos comunes del PlantSim



5.3.1. Barra de menús

La barra de menús de cada una de las instalaciones tiene el siguiente

aspecto:

Figura 5.3.1 Barra de menús del PlantSim

En el menú “Archivo” tan solo se dispone de la opción “Salir” que refleja

la acción de cerrar la aplicación y todos los procesos y subprocesos abiertos

durante la ejecución de la planta, ya sean de comunicaciones o propios de

la instalación, por lo que no entraremos a analizar con mas profundidad en

dicha opción ya que a nivel de usuario seria semejante a cerrar cualquier

otra ventana de Windows.

5.3.1.1. Menú “Señales”

Si se despliega el menú “Señales” se nos aparece una serie de opciones

tales como:

Figura 5.3.1.1 Menú Señales del PlantSim.

En este menú se tendrá la posibilidad de cambiar la configuración de las

señales, esto es, cambiar el canal y el bit de cada una de las señales, tanto

de entrada como de salida.

Las opciones “Cargar conexiones”, “Guardar conexiones” y “Conexiones

por defecto” son las mismas que aparecen en la ventana que se despliega al

seleccionar la opción “Definir conexiones” por lo que serán explicadas a

continuación en la descripción de esta ventana.



Por defecto al iniciar la planta se cargan las conexiones por defecto,

aunque por medio de este menú tendremos acceso a otra ventana donde se

podrá definir otra configuración, así como guardar dicha configuración o

cargar alguna anteriormente guardada.

5.3.1.1.1. Ventana “Definir Conexiones”

Al seleccionar la opción “Definir conexiones” del menú

“Señales” se abre la siguiente ventana:

Figura 5.3.1.1.1 Ventana “Definir Conexiones” del PlantSim

En cada una de las plantas existe una ventana con la que se puede

cambiar la dirección de las variables que maneja.

Como podemos apreciar en la imagen, la ventana se divide en dos

pestañas que agrupan las señales de la instalación en: “Entradas

Binarias” y “Salidas Binarias”.

Para conectar una variable a una dirección es suficiente con

arrastrar con el ratón el nombre de la variable hacia el nombre de la

dirección. Si la conexión es posible el cursor mostrará la apariencia del

cursor de Windows para este efecto, consistente en el una flecha con un

recuadro debajo al lado del signo “+”. En caso contrario mostrará una

señal de prohibido.

Si soltamos el botón el nombre de la dirección se resaltará en

verde y el nombre de la variable se situará debajo, y el nombre de la



variable en la lista de variable se resaltará en rosa, quedando desactivado

con el fin de que la misma señal no se conecte a dos entradas.

Figura 5.3.1.1.1 Especificando conexiones

Del mismo modo podemos deshacer cada una de las asignaciones

realizadas sin más que hacer doble click en la conexión establecida,

restaurándose el texto y el color inicial de las etiquetas dirección y

variable que componían la conexión.

Para que dichas conexiones sean aplicadas en la planta tienen que

estar todas las variables, tanto de entrada como de salida, asignadas a una

dirección determinada y haber pulsado el botón “Aceptar”.

En caso de que exista alguna señal sin ninguna dirección

asignada, al pulsar el botón “Aceptar”, surgirá un mensaje de alerta

advirtiéndonos del error.

Esto es válido para ambas pestañas, la de señales de entrada y la

de señales de salida

Como se puede observar en las anteriores figuras existe un menú

denominado “Conexiones” que se explicará a continuación.

En el menú “Conexiones” se encuentran siete funciones para

desenvolverse con mayor facilidad en la ventana.



Figura 5.3.1.1.1 Menú Conexiones de la Ventana “Definir conexiones”

La función “Conexiones por defecto” permite conectar todas las

variables de la planta en las direcciones predeterminadas. En un principio

se establecen las conexiones por defecto al cargar la planta para una

mayor comodidad del usuario.

La función “Cargar conexiones” permite cargar una

configuración de conexiones de entrada y de salida anteriormente

guardadas.

La función “Guardar conexiones” permite guardar la

configuración establecida en ese momento en la ventana de “Definir

conexiones”.

La función “Mantener el viejo valor de la entrada cambiada” hace referencia al suceso de cambiar una entrada de dirección habiendo

iniciado ya la planta. Si se encuentra activada, como sucede por defecto,

al cambiar una conexión el valor de la antigua dirección permanece sino

se le es asignada una nueva entrada. Esta opción resulta interesante para

reflejar que sucedería en la instalación ó en nuestro programa de

automatización en el caso real de que algún operario cambiase

accidentalmente alguna conexión.

La función “Desconectar entradas” realiza la desconexión global

de todas las señales de entrada para que el usuario pueda conectarlas a su

antojo, desde cero. Esto sería semejante a hacer doble click sobre todas

las señales de entrada.

La función “Desconectar salidas” realiza la desconexión global

de todas las señales de salida para que el usuario pueda conectarlas a su

antojo, desde cero. Esto sería semejante a hacer doble click sobre todas

las señales de salida.

La función “Cancelar” cierra la ventana sin aplicar ningún

cambio en las conexiones.



Los botones “Conexiones por defecto” y “Cancelar” realizan la

misma función que la opción homónima del menú “Conexiones”.

El botón “Aceptar” cerrará la ventana “Conexiones” y aplicará

los cambios realizados en las conexiones, en el caso de no exista ninguna

señal sin dirección asignada, devolviéndonos un mensaje de alerta

advirtiéndonos del error en caso contrario.



5.3.1.2. Menú “Comunicación con PlantConnect”

Si se despliega el menú “Comunicación con PlantConnect” se nos

aparece una serie de opciones tales como:

Figura 5.3.1.2 Menú “Comunicación con PlantConnect” del PlantSim

Para llevar a cabo la comunicación con el software PlantConnect es

necesario que el PlantSim esté a la espera de la llamada de inicio de

conversación al igual que si quisiésemos hablar por teléfono con alguien

sería necesario que dicha persona estuviera a la espera de dicha llamada.

Esta acción tendrá lugar cuando se selección la opción “Iniciar la comunicación con el PlantConnect (Modo Escucha)”, reflejándose que

dicha acción ha tenido lugar y se ha realizado correctamente visualizando

en la barra de estado el mensaje “Esperando Conexión”.

Para finalizar la conexión se seleccionará la opción “Finalizar la comunicación con el PlantConnect”. Por continuar con la analogía

anterior, esto sería como si el interlocutor llamante decide terminar con la

comunicación y cuelga el teléfono.

Se ha de tener en cuenta que la comunicación que tendrá lugar entre

PlantSim y PlantConnect se ha diseñado siguiendo el protocolo de

comunicaciones TCP/IP, por lo que los equipos en los que se pretenda

establecer dicha comunicación han de tener configurada esta conexión

La comunicación TCP/IP se caracteriza por establecer la dirección de

comunicación basándose en las direcciones IP de los equipos y un mismo

puerto de comunicación. Este puerto se ha configurado por defecto en el

“8050”, pero puede ser modificado con la opción “Cambiar el puerto de comunicaciones con el PlantConnect”. Esto es de gran utilidad puesto

que dicho puerto puede no estar disponible, por ejemplo, si dicho puerto

esta siendo utilizado por otra aplicación, o si el cortafuegos (Firewall)

posee una configuración que no permite la utilización de dicho puerto.



Para realizar el cambio de puerto se abre una nueva ventana que muestra

el puerto actual y un recuadro donde se indicará el nuevo puerto de

comunicaciones, como podemos observar en la siguiente figura.

Figura 5.3.1.2 Ventana “Cambiar Puerto”



5.3.1.3. Menú “Ayuda”

El menú “Ayuda” despliega el siguiente submenú.

Figura 5.3.1.3 Menú “Ayuda” del PlantSim

En este menú se agrupan las funciones de apoyo al usuario.

La función “Acerca de” abrirá una ventana donde se mostrará la

información acerca de los creadores del PlantSim. Acudiendo a la función

“Ayuda” se accederá al manual del usuario del PlantSim.

La función “Info del Equipo” abre la siguiente ventana mostrando la IP

y el nombre del equipo en el que se haya ejecutando la aplicación, así como

el puerto de conexión que se ha seleccionado para la conexión TCP/IP

Figura 5.3.1.3 Ventana “Info del Equipo” menú “Ayuda” del PlantSim

La función “Siempre encima” permite mantener la ventana del PlantSim

por encima del resto de aplicaciones abiertas. Esta funcionalidad es de gran

utilidad cuando deseamos seguir observando el estado de la instalación a

pesar de estar accediendo a otras aplicaciones, como pueden ser el

PlantConnect o el autómata al que se conecta el PlantConnect.



5.3.2. Barra de herramientas

La mayoría de las funciones anteriormente mencionadas, aparte de poder

ejecutarse desde el menú, también son accesibles mediante los botones

situados en la barra de herramientas.

Figura 5.3.2 Barra de herramientas del PlantSim

A continuación se muestra una pequeña descripción de cada uno de los

botones de acceso de la barra de herramientas.

5.3.2.1. Botón : Ejecuta la función “Cargar conexiones”

5.3.2.2. Botón : Ejecuta la función “Guardar conexiones”

5.3.2.3. Botón : Ejecuta la función “Definir conexiones”

5.3.2.4. Botón : Ejecuta la función “Conexiones por defecto”

5.3.2.5. Botón : Ejecuta la función “Guardar conexiones”

Todos estos botones abren la ventana “Definir conexiones” del PlantSim y, a

excepción de “Definir conexiones”, todos ellos ejecutan su función

correspondiente al menú “Conexiones”.



5.3.2.6. Botón : Ejecuta la función “Iniciar la comunicación con el PlantConnect (Modo Escucha)”

5.3.2.7. Botón : Ejecuta la función “Finalizar la comunicación con el PlantConnect”



5.3.3. Barra de estado

Todas las plantas presentan una barra de estado en la parte inferior de la

ventana principal. Esta barra de estado es idéntica en todas las plantas, y

muestra los mismos mensajes.

Dicha barra se utiliza para informar al usuario del estado de la conexión con

el PlantConnect.

Los mensajes que se muestran se referirán a esta conexión:

• Sin Conexión: En este estado se encuentra a la espera de que el usuario quiera

ponerse en contacto con el PlantConnect. El primer paso para la

conexión con el PlantConnect sería poner en modo escucha el

PlantSim, lo cual daría lugar al siguiente estado “Esperando

conexión”

Figura 5.3.3 Estado de la Conexión = Sin Conexión

• Esperando Conexión: Al poner en modo escucha el PlantSim se queda esperando que el

PlantConnect envía una señal indicando que también quiere ponerse

en contacto con el PlantSim. Este estado queda reflejado en la barra

de estado con el mensaje “Esperando conexión”.

Figura 5.3.3 Estado de la Conexión = Esperando Conexión

• Conectado: Al enviar la señal el PlantConnect de su intención de

comunicarse con el PlantSim se establece la comunicación entre

ambos, comenzando a enviarse datos de modo cíclico como se

explicará mas adelante en el apartado del PlantConnect. Cuando el

PlantConnect se encuentre conectado al PlantConnect se mostrará el

mensaje de conexión indicando también la IP y el puerto con el que

se ha realizado dicha conexión.

Figura 5.3.3 Estado de la Conexión = Conectado



6. PLANTA nº 1: PUERTA DE UN GARAJE

6.1. Descripción

Continuamente nos encontramos a nuestro alrededor infinidad de

automatizaciones que pasan completamente desapercibidas debido a que se han

integrado totalmente en nuestra vida. Esta planta es un claro ejemplo de ello, la

automatización de la puerta de un garaje.

Figura 6.1 Automatización de la puerta de un garaje

Como se infiere de la imagen anterior se trata de la apertura y cierre de la puerta

de un garaje, así como de su señalización mediante un semáforo, a partir de una

serie de señales tanto de indicación de la acción deseada como del estado de la

puerta.

Por tratarse de la primera planta, se ha implementado un botón denominado

“Funcionamiento modo DEMO” que al activarse simula el proceso de la

automatización como si un programa fuera cargado en el autómata y se estuviese

ejecutando, posibilitando el manejo de la puerta del garaje como si fuera un usuario

del mismo



6.2. Entradas

Si se envía el puntero del ratón a la parte baja del dibujo, es decir a la parte de la

imagen representativa de la calle, se observará que este se transforma en un mando a

distancia, el cual, cuando se pulsa en el botón de apertura, es decir, cuando se hace

click en el ratón, se ilumina el led rojo que posee indicando la realización de dicha

acción. Cuando se encuentre pulsado el botón del mando a distancia se activará la

entrada de la planta “Mando a distancia”, iluminándose el led verde que se

encuentra a su lado. Asimismo, cuando no se encuentre pulsado retornará a su

estado desactivado.

Si se sitúa el puntero del ratón sobre la cerradura de la puerta del garaje, ubicada

en la pared lateral izquierda de la misma, este se convierte en la mano del usuario

con la llave del garaje. Si se pulsa con el ratón sobre la cerradura, la mano con la

llave girará, activando la entrada de la planta “Llave apertura manual”

Si se coloca el puntero del ratón sobre la línea roja que simboliza el rayo

infrarrojo correspondiente a la fotocélula, el puntero cambiará a la forma de una

mano, que representará la posibilidad del paso de algo ó alguien por la puerta del

garaje. Al pulsar sobre la línea roja se evidenciará dicho paso observando como se

interrumpe el rayo en el punto en el que se ha situado el puntero, además de activar

la entrada “Célula fotoeléctrica”

Las otras entradas hacen referencia al estado de la puerta corredera,

correspondiéndose a los fines de carrera.

Cuando la puerta esté completamente abierta se activará la entrada “Fin Carrera Apertura” y cuando esté completamente cerrada se activará la entrada

“Fin Carrera Cierra”

6.3. Salidas

Las salidas correspondientes a esta planta son cuatro, dos actuadores del

movimiento de la puerta y dos de señalización del semáforo.

El movimiento de la puerta se controlará con las señales del motor, abriéndose

en el caso de estar activada la señal “Motor Apertura” y cerrándose en el supuesto

de estar activada la señal “Motor Cierre”. En el caso de que ambas señales se

encuentren activadas al mismo tiempo esto provocaría el salto del magnético del

cuadro eléctrico, como indicaremos mas adelante en el apartado referido al cuadro

eléctrico de la planta.

Respecto a las señales del semáforo solo cabe decir que la luz verde se iluminará

cuando la señal “Semáforo Verde” esté activada y la luz roja se iluminará cuando la

señal “Semáforo Rojo” esté activada. La activación de una no implica la

desactivación de la otra, ni que salte ninguno de los relés del cuadro eléctrico



6.4. Cuadro eléctrico

En la parte superior derecha de la planta podemos distinguir el cuadro eléctrico

de la planta, referido en este caso al motor de la puerta del garaje.

El cuadro eléctrico contiene dos relés, un térmico y un magnético. Como se

observa a simple vista el térmico se haya situado a la izquierda y el magnético a la

derecha.

El relé térmico saltará cuando exista una sobrecarga en el motor. Es decir,

cuando se dé la orden de subir la puerta del garaje, el motor comenzará a girar en un

sentido y una vez la puerta haya llegado al final de su recorrido, si se sigue

alimentando al motor se provocará una sobrecarga que hará saltar el relé térmico.

