AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS NEUMÁTICOS DISCRETOS MÁQUINA PERFILADORA DE MATERIALES PLANOS DISEÑO CON MÉTODO GRAFCET DANIEL ARTURO AGUILAR ERAZO Implementación de lógica programada por medio del método GRAFCET en relé programable ZELIO de TÉLE MECANIQUE, para el control de un proceso neumático. INTRODUCCIÓN Dentro del campo teórico, presente en la automatización de procesos neumáticos discretos, se han visto diferentes temáticas básicas las cuales brindan las herramientas necesarias para la implementación de procesos neumáticos entre las que podemos mencionar: los fundamentos básicos de neumática, desarrollo de instalaciones de tuberías para transmisión de aire de instrumentos para procesos neumáticos, tipos de tuberías, problemas comunes con instalaciones de tuberías como pérdidas, condensación de aire, oxidación de elementos, control de presiones; mandos lógicos neumáticos, compuertas neumáticas, formas de cableado, electro neumática, etc. Ahora, para el desarrollo del control neumático se contó, en primera instancia, con el manejo de las compuertas lógicas, que le brindaban inteligencia y capacidad al proceso, para el desarrollo de tareas simples que se podrían ver dentro de un proceso de manufactura industrial. Entre los problemas vistos a la hora de la implementación de ese tipo de soluciones, se encuentra: la cantidad de cableado desde el distribuidor de aire a todos los componentes del circuito neumático, las fugas de aire por la saturación de mangueras e implementos neumáticos en el desarrollo del proceso, el alto gasto de aire de instrumentos para el desarrollo de la lógica de control neumática y del manejo del proceso como tal y la comprensión de toda una lógica cableada que, dependiendo de la complejidad en los requerimientos del proceso y la necesidad de entradas y salidas en el sistema, puede llegar a ser inentendible y de difícil implementación. Ante procesos neumáticos en donde ya se necesita el control de muchas variables de entrada y de salida, y funcionamientos en donde el manejo de compuertas para su desarrollo e implementación presentaría una complejidad demasiado alta, surge la lógica programada y los dispositivos lógicos programables (PLC, Relés Inteligentes, Microcontroladores, etc.) Dentro de las ventajas que presentan este tipo de dispositivos es que son compactos y presentan distribución de entradas y salidas, las cuales pueden ser configurables según la necesidad del usuario ante el proceso en sí, pueden ser programados por medio de software específicos según el PLC o Relé por fabricante, bajo diferentes lenguajes de programación conocidos (LADDER, Lista de Instrucciones, Bloques de funciones, Lenguaje C, etc.) en donde brinda una mayor facilidad en la implementación de funciones complejas y lógicas en donde se pueden incluir temporizaciones, contadores, manejo de
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PROYECTO 1 AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS NEUMÁTICOS DISCRETOS DISEÑO GRAFCET
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AUTOMATIZACIÓN DE PROCESOS NEUMÁTICOS DISCRETOS MÁQUINA PERFILADORA DE MATERIALES PLANOS
DISEÑO CON MÉTODO GRAFCET
DANIEL ARTURO AGUILAR ERAZO
Implementación de lógica programada por medio del método GRAFCET en relé programable ZELIO de TÉLE MECANIQUE, para el control de un proceso
neumático.
