Post on 26-Apr-2021
Raúl Sánchez Hidalgo
DISSENY D’UNA MAQUETA DE PARKING PROGRAMADA AMB PLC DE SIEMENS
TREBALL DE FI DE GRAU
dirigit per Raúl Calavia Boldú
Grau de Enginyeria Elèctrica
Tarragona
9 de setembre del 2019
2
3
Índex de continguts
1. Introducció ..................................................................................................................... 4
2. Disseny de la maqueta .................................................................................................... 6
2.1. Components de la maqueta ..................................................................................... 6
2.2. Plànol de la maqueta ............................................................................................... 6
2.2.1. Sensors i LED .................................................................................................. 7
3. Maqueta .......................................................................................................................... 9
3.1. Preparació de la maqueta ...................................................................................... 10
4. Treball previ al programa ............................................................................................. 12
4.1. Assignació d’entrades i sortides ........................................................................... 12
4.2. GRAFCET ............................................................................................................ 13
5. Programa ...................................................................................................................... 17
6. Enunciat de la pràctica ................................................................................................. 21
7. Conclusions .................................................................................................................. 30
4
1. Introducció
Aquest treball té dos objectius principals. El primer es el de realitzar una maqueta
d’un pàrquing elèctric i automatitzar-lo. Per això farem ús del programa TIA Portal, que ens
permetrà programar en PLC per tal de que totes les funcions del nostre pàrquing siguin
automàtiques, sense necessitat de interacció humana.
El disseny del pàrquing parteix d’una activitat proposada a l’assignatura de
Automatització que presentava el següent disseny:
Figura 1. Pàrquing de activitat de Automatització
A més de les necessitats bàsiques que mostrava aquest disseny (sensors i botoneres
d’entrada i sortida, semàfor per veure si el pàrquing té o no places lliures, i comandament de
control), vaig decidir afegir-hi algunes coses més.
El primer que vaig decidir va ser ficar dues places més, aquestes per a cotxes
elèctriques. Per això, vaig afegir un lector de targetes a la entrada que indiqués si el cotxe
que entra es un cotxe elèctric (i que farà ús d’un dels carregadors elèctrics) o no, i un sensor
5
a la sortida que indiqués si el cotxe que sortia era elèctric. A més, es van afegir 2 LED que
es farien servir per indicar si aquestes places estan o no lliures.
En aquest projecte no he entrat en la actuació dels carregadors elèctrics, ja que no
afectaven de cap manera a la automatització del pàrquing.
També vaig decidir afegir un altre LED que serviria per simular la il·luminació del
pàrquing. Aquest LED s’activarà durant un petit període de temps quan el sensor d’entrada
detecti el accés d’un cotxe al pàrquing o bé quan es polsi un botó.
Per últim, tenim un LED a cada plaça que indicarà si la plaça està vacant o no segons
el color del LED (verd o vermell). A més, un últim LED ens indicaria quan el pàrquing està
ple per evitar que entri un major nombre de cotxes al de la capacitat màxima del pàrquing.
El segon i principal objectiu d’aquest projecte pretén, un cop finalitzada la
programació del pàrquing, realitzar una memòria en forma d’enunciat amb les indicacions i
peticions corresponents per a que els alumnes de futurs cursos de l’assignatura de
Automatització puguin realitzar el projecte com una pràctica més de l’assignatura.
6
2. Disseny de la maqueta
2.1. Components de la maqueta
El primer va ser decidir quins components hauria de tenir el pàrquing per tal de
implementar-los a la maqueta.
Primerament vaig decidir tenir entre 8 i 10 places d’aparcament, per comoditat. El
pàrquing seria un pàrquing quadrat o rectangular i tindríem la meitat de places unes davant
de les altres, deixant al mig un passadís per on poguessin circular els cotxes. Dos d’aquestes
places serien places de càrrega elèctrica. Per això, l’objectiu era fer aquestes dues places una
mica més amples per tal de afegir un carregador elèctric a ambdues. A més, cada plaça tindria
un LED de 2 colors, que estaria verd si la plaça no estigués ocupada, i vermell si hi hagués
un cotxe aparcat.
El següent que vaig estudiar va ser la entrada i la sortida del pàrquing. En primer
moment, la idea era tenir dues barreres que s’obrissin per deixar passar els cotxes. Després
de valorar aquesta opció, vaig decantar-me per substituir les barreres per semàfors, però dos
raons. Primerament, com ja he mencionat abans, aquest projecte està dissenyat per fer-se
servir a la assignatura de Automatització com una pràctica més que els alumnes haurien de
efectuar. Les barreres s’haurien d’haver programar en Arduino, i en aquesta assignatura es
treballa exclusivament amb PLC i amb el programa TIA Portal, i no em semblava adequat
afegir programació en Arduino a la equació. A més, visualment, em semblaven més efectius
els semàfors que les barreres.
A més dels elements de la maqueta, farien falta diferents LED per tal d’indicar el
encès i apagat de llums o si queden o no places lliures al pàrquing. També feien falta un
mínim de 6 interruptors per tal de indicar els accessos de cotxes, entre d’altres coses.
Finalment, necessitaríem una sèrie de cotxes per poder fer les proves a l’hora de
programar la maqueta. Per tal de poder fer totes les comprovacions adequades, vaig decidir
que hi haguessin com a mínim tants cotxes com places de pàrquing.