El relé magnético saltará cuando se provoque un cortocircuito. Cuando se activa

la señal de subir la puerta del garaje el motor adquiere una configuración eléctrica

que le permite girar en un sentido y, de modo análogo cuando se activa la señal de

bajar la puerta del garaje el motor adquiere una configuración eléctrica distinta que

le deja girar en el sentido contrario. Es por ello, que cuando se activen

simultáneamente el motor en ambos sentidos se provocará un cortocircuito que hará

saltar el relé magnético.

Una vez haya saltado alguno de ellos, el circuito eléctrico de la planta estará

abierto, interrumpiéndose el suministro de corriente, por lo que para que esta vuelva

a funcionar se ha de colocar los relés automáticos en su posición original. Para ello

se pulsará sobre el relé que haya saltado. Si la situación que ha motivado el salto

continúa, el relé volverá a saltar como es de suponer.

6.5. Propuesta de automatización

La propuesta para la automatización de esta planta es, que una vez escrito y

cargado el programa en el autómata, estando este a “Run”, cuando se gire la llave de

apertura manual o se pulse el botón de apertura del mando a distancia, se abra la

puerta del garaje hasta el extremo superior.

Una vez ahí se disparará un temporizador de, por ejemplo, diez segundos.

Transcurrido este tiempo la puerta del garaje comenzará a bajar hasta quedar

completamente cerrada.

Como medida de seguridad si durante el cierre de la puerta, algo ó alguien

interrumpe el rayo infrarrojo de la célula fotoeléctrica la puerta volverá a subir,

reiniciando de nuevo el proceso. Esto mismo sucederá si durante el cierre de la

puerta se gire la llave de apertura manual o se pulse el botón de apertura del mando

a distancia.



La luz roja del semáforo estará activada durante la apertura y cierre de la puerta,

y la luz verde permanecerá encendida durante el tiempo que dure la temporización,

indicando la posibilidad de poder pasar por la puerta con seguridad.

Se ha de tener en cuenta que esta propuesta de funcionamiento es solo una guía y

que la aplicación ha sido diseñada precisamente para permitir complicar la

automatización tanto como se desee (Por ejemplo, bajando la puerta una vez se haya

abierto completamente y atravesado algo ó alguien el infrarrojo de la célula

fotoeléctrica).



7. PLANTA nº 2: CONTROL DEL NIVEL DE UN DEPÓSITO

7.1. Descripción

En una determinada zona industrial se desea garantizar el suministro de un

líquido específico, regulando el nivel del mismo en el depósito contenedor. De igual

modo, también se desea controlar el nivel del líquido con un sistema de seguridad en

el que ya sea por que el nivel del depósito sea demasiado grande, corriendo el riesgo

de un desbordamiento, o demasiado pequeño, con el consecuente peligro de no

abastecer a la instalación, se gestione el nivel del depósito y las alarmas de las que

se disponen en relación al compromiso de seguridad establecido.

Figura 7.1 Automatización de un depósito.

En la imagen de la instalación podemos observar el líquido a través de un corte

transversal del depósito y la ubicación de los sensores detectores de líquido que

actuarán como indicadores de nivel. Asimismo la planta dispone de un indicador del

nivel actual del líquido, expresado en tanto por ciento de llenado del depósito, tal y

como lo observaría un operario de la planta.



La válvula de salida se corresponde con una llave de paso señalada en la parte

inferior de la instalación, con la cual se podrá indicar si existe o no la demanda del

líquido por la planta, abriendo ó cerrando dicha llave. Al no depender del operario la

demanda del líquido sino de la propia planta a la que se lo suministramos, solo se

podrá actuar sobre la demanda de modo manual.

La demanda del líquido puede ser modificada en cualquier momento pulsando el

botón derecho del ratón sobre la llave de demanda indicada en la parte inferior de la

instalación. De este modo se mostrará un panel sobre el cual podremos establecer el

tipo demanda deseada, ya sea una de las predefinidas o una determinada por el

propio usuario.

Figura 7.1 Demanda del líquido del depósito.

7.2. Entradas

La planta dispone de seis entradas. Las cuatro primeras hacen referencia a unos

sensores ubicados en el depósito y las otras dos se corresponden con las señales de

la consola de mando.

Las cuatro primeras entradas se corresponden con los sensores de líquido citados

anteriormente y que nos indican la altura alcanzada en cada instante el nivel de

líquido en el depósito. La activación de cada una de ellas indicará que la altura del

líquido en el depósito ha alcanzada ó rebasado ese nivel.

En el cuadro de mando se encuentran ubicados el interruptor

“Manual/Automático” y el pulsador de “Rearme”.



La entrada “Manual/Automático” permite determinar el modo de

funcionamiento de la planta. Interaccionando con dicho interruptor ubicado en el

cuadro de mando se podrá cambiar de uno a otro estado.

Se ha de controlar la planta de manera que cuando se esté en modo “Manual” se

podrá actuar sobre la válvula de entrada haciendo caso omiso de la actuación del

autómata sobre la válvula de entrada.

De igual manera, en el modo “Automático” será imposible actuar manualmente

sobre la válvula de entrada, que estará siendo controlada directamente por el PLC.

La entrada “Rearme” se corresponde con el pulsador de seguridad situada en la

consola de mando. Como medida de seguridad, las alarmas de la instalación saltan

cuando los niveles de líquido no se encuentran entre los parámetros deseados.

Mediante la activación de esta entrada se apagarán dichas alarmas aunque todavía se

encuentre en una zona crítica de funcionamiento.

7.3. Salidas

La planta posee 4 salidas, un actuador sobre la válvula de entrada y tres señales

de alarma.

La señal “Válvula de entrada” aparece representada en la instalación por una

llave de paso en la tubería de entrada de líquido al depósito que se desea controlar.

Actuando sobre ella se podrá determinar si entra o no líquido en el depósito, siendo

el flujo de entrada constante. Como se ha mencionado anteriormente se podrá

controlar esta válvula pulsando sobre la misma únicamente cuando el interruptor de

estado se encuentre en el modo manual. Cuando se encuentre en modo automático

sólo se podrá controlar con las señales recibidas por el PlantConnect ó forzando

dicho valor en el panel de las señales de salida.

Las tres siguientes señales se relacionan con señales de alarma, dos se

corresponden con luces de aviso y la última con una sirena acústica.

Tanto la señal “Depósito desbordando” como “Depósito vacío” iluminarán las

luces de la sirena (sin sonido) indicando la situación de peligro existente, mediante

este avisador luminoso.

Del mismo modo la señal “Sirena” se ocupa del aspecto acústico de la sirena

produciendo un nivel de alarma mayor.




Un posible ejercicio de automatización con esta planta consistiría en tratar de

mantener el nivel de líquido del depósito entre los niveles Alto y Bajo. Si por alguna

razón nos saliésemos del intervalo deseado se activará la correspondiente alarma

visual de desbordamiento. Si además de salirse del nivel de seguridad de buen

funcionamiento, comprendido entre los niveles Alto y Bajo, se rebasa el nivel

Máximo ó no llega al nivel Mínimo, se pasará a otro nivel de seguridad donde se

activará la señal acústica de la sirena. Dicho avisador acústico sólo se apagará si al

volver a estar el líquido en el anterior nivel de seguridad (intervalo entre nivel

Máximo y Mínimo) se pulsa el botón rearme situado en la consola de mando



8. PLANTA nº 3: ASCENSOR DE UN EDIFICIO

8.1. Descripción

Esta instalación es otro ejemplo de la infinidad de automatizaciones que pasan

completamente desapercibidas en nuestro entorno. En esta instalación se muestra un

edificio de cuatro pisos que dispone de un ascensor accionado por un motor

eléctrico. Como se ve esta instalación podría ser perfectamente su ascensor, el de un

edificio de viviendas, el de un edificio de oficinas, hospital,…

Figura 8.1 Automatización de un ascensor.

Como se puede observar en la figura anterior, esta instalación posee veintiocho

señales: dieciséis señales de entrada y doce señales de salida. Tanto el alto número

de señales como la mayor complejidad de la instalación permitirán un mayor

número de posibles ejercicios diferentes así como un aumento en el nivel de

dificultad de su control.



8.2. Entradas

Las dieciséis señales de entrada de la instalación se pueden dividir en cuatro

grandes grupos: las señales de llamada al ascensor, las señales que indican al piso al

que se desea ir, las señales que muestran la posición del ascensor, las señales de

seguridad y las que muestran la posición fin de carrera de las puertas del ascensor.

Las cuatro primeras entradas pueden reunirse en el grupo de señales de llamada

al ascensor: “Botón de llamada al piso 3”, “Botón de llamada al piso 2”, “Botón de llamada al piso 1” y “Botón de llamada al piso B” (Planta Baja).

El usuario del ascensor puede acceder a estas entradas situando el puntero del

ratón sobre el botón de llamada colocado al lado de la puerta del ascensor de cada

uno de los pisos. El usuario de la aplicación notará que al pasar por encima de los

mismos se agrandará el panel de llamada donde se ubica dicho botón, mostrando de

este modo la posibilidad de interactuacción y facilitando el manejo del panel. En el

panel de llamada se encuentra el botón de llamada y un led. Pulsando sobre el botón

de llamada se activará la señal de entrada correspondiente al piso donde se

encuentra el panel.

Las cuatro siguiente hacen referencia al grupo de señales que indican al piso al

que se desea ir: “Botón ir a piso 3”, “Botón ir a piso 2”, “Botón ir a piso 1” y “Botón ir a piso B” (Planta Baja). Estas señales se corresponden con el grupo de

botones ubicados en el cuadro de mando de la cabina del ascensor. Situando el

cursor dentro de la cabina del ascensor en el cuadro de mando se observará que

dicho cuadro aumentará su imagen, mostrando su interactuacción, de modo análogo

a lo que sucede con el panel de llamada. Este cuadro de mando de la cabina del

ascensor es accesible o bien desde dentro de ascensor, cuando este se encuentre

parado y con las puertas abiertas, o bien desde la consola mostrada en el lado

derecho de la aplicación posibilitando de este modo su manejo cuando se encuentren

las puertas del ascensor cerradas. De este modo se posibilita la situación del

marcado del piso deseado una vez dentro del ascensor y con este en movimiento, lo

cual nos permite un mayor abanico de posibilidades en su automatización.

En el cuadro de mando de la cabina del ascensor se encuentra, además del grupo

de botones anteriormente citados, el botón de parada “Botón Stop” que inhabilita al

ascensor ha realizar ningún movimiento como medida de seguridad mientras se

encuentre activado. Este botón se mostrará iluminado con una luz roja cuando se

halle activado

El siguiente grupo de señales muestra la posición del ascensor en el edificio.

Este grupo contiene las siguientes señales: “Sensor ascensor en 3”, “Sensor ascensor en 2”, “Sensor ascensor en 1” y “Sensor ascensor en B” (Planta Baja).

Son cuatro entradas que nos informan de que el ascensor, en su movimiento vertical,

se encuentra en alguna de las cuatro plantas existentes en el edificio. Cuando el

ascensor esté en movimiento se podrá observar como estos detectores se activan ó

desactivan en función de donde se encuentre el ascensor.



La señal de entrada “Célula fotoeléctrica” se encuentra representada en la

instalación por una fina línea roja que simboliza el rayo infrarrojo de la misma y que

se podrá observar cuando la puerta del ascensor no se encuentre cerrada.

Al situar el puntero del ratón sobre el rayo infrarrojo se verá como el icono del

ratón se transforma en una mano simbolizando la posible interferencia del mismo

por alguien o algo. Con ello se pretende representar la entrada de un usuario del

ascensor o la acción de tapar el rayo mientras se cierra la puerta para volver a abrir

la puerta del ascensor y permitir la entrada ó la salida de alguien más.

La cabina dispone además de dos detectores de fin de carrera de las puertas del

ascensor: “Sensor puertas abiertas” y “Sensor puertas cerradas”. Activándose

una u otra según se encuentre el ascensor con las puertas completamente abiertas ó

completamente cerradas y produciendo el sonido característico cuando se alcance

por primera vez dicho fin. Cuando el ascensor alcance el destino deseado también se

producirá otro sonido característico indicando que se ha llegado al piso solicitado.

8.3. Salidas

Al igual que las señales de entrada, las señales de salida se pueden dividir en

cuatro grandes grupos: las señales de iluminación del led de llamada, las señales de

iluminación de los botones de la cabina, las señales del movimiento del ascensor y

las señales del movimiento de las puertas de ascensor.

El grupo de las cuatro primeras señales se corresponden a la iluminación del led

de los paneles de llamada de cada uno de los pisos: “Luz botón piso 3”, “Luz botón piso 2”, “Luz botón piso 1” y “Luz botón piso B” (Planta Baja). En nuestra

propuesta de automatización se expondrá una posible utilización de las mismas.

Las cuatro siguientes pertenecen al grupo encargado de la iluminación de los

botones de la cabina del ascensor: “Luz botón cabina 3”, “Luz botón cabina 2”, “Luz botón cabina 1” y “Luz botón cabina B” (Planta Baja). Al igual que en el

grupo anterior se dejará a la propuesta de automatización su utilización.

Tanto la señal “Motor ascensor arriba” como “Motor ascensor abajo” rigen

el comportamiento del movimiento vertical del ascensor, subiendo o bajando según

qué señal se halle activada.

El movimiento de las puertas se controla con las señales “Abrir puerta ascensor” y “Cerrar puerta ascensor” que establecen la configuración adecuada

del motor de la puerta.

Al lado de cada una de las señales de estas cuatro últimas señales hay un botón

que permite accionar manualmente el movimiento descrito por la señal

correspondiente, pudiendo situar el ascensor en cualquier posición que se desee y así

poder comprobar el comportamiento del ascensor ante una situación particular.




El cuadro eléctrico de la instalación establece la seguridad de la instalación en

tres sectores bien diferenciados: seguridad del movimiento vertical del ascensor,

seguridad de las puertas del ascensor y seguridad del usuario.

En relación tanto a la seguridad del movimiento vertical del ascensor como de

las puertas del mismo se dispone de varios relés térmicos y magnéticos que saltarán

cuando en alguno de los motores se provoque una sobrecarga o un cortocircuito

respectivamente. Para restaurar el funcionamiento del motor asociado se han de

situar los relés en su posición original.

En cuanto al relé de seguridad del usuario, saltará cuando se dé alguna

circunstancia peligrosa, tanto para los usuarios como para los técnicos de

mantenimiento. Como, por ejemplo: el accionar los motores del ascensor cuando la

puerta esté abierta ó intentar abrir la puerta del ascensor cuando la cabina se

encuentre en una zona entre pisos.


Como se explicó en la descripción de la instalación, el abanico de posibilidades

en esta instalación es tan amplio y variado que se deja al usuario de la aplicación y a

su experiencia con dichos mecanismos el modo de control de esta instalación,

proponiendo una de las múltiples posibilidades que se ofrece.

La idea básica para la automatización de esta planta es que en el momento en el

que algún usuario realice una llamada al ascensor se llame al ascensor al piso en el

que se halle situado y se iluminen todos los led del edificio indicando el estado de

ocupado del ascensor que ha resuelto responder a dicha llamada.

Así mismo, cuando el ascensor se encuentre en movimiento se iluminarán los

botones de la cabina indicando el piso ó intervalo de pisos en el que se halle.

Del mismo modo se interrumpirá la llamada o indicación del destino del

ascensor si encontrándose este en el proceso de cierre de las puertas del ascensor se

interrumpe el rayo de infrarrojos de la célula fotoeléctrica, pudiendo ser

reemplazado el destino del ascensor, reflejando así la posibilidad de la llegada de un

nuevo usuario con un destino mas cercano que su predecesor.