INTRODUCCIÓN
Dentro del campo teórico, presente en la automatización de procesos neumáticos discretos, se han visto diferentes temáticas básicas las cuales brindan las herramientas necesarias para la implementación de procesos neumáticos entre las que podemos mencionar: los fundamentos básicos de neumática, desarrollo de instalaciones de tuberías para transmisión de aire de instrumentos para procesos neumáticos, tipos de tuberías, problemas comunes con instalaciones de tuberías como pérdidas, condensación de aire, oxidación de elementos, control de presiones; mandos lógicos neumáticos, compuertas neumáticas, formas de cableado, electro neumática, etc. Ahora, para el desarrollo del control neumático se contó, en primera instancia, con el manejo de las compuertas lógicas, que le brindaban inteligencia y capacidad al proceso, para el desarrollo de tareas simples que se podrían ver dentro de un proceso de manufactura industrial. Entre los problemas vistos a la hora de la implementación de ese tipo de soluciones, se encuentra: la cantidad de cableado desde el distribuidor de aire a todos los componentes del circuito neumático, las fugas de aire por la saturación de mangueras e implementos neumáticos en el desarrollo del proceso, el alto gasto de aire de instrumentos para el desarrollo de la lógica de control neumática y del manejo del proceso como tal y la comprensión de toda una lógica cableada que, dependiendo de la complejidad en los requerimientos del proceso y la necesidad de entradas y salidas en el sistema, puede llegar a ser inentendible y de difícil implementación. Ante procesos neumáticos en donde ya se necesita el control de muchas variables de entrada y de salida, y funcionamientos en donde el manejo de compuertas para su desarrollo e implementación presentaría una complejidad demasiado alta, surge la lógica programada y los dispositivos lógicos programables (PLC, Relés Inteligentes, Microcontroladores, etc.) Dentro de las ventajas que presentan este tipo de dispositivos es que son compactos y presentan distribución de entradas y salidas, las cuales pueden ser configurables según la necesidad del usuario ante el proceso en sí, pueden ser programados por medio de software específicos según el PLC o Relé por fabricante, bajo diferentes lenguajes de programación conocidos (LADDER, Lista de Instrucciones, Bloques de funciones, Lenguaje C, etc.) en donde brinda una mayor facilidad en la implementación de funciones complejas y lógicas en donde se pueden incluir temporizaciones, contadores, manejo de
señales analógicas, e inclusive controles a niveles complejos para tratamiento de variables en plantas industriales. Además presentan la posibilidad de supervisión y control de variables del proceso en sí, para su gestión por medio de alarmas, paros de emergencia, entre otras medidas de seguridad y mantenimiento. Ante ello, en este trabajo se pretende desarrollar el control de un proceso neumático, por medio de un RELÉ PROGRAMABLE ZELIO de la marca TÉLE MECANIQUE de SCHNEIDER ELECTRIC, programándolo bajo el método GRAFCET el cual es un método de etapas y transiciones, ideal para procesos discretos y el cual nos permite mirar etapa por etapa el funcionamiento total del proceso y nos brinda una base gráfica para la programación del dispositivo ya sea en GRAFCET o en los diferentes lenguajes de programación antes mencionados. Todo esto, además del desarrollo de la implementación del proceso con los elementos neumáticos y electro neumáticos necesarios. Con esto esperamos detallar las ventajas de trabajar con un dispositivo lógico programable y ver la aplicabilidad que pueden tener dentro del marco de los diferentes procesos industriales existentes en el mundo. Esperamos disfruten de nuestro trabajo.
1. MÁQUINA PERFILADORA DE MATERIALES PLANOS
En la siguiente ilustración, podemos apreciar un modelo general de una máquina perfiladora de materiales planos.
Ilustración 1. Modelo general de la Máquina Perfiladora de Materiales Planos.
1.1. FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA A NIVEL GENERAL.
Dentro de los requerimientos de funcionamiento que presenta este proceso en
cuestión, encontramos los siguientes:
Este sistema cuenta con lo siguiente:
ENTRADAS DEL PROCESO NEUMÁTICO:
o BOTONES: START, STOP, PARO EMERGENCIA y REARME.
o SENSORES: SENSOR DE MANO y SENSOR DE PIEZA.
Total de Entradas del sistema: 6 Entradas.
SALIDAS DEL PROCESO NEUMÁTICO:
o CILINDROS: CILINDRO A, B y C. Los cuales son CILINDROS DE
DOBLE EFECTO, es decir que cada cilindro cuenta con 2
entradas (para salida y retroceso del pistón.)
o LUCES: LUZ INDICADORA DE POSICIONAMIENTO DE PIEZA.
o ALARMA: ALARMA INDICADORA DE TÉRMINO DE
PERFILACIÓN DE PIEZAS.
Total de Salidas del sistema: 8 Salidas.
El funcionamiento total del sistema es el siguiente:
Cuando se presiona el Botón START, el sistema queda listo para comenzar.
Hay que tomar en cuenta que si se encuentran presionados los botones STOP
ó PARO DE EMERGENCIA, se le dará prioridad al estado de reinicio total del
sistema que brinda el botón STOP, o al estado de emergencia que brinda el
botón PARO DE EMERGENCIA respectivamente.
La pieza del material a ser perfilado, se debe introducir manualmente y su
posición correcta es detectada por un sensor (SENSOR DE PIEZA) y
señalizada mediante una LUZ (LUZ INDICADORA DE POSICIONAMIENTO
DE PIEZA). Esta LUZ siempre se encenderá cuando el SENSOR DE PIEZA
detecte la pieza de material en la posición designada, es decir que la LUZ
siempre va DIRECTAMENTE RELACIONADA con el SENSOR DE PIEZA.
