Actividad 2 Curso PLC SENA

Actividad 2, Aplicación de los PLCs en la automatización de procesos industriales. 4 de Mayo de 2013

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER

ESCUELA DE INGENIERÍAS ELÉCTRICA, ELECTRÓNICA Y DE TELECOMUNICACIONES

Perfecta Combinación entre Energía e Intelecto

1

Resumen—El siguiente es un informe de la

actividad 2 de la semana 2 del curso virtual del

SENA (Servicio Nacional de Aprendizaje)

aplicación de los PLC en la automatización de

procesos industriales.

Palabras Clave — Micro-controladores, motor,

banda transportadora, bit, contenedor, caja,

botella, Contadores.

I. INTRODUCCIÓN

Esde sus inicios los autómatas programables

fueron pensados para dar solución a múltiples

problemas en la automatización de procesos

industriales que surgieron debido al uso de circuitos

eléctricos con relevadores, interruptores y otros

componentes comúnmente utilizados para el control

de los sistemas de lógica cableada. Y fueron los

grandes avances en el campo de la electrónica y

más específicamente en el desarrollo de

microprocesadores y micro controladores los que

permitieron pensar en diseñar un dispositivo que no

sólo controlará la lógica de funcionamiento de

máquinas, plantas y procesos industriales, sino que

también pudiera realizar operaciones aritméticas,

manejar señales analógicas y digitales para realizar

estrategias de control con el fin de optimizar los

procesos.

Por lo tanto los micros controladores son el

principio del funcionamiento bajo el cual se

diseñaron los PLCs (Su cerebro). Sin embargo a lo

largo del tiempo estos se fueron perfeccionando de

acuerdo a una aplicación específica la

automatización industrial para atender necesidades

específicas que exigían confiabilidad y robustez es

de allí que parte la diferencia entre un micro

controlador digital actual y controlador lógico

programable.

De acuerdo a lo planteado anteriormente los

siguientes aspectos son lo que principalmente

argumentan porque el uso de un PLC es más

factible que el de un micro controlador.

A. Una de las principales ventajas de los micro-

controladores sobre los autómatas programables es su costo

más bajo. No obstante para este caso se cuenta con un

presupuesto medio así que se justificaría la inversión.

B. Al igual que la mayoría de los procesos de tipo

industrial muchas veces operan a dos o tres turnos (24/7),

por lo cual no permiten paros en la producción ya que

generaría grandes retrasos, por lo tanto es importante

pensar en el soporte que brindan los controladores, es decir

encontrar una empresa que te solucione el problema de un

PLC de una marca conocida, son muchas y tarda poco

tiempo, a diferencia de encontrar un programador o

empresa que entre a solucionar un problema sobre un

hardware y un software específico que no conoce, tardaría

mucho más tiempo [3].

C. Cuando realizamos un desarrollo con un micro

controlador debemos de tener en cuenta que además de la

programación se debe realizar varios diseños y desarrollos

de hardware específicos, a diferencia de los PLCs que ya

vienen modulares; por lo cual, es importante tener en cuenta

Aplicación de los PLCs en la automatización de procesos industriales

Almacenamiento de elementos

Est. Gonzalo Alberto Franklin González CC 1095911903.

D





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si el proyecto a realizar es replicable varias veces de tal

manera que justifique los diseños y desarrollos de hardware.

Es por esto que cuando trabajamos en proyectos que son

pensados para futuras expansiones, debemos de pensar en

dispositivos modulares y en este punto el PLC le lleva

ventaja al micro controlador [3].

Por ultimo cabe resaltar que los PLCs de gama

media y baja ósea los antiguos tienen una velocidad

de procesamiento de datos menor que los micro

controladores actuales. Sin embargo la mayoría de

profesionales de la industria electrónica y de

automatización están de acuerdo con que para

aplicaciones de potencia el PLC es un dispositivo

mucha más estable que presenta un menor número

de fallas que los micros controladores

convencionales.

II. OBJETIVOS

--Primero, Brindar soluciones a la automatización

de sistemas de eventos discretos.

--Segundo, Aplicar diferentes lenguajes para la

programación de un PLC.

--Tercero, Mejorar el funcionamiento de máquinas

y procesos buscando su eficiencia y productividad.

III. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

Se desea automatizar el llenado de un contenedor a

través de cajas que agrupan 5 botellas cada una; el

contenedor tiene una capacidad máxima de llenado

de 20 cajas. El gerente de la compañía lo ha

escogido a usted para realizar el sistema de

automatización, el cual consiste en un indicador que

se ilumina cada vez que se haya llenado una caja y

otro que me indique que ya han pasado 20 cajas.

Como requerimiento se pide que el sistema tenga un

botón de inicio para activar la banda transportadora

de las botellas, un contador que cuente los pulsos de

un detector o sensor, un actuador para la evacuación

de las cajas que ya están llenas y por último debe

existir un botón que reinicie el sistema tal como se

muestra en la Figura 1 a).

a)

b)

c)

d)

Figura 1. Sistema de almacenamiento de elementos.





3

Como se puede observar en las figura 1 se muestra

el proceso que consta de ciertas etapas en la primera

(parte b) Figura 1) se activa el motor de la banda

transportadora 1 (de las botellas) y 2 (de las cajas)

permitiendo el paso de botellas a través de la banda

y cada 5 botellas se activa un sensor que desactiva

los motores y activa simultáneamente el motor del

brazo mecánico que desplaza las 5 botellas hacia

una caja posteriormente en la etapa 2 (parte c)

Figura 1) una vez llena la caja se vuelven a activar

los motores de las bandas transportadoras 1 y 2 para

permitir el paso de otra caja y otras 5 botellas este

proceso se debe repetir 20 veces y en la etapa 3

etapa final se desactivaran los motores una vez

hayan pasado 20 cajas al contenedor.

IV. SOLUCIÓN AL PROBLEMA

Para poder dar solución a este problema de

automatización lo primero que debemos hacer es

identificar muy bien las entradas y salidas del

mismo además de revisarlo detenidamente para

asegurarnos de tener en cuenta todas las variables

del proceso. Primero que todo necesitamos una

señal que active los dos motores de las dos bandas

los cuales llamaremos M1 y M2 respectivamente

para cada banda transportadora esta señal será

inicialmente la señal de arranque la cual tendrá su

parada de emergencia por si algo ocurre

erróneamente en el proceso. Posteriormente se

utilizara una señal de 1 segundo para simular el

paso de una botella y un contador que cuente hasta

5 para que después de 5 segundos se active el motor

del brazo mecánico M3 llenando la caja con las

botellas esta señal servirá como entrada a otro

contador que desactivara el sistema apenas se llenen

20 cajas. Así que el paso entre botellas de la banda

1 es de un segundo y el paso entre cajas en la banda

2 es de 5 segundos teniendo una duración del

proceso de 100 segundos en el llenado del

contenedor además de esto se debe tener la opción

de una vez finalizado el proceso reiniciar el mismo

si se desea.

TABLA 1

ENTRADAS Y SALIDAS DEL PROCESO

Simulación Entrada/Salida

%I0.1 Inicio

%I0.2 Parada de Emergencia

%I0.3 Reinicio

%Q0.2 Motor Banda 1

%Q0.3 Motor Banda 2

%Q0.4 Motor Brazo

%Q0.5 Contenedor Lleno

V. SIMULACIÓN

Al igual que para el caso del encendido de luces

para comprobar el funcionamiento del proceso se

procederá a simularlo mediante el lenguaje de

contactos (Ladder). Y el software que se utilizará

para programar el proceso en el PLC es el

TwidoSuite 2.2 de los fabricantes Schneider

Electric y Telemecanique. El proceso consiste en

los siguientes pasos:

1) Selección del PLC a programar.

Para este ejercicio se utilizará el PLC de referencia

TWDLCAA40DRF con 40 puertos 24 entradas de

24 V, 16 salidas 14 salidas a relé de 2 A y 2 a

transistor de 1 A.

Figura 2. PLC TWDLCAA40DRF Gama Schneider Electric.





4

2) Asignaciones entradas y salidas.

Este paso se realizara de acuerdo a la tabla 1.

a) Entradas del Proceso.

b) Salidas del proceso.

Figura 3. Entradas y salidas del proceso.

3) Montaje Lenguaje de contactos.

Figura 4. Primer renglón Ladder.