El proceso de apertura ó cierre de las puertas del ascensor tendrá lugar una vez

se halla indicado la llamada del mismo ó se halla alcanzado el piso destino del

usuario del ascensor.

Como medida de seguridad cesará todo movimiento en el caso de que usuario

haya pulsado el botón “Stop” de emergencia.



9. PLANTA nº 4: SISTEMA DE CINTAS TRANSPORTADORAS

9.1. Descripción

Esta instalación, perteneciente a un entorno claramente industrial, contiene un

sistema de llenado y vaciado de piezas, en el que además se tiene que realizar el

control del transporte de las cajas desde un sistema a otro.

Figura 9.1 Automatización de un sistema de cintas transportadoras.

Como excepción propia de esta planta, se puede observar una particularidad

añadida a la descripción general de la estructura de las plantas. Esta particularidad

en el diseño se haya situada entre los grupos de señales de entrada y salida y

consiste en dos paneles.

En uno de ellos se hayan ubicados dos cuadros de texto referidos a los tiempos

de fabricación de la pieza y de disponibilidad del robot que será comentados mas

tarde cuando se trate el tema de las señales referidas al mismo.



El otro panel contiene dos botones y una casilla de marcado que se pasará a

explicar a continuación. El botón “Caja Nueva” permitirá introducir, sin límite de

cajas, una nueva caja en el ascensor 2, al que también se denominará ascensor de

vaciado. La razón de dicha nomenclatura se haya en el botón “Quitar Piezas”, el cual permitirá al operario retirar las piezas de las cajas cuando se halle situada en el

ascensor 2 ó ascensor de vaciado.

Estas acciones solo se podrán llevar a cabo cuando el ascensor 2 ó ascensor de

vaciado se encuentre en su posición inferior.

La casilla de marcado permite al usuario que las cajas que lleguen al ascensor de

vaciado les extraigan las piezas contenidas por un operario automático que a su vez,

al término de la extracción apriete el pulsador verde de validación que informa que

una caja con piezas ha sido vaciada. De este modo el usuario de la aplicación tiene

la posibilidad de ejercer de operario en la instalación ó de delegar dicho puesto en

otra persona, realizándose de modo automático para el usuario.

Si se pulsa sobre el botón situado al lado del interfaz hombre-maquina se abrirá

una nueva ventana donde se mostrarán las piezas retiradas por el operario,

exponiendo a su vez una estadística del número de cajas a las que se les han extraído

piezas, el número de piezas extraídas, cuantas de las mismas eran defectuosas y

cuantas no.

Otra de las posibilidades de esta planta, hace referencia al hecho de que algún

operario de la instalación coja una caja cualquiera y la emplace en otro lugar, para

ello el usuario sólo tiene que situar el puntero del ratón en la caja que desea mover y

pulsar botón izquierdo sobre ella. Como se observará, al mantener el botón

izquierdo pulsado el icono del puntero del ratón cambia y se muestra como el perfil

de la caja que se desea trasladar. Para dejarla su nueva ubicación sólo hace falta

dejar de mantener pulsado el botón. Si la nueva ubicación no es posible retornará a

su estado anterior.

Si se pretende que un operario retire una caja cualquiera de la instalación, con

las piezas que contiene, sólo hace falta situar el puntero del ratón sobre ella y pulsar

el botón derecho. De este modo el operario desechará dicha caja con todo lo que

contiene.

9.2. Entradas

Al haber dieciséis señales de entrada y para un mejor análisis de las entradas de

la instalación se dividen las señales en 7 grupos: las señales referidas a la posición

del ascensor uno, las señales de posición del ascensor 2, los detectores de presencia

en cada ascensor, los detectores de presencia y saturación ubicados en las cintas

transportadoras, los sensores indicadores de las piezas en la caja en el ascensor de

llenado, las señales correspondientes al interfaz hombre-maquina (IHM) y la señal

de manipulador preparado.



Las tres primeras entradas son: “Posición Superior Ascensor 1”, “Posición Media Ascensor 1” y “Posición Inferior Ascensor 1”. Como se puede deducir,

todos estos sensores son detectores de posición correspondientes al ascensor uno,

que se encuentra situado en la parte izquierda de la imagen. Debido a que es en este

ascensor donde se realiza el proceso de carga de piezas en las cajas también se le

denominará ascensor de llenado, cuyo movimiento es vertical.

Figura 9.2 Lista de señales de entrada de la planta “Cintas Transportadoras”.

Como se puede apreciar mediante unos cortes en el bloque por el que se mueve

el ascensor de llenado hay tres sensores de posición de perfil que se pueden observar

en dichos cortes por una pirámide ladeada de base gris y punta blanca. Cuando el

ascensor de llenado se encuentre en alguna de las tres posiciones mencionadas se

activará el sensor correspondiente y desactivándose tras su paso.

Las dos siguientes entradas tienen funciones análogas a las mencionadas, pero

en referencia al ascensor dos ó de vaciado, el cual se encuentra a la derecha de la

instalación. En este caso sólo se dispone de dos niveles de detección de la posición

del ascensor: “Posición Superior Ascensor 2” y “Posición Inferior Ascensor 2”.

El grupo de señales “Detector de Presencia en Ascensor 2” y “Detector de Presencia en Ascensor 1” tienen la misión de indicar si ha llegado alguna caja al

ascensor correspondiente y si permanece en el mismo.

El siguiente grupo de señales de entrada al que se hará referencia examinará la

posición de las cajas en las cintas transportadoras, tanto la superior como la inferior.

Los detectores de presencia indicarán cuando una caja ha entrado

completamente en una cinta, mientras que los detectores de saturación nos

mostrarán cuando una caja se dispone a salir de la cinta transportadora hacia uno de



los ascensores. De este modo es fácil distinguir que detectores mostrados en la

instalación son de presencia y cuales de saturación.

La señal “Detector Presencia Tramo Sup” hace referencia al detector de

presencia del tramo superior situado en la parte derecha de la cinta superior, el cual

se activará cuando una caja pase por la zona de entrada de la cinta transportadora

superior, teniendo en cuenta el sentido en el que se desplazan las cajas sobre dicha

cinta. Mientras que la señal “Detector Saturación Tramo Sup” situada en el lado

izquierdo de cinta transportadora superior indicará cuando una caja está pasando por

la zona de salida de la cinta transportadora superior.

La cinta transportadora inferior también dispone de sendos detectores, con

funciones análogas a las anteriores, denominados “Detector Presencia Tramo Inf” y “Detector Saturación Tramo Inf”, que hacen referencia al detector de presencia

y al detector de saturación de la cinta inferior, correspondientemente. El detector de

presencia se encuentra situado en el lado izquierdo de la cinta inferior mientras que

el de saturación en el lado derecho de la misma.

El siguiente grupo de señales de entrada se corresponden con los detectores de

piezas del ascensor de llenado. En el ascensor uno ó de llenado se disponen una

serie de sensores que indican si hay piezas o no en la caja. En cada caja entran ocho

piezas dispuestas en dos niveles de cuatro piezas cada nivel. Por cada pieza de la

caja hay un sensor de presencia.

En cada nivel de piezas se encuentran los sensores de presencia conectados en

serie, por lo que sólo se activará la señal “Nivel Inferior Piezas Completo” cuando

las cuatro piezas inferiores se hallen colocadas.

Los cuatro detectores de presencia de las cuatro piezas superiores también se

encuentran conectados en serie y, por tanto, funcionarán de modo análogo. Es decir,

cuando una caja esté en el ascensor de llenado y la fila superior de piezas se halle

completa se activará la señal “Nivel Superior Piezas Completo”.

Las siguientes señales de entrada pertenecen al interfaz hombre-máquina (IHM).

La señal de entrada “Seta de Emergencia” indicará si está o no pulsado dicha

seta en el interfaz hombre-máquina situado a la izquierda de la imagen de la

instalación. Al activar dicho elemento de seguridad se abrirá el circuito de

alimentación de la instalación con lo que se detendrán todas las máquinas eléctricas

del sistema.

En el IHM también se halla situada la señal de entrada “Pulsador Verde” representada por un botón de color verde al lado de una etiqueta con el texto “OK”.

Como se ha citado anteriormente, cada vez que se pulse la seta de emergencia se

abrirá el circuito de alimentación de la planta. Como medida de seguridad para

restaurar la fuente de energía, volviendo a cerrar el circuito eléctrico, se ha de

accionar el pulsador verde tras desactivar la seta de emergencia.



Otra particularidad de la instalación con respecto al resto de planta es la

existencia de un proceso externo que no se permite controlar y con el que solo se

puede comunicar por medio de unas señales. Dicha particularidad a la que se hace

referencia es el brazo robot ó también llamado manipulador o pinza, situado a la

izquierda del ascensor de llenado.

Dicho de otro modo, el brazo robot interactúa con la planta, ya que es el brazo

robot el encargado de llenar las cajas con las piezas correspondientes, pero no es el

usuario el que controla el movimiento del brazo y las funciones de la pinza. El

usuario no controlará los movimientos del brazo pero se comunicará con el por

medio de unas señales para que este reaccione de la forma deseada.

Del brazo robot se recibirá una señal, “Manipulador preparado”, la cual estará

activada cuando el brazo robot se encuentre agarrando una pieza y en posición de

espera. Cuando el brazo robot reciba la señal correspondiente de nuestro sistema,

este se moverá para dejar la pieza en la posición programada por el que

correspondería a una caja sobre el ascensor de llenado en la posición intermedia.

Si el brazo robot chocase con algún elemento, como por ejemplo el ascensor, se

volvería de color rojo, indicando que se ha dañado la pieza, y retornaría a la zona de

recogida de piezas para coger una nueva, una vez fabricada, y regresar a su posición

de espera.

Si se soltase la pieza cuando el ascensor de llenado esté por debajo de la

posición intermedia y cayese en la caja desde una altura considerable quedaría

defectuosa, indicando este estado de la pieza, mediante un cambio en el color a rojo.

9.3. Salidas

La señal de salida “Activar Manipulador” será la encargada de dar permiso al

brazo robot para que inicie su proceso.

Una vez el brazo robot halla colocado una pieza esta vuelve retorna a su

posición de recogida de piezas donde desaparece de la imagen de nuestra planta. Es

entonces cuando la planta a la que pertenece el robot se dispone a fabricar una pieza

nueva. Para una mayor versatilidad se ha incluido la posibilidad de modificar el

tiempo de fabricación de la pieza a incorporar en nuestra caja. Para ello se disponen

de dos cuadros de texto, anteriormente citados en la descripción de la planta,

situados entre los grupos de señales de entrada y salida.

Para poder modificar el tiempo de fabricación, basta con pulsar sobre el cuadro

de texto, ubicado bajo la etiqueta que le describe como tal, y escribir el tiempo

deseado. Cuando la pieza esté siendo fabricada se dispone de un cronómetro que

indica el tiempo restante para la finalización del proceso de fabricación.

Terminada la fabricación de la pieza, el brazo robot volverá a su posición de

espera con la pieza fabricada en su pinza, y depositará la pieza en una caja cuando le

sea transmitida la señal de salida “Activar Manipulador” activada.



El brazo robot ha sido programado para seguir el siguiente orden de colocación:

colocar las piezas de izquierda a derecha, es decir, si ha colocado la pieza que se

encuentra más a la izquierda, la siguiente será la segunda más a la izquierda y así

continuamente hasta terminar el nivel que será cuando reanudará el mismo proceso

pero en el siguiente nivel hasta terminarlo y volver a reanudar el ciclo.

Esta programación es interna al robot, por lo que no se puede actuar sobre ella

en esta planta, así que se ha de tener especial cuidado al realizar el control para que

no queden cajas semivacías.

Figura 9.3 Lista de señales de salida de la planta “Cintas Transportadoras”.

Además de la señal de salida “Activar Manipulador”, que ya se ha comentado,

existen trece señales más que hacen referencia a los movimientos verticales de los

ascensores, al movimiento de las cintas de los ascensores, al movimiento de las

cintas superior e inferior, a las posiciones de las balancelas y a las lámparas de la

interfaz hombre-máquina.

La señal “Cilindro Ascensor 2” está conectada al circuito de mando de un

cilindro neumático que permite mover verticalmente el ascensor 2. Cuando esta

señal se encuentre desactivada, el cilindro tendrá su pistón en la posición inferior y,

por tanto, el ascensor estará abajo. Cuando activemos la señal del pistón se

desplazará hasta el otro extremo del cilindro y el ascensor subirá hasta la posición

superior. Que el cilindro neumático disponga de tan solo dos posiciones de reposo

provoca que el ascensor solo pueda estar parado en dos posiciones.

Las señales “Motor Entra en Ascensor 2” y “Motor Sale de Ascensor 2” permiten controlar el funcionamiento de la cinta transportadora de rodillos que hay



en el ascensor. Activando una u otra se conseguirá desplazar horizontalmente

cualquier caja situada sobre dicho ascensor en el sentido indicado por la señal, es

decir, izquierda o derecha según sea salir o entrar correspondientemente.

Los dos grupos siguientes de señales que contienen las cuatros siguientes señales

de salida tiene funciones análogas a las anteriores, pero respecto al ascensor 1.

Las señales “Cilindro 1 Ascensor 1” y “Cilindro 2 Ascensor 1” controlan el

movimiento vertical del ascensor. Como se puede observar en este caso, se disponen

de dos cilindros neumáticos conectados en serie, lo cual nos permite disponer de tres

posiciones distintas en el ascensor de llenado. De este modo, si ninguna de estas dos

señales se halla activada el ascensor 1 estará en la posición inferior, si sólo una de

estas señales se encuentra activada el ascensor se encontrará en la posición media, y

cuando ambas señales estén activadas el ascensor se hallará en la posición superior.

Las señales “Motor Entra en Ascensor 1” y “Motor Sale de Ascensor 1” actuarán de modo análogo a las del ascensor 2, pero sobre los rodillos del ascensor 1

ó ascensor de llenado.

La señal de salida “Motor Cinta Tramo Superior” activa la cinta

transportadora del tramo superior. Esta cinta solo dispone de una señal debido a que,

al contrario que en las cintas de los ascensores, esta solo desplaza las cajas que hay

sobre ella en un sentido: de derecha a izquierda, es decir desde el ascensor de

vaciado al ascensor de llenado.

De modo análogo se comporta la señal “Motor Cinta Tramo Inferior”, desplazando las cajas desde el ascensor de llenado al ascensor de vaciado, es decir

de izquierda a derecha.

Cada una de las cintas posee unos elementos denominados balancelas cuya

misión es la de retener la caja en una posición determinada en espera de la señal

correspondiente para su liberación. Dicha balancela consiste en una pieza metálica

con forma de “U”, sujetada en su vértice a la estructura de soporte de la cinta por un

eje con rodamientos, y que se haya controlada mediante un cilindro neumático de

dos posiciones de modo que tan solo sobresalga uno de los ganchos de la misma en

cada posición.

La señal “Balancela Tramo Superior” controla el cilindro neumático de dicha

balancela. Si se encuentra desactivada sobresaldrá el tope del extremo mientras que

el otro quedará oculto, de modo que las cajas podrán ir hasta la entrada del ascensor,

pero sin entrar en él. Si se activa la señal bajará el tope del final y subirá el que se

encuentra más a la derecha. Así se conseguirá que la caja que se encuentre en el

extremo pueda entrar en el ascensor mientras que las cajas que estén detrás no

puedan desplazarse, debido a que el tope se lo impide. Es decir, activando y

desactivando esta señal se consigue que las cajas puedan entrar en el ascensor de

llenado de una en una.