Además el funcionamiento total del proceso de perfilado de materiales planos
depende de que siempre el SENSOR DE PIEZA detecte que la PIEZA esté en
su lugar, hasta que todo el proceso de perfilado haya sido terminado.
Un SENSOR DE MANO, detectará si el OPERARIO ha retirado la mano del
lugar de posicionamiento de la pieza a ser perfilada, esto es importante para
brindar la seguridad del mismo en el proceso de perfilado de piezas. Así como
es necesario que la pieza se encuentre colocada en el lugar de trabajo para
que el proceso se desarrolle, es necesario en todo momento DÉSPUES del
posicionado de la pieza, que ese SENSOR DE MANO, no detecte la presencia
de alguna mano durante el transcurso del mismo, ya que se detendrá
automáticamente con el fin de evitar posibilidades de lesiones hacia el
OPERARIO.
Luego de que se asegure que el SENSOR DE PIEZA se encuentre activo y que
el SENSOR DE MANO no detecta ninguna mano en el lugar del proceso, el
proceso puede comenzar bajando el pistón del CILINDRO A (CILINDRO A EN
SALIDA), luego de ello se activa el primer temporizador por 5 segundos y
cuando se cumple ese tiempo, salen los pistones de los CILINDROS B y C
(CILINDROS B y C EN SALIDA) y se activa el segundo temporizador por 10
segundos y cuando se cumple ese tiempo, los pistones de los CILINDROS B y
C regresan (CILINDROS B y C EN ENTRADA) y se activa el temporizador 3
por 3 segundos, luego de ese tiempo el pistón del CILINDRO A regresa
(CILINDRO A EN ENTRADA) y con esto se da por terminado el proceso de
perfilado del material, el cual está listo para ser retirado y al ser retirada la
pieza terminada, se encontrará listo para repetir el proceso con una nueva
pieza a perfilar.
El sistema perfilado de piezas, contará con la programación del numero de
piezas a perfilar y cuando se termine con el conteo del número de piezas a ser
perfiladas, se activará una alarma y por ende se activará el temporizador 4 por
3 segundos, volviendo el sistema a la etapa inicial, esperando a que se
presione el botón START para que se vuelva a comenzar otro proceso de
perfilado de piezas.
Se cuenta con el botón de PARO DE EMERGENCIA, que se podrá activar en
cualquier etapa del proceso con el fin de atender EMERGENCIAS, que se
presenten en cualquier momento del desarrollo de las piezas perfiladas, y
también con el botón de REARME, el cual nos permitirá volver a la etapa la
cual fue interrumpida por el PARO DE EMERGENCIA, este botón es de alta
prioridad dentro del proceso, ya que siempre que se presione este botón, sin
importar si se encuentran presionados los botones de START, REARME o los
sensores respectivos, o si hubo término de tiempos por los temporizadores, o
de conteo por el contador, se le dará prioridad al PARO DE EMERGENCIA.
También se cuenta con el botón STOP, el cual detiene y reinicia todo el
proceso, este botón es de máxima prioridad dentro del proceso, ya que siempre
que se presione este botón, sin importar si se encuentran presionados los
botones de START, REARME, PARO DE EMERGENCIA o los sensores
respectivos, o si hubo término de tiempos por los temporizadores, o de conteo
por el contador, se le dará prioridad a detener y reiniciar todo el proceso.
Los temporizadores se reinician por ellos mismos al término de su tiempo, o al
inicio del proceso por medio del botón START. El contador programado con las
piezas a perfilar durante todo el proceso, se reinicia por medio del botón
START.
1.2. ESPECIFICACIONES TÉCNICAS GENERALES DEL SISTEMA DE
PERFILADO DE MATERIALES PLANOS.
Basados en las anteriores especificaciones del funcionamiento general del
proceso de perfilado de materiales planos, desarrollaremos las siguientes
tablas que especifican:
Para las variables de Entrada del Sistema: Descripción de la entrada,
Función en el sistema, Dispositivo que la realiza, Características
técnicas de los dispositivos.
Para las variables de Salida del Sistema: Descripción de la salida,
Función en el sistema, Dispositivo que la realiza, Características
técnicas de los dispositivos.