Como se puede observar en la figura 4 el primer

renglón del programa consta de 3 contactos NA y 2

NC el primero es la señal de entrada Inicio (%I0.1)

en paralelo con la señal Reinicio (%I0.3) y la señal

del Motor banda 1 (%Q0.2) esto con el fin de

enclavar la señal de inicio una vez active los 2

motores de las bandas (%Q0.2 Y %Q0.3) los dos

contactos NC son la Parada de emergencia

(%I0.2) para desactivar los motores en cualquier

momento del proceso que se necesite en serie con la

señal de Contenedor lleno (%Q0.5) para

desactivar los dos motores una vez esté lleno el

contenedor.

Figura 5. Segundo Renglón Ladder.

En esta parte se puede observar el primer contador

llamado Contador Botellas (%C0). El cual contara

el paso de las 5 botellas que llenara cada caja y

activara el Motor del brazo (%Q0.4) al pasar la

quinta botella para esto se simulara un paso de un

segundo por botella en la banda 1 activando el

contador con el Bit del sistema (%S6) que tiene un

alto cada segundo y como es obvio para activarse el

contador la banda se debe estar moviendo es por

esto que se debe poner en serie con la señal del

Motor banda 1 (%Q0.2). Para reiniciar el conteo

se utilizan dos señales en paralelo la primera es

obviamente la del Motor del brazo (%Q0.4) para

que empiece a contar de nuevo de 0 a 5 y la segunda

es la del Contenedor lleno (%Q0.5) para reiniciar

las cuentas del sistema una vez finalice el proceso.

Figura 6. Tercer renglón Ladder.

En la parte final del proceso se tiene el segundo

contador Contador de cajas (%C1) el cual contara

el paso de las 20 cajas al contenedor y una vez lleno

activará la salida Contenedor lleno (%Q0.5). Para

activar este contador se usarán dos señales en serie

una es la señal Motor banda 2 (%Q0.3) pues es

obvio que para que cuente la banda 2 debe estar en





5

movimiento y la otra señal es Motor del brazo

(%Q0.4) la cual indica que hay 5 botellas listas

para llenar una caja. Este contador se reinicia al

igual que el anterior con la señal Contenedor lleno

(%Q)

0.5) una vez pasan las 20 cajas al contenedor.

4) Simulación

a)

b)

Figura 7. Simulación primer renglón Ladder.

a)

b)

Figura 8. Simulación segundo renglón Ladder.

a)

b)

Figura 9. Simulación tercer renglón Ladder.

a)

b)

Figura 10. Simulación parada de emergencia.

a)





6

b)

Figura 11. Simulación reinicio del proceso.

VI. CONCLUSIONES

A partir de lo observado en la simulación se puede

deducir que el funcionamiento del programa

corresponde a la solución del problema planteado

además de agregarle la parada de emergencia que le

da mayor seguridad y confiabilidad al proceso.

Cabe destacar que esta parada de emergencia tal

como se muestra no reinicia los contadores y el

proceso ya que su uso es con el fin de corregirles

eventualidades del proceso sin afectarlo

directamente pues se causarían retrasos. Por otra

parte es importante tener en cuenta que siendo un

poco más realistas se debería revisar que el brazo

mecánico tiene un retardo de tiempo entre la señal

de salida de las botellas y entrada de las cajas pues

este no introduce las botellas instantáneamente, para

esto sería útil el uso de un temporizador a la entrada

del segundo contador para darle ese tiempo al brazo

de acomodar las 5 botellas en la caja sin embargo

como el problema no planteaba esta situación no se

tuvo en cuenta a la hora de la elaboración del

programa.

VII. ANEXOS

Anexo las evidencias de los ejercicios interactivos

de la unidad y adjunto el archivo del programa.

Figura 17. Evidencia primer ejercicio.

REFERENCIAS

[1] Guía de aprendizaje SENA.

[2] Material Unidad 2 plataforma Blackboard

SENA.

[3] http://www.ingeniosolido.com/blog/2010/10/microcontrol

adores-vs-plcs-en-la-industria/

[4] http://www.forosdeelectronica.com/f12/estudiar-

microcontroladores-plc-39777/index2.html

http://www.ingeniosolido.com/blog/2010/10/microcontroladores-vs-plcs-en-la-industria/

http://www.ingeniosolido.com/blog/2010/10/microcontroladores-vs-plcs-en-la-industria/

http://www.forosdeelectronica.com/f12/estudiar-microcontroladores-plc-39777/index2.html

http://www.forosdeelectronica.com/f12/estudiar-microcontroladores-plc-39777/index2.html

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