De modo análogo se comporta la señal “Balancela Tramo Inferior”, con

respecto al ascensor de vaciado.

Se ha de tener en cuenta que si se activa alguna de estas balancelas cuando la

caja se encuentre pasando por encima del tope que se va a subir, la caja quedará un

poco levantada por lo que no podrá avanzar, interrumpiendo además el tráfico del

resto de cajas que circulan por la cinta. Este evento se representa con un cambio en

el fondo del color de la caja levantada a un color rojo. Para volver a su estado

original tan solo tiene que cesar la situación que le provoca este cambio, ya sea

tornando la balancela a su anterior posición ó simulando que un operario decide

coger dicha caja y ponerla en otro lugar, como ya se ha mencionado anteriormente,

pulsando con el ratón sobre dicha caja y soltarla en el lugar deseado y permitido.

Las dos siguientes salidas hacen referencia a las lámparas del interfaz hombre-

máquina (IHM). Las señales “Lámpara Verde” y “Lámpara Roja” controlan las

luces verde y roja respectivamente del IHM.

9.4. Interfaz Hombre-Maquina (IHM)

Figura 9.4 Interfaz Hombre-Máquina (IHM)

La interfaz hombre-máquina se establece como una medida de seguridad y

dispone de una seta de emergencia, un pulsador y dos luces indicadoras.

Si se activa la Seta de Emergencia, debido por ejemplo a una situación poco

segura, se abre el circuito de alimentación de la instalación. Para volver a cerrar el

circuito y tornar a la situación anterior es necesario desactivar la seta de emergencia

y presionar el “Pulsador Verde”. Las dos luces, Lámpara Verde y Lámpara Roja, facilitan el manejo del IHM, indicando cuando se puede pulsar, por ejemplo,

el botón verde o cuando la seta.


El cuadro eléctrico dispone de dos relés que protegen a la instalación eléctrica de

los cortocircuitos que puedan aparecer en los motores eléctricos que controlan el

sentido del movimiento de las cintas de los rodillos de los ascensores.




Para esta instalación se propone el siguiente enunciado. Las cajas llenas se

vacían cuando llegan al ascensor 2, estando este en la posición inferior. Una vez

vacía, el operario pulsa el botón verde del IHM y el ascensor comienza a subir hasta

la posición superior. Se desplaza la caja a lo largo de la cinta transportadora superior

hacia el ascensor de llenado. Una vez allí se lleva el ascensor de llenado a la

posición media, donde se darán las órdenes de llenado al brazo robot. Finalizado el

proceso de llenado de piezas, se lleva la caja al ascensor de vaciado, por medio de la

cinta transportadora inferior, donde será de nuevo vaciada por el operario.



10. PLANTA nº 5: MANIPULADOR INDUSTRIAL

10.1. Descripción

Esta instalación propone como ejercicio automatizar un manipulador industrial.

Al ejecutar el programa se abrirá una ventana como la que se muestra a

continuación.

Figura 10.1 Automatización de un manipulador industrial.

A simple vista se observa que el manipulador dispone de varios sensores

detectores de presencia, dos fines de carrera y una pinza que se puede mover a lo

largo del manipulador, gracias a un motor eléctrico y verticalmente gracias a

electroválvulas. En total hay dieciséis señales de entrada y nueve señales de salida,

las cuales se explicarán en el apartado correspondiente.

También se puede observar en la parte superior de la aplicación dos paneles bien

diferenciados. Por una parte, hay un botón con el texto “Muestra salida” que abrirá

una ventana mostrándonos las piezas que han sido retiradas en el mismo orden en el

han sido depositadas. Y por otra parte hay un panel con dos etiquetas y dos series de

tres botones, cada uno de un color, que posibilitan la acción de reponer ó quitar la

pieza de dicho color de los cajetines del manipulador.



10.2. Entradas

La lista de las dieciséis señales de entrada, que se muestran en la parte izquierda,

se pueden agrupar en siete grupos bien definidos: las señales de fin de carrera

vertical de la pinza, los sensores de la pinza, los fines de carrera horizontal del

manipulador, la señal de corriente, las señales de la consola y los sensores de

posición de la pinza en el manipulador.

Figura 10.2 Señales de entrada del manipulador industrial

Las señales “Fin de carrera vertical arriba” y “Fin de carrera vertical abajo” indican las cotas máximas del movimiento vertical de la pinza. De este

modo, cuando la pinza se encuentre completamente recogida, como sucede al iniciar

la aplicación, se encontrará activada la entrada “Fin de carrera vertical arriba” y

cuando se encuentre completamente extendido estará activada la señal “Fin de

carrera vertical abajo”.



El manipulador posee en su extremo una pinza para atrapar las piezas y poder

transportarlas. Las dos siguientes señales nos indican si la pinza se encuentra abierta

o cerrada, respectivamente: “Sensor pinza cerrada” y “Sensor pinza abierta”

La pinza posee también un detector de presencia denominado “Sensor pieza en pinza” que permite determinar si el manipulador ha atrapado o no una pieza.

Cuando el motor eléctrico que permite el movimiento horizontal del

manipulador se encuentra en uno de los dos extremos del rail se activará la

correspondiente señal: “Fin carrera horizontal izqda” ó “Fin carrera horizontal drcha”

La señal “OK-Variador” indica el correcto funcionamiento del variador de

frecuencia que controla al motor eléctrico. Es decir, dicha señal sólo se apagará

cuando se interrumpa la alimentación eléctrica de la instalación, lo cual puede ser

provocado por el salto de alguno de los relés del cuadro eléctrico.

Otra razón por la que se interrumpa el suministro de energía eléctrica en la

instalación puede ser el haber pulsado la seta de emergencia del IHM. Cuando la

seta de emergencia se encuentre pulsada, la señal “Seta de emergencia” se activará,

desactivándose cuando retorne a su posición original, lo que reestablecerá el

suministro de energía eléctrica.

La señal “Manual/Automático” determina el estado en que se encuentra la

correspondiente llave de la consola de mando y, según se encuentre en “Man”

(manual) ó “Aut” (automático) se encontrará desactivada ó activada

respectivamente. En función del estado de esta señal así será el modo en el se

podrán activar los distintos actuadores, prevaleciendo o no los actuadores de la

consola de mando sobre las señales del autómata.

El último grupo de señales de entrada contiene los sensores de posición del

manipulador en el rail: “Sensor de posición 1”, “Sensor de posición 2”, “Sensor de posición 3”, “Sensor de posición 4”, “Sensor de posición 5” y “Sensor de posición 6”. El manipulador puede desplazarse horizontalmente por el rail donde se

encuentran dichos sensores, activando y desactivando cada uno de ellos cuando este

pasa por encima de ellos

Coincidentes con los sensores de posición 4, 5 y 6 se encuentran las zonas de

recogida de piezas azules, rojas y verdes, respectivamente, las cuales han de ser

repuestas manualmente mediante el panel de botones situado encima de la consola

de mando

Bajo el sensor de posición 1 se encuentra la zona donde se depositarán las

piezas. Como ya se ha mencionado en el apartado de descripción de la instalación,

en cualquier momento se puede observar las piezas recogidas, en el orden en que

han sido recogidas, simplemente pulsando el botón situado al lado del panel de

botones mencionado.



10.3. Salidas

Las señales de salida se corresponden con los actuadores del movimiento del

manipulador en el rail, del movimiento vertical de la pinza, así como también de la

apertura ó cierre de la misma y la iluminación de los pilotos de la consola de mando.

Las dos primeras, “Motor derecha” y “Motor izquierda”, se encargan del

funcionamiento del motor eléctrico en uno u otro sentido, de modo que el

manipulador se desplazará horizontalmente sobre el raíl hacia la derecha ó hacia la

izquierda.

La señal “Motor rápido/lento”, permite elegir entre dos frecuencias de

alimentación del motor anterior, pudiendo por tanto, seleccionar una de las dos

velocidades para el movimiento horizontal.

Figura 10.3 Señales de salida del manipulador industrial

El movimiento vertical de la cinta se controla por medio de las señales

“Electroválvula arriba” y “Electroválvula abajo”, haciendo que esta suba o baje

según cual de las dos se encuentre activada.

Las señales “Electroválvula abre pinza” y “Electroválvula cierra pinza” determinan el estado de la pinza, dependiendo de si se desea atrapar una pieza o

depositarla en su lugar correspondiente.



“Piloto En Servicio” se corresponde con la luz verde del IHM, mientras que

“Piloto Alarma” se corresponde con la luz roja. Ambas se encuentran situadas

encima de la seta de emergencia del IHM.

10.4. Cuadro eléctrico El cuadro eléctrico consta de dos relés; uno térmico y otro magnético, que

servirán de sistema de seguridad al motor eléctrico que rige el movimiento del

manipulador sobre el rail, saltando cuando se encuentre en una situación de

sobrecarga eléctrica ó en un cortocircuito respectivamente.

10.5. Consola de mando ó IHM

Figura 10.5 Consola de mando ó IHM.

Como se puede observar en la figura, se puede dividir el IHM en dos partes bien

diferenciadas: la derecha, correspondiéndose con el sistema de seguridad, y la

izquierda, donde se agrupan las diferentes llaves de control de la pinza y el

manipulador.

En la parte de la derecha se encuentran situados los pilotos “en servicio” y

“alarma” y la “seta de emergencia”, todos ellos ya mencionados en el apartado

correspondiente de las señales de salida y también de entrada.

En la parte de la izquierda están ubicadas las llaves para el control del motor del

manipulador, el control del movimiento y la apertura ó cierre de la electroválvula de

la pinza y para la selección del tipo de control que se desea efectuar, esto es, manual

ó automático.

Esta última llave determinará si el resto de llaves se encuentran operativas o no.

Si la llave se encuentra en posición “Manual” el resto de llaves se encontrarán

operativas y serán las que controlen la instalación, en caso de que la llave se halle en



posición “Automático” serán las señales del autómata las que definan los

movimientos del manipulador.

El resto de llaves definirán, cuando estén operativas, el movimiento del motor

hacia la derecha ó hacia la izquierda, el movimiento vertical del manipulador y la

apertura ó cierre de la pinza. Cada una de estas selecciones se encuentra

representada en su etiqueta correspondiente con el dibujo que define cada acción.


Viendo las posibilidades de esta planta, uno de los controles posibles a realizar

puede ser el que el manipulador vaya cogiendo piezas de un determinado color, o en

una secuencia determinada e irlas depositando en la zona de vaciado.



11. PLANTA nº 6: ASCENSOR INDUSTRIAL

11.1. Descripción

Esta es la última de las plantas contenidas en este paquete de software. Se trata

de un ascensor perteneciente a un almacén aéreo, que ha de llevar carros entre dos

carriles situados a diferentes alturas. Los raíles por los que circulan los carritos

tienes una pequeña inclinación respecto a la horizontal, por lo que estos se mueven

por gravedad.

Figura 11.1 Automatización de un ascensor industrial.

El funcionamiento de esta instalación es el siguiente. En la parte inferior

izquierda se encuentra el carril de entrada. En el hay una balancela, que determina si

un carro pasa o no al siguiente tramo y de un detector de presencia de carro en el

extremo.

En la parte superior derecha se encuentra el carril de salida, el cual dispone de

un detector de presencia, que se activará cuando un carro pase por él.



En el medio de ambos carriles se encuentra el ascensor, cuyo carril dispone de

balancela y sensor de presencia. También hay en el ascensor, dos fines de carrera y

cuatro sensores inductivos, además del motor eléctrico que es el responsable del

movimiento vertical del ascensor

11.2. Entradas

Las dieciséis señales de entrada pueden ser divididas en 4 grupos: los fines de

carrera del ascensor, los sensores inductivos del ascensor, los sensores de presencia

de los carros en los raíles, las señales provenientes del IHM y las señales

correspondientes a la corriente eléctrica de la instalación.

Figura 11.2 Señales de entrada.

Las dos primeras señales de entrada “Fin carrera abajo” y “Fin carrera arriba” son los fines de carrera del ascensor en su movimiento vertical y se

encuentran situados en los extremos del eje vertical del ascensor. Cabe destacar que

cuando se activa alguno de estos fines de carrera actúa como si se pulsase la seta de

emergencia, es decir, se abre el circuito de alimentación de la instalación y la planta



deja de funcionar, volviendo a estar operativa cuando se pulsa el botón de rearme

que hay en el IHM.

El grupo formado por los señales: “Sensor inductivo 1”, “Sensor inductivo 2”, “Sensor inductivo 3” y “Sensor inductivo 4” hace referencia a los cuatros sensores

que se activarán al paso del ascensor por cada uno de ellos, desactivándose cuando

el ascensor ya no se encuentre sobre ellos. Los sensores se encuentran situados de

modo que cuando el carril del ascensor se halle alineado con el carril de entrada se

encontrarán activados los sensores 3 y 4. De igual modo, los sensores 1 y 2 estarán

activados cuando el carril del ascensor y el carril de salida estén alineados.

La señal “Sensor carril entrada” es también un sensor inductivo. Este se

encuentra sobre el carril de entrada de los carros, de modo que cuando la balancela

impida pasar un carro, este se encontrará activando el detector.

Otro sensor inductivo es el “Sensor carril salida”, cuya misión será la de

informar cuando un carro pasa por el carril de salida, abandonando por completo el

carril del ascensor.

De igual modo que el “sensor carril entrada”, cuando un carro esté en el carril

del ascensor, un poco antes de la balancela, se encontrará el “Sensor presencia ascensor”, cuya naturaleza y finalidad son las mismas que las del “sensor carril

entrada”.

Las siguientes cinco señales hacen referencia a las señales recibidas del IHM.

La entrada “Manual/Automático” se activa desde una llave situada en la parte

central del IHM. Al arrancar la aplicación, la planta se encontrará, por defecto en

estado manual, lo que significa que dicha entrada se hallará desactivada. Y si se gira

la llave se pasará a modo automático, con lo que se activará la señal. Se ha de

realizar el control de modo que sólo se pueda actuar sobre la planta en el modo

manual desde el IHM, pasándole el control al autómata cuando se gire la llave al

modo automático.

La “Seta de emergencia” también se encuentra en el IHM. Cuando se pulse, se

abrirá el circuito de alimentación de la planta, la cual se restablecerá cuando, tras

desactivar la seta de emergencia, se pulse el botón de “Rearme”

La señal “Rearme” indicará cuando se ha pulsado dicho botón, cerrando los

interruptores del circuito de alimentación cuando esta se encuentre activada.

Las entradas “Subir” y “Bajar” se activan cuando se pulsan sus

correspondientes botones en el IHM. El control ha de ser tal, que estando la planta

en modo manual se pueda controlar el movimiento del ascensor desde IHM.

La señal “OK-Variador” indica si llega o no corriente al variador. Para que esto

suceda ha de estar encendida la señal de salida “Activar Potencia” y tras unos

segundos se activará dicha entrada, momento a partir del cual el variador de



frecuencia, y por tanto el motor, estarán operativos. Cuando se pulse la seta de

emergencia u cuando el circuito de alimentación se abra por cualquier otra

circunstancia, se desactivará dicha entrada.

La señal “Magnetotérmico de potencia” tiene como finalidad informar de que

la causa de la apertura del circuito de alimentación es un salto en alguno de los relés

del cuadro eléctrico de la instalación, cuando esta se halle activada, en caso

contrario informa de que ninguno de los relés ha saltado.