Para las variables de entrada tenemos qué: Tabla 1. Especificaciones Generales de las Entradas al Sistema de Perfilado de Materiales Planos
ENTRADA TIPO DE
ENTRADA FUNCIÓN SÍMBOLO
CARACTERISTICAS TÉCNICAS
BOTÓN START
(S)
PUSH BUTTON
Es el botón de habilitación inicial de todo el proceso, reinicia los diferentes temporizadores y el contador de piezas a perfilar en el
sistema general, y coloca todas las salidas en estado inicial respectivo, este botón es de prioridad normal y se aplica solo al inicio del funcionamiento total del programa.
Pulsador, como conmutador.
Se conecta desde la fuente de alimentación a 24 (VDC), hacia Relé para enviar señal de 110 (VAC) a la entrada digital del controlador del sistema. (I1)
BOTÓN STOP
(X)
PUSH BUTTON
Es el botón de máxima prioridad con el cual cuenta el sistema en general, detiene y reinicia el proceso sin importar en que etapa, temporización ó conteo se encuentre, este botón se aplica en cualquier momento del funcionamiento total del programa.
Pulsador, como conmutador.
Se conecta desde la fuente de alimentación a 24 (VDC), hacia Relé para enviar señal de 110 (VAC) a la entrada digital del controlador del sistema. (I2)
BOTÓN PARO
EMERGENCIA (PE)
PUSH BUTTON
Es un botón de alta prioridad con el que cuenta el sistema en general, Detiene el proceso en cualquier etapa y los lleva a una etapa de emergencia temporal, mientras se resuelven los problemas externos que hayan generado emergencias en el proceso. Este botón se aplica en cualquier momento del funcionamiento total del sistema.
Pulsador, como conmutador.
Se conecta desde la fuente de alimentación a 24 (VDC), hacia Relé para enviar señal de 110 (VAC) a la entrada digital del controlador del sistema. (I3)
BOTÓN REARME
(R)
PUSH BUTTON
Es un botón de prioridad normal, Reanuda el proceso desde la etapa en la cual fuese interrumpido por el llamado del botón paro de emergencia hacia una etapa de emergencia temporal, este botón se activa, cumpliendo ciertas condiciones en el proceso y si la emergencia respectiva fue solucionada.
Pulsador, como conmutador.
Se conecta desde la fuente de alimentación a 24 (VDC), hacia Relé para enviar señal de 110 (VAC) a la entrada digital del controlador del sistema. (I4)
Tabla 2. Especificaciones Generales de las Entradas al Sistema de Perfilado de Materiales Planos (Continuación.)
ENTRADA TIPO DE
ENTRADA FUNCIÓN SÍMBOLO
CARACTERISTICAS TÉCNICAS
SENSOR DE MANO
(SM)
SENSOR INFRARROJO
Es un sensor que detecta si existe presencia de la mano, ó de las extremidades del operario en la zona de colocación y procesamiento de la pieza para su perfilado, es de alta prioridad ya que si detecta la presencia de la mano o de alguna extremidad del operario, no deja avanzar el proceso en sus etapas respectivas. Actúa desde el momento en que se tiene que colocar la pieza en el sitio para perfilado.
Sensor que actúa basado en el reflejo de la luz del Diodo LED Infrarrojo, hacia el Foto – Transistor, que genera un pulso en la detección del reflejo.
Al Pasar la mano o la extremidad del Operario cerca del Sensor, esta misma, refleja la luz generada por el Diodo LED la cual es detecta el Foto – Transistor, generando un pulso que especifica la detección de algo.
Es un sensor a Tres Hilos, conectado a la fuente de alimentación de 24 (VDC) y cuyo pulso de detección, se envía a Relé para que envíe señal de 110 (VAC) hacia las entrada digital del controlador del sistema (I5)
Especificación para FESTO DIDACTIC: SOE – RT M12 PS – LED
SENSOR DE PIEZA
(SP)
SENSOR CAPACITIVO
Sensor que detecta el posicionamiento correcto de la pieza, en el sitio de trabajo del proceso. Esta entrada del sistema es de alta prioridad, puesto que es necesario que siempre el sensor esté detectando la pieza en el lugar de trabajo durante TODO el proceso de perfilado de la pieza, ya que si no detecta pieza en cualquier punto del proceso, no tiene sentido que el mismo prosiga con las etapas respectivas, Ante la activación de este sensor, se activa una salida la cual es la LUZ INDICADORA DE POSICIONAMIENTO DE PIEZA. Funciona desde el momento en que la pieza se coloca en el lugar de trabajo para perfilado, hasta el momento en que haya que retirar la pieza y se realice el conteo respectivo de piezas perfiladas.