2.2. Plànol de la maqueta
Un cop exposades les decisions i propostes respecte als components de la maqueta al
senyor Jordi Maré, vam discutir les possibilitats de disseny del pàrquing. Vam optar per una
maqueta del mida aproximada d’un DIN-A3, ja que aquesta mida faria la maqueta
relativament fàcil transportable, i no seria massa petit per a l’hora de manipular-la.
Vaig realitzar un petit esbós del que podria ser la maqueta per tal de poder discutir
amb el senyor Maré sobre la disposició d’aquesta tenint una mostra visual del que podria
ser:
7
Figura 2. Plànol del prototip del pàrquing (en cm)
Com es pot veure a la Figura 2, l’objectiu era un disseny de la maqueta on, a més del
pàrquing, tinguéssim una petita zona, tant a la entrada com a la sortida, del exterior del
pàrquing. La idea era tenir un sensor dins del pàrquing i un altre fora, per tal de detectar la
posició exacta del cotxe. Tant a la entrada com a la sortida disposaríem de un petit panell de
control (real o simulat) que representaria els interruptors que hauria de fer servir el conductor
per tal d’accedir o sortir del pàrquing, a més dels semàfors permetent o no el pas.
També podem observar las que serien les dues places amb carregadors elèctrics. En
aquest cas, els carregadors serien simplement decoració, ja que el que interessa per aquest
projecte es, tant a la entrada com a la sortida, la indicació de que el cotxe que passa pel punt
de control és un cotxe elèctric.
2.2.1. Sensors i LED
Finalment, es necessitaria un sensor per plaça (8 places), fent un total de 12 sensors
a la maqueta, més uns altres 8 a cada cotxe.
Vam escollir sensors de proximitat del fabricant ZF, ja que, pel grossor que tindria la
maqueta, era la opció que més adequada ens va semblar.
L’objectiu era, com he dit abans, que cada plaça de pàrquing tingués un sensor
connectat sota. A més, a la entrada tindríem 2 sensors (un abans d’accedir al pàrquing i l’altre
ja dintre) i a la sortida uns altres 2. Aquests sensors s’activarien per proximitat amb els
sensors que portarien sota els cotxes, activant així una entrada d’informació al PLC.
8
Figura 3. Sensor de proximitat del cotxe
A la Figura 3 podem observar un dels sensors dels cotxes. Aquests no van connectats
a cap lloc, només serveixen con “emissors” de senyal que, al estar pròxim a un dels sensors
connectats a la maqueta (ja sigui un del de les places d’aparcament o a la entrada o sortida
del pàrquing) enviarà una senyal de entrada que farem servir per programar les diferents
funcions que ha de tenir el pàrquing.
9
3. Maqueta
La maqueta finalment va quedar com es pot veure en la següent imatge:
Figura 4. Maqueta del pàrquing funcional
Com es pot apreciar, va haver-hi alguns canvis en el resultat final de la maqueta.
Per falta de espai, no es va poder fer la diferenciació de un exterior del pàrquing. En
lloc d’això, seguim tenint 2 sensors tant a la entrada com a la sortida, separats uns centímetres
per simular el accés i la sortida dels cotxes. A més, els semàfors van quedar finalment als
panells de control, ja que d’aquesta manera el cablejat de la maqueta quedava molt més
centralitzat.
Figura 5. Panell de control
Com es pot observar, cada panell de control consta de un semàfor, 2 LED i 4
interruptors.
10
Els LED dels panells de control van tots connectats en sèrie a una resistència per tal
de limitar la corrent que passa per ells.
Finalment, doncs, la maqueta va quedar composada per 12 sensors que en servirien
de entrada de informació (a més dels 8 cotxes amb un sensor cadascun), 8 interruptors que
també aportarien informació de entrada, i 16 LED (8 de les places, 4 dels semàfors i 4 LED
extra) que farem servir com a sortida de informació durant la realització del programa.
3.1. Preparació de la maqueta
Un cop finalitzada la maqueta, la vaig rebre (ja cablejada internament) junt amb el
PLC que hauria de fer servir per comunicar les directrius des de el programa TIA Portal fins
a la pròpia maqueta. El PLC que se’m va facilitar va ser el mateix model fet servir
anteriorment durant les pràctiques del laboratori de l’assignatura de Automatització, és a dir,
un PLC SIEMENS S7-1214AC AC/DC/RLY 6SE7 214-1BG40-0XB0.
Amb aquest PLC disposava de 14 entrades i de 8 sortides. El problema era que, com
hem vist abans, això no cobria les entrades i sortides necessàries per la realització d’aquest
projecte.
Amb 12 sensors i 8 interruptores, necessitàvem un mínim de 20 entrades. A més,
teníem 16 LED de informació de sortida. Però no necessitàvem només 16 sortides, ja que 8
d’aquests LED eren els de les places d’aparcament, i aquests eren LED de doble funció, ja
que mostraven si la plaça estava lliure (llum verda) o ocupada (llum vermella). Això sumat
als semàfors i als LED extres, feia un total de 24 sortides necessàries.
Per tal d’arribar al número d’entrades i sortides que es necessitaven per aquest
projecte, es va afegir una extensió al PLC, concretament el model SM 1223 DC/RLY 6ES7
223-1PL32-0XB0. Amb aquesta extensió disposàvem d’un total de 30 entrades i 24 sortides.