11.3. Salidas

Las once señales de salida se pueden agrupar en 4 tipos de señales: las

relacionadas con el movimiento vertical del ascensor, la señal de activación de la

fuente de alimentación de la instalación, las relacionadas con las balancelas y las

relacionadas con la iluminación del interfaz hombre-máquina (IHM)

Figura 11.3 Señales de salida.

Las señales “Motor arriba” y “Motor abajo” establecen una configuración

eléctrica al motor del ascensor de modo que se activa el movimiento del ascensor,

subiendo ó bajando respectivamente.

La señal “Velocidad ascensor” determinará el tipo de velocidad a alcanzar,

mediante el variador de velocidad, habiendo definido con anterioridad la velocidad

lenta y la rápida. Si dicha señal se encuentra desactivada, la velocidad aplicada al

ascensor es la lenta, y en el caso de encontrarse activada será la rápida.



Tanto el valor de las velocidades rápida y lenta, como el paso de una a otra

velocidad se producen en el tiempo que se haya definido a las velocidades máxima,

mínima, y rampas de aceleración y deceleración en el variador de velocidad.

La señal “Activar potencia” suministrará energía eléctrica a la instalación

cuando se encuentre activada.

Las señales “Balancela carril entrada” y “Balancela carril salida” son las dos

balancelas que hay en el sistema, una en el carril de entrada y la otra en el carril del

ascensor. La misión de estas balancelas es la de impedir el paso de los carros de

dicha posición mientras se encuentren desactivadas dichas señales. Al activar las

señales, las balancelas permitirán el paso del primer carro atrapado, impidiendo que

pasen el resto de los carros situados detrás de las balancelas.

Las señales “Lámpara verde” y “Lámpara roja” activarán o desactivarán la

iluminación de las respectivas luces situadas sobre el IHM, indicando de este modo

el funcionamiento normal de la instalación ó una situación de emergencia

respectivamente.

Las resto de señales también hacen referencia a la iluminación del IHM, aunque

en este caso se corresponderán con las luces de los botones del mismo: “Luz botón subir”, “Luz botón bajar” y “Luz botón rearme”. Se pueden controlar de modo

que las dos primeras se enciendan cuando se activen dichos pulsadores estando la

planta en modo manual y la tercera que se encienda cuando en el sistema se ha

producido una parada de emergencia, indicando que todavía no se ha pulsado el

botón de rearme.

11.4. Variador

La velocidad del ascensor vendrá definida por la frecuencia de la corriente que le

llega al motor eléctrico del mismo. De este modo se puede controlar la velocidad del

ascensor a través de un variador de frecuencia situado entre el autómata y el motor.

Figura 11.4 Variador de frecuencia.

Dicho elemento posee una interfaz de cuatro botones y una pequeña pantalla.

Actuando sobre los dos primeros botones se puede mover en el menú por los cuatro

parámetros que se pasan a definir.



“ACC” y “DEC” representan la frecuencia máxima y la frecuencia mínima de la

corriente respectivamente, expresada en Hertzios.

“HSP” y “LSP” representan la rampa de subida y la de bajada respectivamente.

Pulsando sobre el botón “DAT” aparece el valor del parámetro en ese instante en

la pantalla para su modificación. Para poder aumentar o decrementar el valor dicho

parámetro se utilizarán los dos primeros botones de la interfaz. Si se desea que el

nuevo valor quede grabado se ha de pulsar el botón “ENT”, en caso contrario

bastará con salir de la opción de modificación del valor simplemente volviendo a

pulsar el botón “DAT”.

El motor del ascensor es un motor de corriente continua de cuatro polos, por lo

que la relación entre la frecuencia y las revoluciones por minuto vendrá dada por la

siguiente expresión:

f = (n*p) /60

Donde “f” es la frecuencia expresada en Hz, “p” es el número de pares de polos

y “n” son las revoluciones por minuto.

11.5. Interfaz hombre-máquina (IHM)

Figura 11.5 Interfaz hombre-máquina (IHM).

La interfaz hombre-máquina está compuesta por tres partes bien diferenciadas:

una lámpara con dos luces que nos indican el estado de la planta, una botonera para

el funcionamiento de la planta y una seta y dos botones como sistema de seguridad.



Como ya se mencionó en el apartado de las señales de salida, las luces de

lámpara nos indicarán el estado de la planta. La luz verde nos indicará el correcto

funcionamiento de la misma, mientras que la roja una parada de emergencia.

La llave “Man-Aut” establecerá el modo de funcionamiento de la planta,

pudiendo de esta forma ser controlado de modo manual o de modo automático a

través del PLC. Cuando la llave se encuentre en modo manual el movimiento del

ascensor será controlado por lo botones “subir” y “bajar”.

El botón “Test” realizará un chequeo de todas las luces, iluminándolas mientras

se encuentre pulsado, para comprobar el perfecto funcionamiento de los mismos.

El sistema de seguridad de la planta en el IHM lo realiza el botón “Rearme” y la

“Seta de emergencia”. Cuando se pulse la seta, se abrirá el circuito de alimentación

de la planta, la cual se restablecerá cuando, tras desactivar la seta de emergencia, se

pulse el botón de “Rearme”.


Como en el resto de las instalaciones, se pueden realizar diversos y muy

variados sistemas de automatización. El control que se propone como ejemplo es el

siguiente. Cada vez que el ascensor, sin ningún carro en su interior, esté alienado

con el tramo de entrada, se activará la balancela de entrada permitiendo el paso de

un carro. Una vez el sensor de presencia del ascensor detecte el carro, se sube el

ascensor hasta alinearlo con el carril de salida. En este movimiento vertical se

establecerá la velocidad máxima permitida en el tramo comprendido entre los

sensores 2 y 3. Una vez se halle el ascensor alineado con el carril de salida se

activará la balancela permitiendo el paso del carro por el carril de salida. Cuando

este abandonado completamente el ascensor, este bajará hasta encontrarse alineado

su carril con el de entrada e iniciando de nuevo el proceso.



12. PLANTCONNECT. La interfaz de comunicaciones

12.1. Introducción

Tal y como ya se ha comentado en la anterior introducción al PlantConnect,

PlantConnect es la interfaz que la comunicación de las instalaciones y plantas

industriales simuladas por PlantSim con distintos autómatas. Esta interfaz tiene

diversos modos de funcionamiento: conectado a la planta, conectado al autómata o

conectado a ambos.

Actualmente, los autómatas definidos en PlantConnect son los de cualquier

autómata simulado de la gamma de Siemens en su producto S7-PLCSIM, los de

cualquier autómata de la gamma de Beckhoff en su producto Twincat o los de

cualquier autómata a través de cualquiera de estos productos actuando como

repicador de señal hacia los mismos.

Figura 12.1 Interconexiones del PlantConnect.

Autómata

PlantSim PlantConnect



12.2. Estructura general

A continuación se procede a explicar el funcionamiento de cada una de las partes

que componen la estructura general del PlantConnect. Para una mejor comprensión

de la estructura general se muestra cada zona numerada y contenida en un recuadro

delimitado con un borde coloreado, tal como se muestra en la siguiente figura.

Figura 12.2 Estructura general del PlantConnect.

Como se puede observar en la figura la zona 1 y 2 se corresponden con la barra

de menús y la barra de herramientas respectivamente que se pasará a estudiar en

profundidad mas adelante.



La zona 3 contiene las botoneras de las señales de entrada y de salida. Cabe

comentar al respecto de esta zona, que cualquiera de los valores que poseen cada

una de las señales puede ser modificada en cualquier momento simplemente

pulsando sobre la señal deseada. Hay que tener en cuenta que cuando el

PlantConnect se encuentra conectado tanto a la planta como al autómata, estos

provocan que el PlantConnect esté continuamente refrescando los valores de las

señales de entrada y salida respectivamente, por lo que a la hora de modificar los

valores en el PlantConnect de modo manual, como si de falsear una señal se tratase,

hay que tener en cuenta este hecho para que dicha modificación no sea

inmediatamente restablecida.

La zona 4 se corresponde con la barra de estado, que, como su nombre indica,

muestra el estado de las conexiones del PlantConnect.

12.3. Barra de menús

Ya que la función principal de esta aplicación es la de servir de interfaz entre las

instalaciones y el autómata, la mayoría de las funciones contenidas en los menús

estarán relacionadas con este cometido.

Figura 12.3 Barra de menús.

Las funciones más básicas también serán accesibles desde la barra de

herramientas para un uso más visual e intuitivo. A continuación se muestra una

pequeña descripción de los menús y las tareas que ejecuta cada función.

12.3.1. Menú Archivo

En el menú “Archivo” se mostrarán las opciones de representación de las

señales del PlantConnect, independientemente del estado de conexión con las

instalaciones ó con el autómata, además de la opción “Salir” que posibilita el

cierra de la aplicación de modo que desconecta todas las conexiones establecidas

con anterioridad tanto con la instalación como con el autómata.

Mediante las opciones de representación de las señales del PlantConnect

se podrá observar las causas y consecuencias de la activación o desactivación de

las señales deseadas, así como enfrentar las gráficas de cada señal para la

observación de un hecho específico.



Figura 12.3.1 Menú “Archivo”

Como se puede observar en la figura que muestra las funciones existentes

en el menú “Archivo”, hay dos modos de observación de las señales, a través de

la observación directa de las señales que en ese momento se están produciendo ó

mediante un histórico de señales que graba los valores de las mismas y permite

guardarlos para su posterior representación y análisis del mismo.

Mediante la opción “Grabar Histórico” del submenú “Mediante Grabación”

del menú “Histórico” se da comienzo a la grabación de las señales producidas a

partir de ese instante hasta la detención de la misma con la opción “Detener

Grabación Histórico”. Una vez realizado dicha grabación se puede continuar en

cualquier momento con la grabación de datos, repitiendo el mismo ciclo. Otra

opción será la de desechar los datos adquiridos sin mas que pulsar la opción

“Borrar Histórico”. Si por el contrario se desea guardar los datos adquiridos para

su posterior análisis se procederá a guardarlos en un archivo de texto mediante la

opción “Guardar Histórico”, la cual abrirá la siguiente ventana para facilitar el

guardado.

Figura 12.3.1 Ventana “Guardar Histórico”

Si el objetivo del histórico es el de monitorizar unas determinadas señales

en tiempo real se deberá seleccionar el submenú “Iniciar Histórico” del submenú



“En Tiempo Real” para la grabación de las señales en un archivo de texto en

tiempo real. De este modo se podrá monitorizar las señales en tiempo real por

otra aplicación accediendo a este histórico que se actualiza en tiempo real

Si se desea abrir el histórico para su análisis se abrirá una ventana

semejante a la anterior donde se deberá seleccionar el archivo de texto del

histórico guardado con anterioridad.

Al seleccionarlo se abrirá la ventana de representación de señales, de igual

modo que si se seleccionase la opción “Ver Gráfico de Señales”.

Figura 12.3.1 Ventana “Grafica del histórico”

En el menú “Archivo” se encuentran las opciones para definir las señales

que se desean mostrar en el cuadro de representación de gráficas y la opción

para grabar el histórico de las mismas ó la congelación de la representación de

las señales en un formato gráfico, así como la opción de “Salir” que cerrará esta

aplicación.

Figura 12.3.1 Menú “Archivo” de la ventana “Grafica del histórico”



La opción “Grabar en Imagen” abrirá una ventana de exploración similar a

la de guardar histórico que permitirá guardar la representación de señales que

posea la ventana en un formato gráfico (.jpg, .bmp).

Cuando se abre la ventana de “Ver Gráfico de Señales” aparece por defecto

sin ninguna señal que representar. Para definir qué señales se deben representar

y en qué orden es necesario seleccionar la opción “Definir Señales”.

Figura 12.3.1 Ventana “Definir señales a mostrar”

Como se puede observar en la figura esta ventana se divide en dos partes.

La parte izquierda representa el cuadro de representación de gráficas que se

mostrará en la ventana “Ver Gráfico de Señales” y la parte derecha muestra

todas las señales de entrada y salida del PlantConnect. Mediante el arrastre de

cada etiqueta representativa de cada señal a la zona de la izquierda se selecciona

qué señales se quieren mostrar y en qué orden.

Es importante recalcar que cualquier señal se puede representar en más de

una ocasión. Esto se ha llevado a cabo para que el usuario tenga la posibilidad

de contrastar en una misma gráfica varias señales enfrentadas para la

observación de alguna correlación entre ellas.

También, y como ayuda al usuario, existe un botón denominado

“Desconectar Todo”, que, como su nombre indica, desaloja todas las señal del



cuadro de representación. Si se desea deseleccionar alguna señal en particular se

puede llevar a cabo simplemente haciendo doble click sobre la misma.

Figura 12.3.1 Menú “Herramientas” de la ventana “Grafica del histórico”

En el menú “Herramientas” se encuentran las opciones para definir el tipo

de representación que se desea realizar.

Si esta ventana se ha abierto al seleccionar la opción “Abrir Histórico”, del

submenú “Histórico” del menú “Archivo”, tanto la opción “Parar” como

“Avanzar” aparecerán desactivadas, puesto que no tiene sentido su uso en esta

opción. En su lugar, antes de ejecutar la ventana de “Grafica del histórico” se

abrirá la siguiente ventana donde se definirán las opciones de representación de

los datos guardados en el archivo del histórico que se desea abrir.

Figura 12.3.1 Ventana “Configuración de la imagen del histórico”

Si la ventana “Grafica del histórico” ha sido abierta por la opción “Ver

Gráfico de Señales” del menú “Archivo” del PlantConnect se mostrarán los

valores de las señales definidas en el menú de representación, permitiendo la

observación de las mismas en tiempo real. Las opciones “Parar” y “Avanzar” se

encontrarán habilitadas para permitir su uso y poder así congelar la imagen en

cualquier momento y si se desea guardar la imagen a través de la opción

correspondiente del menú “Archivo”.



Cabe destacar que aunque la representación de los valores de las señales se

halle parada por la opción “Parar” no serán asimismo congelados los valores de

las mismas, sino que simplemente será congelada la imagen. De este modo

cuando se desee continuar observando los valores en tiempo real se pulsará la

opción “Avanzar”, actualizando los valores a representar y continuando con

dicho proceso de representación.

Como ejemplo de lo anteriormente citado se muestra la ventana de

representación de señales del PlantConnect con algunas señales representadas,

creadas mediante la pulsación de las mismas en el PlantConnect.

Figura 12.3.1 Ventana “Grafica del histórico” con señales representadas.



12.3.2. Menú Conectar con

En el menú “Conectar con” se mostrarán las opciones de comunicación

tanto con el PlantSim como con los autómatas. Las funciones más básicas de

comunicación también serán accesibles desde la barra de herramientas para un

uso más visual e intuitivo

Figura 12.3.2 Menú “Conectar con”

Como se puede observar en la figura el menú “Conectar con” desemboca

en dos submenús de comunicaciones con plantas y autómatas

12.3.2.1. Menú Conectar con PLANTA

El submenú “Planta” del menú “Conectar con” muestra las posibilidades

de conexión con la Planta.

Figura 12.3.2.1 Submenú “Planta” del menú “Conectar con”.

Como se puede observar en la figura existe la posibilidad de conectar el

PlantSim y el PlantConnect en equipos distintos, siempre y cuando el tipo de

red de conexión establecida entre ellos contenga el protocolo de

comunicaciones TCP/IP. De este modo se puede conectar con el PlantSim en

el propio equipo simplemente pulsando la opción “En Equipo Local”.