Los sensores capacitivos (KAS) reaccionan ante metales y no metales que al aproximarse a la superficie activa sobrepasan una determinada capacidad. La distancia de conexión respecto a un determinado material es tanto mayor cuanto más elevada sea su constante dieléctrica. Estos sensores se emplean para la identificación de objetos, para funciones contadoras y para toda clase de controles de nivel de carga de materiales sólidos o líquidos.
Al colocarse el material en el lugar de trabajo para perfilado de piezas, se varía la constante dieléctrica en el sensor capacitivo, generando el pulso que confirma la detección y posicionamiento correcto de la pieza.
Es un sensor a Tres Hilos, conectado a la fuente de alimentación de 24 (VDC) y cuyo pulso de detección, se envía a Relé para que envíe señal de 110 (VAC) hacia las entrada digital del controlador del sistema (I6)
Tabla 3. Entradas del sistema al Controlador, Especificación de Variables en Diseño GRAFCET.
ENTRADAS DEL SISTEMA AL CONTROLADOR ESPECIFICACION DE VARIABLES EN DISEÑO GRAFCET
BOTONES SENSORES
BOTÓN START (S). o Entrada Digital en el Controlador: I1. o Especificación en el Grafcet: Variable
B00. o Conexión OUT: L23.
BOTÓN STOP (X). o Entrada Digital en el Controlador: I2. o Especificación en el Grafcet: Variable
B01. o Conexión OUT: L24.
BOTÓN PARO DE EMERGENCIA (PE). o Entrada Digital en el Controlador: I3. o Especificación en el Grafcet: Variable
B02. o Conexión OUT: L25.
BOTÓN REARME (R). o Entrada Digital en el Controlador: I4. o Especificación en el Grafcet: Variable
B03. o Conexión OUT: L31.
SENSOR DE MANO (SM). o Entrada Digital en el Controlador: I5. o Especificación en el Grafcet: Variable B04. o Conexión OUT: L29.
SENSOR DE PIEZA (SP). o Entrada Digital en el Controlador: I6. o Especificación en el Grafcet: Variable B05. o Conexión OUT: L28.
NOTA: Las variables dentro del diseño GRAFCET y el Valor de Conexión de los mismos, se designaron automáticamente por el Software para el desarrollo de la configuración para el Controlador Lógico Programable ó Relé Inteligente. TOTAL # DE ENTRADAS: 6
Para las variables de Salida tenemos qué: Tabla 4. Especificaciones Generales de las Salidas del Sistema de Perfilado de Materiales Planos.
SALIDA TIPO DE SALIDA
FUNCIÓN SÍMBOLO CARACTERISTICAS
TÉCNICAS
LUZ INDICADORA
DE POSICIONADO
DE PIEZA (L)
LÁMPARA Ó DIODO LED
Es una LUZ INDICADORA, de que una pieza ha sido posicionada y se mantiene en el lugar de trabajo, para perfilado de materiales planos. Se encuentra directamente relacionada con el SENSOR DE PIEZA (SP) ya que se activa cuando el sensor lo hace y viceversa.
Suministra Señales ópticas.
Puede ser una lámpara ó un Diodo LED.
Se conecta desde la salida discreta Q1 a 24 (VDC) del controlador del sistema y a Tierra (GND), el Diodo LED debe ser conectado por medio de una Resistencia, la lámpara puede ser conectada directamente.
CILINDRO A (CAI, CAO)
CILINDRO – PISTÓN DE
DOBLE EFECTO
Es un cilindro pistón de Doble Efecto, el cual hace perfilado en la parte superior del material a ser tratado, presenta dos estados de salida, En modo de AVANCE (CAO), cuando el pistón sale y en modo de RETROCESO (CAI), cuando el Pistón Retrocede. Es controlado por medio de una unidad de mando (ELECTROVÁLVULA 5/2) y actúa en un tiempo de 18 segundos sobre la pieza.
Cilindro – Pistón de DOBLE EFECTO, que hace parte del modulo de pruebas de FESTO DIDACTIC.
Presenta un Recorrido de 0 a 100 (mm)
Funciona bajo una presión de 6 – 8 Bar.
El cilindro es accionado en ambos sentidos por aire a presión.