Ja amb el PLC i la maqueta, només quedava realitzar el cablejat que connectés cada
entrada i sortida del PLC a la entrada o sortida pertinent de la maqueta. Per això el primer
va ser assignar cada entrada i sortida de la maqueta a les del PLC, pel que em vaig ajudar de
l’esquema facilitat d’aquest, amb els colores dels cables indicats i les entrades i sortides
pertanyents al PLC base i a l’ampliació indicats:
Figura 6. Esquema PLC
11
Seguidament podem veure una taula amb l’assignació de entrades i sortides que es
va seguir per tal de realitzar el cablejat de la maqueta al PLC:
Direcció PLC Número de entrada al
PLC Component connectat
ENTRADAS
In-1a 1 - 8 Sensors places
In-1b
9 - 10 Sensors entrada
11 - 12 Sensors sortida
13 - 14 Interruptors entrada a/b
In-2 15 - 16 Interruptors entrada c/d
17 - 20 Interruptors sortida e/f/g/h
SORTIDES
Out-1 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15 Plaça ocupada
Out-2 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16 Plaça lliure
Out-3
17 - 18 Semàfor d’entrada
19 - 20 LED entrada
21 - 22 Semàfor de sortida
23 - 24 LED sortida
Taula 1. Assignació del cablejat de entrades i sortides
Amb aquesta assignació de connexions, no quedava més que cablejar la maqueta i el
PLC. Tot i que van sobrar entrades (només vaig necessitar 20 de les 30 que tenia), vaig fer
servir les 24 sortides que oferien el PLC i la seva extensió.
12
4. Treball previ al programa
4.1. Assignació d’entrades i sortides
Un cop enllestida la maqueta i la seva connexió al PLC, era l’hora de realitzar el
programa. El primer que vaig fer va ser assignar les entrades i les sortides que necessitaria
per tal de facilitar la visualització dels components del programa. D’aquesta manera em seria
més fàcil després fer un programa efectiu amb les idees clares de que hauria de fer cada
direcció del PLC.
Taula 2. Entrades del programa
Com podem veure, finalment només hem fet servir 6 interruptors dels 8 que teníem.
El interruptor A i el B (tiquet d’entrada i polsador d’entrada respectivament) serien els
interruptors necessaris per a que un cotxe pogués accedir al pàrquing. A més, l’interruptor C
ens permetrà indicar que el cotxe accedint al pàrquing es un cotxe elèctric.
L’interruptor D servirà per encendre les llums del pàrquing manualment, mentre que
l’interruptor E serà el polsador per permetre la sortida del pàrquing i l’interruptor F indicarà
la sortida d’un cotxe elèctric.
13
Taula 3. Sortides del programa
A la Taula 3 tenim les sortides del programa. Com es pot observar, els LED del panell
de control d’entrada han sigut assignats per indicar les llums del pàrquing i per indicar que
el pàrquing està ple. Per altra banda, els dos LED del panell de control de sortida seran per
indicar si queda o no alguna plaça elèctrica vacant.
4.2. GRAFCET
Abans de fer el programa a l’espai virtual del TIA Portal, i un cop assignades les
entrades i sortides, vaig decidir realitzar un GRAFCET que em servís de guia per tal de evitar
errors i contratemps amb el programa.
Figura 7. GRAFCET de la entrada i la sortida del pàrquing
14
Tant a la entrada com a la sortida ens interessa que, quan el cotxe es trobi sobre el
primer sensor i s’activin els interruptors indicats, el semàfor es fiqui en verd per deixar passar
al cotxe. En canvi, al arribar al segon sensor, s’entén que el cotxe ja ha passat la “barrera” i,
per tant, el semàfor torna a ficar-se en vermell per impedir que segueixin passant més cotxes.
Figura 8. GRAFCET de pàrquing ple
Quan el pàrquing està ple, s’ha d’encendre el LED d’entrada 2 per tal d’indicar que
no hi ha més places d’aparcament. Per això farem servir un comptador que sumi cada cop
que s’activi el segon sensor d’entrada (per assegurar-os que el cotxe efectivament ha accedir
al pàrquing) i que resti cada cop que s’activi el segon sensor de sortida (és a dir, quan el
cotxe ja hagi abandonat el pàrquing). D’aquesta manera, i quan el comptador arribi a 8
(número màxim de places a ocupar), s’encendrà el LED d’entrada 2 per impedir l’accés de
més cotxe al pàrquing.
15
Figura 9. GRAFCET de la il·luminació del pàrquing
La llum del pàrquing s’ha d’encendre de dues maneres diferents: o bé
automàticament quan el sensor d’entrada 1 detecti un cotxe que vol entrar al pàrquing o bé
manualment quan es polsi el botó de la llum (en aquest cas l’Interruptor D). Per tant, quan
es doni un d’aquests casos, el LED d’entrada 1 s’encendra durant 20 segons, i passat aquest
temps s’apagarà automàticament.
Figura 10. GRAFCET de les places amb carregador elèctric
Finalment, tornem a fer servir un comptador pels cotxes elèctrics. En aquest cas, el
cotxe elèctric indica la seva entrada i sortida amb els interruptors C i F, respectivament i a
més dels interruptors necessaris, i el comptador suma o resta segons si es tracta d’una entrada
o d’una sortida. Quan el comptador sigui a 1, només s’haurà d’encendre el LED de sortida
1. Quan el comptador marqui 2 (número màxim de places amb carregador elèctric),
16
s’encendran els dos LED de sortida per indicar que no queda cap plaça amb carregador
elèctric.