En caso de que la conexión a establecer sea en equipos distintos

conectados a una misma red, se establecerá la conexión entre ellos pulsando

la opción “En Equipo Remoto” e indicando la IP del equipo donde se ejecuta



el PlantSim. Para ello, al pulsar dicha opción se abrirá la ventana de dialogo

que se muestra a continuación.

Figura 12.3.2.1 Ventana de comunicaciones con equipo remoto.

En ella se muestran dos paneles. Uno en el que se muestra la

información de la IP del equipo local y del nombre del equipo local y otro

con cuadro de texto donde se ha de escribir la IP del equipo donde se ejecuta

el PlantSim. Como ya se ha mencionado con anterioridad, en el PlantSim

existe la opción de visualizar dichos datos.

En el caso de pulsar el botón “Conectar” se realizará dicha conexión. Si

en lugar de pulsar “Conectar” se pulsa el botón “Aceptar” se aceptarán

dichos parámetros para la conexión y se queda a la espera de que el usuario

seleccione la opción conectar, tanto de este menú como de la misma opción

en la barra de herramientas, que se explicará mas adelante.

También existe la opción de especificar el puerto de conexión con el

PlantSim. Aunque se ha establecido por defecto como puerto de conexión el

“8050”, este puede ser modificado a través de esta opción. La razón de dicho

cambio puede residir en la utilización de dicho puerto por otra aplicación o

la inhabilitación del mismo por parte del cortafuegos instalado como medida

de seguridad en nuestro equipo.

Al seleccionar la opción “Cambiar Puerto” se abrirá la siguiente ventana

donde se mostrará el puerto definido actualmente y un cuadro de texto donde

se ha de escribir el puerto al que se desea cambiar. En el caso de que se

desee cambiar el puerto de conexión, dicho cambio se ha de efectuar tanto en

el PlantSim como en el PlantConnect.



Figura 12.3.2.1 Ventana para el cambio del puerto de comunicaciones.

Una vez establecida la comunicación con el PlantSim, si se desea la

finalización de las conexiones con el mismo se ha seleccionar la opción

“Desconectar planta” del submenú “Planta”. De este modo se logrará el cese

de la comunicación establecida con anterioridad.

12.3.2.2. Menú Conectar con AUTOMATA El submenú “Autómata” del menú “Conectar con” muestra las

posibilidades de conexión con los autómatas.

Figura 12.3.2.2 Submenú “Autómata” del menú “Conectar con”.

Actualmente, los autómatas definidos en PlantConnect para su

interconexión son los de cualquier autómata simulado de la gamma de

Siemens en su producto S7-PLCSIM, los de cualquier autómata de la gamma

de Beckhoff en su producto Twincat o los de cualquier autómata a través de

cualquiera de estos productos actuando como repicador de señal hacia los

mismos.



La conexión con el S7-PLCSIM de Siemens se realizará en el mismo

equipo donde se halla el PlantConnect, debido al funcionamiento del propio

programa de Siemens. La conexión con el mismo se realizará, estando

marcada la selección de “Siemens”, al pulsar la opción “Conectar” del

submenú “Autómata” ó el correspondiente botón de la barra de herramientas.

La conexión con el Twincat de Beckhoff que permite también la

conexión con cualquier autómata de Rockwell, tiene la posibilidad de poder

ejecutarse en un equipo remoto, esto es, en un equipo distinto al que utiliza

el PlantConnect.

Para ello se debe seleccionar “Configuración de la conexión con el

Twincat” que abrirá la siguiente ventana, donde, además de mostrar la

información donde del equipo donde se ejecuta el PlantConnect se muestran

las posibilidades de conexión y los consecuentes cuadros de texto para

definir las características de la conexión remota. Para una mejor compresión

de la misma se ha seleccionado por defecto el tipo de Conexión Local y se

muestra desactivado la conexión con el autómata en el equipo remoto, con el

AMSNetId del equipo local.

Figura 12.3.2.2 Conexión remota con el Twincat.



Una vez seleccionado y configurado el autómata con el que se desea la

comunicación, se procederá a su conexión sin más que pulsar sobre la opción

“Conectar” ó en su equivalente de la barra de herramientas. Para su

desconexión se ha de actuar de modo análogo con la opción “Desconectar

todo”.

12.3.3. Menú de ayuda “?”

En el menú de ayuda se encontrarán las funciones de información de

equipo en que reside el PlantConnect y las opciones “Acerca de”, “Ayuda” y “Siempre encima” existentes también en el PlantSim con iguales

características. “Siempre encima” permite el acceso a otras aplicaciones

mientras el PlantConnect se muestra al frente de la pantalla.

Figura 12.3.3 Menú de ayuda “?”

La opción “Info del Equipo” nos muestra la información del equipo donde

se está ejecutando el PlantConnect mediante la siguiente ventana.

Figura 12.3.3 Información del equipo donde se ejecuta el PlantConnect



12.4. Barra de herramientas

Ya que la función principal de esta aplicación es la de servir de interfaz entre las

instalaciones y el autómata, las funciones más básicas de comunicaciones, aparte de

poder ejecutarse desde el menú, también son accesibles desde la barra de

herramientas para un uso más visual e intuitivo.

Figura 12.4 Barra de herramientas del PlantConnect.

A continuación se muestra una descripción de cada una de las funciones de los

botones de acceso de la barra de herramientas.

12.4.1. Botón : Ejecuta la función conectar con el PlantSim con los

parámetros establecidos por defecto ó definidos por el usuario.

12.4.2. Botón : Realiza la desconexión con el PlantSim.

12.4.3. Botón : Ejecuta la función conectar con el autómata seleccionado

con los parámetros establecidos por defecto ó definidos por el usuario.

12.4.4. Botón : Realiza la desconexión con el autómata.



12.5. Barra de estado

El PlantConnect presenta una barra de estado en la parte inferior. Esta barra de

estado se utiliza para informar al usuario del estado de la conexión del PlantConnect

con el PlantSim y con el autómata.

Figura 12.5 Barra de estado del PlantConnect

Como se observa en la figura la barra de estado se encuentra dividida en dos

zonas. En el recuadro de la izquierda se mostrará el estado de la conexión del

PlantConnect con el PlantSim, mientras que en el recuadro de la derecha se mostrará

el estado de la conexión del PlantConnect con el autómata.

• La imagen informa que el PlantConnect se halla conectado

con el PlantSim.

• La imagen informa que el PlantConnect se encuentra

desconectado del PlantSim.

• La imagen informa que el PlantConnect está conectado con el

autómata.

• La imagen informa que el PlantConnect se encuentra

desconectado del autómata.



13. S7-PLCSIM : EL PRODUCTO DE SIEMENS 13.1. Introducción

El S7-PLCSSIM no pertenece a este paquete de software, sino que es un módulo

independiente que se puede obtener de la empresa Siemens dedicado a la simulación

de los controladores lógicos programables de la serie S7.

Gracias a dicho módulo se podrá editar el programa de PLC en KOP, FUP ó

AWL y así resolver el problema de automatización de las plantas diseñadas. Una

vez editado y puesto en marcha el programa se podrá conocer no solo el estado de

las entradas, salidas y marcas temporizadores o contadores que hay en el programa,

sino que también se tendrá acceso, mientras se ejecuta el programa, al resultado

lógico de cada una de las líneas de código o utilizar símbolos que faciliten la

edición, comprensión y corrección del programa.

13.2. Realización de un proyecto en el S7-PLCSIM

Lo primero que se ha de hacer es abrir el administrador de SIMATIC, tras lo

cual aparecerá una ventana con el título “SIMATIC Manager”. En el menú

“Archivo” se pulsará sobre la opción “Asistente-Nuevo Proyecto”, y aparecerá una

ventana. Esta es una ventana de introducción, por lo que se pulsará “siguiente” y se

continuará con la configuración.

En la siguiente ventana se definirá la CPU del autómata que estamos

configurando. De toda la lista mostrada se seleccionará el que mejor se adapte a

nuestras necesidades. Para este ejemplo se selecciona la 315-2DP y se pulsará el

botón “siguiente”.

En la siguiente ventana se definirán los bloques que se desean insertar para la

programación del autómata. Para ello se marcarán las casillas que hay al lado de

cada uno de los bloques. En este ejemplo se seleccionarán los bloques OB1 y

OB100. También será necesario especificar en qué lenguaje se va a editar el

programa: AWL, KOP, FUP. Tras ello, se pulsará el botón siguiente.

Como último paso se ha de dar un nombre a nuestro proyecto y tras esto se pulsa

en “Finalizar”. Pasados unos segundos de espera se habrá creado el proyecto

abriéndose una ventana en la que aparecerán todos los elementos anteriormente

especificados.

En cualquier momento de la programación se puede añadir un bloque. Para ello

se ha de situar el puntero del ratón sobre “Bloques” y pulsar el botón derecho del

ratón. Se mostrará una lista de opciones en la cual se seleccionar “Insertar nuevo

objeto” y a continuación el tipo de bloque deseado: función, programa,…



Una vez se tenga todos los bloques necesarios, obtenidos en la etapa de diseño

del control de la planta, se hará doble click sobre el primero de ellos. Actuando de

este modo se abrirá una nueva ventana llamada “KOP/FUP/AWL” seguido del

nombre del bloque y del nombre del proyecto. Es aquí donde se deberá escribir el

contenido de dicho bloque.

Una vez escrito, se ha de grabar y cerrar dicha ventana. Se hará lo mismo con el

resto de bloques del proyecto.

De este modo se ha realizado la programación del PLC.

Para abrir el S7-PLCSIM se ha de volver a la ventana principal “SIMATIC

Manager” y en el menú “Herramientas” se pulsa sobre la opción “Simular

módulos”. Tras unos segundos de espera se abrirá una ventana con el simulador del

PLC diseñado.

En la parte izquierda de dicha ventana se podrá encontrar unas casillas en las que

se determinará el estado del PLC: RUN, RUN-P O STOP.

Si se desea la visualización de los valores lógicos de las entradas, salidas,

marcas, temporizadores o contadores utilizados en la automatización se ha de ir al

menú “Insertar” y seleccionar el tipo deseado. Por ejemplo, se podrían insertar el

EB0, EB1, AB4, y el AB5 puesto que son los que se utilizarán en los proyectos que

hemos creado. En cada una de las pequeñas ventanas de estos bytes aparecerá una

casilla correspondiente a cada bit y nos indicará si está o no activado.

Para finalizar, se ha de cargar el proyecto en el PLC, para ello se acude otra vez

al “SIMATIC Manager” y seleccionar “Sistema de destino”. En dicha columna se

elige la opción “Cargar” y tras unos segundos de espera y unas cuantas preguntas de

seguridad el PLC ya puede realizar el control diseñado.

En este proceso de carga se ha de tener especial cuidado en no caer en dos

errores muy comunes. El primero de ellos se debe a que no se puede cargar el

proyecto si el PLC está en el modo “Run”. Cuando se quiera realizar este proceso se

ha de estar en modo “Stop”. El segundo error común se basa en que no se puede

tener seleccionado ninguno de los bloques al cargar el proyecto, ya que en este caso

solo se cargaría dicho bloque y no el proyecto completo

Con el programa cargado en el autómata y puesto en el estado RUN, si se

conecta al PlantConnect se observará lo siguiente. Si se activa la casilla 4, por

ejemplo, de AB4 se verá que se activa A4.4 en la columna de Salidas del

PlantConnect, verificándose la comunicación entre ambos elementos. De igual

modo se observará que si hay una planta conectada al PlantConnect y se activa

alguna señal de entrada en la Planta, esta activará su correspondiente en el

PlantConnect y consecuentemente también en el PLC, mostrándose activada la

casilla correspondiente a dicha entrada en el PLC-SIM.



14. TwinCAT PLC: EL PRODUCTO DE BECKHOFF 14.1. Introducción

El TwinCAT PLC no pertenece a este paquete de software, sino que es un PLC

en tiempo real con un sistema multi-PLC que se puede obtener de la empresa

BeckHoff dedicado a la los controladores lógicos programables.

Gracias a este PLC se resolverá el problema de automatización de las plantas

diseñadas. Una vez editado y puesto en marcha el programa se podrá conocer no

solo el estado de las entradas, salidas y marcas temporizadores o contadores que hay

en el programa, sino que también se tendrá acceso, mientras se ejecuta el programa,

al resultado lógico de cada una de las líneas de código o utilizar símbolos que

faciliten la edición, comprensión y corrección del programa, así como la

representación de dichas señales e información on-line de los productos que

componen el equipo.

14.2. Realización de un proyecto en el TwinCAT PLC

Al principio se trabajará con la aplicación “PLC Control” para la realización del

programa del PLC.

Nada mas ejecutar el PLC-Control se abrirá una ventana donde nos mostrará la

posibilidad de crear el “Main”, equivalente al OB1 en la versión de Siemens, que

será el programa principal que ejecutará el PLC. En esta ventana se deberá definir

tanto el nombre de dicho programa principal como el tipo de bloque, como el

lenguaje en el que se trabajará. En nuestro ejemplo se definirá el tipo “Program” y el

tipo de lenguaje “IL”. Se recomienda el uso de este bloque para la realización de

llamadas a otros bloques.

Para la inserción de nuevos bloques se ha de situar el puntero del ratón, en el

explorador del proyecto, en el bloque “Main” y pulsar el botón derecho. Se abrirá

una lista de opciones de la que se seleccionará “Add Object”. Al realizar dicha

acción se abrirá una ventana similar a la del “Main” donde se definirán las

características del nuevo bloque a insertar.

Cabe destacar que el TwinCAT permite los lenguajes según la norma IEC61131-

3: IL, LD, FBD, SFC, ST Y CFC.

Para un uso mucho más fácil y cómodo se procederá a declarar las variables de

entradas/salida en nuestro programa de la siguiente forma asignando a la variable

que se desee su correspondiente entrada ó salida, aunque se puede trabajar

apuntando directamente a la entrada ó salida deseada.

Una vez creados los bloques y realizada su programación en el lenguaje definido

se procederá a su compilación para el análisis de errores. Para ello se seleccionará la



opción “Rebuild all” del menú “Proyect”. En el caso de existir algún error aparece

una ventana en la parte inferior de la aplicación mostrando el error junto a las

características del mismo, para facilitar su depuración.

Una vez compilado y sin ningún error existente el siguiente paso será la carga

del programa en el PLC, para ello se procederá del siguiente modo. Se pulsará sobre

“Login” del menú “Online” y tras un mensaje de seguridad se habrá cargado el

programa en el PLC. Solo falta cambiar el modo de ejecución del PLC al estado de

“Run” para la ejecución del mismo.

En cualquier momento se puede forzar el valor las variables sin más que pulsar

sobre ella manteniendo presionada la tecla Ctrl. Con esto se logra la selección de la

modificación del valor, pero para forzar la variable seleccionada a dicho valor se ha

de pulsar F7. Una vez forzada la variable permanece con este valor hasta que se el

usuario desee forzarla a otro valor ó permitir que varíe según el programa,

seleccionando dicha opción del mismo modo. Esto es, pulsando sobre ella con la

tecla Ctrl presionada y admitiendo el cambio con F7.

Desde el “System Manager” del TwinCAT se puede revisar el programa, pero

primero se ha de agregar al proyecto pulsando sobre la “PLC-Configuración” y

seleccionando la opción “Agregar a proyecto IEC…”.