Presenta una mayor velocidad de retroceso (IN) que de avance (OUT).
Se maneja por medio de las salidas del controlador: Q2 para RETROCESO (CAI) y Q3 para AVANCE (CAO) por medio de una electroválvula 5/2 de FESTO.
Tabla 5. Especificaciones Generales de las Salidas del Sistema de Perfilado de Materiales Planos. (Continuación).
SALIDA TIPO DE SALIDA
FUNCIÓN SÍMBOLO CARACTERISTICAS
TÉCNICAS
CILINDRO B (CBI, CBO)
CILINDRO – PISTÓN DE
DOBLE EFECTO
Es un cilindro pistón de Doble Efecto, el cual hace perfilado en la parte lateral Izquierda del material a ser tratado, presenta dos estados de salida, En modo de AVANCE (CBO), cuando el pistón sale y en modo de RETROCESO (CBI), cuando el Pistón Retrocede. Es controlado por medio de una unidad de mando (ELECTROVÁLVULA 5/2) y actúa en un tiempo de 10 segundos sobre la pieza. Actúa de manera simultanea y a iguales tiempos con el Cilindro – Pistón C.
Cilindro – Pistón de DOBLE EFECTO, que hace parte del modulo de pruebas de FESTO DIDACTIC.
Presenta un Recorrido de 0 a 100 (mm)
Funciona bajo una presión de 6 – 8 Bar.
El cilindro es accionado en ambos sentidos por aire a presión.
Presenta una mayor velocidad de retroceso (IN) que de avance (OUT).
Se maneja por medio de las salidas del controlador: Q4 para RETROCESO (CBI) y Q5 para AVANCE (CBO) por medio de una electroválvula 5/2 de FESTO.
CILINDRO C (CCI, CCO)
CILINDRO – PISTÓN DE
DOBLE EFECTO
Es un cilindro pistón de Doble Efecto, el cual hace perfilado en la parte lateral Derecha del material a ser
tratado, presenta dos estados de salida, En modo de AVANCE (CCO), cuando el pistón sale y en modo de RETROCESO (CCI), cuando el Pistón Retrocede. Es controlado por medio de una unidad de mando (ELECTROVÁLVULA 5/2) y actúa en un tiempo de 10 segundos sobre la pieza. Actúa de manera simultanea y a iguales tiempos con el Cilindro – Pistón B.
Cilindro – Pistón de DOBLE EFECTO, que hace parte del modulo de pruebas de FESTO DIDACTIC.
Presenta un Recorrido de 0 a 100 (mm)
Funciona bajo una presión de 6 – 8 Bar.
El cilindro es accionado en ambos sentidos por aire a presión.
Presenta una mayor velocidad de retroceso (IN) que de avance (OUT).
Se maneja por medio de las salidas del controlador: Q6 para RETROCESO (CCI) y Q7 para AVANCE (CCO) por medio de una electroválvula 5/2 de FESTO.
ALARMA INDICADORA DE TÉRMINO DE PIEZAS
PERFILADAS (A)
ALARMA SONORA,
ZUMBADORA
Indica el término del procesamiento, de las piezas programadas en el contador de piezas a perfilar presente en el proceso en general, esta alarma suena por 3 segundos y solo actúa en el momento que se confirma el término de todo el proceso programado, y el reinicio y comienzo de un nuevo procesamiento de piezas
Emite señales acústicas.
Se conecta directamente a la salida del controlador: Q8 de 24 (VDC) para la emisión de sonidos.
Tabla 6. Salidas del Sistema al Controlador, Especificación de Variables en Diseño Grafcet.
SALIDAS DEL SISTEMA AL CONTROLADOR ESPECIFICACION DE VARIABLES EN DISEÑO GRAFCET
CILINDRO - PISTÓN LUZ
CILINDRO A IN (CAI). o Salida Digital del Controlador: Q2. o Especificación en el Grafcet: Variable
B64. o Conexión IN: L76.
CILINDRO A OUT (CAO). o Salida Digital del Controlador: Q3. o Especificación en el Grafcet: Variable
B65. o Conexión IN: L77.
LUZ INDICADORA DE POSICIONADO DE PIEZA (L). o Salida Digital del Controlador: Q1. o Especificación en el Grafcet: Variable B06. o Conexión IN: L28.