Per últim, tot i que no he fet GRAFCET, cada plaça del pàrquing té un LED que ha
d’estar verd quan no hi hagi cap cotxe aparcat i vermell quan la plaça estigui ocupada. En
aquest cas, l’únic que haurem de fer es indicar que, quan el sensor de X plaça s’activi, el
LED corresponent es torni vermell i, mentre el sensor no detecti res, la llum sigui sempre
verda.
17
5. Programa
Un cop hem assignat les variables que farem servir durant el programa i hem realitzat
el GRAFCET per tenir una guia del que volem que faci el nostre programa, es hora de
començar a programar amb el TIA Portal.
A continuació mostraré el programa que he realitzat, explicant pas a pas quina funció
té cada segment del programa. Es podrà apreciar que he afegit alguns detalls respecte als
GRAFCET mostrat anteriorment ja que, al realitzar les proves, vaig poder detectar alguns
errors o coses que no estaven del tot polides i que s’havien de millorar.
Figura 11. Segment 1: Entrada 1
El primer pas es l’accés al pàrquing. Quan el cotxe es troba sobre el primer sensor i
s’activen els interruptors A i B, la llum verda d’entrada quedarà fixa.
A més, quan el LED E2 (el LED que indica que el pàrquing està ple) estigui actiu,
tot i que un cotxe intenti accedir al pàrquing, el semàfor no es tornarà verd, impedint així
que hi hagi més cotxes que places dins del pàrquing.
Figura 12. Segment 2: Entrada 2
Indiquem aquí que, en tot moment que la llum d’entrada no sigui verda, serà
vermella. Aquesta es l’única manera de que la llum del semàfor d’entrada sigui vermella.
D’aquesta manera evitem que les dues llums es puguin encendre al mateix temps.
Figura 13. Segment 3: Entrada 3
Per últim, quan el cotxe entra dins del pàrquing s’activa el sensor de entrada 2, fent
un “reset” al “set” de la llum verda, apagant-la, i encenent la llum vermella com hem vist en
el segment anterior.
18
Figura 14. Segments 4, 5 i 6: Sortida
En la sortida apliquem el mateix sistema que a la entrada.
Figura 15. Segment 7: Places lliures
19
Figura 16. Segment 8: Places ocupades
Com hem mencionat abans, per a cada plaça apliquem el mateix sistema. Quan el
sensor no estigui activat, s’activarà la sortida “Lliure” que mostrarà el LED verd. Quan el
sensor s’activi, la sortida activa serà la sortida “Ocupada” amb el LED vermell.
Figura 17. Segment 9: Llums del pàrquing
Amb un temporitzador de impuls fem que, quan s’activi el Sensor E1 (indicant que
hi ha un cotxe disposant-se a entrar al pàrquing) o el Interruptor D, el LED E1 s’encengui
durant 20 segons.
20
Figura 18. Segment 10: Pàrquing ple
Per comptabilitzar el número de cotxes que ha accedit al pàrquing farem ús d’un
comptador. El funcionament es el següent: cada cop que s’activa el Sensor E2, un cotxe entra
al pàrquing, i per tant el comptador sumarà 1. Quan s’activa el Sensor S2, un cotxe deixa al
pàrquing, restant 1. Quan el comptador sigui igual a 8, s’activarà el LED E2, que indica que
no hi ha més places lliures.
S’ha de tenir en compte una cosa al fer servir aquest comptador. Si no fiquem cap
condició a les entrades, el comptador seguirà sumant per sobre del 8 i restant per sota del 0.
Per evitar això, tenim 2 condicions. La primera es que, quan el LED E2 està encès, el
sumador no funciona, evitant així que passi de 8. La segona condició es indicar que el
restador no pot baixar de 0. Per això tenim una entrada al restador que impedeix que aquest
funcioni si el seu valor es menor a 0.
Figura 19. Segment 11: Places elèctriques
Amb un altre comptador avaluem el número de cotxes elèctrics al pàrquing. Mentre
el valor del comptador sigui 1 o major, s’activarà el LED S1, i mentre el valor del comptador
sigui 2, també s’activarà el LED S2. Igual que en el cas del Segment 10, evitem que el
comptador continuï sumant impedint que ho faci quan el LED S2 estigui encès, ja que això
es indicatiu de que no queden carregadors lliures. I com abans, no permetem que el
comptador baixi de 0.
21
6. Enunciat de la pràctica
A continuació s’exposa el enunciat que acompanyarà aquesta pràctica quan els
alumnes hagin de realitzar-la.
L’objectiu d’aquest enunciat es donar una explicació breu però clara de què tracta
l’activitat i com han de realitzar-la. Suposadament, abans de dur a terme aquesta pràctica els
alumnes ja hauran fet una sèrie de activitats prèvies per familiaritzar-se amb el programa
TIA Portal i l’autòmat, i a més ja haurien de haver realitzat una de les altres pràctiques de
les plantes de classificació. Per tant, aquest enunciat es limitarà a donar detalls específics de
la activitat que es programar el pàrquing, donant per fet que l’alumne ja té els coneixements
de programació necessaris adquirits durant les pràctiques anteriors i a classe.