15. SOLUCIONES AL CONTROL DE PLANTAS 15.1. Generación sistemática de programas de autómata 15.1.1. Redes de Petri

El método que aquí se propone para llevar a cabo las distintas soluciones al

control de las diversas plantas se basa en la realización de un estudio de sistemas

lógicos secuenciales desde el punto de vista funcional, es decir, se basa en las

Redes de Petri como modelos de descripción de los sistemas.

Una Red de Petri (RdP) es una herramienta matemática (con representación

gráfica asociada) que permite modelar el comportamiento de sistemas de

muchos tipos, estando especialmente indicada para la descripción de sistemas

lógicos secuenciales y concurrentes.

Una Red de Petri consiste en un grafo orientado, con dos clases de nudos

(Lugares y Transiciones) unidos alternativamente por Arcos.

Los Lugares se representan gráficamente con círculos, las transiciones con

segmentos. Los arcos son orientados y unen Lugares con Transiciones o

viceversa, pero nunca unen dos lugares o dos Transiciones.

Las Redes de Petri permiten modelar y analizar el subsistema de control de

sistemas discretos con evoluciones concurrentes. Para emplearlas en el

modelado de una aplicación hay que dotarlas de interpretación, es decir, asociar

su significado físico a las condiciones de evolución de la red y definir las

acciones generadas por dicha evolución.

Un lugar puede contener un número de Marcas positivo o nulo (cada Marca

se representa gráficamente por un punto en el Lugar). El conjunto de Marcas

asociado, en un instante dado, a los lugares, constituye un marcado de la Red de

Petri. La dinámica de comportamiento se representa mediante la evolución del

marcado de la RdP.



15.1.2. Realización programada

Una vez estudiada cada planta y teniendo claro como ha de ser el control a

realizar, diseñamos la RdP que más se adecue a dicho control. Se ha de tener en

cuenta que dicho modelado del sistema a de cumplir las reglas referentes a las

Redes de Petri, tanto estructurales como las referentes a las reglas de evolución

del marcado.

El método descrito a continuación está inicialmente indicado para Redes de

Petri binarias, pero es fácilmente extensible a otros tipos de redes. La generación

del código tendrá tres fases distintas:

• Activación del marcado inicial

• Análisis de las transiciones

♦ Comprobación de las condiciones de disparo

♦ Disparo de las transiciones

• Gestión de las salidas

Se utilizará un bit de la memoria (“marcas”) del autómata por cada lugar de

la Red de Petri, para representar su marcado. Se utiliza un bit de la memoria del

autómata por cada transición de la RdP, para evaluar su posible disparo. La

prioridad con la cual se disparan las transiciones que tienen un lugar de entrada

en común, viene determinada por el orden de codificación de las mismas en el

programa.



15.2. Control de la puerta de un garaje

La idea básica para la automatización de esta instalación es, que una vez escrito

y cargado el programa de autómata, estando este a Run, cuando pulsemos la Llave

de apertura manual o el Mando a distancia se abrirá la puerta hasta el extremo

superior. Una vez ahí se disparará una temporización, de por ejemplo diez segundos.

Transcurrida esta comenzará a bajar la puerta del garaje hasta cerrarse

completamente. Si durante el cierre se interrumpe el rayo de la célula fotoeléctrica

la puerta volverá a subir, iniciándose de nuevo el proceso.

La luz roja del semáforo estará activada durante la apertura y cierre de la puerta.

Y la luz verde permanecerá encendida durante el tiempo que dure la temporización.

El diseño sobre el papel del control de esta planta nos dará como resultado la

siguiente RdP:

Figura 15.2 Red de Petri de la Planta nº 1.



15.2.1. Asignación de Entradas, Salidas y Marcas

Se asignará a cada uno de los lugares y transiciones una marca. Del mismo

modo, se asociará a cada sensor una entrada y a cada actuador una salida (en este

caso lo se hará teniendo en cuenta las entradas y salidas de autómata que les

corresponderían en la opción Conexiones por defecto correspondiente a cada

planta).

Ahora la RdP tendrá el siguiente aspecto:

Figura 15.2.1 Red de Petri de la Planta nº 1 con sus entradas y salidas.



15.2.2. Activación del marcado inicial

Una vez definidas las entradas, salidas y marcas se ha de establecer cual será

el marcado inicial de la Red de Petri, es decir, cuales de los lugares tendrán su

correspondiente marca activada al iniciarse el funcionamiento del control.

La activación del marcado inicial se realiza típicamente en el arranque del

sistema, que en los autómatas Simatic S7 se corresponde con el módulo OB100.

De modo que nos quedará del siguiente modo:

OB100

U M 100.0

ON M 100.0

S M 0.0

R M 0.1

R M 0.2

R M 0.3

R M 0.4

BE

15.2.3. Comprobación de las condiciones de disparo

En esta fase evaluaremos para cada transición, si se dan las condiciones de

disparo:

FC1

U M 0.0

U(

O E 0.0

O E 0.4

)

= M 1.0

U M 0.1

U E 0.2

= M 1.1

U M 0.2

UN T 0

= M 1.2

U M 0.3

U(



O E 0.3

O E 0.0

O E 0.4

)

= M 1.3

U M 0.3

U E 0.1

= M 1.4

BE

15.2.4. Disparo de las transiciones

En esta fase se comprueba nuevamente el marcado para evitar conflictos,

además, las acciones impulsionales se programan en esta fase.

FC2

U M 0.0

U M 1.0

R M 0.0

S M 0.1

U M 0.1

U M 1.1

R M 0.1

S M 0.2

L S5T#6S

SV T 0

U M 0.2

U M 1.2

R M 0.2

S M 0.3

U M 0.3

U M 1.3

R M 0.3

S M 0.1

U M 0.3

U M 1.4

R M 0.3

S M 0.0

BE



15.2.5. Gestión de salidas

La programación de este bloque se orienta a las salidas. Si algún lugar

marcado la incluye (y la condición asociada se verifica), se activa. En caso

contrario, no se activa.

FC3

U M 0.3

= A 4.0

U M 0.1

= A 4.1

U M 0.2

= A 4.2

U M 0.1

O(

U M 0.3

)

= A 4.3

BE

15.2.6. Ejecución del programa

Para que se ejecuten de forma efectiva las fases anteriores en el autómata

Simatic S7, es preciso llamarlas cíclicamente desde el módulo de programa

principal (OB1). El módulo de inicialización OB100 es ejecutado de forma

automática por el sistema operativo del Simatic S7 en cada arranque.

OB1

CALL FC1

CALL FC2

CALL FC3

BE



15.3. Control del nivel de un deposito

Un posible ejercicio de automatización con esta planta consistiría en tratar de

mantener el nivel de líquido del depósito entre el Nivel Alto y el Nivel Bajo. Si por

alguna razón se saliera de estas cotas se activaría la correspondiente alarma de

desbordamiento. Si además, se sale de los límites marcados por Nivel máximo y

Nivel mínimo se activará la señal acústica de la Sirena. Esta solo se apagaría si al

volver al estar el líquido entre el Nivel Alto y el Nivel Bajo pulsamos el botón de

Rearme.

La Red de Petri diseñada en respuesta a llevar a cabo este control será:

Figura 8.3: Red de Petri de la Planta n.2

Teniendo en cuenta la metodología aplicada para generar a partir de Redes de

Petri programas de autómata, el listado del programa obtenido será el siguiente:

OB100

U M 100.0

ON M 100.0

S M 0.0

R M 0.1



R M 0.2

R M 0.3

R M 0.4

R M 0.5

R M 0.6

BE

FC1

U M 0.0

U E 0.0

= M 1.0

U M 0.0

UN E 0.0

U E 0.1

U E 0.4

= M 1.2

U M 0.0

UN E 0.1

U E 0.2

U E 0.4

= M 1.4

U M 0.0

UN E 0.2

U E 0.3

U E 0.4

= M 1.6

U M 0.0

UN E 0.3

U E 0.4

= M 2.0

U M 0.1

U E 0.4

= M 1.1

U M 0.2

U E 0.4

= M 1.3

U M 0.3

U E 0.4

= M 1.5



U M 0.4

U E 0.4

= M 1.7

U M 0.5

U E 0.4

= M 2.1

U M 0.0

U E 0.5

= M 2.2

U M 0.6

UN E 0.5

= M 2.3

BE

FC2

U M 0.0

U M 1.0

R M 0.0

S M 0.1

U M 0.0

U M 1.2

R M 0.0

S M 0.2

U M 0.0

U M 1.4

R M 0.0

S M 0.3

U M 0.0

U M 1.6

R M 0.0

S M 0.4

U M 0.0

U M 2.0

R M 0.0

S M 0.5

U M 0.1

U M 1.1



R M 0.1

S M 0.0

U M 0.2

U M 1.3

R M 0.2

S M 0.0

U M 0.3

U M 1.5

R M 0.3

S M 0.0

U M 0.4

U M 1.7

R M 0.4

S M 0.0

U M 0.5

U M 2.1

R M 0.5

S M 0.0

U M 0.0

U M 2.2

R M 0.0

S M 0.6

U M 0.6

U M 2.3

R M 0.6

S M 0.0

BE

FC3

U(

O M 0.4

O M 0.5

)

S A 4.0

U(

O M 0.1

O M 0.2

)

R A 4.0



U(

O M 0.1

O M 0.2

)

S A 4.1

U(

O M 0.4

O M 0.5

)

S A 4.2

U(

O M 0.1

O M 0.5

)

UN E 0.5

S A 4.3

U M 0.3

R A 4.2

R A 4.1

U E 0.5

R A 4.3

BE

OB1

CALL FC 1

CALL FC 2

CALL FC 3

BE



15.4. Automatización de un ascensor

El control que se propone para esta planta tendrá como finalidad responder a los

eventos tales como ir a un piso en el cual se ha pulsado el botón de llamada, llevar a

un usuario hasta el piso que desee y controlar las luces existentes en los distintos

botones.

De este modo, la Red de Petri resultante será:

Figura 15.4: Red de Petri General de la planta n.3

Figura 15.4: SubRed de Petri 1 de la planta n.3



OB100

U M 100.0

ON M 100.0

S M 0.0

R M 0.1

R M 0.2

R M 0.3

R M 0.4

R M 0.5

R M 0.6

R M 0.7

R M 1.0

R M 1.1

R M 1.2

R M 1.3

R M 1.4

R M 1.5

R M 1.6

R M 1.7

R M 2.0

R M 2.1

R M 2.2

R M 2.3

R M 2.4

R M 2.5

R M 2.6

R M 2.7

R M 3.0

R M 3.1

R M 3.2

R M 3.3

R M 3.4

R M 3.5

R M 3.6

R M 3.7

R M 4.0

R M 4.1

R M 4.2

R M 4.3

BE



FC1

U M 0.0

UN E 1.5

U E 1.6

UN A 4.0

UN A 4.1

UN A 4.2

UN A 4.3

U E 0.0

= M 5.0

U M 0.1

U E 1.7

= M 5.1

U M 0.2

U E 1.1

= M 5.2

U M 0.3

U E 1.6

= M 5.3

U M 0.0

UN E 1.5

U E 1.6

UN A 4.0

UN A 4.1

UN A 4.2

UN A 4.3

U E 0.1

= M 5.4

U M 0.4

U E 1.7

= M 5.5

U M 0.5

U E 1.1

= M 5.6

U M 4.1

U E 1.2

= M 5.7

U M 0.6

U E 1.6



= M 6.0

U M 0.5

UN E 1.1

= M 6.1

U M 4.2

U E 1.2

= M 6.2

U M 4.3

U E 1.6

= M 6.3

U M 0.0

UN E 1.5

U E 1.6

UN A 4.0

UN A 4.1

UN A 4.2

UN A 4.3

U E 0.2

= M 6.4

U M 0.7

U E 1.7

= M 6.5

U M 1.0

U(

O E 1.1

O E 1.2

)

= M 6.6

U M 1.1

U E 1.3

= M 6.7

U M 1.2

U E 1.6

= M 7.0

U M 1.0

U(

O E 1.4

O E 1.3

)



= M 7.1

U M 1.3

U E 1.3

= M 7.2

U M 1.4

U E 1.6

= M 7.3

U M 0.0

UN E 1.5

U E 1.6

UN A 4.0

UN A 4.1

UN A 4.2

UN A 4.3

U E 0.3

= M 7.4

U M 1.5

U E 1.7

= M 7.5

U M 1.6

U E 1.4

= M 7.6

U M 1.7

U E 1.6

= M 7.7

U M 0.0

UN E 1.5

U E 1.6

UN A 4.0

UN A 4.1

UN A 4.2

UN A 4.3

U E 0.7

= M 8.0

U M 2.0

U E 1.7

= M 8.1

U M 2.1

U E 1.4



= M 8.2

U M 2.2

U E 1.6

= M 8.3

U M 2.3

U E 1.5

= M 8.4

U M 0.0

UN E 1.5

U E 1.6

UN A 4.0

UN A 4.1

UN A 4.2

UN A 4.3

U E 0.6

= M 8.5

U M 2.4

U E 1.7

U E 1.4

= M 8.6

U M 2.5

U E 1.3

= M 8.7

U M 2.7

U E 1.6

= M 9.0

U M 3.0

U E 1.5

= M 9.1

U M 2.4

U E 1.7

UN E 1.4

= M 9.2

U M 2.6

U E 1.3

= M 9.3

U M 0.0

UN E 1.5



U E 1.6

UN A 4.0

UN A 4.1

UN A 4.2

UN A 4.3

U E 0.5

= M 9.4

U M 3.1

U E 1.7

U E 1.1

= M 9.5

U M 3.2

U E 1.2

= M 9.6

U M 3.3

U E 1.6

= M 9.7

U M 3.4

U E 1.5

= M 10.0

U M 3.1

U E 1.7

UN E 1.1

= M 10.1

U M 4.4

U E 1.2

= M 10.2

U M 4.5

U E 1.6

= M 10.3

U M 0.0

UN E 1.5

U E 1.6

UN A 4.0

UN A 4.1

UN A 4.2

UN A 4.3

U E 0.4

= M 10.4



U M 3.5

U E 1.7

= M 10.5

U M 3.6

U E 1.1

= M 10.6

U M 3.7

U E 1.6

= M 10.7

U M 4.0

U E 1.5

= M 11.0

BE



FC2

U M 0.0

U M 5.0

R M 0.0

S M 0.1

U M 0.1

U M 5.1

R M 0.1

S M 0.2

U M 0.2

U M 5.2

R M 0.2

S M 0.3

U M 0.3

U M 5.3

R M 0.3

S M 0.0

U M 0.0

U M 5.4

R M 0.0

S M 0.4

U M 0.4

U M 5.5

R M 0.4

S M 0.5

U M 0.5

U M 5.6

R M 0.5

S M 4.1

U M 4.1

U M 5.7

R M 4.1

S M 0.6

U M 0.6

U M 6.0

R M 0.6

S M 0.0

U M 0.5



U M 6.1

R M 0.5

S M 4.2

U M 4.2

U M 6.2

R M 4.2

S M 4.3

U M 4.3

U M 6.3

R M 4.3

S M 0.0

U M 0.0

U M 6.4

R M 0.0

S M 0.7

U M 0.7

U M 6.5

R M 0.7

S M 1.0

U M 1.0

U M 6.6

R M 1.0

S M 1.1

U M 1.1

U M 6.7

R M 1.1

S M 1.2

U M 1.2

U M 7.0

R M 1.2

S M 0.0

U M 1.0

U M 7.1

R M 1.0

S M 1.3

U M 1.3

U M 7.2

R M 1.3

S M 1.4



U M 1.4

U M 7.3

R M 1.4

S M 0.0

U M 0.0

U M 7.4

R M 0.0

S M 1.5

U M 1.5

U M 7.5

R M 1.5

S M 1.6

U M 1.6

U M 7.6

R M 1.6

S M 1.7

U M 1.7

U M 7.7

R M 1.7

S M 0.0

U M 0.0

U M 8.0

R M 0.0

S M 2.0

U M 2.0

U M 8.1

R M 2.0

S M 2.1

U M 2.1

U M 8.2

R M 2.1

S M 2.2

U M 2.2

U M 8.3

R M 2.2

S M 2.3

U M 2.3

U M 8.4



R M 2.3

S M 0.0

U M 0.0

U M 8.5

R M 0.0

S M 2.4

U M 2.4

U M 8.6

R M 2.4

S M 2.5

U M 2.5

U M 8.7

R M 2.5

S M 2.7

U M 2.7

U M 9.0

R M 2.7

S M 3.0

U M 3.0

U M 9.1

R M 3.0

S M 0.0

U M 2.4

U M 9.2

R M 2.4

S M 2.6

U M 2.6

U M 9.3

R M 2.6

S M 2.7

U M 0.0

U M 9.4

R M 0.0

S M 3.1

U M 3.1

U M 9.5

R M 3.1

S M 3.2



U M 3.2

U M 9.6

R M 3.2

S M 3.3

U M 3.3

U M 9.7

R M 3.3

S M 3.4

U M 3.4

U M 10.0

R M 3.4

S M 0.0

U M 3.1

U M 10.1

R M 3.1

S M 4.4

U M 4.4

U M 10.2

R M 4.4

S M 4.5

U M 4.5

U M 10.3

R M 4.5

S M 3.4

U M 0.0

U M 10.4

R M 0.0

S M 3.5

U M 3.5

U M 10.5

R M 3.5

S M 3.6

U M 3.6

U M 10.6

R M 3.6

S M 3.7

U M 3.7

U M 10.7

R M 3.7



S M 4.0

U M 4.0

U M 11.0

R M 4.0

S M 0.0

BE



FC3 U(

O M 0.2

O M 4.2

O M 1.3

O M 2.5

O M 4.4

O M 3.6

)