Tabla 7. Salidas del Sistema al Controlador, Especificación de Variables en Diseño Grafcet. (Continuación)
SALIDAS DEL SISTEMA AL CONTROLADOR ESPECIFICACION DE VARIABLES EN DISEÑO GRAFCET
CILINDRO - PISTÓN ALARMA
CILINDRO B IN (CAI). o Salida Digital del Controlador: Q4. o Especificación en el Grafcet: Variable
B09. o Conexión IN: L49.
CILINDRO B OUT (CAO). o Salida Digital del Controlador: Q5. o Especificación en el Grafcet: Variable
B10. o Conexión IN: L50.
CILINDRO C IN (CCI). o Salida Digital del Controlador: Q6. o Especificación en el Grafcet: Variable
B11. o Conexión IN: L49.
CILINDRO C OUT (CCO). o Salida Digital del Controlador: Q7. o Especificación en el Grafcet: Variable
B12. o Conexión IN: L50.
ALARMA INDICADORA DE TÉRMINO DE PIEZAS PERFILADAS (A). o Salida Digital del Controlador: Q8. o Especificación en el Grafcet: Variable B13. o Conexión IN: L61.
NOTA: Las variables dentro del diseño GRAFCET y el Valor de Conexión de los mismos, se designaron automáticamente por el Software para el desarrollo de la configuración para el Controlador Lógico Programable ó Relé Inteligente. TOTAL # DE SALIDAS: 8
1.3. INTERFASES DE CONEXIÓN DE ENTRADA Y SALIDA PARA EL
CONTROLADOR CON EL PROCESO.
Como se pudo ver en las especificaciones técnicas de las variables de entrada
y salida del sistema de perfilado de materiales planos, vemos que:
Para las entradas (BOTONES: START, STOP, PARO DE EMERGENCIA,
REARME y SENSOR DE MANO y SENSOR DE PIEZA) tenemos qué:
o Los botones presentes como dispositivos de entrada, son alimentados
con Voltajes de entrada a 24 VDC, los cuales al activarse, envían la
señal de voltaje, al pin de habilitación del Relé Eléctrico que envía una
señal de 110 VAC como entrada digital, las cual se procesan dentro del
Controlador Lógico Programable ó Relé Inteligente específico.
o Los sensores se alimentan a un valor de voltaje de 24 VDC (el sensor
Infrarrojo y el Sensor Capacitivo), los cuales al detectar ya sea la
extremidad de un operario ó el posicionamiento de la pieza, envían
pulsos que activan a los Relés Eléctricos, que permiten enviar una señal
de 110 VAC como entradas digitales, las cuales se procesan dentro del
Controlador Lógico Programable ó Relé Inteligente especifico.
Todo esto se puede ver representado en la siguiente gráfica, la cual nos
muestra la forma de conexión, entre los dispositivos de entrada, los relés de
conexión entre los dispositivos de entrada y el controlador, y la conexión entre
los relés y el controlador respectivo.
Ilustración 2. Conexión de los dispositivos de entrada con el controlador Lógico Programable por medio de Relés Eléctricos.
Ahora, para las salidas (CILINDROS A, B y C, LUZ INDICADORA DE
POSICIONAMIENTO DE PIEZA y ALARMA INDICADORA DE TÉRMINO DE
PIEZAS PERFILADAS), contamos con lo siguiente:
o Las salidas de LUZ y ALARMA las cuales van conectadas en las salidas
del controlador Q1 y Q8, se pueden conectar directamente ya que el
voltaje de referencia que presentan estas salidas es de +24 VDC.
o Ahora para el control de salidas de cada uno de los cilindros en su modo
de AVANCE o RETROCESO, y tomando en cuenta que los cilindros
actúan bajo la acción de presión de aire suministrado en las entradas
para AVANCE ó RETROCESO de los pistones DOBLE EFECTO, es
necesario encontrar dispositivos que permitan la transformación de
señales eléctricas (como la que suministra el controlador en la salida) en
señales neumáticas, y para eso contamos con ELECTROVÁLVULAS de
5 entradas de Aire y 2 Posiciones, las cuales, conectadas con la unidad
de mantenimiento y el compresor de aire del sistema neumático general
que brinda Aire de Instrumentos al proceso, nos permiten brindar presión
de aire hacia los dispositivos de salida neumáticos, las cuales son
controladas o piloteadas por medio de las señales eléctricas
provenientes del controlador.
Todo lo anterior, se puede ver en la siguiente gráfica que muestra la conexión
del controlador del proceso, con los dispositivos de salida, ya sea de manera
directa o por medio de la electroválvula para los cilindros A, B y C.