22
Projecte: Automatització d’un pàrquing
Graus: GEEIiA, GEE i GEEIiA-GEE
Laboratori: 107
23
1 - Introducció
Com a la resta de pràctiques d’aquest laboratori, per aquest projecte farem servir un
PLC de la marca Siemens de la família S7-1200, que, a partir del connector facilitat,
connectarem a la nostra maqueta.
Com podem observar, la maqueta es la d’un petit pàrquing exterior amb 8 places
numerades, una entrada, una sortida, i 2 panells de control que explicarem més endavant.
A cada plaça d’aparcament tenim un petit LED que mostra si la plaça està ocupada.
A més, tenim 2 panells de control (un a la entrada i l’altre a la sortida del pàrquing). Cadascun
disposa d’un semàfor, 4 interruptors y 2 LED.
Per realitzar les tasques que es demanen, tenim una sèrie de sensors de detecció
repartits per la maqueta, concretament 2 a la entrada, 2 a la sortida, i un a cada plaça
d’aparcament. Cada cotxe té també un sensor, permetent així detectar on es troba cadascun.
Finalment, disposem d’una sèrie de cotxes per poder fer les proves pertinents i
comprovar que el nostre programa funciona correctament.
24
2 - Coneixements previs
Per realitzar aquest projecte es necessària haver realitzat e implementat tots els
apartats dels que consta el ITEM1 així com una de les plantes de classificació,
proporcionant-nos així de les eines necessàries per poder implementar aquest projecte. A
més, es precisen coneixements previs de programació amb TIA Portal, programació en KOP,
realització de GRAFCET, així com la implementació de GRAFCET a KOP al TIA Portal.
3 - Objectius del projecte
L’objectiu d’aquest projecte es obtenir un pàrquing totalment automatitzat que
funcioni amb la mínima interacció del estudiant (només activar y desactivar els interruptores
pertinents). Les funcions del pàrquing han de contemplar la entrada y sortida de cotxes, la
indicació de les places lliures, la indicació de que el pàrquing està ple, i la il·luminació del
pàrquing. La il·luminació del pàrquing i la llum d’indicació de que no queden més places
lliures vindran donades per 2 dels LED dels panells de control. A més, tant a la entrada com
a la sortida del pàrquing s’ha de permetre indicar si el cotxe que accedeix farà servir un
carregador elèctric, dels que suposarem que disposem de 2. Amb els 2 LED restants
mostrarem si aquests 2 carregadors estan ocupats o lliures.
Seguidament descriurem les diferents parts que s’han de programar per al correcte
funcionament de la maqueta:
- Entrada: A la entrada del pàrquing tenim un sensor que indica que hi ha un cotxe
que desitja accedir-hi, i un altre sensor que indica que el cotxe ja es dins del
pàrquing. L’objectiu d’aquesta part es que, quan un cotxe estigui situat sobre el
sensor d’entrada, introdueixi el tiquet i premi el botó, el semàfor d’accés es torni
verd i, un cop el cotxe arribi al sensor de l’interior, torni a ficar-se vermell. A
més, tindrem un botó més que ens permetrà indicar si el cotxe accedint es disposa
a fer servir un dels carregadors elèctrics.
- Sortida: A la sortida volem, igual que a la entrada, que quan el cotxe estigui en
posició per sortir del pàrquing (s’activi el sensor) i premi el botó de sortida, el
semàfor es torni verd, i torni a ser vermell quan el cotxe sigui al sensor de fora
de la sortida del pàrquing. A més, tenim un polsador manual que ens permetrà
indicar si el cotxe que abandona el pàrquing estava ocupant una de les places de
carregador elèctric.
- Places de pàrquing: Dins del pàrquing tenim, a cada plaça, un LED que s’encén
de color vermell o verd segons la sortida activa. L’objectiu es que les places
lliures han de tenir el LED verd mentre que les ocupades han de tenir el LED de
color vermell.
25
- Pàrquing ple: El LED que mostra la situació del pàrquing s’ha d’encendre quan
hi hagin 8 cotxes dins del pàrquing. IMPORTANT! Hem de tenir en compte
que, tot i que les places no estiguin totes ocupades (un cotxe pot estar
maniobrant), si ja ha entrar el vuitè cotxe, aquest LED s’ha d’encendre. Un cop
aquest indicador estigui encès, cap cotxe pot accedir al pàrquing. És a dir, el
semàfor d’entrada no es podrà ficar en verd.
- Il·luminació: Volem que el LED que representa les llums del pàrquing s’activi
durant 20 segons cada cop que un cotxe sigui sobre el primer sensor d’entrada
del pàrquing i cada cop que s’activi un interruptor (activat per l’alumne simulant
que es un botó dins del pàrquing).
- Places elèctriques: Finalment, com hem dit abans, suposem que tenim 2 places
amb carregador elèctric. Per això, assignarem un interruptor tant a la entrada com
a la sortida que indiqui si el cotxe que accedeix o surt del pàrquing es un cotxe
elèctric. Farem servir els 2 LED restants com a indicadors de si aquestes places
estan ocupades o no. Si accedeix un cotxe elèctric s’haurà d’encendre un dels
LED, i si accedeix un segon cotxe, s’haurà d’encendre l’altre. Quan un cotxe
elèctric abandoni el pàrquing, s’haurà d’apagar un LED indicant que ha quedat
un carregador lliure.