= A 5.0

U(

O M 4.1

O M 1.1

O M 1.6

O M 2.1

O M 2.6

O M 3.2

)

= A 5.1

U(

O M 0.3

O M 0.6

O M 4.3

O M 1.2

O M 1.4

O M 1.7

O M 2.2

O M 2.7

O M 3.3

O M 3.7

O M 4.5

)

= A 5.2

U(

O M 0.1

O M 0.4

O M 0.7

O M 1.5

O M 2.0

O M 2.4

O M 3.1

O M 3.5

)

= A 5.3

BE



En esta solución se ha incluido una función más, la FC4, en la que se

gestiona el encendido y apagado de las luces controladas por el autómata, así

como el evento “Ascensor ocupado”.

FC4

U E 1.1

S A 4.4

R A 4.5

R A 4.6

R A 4.7

U E 1.2

S A 4.5

R A 4.4

R A 4.6

R A 4.7

U E 1.3

S A 4.6

R A 4.4

R A 4.5

R A 4.7

U E 1.4

S A 4.7

R A 4.4

R A 4.5

R A 4.6

U(

O A 5.0

O A 5.1

O A 5.2

O A 5.3

)

= A 4.0

= A 4.1

= A 4.2

= A 4.3

OB1

CALL FC1

CALL FC2

CALL FC3

CALL FC4

BE



15.5. Automatización de un manipulador industrial

Observando las posibilidades de esta planta, uno de los controles posibles puede

ser el ir cogiendo piezas de un determinado color, o en una secuencia determinada e

irlas depositando en la zona de vaciado. Por ejemplo, se atrapa una roja y la

depositamos en la zona de vaciado, después una azul y luego una amarilla,

volviéndose a iniciar otra vez la secuencia de un modo cíclico.

De este modo, la Red de Petri resultante será:

Figura 15.5 Red de Petri 1 de la planta n.5



Figura 15.5 Red de Petri 2 de la planta n.5



OB100

U M 100.0

ON M 100.0

S M 0.0

S M 4.0

R M 0.1

R M 0.2

R M 0.3

R M 0.4

R M 0.5

R M 0.6

R M 0.7

R M 1.0

R M 1.1

R M 1.2

R M 1.3

R M 1.4

R M 1.5

R M 1.6

BE

En este ejercicio hemos introducido unas marcas auxiliares: M4.0, M5.0 y M6.0

las cuales nos darán la secuencia deseada de piezas retiradas.

FC1

U M 0.0

U E 0.5

= M 2.0

U M 0.1

U E 0.4

U E 1.2

= M 2.1

U M 0.1

U E 1.3

= M 2.3

U M 0.2

U E 0.0

= M 2.2

U M 0.3

U E 1.4

= M 2.4



U M 0.4

UN E 0.4

U E 1.5

U M 4.0

= M 2.5

U M 0.4

UN E 0.4

U E 1.6

U M 5.0

= M 2.6

U M 0.4

UN E 0.4

U E 1.7

U M 6.0

= M 2.7

U M 0.5

U E 0.0

= M 3.0

U M 0.6

U E 0.0

= M 3.1

U M 0.7

U E 0.0

= M 3.2

U M 1.0

U E 0.4

= M 3.3

U M 1.1

U E 0.1

= M 3.4

U M 1.2

U E 1.4

= M 3.5

U M 1.3

U E 1.3

= M 3.6

U M 1.4



U E 1.2

= M 3.7

U M 1.5

U E 0.0

= M 4.1

U M 1.6

UN E 0.4

= M 4.2

U M 1.7

U E 0.1

= M 4.3

BE



FC2

U M 0.0

U M 2.0

R M 0.0

S M 0.1

U M 0.1

U M 2.1

R M 0.1

S M 0.2

U M 0.1

U M 2.3

R M 0.1

S M 0.3

U M 0.2

U M 2.2

R M 0.2

S M 1.6

U M 0.3

U M 2.4

R M 0.3

S M 0.4

U M 0.4

U M 2.5

R M 0.4

S M 0.5

U M 0.4

U M 2.6

R M 0.4

S M 0.6

U M 0.4

U M 2.7

R M 0.4

S M 0.7

U M 0.5

U M 3.0

R M 0.5

S M 1.0

U M 0.6



U M 3.1

R M 0.6

S M 1.0

U M 0.7

U M 3.2

R M 0.7

S M 1.0

U M 1.0

U M 3.3

R M 1.0

S M 1.1

U M 1.1

U M 3.4

R M 1.1

S M 1.2

U M 1.2

U M 3.5

R M 1.2

S M 1.3

U M 1.3

U M 3.6

R M 1.3

S M 1.4

U M 1.4

U M 3.7

R M 1.4

S M 1.5

U M 1.5

U M 4.1

R M 1.5

S M 1.6

U M 1.6

U M 4.2

R M 1.6

S M 1.7

U M 1.7

U M 4.3

R M 1.7

S M 0.1



BE

FC3

U M 0.1

O M 0.3

O M 0.4

= A 4.0

U M 1.2

O M 1.3

O M 1.4

= A 4.1

U M 0.3

O M 1.3

= A 4.2

U M 1.1

O M 1.7

= A 4.3

U M 0.2

O M 0.5

O M 0.6

O M 0.7

O M 1.5

= A 4.4

U M 1.6

= A 4.5

U M 1.0

= A 4.6

U M 0.5

S M 5.0

R M 4.0

U M 0.6

S M 6.0

R M 5.0

U M 0.7

S M 4.0

R M 6.0



BE

FC4

U E 0.7

= A 4.7

U E 1.0

= A 5.0

BE

OB1

CALL FC1

CALL FC2

CALL FC3

CALL FC4

BE



15.6. Automatización de un ascensor industrial

El funcionamiento de esta planta es muy simple, por lo que también lo será su

programación y control por PLC. Cada vez que el ascensor, sin ningún carrito en él,

esté alineado con el tramo de entrada, activamos la balancela de entrada. Una vez el

sensor de presencia del ascensor detecte el carrito subimos el ascensor hasta

alinearlo con el carril de salida y la activación del detector situado en dicho tramo

nos indicará que el carrito ya ha abandonado el ascensor, iniciándose de nuevo el

proceso.

Figura 15.6 Red de Petri de la planta n.6



OB100

U M 100.0

ON M 100.0

S M 0.0

S A 4.3

R M 0.1

R M 0.2

R M 0.3

R M 0.4

R M 0.5

R M 0.6

BE

FC1

U M 0.0

U E 0.6

= M 1.0

U M 0.1

U E 1.0

= M 1.1

U M 0.2

U E 0.3

= M 1.2

U M 0.3

U E 0.2

U E 0.3

= M 1.3

U M 0.4

U E 0.7

= M 1.4

U M 0.5

U E 0.4

= M 1.5

U M 0.6

U E 0.4

U E 0.5

= M 1.6

BE



FC2

U M 0.0

U M 1.0

R M 0.0

S M 0.1

U M 0.1

U M 1.1

R M 0.1

S M 0.2

U M 0.2

U M 1.2

R M 0.2

S M 0.3

U M 0.3

U M 1.3

R M 0.3

S M 0.4

U M 0.4

U M 1.4

R M 0.4

S M 0.5

U M 0.5

U M 1.5

R M 0.5

S M 0.6

U M 0.6

U M 1.6

R M 0.6

S M 0.0

BE



FC3

U(

O M 0.2

O M 0.3

)

= A 4.0

U(

O M 0.2

O M 0.5

)

= A 4.2

U(

O M 0.6

O M 0.5

)

= A 4.1

U M 0.1

= A 4.4

U M 0.4

= A 4.5

BE

FC4

U(

O E 1.2

O E 0.0

O E 0.1

)

S A 5.2

U E 1.3

UN E 1.2

UN E 0.0

UN E 0.1

R A 5.2

U E 1.4

UN E 1.1

= A 5.0

U E 1.5



UN E 1.1

= A 5.1

U A 5.2

= A 4.7

U A 5.2

= A 4.6

BE

OB1

CALL FC1

CALL FC2

CALL FC3

CALL FC4

BE



16. RESULTADOS Y CONCLUSIONES 16.1. Resultados

En este proyecto se han planteado las herramientas necesarias para contemplar la

simulación de varios sistemas automáticos y, además se han definido los

mecanismos y formatos adecuados para que sea posible el intercambio de la

información entre los distintos módulos y componentes de cada uno de los sistemas.

Se ha especificado y desarrollado un método de simulación y manipulación de

instalaciones industriales que permite su manejo y control en tiempo real con las

ventajas argumentadas en el apartado 2.2 (razón del proyecto).

Se ha especificado y desarrollado una interfaz de comunicaciones con diversos

modos de funcionamiento en la que además se puede realizar un seguimiento de las

señales y su posterior representación.

Se ha especificado y desarrollado mecanismos y herramientas para el

aprendizaje en el manejo de PLC’s que permiten una mayor implicación e

interacción con el control a realizar en cada sistema, principalmente en los procesos

de diseño, funcionamiento y rediseño del control

16.2. Conclusiones

Finalmente, como conclusiones de este proyecto se pueden enumerar los

siguientes puntos:

• En sistemas industriales actuales conocer el manejo de los autómatas

tiene una importancia fundamental. Disponer de métodos que nos

acerquen al manejo de estos sistemas y de sus elementos aparece como

objetivo prioritario a la hora de mejorar la formación. Por ello, es

importante disponer de un sistema de aprendizaje que incluya la

posibilidad de rediseñar y hacer nuevos planteamientos y modificaciones

que mejoren el control.

• La posibilidad de interconexión con los autómatas de PC no solo permite

una mayor portabilidad del material de aprendizaje sino que posibilita el

aprendizaje con un número de electos mínimos.

• La adaptación del proyecto en dos módulos claramente diferenciados,

PlantSim y PlantConnect, permite su adaptación a una futura evolución

de nuevos autómatas y simuladores de los mismos.

• La representación gráfica de las señales en el PlantConnect posibilita el

posterior análisis de las mismas con el consecuente perfeccionamiento y

depuración de errores.



17. LÍNEAS FUTURAS

El objetivo del presente proyecto, que ha sido alcanzado, era desarrollar un sistema

de simulación de plantas e instalaciones industriales discretas con objeto de conseguir

una mejor asimilación de los conceptos que rodean a la programación de PLC’s por

parte de aquellos que se inician en el mundo de la automatización.

Por otro lado, la elaboración de este proyecto permite observar cuales podrían ser las

líneas futuras que deberían seguir la simulación de plantas industriales controladas por

PLC’s:

• Para poder tomar las decisiones más acertadas referentes a la mejora de la

simulación es necesario conocer fielmente cuáles son las últimas

tecnologías aplicadas al control de sistemas, así como las nuevas

metodologías aplicadas. Por ello, es necesario prever el diseño de plantas de

mayor complejidad y que posean un tráfico mayor de señales.

• Para ampliar los conocimientos obtenidos con este paquete de software se

debería ampliar el entorno de simulación a procesos industriales que posean

dispositivos analógicos.

• Si bien este proyecto se ha centrado en la aplicación de la simulación a

plantas de carácter industrial, una línea futura puede plantear su aplicación

en otros sistemas automáticos como son las instalaciones domóticas.

• Al haber sido realizado este proyecto con tecnología .Net y al encontrarnos

en la era de las comunicaciones se hace necesario llevar a cabo una página

Web en la que ubicar este proyecto y poder ser utilizado por todo aquel que

tenga acceso a la misma.



18. PRESUPUESTO

Este proyecto ha sido realizado en la E.TS.I.I de la Universidad de Vigo para el

desarrollo de un nuevo producto educacional. Para evaluar la inversión se han tenido en

cuenta los siguientes apartados

• Salarios. Teniendo en cuenta el salario de un ingeniero industrial que diseñe

el programa y aportase los conocimientos necesarios sobre automatización

de plantas e instalaciones industriales, programación estructurada en entorno

Windows y en la instalación y redistribución del programa.

• Material utilizado

• Tiempo de pruebas y depuración

El efectivo empleado para el desarrollo del proyecto es el especificado en la siguiente

tabla:

Desarrollo Tiempo

Recopilación de información 4 semanas

Retoque fotográfico Planta nº 1 1 semana

Diseño y programación Planta nº 1 4 semanas

Retoque fotográfico Planta nº 2 1 semana


Retoque fotográfico Planta nº 3 2 semanas








Soluciones a la automatización 1 semana

Escribir memoria 2 semanas

Pruebas y depuración 5 semanas

Total 62 semanas

Considerando jornadas laborales de 40 horas semanales y el coste de un ingeniero por

hora como 18 euros/hora, resulta:

Coste Total del ingeniero = 44640 euros



Material utilizado Coste Visual Studio .Net 2123 euros

Ordenador de sobremesa con pantalla 968 euros

Cámara digital 120 euros

CD’s y DVD’s 40 euros

Papel A4 y bolígrafos 12 euros

Cartucho impresora 50 euros

Total 3313 euros

Cabe destacar que si la empresa, en este caso ya posee alguno de estos materiales

sería necesario modificar el coste del mismo por el de su uso.

Inversión Total Coste

Salarios 44640 euros

Material 3313 euros

Total 47953 euros

El valor total de la inversión realizada para el completo desarrollo del proyecto

asciende a la cantidad de cuarenta y siete mil novecientos cincuenta y tres euros

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