Ilustración 3. Conexión del Controlador con los dispositivos de Salida, de forma directa o por medio de las Electroválvulas 5/2.
Basados en el desarrollo anterior, obtenemos las especificaciones Técnicas
Generales de los elementos que permiten las interacciones de las entradas y
las salidas con el Controlador.
Tabla 8. Especificaciones Técnicas de Elementos de Interfaz de Entrada y Salida y de componentes varios para funcionamiento total del sistema.
ELEMENTO TIPO DE
ELEMENTO FUNCIÓN SÍMBOLO
CARACTERISTICAS TÉCNICAS
RELÉ RELÉ
ELÉCTRICO
Este componente, es la interfaz Hardware de entrada, para la conexión entre Los diferentes dispositivos de Entrada, con el controlador lógico programable ó el Relé Inteligente que maneja las diferentes etapas del proceso.
o Se puede polarizar a un voltaje de 110 VAC, y ser activado por medio de un voltaje DC, para el cambio de Estado de NA (Normalmente Abierto) a NC (Normalmente Cerrado)
o Son útiles para interconectar dispositivos que generan salidas DC, con componentes que reciben señales AC como entrada.
ELECTRO VÁLVULA
5 ENTRADAS 2 POSICIONES CON PILOTAJE
ELÉCTRICO
ELECTRO VÁLVULA
5/2
Este componente, es la interfaz Hardware de Salida, para la conexión entre las salidas del controlador lógico programable y los diferentes cilindros neumáticos de doble efecto, realiza la conversión de señales eléctricas en señales neumáticas para el movimiento de los pistones en el proceso.
o Su Accionamiento es solamente Eléctrico.
o Funciona con dos embobinados magnéticos para el control de las 2 posiciones (Y1 y Y2).
o Se acciona cada pilotaje eléctrico por medio de una señal DC de 24 v.
FUENTES DE ALIMENTACIÓN DE
VOLTAJE Y CORRIENTE
FUENTES DE ALIMENTACIÓN
DE ENERGÍA ELÉCTRICA
Estos componentes, son los que alimentan los diferentes dispositivos eléctricos y electrónicos, presentes para el diseño e implementación del sistema en general, y dependiendo del tipo de señal que necesiten: si es DC, se obtiene alimentación a 24 VDC, y si es AC, se obtiene alimentación a 110VAC
o La fuente de alimentación de corriente alterna, alimenta al Controlador lógico programable, y a los Relés Eléctricos.
o La fuente de alimentación de Corriente directa, alimenta los diferentes dispositivos eléctricos y electrónicos de entrada y salida.
COMPRESOR DE AIRE CON UNIDAD
DE MANTIENIMIENTO
ALIMENTADOR DE AIRE A
PRESIÓN, CON UNIDAD
REGULADORA Y FILTRADORA DE HUMEDAD
Alimentador de aire a presión para los diferentes componentes neumáticos presentes en el sistema de producción de materiales perfilados, se conecta hacia los diferentes elementos neumáticos por medio de una unidad de mantenimiento
o Es un compresor de doble émbolo.
o Entrega una presión regulada de 5 bar, para el manejo seguro de los dispositivos finales de salida en el proceso.
o La unidad de mantenimiento permite filtrar humedad en el aire y regular la presión de salida del compresor.
Finalmente hay que mencionar, el dispositivo controlador del sistema a nivel
general: contamos con un RELÉ INTELIGENTE, de la empresa SCHNEIDER
ELECTRÍC, el cual es el módulo RELÉ ZELIO, cuya referencia en el mercado
es: SR3B261FU y presenta las siguientes características a nivel HARDWARE y
SOFTWARE:
o ALIMENTACIÓN: 110 – 240 VAC.
o ENTRADAS DIGITALES: 16 Entradas Digitales (I1, I2,..., IF, IG) a Voltaje
de Referencia AC (110 – 240 VAC.)
o ENTRADAS ANALÓGICAS: NO.
o SALIDAS DIGITALES: Presenta 10 Salidas Digitales (Q1, Q2,…, Q9, QA) a
Relé a Voltaje de Referencia DC (Para el desarrollo de este proyecto, se
trabaja con un Voltaje de Referencia DC de 24 V)
o PANTALLA y TECLADO: Si.
o RELOJ: Si.
o LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN: BDF/LD (Bloques de Funciones y