4 - Elements de la maqueta
En aquesta maqueta disposem bàsicament de sensors i de LED. Tenim un sensor a
cada plaça de pàrquing i 4 més a la entrada i la sortida d’aquest (2 i 2). Cada cotxe també
disposa d’un sensor que, al situar-se sobre un dels sensor de la maqueta, activen una entrada
al PLC.
A continuació es poden veure els elements que formen la maqueta i una petita taula
amb una descripció de cada element:
26
A continuació es poden veure els elements que formen la maqueta i una petita taula
amb una descripció de cada element:
NÚMERO DESCRIPCIÓN
1 Panell de control d’entrada
2 Panell de control de sortida
3 Sensor d’entrada 1
4 Sensor d’entrada 2
5 Sensor de sortida 1
6 Sensor de sortida 2
7 Sensor de plaça d’aparcament (n’hi ha 8)
8 LED de plaça d’aparcament (n’hi ha 8)
9 Cotxe amb sensor (n’hi ha 8)
10 Interruptors (4 a cada panell de control)
11 LED (2 a cada panell de control)
12 Semàfor (1 a cada panell de control amb llum verda i llum vermella)
L’alumne podrà assignar cada interruptor (només fan falta 6) i cada LED a la entrada
i sortida que consideri, respectivament. L’important es tenir 2 interruptors per accedir al
27
pàrquing, un interruptor per accedir amb cotxe elèctric, un interruptor per sortir del pàrquing,
un interruptor per sortir amb cotxe elèctric, i un interruptor per encendre el LED que
representa les llums del pàrquing. En quant als LED, s’ha d’assignar un LED com la llum
de pàrquing ple, un altre per a la il·luminació del pàrquing, i els altres dos per indicar si hi
ha places per a cotxe elèctric.
28
5 - Taula d’assignació recomanada
Entre els interruptors i els sensors, la maqueta disposa de 20 entrades. Aquí
mostrarem la taula d’assignació d’entrades que es va fer servir per fer les proves del
pàrquing:
La maqueta té 24 sortides ja que, a més dels 4 LED de cada panell de control (els 2
LED del semàfor i els 2 LED a assignar), hem de considerar que cada plaça disposa de 2
sortides, una per plaça ocupada (LED vermell) i una altra per plaça lliure (LED verd). A
continuació mostrem la taula d’assignació suggerida:
29
6 - Resolució del projecte
Com ja s’ha dit anteriorment, l’objectiu d’aquest projecte es el de automatitzar les
funcions del pàrquing. A diferència dels projectes anteriors, el pàrquing no es un projecte
lineal. Es a dir, tot i que cada part depèn d’alguna manera d’una altra, les funcions del
pàrquing treballen en paral·lel en lloc de treballar en sèrie. Per tant, es recomanable
programar cada part per separat primer, i després aplicar els enllaços necessaris per tal de
que la maqueta funcioni òptimament.
Es recomana realitzar un GRAFCET abans de començar a programar amb el TIA
Portal, i implementar aquest GRAFCTET en mode KOP a continuació. D’aquesta manera
serà més fàcil organitzar-se i detectar possibles errors a posteriori.
30
7. Conclusions
L’objectiu d’aquest projecte era el de crear una activitat per al laboratori
d’Automatització que sortís de la linealitat dels projectes actuals de les Plantes de
Classificació.
La programació s’ha realitzat amb el programa TIA Portal V13, en un ordinador cedit
per la universitat i amb un PLC dels fets servits al laboratori d’Automatització.
La intenció d’aquest projecte com a pràctica per als alumnes es per realitzar-la un
cop ja estan familiaritzats tant amb el programa TIA Portal com amb el propi PLC. Vaig
realitzar tant la programació com l’enunciat basant-me en el suposat de que, abans de
realitzar aquesta pràctica, els alumnes ja han resolt, com a mínim, el projecte de
Automatització de la Planta electró-neumàtica i, per tant, ja tenen un domini bàsic de les
eines de treball requerides per realitzar la pràctica.
A aquesta memòria l’acompanya el treball pràctic a la hora de realitzar tant el
programa com la preparació de la maqueta i de les eines utilitzades durant la realització del
treball, a més del projecte realitzat, és a dir, la maqueta del pàrquing totalment funcional, i
un enunciat explicatiu de la pràctica a realitzar en la automatització del pàrquing.
Per a la realització d’aquest projecte se’m va facilitar tant la maqueta del pàrquing
com el PLC necessaris per fer la pràctica, a més d’un ordinador amb el programa TIA Portal
v13 i de permetre’m l’accés al laboratori d’Automatització per fer les proves pertinents.
Agrair al director del projecte Raúl Calavia pel seu suport i el seu interès en el
projecte, a més de haver-me donat la oportunitat de realitzar aquest treball d’automatització.
També agrair a en Jordi Maré, que em va facilitar les eines necessàries per la bona realització
d’aquest projecte.
Per últim, adjunto al final d’aquesta memòria els Blocs de Porgrama del projecte
realitzat.
Totally IntegratedAutomation Portal
Parking / PLC_1 [CPU 1214C AC/DC/Rly] / Bloques de programa
Main [OB1]
Main PropiedadesGeneralNombre Main Número 1 Tipo OB Idioma KOPNumeración automáticaInformaciónTítulo "Main Program Sweep (Cy‐
cle)"Autor Comentario Familia
Versión 0.1 ID personaliza‐da
MainNombre Tipo de datos Valor predet. Comentario
Input
Initial_Call Bool Initial call of this OB
Remanence Bool =True, if remanent data are available
TempConstant
Segmento 1: Entrada 1
Al detectar el sensor exterior de la entrada un coche, y al introducir el ticket (Interruptor A) y pulsar el botón de abertura (Interruptor B), se activa el semáforode entrada verde, dejando al coche acceder al parking.
S
"LED E2"%Q9.2%Q9.2
"Sensor E1"%I1.0%I1.0
"Interruptor A"%I1.4%I1.4
"Interruptor B"%I1.5%I1.5 "Semaforo E
Verde"
%Q9.1%Q9.1
Símbolo Dirección Tipo Comentario"Interruptor A" %I1.4 Bool Ticket entrada"Interruptor B" %I1.5 Bool Pulsador entrada"LED E2" %Q9.2 Bool Parking lleno"Semaforo E Verde" %Q9.1 Bool Semáforo de entrada en verde"Sensor E1" %I1.0 Bool Sensor de entrada 1
Segmento 2: Entrada 2
Mientras el semáforo no esté verde, siempre estará en rojo.
"Semaforo E Verde"
%Q9.1%Q9.1
"Semaforo E Rojo"%Q9.0%Q9.0
Símbolo Dirección Tipo Comentario"Semaforo E Rojo" %Q9.0 Bool Semáforo de entrada en rojo"Semaforo E Verde" %Q9.1 Bool Semáforo de entrada en verde
Segmento 3: Entrada 3
Cuando el coche accede al interior del parking, se activa el segundo sensor y el semáforo deja de estar en verde.
R
"Sensor E2"%I1.1%I1.1 "Semaforo E
Verde"
%Q9.1%Q9.1
Símbolo Dirección Tipo Comentario"Semaforo E Verde" %Q9.1 Bool Semáforo de entrada en verde"Sensor E2" %I1.1 Bool Sensor de entrada 2
Segmento 4: Salida 1
Cuando un coche se sitúa sobre el sensor de salida y pulsa el botón (Interruptor E), se activa el semáforo de salida verde.
S
"Sensor S1"%I1.2%I1.2
"Interruptor E"%I8.2%I8.2 "Semaforo S
Verde"
%Q9.5%Q9.5
Símbolo Dirección Tipo Comentario"Interruptor E" %I8.2 Bool Pulsador salida"Semaforo S Verde" %Q9.5 Bool Semáforo de salida en verde"Sensor S1" %I1.2 Bool Sensor de salida 1
Segmento 5: Salida 2
Totally IntegratedAutomation Portal
"Semaforo S Verde"
%Q9.5%Q9.5
"Semaforo S Rojo"%Q9.4%Q9.4
Símbolo Dirección Tipo Comentario"Semaforo S Rojo" %Q9.4 Bool Semáforo de salida en rojo"Semaforo S Verde" %Q9.5 Bool Semáforo de salida en verde
Segmento 6: Salida 3
Cuando el coche sale del parking, se activa el segundo sensor y el semáforo deja de estar en verde.
R
"Sensor S2"%I1.3%I1.3 "Semaforo S
Verde"
%Q9.5%Q9.5
Símbolo Dirección Tipo Comentario"Semaforo S Verde" %Q9.5 Bool Semáforo de salida en verde"Sensor S2" %I1.3 Bool Sensor de salida 2
Segmento 7: Plazas libres
"Plaza 1"%I0.0%I0.0
"Libre 1"%Q8.0%Q8.0
"Plaza 2"%I0.1%I0.1
"Libre 2"%Q8.1%Q8.1
"Plaza 3"%I0.2%I0.2
"Libre 3"%Q8.2%Q8.2
"Plaza 4"%I0.3%I0.3
"Libre 4"%Q8.3%Q8.3
"Plaza 5"%I0.4%I0.4
"Libre 5"%Q8.4%Q8.4
"Plaza 6"%I0.5%I0.5
"Libre 6"%Q8.5%Q8.5
"Plaza 7"%I0.6%I0.6
"Libre 7"%Q8.6%Q8.6
"Plaza 8"%I0.7%I0.7
"Libre 8"%Q8.7%Q8.7
Símbolo Dirección Tipo Comentario"Libre 1" %Q8.0 Bool"Libre 2" %Q8.1 Bool"Libre 3" %Q8.2 Bool"Libre 4" %Q8.3 Bool"Libre 5" %Q8.4 Bool"Libre 6" %Q8.5 Bool"Libre 7" %Q8.6 Bool"Libre 8" %Q8.7 Bool"Plaza 1" %I0.0 Bool"Plaza 2" %I0.1 Bool"Plaza 3" %I0.2 Bool"Plaza 4" %I0.3 Bool"Plaza 5" %I0.4 Bool"Plaza 6" %I0.5 Bool"Plaza 7" %I0.6 Bool"Plaza 8" %I0.7 Bool
Segmento 8: Plazas ocupadas
Totally IntegratedAutomation Portal
"Plaza 1"%I0.0%I0.0
"Ocupada 1"%Q0.0%Q0.0
"Plaza 2"%I0.1%I0.1
"Ocupada 2"%Q0.1%Q0.1
"Plaza 3"%I0.2%I0.2
"Ocupada 3"%Q0.2%Q0.2
"Plaza 4"%I0.3%I0.3
"Ocupada 4"%Q0.3%Q0.3
"Plaza 5"%I0.4%I0.4
"Ocupada 5"%Q0.4%Q0.4
"Plaza 6"%I0.5%I0.5
"Ocupada 6"%Q0.5%Q0.5
"Plaza 7"%I0.6%I0.6
"Ocupada 7"%Q0.6%Q0.6
"Plaza 8"%I0.7%I0.7
"Ocupada 8"%Q0.7%Q0.7
Símbolo Dirección Tipo Comentario"Ocupada 1" %Q0.0 Bool"Ocupada 2" %Q0.1 Bool"Ocupada 3" %Q0.2 Bool"Ocupada 4" %Q0.3 Bool"Ocupada 5" %Q0.4 Bool"Ocupada 6" %Q0.5 Bool"Ocupada 7" %Q0.6 Bool"Ocupada 8" %Q0.7 Bool"Plaza 1" %I0.0 Bool"Plaza 2" %I0.1 Bool"Plaza 3" %I0.2 Bool"Plaza 4" %I0.3 Bool"Plaza 5" %I0.4 Bool"Plaza 6" %I0.5 Bool"Plaza 7" %I0.6 Bool"Plaza 8" %I0.7 Bool
Segmento 9: Luces parking
Al activarse el primer sensor de entrada o bien pulsar el botón de las luces (Interruptor D), se activarán las luces del parking (LED S1) durante 20 segundos.
TPTime"Sensor E1"
%I1.0%I1.0
"IEC_Timer_0_DB_1"
%DB2%DB2
t#20s ...
"LED E1"%Q9.3%Q9.3
"Interruptor D"%I8.1%I8.1
IN
PT
Q
ET
Time
Símbolo Dirección Tipo Comentario"Interruptor D" %I8.1 Bool Interruptor luces"LED E1" %Q9.3 Bool Luces parking"Sensor E1" %I1.0 Bool Sensor de entrada 1
Segmento 10: Parking lleno
Con un contador que suma al activarse el segundo sensor de entrada (Sensor E2) y resta al activarse el segundo sensor de salida (Sensor S2), activamos la luzde parking lleno (LED E2) cuando el contador llegue a 8.
CTUDInt
Int==
Int>
"LED E2"%Q9.2%Q9.2
"Sensor E2"%I1.1%I1.1
"IEC_Counter_0_DB"
%DB1%DB1
false
false
0
...
"IEC_Counter_0_DB".CV
"IEC_Counter_0_DB".CV
8
"LED E2"%Q9.2%Q9.2
"IEC_Counter_0_DB".CV
0
"Sensor S2"%I1.3%I1.3
CU
CD
R
LD
PV
QU
QD
CV
Int
Símbolo Dirección Tipo Comentario"IEC_Counter_0_DB".CV Int"LED E2" %Q9.2 Bool Parking lleno"Sensor E2" %I1.1 Bool Sensor de entrada 2"Sensor S2" %I1.3 Bool Sensor de salida 2
Totally IntegratedAutomation Portal
Segmento 11: Plazas eléctricas
Cuando, al entrar, además de los botones necesarios se pulsa el Interruptor C, cuenta que ha entrado un coche eléctrico. En la salida pasa lo mismo con elInterruptor F. Con el siguiente contador, sabemos la cantidad de coches eléctricos actualmente en el parking (máximo 2), y encendemos los leds de salida (LEDS1 y LED S2) para indicar que las plazas están ya ocupadas.
CTUDInt
Int>=
Int>
Int==
"LED S2"%Q1.1%Q1.1
"Sensor E1"%I1.0%I1.0
"Interruptor A"%I1.4%I1.4
"Interruptor B"%I1.5%I1.5
"Interruptor C"%I8.0%I8.0
"IEC_Counter_0_DB_1"
%DB5%DB5
false
false
0
...
"IEC_Counter_0_DB_1".CV
"IEC_Counter_0_DB_1".CV
1
"LED S1"%Q1.0%Q1.0
"IEC_Counter_0_DB_1".CV
0
"Sensor S1"%I1.2%I1.2
"Interruptor E"%I8.2%I8.2
"Interruptor F"%I8.3%I8.3
"IEC_Counter_0_DB_1".CV
2
"LED S2"%Q1.1%Q1.1
CU
CD
R
LD
PV
QU
QD
CV
Int
Símbolo Dirección Tipo Comentario"IEC_Counter_0_DB_1".CV Int"Interruptor A" %I1.4 Bool Ticket entrada"Interruptor B" %I1.5 Bool Pulsador entrada"Interruptor C" %I8.0 Bool Entrada coche eléctrico"Interruptor E" %I8.2 Bool Pulsador salida"Interruptor F" %I8.3 Bool Salida coche eléctrico"LED S1" %Q1.0 Bool Coche eléctrico 1"LED S2" %Q1.1 Bool Coche eléctrico 2"Sensor E1" %I1.0 Bool Sensor de entrada 1"Sensor S1" %I1.2 Bool Sensor de salida 1